JP4618137B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents
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ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に現実に吸入される筒内吸入燃料量を演算する燃料モデルにより、当該燃料モデルによって演算される当該筒内吸入燃料量と吸入空気量とに基づいて演算されるモデル空燃比の履歴であるモデル空燃比履歴を算出するモデル空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴と前記モデル空燃比履歴とを比較する空燃比履歴比較手段とを備え、
前記空燃比履歴比較手段による比較結果に基づき、前記燃料モデルを修正することを特徴とする。
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴に基づき、吸入空気量履歴を算出する吸入空気量履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に吸入される吸入空気量を推定する吸気モデルにより、当該吸気モデルによって推定される当該吸入空気量の履歴であるモデル吸入空気量履歴を算出するモデル吸入空気量履歴算出手段と、
前記吸入空気量履歴と前記モデル吸入空気量履歴とを比較する吸入空気量履歴比較手段とを備え、
前記吸入空気量履歴比較手段による比較結果に基づき、前記吸気モデルを修正することを特徴とする。
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に吸入される吸入空気量を推定する吸気モデルにより、当該吸気モデルによって推定される当該吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて演算されるモデル空燃比の履歴であるモデル空燃比履歴を算出するモデル空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴と前記モデル空燃比履歴とを比較する空燃比履歴比較手段とを備え、
前記空燃比履歴比較手段による比較結果に基づき、前記吸気モデルを修正することを特徴とする。
第2の発明によれば、吸気モデルの出力がノック点火時期に基づく吸入空気量履歴と一致するように修正される。つまり、本発明によれば、日毎の環境変化、経年変化や機差ばらつきが考慮された吸気モデルに修正される。このため、それらの影響に起因する吸気モデルの出力のばらつきを補正することができ、空燃比の良好な制御性を得ることができる。
第3の発明によれば、吸気モデルの出力がノック点火時期に基づく空燃比履歴と一致するように修正される。つまり、本発明によれば、日毎の環境変化、経年変化や機差ばらつきが考慮された吸気モデルに修正される。このため、それらの影響に起因する吸気モデルの出力のばらつきを補正することができ、空燃比の良好な制御性を得ることができる。
先ず、図1乃至図5を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1の構成を説明するための図を示す。図1に示すように、本実施形態のシステムは、ポート噴射式の内燃機関10を備えている。内燃機関10の筒内には、燃焼室12が形成されている。燃焼室12には、吸気通路14および排気通路16が連通している。吸気通路14には、その内部を流れる空気量、すなわち、内燃機関10に流入する吸入空気量Gaを検知するエアフロメータ18が配置されている。エアフロメータ18の下流には、スロットルバルブ20が配置されている。
図2は、図1に示すシステムが用いる燃料モデルを説明するための図である。より具体的には、この燃料モデルは、燃料噴射弁22から噴射された後の燃料の挙動を表すモデルである。図2に示す残留率P、付着率R、壁面付着量fw、噴射量fi、および筒内吸入燃料量fcは、何れも、その燃料モデルにおいて用いられるパラメータである。ここで、噴射量fiは燃料噴射弁22から噴射される燃料の量を意味する。また、壁面付着量fwは、吸気ポートの内壁や吸気弁24の上面などに付着している燃料の総量を意味する。そして、筒内吸入燃料量fcは、内燃機関10の筒内に現実に吸入される燃料の量を意味する。
fwk+1=P×fwk+R×fik・・・(1)
fck=(1−P)×fwk+(1−R)×fik・・・(2)
吸気ポートの壁面等への燃料付着特性や燃料蒸発特性は、経年変化、環境変化等によってばらつく。しかしながら、それらのばらつきによる影響を、上記(1)および(2)式による演算だけでは再現することはできない。経年変化等による影響が燃料モデルに作用すると、燃料モデルによる予測値に誤差が生じることとなり、その結果、空燃比の制御性の悪化が懸念される。
図4は、上記の機能を実現するために、本実施の形態1においてECU40が実行するルーチンのフローチャートである。図4に示すルーチンでは、先ず、内燃機関10の運転条件および運転状態に関する情報が、各種センサの出力に基づいて取得される(ステップ100)。
y=ax2+bx+c ・・・(3)
ただし、上記(3)式において、a、b、cは定数であり、それらの値は、それぞれ、バルブタイミング等の運転条件や燃料性状などに基づいて決定される。上記(3)式によれば、運転条件等に応じて上記の定数を任意に変更することにより、各運転条件に応じた、ノック点火時期と空燃比との関係を取得することができる。
P=CfP・P’ ・・・(4)
R=CfR・R’ ・・・(5)
ただし、上記(4)および(5)式において、CfP、CfRは、それぞれ燃料モデルの修正のために用いる調整パラメータである。また、P’は修正前の残留率、R’は修正前の付着率である。
次に、図6および図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
[システム構成の説明]
図6は、本発明の実施の形態2の構成を説明するための図を示す。尚、図6における内燃機関50は、筒内直接噴射式の内燃機関であり、燃料噴射弁22に代えて、燃焼室12内(筒内)に向けて燃料を噴射する燃料噴射弁52がシリンダヘッド28に組み込まれている点を除き、上述した実施の形態1における内燃機関10と同様に構成されているものとする。このため、図6において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図6に示すECU54内には、吸気モデル(空気モデル)が構築されている。この吸気モデルは、内燃機関50の筒内に吸入される筒内充填空気量Mcを推定するモデルである。この吸気モデルでは、筒内充填空気量Mcを次の(6)式に従って算出することとしている。
Mc=Ts/Tc・(ka・Pe−kb) ・・・(6)
ただし、上記(6)式において、Tsは吸気温度、Tcは筒内ガス温度、ka、kbはそれぞれ運転条件(エンジン回転数やバルブタイミングなど)に応じて適合される係数である。また、Peは吸気圧力である。
上述した実施の形態1のシステムでは、ノック点火時期との関係で得られた空燃比履歴Amに基づいて、燃料モデルを修正することを特徴としている。これに対し、本実施形態の筒内直接噴射式の内燃機関50では、筒内吸入燃料量fcが壁面付着量fwの影響によってばらつくという問題が生じない。従って、燃料噴射量fiをそのまま筒内吸入燃料量fcとして扱うことができる。しかしながら、上述した吸気モデルにより出力される筒内充填空気量Mcの推定値についても、環境変化、経年変化や機差ばらつき等に起因するばらつきが生じることがある。
図7は、上記の機能を実現するために、本実施の形態2においてECU54が実行するルーチンのフローチャートである。尚、図7において、実施の形態1における図4に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
以上説明した図7に示すルーチンによれば、ノック点火時期に基づく吸入空気量履歴Gmと吸気モデルに基づくモデル吸入空気量履歴Gm’との比較結果に基づいて、必要に応じて、吸気モデルの出力がノック点火時期に基づく吸入空気量履歴Gmと一致するように修正される。つまり、上記ルーチンの処理によれば、日毎の環境変化、経年変化や機差ばらつきが考慮された吸気モデルに修正される。このため、それらの影響に起因する吸気モデルの出力のばらつきを補正することができ、筒内直接噴射式の内燃機関50において、更なる空燃比の制御性の向上が可能となる。
ところで、上述した実施の形態2においては、ノック点火時期に基づく空燃比履歴Am中の各サイクルにおける空燃比に、それぞれのサイクルにおける燃料噴射量fiを乗ずることで、ノック点火時期に基づく吸入空気量履歴Gmを算出し、当該履歴Gmを別途吸気モデルにより算出されるモデル吸入空気量履歴Gm’と比較するようにしている。しかしながら、本発明において吸気モデルを修正する際に比較される対象はこれに限定されるものではない。
また、上述した実施の形態2においては、ECU54が、上記ステップ200の処理を実行することにより前記第2の発明における「吸入空気量履歴算出手段」が、上記ステップ202において吸気モデルがモデル吸入空気量履歴を算出することにより前記第2の発明における「モデル吸入空気量履歴算出手段」が、上記ステップ202の判別処理を実行することにより前記第2の発明における「吸入空気量履歴比較手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態2の変形例においては、ECU54が、吸気モデルによりモデル空燃比履歴Am’’を算出することにより前記第3の発明における「モデル空燃比履歴算出手段」が、ノック点火時期に基づく空燃比履歴Amとモデル空燃比履歴Am’’とを比較することにより前記第3の発明における「空燃比履歴比較手段」が、それぞれ実現されている。
12 燃焼室
14 吸気通路
22、52 燃料噴射弁
30 点火プラグ
34 空燃比(A/F)センサ
38 ノックセンサ
40 ECU(Electronic Control Unit)
Am 空燃比履歴
Am’、Am’’ モデル空燃比履歴
CfP、CfR、Cmc 調整パラメータ
fc 筒内吸入燃料量
fi 燃料噴射量
fw 壁面付着量
Gm 吸入空気量履歴
Gm’ モデル吸入空気量履歴
P 残留率
R 付着率
Mc 筒内充填空気量
Claims (3)
- ポート噴射式の内燃機関において、
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に現実に吸入される筒内吸入燃料量を演算する燃料モデルにより、当該燃料モデルによって演算される当該筒内吸入燃料量と吸入空気量とに基づいて演算されるモデル空燃比の履歴であるモデル空燃比履歴を算出するモデル空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴と前記モデル空燃比履歴とを比較する空燃比履歴比較手段とを備え、
前記空燃比履歴比較手段による比較結果に基づき、前記燃料モデルを修正することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 筒内直接噴射式の内燃機関において、
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴に基づき、吸入空気量履歴を算出する吸入空気量履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に吸入される吸入空気量を推定する吸気モデルにより、当該吸気モデルによって推定される当該吸入空気量の履歴であるモデル吸入空気量履歴を算出するモデル吸入空気量履歴算出手段と、
前記吸入空気量履歴と前記モデル吸入空気量履歴とを比較する吸入空気量履歴比較手段とを備え、
前記吸入空気量履歴比較手段による比較結果に基づき、前記吸気モデルを修正することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。 - 筒内直接噴射式の内燃機関において、
ノックの発生の有無を判定するノック判定手段と、
ノックが発生したと判定された場合に、ノック発生時の内燃機関の各サイクルの空燃比を当該ノック発生時の点火時期に基づいて取得する空燃比取得手段と、
前記空燃比取得手段により取得されたノック発生時の空燃比を補間して、サイクルに対する空燃比履歴を算出する空燃比履歴算出手段と、
内燃機関の筒内に吸入される吸入空気量を推定する吸気モデルにより、当該吸気モデルによって推定される当該吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて演算されるモデル空燃比の履歴であるモデル空燃比履歴を算出するモデル空燃比履歴算出手段と、
前記空燃比履歴と前記モデル空燃比履歴とを比較する空燃比履歴比較手段とを備え、
前記空燃比履歴比較手段による比較結果に基づき、前記吸気モデルを修正することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
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