JP4941413B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP4941413B2
JP4941413B2 JP2008160858A JP2008160858A JP4941413B2 JP 4941413 B2 JP4941413 B2 JP 4941413B2 JP 2008160858 A JP2008160858 A JP 2008160858A JP 2008160858 A JP2008160858 A JP 2008160858A JP 4941413 B2 JP4941413 B2 JP 4941413B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
egr
target value
target
amount
torque
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008160858A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010001795A (en
Inventor
圭助 河井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2008160858A priority Critical patent/JP4941413B2/en
Publication of JP2010001795A publication Critical patent/JP2010001795A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4941413B2 publication Critical patent/JP4941413B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、EGR量を調整することのできる内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine capable of adjusting an EGR amount.

従来、内燃機関のポンプロスを低減させる手段として、排気ガスをシリンダ内に還流させるEGRが用いられている。シリンダ内により多くのEGRを導入することができれば、ポンプロスの低減効果も大きくすることができる。しかし、その一方で、多量のEGRを導入すると内燃機関の燃焼の安定性が悪化するという問題もある。特開2005−315140号公報に記載された技術では、この問題の原因をEGR量の増減によって混合気の空燃比が乱れるためであると捉え、そのような認識に基づいた解決方法を採ることによってEGRガスの大量導入の実現を図っている。   Conventionally, EGR that recirculates exhaust gas into a cylinder has been used as means for reducing pump loss of an internal combustion engine. If more EGR can be introduced into the cylinder, the effect of reducing pump loss can be increased. However, on the other hand, when a large amount of EGR is introduced, there is also a problem that the combustion stability of the internal combustion engine deteriorates. In the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-315140, the cause of this problem is considered to be because the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is disturbed due to the increase or decrease of the EGR amount, and by taking a solution based on such recognition, Realization of mass introduction of EGR gas.

特開2005−315140号公報に記載された技術では、要求トルクの変化に応じてスロットル開度とEGR弁開度とを連携して制御している。より詳しくは、要求トルクの低下を検知したら、スロットル開度を保持しつつEGR弁を内燃機関の燃焼限界内で開いていくようにしている。そして、燃焼限界一杯までEGR弁開度を上げても要求トルクを実現できない場合には、スロットル開度を下げるようにしている。一方、要求トルクの増大を検知したときには、EGR弁開度を保持しつつスロットル開度を上げていくようにしている。そして、スロットル開度を全開にしても要求トルクを実現できない場合には、EGR弁開度を下げるようにしている。
特開2005−315140号公報
In the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-315140, the throttle opening and the EGR valve opening are controlled in coordination with changes in the required torque. More specifically, when a decrease in the required torque is detected, the EGR valve is opened within the combustion limit of the internal combustion engine while maintaining the throttle opening. If the required torque cannot be achieved even if the EGR valve opening is raised to the full combustion limit, the throttle opening is lowered. On the other hand, when an increase in the required torque is detected, the throttle opening is raised while maintaining the EGR valve opening. If the required torque cannot be realized even when the throttle opening is fully opened, the EGR valve opening is lowered.
JP-A-2005-315140

しかしながら、内燃機関の燃焼の安定性を左右するのはEGRだけではない。燃焼の安定性は点火時期や空燃比にも依存している。つまり、燃焼の安定性は吸入空気量と点火時期、空燃比そしてEGR量の複合的な関係から決まるものであって、単にEGR量のみに着目していてもEGRの導入によるトルクの実現精度の悪化は避けられない。   However, it is not only EGR that determines the combustion stability of an internal combustion engine. The stability of combustion also depends on the ignition timing and air-fuel ratio. In other words, the stability of combustion is determined by the combined relationship between the intake air amount, the ignition timing, the air-fuel ratio, and the EGR amount. Even if only focusing on the EGR amount, the accuracy of torque realization by the introduction of EGR Deterioration is inevitable.

また、特開2005−315140号公報に記載された技術では、排気系から吸気系への還流通路を通過してシリンダ内に導入される所謂外部EGRについてのみ考慮しているが、EGRには吸気バルブと排気バルブの各開弁期間がオーバーラップすることにより発生する内部EGRも含まれる。オーバーラップを調整できる内燃機関の場合には、内部EGRについても考慮するのが望ましい。また、外部EGRと内部EGRとではアクチュエータの動作に対するEGR量の応答性に違いがあるので、EGRの導入による燃焼安定性の悪化をより確実に防ぐためには、各EGRの応答性についても考慮するのが望ましい。   In the technique described in JP-A-2005-315140, only the so-called external EGR introduced into the cylinder through the recirculation passage from the exhaust system to the intake system is considered. Also included is internal EGR that occurs due to the overlap between the valve opening periods of the valve and the exhaust valve. In the case of an internal combustion engine that can adjust the overlap, it is desirable to consider the internal EGR as well. In addition, since there is a difference in the responsiveness of the EGR amount with respect to the operation of the actuator between the external EGR and the internal EGR, the responsiveness of each EGR is also considered in order to prevent deterioration of combustion stability due to the introduction of EGR more reliably. Is desirable.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、EGRの導入による燃焼の悪化を防止して内燃機関に要求されているトルクを確実に実現することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and controls an internal combustion engine that can reliably realize the torque required for the internal combustion engine by preventing the deterioration of combustion due to the introduction of EGR. An object is to provide an apparatus.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、吸入空気量を調整するアクチュエータと、点火時期を調整するアクチュエータと、燃料供給量を調整するアクチュエータと、EGR量を調整するアクチュエータとを備えた内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関のトルク、効率、空燃比及びEGR率の各目標値を前記内燃機関に要求される各種機能に基づいて互いに独立して設定する目標値設定手段と、
トルク目標値、効率目標値、空燃比目標値及びEGR率目標値の関係が前記内燃機関の燃焼限界内に収まるように、トルク目標値を最優先とする所定の実現優先順位に従い、実現優先順位がより高い目標値を基準にして実現優先順位が低い目標値を修正する修正手段と、
前記修正手段によって処理されたトルク目標値、効率目標値、空燃比目標値及びEGR率目標値に基づいて前記の各アクチュエータの制御量を演算する制御量演算手段と、
を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the first invention includes an actuator for adjusting the intake air amount, an actuator for adjusting the ignition timing, an actuator for adjusting the fuel supply amount, and an actuator for adjusting the EGR amount. In a control device for an internal combustion engine,
Target value setting means for setting each target value of torque, efficiency, air-fuel ratio and EGR rate of the internal combustion engine independently of each other based on various functions required for the internal combustion engine;
Realization priority in accordance with a predetermined realization priority with the torque target value as the highest priority so that the relationship among the torque target value, efficiency target value, air-fuel ratio target value, and EGR rate target value falls within the combustion limit of the internal combustion engine. A correction means for correcting a target value with a low realization priority based on a higher target value,
Control amount calculation means for calculating the control amount of each actuator based on the torque target value, the efficiency target value, the air-fuel ratio target value, and the EGR rate target value processed by the correction means;
It is characterized by having.

第2の発明は、第1の発明において、
前記修正手段は、各目標値をそれぞれの上限値及び/又は下限値でガードすることによって各目標値に修正を施す手段であって、実現優先順位がより高い目標値を参照して実現優先順位が低い目標値の上限値及び/又は下限値を変更することを特徴としている。
According to a second invention, in the first invention,
The correction means is a means for correcting each target value by guarding each target value with the respective upper limit value and / or lower limit value. The correction priority order is referred to a higher target value. It is characterized by changing the upper limit value and / or the lower limit value of a low target value.

第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記修正手段は、トルク目標値と効率目標値又は空燃比目標値の何れか一方とを基準にして効率目標値又は空燃比目標値の何れか他方を修正し、さらに、トルク目標値と修正後の効率目標値及び空燃比目標値とを基準にしてEGR目標値を修正することを特徴としている。
According to a third invention, in the first or second invention,
The correction means corrects either the efficiency target value or the air-fuel ratio target value on the basis of the torque target value and either the efficiency target value or the air-fuel ratio target value, and further, the torque target value and the post-correction The EGR target value is corrected based on the efficiency target value and the air-fuel ratio target value.

第4の発明は、第1乃至第3の何れか1つの発明において、
前記のEGR量を調整するアクチュエータには外部EGR量を調整する外部EGRアクチュエータと、内部EGR量を調整する内部EGRアクチュエータとが含まれ、
さらに、
EGR率目標値が変化したとき、前記外部EGRアクチュエータの制御量の変化に対する外部EGR量の応答速度と、前記内部EGRアクチュエータの制御量の変化に対する内部EGR量の応答速度とに基づいてEGR率の実現可能範囲の時間変化を計算し、実現可能範囲に収まるようにEGR率目標値を修正するEGR率過渡修正手段を備えることを特徴としている。
A fourth invention is any one of the first to third inventions,
The actuator for adjusting the EGR amount includes an external EGR actuator for adjusting the external EGR amount and an internal EGR actuator for adjusting the internal EGR amount.
further,
When the EGR rate target value changes, the response speed of the external EGR amount with respect to the change in the control amount of the external EGR actuator and the response speed of the internal EGR amount with respect to the change in the control amount of the internal EGR actuator EGR rate transient correction means for calculating the time change of the realizable range and correcting the EGR rate target value so as to be within the realizable range is provided.

第5の発明は、第4の発明において、
前記EGR率過渡修正手段は、前記外部EGRアクチュエータの制御量の変化に対する外部EGR量の応答を数式で表した外部EGRモデルと、前記内部EGRアクチュエータの制御量の変化に対する内部EGR量の応答を数式で表した内部EGRモデルとを有し、実際に前記外部EGRアクチュエータ及び内部EGRアクチュエータを動作させた場合に予想されるEGR率の時間変化を前記外部EGRモデル及び内部EGRモデルを用いて計算し、得られた予想EGR率を実現可能範囲の上限値或いは下限値として設定することを特徴としている。
A fifth invention is the fourth invention,
The EGR rate transient correction means includes an external EGR model that expresses a response of the external EGR amount to a change in the control amount of the external EGR actuator by a mathematical formula, and a response of the internal EGR amount to a change in the control amount of the internal EGR actuator. A time change of an EGR rate that is expected when the external EGR actuator and the internal EGR actuator are actually operated is calculated using the external EGR model and the internal EGR model, The obtained expected EGR rate is set as an upper limit value or a lower limit value of the realizable range.

第1の発明によれば、設定された各種の目標値のうちトルク目標値が最優先され、EGR率目標値は効率目標値や空燃比目標値とともにトルク目標値を含めたそれらの関係が内燃機関の燃焼限界内に収まるように修正される。こうして修正を施された各目標値に基づいて各アクチュエータの制御量を演算し、それに従って各アクチュエータを制御することで、燃焼を不安定にさせることなく目標とするトルクを確実に実現することができる。また、効率目標値、空燃比目標値及びEGR率目標値に関しても、実現優先順位がより高い目標値を基準にして実現優先順位が低い目標値を修正することによって、実現優先順位が高い目標値ほど高い精度で実現することができる。   According to the first aspect of the invention, the torque target value has the highest priority among the various set target values, and the EGR rate target value includes the efficiency target value and the air-fuel ratio target value together with the relationship between the torque target value and the internal combustion engine. Modified to be within engine combustion limits. By calculating the control amount of each actuator based on each target value thus corrected, and controlling each actuator accordingly, the target torque can be reliably realized without destabilizing the combustion. it can. Further, with respect to the efficiency target value, the air-fuel ratio target value, and the EGR rate target value, the target value having a high realization priority is corrected by correcting the target value having a low realization priority based on the target value having a higher realization priority. It can be realized with higher accuracy.

第2の発明によれば、各目標値を修正するためには、各目標値の上限値及び/又は下限値を設定し、各目標値とその上限値及び/又は下限値とを比較し、その比較結果に基づいて目標値と上限値又は下限値の何れか一方を選択するだけでよい。また、上限値及び/又は下限値の設定には、実現優先順位がより高い目標値をパラメータとして持つマップを用いることもできる。この発明によれば、修正処理に要する計算を簡素化することができ、制御装置の計算負荷を抑えることができる。   According to the second invention, in order to correct each target value, an upper limit value and / or a lower limit value of each target value is set, each target value is compared with its upper limit value and / or lower limit value, It is only necessary to select one of the target value and the upper limit value or the lower limit value based on the comparison result. Further, a map having a target value having a higher realization priority as a parameter can be used for setting the upper limit value and / or the lower limit value. According to this invention, the calculation required for the correction process can be simplified, and the calculation load of the control device can be suppressed.

第3の発明によれば、内燃機関の燃焼状態に与えるEGRの影響を抑えて効率や空燃比の目標値を可能なかぎり実現することができる。また、効率と空燃比のうち実現優先度がより高い目標値はより高い精度で実現することができる。   According to the third aspect of the invention, the target value of efficiency and air-fuel ratio can be realized as much as possible by suppressing the influence of EGR on the combustion state of the internal combustion engine. Further, a target value having a higher realization priority among efficiency and air-fuel ratio can be realized with higher accuracy.

第4の発明によれば、EGR率目標値は外部EGR量と内部EGR量のそれぞれの応答速度から決まる実現可能範囲に収まるように修正される。こうして修正を施された実現可能なEGR率目標値に基づいて外部EGR量を調整する外部EGRアクチュエータと内部EGR量を調整する内部EGRアクチュエータの各制御量を演算し、それに従って各アクチュエータを制御することで、EGR率が変化している過渡時においても内燃機関の燃焼を安定させて目標とするトルクを確実に実現することができる。   According to the fourth aspect of the invention, the EGR rate target value is corrected so as to be within the feasible range determined from the response speeds of the external EGR amount and the internal EGR amount. The control amounts of the external EGR actuator that adjusts the external EGR amount and the internal EGR actuator that adjusts the internal EGR amount are calculated based on the target value of the realizable EGR rate thus corrected, and each actuator is controlled accordingly. As a result, even during a transition in which the EGR rate is changing, the combustion of the internal combustion engine can be stabilized and the target torque can be reliably realized.

第5の発明によれば、数式モデルを用いることでEGR率の過渡値を正確に予想することができ、その正確な予想EGR率を実現可能範囲の上限値或いは下限値とすることで、EGR率の過渡時におけるトルク目標値の実現をより確実なものにすることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the transient value of the EGR rate can be accurately predicted by using the mathematical model, and the accurate predicted EGR rate is set to the upper limit value or the lower limit value of the realizable range, thereby providing the EGR rate. Realization of the torque target value during the rate transition can be made more reliable.

図1は、本発明の実施の形態としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。以下、図1を参照して本実施の形態の制御装置の構成について説明する。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of the control device of the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施の形態に係る内燃機関は、外部EGR量と内部EGR量とを共に調整できる火花点火式の内燃機関であって、その動作を制御するためのアクチュエータとして、スロットル、バルブタイミング可変装置、バルブリフト量可変装置、外部EGR装置(EGR通路及びEGR弁から構成されている)、点火装置及び燃料供給装置を備えている。これらのアクチュエータを制御するため、図1に示す制御装置には、各アクチュエータのドライバであるスロットル制御部60,VVT制御部62、VL制御部64、外部EGR制御部66、点火時期制御部68及び燃料供給制御部70が設けられている。これらの制御部60,62,64,66,68,70は、制御装置に入力された各種情報から計算された制御量にしたがって担当するアクチュエータを動作させる。   The internal combustion engine according to the present embodiment is a spark ignition type internal combustion engine capable of adjusting both the external EGR amount and the internal EGR amount, and includes a throttle, a valve timing variable device, a valve as an actuator for controlling the operation thereof. A lift amount variable device, an external EGR device (consisting of an EGR passage and an EGR valve), an ignition device, and a fuel supply device are provided. In order to control these actuators, the control device shown in FIG. 1 includes a throttle control unit 60, a VVT control unit 62, a VL control unit 64, an external EGR control unit 66, an ignition timing control unit 68, A fuel supply control unit 70 is provided. These control units 60, 62, 64, 66, 68 and 70 operate the actuators in charge according to the control amounts calculated from various information input to the control device.

制御装置に入力される情報には、エアフローメータで計測される吸入空気流量、クランク角センサで計測される機関回転数、水温センサで計測される水温、油温センサで計測される油温等の内燃機関の運転状態に関する情報が含まれている。   Information input to the control device includes the intake air flow rate measured by the air flow meter, the engine speed measured by the crank angle sensor, the water temperature measured by the water temperature sensor, the oil temperature measured by the oil temperature sensor, etc. Information about the operating state of the internal combustion engine is included.

また、制御装置に入力される情報には、内燃機関の各種機能に関する要求が含まれている。内燃機関の機能には、ドライバビリティ、排気ガス、燃費、騒音、振動等が挙げられる。車両の駆動装置全体を制御する上位制御装置(図示略)は、これら機能に関する要求をトルク、効率及び空燃比の3種の物理量で表現して制御装置へ供給する。すなわち、制御装置にはトルク要求、効率要求及び空燃比要求が入力される。なお、ここでいう効率とはトルクに変換可能な熱エネルギのトルクへの変換効率という意味であり、点火時期がMBTのときを基準にして設定される無次元パラメータである。例えば、触媒暖機のために熱エネルギを排気ガスの昇温に利用したい場合等には、効率要求値は基準値の1よりも小さい値とされる。各要求はそれぞれ1つずつとは限らない。例えば、トルク要求には運転者からの要求を含む軸トルク要求の他、VSC(Vehicle Stability Control system)やTRC(Traction Control System)等の車両制御に必要なトルクも含まれる。   The information input to the control device includes requests regarding various functions of the internal combustion engine. The functions of the internal combustion engine include drivability, exhaust gas, fuel consumption, noise, vibration, and the like. A host control device (not shown) that controls the entire drive device of the vehicle expresses the requests related to these functions as three physical quantities of torque, efficiency, and air-fuel ratio, and supplies them to the control device. That is, a torque request, an efficiency request, and an air-fuel ratio request are input to the control device. The efficiency here means the conversion efficiency of thermal energy that can be converted into torque to torque, and is a dimensionless parameter that is set based on the ignition timing being MBT. For example, when it is desired to use thermal energy for raising the temperature of exhaust gas for catalyst warm-up, the efficiency requirement value is set to a value smaller than the reference value of 1. Each request is not limited to one. For example, the torque request includes a torque required for vehicle control such as VSC (Vehicle Stability Control system) and TRC (Traction Control System) in addition to a shaft torque request including a request from the driver.

制御装置に入力された各種情報から各アクチュエータの制御量を得るための計算は、制御装置を構成する複数の計算要素2,4,6,8,10,12,20,30,36,40によって行われる。以下、各計算要素2,4,6,8,10,12,20,30,36,40の機能と、計算要素間の信号の流れについて説明する。   The calculation for obtaining the control amount of each actuator from various information input to the control device is performed by a plurality of calculation elements 2, 4, 6, 8, 10, 12, 20, 30, 36, 40 constituting the control device. Done. Hereinafter, functions of the respective calculation elements 2, 4, 6, 8, 10, 12, 20, 30, 36, and 40 and a signal flow between the calculation elements will be described.

制御装置は、内燃機関のトルクの目標値を設定する目標トルク設定部2、効率の目標値を設定する目標効率設定部4、EGR率の目標値を設定する目標EGR率設定部6、及び、空燃比(以下、A/F)の目標値を設定する目標A/F設定部10を備えている。このうち目標トルク設定部2、目標効率設定部4及び目標A/F設定部10は、上位制御装置から入力された複数の要求値を集約して1つの値に調停し、調停した要求値を内燃機関の目標値として出力する。ここでいう調停とは、予め定められた計算規則に従って複数の数値から1つの数値を得る動作である。計算規則には例えば最大値選択、最小値選択、平均、或いは重ね合わせ等が含まれる。それら複数の計算規則を適宜に組み合わせたものとしてもよい。一方、目標EGR率設定部6は、内燃機関の運転状態を示す複数のパラメータ、例えば、機関回転数や負荷を軸とするマップを用いて目標EGR率を設定している。   The control device includes a target torque setting unit 2 that sets a target value of torque of the internal combustion engine, a target efficiency setting unit 4 that sets a target value of efficiency, a target EGR rate setting unit 6 that sets a target value of an EGR rate, and A target A / F setting unit 10 for setting a target value of an air-fuel ratio (hereinafter referred to as A / F) is provided. Among these, the target torque setting unit 2, the target efficiency setting unit 4, and the target A / F setting unit 10 aggregate a plurality of request values input from the host controller and adjust to a single value. Output as target value of internal combustion engine. Arbitration here is an operation of obtaining one numerical value from a plurality of numerical values in accordance with a predetermined calculation rule. Calculation rules include, for example, maximum value selection, minimum value selection, averaging, or superposition. The plurality of calculation rules may be appropriately combined. On the other hand, the target EGR rate setting unit 6 sets the target EGR rate using a plurality of parameters indicating the operating state of the internal combustion engine, for example, a map with the engine speed and load as axes.

各アクチュエータの制御量は、目標値設定部2,4,6,10で設定された目標トルク、目標効率、目標EGR率及び目標空燃比に基づいて計算される。ただし、制御装置は、これらの目標値をそのまま制御量の計算には使用しない。目標値設定部2,4,6,10で設定された各目標値には内燃機関による実現可能範囲は加味されていない。このため、目標値設定部2,4,6,10から出力される各目標値の大きさの関係によっては、内燃機関の燃焼限界を超えてしまい内燃機関を適正に運転できない可能性がある。そこで、制御装置は、内燃機関の適正運転が可能になるように、修正部20によって各目標値を相互の関係に基づいて修正する。修正部20が修正を施すのは目標効率、目標EGR率及び目標空燃比であって、それらを上限値及び/又は下限値でガード処理することによって修正を施すようになっている。修正部20の機能は本実施の形態の要部であるので、これについては追って詳細に説明する。   The control amount of each actuator is calculated based on the target torque, target efficiency, target EGR rate, and target air-fuel ratio set by the target value setting units 2, 4, 6, and 10. However, the control device does not use these target values as they are for calculating the control amount. Each target value set by the target value setting units 2, 4, 6, and 10 does not take into account the feasible range of the internal combustion engine. For this reason, depending on the relationship between the magnitudes of the target values output from the target value setting units 2, 4, 6, and 10, the combustion limit of the internal combustion engine may be exceeded and the internal combustion engine may not be operated properly. Therefore, the control device corrects each target value based on the mutual relationship by the correction unit 20 so that the internal combustion engine can be properly operated. The correction unit 20 corrects the target efficiency, the target EGR rate, and the target air-fuel ratio. The correction is performed by performing a guard process on the upper limit value and / or the lower limit value. Since the function of the correction unit 20 is a main part of the present embodiment, this will be described in detail later.

各アクチュエータの制御量の計算について説明する。スロットル、バルブタイミング可変装置、バルブリフト量可変装置及び外部EGR装置の各制御量の計算には、内燃機関の目標吸入空気量が用いられる。スロットルは吸入空気量を調整するアクチュエータである。バルブタイミング可変装置とバルブリフト量可変装置とは内部EGR量を調整する内部EGRアクチュエータである。そして、外部EGR装置は外部EGR量を調整する外部EGRアクチュエータである。   The calculation of the control amount of each actuator will be described. The target intake air amount of the internal combustion engine is used to calculate the control amounts of the throttle, the valve timing variable device, the valve lift amount variable device, and the external EGR device. The throttle is an actuator that adjusts the intake air amount. The variable valve timing device and the variable valve lift amount device are internal EGR actuators that adjust the internal EGR amount. The external EGR device is an external EGR actuator that adjusts the external EGR amount.

目標吸入空気量を計算する手段として、制御装置には目標吸入空気量計算部30が備えられている。目標吸入空気量計算部30は、より詳しくは、目標トルク補正部32とトルク−空気量変換部34とから構成されている。   As a means for calculating the target intake air amount, the control device is provided with a target intake air amount calculation unit 30. More specifically, the target intake air amount calculation unit 30 includes a target torque correction unit 32 and a torque-air amount conversion unit 34.

目標トルク補正部32には、目標トルクと修正部20で修正された修正目標効率とが入力される。目標トルク補正部32は目標トルクを修正目標効率で除算して補正し、その補正目標トルクをトルク−空気量変換部34に出力する。修正目標効率が通常値の1であれば、目標トルク設定部2で設定された目標トルクがそのままトルク−空気量変換部34に出力される。一方、修正目標効率が通常値の1よりも小さければ、修正目標効率による除算によって目標トルクは嵩上げされ、嵩上げされた補正目標トルクがトルク−空気量変換部34に出力される。   The target torque and the corrected target efficiency corrected by the correction unit 20 are input to the target torque correction unit 32. The target torque correction unit 32 divides and corrects the target torque by the corrected target efficiency, and outputs the corrected target torque to the torque-air amount conversion unit 34. If the corrected target efficiency is 1, which is the normal value, the target torque set by the target torque setting unit 2 is output to the torque-air amount conversion unit 34 as it is. On the other hand, if the corrected target efficiency is smaller than the normal value 1, the target torque is raised by division by the corrected target efficiency, and the raised corrected target torque is output to the torque-air amount conversion unit 34.

トルク−空気量変換部34は、補正目標トルクの実現に必要な吸入空気量をMBT空気量マップを用いて計算する。MBT空気量マップは補正目標トルクを吸入空気量に変換するためのマップであって、点火時期がMBTのときのトルクと吸入空気量との関係が記されている。また、MBT空気量マップでは、機関回転数、A/F、EGR率等、トルクと吸入空気量との関係に影響する各種の運転条件がパラメータとして用いられている。このうちA/FとEGR率とに関しては、修正部20から出力される修正目標A/Fと修正目標EGR率とが用いられる。   The torque-air amount conversion unit 34 calculates the intake air amount necessary for realizing the corrected target torque using the MBT air amount map. The MBT air amount map is a map for converting the corrected target torque into the intake air amount, and describes the relationship between the torque and the intake air amount when the ignition timing is MBT. In the MBT air amount map, various operating conditions that affect the relationship between torque and intake air amount, such as engine speed, A / F, and EGR rate, are used as parameters. Among these, regarding the A / F and the EGR rate, the correction target A / F and the correction target EGR rate output from the correction unit 20 are used.

トルク−空気量変換部34で計算された目標吸入空気量は、修正部20から出力される修正目標EGR率とともに吸気系制御量計算部36で使用される。吸気系制御量計算部36は、エア逆モデル、VVTモデル、VLモデル及び外部EGRモデルを用いて各アクチュエータの制御量を計算する。エア逆モデルは、スロットルの動作に対する吸入空気量の応答を流体力学等に基づいてモデル化し、それを数式で表したものの逆モデルである。VVTモデルは、吸気バルブ及び排気バルブのバルブタイミングの変化に対する内部EGR量の応答を数式で表したものである。VLモデルは、吸気バルブのリフト量の変化に対する内部EGR量の応答を数式で表したものである。そして、外部EGRモデルは、EGR弁の動作に対する外部EGR量の応答を数式で表したものである。吸気系制御量計算部36は、これらのモデルを用いて各アクチュエータの制御量を計算し、対応する制御部60,62,64,66にセットする。   The target intake air amount calculated by the torque-air amount conversion unit 34 is used by the intake system control amount calculation unit 36 together with the corrected target EGR rate output from the correction unit 20. The intake system control amount calculation unit 36 calculates the control amount of each actuator using an air inverse model, a VVT model, a VL model, and an external EGR model. The air inverse model is an inverse model obtained by modeling the response of the intake air amount to the operation of the throttle on the basis of fluid dynamics and the like and expressing it by a mathematical expression. The VVT model is a numerical expression of the response of the internal EGR amount to changes in the valve timing of the intake valve and the exhaust valve. The VL model expresses the response of the internal EGR amount to a change in the lift amount of the intake valve by a mathematical expression. The external EGR model is a mathematical expression of the response of the external EGR amount to the operation of the EGR valve. The intake system control amount calculation unit 36 calculates the control amount of each actuator using these models, and sets them in the corresponding control units 60, 62, 64, 66.

次に、点火に関わるアクチュエータの制御量の計算について説明する。点火に関わるアクチュエータは点火装置であり、TDCを基準とした点火時期(クランク角で表される)が制御量として用いられる。制御装置は、目標点火時期計算部40において目標点火時期を計算し、点火時期制御部68にセットする。   Next, calculation of the control amount of the actuator related to ignition will be described. An actuator related to ignition is an ignition device, and an ignition timing (represented by a crank angle) based on TDC is used as a control amount. The control device calculates the target ignition timing in the target ignition timing calculation unit 40 and sets it in the ignition timing control unit 68.

目標点火時期計算部40における目標点火時期の計算には、トルク効率が用いられる。トルク効率は内燃機関の推定トルクに対する目標トルクの比であってトルク効率計算部12にて計算される。推定トルクは、現在の吸気条件で想定される見込み吸入空気量のもとで点火時期をMBTとした場合に出力されるトルクである。推定トルクの計算は、推定トルク計算部8で行われる。トルク効率計算部12は、目標トルク設定部2で設定された目標トルクを推定トルク計算部8で計算された推定トルクで除算し、その計算結果をトルク効率として算出する。ただし、トルク効率計算部12から出力されるトルク効率がそのまま目標点火時期計算部40に入力されるのではなく、修正部20にて修正が施された修正トルク効率が目標点火時期計算部40に入力される。   Torque efficiency is used for calculating the target ignition timing in the target ignition timing calculation unit 40. The torque efficiency is a ratio of the target torque to the estimated torque of the internal combustion engine, and is calculated by the torque efficiency calculation unit 12. The estimated torque is a torque that is output when the ignition timing is MBT under the expected intake air amount assumed under the current intake conditions. The estimated torque is calculated by the estimated torque calculator 8. The torque efficiency calculation unit 12 divides the target torque set by the target torque setting unit 2 by the estimated torque calculated by the estimated torque calculation unit 8, and calculates the calculation result as torque efficiency. However, the torque efficiency output from the torque efficiency calculation unit 12 is not directly input to the target ignition timing calculation unit 40, but the corrected torque efficiency corrected by the correction unit 20 is input to the target ignition timing calculation unit 40. Entered.

目標点火時期計算部40は、より詳しくは、要求点火時期計算部42,見込み最適点火時期計算部44,点火遅角量計算部46,最適点火時期計算部48,冷間補正量計算部50,ノック補正量計算部52及び目標点火時期設定部54から構成されている。   More specifically, the target ignition timing calculation unit 40 includes a required ignition timing calculation unit 42, a predicted optimal ignition timing calculation unit 44, an ignition retard amount calculation unit 46, an optimal ignition timing calculation unit 48, a cold correction amount calculation unit 50, A knock correction amount calculation unit 52 and a target ignition timing setting unit 54 are included.

修正部20から出力される修正トルク効率は、要求点火時期計算部42に入力される。要求点火時期計算部42は、見込み吸入空気量のもとで修正トルク効率を実現するための要求点火時期を計算する。要求点火時期の計算には、要求点火時期マップが用いられる。要求点火時期マップは修正トルク効率を点火時期に変換するためのマップであって、目標トルク、回転数、バルブタイミング等、点火時期の決定に影響する各種の運転条件がパラメータとして用いられている。また、修正部20から出力される修正目標EGR率や修正目標A/Fもパラメータとして用いられている。このマップは、修正トルク効率が1のときには要求点火時期は最適点火時期に設定され、修正トルク効率が小さいほど要求点火時期は遅角側に設定されるように設計されている。   The corrected torque efficiency output from the correction unit 20 is input to the required ignition timing calculation unit 42. The required ignition timing calculation unit 42 calculates the required ignition timing for realizing the corrected torque efficiency based on the expected intake air amount. A required ignition timing map is used for calculating the required ignition timing. The required ignition timing map is a map for converting the corrected torque efficiency into the ignition timing, and various operating conditions that affect the determination of the ignition timing, such as the target torque, the rotation speed, and the valve timing, are used as parameters. Further, the correction target EGR rate and the correction target A / F output from the correction unit 20 are also used as parameters. This map is designed such that when the corrected torque efficiency is 1, the required ignition timing is set to the optimal ignition timing, and the required ignition timing is set to the retard side as the corrected torque efficiency is smaller.

見込み最適点火時期計算部44は、見込み吸入空気量のもとでの最適点火時期を計算する。最適点火時期の計算には、点火時期マップが用いられる。このマップは推定トルクを最適点火時期に変換するためのマップであって、回転数やバルブタイミング等、点火時期の決定に影響する各種の運転条件がパラメータとして用いられている。また、修正部20から出力される修正目標EGR率や修正目標A/Fもパラメータとして用いられている。   The expected optimal ignition timing calculation unit 44 calculates the optimal ignition timing under the expected intake air amount. An ignition timing map is used for calculating the optimal ignition timing. This map is a map for converting the estimated torque into the optimum ignition timing, and various operating conditions that affect the determination of the ignition timing, such as the rotational speed and the valve timing, are used as parameters. Further, the correction target EGR rate and the correction target A / F output from the correction unit 20 are also used as parameters.

点火遅角量計算部46は、見込み最適点火時期計算部44で計算された見込み吸入空気量のもとでの最適点火時期と、要求点火時期計算部42で計算された要求点火時期との偏差ΔSAを計算し、その計算結果を点火遅角量として出力する。ここで計算される点火遅角量は、見込み吸入空気量のもとで目標トルクを実現するために必要な点火遅角量である。修正トルク効率が1のとき、つまり、推定トルクと目標トルクとが一致するときには、要求点火時期が最適点火時期に一致することにより、出力される点火遅角量はゼロとなる。一方、トルク効率が1よりも小さいとき、つまり、推定トルクと目標トルクとの間に差が生じたときには、それを点火時期の遅角によるトルク調整で補償するための点火遅角量が算出される。   The ignition retard amount calculation unit 46 is a deviation between the optimal ignition timing based on the expected intake air amount calculated by the expected optimal ignition timing calculation unit 44 and the required ignition timing calculated by the required ignition timing calculation unit 42. ΔSA is calculated, and the calculation result is output as an ignition retardation amount. The ignition retard amount calculated here is an ignition retard amount necessary for realizing the target torque under the estimated intake air amount. When the corrected torque efficiency is 1, that is, when the estimated torque and the target torque match, the required ignition timing matches the optimal ignition timing, so that the output ignition retard amount becomes zero. On the other hand, when the torque efficiency is smaller than 1, that is, when there is a difference between the estimated torque and the target torque, an ignition delay amount is calculated to compensate for the difference by torque adjustment by retarding the ignition timing. The

最適点火時期計算部48は、内燃機関の実際の吸入空気量に基づいて最適点火時期を計算する。ここでの最適点火時期の計算には、最適点火時期マップが用いられる。このマップは実吸入空気量を最適点火時期に変換するためのマップであって、回転数等、点火時期の決定に影響する各種の運転条件がパラメータとして用いられている。また、修正部20から出力される修正目標EGR率や修正目標A/Fもパラメータとして用いられている。なお、内燃機関の実吸入空気量は、スロットル開度等の現在の吸気条件に加えてエアフローメータにより計測される実際の空気流量を勘案することで正確に求めることができる。   The optimum ignition timing calculation unit 48 calculates the optimum ignition timing based on the actual intake air amount of the internal combustion engine. An optimal ignition timing map is used for calculation of the optimal ignition timing here. This map is a map for converting the actual intake air amount into the optimal ignition timing, and various operating conditions that affect the determination of the ignition timing, such as the rotational speed, are used as parameters. Further, the correction target EGR rate and the correction target A / F output from the correction unit 20 are also used as parameters. The actual intake air amount of the internal combustion engine can be accurately obtained by taking into consideration the actual air flow rate measured by the air flow meter in addition to the current intake conditions such as the throttle opening.

目標点火時期設定部54は、最適点火時期計算部48で計算された最適点火時期に点火遅角量計算部46で計算された点火遅角量を加算する。さらに、冷間補正量計算部50から出力された冷間補正量とノック補正量計算部52から出力されたノック補正量とを加算する。冷間補正量計算部50は内燃機関の始動温度に応じた遅角量をマップから読み出して出力し、ノック補正量計算部52はノックが発生したときにそれを回避するための遅角量を出力する。目標点火時期設定部54は、それらの合計値を内燃機関の目標点火時期として設定し、それを点火時期制御部68にセットする。   The target ignition timing setting unit 54 adds the ignition delay amount calculated by the ignition delay amount calculation unit 46 to the optimal ignition timing calculated by the optimal ignition timing calculation unit 48. Further, the cold correction amount output from the cold correction amount calculation unit 50 and the knock correction amount output from the knock correction amount calculation unit 52 are added. The cold correction amount calculation unit 50 reads out and outputs a retard amount corresponding to the starting temperature of the internal combustion engine from the map, and the knock correction amount calculation unit 52 calculates a retard amount for avoiding the occurrence of the knock. Output. The target ignition timing setting unit 54 sets the total value as the target ignition timing of the internal combustion engine, and sets it in the ignition timing control unit 68.

最後に燃料供給に関わるアクチュエータの制御量の計算について説明する。燃料供給に関わるアクチュエータは燃料供給装置であり、インジェクタの駆動時間、すなわち、燃料噴射時間が制御量として用いられる。燃料供給装置はシリンダ内に直接燃料を供給するものでも、吸気ポート内に燃料を噴射するものでもよい。燃料噴射時間は目標A/Fと吸入空気量とに基づいて計算される。燃料供給制御部70には、修正部20にて修正された修正目標A/Fが入力される。   Finally, calculation of the control amount of the actuator related to fuel supply will be described. An actuator related to fuel supply is a fuel supply device, and the drive time of the injector, that is, the fuel injection time is used as a control amount. The fuel supply device may supply fuel directly into the cylinder or may inject fuel into the intake port. The fuel injection time is calculated based on the target A / F and the intake air amount. The correction target A / F corrected by the correction unit 20 is input to the fuel supply control unit 70.

以上、本実施の形態の制御装置についてその全体の構成及び機能を説明した。次に、本実施の形態の要部である修正部20の詳細について図1に加えて図2,図3及び図4を用いて説明する。   The overall configuration and function of the control device of the present embodiment has been described above. Next, details of the correction unit 20 which is a main part of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4 in addition to FIG.

修正部20は、前述のように内燃機関の適正運転が可能になるように各目標値を相互の関係に基づいて修正するものであって、各目標値をそれぞれの上限値及び/又は下限値でガードすることによって各目標値に修正を施すようになっている。このような修正方法によれば、各目標値とその上下限値とを比較し、その比較結果に基づいて目標値と上限値又は下限値の何れか一方を選択するだけでよいので、修正処理に要する計算を簡素化することができ、制御装置の計算負荷を抑えることができる。   The correction unit 20 corrects each target value based on the mutual relationship so that the internal combustion engine can be properly operated as described above, and each target value is set to the respective upper limit value and / or lower limit value. Each target value is corrected by guarding with. According to such a correction method, it is only necessary to compare each target value with its upper and lower limit values and select either the target value and the upper limit value or the lower limit value based on the comparison result. Can be simplified, and the calculation load on the control device can be reduced.

修正部20は、図1に示すように、効率ガード部22、EGR率ガード部24、トルク効率ガード部26及びA/Fガード部28を備えている。効率ガード部22は、目標効率設定部4で設定された目標効率を上限効率及び下限効率でガード処理する。EGR率ガード部24は、目標EGR率設定部6で設定された目標EGR率を上限EGR率及び下限EGR率でガード処理する。トルク効率ガード部26は、トルク効率計算部12で算出されたトルク効率を上限効率及び下限効率でガード処理する。トルク効率ガード部26で使用する上限効率及び下限効率は、効率ガード部22で使用する上限効率及び下限効率に等しい。そして、A/Fガード部28は、目標A/F設定部10で設定された目標A/Fを上限A/F及び下限A/Fでガード処理する。   As shown in FIG. 1, the correction unit 20 includes an efficiency guard unit 22, an EGR rate guard unit 24, a torque efficiency guard unit 26, and an A / F guard unit 28. The efficiency guard unit 22 guards the target efficiency set by the target efficiency setting unit 4 with the upper limit efficiency and the lower limit efficiency. The EGR rate guard unit 24 guards the target EGR rate set by the target EGR rate setting unit 6 with the upper limit EGR rate and the lower limit EGR rate. The torque efficiency guard unit 26 guards the torque efficiency calculated by the torque efficiency calculation unit 12 with the upper limit efficiency and the lower limit efficiency. The upper limit efficiency and the lower limit efficiency used in the torque efficiency guard unit 26 are equal to the upper limit efficiency and the lower limit efficiency used in the efficiency guard unit 22. Then, the A / F guard unit 28 guards the target A / F set by the target A / F setting unit 10 with the upper limit A / F and the lower limit A / F.

修正部20では、上記のガード部22,24,26,28によって目標効率、目標EGR率、トルク効率及び目標A/Fの有効範囲を制限することによって、これらの関係が内燃機関の燃焼限界内に収まるようにしている。ただし、各ガード部22,24,26,28で使用するガード値を固定してしまうと、実現可能な内燃機関の運転域が狭くなってしまい、内燃機関の各種機能に関する要求に応えることができなくなる。このため、修正部20は、以下に説明するように、各ガード部22,24,26,28のガード値を目標トルク、目標効率、目標EGR率及び目標A/Fの関係に合わせて可変にし、燃焼限界を超えない範囲で可能な限り各目標値を実現するようにしている。   The correction unit 20 limits the target efficiency, the target EGR rate, the torque efficiency, and the effective range of the target A / F by the guard units 22, 24, 26, and 28, so that these relationships are within the combustion limit of the internal combustion engine. To fit in. However, if the guard values used in the guard portions 22, 24, 26, and 28 are fixed, the operating range of the internal combustion engine that can be realized becomes narrow, and it is possible to meet the demands regarding various functions of the internal combustion engine. Disappear. Therefore, the correction unit 20 makes the guard values of the guard units 22, 24, 26, and 28 variable according to the relationship between the target torque, the target efficiency, the target EGR rate, and the target A / F, as will be described below. Each target value is realized as much as possible within a range not exceeding the combustion limit.

図2は修正部20の構成をより具体的に示すブロック図である。この図に示すように、効率ガード部22及びトルク効率ガード部26には参照情報として目標トルクと目標A/Fとが入力される。効率ガード部22及びトルク効率ガード部26は、目標トルクと目標A/Fとを基準にして上限効率及び下限効率を設定する。上限効率及び下限効率の設定にはマップが用いられる。このマップでは、目標トルクや目標A/Fの他、回転数や水温(或いは油温)もパラメータとして用いられている。   FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the correction unit 20 more specifically. As shown in this figure, the target torque and the target A / F are input to the efficiency guard unit 22 and the torque efficiency guard unit 26 as reference information. The efficiency guard unit 22 and the torque efficiency guard unit 26 set the upper limit efficiency and the lower limit efficiency based on the target torque and the target A / F. A map is used for setting the upper limit efficiency and the lower limit efficiency. In this map, in addition to the target torque and target A / F, the rotation speed and water temperature (or oil temperature) are also used as parameters.

A/Fガード部28には参照情報として目標トルクと目標効率とが入力される。A/Fガード部28は、目標トルクと目標効率とを基準にして上限A/F及び下限A/Fを設定する。上限A/F及び下限A/Fの設定にはマップが用いられる。このマップでは、目標トルクや目標効率の他、回転数や水温(或いは油温)もパラメータとして用いられている。   A target torque and target efficiency are input to the A / F guard unit 28 as reference information. The A / F guard unit 28 sets the upper limit A / F and the lower limit A / F based on the target torque and the target efficiency. A map is used for setting the upper limit A / F and the lower limit A / F. In this map, in addition to the target torque and target efficiency, the rotation speed and water temperature (or oil temperature) are also used as parameters.

A/Fガード部28と効率ガード部22及びトルク効率ガード部26とは、内燃機関の運転モードに応じて相互に連動して機能する。内燃機関の運転モードとしては効率優先モードとA/F優先モードとが設けられている。効率優先モードでは目標A/Fよりも目標効率の実現が優先され、A/F優先モードでは目標効率よりも目標A/Fの実現が優先される。このため、効率優先モードでは、効率ガード部22及びトルク効率ガード部26による目標A/Fを基準とした目標効率のガード処理は行われず、A/Fガード部28による目標効率を基準とした目標A/Fのガード処理のみが行われる。逆にA/F優先モードでは、目標効率を基準とした目標A/Fのガード処理は行なわれず、目標A/Fを基準とした目標効率のガード処理のみが行われる。   The A / F guard 28, the efficiency guard 22, and the torque efficiency guard 26 function in conjunction with each other according to the operation mode of the internal combustion engine. As operation modes of the internal combustion engine, an efficiency priority mode and an A / F priority mode are provided. In the efficiency priority mode, the realization of the target efficiency is prioritized over the target A / F, and in the A / F priority mode, the realization of the target A / F is prioritized over the target efficiency. Therefore, in the efficiency priority mode, the target efficiency guard process based on the target A / F by the efficiency guard unit 22 and the torque efficiency guard unit 26 is not performed, and the target based on the target efficiency by the A / F guard unit 28 is not performed. Only the A / F guard process is performed. On the contrary, in the A / F priority mode, the guard process for the target A / F based on the target efficiency is not performed, but only the guard process for the target efficiency based on the target A / F is performed.

EGR率ガード部24は、より詳しくは、定常ガード部242、過渡ガード部244及び過渡上下限値計算部246から構成されている。定常ガード部242は定常状態に対応した上限値及び下限値(定常ガード値)で目標EGR率をガード処理し、過渡ガード部244はEGR率が変化している過渡状態に対応した上限値及び下限値(過渡ガード値)で目標EGR率をガード処理する。定常ガード部242とは別に過渡ガード部244を設けているのは、アクチュエータの動作に対するEGR率の変化には応答遅れがあるためである。   More specifically, the EGR rate guard unit 24 includes a steady guard unit 242, a transient guard unit 244, and a transient upper / lower limit value calculation unit 246. The steady guard unit 242 guards the target EGR rate with an upper limit value and a lower limit value (steady guard value) corresponding to the steady state, and the transient guard unit 244 upper limit value and lower limit corresponding to the transient state where the EGR rate is changing. The target EGR rate is guarded with a value (transient guard value). The reason why the transition guard unit 244 is provided separately from the steady guard unit 242 is that there is a response delay in the change of the EGR rate with respect to the operation of the actuator.

定常ガード部242には参照情報として目標トルク、修正目標効率及び修正目標A/Fが入力される。修正目標効率は効率ガード部22を通過した目標効率であり、修正目標A/FはA/Fガード部28を通過した目標A/Fである。本実施の形態では目標トルクの実現を最優先とし、次に目標効率或いは目標A/Fの実現を優先している。このため定常ガード部242は、目標トルク、修正目標効率及び修正目標A/Fを基準にして上限EGR率及び下限EGR率を設定する。上限EGR率及び下限EGR率の設定にはマップが用いられる。このマップでは、目標トルク、修正目標効率及び修正目標A/Fの他、回転数や水温(或いは油温)もパラメータとして用いられている。   The target guard, the corrected target efficiency, and the corrected target A / F are input to the steady guard unit 242 as reference information. The corrected target efficiency is the target efficiency that has passed through the efficiency guard unit 22, and the corrected target A / F is the target A / F that has passed through the A / F guard unit 28. In this embodiment, the realization of the target torque is given the highest priority, and then the realization of the target efficiency or the target A / F is prioritized. Therefore, the steady guard unit 242 sets the upper limit EGR rate and the lower limit EGR rate based on the target torque, the corrected target efficiency, and the corrected target A / F. A map is used for setting the upper limit EGR rate and the lower limit EGR rate. In this map, in addition to the target torque, the correction target efficiency, and the correction target A / F, the rotation speed and the water temperature (or oil temperature) are also used as parameters.

図3には目標トルクとその目標トルクのもとで実現可能なEGR率との関係を示している。実現可能なEGR率とは、EGRに関わる全てのアクチュエータを使用したときに最終的に実現できるEGR率である。この図では効率やA/Fは一定としている。前述のマップでは、図3に示す実現可能なEGR率が目標EGR率の定常状態での上限値(定常ガード値)として設定されている。   FIG. 3 shows the relationship between the target torque and the EGR rate that can be realized under the target torque. The realizable EGR rate is an EGR rate that can be finally realized when all the actuators related to EGR are used. In this figure, efficiency and A / F are constant. In the aforementioned map, the feasible EGR rate shown in FIG. 3 is set as the upper limit value (steady guard value) in the steady state of the target EGR rate.

定常ガード部242でガード処理された目標EGR率は、続いて過渡ガード部244でもガード処理される。過渡ガード部244で使用する上限値及び下限値(過渡ガード値)は、過渡上下限値計算部246にて計算されるようになっている。   The target EGR rate subjected to guard processing by the steady guard unit 242 is subsequently subjected to guard processing by the transient guard unit 244 as well. The upper and lower limit values (transient guard values) used in the transient guard unit 244 are calculated by the transient upper and lower limit value calculation unit 246.

過渡上下限値計算部246は、内部EGRモデルであるVVTモデル及びVLモデルと外部EGRモデルとを備えている。VVTモデルとVLモデルとを用いることで、目標EGR率が変化したときのバルブタイミング可変装置及びバルブリフト量可変装置の各制御量の変化に対する内部EGR量の応答速度を計算することができる。また、外部EGRモデルを用いることで、目標EGR率が変化したときの外部EGR装置の制御量の変化に対する外部EGR量の応答速度を計算することができる。そして、これらの応答速度が分かれば、実際にバルブタイミング可変装置、バルブリフト量可変装置及び外部EGR装置を動作させたときに予想されるEGR率の時間変化を計算することができる。   The transient upper / lower limit calculation unit 246 includes a VVT model and a VL model, which are internal EGR models, and an external EGR model. By using the VVT model and the VL model, it is possible to calculate the response speed of the internal EGR amount with respect to the change in each control amount of the valve timing variable device and the valve lift amount variable device when the target EGR rate changes. Also, by using the external EGR model, it is possible to calculate the response speed of the external EGR amount with respect to the change in the control amount of the external EGR device when the target EGR rate changes. If these response speeds are known, it is possible to calculate the time change of the EGR rate that is expected when the variable valve timing device, the variable valve lift amount device, and the external EGR device are actually operated.

図4にはモデルを用いたEGR率の時間変化の計算例を示している。この例では、現在時刻において目標EGR率をαからβまで増大させ、それに応じてバルブタイミング可変装置と外部EGR装置とを動作させたときに予想される実際のEGR率の変化を計算している。バルブタイミング可変装置によるEGR率の操作は、EGR率の応答速度は速いものの操作できるEGR率の幅は狭いという特徴がある。一方、バルブタイミング可変装置によるEGR率の操作は、応答速度は遅いものの操作できるEGR率の幅は広いという特徴がある。その結果、過渡状態においては、実現可能なEGR率は図4に示すように時間で変化するようになる。過渡上下限値計算部246は、図4に示す実現可能なEGR率を目標EGR率の過渡状態での上限値(過渡ガード値)として設定する。   FIG. 4 shows a calculation example of the time change of the EGR rate using a model. In this example, the actual EGR rate change expected when the target EGR rate is increased from α to β at the current time and the valve timing variable device and the external EGR device are operated accordingly is calculated. . The operation of the EGR rate by the variable valve timing device is characterized in that although the response speed of the EGR rate is fast, the range of the EGR rate that can be operated is narrow. On the other hand, the operation of the EGR rate by the variable valve timing device is characterized in that the range of the EGR rate that can be operated is wide although the response speed is slow. As a result, in the transient state, the realizable EGR rate changes with time as shown in FIG. The transient upper and lower limit value calculation unit 246 sets the feasible EGR rate shown in FIG. 4 as the upper limit value (transient guard value) in the transient state of the target EGR rate.

以上説明したように、本実施の形態の制御装置によれば、内燃機関に要求される各種機能に基づいて設定された各目標値のうち目標トルクが最優先され、目標EGR率は目標効率や目標空燃比とともに目標トルクを含めたそれらの関係が内燃機関の燃焼限界内に収まるように修正される。こうして修正を施された各目標値に基づいて各アクチュエータの制御量を演算し、それに従って各アクチュエータを制御することで、燃焼を不安定にさせることなく目標トルクを確実に実現することができる。また、目標効率、目標空燃比及び目標EGR率に関しても、実現優先順位がより高い目標値を基準にして実現優先順位が低い目標値を修正することによって、実現優先順位が高い目標値ほど高い精度で実現することができる。   As described above, according to the control apparatus of the present embodiment, the target torque is given the highest priority among the target values set based on various functions required for the internal combustion engine, and the target EGR rate is determined based on the target efficiency and These relations including the target torque as well as the target air-fuel ratio are corrected so as to be within the combustion limit of the internal combustion engine. By calculating the control amount of each actuator based on each target value thus corrected and controlling each actuator accordingly, the target torque can be reliably realized without destabilizing combustion. Also, with regard to target efficiency, target air-fuel ratio, and target EGR rate, target values with higher realization priority have higher accuracy by correcting target values with lower realization priority based on target values with higher realization priority. Can be realized.

さらに、本実施の形態の制御装置によれば、過渡ガード部244において目標EGR率は外部EGR量と内部EGR量のそれぞれの応答速度から決まる実現可能範囲に収まるように修正される。こうして修正を施された実現可能な目標EGR率に基づいてバルブタイミング可変装置、バルブリフト量可変装置及び外部EGR装置の各制御量を演算し、それに従って各アクチュエータを制御することで、EGR率が変化している過渡時においても内燃機関の燃焼を安定させて目標トルクを確実に実現することができるようになる。   Furthermore, according to the control apparatus of the present embodiment, the target EGR rate is corrected in the transient guard unit 244 so that it falls within the feasible range determined from the respective response speeds of the external EGR amount and the internal EGR amount. By calculating the control amounts of the variable valve timing device, the variable valve lift amount device, and the external EGR device based on the realizable target EGR rate thus corrected, the EGR rate is obtained by controlling each actuator accordingly. Even during the changing transition, the combustion of the internal combustion engine can be stabilized and the target torque can be reliably realized.

なお、本実施の形態では、目標トルク設定部2、目標効率設定部4、目標EGR率設定部6及び目標A/F設定部10が本発明の「目標値設定手段」に相当している。また、修正部20は本発明の「修正手段」に相当し、特に過渡ガード部244及び過渡上下限値計算部246は本発明の「EGR率過渡修正手段」に相当している。また、目標吸入空気量計算部30、吸気系制御量計算部36及び目標点火時期計算部40は本発明の「制御量演算手段」に相当している。   In the present embodiment, the target torque setting unit 2, the target efficiency setting unit 4, the target EGR rate setting unit 6, and the target A / F setting unit 10 correspond to “target value setting means” of the present invention. The correction unit 20 corresponds to the “correction unit” of the present invention, and in particular, the transient guard unit 244 and the transient upper / lower limit value calculation unit 246 correspond to the “EGR rate transient correction unit” of the present invention. The target intake air amount calculation unit 30, the intake system control amount calculation unit 36, and the target ignition timing calculation unit 40 correspond to “control amount calculation means” of the present invention.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば次のように変形して実施してもよい。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be made.

上記実施の形態では目標EGR率は制御装置の内部で計算しているが、目標トルク、目標効率及び目標A/Fと同様に、上位制御装置から要求値として入力されるようにしてもよい。また、上記実施の形態では目標EGR率よりも目標効率や目標A/Fの実現優先順位を高くしているが、目標EGR率の実現優先順位のほうを高くしてもよい。或いは、内燃機関の運転モードに応じて目標EGR率の実現優先順位を高くすることもできる。   In the above embodiment, the target EGR rate is calculated inside the control device. However, the target EGR rate may be input as a required value from the host control device in the same manner as the target torque, target efficiency, and target A / F. Further, in the above embodiment, the target efficiency and the target priority for realizing the target A / F are set higher than the target EGR rate, but the target priority for realizing the target EGR rate may be set higher. Alternatively, the priority for realizing the target EGR rate can be increased according to the operation mode of the internal combustion engine.

上記の実施の形態はバルブタイミング可変装置とバルブリフト量可変装置とを有する内燃機関に本発明を適用した例であるが、本発明は何れか一方の内部EGRアクチュエータのみを有する内燃機関にも適用可能である。さらに、本発明は内部EGRアクチュエータを有せず外部EGRアクチュエータのみを有する内燃機関にも適用可能であるし、逆に、外部EGRアクチュエータを有せず内部EGRアクチュエータのみを有する内燃機関にも適用可能である。   The above embodiment is an example in which the present invention is applied to an internal combustion engine having a valve timing variable device and a valve lift amount variable device. However, the present invention is also applied to an internal combustion engine having only one internal EGR actuator. Is possible. Further, the present invention can be applied to an internal combustion engine having only an external EGR actuator without an internal EGR actuator, and conversely, can be applied to an internal combustion engine having only an internal EGR actuator without an external EGR actuator. It is.

本発明の実施の形態としての内燃機関の制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control apparatus of the internal combustion engine as embodiment of this invention. 図1に示す制御装置の修正部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the correction part of the control apparatus shown in FIG. EGR率の定常ガード値の設定について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the steady guard value of an EGR rate. EGR率の過渡ガード値の設定について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the transient guard value of an EGR rate.

符号の説明Explanation of symbols

2 目標トルク設定部
4 目標効率設定部
6 目標EGR率設定部
8 推定トルク計算部
10 目標A/F設定部
12 トルク効率計算部
20 修正部
22 効率ガード部
24 EGR率ガード部
242 定常ガード部
244 過渡ガード部
246 過渡上下限値計算部
26 トルク効率ガード部
28 A/Fガード部
30 目標吸入空気量計算部
36 吸気系制御量計算部
40 目標点火時期計算部
60 スロットル制御部
62 VVT制御部
64 VL制御部
66 外部EGR制御部
68 点火時期制御部
70 燃料供給制御部
2 Target torque setting unit 4 Target efficiency setting unit 6 Target EGR rate setting unit 8 Estimated torque calculation unit 10 Target A / F setting unit 12 Torque efficiency calculation unit 20 Correction unit 22 Efficiency guard unit 24 EGR rate guard unit 242 Steady guard unit 244 Transient guard section 246 Transient upper / lower limit calculation section 26 Torque efficiency guard section 28 A / F guard section 30 Target intake air amount calculation section 36 Intake system control amount calculation section 40 Target ignition timing calculation section 60 Throttle control section 62 VVT control section 64 VL control unit 66 External EGR control unit 68 Ignition timing control unit 70 Fuel supply control unit

Claims (5)

吸入空気量を調整するアクチュエータと、点火時期を調整するアクチュエータと、燃料供給量を調整するアクチュエータと、EGR量を調整するアクチュエータとを備えた内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関のトルク、効率、空燃比及びEGR率の各目標値を前記内燃機関に要求される各種機能に基づいて互いに独立して設定する目標値設定手段と、
トルク目標値、効率目標値、空燃比目標値及びEGR率目標値の関係が前記内燃機関の燃焼限界内に収まるように、トルク目標値を最優先とする所定の実現優先順位に従い、実現優先順位がより高い目標値を基準にして実現優先順位が低い目標値を修正する修正手段と、
前記修正手段によって処理されたトルク目標値、効率目標値、空燃比目標値及びEGR率目標値に基づいて前記の各アクチュエータの制御量を演算する制御量演算手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control device for an internal combustion engine, comprising an actuator for adjusting an intake air amount, an actuator for adjusting an ignition timing, an actuator for adjusting a fuel supply amount, and an actuator for adjusting an EGR amount,
Target value setting means for setting each target value of torque, efficiency, air-fuel ratio and EGR rate of the internal combustion engine independently of each other based on various functions required for the internal combustion engine;
Realization priority in accordance with a predetermined realization priority with the torque target value as the highest priority so that the relationship among the torque target value, efficiency target value, air-fuel ratio target value, and EGR rate target value falls within the combustion limit of the internal combustion engine. A correction means for correcting a target value with a low realization priority based on a higher target value,
Control amount calculation means for calculating the control amount of each actuator based on the torque target value, the efficiency target value, the air-fuel ratio target value, and the EGR rate target value processed by the correction means;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記修正手段は、各目標値をそれぞれの上限値及び/又は下限値でガードすることによって各目標値に修正を施す手段であって、実現優先順位がより高い目標値を参照して実現優先順位が低い目標値の上限値及び/又は下限値を変更することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。   The correction means is a means for correcting each target value by guarding each target value with the respective upper limit value and / or lower limit value. The correction priority order is referred to a higher target value. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an upper limit value and / or a lower limit value of a target value having a low value is changed. 前記修正手段は、トルク目標値と効率目標値又は空燃比目標値の何れか一方とを基準にして効率目標値又は空燃比目標値の何れか他方を修正し、さらに、トルク目標値と修正後の効率目標値及び空燃比目標値とを基準にしてEGR目標値を修正することを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の制御装置。   The correction means corrects either the efficiency target value or the air-fuel ratio target value on the basis of the torque target value and either the efficiency target value or the air-fuel ratio target value, and further, the torque target value and the post-correction 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the EGR target value is corrected based on the efficiency target value and the air-fuel ratio target value. 前記のEGR量を調整するアクチュエータには外部EGR量を調整する外部EGRアクチュエータと、内部EGR量を調整する内部EGRアクチュエータとが含まれ、
さらに、
EGR率目標値が変化したとき、前記外部EGRアクチュエータの制御量の変化に対する外部EGR量の応答速度と、前記内部EGRアクチュエータの制御量の変化に対する内部EGR量の応答速度とに基づいてEGR率の実現可能範囲の時間変化を計算し、実現可能範囲に収まるようにEGR率目標値を修正するEGR率過渡修正手段を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
The actuator for adjusting the EGR amount includes an external EGR actuator for adjusting the external EGR amount and an internal EGR actuator for adjusting the internal EGR amount.
further,
When the EGR rate target value changes, the response speed of the external EGR amount with respect to the change in the control amount of the external EGR actuator and the response speed of the internal EGR amount with respect to the change in the control amount of the internal EGR actuator The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising EGR rate transient correction means for calculating a time change of the realizable range and correcting the EGR rate target value so as to be within the realizable range. Engine control device.
前記EGR率過渡修正手段は、前記外部EGRアクチュエータの制御量の変化に対する外部EGR量の応答を数式で表した外部EGRモデルと、前記内部EGRアクチュエータの制御量の変化に対する内部EGR量の応答を数式で表した内部EGRモデルとを有し、実際に前記外部EGRアクチュエータ及び内部EGRアクチュエータを動作させた場合に予想されるEGR率の時間変化を前記外部EGRモデル及び内部EGRモデルを用いて計算し、得られた予想EGR率を実現可能範囲の上限値或いは下限値として設定することを特徴とする請求項4記載の内燃機関の制御装置。   The EGR rate transient correction means includes an external EGR model that expresses a response of the external EGR amount to a change in the control amount of the external EGR actuator by a mathematical formula, and a response of the internal EGR amount to a change in the control amount of the internal EGR actuator. A time change of an EGR rate that is expected when the external EGR actuator and the internal EGR actuator are actually operated is calculated using the external EGR model and the internal EGR model, 5. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the obtained expected EGR rate is set as an upper limit value or a lower limit value of a realizable range.
JP2008160858A 2008-06-19 2008-06-19 Control device for internal combustion engine Expired - Fee Related JP4941413B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008160858A JP4941413B2 (en) 2008-06-19 2008-06-19 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008160858A JP4941413B2 (en) 2008-06-19 2008-06-19 Control device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010001795A JP2010001795A (en) 2010-01-07
JP4941413B2 true JP4941413B2 (en) 2012-05-30

Family

ID=41583714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008160858A Expired - Fee Related JP4941413B2 (en) 2008-06-19 2008-06-19 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4941413B2 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5752517B2 (en) 2011-08-03 2015-07-22 トヨタ自動車株式会社 Control device for internal combustion engine
JP5644733B2 (en) * 2011-10-17 2014-12-24 三菱自動車工業株式会社 Engine control device
CN103975153B (en) * 2011-12-08 2017-02-15 丰田自动车株式会社 Conrol device for internal combustion engine
WO2014017189A1 (en) 2012-07-25 2014-01-30 日産自動車株式会社 Control device and control method of internal combustion engine
JP6960337B2 (en) * 2018-01-09 2021-11-05 日立Astemo株式会社 Internal combustion engine control device, internal combustion engine control method
CN114109691B (en) * 2021-11-05 2023-02-28 东风汽车集团股份有限公司 Engine fire path torque control method suitable for traditional vehicle and hybrid vehicle

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4196535B2 (en) * 2000-11-02 2008-12-17 トヨタ自動車株式会社 VEHICLE CONTROL DEVICE AND RECORDING MEDIUM
JP2002303177A (en) * 2001-04-04 2002-10-18 Denso Corp Electronic throttle control device for internal combustion engine
DE10232875B4 (en) * 2002-07-19 2012-05-03 Robert Bosch Gmbh Method and control unit for controlling the drive unit of a vehicle
JP4285437B2 (en) * 2005-04-27 2009-06-24 トヨタ自動車株式会社 Integrated control unit

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010001795A (en) 2010-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4251228B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4442704B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4941193B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5195064B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2006138300A (en) Torque control device for internal combustion engine
JP4941413B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5126425B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4816813B2 (en) Control device for internal combustion engine
US8903624B2 (en) Internal combustion engine control apparatus
JP5104330B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2010024963A (en) Controller for internal combustion engine
JP2009299667A (en) Control device for internal combustion engine
JP4618141B2 (en) Exhaust gas recirculation device for internal combustion engine
US8793058B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2010007489A (en) Control device for internal combustion engine
JP2008223688A (en) Ignition timing control system of internal combustion engine
JP2010001794A (en) Control device of internal combustion engine
JP2010112214A (en) Control device of internal combustion engine
JP5169934B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5273480B2 (en) Intake air amount control device for internal combustion engine
JP2010053826A (en) Control device for internal combustion engine
JP4470765B2 (en) Control device for multi-cylinder internal combustion engine
JP4968081B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2010090813A (en) Internal combustion engine control system
JP6186695B2 (en) Engine control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101104

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111212

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120131

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120213

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees