JP4696987B2 - Fuel injection control device - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

この発明は、エンジンの燃料噴射を制御する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for controlling fuel injection of an engine.

内燃エンジンにおいては、例えば加速操作が行われてから、実際にエンジンのシリンダに吸入される吸気量が増加するまでに、時間の遅れが生じる。   In an internal combustion engine, for example, there is a time delay from when an acceleration operation is performed until the amount of intake air actually taken into a cylinder of the engine increases.

吸気スロットルの上流に設けられたエアフローメータが検出する吸気流量と目標空燃比とから計算した目標燃料噴射量の燃料を、燃料インジェクタから噴射すると、エンジンが定常運転している場合には、エンジン内の混合気は目標空燃比になる。しかし、加速や減速といった過渡運転では吸入空気量の変化の遅れによってシリンダ内の混合気が一時的に目標空燃比からズレてしまう。   When fuel of the target fuel injection amount calculated from the intake air flow rate detected by the air flow meter provided upstream of the intake throttle and the target air-fuel ratio is injected from the fuel injector, the engine This air-fuel mixture becomes the target air-fuel ratio. However, in transient operation such as acceleration and deceleration, the air-fuel mixture in the cylinder temporarily deviates from the target air-fuel ratio due to a delay in the change in the intake air amount.

そこで特許文献1では、車両用内燃エンジンの過渡運転時にもシリンダに供給される混合気が目標とする空燃比に一致させるための燃料噴射料の計算方法を提案している。すなわち、エアフローメータの検出流量から、シリンダの1燃焼サイクル当たりの吸入空気量を計算し、この吸入空気量と理論空燃比から、シリンダ吸気量相当の燃料噴射量を計算する。さらに、従来技術は燃料噴射量を吸気バルブの閉鎖から10ミリ秒進角(advance)させたタイミングで適用する。
特開平01−305144号公報
Therefore, Patent Document 1 proposes a method for calculating a fuel injection charge so that the air-fuel mixture supplied to the cylinder matches the target air-fuel ratio even during transient operation of the vehicle internal combustion engine. That is, the intake air amount per combustion cycle of the cylinder is calculated from the detected flow rate of the air flow meter, and the fuel injection amount corresponding to the cylinder intake amount is calculated from the intake air amount and the theoretical air-fuel ratio. Furthermore, the conventional technology is applied at a timing when the fuel injection amount is advanced by 10 milliseconds from the closing of the intake valve.
JP-A-01-305144

エアフローメータの検出流量から、シリンダの1燃焼サイクル当たりの吸入空気量を計算する際には遅れ処理が施される。言い換えれば、空気が実際にシリンダに吸入される前に、シリンダの吸入空気量を計算している。そのために、計算結果に基づく燃料噴射量を吸気バルブの閉鎖に先立って適用することが可能なのである。   When calculating the intake air amount per combustion cycle of the cylinder from the detected flow rate of the air flow meter, a delay process is performed. In other words, the amount of intake air in the cylinder is calculated before the air is actually drawn into the cylinder. Therefore, the fuel injection amount based on the calculation result can be applied prior to closing the intake valve.

内燃エンジンの加速操作に関して、吸気バルブの閉鎖から10ミリ秒進角させた燃料噴射量の適用タイミングが、実際の燃料噴射タイミングより前であれば、計算した燃料噴射量を実際の燃料噴射に反映させることができる。しかしながら、吸気バルブの閉鎖から10ミリ秒進めたタイミングが噴射タイミングより後であれば、前回の燃焼サイクルにおいて計算した燃料噴射量を用いて燃料噴射が行なわれる。後者の場合、内燃エンジンの加速時には、シリンダ内の混合気の実空燃比はリーンになることは避けられない。   Regarding the acceleration operation of the internal combustion engine, if the application timing of the fuel injection amount advanced by 10 milliseconds from the closing of the intake valve is before the actual fuel injection timing, the calculated fuel injection amount is reflected in the actual fuel injection Can be made. However, if the timing advanced by 10 milliseconds from the closing of the intake valve is after the injection timing, fuel injection is performed using the fuel injection amount calculated in the previous combustion cycle. In the latter case, when the internal combustion engine is accelerated, it is inevitable that the actual air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder becomes lean.

この問題を解決するには、燃料噴射量の計算値の適用タイミングを大きく進角させれば良い。しかしながら、この進角操作は、エアフローメータの検出流量からシリンダの吸入空気量を計算する際の遅れ処理の補正として行なわれるため、遅れ処理の範囲を超えて進角させることはできない。より簡単に言えば、エアフローメータが空気流量増加を検出する前に、対応する燃料噴射量を計算することはできない。したがって、この燃料噴射量計算値の適用タイミングの進角操作は狭い範囲に限られ、空燃比制御精度に及す効果も限定的である。   In order to solve this problem, the application timing of the calculated value of the fuel injection amount may be greatly advanced. However, since this advance operation is performed as a correction for the delay process when calculating the intake air amount of the cylinder from the detected flow rate of the air flow meter, it cannot be advanced beyond the range of the delay process. More simply, the corresponding fuel injection quantity cannot be calculated before the air flow meter detects an increase in air flow. Therefore, the advance operation of the application timing of the fuel injection amount calculation value is limited to a narrow range, and the effect on the air-fuel ratio control accuracy is also limited.

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、過渡運転中の内燃エンジンの空燃比制御精度を高める燃料噴射制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection control device that improves the air-fuel ratio control accuracy of an internal combustion engine during transient operation.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、吸気通路に設けられ、制御信号に応じて作動するアクチュエータによって駆動されて吸気通路開口面積を変更してシリンダに吸入される空気量を調整する一方で、制御信号に対して応答遅れのある吸気スロットル(51)を備えるエンジン(1)の燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、前記吸気スロットルよりも上流の吸気通路に設けられ、空気流量を検出する空気流量検出手段と、制御信号に応じた前記吸気スロットルの開口面積を予測する予測面積計算手段と、制御信号に応じた前記吸気スロットルよりも下流の吸気通路下流部の予測圧力を計算する予測圧力計算手段と、前記空気流量検出手段で検出した空気流量を、前記吸気スロットルの開口予測面積及び前記吸気通路下流部の予測圧力に基づいて補正して、前記吸気スロットル(51)が実現する吸入空気量の予測値を計算する吸入予想空気量計算手段(74)と、前記予想吸入空気量に応じて要求燃料噴射量を計算する要求噴射量計算手段(78)と、前記要求燃料噴射量の燃料を所定のタイミングで噴射する燃料インジェクタ(52)と、を有することを特徴とする。 The present invention is provided in an intake passage and is driven by an actuator that operates according to a control signal to change the intake passage opening area to adjust the amount of air taken into the cylinder, while delaying the response to the control signal. A fuel injection control device for controlling the fuel injection amount of an engine (1 ) having an intake throttle (51) with an air flow, and is provided in an intake passage upstream of the intake throttle and detects an air flow rate. Predicting area calculating means for predicting the opening area of the intake throttle according to the control signal, predicted pressure calculating means for calculating the predicted pressure in the downstream portion of the intake passage downstream from the intake throttle according to the control signal, wherein the air flow rate detected by the air flow detecting means is corrected based on the predicted pressure of the opening prediction area of the intake throttle and the intake passage downstream section, the intake Air throttle (51) intake estimated air amount calculating means for calculate the predicted value of the intake air amount for realizing the (74), the required injection amount calculating means for calculating an amount of required fuel injection in accordance with the estimated intake air quantity ( 78) and a fuel injector (52) for injecting the required fuel injection amount of fuel at a predetermined timing.

本発明によれば、制御信号に応じてシリンダに吸入される空気量を調整する一方で、制御信号に対して応答遅れのある吸入空気量調整機構を備えるエンジンにおいて、吸入空気量調整機構が実現する吸入空気量の予測値を、制御信号に基づいて計算し、その予想吸入空気量に応じて要求燃料噴射量を計算し、要求燃料噴射量の燃料を所定のタイミングで噴射するようにしたので、エンジンの加速や減速などの過渡運転における空燃比の制御精度が向上する。   According to the present invention, an intake air amount adjustment mechanism is realized in an engine having an intake air amount adjustment mechanism that delays response to a control signal while adjusting the amount of air taken into a cylinder in accordance with a control signal. The predicted value of the intake air amount to be calculated is calculated based on the control signal, the required fuel injection amount is calculated according to the expected intake air amount, and the fuel of the required fuel injection amount is injected at a predetermined timing. In addition, the control accuracy of the air-fuel ratio in transient operation such as engine acceleration or deceleration is improved.

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態を示す概略構成図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

吸気コレクタ21を含むエンジン1の吸気通路2には、上流からエアフローメータ61と、吸気スロットル装置51と、燃料インジェクタ52とが設けられている。吸気スロットル装置51は、吸気スロットル51aとスロットルモータ51bとからなる。運転者がアクセルペダル35を踏み込むと、コントローラ7は、アクセルポジションセンサ67の信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ51bを介して吸気スロットル51aの開度を制御する。また例えばASCD(Auto Speed Control Device)による定速走行のためのトルク要求信号や、自動変速機の変速ショックを緩和するための回転同期制御のためのトルク要求信号があると、コントローラ7は、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ51bを介して吸気スロットル51aの開度を制御する。吸気スロットル装置51は、アクセルペダル35と機械的に接続されておらず、スロットルモータ51bが吸気スロットル51aを駆動する。このため、吸気スロットル実開度が吸気スロットル目標開度と一致するまでに応答遅れがある。   In the intake passage 2 of the engine 1 including the intake collector 21, an air flow meter 61, an intake throttle device 51, and a fuel injector 52 are provided from upstream. The intake throttle device 51 includes an intake throttle 51a and a throttle motor 51b. When the driver depresses the accelerator pedal 35, the controller 7 determines a target torque based on a signal from the accelerator position sensor 67, determines a target air amount for realizing the target torque, and obtains this target air amount. Further, the opening degree of the intake throttle 51a is controlled via the throttle motor 51b. Further, for example, if there is a torque request signal for constant speed running by an ASCD (Auto Speed Control Device) or a torque request signal for rotation synchronization control for alleviating the shift shock of the automatic transmission, the controller 7 A target air amount for realizing the target torque is determined, and the opening degree of the intake throttle 51a is controlled via the throttle motor 51b so as to obtain this target air amount. The intake throttle device 51 is not mechanically connected to the accelerator pedal 35, and the throttle motor 51b drives the intake throttle 51a. For this reason, there is a response delay until the actual intake throttle opening coincides with the intake throttle target opening.

排気通路3には、マニホールド触媒31と、床下触媒32とが設けられている。マニホールド触媒31及び床下触媒32は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲にあるとき、排気に含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)及び窒素酸化物(NOx)を同時に除去できる三元触媒である。このため、コントローラ7では運転条件に応じて燃料インジェクタ52からの基本噴射量を定めるとともに、マニホールド触媒31の上流に設けたO2センサ64の信号に基づいて空燃比をフィードバック制御する。 A manifold catalyst 31 and an underfloor catalyst 32 are provided in the exhaust passage 3. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is in a narrow range centered on the stoichiometric air-fuel ratio, the manifold catalyst 31 and the underfloor catalyst 32 remove hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas. It is a three-way catalyst that can be removed at the same time. For this reason, the controller 7 determines the basic injection amount from the fuel injector 52 according to the operating conditions, and feedback-controls the air-fuel ratio based on the signal of the O 2 sensor 64 provided upstream of the manifold catalyst 31.

またエンジン1は、吸気バルブ15のリフト量及び作動角を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブ機構(variable valve event and lift control system;以下「VEL機構」と略す)41と、クランクシャフト14と吸気バルブ用カムシャフト41aとの回転位相差を連続的に可変制御して、吸気バルブ15のバルブタイミングを進遅角する可変バルブタイミング機構(valve timing control;以下「VTC機構」と略す)42とを備える。これらの具体的な構成は特開2003−314347号公報により公知であるのでその詳しい説明は省略する。   The engine 1 is also referred to as a “variable valve event and lift control system” (hereinafter referred to as “VEL mechanism”) that is configured by a multi-node link-like mechanism that continuously and variably controls the lift amount and operating angle of the intake valve 15. ) 41, a variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as "valve timing control") that continuously and variably controls the rotational phase difference between the crankshaft 14 and the intake valve camshaft 41a to advance or retard the valve timing of the intake valve 15. 42) (abbreviated as “VTC mechanism”). Since these specific configurations are known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-314347, detailed description thereof is omitted.

吸気スロットル51aにより調量される空気は、吸気コレクタ21に蓄えられた後、吸気マニホールド22を介して各気筒のシリンダ11に導入される。燃料は各気筒の吸気ポート23に配置された燃料インジェクタ52より、所定のタイミングで吸気ポート23に間欠的に噴射供給される。ここで、燃料インジェクタ52に与える燃料噴射量は、コントローラ7がエアフローメータ61(空気流量検出手段)により検出される吸入空気流量と、クランク角センサ(33、34)からの信号に基づいて演算されるエンジン回転速度とに応じて算出している。   The air metered by the intake throttle 51a is stored in the intake collector 21 and then introduced into the cylinders 11 of the respective cylinders via the intake manifold 22. Fuel is intermittently injected and supplied to the intake port 23 at a predetermined timing from a fuel injector 52 disposed in the intake port 23 of each cylinder. Here, the fuel injection amount given to the fuel injector 52 is calculated based on the intake air flow rate detected by the air flow meter 61 (air flow rate detecting means) by the controller 7 and the signal from the crank angle sensors (33, 34). It is calculated according to the engine speed.

噴射された燃料は吸気と混合して混合気を作り、この混合気は吸気バルブ15を閉じることでシリンダ11に閉じこめられ、ピストン13の上昇によって圧縮され、点火プラグ17により着火されて燃焼する。この燃焼によるガス圧がピストン13を押し下げる仕事を行い、このピストン13の往復運動はクランクシャフト14の回転運動へと変換される。燃焼後のガス(排気)は排気バルブ16が開いたとき排気通路3へと排出される。   The injected fuel is mixed with the intake air to form an air-fuel mixture. The air-fuel mixture is confined in the cylinder 11 by closing the intake valve 15, compressed by the ascending piston 13, and ignited by the spark plug 17 to burn. The gas pressure due to the combustion works to push down the piston 13, and the reciprocating motion of the piston 13 is converted into the rotational motion of the crankshaft 14. The combusted gas (exhaust gas) is discharged into the exhaust passage 3 when the exhaust valve 16 is opened.

図2は、本発明の基本コンセプトを説明する図である。   FIG. 2 is a diagram for explaining the basic concept of the present invention.

続いてこの図2を参照して、内燃エンジン1の加速時における、この発明による燃料噴射制御の基本コンセプトを説明する。   Next, the basic concept of the fuel injection control according to the present invention when the internal combustion engine 1 is accelerated will be described with reference to FIG.

図2(A)に示すように、時刻t1でドライバがアクセルペダル35を踏み込んで、アクセルペダル踏込量APOが第1踏込量APO1から第2踏込量APO2へと増加を開始する。前述のように、スロットル開度TVOの変化は、アクセルペダル踏込量APOの変化に対して遅れる。ここでは、スロットル開度TVOは時刻t4になって増加を開始する。   As shown in FIG. 2A, at time t1, the driver depresses the accelerator pedal 35, and the accelerator pedal depression amount APO starts increasing from the first depression amount APO1 to the second depression amount APO2. As described above, the change in the throttle opening TVO is delayed with respect to the change in the accelerator pedal depression amount APO. Here, the throttle opening TVO starts increasing at time t4.

このように内燃エンジン1の加速時や減速時には、図2(A)に示すように、アクセルペダル踏込量APOの立ち上がりに対して、吸気スロットル51aの応答遅れの分だけ吸気スロットル開度TVOの立ち上がりが遅れる。したがって吸気スロットル開度TVOの波形は、アクセルペダル踏込量APOの波形を右方向に平行移動したものに等しい。ただし吸気スロットル51aは、アクセルペダル35の踏み込みに対して一次遅れ又は数次遅れとなるので、図2(A)に示すような波形になる。   As shown in FIG. 2A, when the internal combustion engine 1 is accelerated or decelerated, the intake throttle opening TVO rises as much as the response delay of the intake throttle 51a with respect to the rise of the accelerator pedal depression amount APO. Is delayed. Therefore, the waveform of the intake throttle opening TVO is equal to the waveform of the accelerator pedal depression amount APO translated in the right direction. However, the intake throttle 51a has a first-order lag or a several-order lag with respect to the depression of the accelerator pedal 35, and thus has a waveform as shown in FIG.

そしてシリンダ11の吸入空気量の変化は、スロットル開度TVOの変化に対してさらに遅れる。すなわち吸気スロットル51aを通過した吸気は、コレクタ21に一旦蓄えられた後に、シリンダ11に吸入される。したがってシリンダ11の吸入空気量の変化は、スロットル開度TVOの変化に対してさらに遅れる。ここではシリンダ11の吸入空気量は時刻t5になって増加し始める。シリンダ11に実際に吸入される空気量をシリンダ吸入実空気量Qcと称する。   The change in the intake air amount of the cylinder 11 is further delayed with respect to the change in the throttle opening TVO. That is, the intake air that has passed through the intake throttle 51 a is temporarily stored in the collector 21 and then sucked into the cylinder 11. Therefore, the change in the intake air amount of the cylinder 11 is further delayed with respect to the change in the throttle opening TVO. Here, the intake air amount of the cylinder 11 starts to increase at time t5. The amount of air actually sucked into the cylinder 11 is referred to as a cylinder intake actual air amount Qc.

この発明は、加速を含む過渡運転において、シリンダ11に実際に吸入される空気量の変化と、燃料噴射量の変化とのズレを解決して、空燃比の制御精度を高めることを主題としている。そのために、図2(C)では、説明の都合上シリンダ吸入実空気量Qcと要求噴射量Tpfとを同じ高さに描いている。実際には、理論空燃比において燃料噴射量を1とすれば、吸入空気量は14.7となる。また、シリンダ吸入実空気量Qcの単位は[g/cycle](グラム/サイクル)であり、要求噴射量Tpfの単位は[msec](ミリ秒)である。したがって、単位も異なるが、ここでは増加のタイミングのみを問題としているので、表記を簡略化するために単位の違いも無視している。結果として、シリンダ吸入実空気量Qcと要求噴射量Tpfの波形は同じ形となり、両者の間に時間軸方向のズレのみが存在することになる。   The subject of the present invention is to improve the control accuracy of the air-fuel ratio by solving the difference between the change in the amount of air actually taken into the cylinder 11 and the change in the fuel injection amount in transient operation including acceleration. . Therefore, in FIG. 2C, the cylinder intake actual air amount Qc and the required injection amount Tpf are drawn at the same height for convenience of explanation. Actually, if the fuel injection amount is 1 at the stoichiometric air-fuel ratio, the intake air amount is 14.7. The unit of the cylinder intake actual air amount Qc is [g / cycle] (gram / cycle), and the unit of the required injection amount Tpf is [msec] (millisecond). Therefore, although the units are different, only the increase timing is a problem here, so the unit differences are ignored to simplify the notation. As a result, the cylinder intake actual air amount Qc and the required injection amount Tpf have the same waveform, and only a time-axis direction deviation exists between them.

時刻t1におけるアクセルペダル踏込量APOの変化開始から、時刻t4における吸気スロットル51aのスロットル開度TVOの変化開始までは、40〜50ミリ秒要する。   It takes 40 to 50 milliseconds from the start of the change in the accelerator pedal depression amount APO at the time t1 to the start of the change in the throttle opening TVO of the intake throttle 51a at the time t4.

この発明の基本コンセプトは、燃料噴射量をスロットル開度TVOの代わりに吸気スロットルの開度を制御するための信号(アクセルペダル踏込量の信号や、例えばASCDによる定速走行のためのトルク要求信号や、自動変速機の変速ショックを緩和するための回転同期制御のためのトルク要求信号)に基づいて計算することであり、その結果スロットル開度TVOの変化に先行して要求噴射量Tpfを計算できる。   The basic concept of the present invention is that a signal for controlling the amount of fuel injection instead of the throttle opening TVO (the signal of an accelerator pedal depression amount, a torque request signal for constant speed traveling by ASCD, for example) Or torque request signal for rotation synchronization control to alleviate shift shock of automatic transmission), and as a result, the required injection amount Tpf is calculated prior to the change in throttle opening TVO. it can.

時刻t1におけるアクセルペダル踏込量APOの変化開始から、時刻t5におけるシリンダ11の吸入空気量の変化開始に至るまでの応答遅れを以下の説明では無駄時間T2と称する。   The response delay from the start of change of the accelerator pedal depression amount APO at time t1 to the start of change of the intake air amount of the cylinder 11 at time t5 will be referred to as dead time T2 in the following description.

コントローラ7は、図2(C)に示すように、シリンダ吸入実空気量Qcの変化の位相をアクセルペダル踏込量APOの変化の位相と一致するまで、無駄時間T2を用いて進角処理し、処理後の値をシリンダ吸入予測空気量Qcaとする。無駄時間T2は一定値としてあらかじめ与える。コントローラ7は、さらに、シリンダ吸入予測空気量Qcaに、噴射タイミングと同期させるための無駄時間T1による遅延処理を加えて、図2(C)に一点鎖線で示す要求噴射量Tpfを得る。   As shown in FIG. 2 (C), the controller 7 performs an advance processing using the dead time T2 until the phase of change in the cylinder intake actual air amount Qc matches the phase of change in the accelerator pedal depression amount APO. The value after processing is assumed as the cylinder intake predicted air amount Qca. The dead time T2 is given in advance as a constant value. The controller 7 further adds a delay process based on the dead time T1 for synchronizing with the injection timing to the cylinder intake predicted air amount Qca to obtain a required injection amount Tpf indicated by a one-dot chain line in FIG.

図2(C)の各曲線は、アクセルペダル踏込量APOの変化から計算した値を示し、吸気バルブ15の開閉を考慮していない。実際には図2(B)に示すように吸気バルブ15が時刻t6で閉じるので、時刻t6におけるシリンダ吸入実空気量Qcの値Qc1がシリンダ11の吸入実空気量である。要求噴射量Tpfの曲線の時刻t2における値Tpf1が吸入実空気量Qc1に対応する要求噴射量である。したがって、コントローラ7が実際に計算するのは、時刻t2における要求噴射量Tpf1である。   Each curve in FIG. 2C indicates a value calculated from a change in the accelerator pedal depression amount APO, and does not consider opening / closing of the intake valve 15. Actually, as shown in FIG. 2B, the intake valve 15 is closed at time t6, so the value Qc1 of the cylinder intake actual air amount Qc at time t6 is the intake actual air amount of the cylinder 11. A value Tpf1 at time t2 of the curve of the required injection amount Tpf is a required injection amount corresponding to the actual intake air amount Qc1. Therefore, the controller 7 actually calculates the required injection amount Tpf1 at time t2.

図2(A)〜図2(C)では、内燃エンジン1の回転速度Neを一定とし、噴射タイミングは、時刻t0よりも少し遅れた時刻t2であると仮定している。時刻t3から時刻t6までが吸気バルブ15の開弁期間であり、噴射タイミングは吸気ストロークの直前に設定されている。この関係はどのシリンダ11についても同じとする。   In FIGS. 2A to 2C, it is assumed that the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1 is constant and the injection timing is a time t2 slightly delayed from the time t0. From time t3 to time t6 is the valve opening period of the intake valve 15, and the injection timing is set immediately before the intake stroke. This relationship is the same for any cylinder 11.

図2(A)〜図2(C)の横軸は時間軸であるため、エンジン回転速度Neが変化すると、噴射タイミングも変化する。具体的には、エンジン回転速度Neが下がると噴射タイミングが遅くなって図の右方向へ移動する。エンジン回転速度Neが上がると噴射タイミングが早くなって図の左方向へ移動する。これに伴い、無駄時間T1も変化する。つまり無駄時間T1はエンジン回転速度Neの関数である。   Since the horizontal axis in FIGS. 2A to 2C is a time axis, the injection timing changes when the engine rotational speed Ne changes. Specifically, when the engine rotational speed Ne decreases, the injection timing is delayed and moves to the right in the figure. When the engine speed Ne increases, the injection timing is advanced and the engine moves to the left in the figure. Along with this, the dead time T1 also changes. That is, the dead time T1 is a function of the engine speed Ne.

図3を参照してコントローラ7の具体的な構成について説明する。   A specific configuration of the controller 7 will be described with reference to FIG.

コントローラ7は燃料噴射量Tiを計算する。コントローラ7は、エアフローメータ出力遅れの進み補償ユニット71と、スロットル開口予測面積計算ユニット721と、スロットル開口実面積計算ユニット722と、面積比計算ユニット723と、補正予測圧力比計算ユニット731と、補正実圧力比計算ユニット732と、圧力比の比率計算ユニット733と、密度比計算ユニット740と、吸入予測空気量計算ユニット74と、吸気通路下流部充填モデル75と、1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76と、無駄時間計算ユニット77と、要求噴射量計算ユニット78と、燃料噴射量計算ユニット79と、シリンダ吸入空気量計算ユニット701と、シリンダ吸入空気量相当噴射量計算ユニット702とを備える。なお、図3に示す各ブロックはコントローラ7の各機能を、仮想的なユニットとして示したもので、各ブロックは物理的な存在を意味しない。   The controller 7 calculates the fuel injection amount Ti. The controller 7 includes an air flow meter output delay advance compensation unit 71, a throttle opening predicted area calculation unit 721, a throttle opening actual area calculation unit 722, an area ratio calculation unit 723, a corrected predicted pressure ratio calculation unit 731, a correction Actual pressure ratio calculation unit 732, pressure ratio ratio calculation unit 733, density ratio calculation unit 740, intake predicted air amount calculation unit 74, intake passage downstream portion filling model 75, and cylinder intake prediction per combustion cycle An air amount calculation unit 76, a dead time calculation unit 77, a required injection amount calculation unit 78, a fuel injection amount calculation unit 79, a cylinder intake air amount calculation unit 701, and a cylinder intake air amount equivalent injection amount calculation unit 702 Is provided. Each block shown in FIG. 3 represents each function of the controller 7 as a virtual unit, and each block does not mean physical existence.

これらの計算ユニットにより、コントローラ7は内燃エンジン1の運転中に、1ミリ秒間隔で、燃料噴射量Ti[msec]を計算する。   With these calculation units, the controller 7 calculates the fuel injection amount Ti [msec] at intervals of 1 millisecond during the operation of the internal combustion engine 1.

エアフローメータ出力補償ユニット71は、エアフローメータ61から入力した信号に応答遅れに対して進み補償し、エアフローメータ検出流量Qa [g/msec](グラム/ミリ秒)を計算する。エアフローメータ61の信号に、応答遅れの進み補償を加えることは、特開2003−314347号公報によって公知であり、ここではその手法をそのまま適用する。   The air flow meter output compensation unit 71 advances and compensates for the response delay in the signal input from the air flow meter 61, and calculates the air flow meter detected flow rate Qa [g / msec] (gram / millisecond). It is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-314347 to add response delay advance compensation to the signal of the air flow meter 61, and here the method is applied as it is.

スロットル開口予測面積計算ユニット721は、要求駆動トルクTrq又はアクセルポジションセンサ67が検出したアクセルペダル踏込量APOに基づいて、それに対応するスロットル開口面積(以下「スロットル開口予測面積」という)AAPO[m2](平方メートル)を計算する。具体的な計算方法は後述する。 Based on the required drive torque Trq or the accelerator pedal depression amount APO detected by the accelerator position sensor 67, the estimated throttle opening area calculation unit 721 calculates a throttle opening area (hereinafter referred to as “predicted throttle opening area”) AAPO [m 2 ] (Square meter) is calculated. A specific calculation method will be described later.

スロットル開口実面積計算ユニット722は、あらかじめコントローラ7のROMに格納された図6(B)の特性マップを検索して、スロットル開度センサ36が検出する吸気スロットル51aのスロットル開度TVOからスロットル開口実面積ATVO [m2](平方メートル)を計算する。 The throttle opening actual area calculating unit 722 searches the characteristic map of FIG. 6B stored in the ROM of the controller 7 in advance, and determines the throttle opening from the throttle opening TVO of the intake throttle 51a detected by the throttle opening sensor 36. Calculate the actual area ATVO [m 2 ] (square meter).

面積比計算ユニット723は、スロットル開口予測面積AAPOとスロットル開口実面積ATVOとの比AAPO/ATVOを計算する。   The area ratio calculation unit 723 calculates a ratio AAPO / ATVO between the predicted throttle opening area AAPO and the actual throttle opening area ATVO.

補正予測圧力比計算ユニット731は、後述の吸気通路下流部の予測圧力Pma [Pa](パスカル)と、大気圧センサ68が検出する大気圧Pa [Pa]との比Pma/Paから、図7(A)に示す特性のあらかじめコントローラ7のROMに格納されたマップを検索して補正予測圧力比PRAを求める。   The corrected predicted pressure ratio calculation unit 731 calculates a ratio Pma / Pa between a predicted pressure Pma [Pa] (Pascal) in the downstream portion of the intake passage, which will be described later, and an atmospheric pressure Pa [Pa] detected by the atmospheric pressure sensor 68, as shown in FIG. A map stored in advance in the ROM of the controller 7 having the characteristics shown in (A) is searched to obtain the corrected predicted pressure ratio PRA.

補正実圧力比計算ユニット732は、後述の吸気通路下流部の実圧力Pm [Pa]と大気圧Pa [Pa]との比Pm/Paとから、図7(B)に示す特性のあらかじめコントローラ7のROMに格納されたマップを検索して、補正実圧力比PRを求める。   The corrected actual pressure ratio calculation unit 732 calculates in advance a controller 7 having the characteristics shown in FIG. 7B from the ratio Pm / Pa of the actual pressure Pm [Pa] downstream of the intake passage and the atmospheric pressure Pa [Pa]. The map stored in the ROM is searched for the corrected actual pressure ratio PR.

ふたつの圧力比の比率の計算ユニット733は、補正予測圧力比PRAと補正実圧力比PRとの比率PRRを計算する。   The ratio calculation unit 733 of the two pressure ratios calculates a ratio PRR between the corrected predicted pressure ratio PRA and the corrected actual pressure ratio PR.

密度比計算ユニット740は、吸気スロットル51aにおける空気の密度比ρtha/ρthを、次式(1-1)(1-2)で求める。   The density ratio calculation unit 740 obtains the air density ratio ρtha / ρth in the intake throttle 51a by the following equations (1-1) and (1-2).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

なおチョーク時であるか否かは、吸気スロットル51aの前後の圧力比(Pm/Pthf)に基づいて判定する。すなわちPm/Pthf<0.53のときにはチョーク時であると判定し、Pm/Pthf≧0.53のときには非チョーク時であると判定する。   Whether or not it is choking is determined based on the pressure ratio (Pm / Pthf) before and after the intake throttle 51a. That is, when Pm / Pthf <0.53, it is determined that the choke is being performed, and when Pm / Pthf ≧ 0.53, it is determined that the choke is not being performed.

またρthfa/ρthfは、次式(2)である。   Further, ρthfa / ρthf is the following equation (2).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

ここで式(2)の具体的な求め方について図8を参照して説明する。   Here, a specific method for obtaining Equation (2) will be described with reference to FIG.

吸気通路上流部における予測空気量Qthfaは次式(3)で表される。   The predicted air amount Qthfa in the upstream portion of the intake passage is expressed by the following equation (3).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

また空気密度ρは空気量Q/容積Vであるから、ρthfa/ρthfは以下の式になる。   Further, since the air density ρ is the air amount Q / volume V, ρthfa / ρthf is expressed by the following equation.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

吸気通路上流部の容積は一定(不変)なので次式(5)になり、これに式(3)を代入すれば前述の式(2)が求まる。   Since the volume of the upstream portion of the intake passage is constant (invariable), the following equation (5) is obtained. If equation (3) is substituted for this, equation (2) is obtained.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

吸入予測空気量計算ユニット74は、エアフローメータ検出流量Qaを、次式(6)に示すように、面積比AAPO/ATVO及び圧力比の比率PRRで補正し、シリンダ吸入予測空気量Qaa [g/msec]を計算する。   The predicted intake air amount calculation unit 74 corrects the air flow meter detected flow rate Qa with the area ratio AAPO / ATVO and the pressure ratio PRR as shown in the following equation (6), and the predicted cylinder intake air amount Qaa [g / msec].

Figure 0004696987
Figure 0004696987

吸気通路下流部充填モデル75には、このようにして計算されたシリンダ吸入予測空気量Qaaが入力される。吸気通路下流部充填モデル75は、吸気通路下流部の空気量Cma [g]と、吸気通路下流部の実圧力Pm [Pa]と、吸気通路下流部の予測圧力Pma [Pa]を計算する。   The cylinder intake predicted air amount Qaa calculated in this way is input to the intake passage downstream portion filling model 75. The intake passage downstream portion filling model 75 calculates an air amount Cma [g] in the intake passage downstream portion, an actual pressure Pm [Pa] in the intake passage downstream portion, and a predicted pressure Pma [Pa] in the intake passage downstream portion.

なお吸気通路下流部とは、吸気通路のうちの吸気スロットル51aよりも下流側の部分を指し、本実施形態では、吸気コレクタ21と、吸気マニホールド22と、吸気ポート23とを合わせた部分である。   The downstream portion of the intake passage refers to a portion of the intake passage that is downstream of the intake throttle 51a. In this embodiment, the intake collector 21, the intake manifold 22, and the intake port 23 are combined. .

1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76は、吸気通路下流部の空気量Cmaを用いて、1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量Qca[g/cycle](グラム/サイクル)を計算する。   The cylinder intake predicted air amount calculation unit 76 per combustion cycle calculates the cylinder intake predicted air amount Qca [g / cycle] (gram / cycle) per combustion cycle using the air amount Cma in the downstream of the intake passage. To do.

吸気通路下流部充填モデル75及び1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76の詳細な構成については後述する。   Detailed configurations of the intake passage downstream portion filling model 75 and the cylinder intake predicted air amount calculation unit 76 per combustion cycle will be described later.

無駄時間計算ユニット77は、エンジン回転速度Ne[rpm]と吸気スロットル51aの無駄時間T2とから、次式(7)により無駄時間T1を計算する。   The dead time calculation unit 77 calculates the dead time T1 by the following equation (7) from the engine speed Ne [rpm] and the dead time T2 of the intake throttle 51a.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

先取りクランク角区間X1は、燃料噴射開始時期から吸気バルブ15の閉鎖時期までのクランク角区間に相当する。先取りクランク角区間X1は、燃料噴射タイミングがあらかじめ決められていて、かつ吸気バルブ15の開閉タイミングやバルブリフト量が一定の場合には、例えば250度、といった一定値である。   The pre-crank crank angle section X1 corresponds to a crank angle section from the fuel injection start timing to the intake valve closing timing. The pre-crank angle section X1 is a constant value such as 250 degrees when the fuel injection timing is predetermined and the opening / closing timing of the intake valve 15 and the valve lift amount are constant.

要求噴射量計算ユニット78は、1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量Qca[g/cycle]と無駄時間T1とに基づいて、まず、図2(C)に示すように、既知の値である時刻t2から無駄時間T1手前の時点における1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量Qca [g/cycle]を計算する。計算ユニット76が与える1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量Qcaは時間の関数であるので、この関数に時刻t=t2-T1を与えることで1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量Qcaの具体的数値Qca1 [g/cycle]を計算する。要求噴射量計算ユニット78は、さらに次式(8)でQca1 [g/cycle]を理論空燃比の14.7で除して、理論空燃比を実現するための要求噴射量Tpf1 [msec]を求める。要求噴射量Tpf1は燃料噴射パルス幅で表される。   The required injection amount calculation unit 78 is first a known value as shown in FIG. 2C based on the estimated cylinder intake air amount Qca [g / cycle] per combustion cycle and the dead time T1. The cylinder intake predicted air quantity Qca [g / cycle] per combustion cycle at a time point before the dead time T1 from the time t2 is calculated. Since the predicted cylinder intake air amount Qca per combustion cycle given by the calculation unit 76 is a function of time, the time t = t2-T1 is given to this function, and the specific cylinder intake predicted air amount Qca per combustion cycle is specified. The numerical value Qca1 [g / cycle] is calculated. The required injection amount calculation unit 78 further obtains a required injection amount Tpf1 [msec] for realizing the theoretical air-fuel ratio by dividing Qca1 [g / cycle] by the theoretical air-fuel ratio of 14.7 in the following equation (8). The required injection amount Tpf1 is represented by a fuel injection pulse width.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

燃料噴射量計算ユニット79は、要求噴射量計算ユニット78が計算した要求噴射量Tpf1 [msec]を用いて次式(9)によりシーケンシャル噴射かつ同期噴射の燃料噴射量Ti [msec]を計算する。   The fuel injection amount calculation unit 79 uses the required injection amount Tpf1 [msec] calculated by the required injection amount calculation unit 78 to calculate the fuel injection amount Ti [msec] for sequential injection and synchronous injection according to the following equation (9).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

式(9)は空燃比フィードバック補正による燃料噴射量の公知の計算式である。過渡補正量Kathosは壁流補正のための値である。目標当量比Tfbyaは目標空燃比に対応する値であり、理論空燃比を目標空燃比に設定する場合には目標空燃比Tfbyaは1.0、リーン空燃比を目標空燃比に設定する場合には目標当量比Tfbyaは1.0未満の値、リッチ空燃比を目標空燃比に設定する場合には目標空燃比Tfbyaは1.0より大きな値となる。   Equation (9) is a known calculation formula for the fuel injection amount by air-fuel ratio feedback correction. The transient correction amount Kathos is a value for wall flow correction. The target equivalent ratio Tfbya is a value corresponding to the target air-fuel ratio. When the theoretical air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio, the target air-fuel ratio Tfbya is 1.0, and when the lean air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio, the target equivalent ratio The ratio Tfbya is a value less than 1.0, and when the rich air-fuel ratio is set to the target air-fuel ratio, the target air-fuel ratio Tfbya is a value greater than 1.0.

コントローラ7はこのようにして計算された燃料噴射量Ti [msec]に相当する燃料噴射パルス信号を噴射タイミングにおいて燃料インジェクタ52に出力する。   The controller 7 outputs a fuel injection pulse signal corresponding to the fuel injection amount Ti [msec] calculated in this way to the fuel injector 52 at the injection timing.

シリンダ吸入空気量計算ユニット701は、1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入予測空気量Qcaを無駄時間T2 [msec]遅角させた値をシリンダ吸入実空気量Qc[g/cycle]として計算する。   The cylinder intake air amount calculation unit 701 calculates a value obtained by delaying the cylinder intake predicted air amount Qca per combustion cycle by a dead time T2 [msec] as a cylinder intake actual air amount Qc [g / cycle].

シリンダ吸入空気量相当噴射量計算ユニット702は、1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入予測空気量Qcaに対する噴射量を計算し、その値を無駄時間T2 [msec]遅角させてシリンダ吸入空気量相当噴射量Tp [msec]を計算する。噴射量Tpは燃料噴射パルス幅で表される。   The cylinder intake air amount equivalent injection amount calculation unit 702 calculates the injection amount with respect to the cylinder intake predicted air amount Qca per combustion cycle, and retards the value by a dead time T2 [msec] to retard the cylinder intake air amount equivalent injection amount Tp. Calculate [msec]. The injection amount Tp is represented by the fuel injection pulse width.

シリンダ吸入空気量相当噴射量計算ユニット702が計算するシリンダ吸入空気量相当噴射量Tp及びシリンダ吸入空気量計算ユニット701が計算するシリンダ吸入実空気量Qcは、定常運転の燃料噴射制御のために計算される値であり、過渡運転の燃料噴射制御には使用されない。   The cylinder intake air amount equivalent injection amount Tp calculated by the cylinder intake air amount equivalent injection amount calculation unit 702 and the cylinder intake actual air amount Qc calculated by the cylinder intake air amount calculation unit 701 are calculated for fuel injection control in steady operation. This value is not used for fuel injection control in transient operation.

図3には示されていないが、好ましくは、コントローラ7は、内燃エンジン1の定常運転と過渡運転とを判別し、定常運転では従来と同様にシリンダ吸入実空気量Qcとシリンダ吸入空気量相当噴射量Tpとを用いて燃料噴射量Tiを計算し、過渡運転では1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入予測空気量Qcaと要求噴射量Tpfとを用いて燃料噴射量Tiを計算する。   Although not shown in FIG. 3, the controller 7 preferably discriminates between the steady operation and the transient operation of the internal combustion engine 1, and in the steady operation, the cylinder intake actual air amount Qc and the cylinder intake air amount are equivalent to the conventional case. The fuel injection amount Ti is calculated using the injection amount Tp, and in the transient operation, the fuel injection amount Ti is calculated using the predicted cylinder intake air amount Qca and the required injection amount Tpf per combustion cycle.

図4はスロットル開口予測面積計算ユニット721の詳細について説明する図である。   FIG. 4 is a diagram for explaining the details of the predicted throttle opening area calculation unit 721.

スロットル開口予測面積計算ユニット721は、アクセル踏込量に基づくスロットル開口予測面積計算部7211と、トルク要求信号に基づくスロットル開口予測面積計算部7212と、ハイセレクト部7213と、アイドル維持信号に基づくスロットル開口予測面積計算部7214と、スロットル開口予測面積算出部7215とを有する。   A predicted throttle opening area calculation unit 721 includes a predicted throttle opening area calculation unit 7211 based on an accelerator depression amount, a predicted throttle opening area calculation unit 7212 based on a torque request signal, a high selection unit 7213, and a throttle opening based on an idle maintenance signal. A predicted area calculation unit 7214 and a throttle opening predicted area calculation unit 7215 are included.

アクセル踏込量に基づくスロットル開口予測面積計算部7211は、アクセルポジションセンサ67が検出したアクセルペダル踏込量APOに基づいて、あらかじめコントローラ7のROMに格納された図6(A)の特性マップを検索することで、アクセル踏込量APOに基づくスロットル開口予測面積AAPO1を計算する。   Based on the accelerator pedal depression amount APO detected by the accelerator position sensor 67, the estimated throttle opening area calculation unit 7211 based on the accelerator depression amount searches the characteristic map of FIG. 6A stored in the ROM of the controller 7 in advance. Thus, the estimated throttle opening area AAPO1 based on the accelerator depression amount APO is calculated.

トルク要求信号に基づくスロットル開口予測面積計算部7212は、トルク要求信号Trqに基づいてスロットル開口予測面積AAPO2を計算する。トルク信号の一例を挙げると、例えばASCD(Auto Speed Control Device)による定速走行のためのトルク信号や、自動変速機の変速ショックを緩和するための回転同期制御のためのトルク信号がある。トルク要求信号に基づくスロットル開口予測面積計算部7212は、必要空気量計算部72121と、スロットル開口面積換算部72122とを有する。トルク要求信号に基づくスロットル開口予測面積計算部7212は、必要空気量計算部72121においてトルク要求信号に基づく必要空気量を計算し、スロットル開口面積換算部72122において必要空気量を通過させるために開口すべきスロットル面積AAPO2を計算する。   A predicted throttle opening area calculation unit 7212 based on the torque request signal calculates a predicted throttle opening area AAPO2 based on the torque request signal Trq. An example of the torque signal is, for example, a torque signal for constant speed running by an ASCD (Auto Speed Control Device) and a torque signal for rotation synchronization control for alleviating a shift shock of the automatic transmission. The estimated throttle opening area calculation unit 7212 based on the torque request signal includes a necessary air amount calculation unit 72121 and a throttle opening area conversion unit 72122. The estimated throttle opening area calculation unit 7212 based on the torque request signal calculates the required air amount based on the torque request signal in the required air amount calculation unit 72121 and opens the throttle opening area conversion unit 72122 to pass the required air amount. Calculate the power throttle area AAPO2.

ハイセレクト部7213は、アクセル踏込量に基づくスロットル開口予測面積AAPO1と、トルク要求信号に基づくスロットル開口予測面積AAPO2とを比較して、大きい方をスロットル開口予測面積基本値AAPO0とする。   The high selection unit 7213 compares the predicted throttle opening area AAPO1 based on the accelerator depression amount with the predicted throttle opening area AAPO2 based on the torque request signal, and sets the larger one as the predicted throttle opening area AAPO0.

アイドル維持信号に基づくスロットル開口予測面積計算部7214は、アイドル回転の確保に必要なエンジントルクのアイドルトルク分に相当する吸気スロットルの開口面積AISCを計算する。具体的には補機駆動トルク等を含めてアイドル回転速度制御(ISC)において目標アイドル回転速度を維持するのに必要なトルク分の開口面積として算出する。   An estimated throttle opening area calculation unit 7214 based on the idle maintenance signal calculates an intake throttle opening area AISC corresponding to an idle torque portion of the engine torque necessary for ensuring idle rotation. Specifically, it is calculated as an opening area corresponding to the torque necessary to maintain the target idle rotational speed in idle rotational speed control (ISC) including auxiliary machine drive torque and the like.

スロットル開口予測面積算出部7215は、スロットル開口予測面積基本値AAPO0にアイドルトルク相当開口面積AISCを加算してスロットル開口予測面積AAPOを計算する。   The estimated throttle opening area calculation unit 7215 calculates the estimated throttle opening area AAPO by adding the idle torque equivalent opening area AISC to the estimated throttle opening area basic value AAPO0.

次に図5を参照して、吸気通路下流部充填モデル75と、1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76との構成を説明する。   Next, the configuration of the intake passage downstream portion filling model 75 and the cylinder intake predicted air amount calculation unit 76 per combustion cycle will be described with reference to FIG.

吸気通路下流部充填モデル75と、1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76との組み合わせは、特開2001−50091号公報により公知である。ここでは、公知の技術を応用し、吸気通路下流部充填モデル75及び1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76を図5に示すように構成する。   A combination of the intake passage downstream portion filling model 75 and the cylinder intake predicted air amount calculation unit 76 per combustion cycle is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-50091. Here, a known technique is applied and the intake passage downstream portion filling model 75 and the cylinder intake predicted air amount calculation unit 76 per combustion cycle are configured as shown in FIG.

すなわち吸気通路下流部充填モデル75は、流入空気量計算部751と、空気量収支計算部752と、実圧力計算部753と、予測圧力計算部754とを備える。   That is, the intake passage downstream portion filling model 75 includes an inflow air amount calculation unit 751, an air amount balance calculation unit 752, an actual pressure calculation unit 753, and a predicted pressure calculation unit 754.

1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76は、予測空気量計算部761と、加重平均処理部762と、単位換算部763とを備える。   The cylinder intake predicted air amount calculation unit 76 per combustion cycle includes a predicted air amount calculation unit 761, a weighted average processing unit 762, and a unit conversion unit 763.

図5と公知技術との相違は、吸気通路下流部充填モデル75の入力値として、エアフローメータ流量Qaに代えて、吸入予測空気量Qaaを用いる点と、吸気通路下流部充填モデル75が実圧力計算部753と予測圧力計算部754を備える点である。この違いにより、アクセルペダル踏込量APOの変化に一致するまで位相を進角させた1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量Qcaを計算できる。つまり、図2(C)において1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入実空気量Qcを無駄時間T2進角させた値が計算される。ここで計算される値が1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入予測空気量Qcaである。前述のように無駄時間T2はあらかじめ一定値として与えられる。   The difference between FIG. 5 and the known technology is that the predicted intake air amount Qaa is used in place of the air flow meter flow rate Qa as the input value of the intake passage downstream portion filling model 75, and that the intake passage downstream portion filling model 75 is an actual pressure. This is a point that includes a calculation unit 753 and a predicted pressure calculation unit 754. Due to this difference, it is possible to calculate the predicted cylinder intake air amount Qca per combustion cycle in which the phase is advanced until it coincides with the change in the accelerator pedal depression amount APO. That is, in FIG. 2C, a value obtained by advancing the cylinder intake actual air amount Qc per combustion cycle by the dead time T2 is calculated. The value calculated here is the predicted cylinder intake air amount Qca per combustion cycle. As described above, the dead time T2 is given as a constant value in advance.

なお図5に示す各ブロックもコントローラ7の各機能を、仮想ユニットとして示したもので、各ブロックは物理的な存在を意味しない。   Each block shown in FIG. 5 also shows each function of the controller 7 as a virtual unit, and each block does not mean physical existence.

各部について簡単に説明する。   Each part will be briefly described.

流入空気量計算部751は次式(10)により、シリンダ吸入予測空気量Qaaに計算周期Δt、すなわち1ミリ秒を乗じて吸気通路下流部へ流入する空気量Caa [g]を計算する。   The inflow air amount calculation unit 751 calculates the air amount Caa [g] flowing into the downstream portion of the intake passage by multiplying the cylinder intake predicted air amount Qaa by the calculation cycle Δt, that is, 1 millisecond, by the following equation (10).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

空気量収支計算部752は次式(11)により、前回値Cma-1に流入空気量Caa [g]を加算するとともに、シリンダの吸入空気量(吸気通路下流部からは流出する)Cca [g]を減算することで、吸気通路下流部空気量Cma [g]を計算する。 The air amount balance calculation unit 752 adds the inflow air amount Caa [g] to the previous value Cma −1 according to the following equation (11), and the intake air amount of the cylinder (flows out from the downstream portion of the intake passage) Cca [g ] Is subtracted to calculate the air quantity Cma [g] downstream of the intake passage.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

式(11)の右辺のシリンダ吸入空気量Cca-1は、シリンダ吸入予測空気量計算部761が一制御周期前に計算したシリンダ吸入予測空気量(すなわちCcaの前回値)である。 The cylinder intake air amount Cca −1 on the right side of Equation (11) is the cylinder intake predicted air amount (ie, the previous value of Cca) calculated by the cylinder intake predicted air amount calculation unit 761 before one control cycle.

実圧力計算部753は、吸気通路下流部空気量Cma [g]と、温度センサ44が検出した吸気通路下流部温度Tm [K]と、吸気通路下流部容積Vm [m3]とを用いて、次式(12)により吸気通路下流部実圧力Pm [Pa]を計算する。なお式(12)は気体の状態方程式から導かれる。 The actual pressure calculation unit 753 uses the intake passage downstream portion air amount Cma [g], the intake passage downstream portion temperature Tm [K] detected by the temperature sensor 44, and the intake passage downstream portion volume Vm [m 3 ]. Then, the actual pressure Pm [Pa] on the downstream side of the intake passage is calculated by the following equation (12). Equation (12) is derived from the gas equation of state.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

予測圧力計算部754は、吸気通路下流部圧力Pmを吸気スロットル51aの無駄時間T2進角させた、アクセラレータ開度相当吸気通路下流部圧力Pma [Pa]を計算する。   The predicted pressure calculation unit 754 calculates the accelerator opening equivalent intake passage downstream pressure Pma [Pa] obtained by advancing the intake passage downstream pressure Pm by the dead time T2 of the intake throttle 51a.

シリンダ吸入予測空気量計算部761は、吸気通路下流部空気量Cma [g]と、シリンダ11の容積Vc [m3]と、吸気通路下流部の容積Vm [m3]とを用いて、次式(13)でシリンダ吸入予測空気量Cca [g]を計算する。なおVc及びVmは一定値である。 The cylinder intake predicted air amount calculation unit 761 uses the intake passage downstream air amount Cma [g], the cylinder volume Vc [m 3 ], and the intake passage downstream portion volume Vm [m 3 ] to The cylinder intake predicted air amount Cca [g] is calculated by Equation (13). Vc and Vm are constant values.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

式(13)は以下のようにして求められる。気体の状態方程式が以下の式(14)で表される。   Equation (13) is obtained as follows. The equation of state of gas is expressed by the following equation (14).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

この関係を書き直すと次式(15)が得られる。   When this relationship is rewritten, the following equation (15) is obtained.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

これをシリンダ11に適用してシリンダ11のモル数、すなわち空気量Ccを次式(16)で求めることができる。   By applying this to the cylinder 11, the number of moles of the cylinder 11, that is, the air amount Cc can be obtained by the following equation (16).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

シリンダ11の圧力Pcと吸気通路下流部圧力Pmは等しく、かつシリンダ11の温度Tcと吸気通路下流部温度Tmは等しいと見なすと、式(16)は次式(17)に書き換えられる。   If it is considered that the pressure Pc of the cylinder 11 and the intake passage downstream portion pressure Pm are equal, and the temperature Tc of the cylinder 11 and the intake passage downstream portion temperature Tm are equal, the equation (16) is rewritten into the following equation (17).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

一方、気体の状態方程式から以下の式が導かれる。   On the other hand, the following equation is derived from the gas equation of state.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

したがって吸気通路下流部においては次式(19)の関係が成立する。   Therefore, the following equation (19) is established in the downstream portion of the intake passage.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

式(19)を式(17)に代入すると、次式(20)が得られる。   Substituting equation (19) into equation (17) yields the following equation (20).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

シリンダ11の空気量Ccをシリンダ吸入予測空気量Ccaに置き換えれば上の式(13)が得られる。   When the air amount Cc of the cylinder 11 is replaced with the cylinder intake predicted air amount Cca, the above equation (13) is obtained.

予測空気量計算部761が計算したシリンダ吸入予測空気量Ccaは、次の計算サイクルにおいて、空気量収支計算部752で使用される。このように予測空気量計算部761と空気量収支計算部752とは、互いの計算値を用いてサイクリックに計算する。   The predicted cylinder intake air amount Cca calculated by the predicted air amount calculation unit 761 is used by the air amount balance calculation unit 752 in the next calculation cycle. As described above, the predicted air amount calculation unit 761 and the air amount balance calculation unit 752 perform cyclic calculations using the calculated values.

加重平均処理部762は、シリンダ吸入予測空気量Ccaを次式(21)で加重平均してシリンダ吸入予測空気量の加重平均値Ccak [g]を計算する。   The weighted average processing unit 762 calculates the weighted average value Ccak [g] of the cylinder intake predicted air amount by performing the weighted average of the cylinder intake predicted air amount Cca using the following equation (21).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

単位換算部763は、シリンダ吸入予測空気量の加重平均値Ccak [g]を、計算周期に対応させるべく、エンジン回転速度Ne[rpm]を用いて次式(22)で1燃焼サイクル、すなわち6気筒エンジンではクランク角120度当たりのシリンダ吸入予測空気量Qca[g/cycle]に変換する。   The unit conversion unit 763 uses the engine rotational speed Ne [rpm] to make the weighted average value Ccak [g] of the estimated cylinder intake air amount correspond to the calculation cycle, and thus one combustion cycle, that is, 6 In a cylinder engine, it is converted into a predicted cylinder intake air amount Qca [g / cycle] per 120 degrees of crank angle.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

このようにして、吸気通路下流部充填モデル75と、1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76は、1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入予測空気量Qca [g/cycle]、吸気通路下流部の実圧力Pm [Pa]、吸気通路下流部の予測圧力 Pma [Pa]を計算する。   In this way, the intake passage downstream portion filling model 75 and the cylinder intake predicted air amount calculation unit 76 per combustion cycle are the cylinder intake predicted air amount Qca [g / cycle] per combustion cycle, and the intake passage downstream portion Calculate the actual pressure Pm [Pa] and the predicted pressure Pma [Pa] downstream of the intake passage.

図9を参照して、本発明の作用及び効果を説明する。   The operation and effect of the present invention will be described with reference to FIG.

なおここでは時刻t1でドライバがアクセルペダル35を踏み込んで一定踏込量を維持する場合、すなわち図4のスロットル開口予測面積計算ユニット721においてスロットル開口面積AAPOをアクセルペダル踏込量APOに基づいて計算した場合について考える。   Here, when the driver depresses the accelerator pedal 35 at time t1 to maintain a constant depression amount, that is, when the throttle opening area AAPO is calculated based on the accelerator pedal depression amount APO in the predicted throttle opening area calculation unit 721 of FIG. think about.

図9(A)に示すように、ドライバがアクセルペダル35を踏み込むと、スロットル開口予測面積がアクセルペダル踏込前の予測面積AAPO10から踏込後の予測面積AAPO20に増える。この変化はスロットル開口実面積ATVOの変化よりも進んでいる。   As shown in FIG. 9A, when the driver depresses the accelerator pedal 35, the predicted throttle opening area increases from the predicted area AAPO10 before the accelerator pedal is depressed to the predicted area AAPO20 after the depression. This change is more advanced than the change in the actual throttle opening area ATVO.

ここで内燃エンジン1の加速時の吸入予測空気量Qaaの変化を考える。   Here, a change in the predicted intake air amount Qaa during acceleration of the internal combustion engine 1 will be considered.

計算を簡略化するために補正圧力比PRA=Pma/Paとし、補正圧力比PRAと補正圧力比PRの比率PRR=PRA/PR=Pma/Pmとする。このようにすれば式(6)は次式(23)に置き換えることができる。   In order to simplify the calculation, the correction pressure ratio PRA = Pma / Pa, and the ratio between the correction pressure ratio PRA and the correction pressure ratio PR is PRR = PRA / PR = Pma / Pm. In this way, equation (6) can be replaced with the following equation (23).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

式(23)の右辺の面積比AAPO/ATVOは、踏込前予測面積AAPO10から踏込後予測面積AAPO20に達するまで増大し、吸気スロットル開口実面積ATVOが立ち上がるまで一定値を保ち、その後は減少して、1に収束する。   The area ratio AAPO / ATVO on the right side of Equation (23) increases from the predicted area AAPO10 before the depression until it reaches the estimated area AAPO20 after the depression, and remains constant until the actual intake throttle opening area ATVO rises, and then decreases. Converge to 1.

圧力比Pma/Pmは、吸気通路下流部の予測圧力Pmaがアクセルペダル踏込前の第1圧力Pm1から踏込後の実圧力を第2圧力Pm2に達するまでは増加し、吸気通路下流部の実圧力Pmが立ち上がるまで一定値を保ち、その後は減少して、1に収束する。   The pressure ratio Pma / Pm increases from the first pressure Pm1 before the accelerator pedal is depressed to the second pressure Pm2 until the predicted pressure Pma in the downstream portion of the intake passage reaches the second pressure Pm2, and the actual pressure in the downstream portion of the intake passage It keeps a constant value until Pm rises, then decreases and converges to 1.

吸入予測空気量Qaaは、上述のように変化する面積比AAPO/ATVO及び圧力比の比率Pma/Pmに比例する。その結果、吸入予測空気量Qaaは、図9(A)の波形に示すように時刻t1で急激に立ち上がってピークを成し、その後徐々に減少してエアフローメータ流量Qaと一致する。   The predicted intake air amount Qaa is proportional to the area ratio AAPO / ATVO and the pressure ratio ratio Pma / Pm that change as described above. As a result, as shown in the waveform of FIG. 9A, the predicted intake air amount Qaa suddenly rises at time t1 to form a peak, and then gradually decreases to coincide with the air flow meter flow rate Qa.

このように、吸入予測空気量Qaaは、エアフローメータ流量Qaの変化の位相がアクセルペダル踏込量APOの変化の位相に一致するまで、エアフローメータ流量Qaを進角させた値、つまりエアフローメータ流量Qaを吸気スロットル51aの無駄時間T2進角させた値である。   Thus, the predicted intake air amount Qaa is a value obtained by advancing the air flow meter flow rate Qa until the phase of change of the air flow meter flow rate Qa matches the phase of change of the accelerator pedal depression amount APO, that is, the air flow meter flow rate Qa Is a value obtained by advancing the dead time T2 of the intake throttle 51a.

以上の述べたように、本発明の構成によれば、少なくとも過渡運転時にアクセルペダル踏込量APOに基づいて燃料噴射量を決定するので、従来のようにスロットル開度TVOと同位相で変化するエアフローメータの検出流量に基づいて燃料噴射量を決定するのと比べて、シリンダ吸入空気量の変化を早いタイミングで把握し、シリンダ吸入空気量の変化に適合した燃料噴射量を早期に設定することができる。その結果、内燃エンジンの加速や減速などの過渡運転における空燃比の制御精度が向上する。   As described above, according to the configuration of the present invention, since the fuel injection amount is determined based on the accelerator pedal depression amount APO at least during transient operation, the air flow that changes in phase with the throttle opening TVO as in the past. Compared to determining the fuel injection amount based on the detected flow rate of the meter, it is possible to grasp the change in the cylinder intake air amount at an early timing and set the fuel injection amount that matches the change in the cylinder intake air amount early. it can. As a result, the control accuracy of the air-fuel ratio in transient operation such as acceleration or deceleration of the internal combustion engine is improved.

また図9では、ドライバがアクセルペダルを踏み込んだ場合で説明したが、ASCD等によるトルク要求信号による場合も同様であり、この場合でも内燃エンジンの加速や減速などの過渡運転における空燃比の制御精度が向上する。   In FIG. 9, the case where the driver depresses the accelerator pedal has been described. However, the same applies to a case where a torque request signal is output from an ASCD or the like. Will improve.

なお上記説明においては、計算を簡略化し理解を容易にするために補正圧力比PRR=Pma/Pmとしたが、実際の構成は、PRR=PRA/PRである。補正予測圧力比PRAは、図6(A)に示したように圧力比Pma/Paが1.0に近い付近では小さな値となるように設定されている。補正実圧力比PRも同様に、図6(B)のように圧力比Pm/Paが1.0に近い付近では小さな値となるように設定されている。このように設定する理由は以下である。   In the above description, the correction pressure ratio PRR = Pma / Pm is set to simplify the calculation and facilitate understanding, but the actual configuration is PRR = PRA / PR. The corrected predicted pressure ratio PRA is set to be a small value when the pressure ratio Pma / Pa is close to 1.0 as shown in FIG. Similarly, the corrected actual pressure ratio PR is set to be a small value when the pressure ratio Pm / Pa is close to 1.0 as shown in FIG. 6B. The reason for setting in this way is as follows.

すなわち、圧力比Pma/Pa及びPm/Paが1.0に近い領域とは、内燃エンジン1の高負荷領域にあたる。高負荷領域の空気流量は式(23)で計算される吸入予測空気量Qaaより小さい。そこで、圧力比Pma/PaとPm/Paが1.0に近づくにつれて減少する補正圧力比PRA及びPRを用いて、高負荷領域の吸入予測空気量Qaaを実空気流量に近づけているのである。図6(A)に示す補正圧力比PRAの特性は、図6(B)に示す補正圧力比PRの特性と同一であり、これらの特性は吸気スロットル51aの流量特性に依存する。   That is, the region where the pressure ratios Pma / Pa and Pm / Pa are close to 1.0 corresponds to the high load region of the internal combustion engine 1. The air flow rate in the high load region is smaller than the predicted intake air amount Qaa calculated by Equation (23). Thus, the predicted intake air amount Qaa in the high load region is brought close to the actual air flow rate using the corrected pressure ratios PRA and PR that decrease as the pressure ratios Pma / Pa and Pm / Pa approach 1.0. The characteristics of the corrected pressure ratio PRA shown in FIG. 6A are the same as the characteristics of the corrected pressure ratio PR shown in FIG. 6B, and these characteristics depend on the flow rate characteristics of the intake throttle 51a.

ところで、無駄時間計算ユニット77が式(7)で計算する無駄時間T1は、エンジン回転速度Neが低下するにつれて減少する。そして、エンジン回転速度Neがある値以下に低下すると、無駄時間T1は負の値となる。ところが無駄時間T1は、コントローラ7が、シリンダ吸入予測空気量Qcaを噴射タイミングと同期させるために加える遅れ処理の時間であり、論理的に負の値は取り得ない。そこでコントローラ7は、無駄時間T1が負の値となる場合には、吸気スロットル51aの動作タイミング、すなわち図9(A)のATVOの変化を遅らせる。具体的には、式(7)から導かれる次式(24)の条件が成立する場合に、この処理を行なう。   By the way, the dead time T1 calculated by the dead time calculating unit 77 using the equation (7) decreases as the engine speed Ne decreases. When the engine speed Ne drops below a certain value, the dead time T1 becomes a negative value. However, the dead time T1 is a delay processing time that the controller 7 adds in order to synchronize the cylinder intake predicted air amount Qca with the injection timing, and cannot take a logical negative value. Therefore, when the dead time T1 becomes a negative value, the controller 7 delays the operation timing of the intake throttle 51a, that is, the change in ATVO in FIG. Specifically, this processing is performed when the condition of the following equation (24) derived from the equation (7) is satisfied.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

式(24)はさらに次式(25)に変形される。 Expression (24) is further transformed into the following expression (25).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

このようにしてコントローラ7は、式(25)の左右の項が等しくなるまで、吸気スロットル51aの動作タイミングを遅らせる。これにより無駄時間T2が増大し、無駄時間T1が負の値になることを防止できる。   In this way, the controller 7 delays the operation timing of the intake throttle 51a until the left and right terms of Equation (25) become equal. This increases the dead time T2 and prevents the dead time T1 from becoming a negative value.

(第2実施形態)
図10は、本発明による燃料噴射制御装置の第2実施形態のコントローラのブロック構成図である。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a block diagram of the controller of the second embodiment of the fuel injection control device according to the present invention.

なお以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。   In the following embodiments, the same reference numerals are given to the portions that perform the same functions as those of the above-described embodiments, and overlapping descriptions are omitted as appropriate.

この実施形態では、第1実施形態のシリンダ吸入空気量計算ユニット701と、シリンダ吸入空気量相当噴射量計算ユニット702とに代えて、吸気通路下流部充填モデル751と、1燃焼サイクル当たりシリンダ空気量計算ユニット761と、シリンダ吸入空気量計算ユニット7011と、シリンダ吸入空気量相当噴射量計算ユニット7021とを備える。   In this embodiment, instead of the cylinder intake air amount calculation unit 701 and the cylinder intake air amount equivalent injection amount calculation unit 702 of the first embodiment, the intake passage downstream portion filling model 751 and the cylinder air amount per combustion cycle are used. A calculation unit 761, a cylinder intake air amount calculation unit 7011, and a cylinder intake air amount equivalent injection amount calculation unit 7021 are provided.

吸気通路下流部充填モデル751と、1燃焼サイクル当たりシリンダ空気量計算ユニット761とは、前述の特開2001−50091号公報に開示された公知技術をそのまま用いて構成する。   The intake passage downstream portion filling model 751 and the cylinder air amount calculation unit 761 per combustion cycle are configured using the known technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-50091 described above as it is.

第1実施形態においては、シリンダ吸入空気量相当噴射量Tp [msec]を、1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入予測空気量Qcaから計算しているが、この実施形態では従来と同じくエアフローメータ検出流量Qaから計算する。   In the first embodiment, the cylinder intake air amount equivalent injection amount Tp [msec] is calculated from the cylinder intake predicted air amount Qca per combustion cycle, but in this embodiment, from the air flow meter detected flow rate Qa as in the prior art. calculate.

すなわち、吸気通路下流部充填モデル751と、1燃焼サイクル当たりシリンダ空気量計算ユニット761とが、エアフローメータ検出流量Qaから1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入空気量Qck [g/cycle]を計算する。   That is, the intake passage downstream portion filling model 751 and the cylinder air amount calculation unit 761 per combustion cycle calculate the cylinder intake air amount Qck [g / cycle] per combustion cycle from the air flow meter detected flow rate Qa.

シリンダ吸入空気量計算ユニット7011は、1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入空気量Qckをそのままシリンダ吸入実空気量Qc [g/cycle]として出力する。  The cylinder intake air amount calculation unit 7011 outputs the cylinder intake air amount Qck per combustion cycle as it is as the cylinder intake actual air amount Qc [g / cycle].

シリンダ吸入空気量相当噴射量計算ユニット7021は、1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入空気量Qck [g/cycle]に基づき次式(26)によってシリンダ吸入空気量相当噴射量Tp [msec]を計算する。   The cylinder intake air amount equivalent injection amount calculation unit 7021 calculates the cylinder intake air amount equivalent injection amount Tp [msec] by the following equation (26) based on the cylinder intake air amount Qck [g / cycle] per combustion cycle.

Figure 0004696987
Figure 0004696987

式(26)は式(8)の1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量Qca1を1燃焼サイクル当たりシリンダ吸入空気量Qckに置き換えたものである。   Equation (26) is obtained by replacing the predicted cylinder intake air amount Qca1 per combustion cycle of Equation (8) with the cylinder intake air amount Qck per combustion cycle.

この実施形態においても、少なくとも過渡運転時にシリンダ吸入予測空気量Qca1に基づき燃料噴射量Ti [msec]を計算する点に関しては第1の実施形態と全く同一であり、過渡運転時の空燃比制御精度の向上に関して、第1の実施形態と同様の好ましい効果が得られる。   This embodiment is also exactly the same as the first embodiment in that the fuel injection amount Ti [msec] is calculated based on the cylinder intake predicted air amount Qca1 at least during transient operation, and the air-fuel ratio control accuracy during transient operation is also the same. As for the improvement, the same preferable effect as in the first embodiment can be obtained.

(第3実施形態)
第1実施形態及び第2実施形態は、吸入空気量を吸気スロットル51aで調整する内燃エンジンにこの発明を適用した実施形態であるのに対して、この第3実施形態ではアクセルペダル踏込量APO又は要求駆動トルクTrqに応動する可変動弁機構(VEL機構41及びVTC機構42)により吸入空気量を調整するいわゆるノンスロットルエンジンにこの発明を適用する。なお以下では発明の理解を容易にするために、可変動弁機構がアクセルペダル踏込量APOに応動する場合を例示して説明する。
(Third embodiment)
The first and second embodiments are embodiments in which the present invention is applied to an internal combustion engine in which the intake air amount is adjusted by the intake throttle 51a, whereas in this third embodiment, the accelerator pedal depression amount APO or The present invention is applied to a so-called non-throttle engine in which the intake air amount is adjusted by a variable valve mechanism (VEL mechanism 41 and VTC mechanism 42) that responds to the required drive torque Trq. In the following, in order to facilitate understanding of the invention, a case where the variable valve mechanism responds to the accelerator pedal depression amount APO will be described as an example.

VEL機構41及びVTC機構42の具体的な構造は、例えば特開2003−314347号公報により公知であるが、その特性を図11を参照して簡単に説明する。   Specific structures of the VEL mechanism 41 and the VTC mechanism 42 are known, for example, from Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-314347, and their characteristics will be briefly described with reference to FIG.

VEL機構41によれば、図11に実線で示したように吸気バルブ15の開閉タイミング及びリフト量を自由に変更できる。またVTC機構42によれば、図11に破線で示したように吸気バルブ15の開閉期間は一定のまま開閉タイミングを自由に変更できる。したがってVEL機構41及びVTC機構42を合わせて制御すれば、吸気スロットルがなくてもシリンダに吸入される吸気量を調整できる。   According to the VEL mechanism 41, the opening / closing timing and the lift amount of the intake valve 15 can be freely changed as shown by the solid line in FIG. Further, according to the VTC mechanism 42, the open / close timing can be freely changed while the open / close period of the intake valve 15 remains constant as shown by a broken line in FIG. Therefore, if the VEL mechanism 41 and the VTC mechanism 42 are controlled together, the amount of intake air taken into the cylinder can be adjusted without an intake throttle.

内燃エンジンの回転速度と負荷に規定される運転条件に応じて吸気バルブの目標開弁タイミングや目標閉弁タイミングを設定する方法は、特開2003−129871号公報、特開2003−65131号公報及び特開平11−002140号公報に開示されている。簡単には、内燃エンジンが低負荷状態から高負荷状態へ移行する加速時には、図12に示すように、吸気バルブ15と排気バルブ16のバルブオーバーラップが拡大するように、吸気バルブ15の開弁タイミングと開弁タイミングの各目標値を進角させる。   A method for setting a target valve opening timing and a target valve closing timing of an intake valve in accordance with an operation condition defined by the rotational speed and load of an internal combustion engine is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 2003-129871, 2003-65131, and This is disclosed in JP-A-11-002140. Briefly, when the internal combustion engine is accelerated from the low load state to the high load state, the intake valve 15 is opened so that the valve overlap between the intake valve 15 and the exhaust valve 16 is expanded as shown in FIG. Each target value of timing and valve opening timing is advanced.

このように、ノンスロットルエンジンでは、アクセルペダル踏込量APOに応じて必要吸気量を計算し、その吸気量が得られるようにVEL機構41及びVTC機構42を制御する。なおそのときの吸気バルブ15の開閉タイミング及びリフト量とスロットル開口面積との相関は既知であり、ここではその関係に基づいて吸気バルブ15の開閉タイミング及びリフト量に相当するスロットル開口面積を求めて制御を行う。   Thus, in the non-throttle engine, the required intake air amount is calculated according to the accelerator pedal depression amount APO, and the VEL mechanism 41 and the VTC mechanism 42 are controlled so that the intake air amount can be obtained. The correlation between the opening / closing timing and lift amount of the intake valve 15 and the throttle opening area at that time is already known, and here, the throttle opening area corresponding to the opening / closing timing and lift amount of the intake valve 15 is obtained based on the relationship. Take control.

ところでVEL機構41及びVTC機構42によって吸気量を調整する場合も、吸気スロットルで吸気量を調整するときと同様に、応答遅れが存在する。   Incidentally, when the intake air amount is adjusted by the VEL mechanism 41 and the VTC mechanism 42, there is a response delay as in the case where the intake air amount is adjusted by the intake throttle.

図13は、本発明による燃料噴射制御装置の第3実施形態による動作を説明する図である。   FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the fuel injection control apparatus according to the third embodiment of the present invention.

コントローラ7が時刻t10で吸気バルブ15の目標開弁タイミングIVOmの第1開弁タイミングIVOm1から第2開弁目標タイミングIVOM2へのタイミング変更を指令した場合に、実際の開弁タイミングIVOrは時刻t14で変更が開始される。   When the controller 7 commands the timing change of the target valve opening timing IVOm of the intake valve 15 from the first valve opening timing IVOm1 to the second valve opening target timing IVOM2 at time t10, the actual valve opening timing IVOr is at time t14. Change begins.

なお、図13(D)においても、図2(C)と同様にシリンダ吸入実空気量Qcと要求噴射量Tpfとを同じ高さに描いている。   In FIG. 13D, the cylinder intake actual air amount Qc and the required injection amount Tpf are drawn at the same height as in FIG. 2C.

そこで本実施形態では、VEL機構41及びVTC機構42の作動に先立ってアクセルペダル踏込量APO(要求駆動トルクTrq)に応じて出力される目標開弁タイミングIVOmのタイミング変更指令に基づき燃料噴射量を計算すれば、吸気バルブ15の実際の開弁タイミングIVOrに先立って、要求噴射量Tpfを計算することができる。   Therefore, in the present embodiment, the fuel injection amount is set based on the timing change command of the target valve opening timing IVOm output according to the accelerator pedal depression amount APO (required drive torque Trq) prior to the operation of the VEL mechanism 41 and the VTC mechanism 42. If calculated, the required injection amount Tpf can be calculated prior to the actual valve opening timing IVOr of the intake valve 15.

すなわち、図13(B)に示すように、吸気バルブ15の開弁タイミングを、応答遅れ期間Tv2相当進角させた開弁タイミング先取り値IVOffを想定する。そして開弁タイミング先取り値IVOffを要求噴射量に同期させるための無駄時間Tv1の遅れ処理を加えて、図の破線に示すように、要求燃料噴射量Tpf1の計算根拠となる仮想開弁タイミングIVOfを設定する。図13(B)には開タイミングIVOについて図示したが、閉タイミングIVCについても同様にして仮想閉弁タイミングIVOfを設定する。そしてこれらのタイミングから要求噴射量Tpf1を計算する。   That is, as shown in FIG. 13B, a valve opening timing advance value IVOff is assumed in which the valve opening timing of the intake valve 15 is advanced by a response delay period Tv2. Then, by adding delay processing of the dead time Tv1 for synchronizing the valve opening timing preemptive value IVOff with the required injection amount, the virtual valve opening timing IVOf that is the basis for calculating the required fuel injection amount Tpf1 is set as shown by the broken line in the figure. Set. Although FIG. 13B illustrates the opening timing IVO, the virtual valve closing timing IVOf is similarly set for the closing timing IVC. Then, the required injection amount Tpf1 is calculated from these timings.

より具体的には、図13(D)に示すシリンダ吸入予測空気量Qcffを時間tの関数として求め、無駄時間Tv1から時間tを特定することで、図に示す要求噴射量Tpf1を計算する。   More specifically, the required injection amount Tpf1 shown in the figure is calculated by obtaining the estimated cylinder intake air amount Qcff shown in FIG. 13D as a function of the time t and specifying the time t from the dead time Tv1.

この実施形態においても、少なくとも過渡運転時にシリンダ吸入予測空気量Qcaに基づき燃料噴射量Ti [msec]を計算するので、過渡運転時の空燃比制御精度の向上に関して、第1実施形態や第2実施形態と同様の好ましい効果が得られる。   Also in this embodiment, since the fuel injection amount Ti [msec] is calculated based on the cylinder intake predicted air amount Qca at least during the transient operation, the first embodiment and the second embodiment are related to improving the air-fuel ratio control accuracy during the transient operation. A preferable effect similar to that of the embodiment can be obtained.

なおVEL機構41及びVTC機構42のいずれか一方の機構によって吸気量を変更する内燃エンジンにもこの発明は適用可能である。   Note that the present invention is also applicable to an internal combustion engine in which the intake air amount is changed by one of the VEL mechanism 41 and the VTC mechanism 42.

(第4実施形態)
図14,図15は、本発明による燃料噴射制御装置の第4実施形態のコントローラのブロック構成図である。
(Fourth embodiment)
14 and 15 are block configuration diagrams of the controller of the fourth embodiment of the fuel injection control device according to the present invention.

この実施形態は、吸気スロットル51aと、可変動弁機構(VEL機構41及びVTC機構42)とをともに備えた内燃エンジンへのこの発明の適用に関する。   This embodiment relates to the application of the present invention to an internal combustion engine provided with both an intake throttle 51a and variable valve mechanisms (VEL mechanism 41 and VTC mechanism 42).

この実施形態においても、コントローラ7は、第1実施形態と同じく図3に示す機能を備える。しかしながら、この実施形態は、1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76が使用するシリンダ11の容積Vc [m3]は以下の理由から一定でない点で、第1の実施形態と相違する。そのために、コントローラ7は図5に示す各ユニットに加えて、吸気バルブ15の実際の開弁タイミングIVOrと閉弁タイミングIVCrとからシリンダ11の容積Vcを計算するために図14に示すシリンダ容積計算ユニット760を備える。 Also in this embodiment, the controller 7 has the function shown in FIG. 3 as in the first embodiment. However, this embodiment differs from the first embodiment in that the volume Vc [m 3 ] of the cylinder 11 used by the cylinder intake predicted air amount calculation unit 76 per combustion cycle is not constant for the following reason. . For this purpose, the controller 7 calculates the cylinder volume shown in FIG. 14 in order to calculate the volume Vc of the cylinder 11 from the actual valve opening timing IVOr and valve closing timing IVCr of the intake valve 15 in addition to the units shown in FIG. A unit 760 is provided.

物理的な意味合いにおけるシリンダ容積は、ピストンのストロークが変化しない限り一定であるが、吸気バルブ15の実際の開弁タイミングIVOrと閉弁タイミングIVCrによって、計算ユニット76が使用するシリンダ容積Vcが変化するのは次の理由による。   The cylinder volume in a physical sense is constant as long as the piston stroke does not change, but the cylinder volume Vc used by the calculation unit 76 changes depending on the actual valve opening timing IVOr and valve closing timing IVCr of the intake valve 15. The reason is as follows.

すなわち、可変動弁機構を備える場合には、図12に示すように、開弁タイミングIVOと閉弁タイミングIVCの変化に応じて、排気バルブ16と吸気バルブ15がともに開いているバルブオーバーラップが発生する。バルブオーバーラップは、排気通路3からシリンダ11への排気の逆流を招く。この現象を内部排気環流(internal Exahust Gas Recirculation(EGR))と呼ばれる。内部EGR量の増加は、吸気バルブ15からシリンダ11への吸入空気量の減少をもたらす。これは、シリンダ容積Vcが実質的に小さくなることに等しい。   That is, when the variable valve mechanism is provided, as shown in FIG. 12, there is a valve overlap in which both the exhaust valve 16 and the intake valve 15 are opened according to changes in the valve opening timing IVO and the valve closing timing IVC. appear. The valve overlap causes a back flow of exhaust from the exhaust passage 3 to the cylinder 11. This phenomenon is called internal exhaust gas recirculation (EGR). The increase in the internal EGR amount causes a decrease in the intake air amount from the intake valve 15 to the cylinder 11. This is equivalent to the cylinder volume Vc being substantially reduced.

シリンダ容積Vcが実質的に変化すると、シリンダ吸入予測空気量Qcaも変化する。そこで、吸気バルブ16の実際の閉弁タイミングIVCrに基づいてシリンダ容積計算ユニット760がシリンダ容積Vcを計算するのである。具体的な計算内容は後述する。そして計算されたシリンダ容積Vc [m3]を用いて1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76がシリンダ吸入予測空気量Qcffを計算する。シリンダ吸入予測空気量Qcffは、第1実施形態や第2実施形態のシリンダ吸入予測空気量Qcaに相当する。したがって第1実施形態や第2実施形態のQcaをQcffに置き換えることで、第1実施形態や第2実施形態と同様に燃料噴射量Ti [msec]を計算できる。 When the cylinder volume Vc changes substantially, the predicted cylinder intake air amount Qca also changes. Therefore, the cylinder volume calculation unit 760 calculates the cylinder volume Vc based on the actual valve closing timing IVCr of the intake valve 16. Specific calculation contents will be described later. Then, using the calculated cylinder volume Vc [m 3 ], the cylinder intake predicted air amount calculation unit 76 per combustion cycle calculates the cylinder intake predicted air amount Qcff. The predicted cylinder intake air amount Qcff corresponds to the predicted cylinder intake air amount Qca of the first embodiment or the second embodiment. Therefore, the fuel injection amount Ti [msec] can be calculated in the same manner as in the first and second embodiments by replacing Qca in the first and second embodiments with Qcff.

次に図15を参照して、シリンダ容積計算ユニット760の具体的な構成を説明する。図14の計算は、第1実施形態の図3の計算と同じく1ミリ秒間隔で実行される。対応して、シリンダ容積計算ユニット760も図15に示す燃料噴射量Ti [msec]の計算を1ミリ秒間隔で実行する。   Next, a specific configuration of the cylinder volume calculation unit 760 will be described with reference to FIG. The calculation of FIG. 14 is executed at intervals of 1 millisecond as in the calculation of FIG. 3 of the first embodiment. Correspondingly, the cylinder volume calculation unit 760 also calculates the fuel injection amount Ti [msec] shown in FIG. 15 at intervals of 1 millisecond.

可変動弁機構のもとでのシリンダ容積Vcの計算は、特開2001−050091号公報に開示されている。ここでは、シリンダ容積Vcの計算に、開示された計算方法を適用するとともに、新たに吸気バルブ開閉タイミング要求値計算部7601を追加する。   Calculation of the cylinder volume Vc under the variable valve mechanism is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-050091. Here, the disclosed calculation method is applied to the calculation of the cylinder volume Vc, and an intake valve opening / closing timing required value calculation unit 7601 is newly added.

図15を参照すると、吸気バルブ開閉タイミング要求値計算部7601は、吸気バルブ閉弁タイミング先取り値計算部76011と、吸気バルブ開弁タイミング先取り値計算部76012と、無駄時間計算部76013と、吸気バルブ閉弁タイミング要求値計算部76014と、吸気バルブ開弁タイミング要求値計算部76015とを備える。   Referring to FIG. 15, the intake valve opening / closing timing required value calculation unit 7601 includes an intake valve closing timing advance value calculation unit 76011, an intake valve opening timing advance value calculation unit 76012, a dead time calculation unit 76013, an intake valve A valve closing timing request value calculation unit 76014 and an intake valve opening timing request value calculation unit 76015 are provided.

吸気バルブ閉弁タイミング先取り値計算部76011は、アクセルペダル踏込量APOに基づいて吸気バルブ閉弁タイミング先取り値IVCffを計算する。吸気バルブ閉弁タイミング先取り値IVCffは、具体的にはアクセルペダル踏込量APOに対応する吸気バルブ15の閉弁タイミングIVCの目標値である。ただし、アクセルペダル踏込量APOは時間とともに変化するので、吸気バルブ閉弁タイミング先取り値IVCffも時間の関数として表される。結果として、吸気バルブ閉弁タイミング先取り値IVCffは、吸気バルブ15の実際の閉弁タイミングIVCrを可変動弁機構の無駄時間Tv2進角させた値に相当する。   The intake valve closing timing advance value calculation unit 76011 calculates the intake valve closing timing advance value IVCff based on the accelerator pedal depression amount APO. The intake valve closing timing advance value IVCff is specifically a target value of the closing timing IVC of the intake valve 15 corresponding to the accelerator pedal depression amount APO. However, since the accelerator pedal depression amount APO changes with time, the intake valve closing timing advance value IVCff is also expressed as a function of time. As a result, the intake valve closing timing preemptive value IVCff corresponds to a value obtained by advancing the actual valve closing timing IVCr of the intake valve 15 by the dead time Tv2 of the variable valve mechanism.

同様に、吸気バルブ開弁タイミング先取り値計算部76012は、アクセルペダル踏込量APOに基づいて吸気バルブ開弁タイミング先取り値IVOffを計算する。吸気バルブ開弁タイミング先取り値IVOffは、具体的にはアクセルペダル踏込量APOに対応する吸気バルブ15の開弁タイミングIVOの目標値である。ただし、アクセルペダル踏込量APOは時間とともに変化するので、吸気バルブ開弁タイミング先取り値IVOffも時間の関数として表される。結果として、吸気バルブ開弁タイミング先取り値IVOffは、吸気バルブ15の実際の開弁タイミングIVOrを可変動弁機構の無駄時間Tv2進角させた値に相当する。   Similarly, intake valve opening timing advance value calculation unit 76012 calculates intake valve opening timing advance value IVOff based on accelerator pedal depression amount APO. The intake valve opening timing advance value IVOff is specifically a target value of the opening timing IVO of the intake valve 15 corresponding to the accelerator pedal depression amount APO. However, since the accelerator pedal depression amount APO changes with time, the intake valve opening timing advance value IVOff is also expressed as a function of time. As a result, the intake valve opening timing advance value IVOff corresponds to a value obtained by advancing the actual valve opening timing IVOr of the intake valve 15 by the dead time Tv2 of the variable valve mechanism.

無駄時間計算部76013は、エンジン回転速度Ne[rpm]と可変動弁機構の無駄時間Tv2とから次式(27)によって無駄時間Tv1 [msec]を計算する。   The dead time calculation unit 76013 calculates the dead time Tv1 [msec] from the engine rotational speed Ne [rpm] and the dead time Tv2 of the variable valve mechanism by the following equation (27).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

先取りクランク角区間X1は、図13(C)において、燃料噴射タイミングから吸気バルブ15の閉鎖に至るクランク角区間に相当する。   The pre-crank crank angle section X1 corresponds to the crank angle section from the fuel injection timing to the closing of the intake valve 15 in FIG.

吸気バルブ閉弁タイミング要求値計算部76014は吸気バルブ閉弁タイミング先取り値IVCffを無駄時間Tv1遅角させた吸気バルブ閉弁タイミング要求値IVCfを計算する。   The intake valve closing timing request value calculation unit 76014 calculates an intake valve closing timing request value IVCf obtained by delaying the intake valve closing timing advance value IVCff by a dead time Tv1.

吸気バルブ開弁タイミング要求値計算部76015は、吸気バルブ開弁タイミング先取り値IVOffを無駄時間Tv1遅角させた吸気バルブ開弁タイミング要求値IVOfを計算する。   The intake valve opening timing request value calculation unit 76015 calculates an intake valve opening timing request value IVOf obtained by delaying the intake valve opening timing advance value IVOff by a dead time Tv1.

目標シリンダ容積計算部7602は、吸気バルブ閉弁タイミング要求値IVCfから、対応するシリンダ容積を時間の関数として計算して目標シリンダ容積Vcm [m3]を計算する。 The target cylinder volume calculation unit 7602 calculates the target cylinder volume Vcm [m 3 ] by calculating the corresponding cylinder volume as a function of time from the intake valve closing timing required value IVCf.

シリンダ内新気割合計算部7603は、吸気バルブ開弁タイミング要求値IVOf、排気バルブ閉弁タイミングEVC(一定値)、また必要によってEGR率に基づいてシリンダ新気割合η [%]を計算する。   The cylinder fresh air ratio calculation unit 7603 calculates the cylinder fresh air ratio η [%] based on the intake valve opening timing required value IVOf, the exhaust valve closing timing EVC (constant value), and if necessary, the EGR rate.

実シリンダ容積計算部7604は、目標シリンダ容積Vcmにシリンダ新気割合η [%]を乗じて、実シリンダ容積Vcr [m3]を計算する。実シリンダ容積Vcr [m3]はシリンダ11の新気だけの容積に相当する。 The actual cylinder volume calculator 7604 multiplies the target cylinder volume Vcm by the cylinder fresh air ratio η [%] to calculate the actual cylinder volume Vcr [m 3 ]. The actual cylinder volume Vcr [m 3 ] corresponds to the fresh air volume of the cylinder 11.

前述のように、排気バルブ閉弁タイミングEVCと吸気バルブ開弁タイミング実値IVOrとで、バルブオーバラップ量が決まる。バルブオーバラップが多いほどシリンダ11の内部EGR量が増えるので、シリンダ新気割合η [%]はオーバラップ量に基づいて求める。   As described above, the valve overlap amount is determined by the exhaust valve closing timing EVC and the intake valve opening timing actual value IVOr. Since the internal EGR amount of the cylinder 11 increases as the valve overlap increases, the cylinder fresh air ratio η [%] is obtained based on the overlap amount.

可変動弁機構を備える内燃エンジンは、オーバーラップ量の制御により内部EGR量を任意に調整できる。さらに外部EGR装置も備える場合には、その外部EGR装置のEGR率によってさらにシリンダ新気割合η [%]を補正する。   An internal combustion engine having a variable valve mechanism can arbitrarily adjust the internal EGR amount by controlling the overlap amount. Further, when an external EGR device is also provided, the cylinder fresh air ratio η [%] is further corrected by the EGR rate of the external EGR device.

シリンダ容積変化速度計算部7605は、次式(28)により実シリンダ容積Vcr [m3]にエンジン回転速度Ne [rpm]を乗じて、シリンダ容積変化速度ΔVc [m3/msec]を計算する。 The cylinder volume change rate calculation unit 7605 calculates the cylinder volume change rate ΔVc [m 3 / msec] by multiplying the actual cylinder volume Vcr [m 3 ] by the engine rotation speed Ne [rpm] according to the following equation (28).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

シリンダ容積算出部7606は、次式(29)によりシリンダ容積変化速度ΔVcに計算周期Δtを乗じてシリンダ容積Vc [m3]を計算する。 The cylinder volume calculation unit 7606 calculates the cylinder volume Vc [m 3 ] by multiplying the cylinder volume change rate ΔVc by the calculation period Δt by the following equation (29).

Figure 0004696987
Figure 0004696987

このように、吸気スロットル51aと可変動弁機構をともに備えた内燃エンジンにこの発明を適用した場合も、過渡運転での空燃比制御精度の向上に関して、上記各実施形態と同様の好ましい効果が得られる。   As described above, even when the present invention is applied to an internal combustion engine having both the intake throttle 51a and the variable valve mechanism, the same advantageous effects as those of the above-described embodiments are obtained with respect to the improvement of the air-fuel ratio control accuracy in the transient operation. It is done.

以上を要約すると、この発明は、コントローラ7がアクセルペダル踏込量APO又は要求駆動トルクTrqに基づきシリンダ11の目標吸入空気量を計算し、目標吸入空気量を実現するように吸入空気量調整メカニズムを制御する一方、制御後の吸入空気量調整メカニズムが実現する吸入空気量の予測値Qcaをアクセルペダル踏込量APO又は要求駆動トルクTrqに基づき計算し、予測値Qcaに基づく目標燃料噴射量へと燃料インジェクタ52の燃料噴射量を制御する。したがって、アクセルペダル踏込量APO(要求駆動トルクTrq)の変化からシリンダ11の実際の吸入空気量が変化するまでのタイムラグの中で燃料噴射が行なわれる場合であっても、予測値Qcaに基づく燃料噴射量の燃料が噴射される。このため、吸入実空気量に基づき燃料噴射量を計算する従来の燃料噴射制御と比べて、燃料噴射量変化の応答性が増し、加速時や減速時における空燃比の制御精度が向上する。   In summary, according to the present invention, the controller 7 calculates the target intake air amount of the cylinder 11 based on the accelerator pedal depression amount APO or the required drive torque Trq, and provides an intake air amount adjustment mechanism so as to realize the target intake air amount. On the other hand, the predicted intake air amount Qca realized by the intake air amount adjustment mechanism after control is calculated based on the accelerator pedal depression amount APO or the required drive torque Trq, and the fuel is supplied to the target fuel injection amount based on the predicted value Qca. The fuel injection amount of the injector 52 is controlled. Therefore, even if fuel injection is performed within the time lag from the change in the accelerator pedal depression amount APO (required drive torque Trq) to the actual intake air amount in the cylinder 11, the fuel based on the predicted value Qca An injection amount of fuel is injected. For this reason, as compared with the conventional fuel injection control that calculates the fuel injection amount based on the actual intake air amount, the responsiveness of the change in the fuel injection amount is increased, and the control accuracy of the air-fuel ratio during acceleration or deceleration is improved.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.

本発明の第1実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing a 1st embodiment of the present invention. 本発明の基本コンセプトを説明する図である。It is a figure explaining the basic concept of this invention. コントローラのブロック構成図である。It is a block block diagram of a controller. スロットル開口予測面積計算ユニット721の詳細について説明する図である。It is a figure explaining the detail of the throttle opening estimated area calculation unit 721. 吸気通路下流部充填モデル75と、1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット76との構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the intake passage downstream part filling model 75 and the cylinder intake estimated air amount calculation unit 76 per one combustion cycle. コントローラのROMに格納された特性マップである。It is a characteristic map stored in the ROM of the controller. コントローラのROMに格納された特性マップである。It is a characteristic map stored in the ROM of the controller. 式(2)の具体的な求め方について説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a specific method for obtaining Expression (2). 本発明の作用及び効果を説明する。The operation and effect of the present invention will be described. 本発明による燃料噴射制御装置の第2実施形態のコントローラのブロック構成図である。It is a block block diagram of the controller of 2nd Embodiment of the fuel-injection control apparatus by this invention. VEL機構及びVTC機構の特性を簡単に説明する図である。It is a figure explaining simply the characteristic of a VEL mechanism and a VTC mechanism. エンジンが低負荷状態から高負荷状態へ移行したときのバルブオーバーラップの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of valve overlap when an engine transfers from a low load state to a high load state. 本発明による燃料噴射制御装置の第3実施形態による動作を説明する図である。It is a figure explaining the operation | movement by 3rd Embodiment of the fuel-injection control apparatus by this invention. 本発明による燃料噴射制御装置の第4実施形態のコントローラのブロック構成図である。It is a block block diagram of the controller of 4th Embodiment of the fuel-injection control apparatus by this invention. シリンダ容積計算ユニット760のブロック構成図である。It is a block block diagram of the cylinder volume calculation unit 760.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
41 VEL機構(吸入空気量調整機構/可変動弁機構)
42 VTC機構(吸入空気量調整機構/可変動弁機構)
51 吸気スロットル装置(吸入空気量調整機構)
52 燃料インジェクタ
61 エアフローメータ(空気流量検出手段)
71 エアフローメータ出力遅れの進み補償ユニット
721 スロットル開口予測面積計算ユニット(予測面積計算手段)
722 スロットル開口実面積計算ユニット(実開口面積計算手段)
723 面積比計算ユニット(面積比計算手段)
731 補正予測圧力比計算ユニット(予測圧力比計算手段)
732 補正実圧力比計算ユニット(実圧力比計算手段)
733 圧力比の比率計算ユニット(圧力比の比率計算手段)
74 吸入予測空気量計算ユニット(吸入予想空気量計算手段)
75 吸気通路下流部充填モデル
754 予測圧力計算部(予測圧力計算手段)
76 1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予測空気量計算ユニット(1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予想空気量計算手段)
77 無駄時間計算ユニット
78 要求噴射量計算ユニット(要求噴射量計算手段)
79 燃料噴射量計算ユニット
701 シリンダ吸入空気量計算ユニット
702 シリンダ吸入空気量相当噴射量計算ユニット
1 Engine 41 VEL mechanism (intake air amount adjustment mechanism / variable valve mechanism)
42 VTC mechanism (intake air amount adjustment mechanism / variable valve mechanism)
51 Intake throttle device (intake air amount adjustment mechanism)
52 Fuel injector 61 Air flow meter (air flow detection means)
71 Airflow meter output delay advance compensation unit 721 Throttle opening predicted area calculation unit (predicted area calculation means)
722 Throttle opening actual area calculation unit (actual opening area calculation means)
723 Area ratio calculation unit (Area ratio calculation means)
731 corrected predicted pressure ratio calculation unit (predicted pressure ratio calculation means)
732 Corrected actual pressure ratio calculation unit (actual pressure ratio calculation means)
733 Pressure ratio ratio calculation unit (pressure ratio ratio calculation means)
74 Inhalation predicted air amount calculation unit (expected intake air amount calculation means)
75 Inlet passage downstream portion filling model 754 Predicted pressure calculation unit (Predicted pressure calculation means)
76 Cylinder intake prediction air amount calculation unit per combustion cycle (Cylinder intake prediction air amount calculation means per combustion cycle)
77 Waste time calculation unit 78 Required injection amount calculation unit (required injection amount calculation means)
79 Fuel injection amount calculation unit 701 Cylinder intake air amount calculation unit 702 Cylinder intake air amount equivalent injection amount calculation unit

Claims (7)

吸気通路に設けられ、制御信号に応じて作動するアクチュエータによって駆動されて吸気通路開口面積を変更してシリンダに吸入される空気量を調整する一方で、制御信号に対して応答遅れのある吸気スロットルを備えるエンジンの燃料噴射量を制御する燃料噴射制御装置であって、
前記吸気スロットルよりも上流の吸気通路に設けられ、空気流量を検出する空気流量検出手段と、
制御信号に応じた前記吸気スロットルの開口面積を予測する予測面積計算手段と、
制御信号に応じた前記吸気スロットルよりも下流の吸気通路下流部の予測圧力を計算する予測圧力計算手段と、
前記空気流量検出手段で検出した空気流量を、前記吸気スロットルの開口予測面積及び前記吸気通路下流部の予測圧力に基づいて補正して、前記吸気スロットルが実現する吸入空気量の予測値を計算する吸入予想空気量計算手段と、
前記予想吸入空気量に応じて要求燃料噴射量を計算する要求噴射量計算手段と、
前記要求燃料噴射量の燃料を所定のタイミングで噴射する燃料インジェクタと、
を有することを特徴とする燃料噴射制御装置。
An intake throttle that is provided in the intake passage and is driven by an actuator that operates in response to a control signal to change the intake passage opening area to adjust the amount of air sucked into the cylinder, while having a response delay with respect to the control signal A fuel injection control device for controlling a fuel injection amount of an engine comprising:
An air flow rate detection means for detecting an air flow rate, provided in an intake passage upstream of the intake throttle;
Predicted area calculation means for predicting the opening area of the intake throttle according to a control signal;
Predicted pressure calculation means for calculating a predicted pressure in the downstream portion of the intake passage downstream from the intake throttle in response to a control signal;
The air flow rate detected by the air flow rate detecting means is corrected based on the predicted opening area of the intake throttle and the predicted pressure in the downstream portion of the intake passage, and a predicted value of the intake air amount realized by the intake throttle is calculated. Means for calculating the expected air intake amount
Required injection amount calculation means for calculating a required fuel injection amount in accordance with the expected intake air amount;
A fuel injector that injects fuel of the required fuel injection amount at a predetermined timing;
A fuel injection control device comprising:
前記予測面積計算手段は、制御信号であるアクセルペダル踏込量信号に基づいて計算したスロットル開口予測面積AAPO1と、制御信号であるトルク要求信号に基づいて計算したスロットル開口予測面積AAPO2とのうちの大きいほうに基づいて、前記スロットル開口予測面積を計算する、
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射制御装置。
The predicted area calculation means is a larger one of a predicted throttle opening area AAPO1 calculated based on an accelerator pedal depression amount signal that is a control signal and a predicted throttle opening area AAPO2 calculated based on a torque request signal that is a control signal. Based on the above, the predicted throttle opening area is calculated,
The fuel injection control device according to claim 1.
前記予測面積計算手段は、アクセルペダル踏込量信号に基づくスロットル開口予測面積AAPO1と、トルク要求信号に基づくスロットル開口予測面積AAPO2とのうちの大きいほうに、アイドル回転速度を維持するのに必要なトルク分の開口面積を加算して、前記スロットル開口予測面積を計算する、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料噴射制御装置。
The predicted area calculation means is the torque required to maintain the idle rotation speed, whichever is larger of the predicted throttle opening area AAPO1 based on the accelerator pedal depression amount signal and the predicted throttle opening area AAPO2 based on the torque request signal. The opening area of the minute is added to calculate the predicted throttle opening area,
The fuel injection control device according to claim 1, wherein the fuel injection control device is a fuel injection control device.
前記吸気スロットルの実際の開口面積を計算する実開口面積計算手段と、
前記予想開口面積の前記実開口面積に対する比を計算する面積比計算手段と、
を備え、
前記吸入予想空気量計算手段は、前記空気流量検出手段で検出した空気流量を、前記面積比に基づいて補正して、吸入空気量の予測値を計算する、
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
An actual opening area calculating means for calculating an actual opening area of the intake throttle;
Area ratio calculating means for calculating a ratio of the expected opening area to the actual opening area;
With
The expected intake air amount calculation means corrects the air flow rate detected by the air flow rate detection means based on the area ratio, and calculates a predicted value of the intake air amount.
The fuel injection control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel injection control device is a fuel injection control device.
前記吸気通路下流部の予測圧力の大気圧に対する予測圧力比を計算する予測圧力比計算手段と、
前記吸気通路下流部の実際の圧力の大気圧に対する実圧力比を計算する実圧力比計算手段と、
前記予測圧力比の前記実圧力比に対する比率を計算する圧力比の比率計算手段と、
を備え、
前記吸入予想空気量計算手段は、前記空気流量検出手段で検出した空気流量を、前記圧力比の比率に基づいて補正して、吸入空気量の予測値を計算する、
ことを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
A predicted pressure ratio calculating means for calculating a predicted pressure ratio of the predicted pressure in the downstream portion of the intake passage to the atmospheric pressure;
An actual pressure ratio calculating means for calculating an actual pressure ratio of the actual pressure downstream of the intake passage to the atmospheric pressure;
Pressure ratio ratio calculating means for calculating a ratio of the predicted pressure ratio to the actual pressure ratio;
With
The expected intake air amount calculation means corrects the air flow rate detected by the air flow rate detection means based on the ratio of the pressure ratios, and calculates a predicted value of the intake air amount.
The fuel injection control device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the fuel injection control device is provided.
前記所定のタイミングは、制御信号に対して無駄時間T1遅れたタイミングである、
Figure 0004696987
ことを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
The predetermined timing is a timing delayed by a dead time T1 with respect to the control signal.
Figure 0004696987
The fuel injection control device according to any one of claims 1 to 5 , wherein the fuel injection control device is a fuel injection control device.
前記吸入予想空気量計算手段が計算した吸入予想空気量が、吸気通路下流部を流れるときに時間遅れを考慮して、1燃焼サイクル当たりのシリンダ吸入予想空気量を計算する計算手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。
The estimated intake air amount calculated by the estimated intake air amount calculation unit further includes calculation means for calculating the expected intake air amount of the cylinder per combustion cycle in consideration of a time delay when flowing through the downstream portion of the intake passage.
The fuel injection control device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the fuel injection control device is a fuel injection control device.
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