JP5026499B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関のアイドル状態において機関回転数を一定に制御するものに関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus for controlling the engine speed to be constant in an idle state of the internal combustion engine.
特許文献1には、内燃機関のアイドル状態において、機関回転数が目標回転数と一致するように供給混合気量をフィードバック制御するとともに、点火時期も同様にフィードバック制御する制御方法が示されている。この制御方法では、点火時期のフィードバック制御を行わないときは、点火時期はエンジン回転速度及び吸気量に応じて算出される基本進角値に設定され、フィードバック制御は、機関回転数と目標回転数との偏差に応じて、正または負の値に設定される補正量を基本進角値に加算することにより行われる。
点火時期を変化させると機関出力トルクが変化し、最適点火時期(MBT:Minimum Advance for Best Torque)において最大となることは、よく知られている。したがって、点火時期は最適点火時期の近傍にあるときは、点火時期の変化に対する機関出力トルクの変化量は小さくなる。ところが、上記特許文献1は、基本進角値を機関回転速度及び吸気量に応じて算出すると記載するのみであり、この点について考慮されていない。よって、フィードバック制御の中心点火時期の設定が不適切であるときは、点火時期の変化に対する機関出力トルクの変化量が小さいために、機関回転数の制御応答性が低下する可能性がある。
It is well known that when the ignition timing is changed, the engine output torque changes and becomes maximum at the optimum ignition timing (MBT: Minimum Advance for Best Torque). Therefore, when the ignition timing is in the vicinity of the optimum ignition timing, the amount of change in the engine output torque with respect to the change in the ignition timing is small. However,
本発明はこの点に着目してなされたものであり、機関のアイドル状態における点火時期の制御中心値を適切に設定し、機関回転数をより安定化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 paying attention to this point, and provides a control device for an internal combustion engine that can appropriately set the control center value of the ignition timing in an idle state of the engine and further stabilize the engine speed. The purpose is to do.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段を備える内燃機関の制御装置において、前記機関の吸気圧(PBA)を検出する吸気圧検出手段と、前記機関の回転数(NE)を検出する回転数検出手段と、前記吸気圧(PBA)に応じて点火時期余裕量(DIGCNT)を算出する余裕量算出手段と、前記回転数(NE)及び吸気圧(PBA)に応じて、前記機関の出力トルクを最大とする最適点火時期(MBT)を算出する最適点火時期算出手段と、前記最適点火時期(MBT)から前記点火時期余裕量(DIGCNT)だけ遅角側の点火時期を最適中心点火時期(IGCMBT)として算出し、制御中心点火時期(IGCNT)を前記最適中心点火時期(IGCMBT)に設定する制御中心点火時期設定手段と、前記回転数(NE)を目標アイドル回転数(NEOBJ)に一致させるように点火時期のフィードバック補正量(IGFB)を算出するフィードバック補正量算出手段と、前記機関においてノッキングが発生する可能性が高くなる点火時期である限界点火時期(IGKNOCK)を、前記回転数(NE)及び吸気圧(PBA)に応じて算出する限界点火時期算出手段とを備え、前記余裕量算出手段は、前記フィードバック補正量(IGFB)の可変範囲を示す制御幅定義量(DIGCTL)を算出する制御幅定義量算出手段を有し、前記制御中心点火時期設定手段は、前記限界点火時期(IGKNOCK)から前記制御幅定義量(DIGCTL)だけ遅角側の点火時期をノック限界依存点火時期(IGCKNK)として算出し、該ノック限界依存点火時期(IGCKNK)が前記最適中心点火時期(IGCMBT)より遅角側にあるときは、前記制御中心点火時期(IGCNT)を前記ノック限界依存点火時期(IGCKNK)に設定し、前記点火時期制御手段は、前記機関のアイドル状態において、前記制御中心点火時期(IGCNT)及びフィードバック補正量(IGFB)を用いて前記点火時期を制御することを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine control device comprising an ignition timing control means for controlling an ignition timing of an internal combustion engine, and an intake pressure detection for detecting an intake pressure (PBA) of the engine. Means, a rotational speed detecting means for detecting the rotational speed (NE) of the engine, a margin amount calculating means for calculating an ignition timing margin (DIGCNT) according to the intake pressure (PBA), and the rotational speed (NE). ) And intake pressure (PBA), and an optimal ignition timing calculating means for calculating an optimal ignition timing (MBT) that maximizes the output torque of the engine, and an ignition timing margin (from the optimal ignition timing (MBT)) DIGCNT) is calculated as an optimum central ignition timing (IGCMBT), and the control center ignition timing (IGCNT) is set to the optimal central ignition timing (IGCMBT). A central ignition timing setting means, and the feedback correction amount calculating means for calculating the rotational speed (NE) and the target idle speed feedback correction amount of the ignition timing to match the (NEOBJ) (IGFB), knocking in said engine limit ignition timing is ignition timing can occur is high (IGKNOCK), and a limit ignition timing calculation means for calculating in accordance with the rotational speed (NE) and the intake pressure (PBA), the margin amount calculating means Includes control width definition amount calculation means for calculating a control width definition amount (DIGCTL) indicating a variable range of the feedback correction amount (IGFB), and the control center ignition timing setting means includes the limit ignition timing (IGKNOCK). To the ignition timing on the retard side by the control width definition amount (DIGCTL) from the knock limit dependent ignition timing (IGCKNK) When the knock limit dependent ignition timing (IGCKNK) is retarded from the optimum center ignition timing (IGCMBT), the control center ignition timing (IGCNT) is calculated as the knock limit dependent ignition timing (IGCKNK). The ignition timing control means controls the ignition timing using the control center ignition timing (IGCNT) and the feedback correction amount (IGFB) in the engine idle state.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関の吸入空気流量を制御する吸入空気流量制御手段と、前記機関の目標吸気圧(PBACMD)を設定する目標吸気圧設定手段とをさらに備え、前記吸入空気流量制御手段は、検出される吸気圧(PBA)が前記目標吸気圧(PBACMD)と一致するように前記吸入空気流量を制御し、前記目標吸気圧設定手段は、前記機関のアイドル状態における目標トルク(TRQIDL)に応じて仮目標吸入空気流量(GACTMP)を算出する仮目標吸入空気流量算出手段を有し、前記仮目標吸入空気流量(GACTMP)に応じて仮目標吸気圧(PBCTMP)を算出する第1ステップ、前記仮目標吸気圧(PBCTMP)に応じて仮点火時期余裕量(DIGTMP)を算出する第2ステップ、前記仮点火時期余裕量(DIGTMP)に応じて前記機関の出力トルクの減少率(KTRQDN)を算出する第3ステップ、及び前記仮目標吸入空気流量(GACTMP)を前記減少率(KTRQDN)で除算することにより前記仮目標吸入空気流量(GACTMP)を更新する第4ステップを繰り返し実行し、前記目標吸気圧(PBACMD)を、前記減少率(KTRQDN)の今回値と前回値との差が所定閾値(DTRTH)以下となった時点の仮目標吸気圧(PBCTMP)に設定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, an intake air flow rate control means for controlling an intake air flow rate of the engine and a target intake pressure (PBACMD) of the engine are set. Target intake pressure setting means, and the intake air flow rate control means controls the intake air flow rate so that the detected intake pressure (PBA) matches the target intake pressure (PBACMD), and the target intake pressure flow control means. The atmospheric pressure setting means includes temporary target intake air flow rate calculation means for calculating a temporary target intake air flow rate (GACTMP) in accordance with a target torque (TRQIDL) in an idle state of the engine, and the temporary target intake air flow rate (GACTMP) The first step of calculating the temporary target intake pressure (PBCTMP) according to the temporary target intake pressure (DBTMMP) according to the temporary target intake pressure (PBCTMP) ), A third step of calculating a reduction rate (KTRQDN) of the output torque of the engine in accordance with the temporary ignition timing margin (DIGTMP), and the temporary target intake air flow rate (GACTMP) The fourth step of updating the temporary target intake air flow rate (GACTMP) by dividing by the decrease rate (KTRQDN) is repeatedly executed, and the target intake pressure (PBACMD) is set to the current value of the decrease rate (KTRQDN) and the previous time. The provisional target intake pressure (PBCTMP) when the difference from the value becomes equal to or less than a predetermined threshold value (DTRTH) is set.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、前記機関は吸気弁のリフト量(LFT)を連続的に変更する弁作動特性可変機構(41)を備え、前記弁作動特性可変機構を介して前記吸気弁のリフト量(LFT)を制御するリフト量制御手段をさらに備え、該リフト量制御手段は、前記機関のアイドル状態では前記リフト量(LFT)を所定低リフト量(LFTIDL)に保持することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect , the engine includes a variable valve operation characteristic mechanism (41) for continuously changing a lift amount (LFT) of the intake valve, A lift amount control means for controlling a lift amount (LFT) of the intake valve via the valve operating characteristic variable mechanism is further provided, and the lift amount control means sets the lift amount (LFT) to a predetermined value in an idle state of the engine. It is characterized by maintaining a low lift amount (LFTIDL).
請求項1に記載の発明によれば、吸気圧に応じて点火時期余裕量が算出され、最適点火時期から点火時期余裕量だけ遅角側の点火時期が最適中心点火時期として算出され、制御中心点火時期が最適中心点火時期に設定される。そして、機関のアイドル状態において、機関回転数を目標アイドル回転数に一致させるフィードバック制御が、制御中心点火時期を中心としてフィードバック補正量を用いて行われる。したがって、最適点火時期から点火時期余裕量だけ遅角側の点火時期を中心として点火時期が変更されるため、機関出力トルクの十分な制御応答性が確保され、機関回転数を目標回転数に安定的に維持することができる。また、フィードバック補正量の可変範囲を示す制御幅定義量が算出され、ノッキングが発生する可能性が高くなる点火時期である限界点火時期から制御幅定義量だけ遅角側の点火時期がノック限界依存点火時期として算出されるとともに、ノック限界依存点火時期が最適中心点火時期より遅角側にあるときは、制御中心点火時期がノック限界依存点火時期に設定される。機関のアイドル状態においても吸気圧が比較的高くなるように制御されることがあり、そのような状態ではノック限界依存点火時期が最適中心点火時期より遅角側となる。したがって、制御中心点火時期をノック限界依存点火時期に設定することにより、機関出力トルクの制御応答性を確保しつつノッキングを確実に防止することができる。 According to the first aspect of the present invention, the ignition timing margin is calculated according to the intake pressure, the ignition timing retarded by the ignition timing margin from the optimal ignition timing is calculated as the optimal center ignition timing, and the control center The ignition timing is set to the optimum center ignition timing. Then, in the engine idle state, feedback control for making the engine speed coincide with the target idle speed is performed using the feedback correction amount with the control center ignition timing as the center. Therefore, since the ignition timing is changed around the retarded ignition timing by the ignition timing margin from the optimal ignition timing, sufficient control response of the engine output torque is ensured and the engine speed is stabilized at the target speed. Can be maintained. In addition, the control width definition amount indicating the variable range of the feedback correction amount is calculated, and the ignition timing that is retarded by the control width definition amount from the limit ignition timing that is the ignition timing at which the possibility of knocking increases is dependent on the knock limit. While calculated as the ignition timing and when the knock limit dependent ignition timing is retarded from the optimum center ignition timing, the control center ignition timing is set to the knock limit dependent ignition timing. Even when the engine is in an idle state, the intake pressure may be controlled to be relatively high. In such a state, the knock limit dependent ignition timing is retarded from the optimum center ignition timing. Therefore, by setting the control center ignition timing to the knock limit dependent ignition timing, knocking can be reliably prevented while ensuring the control response of the engine output torque.
請求項2に記載の発明によれば、検出される吸気圧が目標吸気圧と一致するように吸入空気流量が制御され、機関のアイドル状態における目標トルクに応じて仮目標吸入空気流量が算出される。さらに仮目標吸入空気流量に応じて仮目標吸気圧を算出する第1ステップ、仮目標吸気圧に応じて仮点火時期余裕量を算出する第2ステップ、仮点火時期余裕量に応じて機関の出力トルクの減少率を算出する第3ステップ、及び仮目標吸入空気流量を減少率で除算することにより仮目標吸入空気流量を更新する第4ステップが繰り返し実行され、目標吸気圧が、減少率の今回値と前回値との差が所定閾値以下となった時点の仮目標吸気圧に設定される。目標吸入空気流量に応じて目標吸気圧を算出し、検出される吸気圧が目標吸気圧と一致するように吸入空気流量を制御する場合には、吸入空気流量の変化によって吸気圧が変化し、点火時期余裕量も変化する。その結果、制御中心点火時期を最適点火時期より遅角側の点火時期に設定する場合の出力トルク減少率が変化し、目標吸入空気流量を変更することが必要となるが、その演算を繰り返すと減少率が一定値に収束する。したがって、減少率が収束した時点の仮目標吸気圧を目標吸気圧として採用することにより、吸入空気流量制御と点火時期制御の相互干渉による制御の不安定化を防止し、アイドル状態における機関回転数をより安定化することができる。 According to the second aspect of the present invention, the intake air flow rate is controlled so that the detected intake pressure matches the target intake pressure, and the temporary target intake air flow rate is calculated according to the target torque in the engine idle state. The Further, a first step for calculating a temporary target intake pressure according to the temporary target intake air flow, a second step for calculating a temporary ignition timing margin according to the temporary target intake pressure, and an engine output according to the temporary ignition timing margin. The third step of calculating the torque reduction rate and the fourth step of updating the temporary target intake air flow rate by dividing the temporary target intake air flow rate by the reduction rate are repeatedly executed. The temporary target intake pressure at the time when the difference between the value and the previous value becomes equal to or less than a predetermined threshold is set. When calculating the target intake pressure according to the target intake air flow rate and controlling the intake air flow rate so that the detected intake pressure matches the target intake pressure, the intake pressure changes due to the change in the intake air flow rate, The ignition timing margin also changes. As a result, when the control center ignition timing is set to an ignition timing that is retarded from the optimal ignition timing, the output torque reduction rate changes and it is necessary to change the target intake air flow rate. The rate of decrease converges to a constant value. Therefore, by adopting the temporary target intake pressure at the time when the rate of decrease converges as the target intake pressure, control instability due to mutual interference between intake air flow control and ignition timing control is prevented, and the engine speed in the idle state Can be further stabilized.
請求項3に記載の発明によれば、機関のアイドル状態では吸気弁のリフト量が所定低リフト量に維持されるので、吸気弁のリフト量の制御と、吸入空気流量制御手段による吸入空気流量制御との相互干渉がなくなり、アイドル状態における機関回転数を安定化することができる。 According to the third aspect of the invention, since the lift amount of the intake valve is maintained at a predetermined low lift amount in the engine idle state, control of the lift amount of the intake valve and the intake air flow rate by the intake air flow rate control means Mutual interference with the control is eliminated, and the engine speed in the idle state can be stabilized.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図であり、図2は弁作動特性可変装置の構成を示す図である。図1において、例えば4気筒を有する内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、吸気弁及び排気弁と、これらを駆動するカムを備えるとともに、吸気弁の弁リフト量及び開角(開弁期間)を連続的に変更する第1弁作動特性可変機構41と、吸気弁を駆動するカムの、クランク軸回転角度を基準とした作動位相を連続的に変更するカム位相可変機構としての第2弁作動特性可変機構42とを有する弁作動特性可変装置40を備えている。第2弁作動特性可変機構42により吸気弁を駆動するカムの作動位相が変更され、吸気弁の作動位相が変更される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an internal combustion engine and its control device according to an embodiment of the present invention, and FIG. In FIG. 1, for example, an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1 having four cylinders includes an intake valve and an exhaust valve, a cam for driving them, and a valve lift amount and an opening angle (open valve) of the intake valve. The first valve operating
エンジン1の吸気管2の途中にはスロットル弁3が配されている。また、スロットル弁3にはスロットル弁開度(TH)センサ4が連結されており、当該スロットル弁3の開度に応じた電気信号を出力して電子コントロールユニット(以下(ECU)という)5に供給する。スロットル弁3には、スロットル弁3を駆動するアクチュエータ7が接続されており、アクチュエータ7は、ECU5によりその作動が制御される。
A
燃料噴射弁6はエンジン1とスロットル弁3との間かつ吸気管2の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にECU5に電気的に接続されて当該ECU5からの信号により燃料噴射弁6の開弁時間が制御される。
The
エンジン1の各気筒の点火プラグ15は、ECU5に接続されており、ECU5は点火プラグ15に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。
スロットル弁3の下流には吸気圧PBAを検出する吸気圧センサ8及び吸気温TAを検出する吸気温センサ9が取付けられている。またエンジン1の本体には、エンジン冷却水温TWを検出するエンジン冷却水温センサ10が取り付けられている。これらのセンサの検出信号は、ECU5に供給される。
The
An
ECU5には、エンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ11及び、エンジン1の吸気弁を駆動するカムが固定されたカム軸の回転角度を検出するカム角度位置センサ12が接続されており、クランク軸の回転角度及びカム軸の回転角度に応じた信号がECU5に供給される。クランク角度位置センサ11は、一定クランク角周期毎(例えば30度周期)に1パルス(以下「CRKパルス」という)と、クランク軸の所定角度位置を特定するパルスを発生する。また、カム角度位置センサ12は、エンジン1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス(以下「CYLパルス」という)と、各気筒の吸入行程開始時の上死点(TDC)でパルス(以下「TDCパルス」という)を発生する。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数(エンジン回転速度)NEの検出に使用される。なお、カム角度位置センサ12より出力されるTDCパルスと、クランク角度位置センサ11より出力されるCRKパルスとの相対関係からカム軸の実際の作動位相CAINが検出される。
The
ECU5には、エンジン1によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量(以下「アクセルペダル操作量」という)APを検出するアクセルセンサ31、当該車両の走行速度(車速)VPを検出する車速センサ32、及び大気圧PAを検出する大気圧センサ33が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ECU5に供給される。
The ECU 5 includes an
弁作動特性可変装置40は、図2に示すように、吸気弁のリフト量及び開角(以下単に「リフト量」という)を連続的に変更する第1弁作動特性可変機構41と、吸気弁の作動位相を連続的に変更する第2弁作動特性可変機構42と、吸気弁のリフト量LFTを連続的に変更するためのモータ43と、吸気弁の作動位相を連続的に変更するために、その開度が連続的に変更可能な電磁弁44とを備えている。吸気弁の作動位相を示すパラメータとして、上記カム軸の作動位相CAINが用いられる。電磁弁44には、オイルパン46の潤滑油がオイルポンプ45により、加圧されて供給される。なお、第2弁作動特性可変機構42の具体的な構成は、例えば特開2000−227013号公報に示されている。
As shown in FIG. 2, the valve operating characteristic
第1弁作動特性可変機構41は、図3(a)に示すように、カム52が設けられたカム軸51と、シリンダヘッドに軸55aを中心として揺動可能に支持されるコントロールアーム55と、コントロールアーム55を揺動させるコントロールカム57が設けられたコントロール軸56と、コントロールアーム55に支軸53bを介して揺動可能に支持されるとともに、カム52に従動して揺動するサブカム53と、サブカム53に従動し、吸気弁60を駆動するロッカアーム54とを備えている。ロッカアーム54は、コントロールアーム55内に揺動可能に支持されている。
As shown in FIG. 3A, the first valve operating characteristic
サブカム53は、カム52に当接するローラ53aを有し、カム軸51の回転により、軸53bを中心として揺動する。ロッカアーム54は、サブカム53に当接するローラ54aを有し、サブカム53の動きが、ローラ54aを介して、ロッカアーム54に伝達される。
The
コントロールアーム55は、コントロールカム57に当接するローラ55bを有し、コントロール軸56の回動により軸55aを中心として揺動する。図3(a)に示す状態では、サブカム53の動きはロッカアーム54にほとんど伝達されないため、吸気弁60はほぼ全閉の状態を維持する。一方同図(b)に示す状態では、サブカム53の動きがロッカアーム54を介して吸気弁60に伝達され、吸気弁60は最大リフト量LFTMAX(例えば12mm)まで開弁する。
The
したがって、モータ43によりコントロール軸56を回動させることにより、吸気弁60のリフト量LFTを連続的に変更することがきる。本実施形態では、第1弁作動特性可変機構41に、コントロール軸56の回転角度(以下「CS角度」という)CSAを検出するコントロール軸回転角度センサ(以下「CS角度センサ」という)14が設けられており、検出されるCS角度CSAがリフト量LFTを示すパラメータとして使用される。
Therefore, the lift amount LFT of the
なお、第1弁作動特性可変機構41の詳細な構成は、特開2008−25418号公報に示されている。
第1弁作動特性可変機構41により、図4(a)に示すように吸気弁のリフト量LFT(及び開角)が変更される。また第2弁作動特性可変機構42により、吸気弁は、同図(b)に実線L3及びL4で示す特性を中心として、カムの作動位相CAINの変化に伴って破線L1,L2で示す最進角位相から、一点鎖線L5,L6で示す最遅角位相までの間の位相で駆動される。
The detailed configuration of the first valve operating characteristic
The lift amount LFT (and opening angle) of the intake valve is changed by the first valve operating characteristic
ECU5は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)、CPUで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ7、燃料噴射弁6、点火プラグ15、モータ43、電磁弁44に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。
The
ECU5のCPUは、上記センサの検出信号に応じて、スロットル弁3の開度制御、エンジン1に供給する燃料量(燃料噴射弁6の開弁時間)の制御、点火時期制御、並びにモータ43及び電磁弁44による弁作動特性(吸入空気流量)の制御を行う。
The CPU of the
次に図5を参照して本実施形態における点火時期制御の概要を説明する。
図5(a)は、エンジンのアイドル状態における点火時期IGとエンジン出力トルクとの関係を示す図であり、点火時期IGは、最適点火時期MBT(Minimum Spark Advance for Best Torque)を「0」とし、進角方向をプラスとして示されている。またエンジン出力トルクは最適点火時期における出力トルクを基準としたトルク比率ηによって示されている。点火時期IGとトルク比率ηとの関係は、吸気弁のリフト量LFT、吸入空気流量GAIR、あるいはエンジン回転数NEが変化してもほとんと変化せず、アイドル状態では図5(a)の特性で示されることが実験的に確認されている。そこで図5(a)に示される特性を考慮し、本実施形態では最適点火時期MBTから余裕量DIGCNTだけ遅角側の点火時期を中心として(換言すれば最適点火時期近傍の非線形領域を避けて)アイドル状態における点火時期制御を行うことにより、点火時期IGを変更することによるエンジン出力トルクの良好な制御性を確保し、アイドル回転数の安定化を図るようにしている。
Next, the outline of the ignition timing control in this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the ignition timing IG and the engine output torque when the engine is in an idle state. The ignition timing IG has an optimum ignition timing MBT (Minimum Spark Advance for Best Torque) of “0”. The advance direction is shown as plus. The engine output torque is indicated by a torque ratio η based on the output torque at the optimal ignition timing. The relationship between the ignition timing IG and the torque ratio η hardly changes even if the lift amount LFT of the intake valve, the intake air flow rate GAIR, or the engine speed NE changes, and the characteristics shown in FIG. It has been experimentally confirmed that Therefore, in consideration of the characteristics shown in FIG. 5A, in the present embodiment, the ignition timing that is retarded by the margin amount DIGCNT from the optimal ignition timing MBT is centered (in other words, a non-linear region near the optimal ignition timing is avoided). ) By performing the ignition timing control in the idle state, good controllability of the engine output torque by changing the ignition timing IG is ensured, and the idling speed is stabilized.
図5(b)は、吸気圧PBAと、点火時期IGとの関係を示す図であり、実線L11は最適点火時期MBTを示し、破線L12はノッキングが発生する可能性が高くなる最小進角量に対応する点火時期(以下「ノック限界点火時期」という)IGKNOCKを示し、実線L13は点火時期制御の中心となる中心点火時期IGCNTを示す。図5(b)に示す吸気圧PB1〜PB3は、例えばそれぞれ48kPa,61kPa,75kPa程度である。 FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the intake pressure PBA and the ignition timing IG, where the solid line L11 indicates the optimum ignition timing MBT, and the broken line L12 indicates the minimum advance amount at which knocking is likely to occur. IGKNOCK (hereinafter referred to as “knock limit ignition timing”) IGKNOCK, and a solid line L13 indicates a central ignition timing IGCNT that is the center of ignition timing control. The intake pressures PB1 to PB3 shown in FIG. 5B are, for example, about 48 kPa, 61 kPa, and 75 kPa, respectively.
本実施形態では、アイドル状態において、中心点火時期IGCNTを中心として、破線で示す範囲(IGCNT±DIGCTL)で点火時期を変化させることにより、エンジン回転数NEが目標アイドル回転数NEOBJと一致するようにフィードバック制御が行われる。DIGCTLは、点火時期の制御範囲幅の1/2に相当するパラメータであり、以下「制御幅定義量」という。また図5(b)に示すDIGNLは、最適点火時期の遅角側の非線形領域(点火時期の変化に対する出力トルクの変化が非線形な領域)の幅を示すパラメータであり、以下「非線形領域幅」という)。 In the present embodiment, in the idling state, the engine speed NE is made equal to the target idle speed NEOBJ by changing the ignition timing in the range (IGCNT ± DIGCTL) indicated by the broken line with the center ignition timing IGCNT as the center. Feedback control is performed. DIGCTL is a parameter corresponding to ½ of the control range width of the ignition timing, and is hereinafter referred to as “control width definition amount”. DIGNL shown in FIG. 5B is a parameter indicating the width of the nonlinear region on the retard side of the optimal ignition timing (region where the change in output torque with respect to the change in ignition timing is nonlinear). Called).
中心点火時期IGCNTは、基本的には最適点火時期MBTより余裕量DIGCNT(=DIGCTL+DIGNL)だけ遅角側に設定されるが、ノック限界点火時期IGKNOCKより制御幅定義量DIGCTLだけ遅角側の点火時期(以下「ノック限界依存点火時期」という)IGCKNKが、(MBT−DIGCNT)より遅角側となるときは、中心点火時期IGCNTはノック限界依存点火時期IGCKNKに設定される。これにより、エンジン出力トルクの制御性を確保しつつノッキングの発生を確実に防止することができる。 The center ignition timing IGCNT is basically set to the retard side by a margin amount DIGCNT (= DIGCTL + DIGNL) from the optimum ignition timing MBT, but the ignition timing retarded by the control width definition amount DIGCTL from the knock limit ignition timing IGKNOCK. When IGCKNK (hereinafter referred to as “knock limit dependent ignition timing”) is retarded from (MBT-DIGCNT), the center ignition timing IGCNT is set to the knock limit dependent ignition timing IGCKNK. As a result, knocking can be reliably prevented while ensuring controllability of the engine output torque.
図6は上述したアイドル状態における点火時期制御を行うモジュールの構成を示すブロック図である。図6に示すモジュールの機能は、ECU5のCPUにおける演算処理により実現される。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a module that performs the ignition timing control in the idle state described above. The function of the module shown in FIG. 6 is realized by arithmetic processing in the CPU of the
図6に示すモジュールは、最適点火時期算出部71と、制御幅定義量算出部72と、ノック限界点火時期算出部73と、加算部74,79と、減算部75,76と、選択部77と、フィードバック制御部78とを備えている。
The module shown in FIG. 6 includes an optimum ignition timing
最適点火時期算出部71は、エンジン回転数NE、吸気圧PBA、吸気温TA、及び冷却水温TWに応じて最適点火時期MBTを算出する。具体的には、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じて設定されたMBTマップを検索してマップ値MBTMを算出し、マップ値MBTMを吸気温TA及び冷却水温TWに応じて補正することにより、最適点火時期MBTが算出される。代表的なマップ値MBTM(例えばNE=800rpmに対応する)は、図7の実線L21で示すように、吸気圧PBAが高くなるほど減少するように設定されている。図7には実線L21のみ示すが、MBTマップには、例えば550rpm〜2000rpmの範囲では100〜250rpm間隔で設定された所定回転数値に対応して実線21に対応するマップ値が設定されている。図7の縦軸は上死点からの進角量で示されている。
The optimal ignition timing
制御幅定義量算出部72は、吸気圧PBAに応じて図8に示すDIGCTLテーブルを検索し、制御幅定義量DIGCTLを算出する。DIGCTLテーブルは、吸気圧PBAが高くなるほど制御幅定義量DIGCTLが減少するように設定されている。同一のエンジン出力トルク変化量を得るために必要な点火時期変化量は、吸気圧PBAが高くなるほど減少することに対応させたものである。
The control width definition
ノック限界点火時期算出部73は、エンジン回転数NE、吸気圧PBA、吸気温TA、及び冷却水温TWに応じてノック限界点火時期IGKNOCKを算出する。具体的には、エンジン回転数NE及び吸気圧PBAに応じて設定されたIGKNOCKマップを検索してマップ値IGKNOCKMを算出し、マップ値IGKNOCKMを吸気温TA及び冷却水温TWに応じて補正することにより、ノック限界点火時期IGKNOCKが算出される。代表的なマップ値IGKNOCKM(例えばNE=800rpmに対応する)は、図7の破線L22で示すように、吸気圧PBAが高くなるほど減少するように設定されている。図7には破線L22のみ示すが、IGKNOCKマップには、例えば550rpm〜2000rpmの範囲では100〜250rpm間隔で設定された所定回転数値に対応して破線22に対応するマップ値が設定されている。減算部76は、ノック限界点火時期IGKNOCKから制御幅定義量DIGCTLを減算することにより、ノック限界依存点火時期IGCKNKを算出する。
Knock limit ignition timing
加算部74は、制御幅定義量DIGCTLに非線形領域幅DIGNL(図5(b)参照)を加算し、余裕量DIGCNTを算出する。減算部75は最適点火時期MBTから余裕量DIGCNTを減算することにより、最適中心点火時期IGCMBTを算出する。選択部77は、最適中心点火時期IGCMBTとノック限界依存点火時期IGCKNKと比較し、小さい方(遅角側の方)を選択し、中心点火時期IGCNTとして出力する。
The adding
フィードバック制御部78は、エンジン回転数NEが目標アイドル回転数NEOBJと一致するように、例えば比例制御によりフィードバック補正量IGFBを算出する。加算部79は、中心点火時期IGCNTにフィードバック補正量IGFBを加算することにより、点火時期IGLOGを算出する。点火時期IGLOGは、圧縮上死点からの進角量で示される。
The
図6に示す点火時期制御モジュールによれば、エンジン回転数NEを目標アイドル回転数NEOBJにフィードバック制御する際に、中心点火時期IGCNTは、必要な出力トルク変化量が確保でき、しかも点火時期の変化に対してほぼ線形な出力トルク変化を得ることができるように設定されるので、エンジン出力トルクの十分な制御応答性が確保され、エンジン回転数NEを目標アイドル回転数NEOBJに安定的に維持することができる。また、中心点火時期IGCNTは、エンジン出力トルク変化の線形性が確保できる範囲のうち、最適点火時期MBTに近い部分が使用されるように設定されるので、燃費の悪化を抑制することができる。 According to the ignition timing control module shown in FIG. 6, when the engine speed NE is feedback-controlled to the target idle speed NEOBJ, the center ignition timing IGCNT can secure a necessary output torque change amount, and the change in the ignition timing. Therefore, a sufficient control response of the engine output torque is ensured, and the engine speed NE is stably maintained at the target idle speed NEOBJ. be able to. Further, since the center ignition timing IGCNT is set so that a portion close to the optimal ignition timing MBT is used in a range in which the linearity of the engine output torque change can be ensured, deterioration of fuel consumption can be suppressed.
さらに、アイドル状態においても吸気圧PBAが比較的高くなるように制御される場合があり、そのような状態ではノック限界依存点火時期IGCKNKが最適中心点火時期IGCMBTより遅角側となることがある。そのような場合には、中心点火時期IGCNTをノック限界依存点火時期IGCKNKに設定することにより、エンジン出力トルクの制御性を確保しつつノッキングを確実に防止することができる。 Further, the intake pressure PBA may be controlled to be relatively high even in the idling state. In such a state, the knock limit dependent ignition timing IGCKNK may be retarded from the optimum center ignition timing IGCMBT. In such a case, by setting the central ignition timing IGCNT to the knock limit dependent ignition timing IGCKNK, knocking can be reliably prevented while ensuring controllability of the engine output torque.
次に本実施形態における吸気弁のリフト量制御及びスロットル弁開度制御を説明する。 Next, intake valve lift amount control and throttle valve opening control in this embodiment will be described.
図9は、吸気弁のリフト量指令値LFTCMDに対応するCS角度指令値CSACMD、及びスロットル弁開度THの指令値である目標スロットル弁開度THCMDを算出するモジュールの構成を示すブロック図である。図9に示すモジュールの機能は、ECU5のCPUにおける演算処理により実現される。検出されるCS角度CSAがCS角度指令値CSACMDに一致するようにモータ43が制御されるとともに、検出されるスロットル弁開度THが目標スロットル弁開度THCMDと一致するようにアクチュエータ7が制御される。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a module that calculates a CS angle command value CSACMD corresponding to the lift amount command value LFTCMD of the intake valve and a target throttle valve opening THCMD that is a command value of the throttle valve opening TH. . The function of the module shown in FIG. 9 is realized by arithmetic processing in the CPU of the
図9に示すモジュールは、目標トルク算出部81と、目標吸入空気流量算出部82と、目標リフト量算出部83と、角度指令値算出部84と、目標吸気圧算出部85と、目標スロットル弁開度算出部86とを備えている。
The module shown in FIG. 9 includes a
目標トルク算出部81は、アクセルペダル操作量AP及びエンジン回転数NEに応じてエンジン1の目標トルクTRQを算出する。目標トルクTRQは、アクセルペダル操作量APが増加するほど増加するように設定される。目標吸入空気流量算出部82は、目標トルクTRQに応じて目標吸入空気流量GAIRCMDを算出する。
The target
目標リフト量算出部83は、目標吸入空気流量GAIRCMD及びエンジン回転数NEに応じて目標リフト量LFTCMDを算出する。角度指令値算出部84は、目標リフト量LFTCMDに応じてCS角度指令値CSACMDを算出する。
The target lift
目標吸気圧算出部85は、目標トルクTRQに応じて目標吸気圧PBAを算出する。目標スロットル弁開度算出部86は、検出される吸気圧PBAが目標吸気圧PBACMDと一致するように目標スロットル弁開度THCMDを算出する。
The target intake
図10は、エンジン1のアイドル運転状態における目標トルク算出部81及び目標吸気圧算出部85の機能を実現する処理のフローチャートである。この処理は、所定時間毎にECU5のCPUで実行される。本実施形態では、アイドル状態では目標リフト量LFTCMDが所定アイドルリフト量LFTIDLに設定される。
FIG. 10 is a flowchart of a process for realizing the functions of the target
ステップS11では、アイドル運転における要求トルク(以下「アイドル要求トルク」という)TRQIDLを算出する。具体的には、下記式(1)により算出される。
TRQIDL=TRQLOAD+TRQENGFRQ (1)
式(1)により算出されたアイドル要求トルクTRQIDLが前回値と異なるとき(エンジン始動直後に最初に算出された場合を含む)は、初期化フラグFINIが「0」に設定される。
In step S11, a required torque in idle operation (hereinafter referred to as “idle required torque”) TRQIDL is calculated. Specifically, it is calculated by the following formula (1).
TRQIDL = TRQLOAD + TRQENGFRQ (1)
When the idle request torque TRQIDL calculated by the equation (1) is different from the previous value (including the case where it is calculated first immediately after the engine is started), the initialization flag FINI is set to “0”.
TRQLOADは、空調装置、発電機、パワーステアリング、及び自動変速機といった補機負荷に対応した補機負荷トルクTRQLOADであり、TRQENGFRQは、エンジン回転による摩擦損失、及び吸排気によるポンピングロストルクの合計としての機械損失トルクである。補機負荷トルクTRQLOADは、対応する補機のオンオフ、エンジン回転数NEなどに応じて算出され、機械損失トルクTRQENGFRQは、エンジン回転数NE、冷却水温TW、吸気圧PBAなどに応じて算出される。 TRQLOAD is an auxiliary load torque TRQLOAD corresponding to auxiliary loads such as an air conditioner, a generator, a power steering, and an automatic transmission. TRQENGFRQ is a sum of friction loss due to engine rotation and pumping loss torque due to intake and exhaust. This is the mechanical loss torque. The auxiliary machine load torque TRQLOAD is calculated according to the on / off state of the corresponding auxiliary machine, the engine speed NE, and the like, and the mechanical loss torque TRQENGFRQ is calculated according to the engine speed NE, the coolant temperature TW, the intake pressure PBA, and the like. .
ステップS12では、初期化フラグFINIが「1」であるか否かを判別する。初期化フラグFINIが「0」であるときは、ステップS13に進み、アイドル要求トルクTRQIDLに応じて仮目標吸入空気流量GACTMPを算出する。仮目標吸入空気流量GACTMPは、アイドル要求トルクTRQIDLに比例するようにテーブル検索または下記式(2)により算出される。式(2)の「KTAC」は所定値に設定される変換係数であり、点火時期が最適点火時期に設定されている状態に対応する値に設定される。なお、変換係数KTACは、エンジン回転数NEに応じて変更するようにしてもよい。
GACTMP=KTAC×TRQIDL (2)
In step S12, it is determined whether or not the initialization flag FINI is “1”. When the initialization flag FINI is “0”, the process proceeds to step S13, and the temporary target intake air flow rate GACTMP is calculated according to the idle request torque TRQIDL. The temporary target intake air flow rate GACTMP is calculated by a table search or the following equation (2) so as to be proportional to the idle request torque TRQIDL. “KTAC” in Expression (2) is a conversion coefficient set to a predetermined value, and is set to a value corresponding to a state where the ignition timing is set to the optimal ignition timing. Note that the conversion coefficient KTAC may be changed according to the engine speed NE.
GACTMP = KTAC × TRQIDL (2)
ステップS14では、トルク減少率KTRQDNを「1.0」に設定する。ステップS15では、初期化フラグFINIを「1」に設定するとともに、演算カウンタCRPの値を「0」に設定する。初期化フラグFINIが「1」に設定されると、以後はステップS12から直ちにステップS16に進む。 In step S14, the torque reduction rate KTRQDN is set to “1.0”. In step S15, the initialization flag FINI is set to “1”, and the value of the operation counter CRP is set to “0”. When the initialization flag FINI is set to “1”, the process immediately proceeds from step S12 to step S16.
ステップS16では、下記式(3)にトルク減少率KTRQDNを適用し、仮目標吸入空気流量GACTMPを更新する。
GACTMP=GACTMP/KTRQDN (3)
In step S16, the torque reduction rate KTRQDN is applied to the following equation (3) to update the temporary target intake air flow rate GACTMP.
GACTMP = GACTMP / KTRQDN (3)
ステップS17では、下記式(4)に仮目標吸入空気流量GACTMPを適用し、仮目標吸気圧PBCTMPを算出する。本実施形態では、アイドル状態では吸気弁のリフト量LFTを所定アイドルリフト量LFTIDL(例えば1mm)に固定するようにしているので、吸気圧PBAは吸入空気流量にほぼ比例する。よって、式(4)により仮目標吸入空気流量GACTMPに対応する吸気圧としての仮目標吸気圧PBCTMPが算出される。式(4)のKGPは、所定値に設定される変換係数である。ただし、式(4)により算出される仮目標吸気圧PBCTMPが上限値PBLH(例えば大気圧PAより13.3kPa程度低い圧力)を超えたときは上限値PBLHに設定される。
PBCTMP=KGP×GACTMP (4)
In step S17, the temporary target intake air flow rate GACTMP is applied to the following equation (4) to calculate the temporary target intake pressure PBCTMP. In the present embodiment, in the idle state, the lift amount LFT of the intake valve is fixed to a predetermined idle lift amount LFTIDL (for example, 1 mm), so the intake pressure PBA is substantially proportional to the intake air flow rate. Therefore, the temporary target intake pressure PBCTMP as the intake pressure corresponding to the temporary target intake air flow rate GACTMP is calculated from the equation (4). KGP in Equation (4) is a conversion coefficient set to a predetermined value. However, when the temporary target intake pressure PBCTMP calculated by the equation (4) exceeds the upper limit value PBLH (for example, a pressure lower by about 13.3 kPa than the atmospheric pressure PA), the upper limit value PBLH is set.
PBCTMP = KGP × GACTMP (4)
ステップS18では、仮目標吸気圧PBCTMPに応じて仮余裕量DIGTMPを算出する。具体的には、仮目標吸気圧PBCTMPに応じて図8に示すテーブルを検索して制御幅定義量DIGCTLを算出し、制御幅定義量DIGCTLに非線形領幅DIGNLを加算することにより、仮余裕量DIGTMPが算出される。 In step S18, a temporary margin amount DIGTMP is calculated according to the temporary target intake pressure PBCTMP. Specifically, the control width definition amount DIGCTL is calculated by searching the table shown in FIG. 8 according to the temporary target intake pressure PBCTMP, and the provisional margin amount is obtained by adding the non-linear region DIGNL to the control width definition amount DIGCTL. DIGTMP is calculated.
ステップS19では、仮余裕量DIGTMPに応じてトルク減少率KTRQDNを算出する。具体的には、トルク減少率KTRQDNは図5(a)の縦軸に示すトルク比率ηに相当するので、この図の特性を用いて、最適点火時期MBTから仮余裕量DIGTMPだけ遅角側の点火時期に対するトルク比率ηがトルク減少率KTRQDNとして算出される。 In step S19, a torque reduction rate KTRQDN is calculated according to the provisional margin amount DIGTMP. Specifically, the torque reduction rate KTRQDN corresponds to the torque ratio η shown on the vertical axis of FIG. 5A, and therefore, using the characteristics shown in FIG. 5, the temporary margin amount DIGTMP is retarded from the optimal ignition timing MBT. A torque ratio η with respect to the ignition timing is calculated as a torque reduction rate KTRQDN.
ステップS20では、演算カウンタCRPの値が所定値CRPH(例えば10)と等しいか否かを判別する。最初はこの答は否定(NO)であるので、トルク減少率の前回値KTRQDN(n-1)と今回値KTRQDN(n)との差が所定閾値DTRTH(「0」に近い所定値)以下であるか否かを判別する(ステップS21)。最初はこの答は否定(NO)となるので、ステップS22に進み、演算カウンタCRPの値を「1」だけインクリメントし、本処理を終了する。 In step S20, it is determined whether or not the value of the operation counter CRP is equal to a predetermined value CRPH (for example, 10). At first, this answer is negative (NO), so that the difference between the previous value KTRQDN (n-1) and the current value KTRQDN (n) of the torque reduction rate is less than or equal to a predetermined threshold value DTRTH (a predetermined value close to “0”). It is determined whether or not there is (step S21). Since this answer is negative (NO) at first, the process proceeds to step S22, the value of the operation counter CRP is incremented by “1”, and this process is terminated.
その後はアイドル要求トルクTRQIDLが変更されない限り、ステップS16〜S21が繰り返し実行される。これにより、トルク減少率KTRQDNが徐々に減少してある値に収束し、仮目標吸気圧PBCTMPもある値に収束する。したがって、ステップS21の答が肯定(YES)となり、目標吸気圧PBACMDはその時点の仮目標吸気圧PBCTMPに設定される(ステップS23)。また、ステップS21の答が肯定(YES)となる前にステップS20の答が肯定(YES)となった場合も同様にステップS23が実行される。 Thereafter, unless the idle request torque TRQIDL is changed, steps S16 to S21 are repeatedly executed. As a result, the torque reduction rate KTRQDN gradually decreases and converges to a value, and the temporary target intake pressure PBCTMP also converges to a value. Accordingly, the answer to step S21 is affirmative (YES), and the target intake pressure PBACMD is set to the temporary target intake pressure PBCTMP at that time (step S23). Similarly, step S23 is executed when the answer to step S20 becomes affirmative (YES) before the answer to step S21 becomes affirmative (YES).
図11は、図10の処理を説明するための図であり、破線L31が点火時期を最適点火時期MBTに設定したときの出力トルクと吸気圧PBAとの関係を示す。最初に算出される仮目標吸気圧PBCTMPは点P01に対応し、点P1は点火時期の中心値を最適点火時期MBTから仮余裕量DIGTMPだけ遅角させた状態に対応する。この状態に対応するトルク減少率KTQDNを式(3)に適用することにより、仮目標吸入空気流量GACTMPは点P02に対応する値に更新される。その状態で再度仮目標吸気圧PBCTMP1、及び仮余裕量DIGTMPを算出し、最適点火時期MBTから仮余裕量DIGTMPだけ遅角させることによるトルク減少率KTQDN(点P2に対応する値)を算出し、算出されたトルク減少率KTQDNを式(3)に適用することにより、点P03に対応する仮目標吸入空気流量GACTMPが得られる。以後同じ処理が繰り返される。図11には、演算カウンタCRPの値が「4」にときに、ステップS21の答が肯定(YES)となってそのときの仮目標吸気圧PBCTMP(点P4に対応する吸気圧)が目標吸気圧PBACMDとして採用される。 FIG. 11 is a diagram for explaining the processing of FIG. 10, and a broken line L31 shows the relationship between the output torque and the intake pressure PBA when the ignition timing is set to the optimal ignition timing MBT. The initially calculated temporary target intake pressure PBCTMP corresponds to the point P01, and the point P1 corresponds to a state in which the center value of the ignition timing is retarded by the temporary margin amount DIGTMP from the optimal ignition timing MBT. By applying the torque reduction rate KTQDN corresponding to this state to the equation (3), the temporary target intake air flow rate GACTMP is updated to a value corresponding to the point P02. In this state, the temporary target intake pressure PBCTMP1 and the temporary margin amount DIGTMP are calculated again, and the torque reduction rate KTQDN (a value corresponding to the point P2) is calculated by retarding the temporary ignition amount MBGTMP from the optimal ignition timing MBT. By applying the calculated torque reduction rate KTQDN to the equation (3), the temporary target intake air flow rate GACTMP corresponding to the point P03 is obtained. Thereafter, the same process is repeated. In FIG. 11, when the value of the calculation counter CRP is “4”, the answer to step S21 is affirmative (YES), and the temporary target intake pressure PBCTMP (intake pressure corresponding to the point P4) at that time is the target intake pressure. Adopted as atmospheric pressure PBACMD.
以上詳述したように本実施形態では、検出された吸気圧PBAに応じて点火時期の余裕量DIGCNTが算出され、最適点火時期MBTから余裕量DIGCNTだけ遅角側の点火時期が最適中心点火時期IGCMBTとして算出され、制御中心点火時期IGCNTが最適中心点火時期IGCMBTに設定される。そして、エンジン1のアイドル状態において、エンジン回転数NEを目標アイドル回転数NEOBJに一致させるようにフィードバック補正量IGFBが算出され、制御中心点火時期IGCNTを中心としてフィードバック補正量IGFBを用いたフィードバックが行われる。したがって、最適点火時期MBTから余裕量DIGCNTだけ遅角側の点火時期を中心として点火時期の変更が行われるため、エンジン出力トルクの十分な制御応答性が確保され、エンジン回転数NEを目標回転数NEOBJに安定的に維持することができる。
As described above in detail, in the present embodiment, the ignition timing margin amount DIGCNT is calculated according to the detected intake pressure PBA, and the ignition timing that is retarded by the margin amount DIGCNT from the optimal ignition timing MBT is the optimal central ignition timing. Calculated as IGCMBT, the control center ignition timing IGCNT is set to the optimum center ignition timing IGCMBT. Then, in the idling state of the
またフィードバック補正量IGFBの可変範囲を示す制御幅定義量DIGCTLが算出され、ノッキングが発生する可能性が高くなる点火時期である限界点火時期IGKNOCKから制御幅定義量DIGCTLだけ遅角側の点火時期がノック限界依存点火時期IGCKNKとして算出されるとともに、ノック限界依存点火時期IGCKNKが最適中心点火時期IGCMBTより遅角側にあるときは、制御中心点火時期IGCNTがノック限界依存点火時期IGCKNKに設定される。エンジンのアイドル状態においても吸気圧PBAが比較的高くなるように制御されることがあり、そのような状態ではノック限界依存点火時期IGCKNKが最適中心点火時期IGCMBTより遅角側となる。したがって、制御中心点火時期IGCNTをノック限界依存点火時期IGCKNKに設定することにより、エンジン出力トルクの制御応答性を確保しつつノッキングを確実に防止することができる。 Further, a control width definition amount DIGCTL indicating the variable range of the feedback correction amount IGFB is calculated, and the ignition timing retarded by the control width definition amount DIGCTL from the limit ignition timing IGKNOCK, which is an ignition timing at which the possibility of occurrence of knocking is increased. When the knock limit dependent ignition timing IGCKNK is calculated and when the knock limit dependent ignition timing IGCKNK is on the retard side of the optimum center ignition timing IGCMBT, the control center ignition timing IGCNT is set to the knock limit dependent ignition timing IGCKNK. Even in an engine idle state, the intake pressure PBA may be controlled to be relatively high. In such a state, the knock limit dependent ignition timing IGCKNK is retarded from the optimum center ignition timing IGCMBT. Therefore, by setting the control center ignition timing IGCNT to the knock limit dependent ignition timing IGCKNK, knocking can be reliably prevented while ensuring control response of the engine output torque.
また検出される吸気圧PBAが目標吸気圧PBACMDと一致するようにスロットル弁の目標開度THCMDが算出され、エンジンのアイドル状態における目標トルクTRQIDLに応じて仮目標吸入空気流量GACTMPが算出される。さらに仮目標吸入空気流量GACTMPに応じて仮目標吸気圧PBCTMPを算出するステップS17、仮目標吸気圧PBCTMPに応じて仮余裕量DIGTMPを算出するステップS18、仮余裕量DIGTMPに応じてトルク減少率KTRQDNを算出するステップS19、及び仮目標吸入空気流量GACTMPをトルク減少率KTRQDNで除算することにより仮目標吸入空気流量GACTMPを更新するステップS16が繰り返し実行され、目標吸気圧PBACMDが、減少率KTRQDNの今回値と前回値との差が所定閾値DTRTH以下となった時点の仮目標吸気圧PBCTMPに設定される。目標吸入空気流量に応じて目標吸気圧を算出し、検出される吸気圧が目標吸気圧と一致するように吸入空気流量を制御する場合には、吸入空気流量の変化によって吸気圧が変化し、余裕量DIGCNTも変化する。その結果、制御中心点火時期IGCNTを最適点火時期MBTより遅角側の点火時期に設定する場合のトルク減少率KTRQDNが変化し、目標吸入空気流量を変更することが必要となるが、その演算を繰り返すとトルク減少率KTRQDNが一定値に収束する。したがって、トルク減少率KTRQDNが収束した時点の仮目標吸気圧PBCTMPを目標吸気圧PBACMDとして採用することにより、吸入空気流量制御と点火時期制御の相互干渉による制御の不安定化を防止し、アイドル状態におけるエンジン回転数NEをより安定化することができる。 Further, the target opening THCMD of the throttle valve is calculated so that the detected intake pressure PBA coincides with the target intake pressure PBACMD, and the temporary target intake air flow rate GACTMP is calculated according to the target torque TRQIDL in the engine idle state. Further, step S17 for calculating the temporary target intake pressure PBCTMP according to the temporary target intake air flow rate GACTMP, step S18 for calculating the temporary margin amount DIGTMP according to the temporary target intake pressure PBCTMP, and the torque reduction rate KTRQDN according to the temporary margin amount DIGTMP. Step S19, and step S16 of updating the temporary target intake air flow rate GACTMP by dividing the temporary target intake air flow rate GACTMP by the torque reduction rate KTRQDN are repeatedly executed, and the target intake pressure PBACMD is the current value of the reduction rate KTRQDN. The temporary target intake pressure PBCTMP at the time when the difference between the value and the previous value becomes equal to or less than the predetermined threshold value DTRTH is set. When calculating the target intake pressure according to the target intake air flow rate and controlling the intake air flow rate so that the detected intake pressure matches the target intake pressure, the intake pressure changes due to the change in the intake air flow rate, The margin amount DIGCNT also changes. As a result, the torque reduction rate KTRQDN when the control center ignition timing IGCNT is set to the ignition timing retarded from the optimal ignition timing MBT changes, and it is necessary to change the target intake air flow rate. When repeated, the torque reduction rate KTRQDN converges to a constant value. Therefore, by adopting the temporary target intake pressure PBCTMP at the time when the torque reduction rate KTRQDN converges as the target intake pressure PBACMD, it is possible to prevent instability of control due to mutual interference between the intake air flow rate control and the ignition timing control, and the idle state The engine speed NE at can be further stabilized.
またエンジンのアイドル状態では吸気弁のリフト量LFTが所定アイドルリフト量LFTIDLに維持されるので、吸気弁のリフト量の制御と、スロットル弁開度制御による吸入空気流量制御との相互干渉がなくなり、アイドル状態におけるエンジン回転数NEを安定化することができる。 Further, since the intake valve lift amount LFT is maintained at the predetermined idle lift amount LFTIDL in the engine idle state, there is no mutual interference between the intake valve lift amount control and the intake air flow rate control by the throttle valve opening control, The engine speed NE in the idle state can be stabilized.
本実施形態では、吸気圧センサ8及びクランク角度位置センサ11がそれぞれ吸気圧検出手段及び回転数検出手段に相当し、スロットル弁3、アクチュエータ7及びECU5が吸入空気流量制御手段を構成し、第1弁作動特性可変機構41、モータ43、及びECU5がリフト量制御手段を構成する。またECU5が、点火時期制御手段、余裕量算出手段、最適点火時期算出手段、制御中心点火時期設定手段、フィードバック補正量算出手段、限界点火時期算出手段、制御幅定義量算出手段、及び目標吸気圧設定手段を構成する。具体的には、図6に示すモジュールが点火時期制御手段に相当し、図6の制御幅定義量算出部72が制御幅定義量算出手段に相当し、制御幅定義量算出部72及び加算部74が余裕量算出手段に相当し、最適点火時期算出部71が最適点火時期算出手段に相当し、減算部75,76,及び選択部77が制御中心点火時期設定手段に相当し、フィードバック制御部78がフィードバック補正量算出手段に相当し、ノック限界点火時期算出部73が限界点火時期算出手段に相当する。また図10の処理が目標吸気圧設定手段に相当し、図9の目標吸入空流量算出部82、目標リフト量算出部83、角度指令値算出部84がリフト量制御手段に相当し、目標スロットル弁開度算出部86が吸入空気流量制御手段に相当する。
In the present embodiment, the
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では吸気弁のリフト量を連続的に変更する第1弁作動特性可変機構を備えるエンジンの制御装置を示したが、本発明は一般的な固定のカムによる吸気弁の開閉駆動を行うエンジンにも適用が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the engine control device including the first valve operating characteristic variable mechanism that continuously changes the lift amount of the intake valve is shown. However, the present invention is a general fixed cam that opens and closes the intake valve. The present invention can also be applied to a driving engine.
また上述した実施形態では、最適点火時期MBTのマップ値MBTM及びノック限界点火時期IGKNOCKのマップ値IGKNOCKMを吸気温TA及び冷却水温TWに応じて補正して、最適点火時期MBT及びノック限界点火時期IGKNOCKを算出するようにしたが、マップ値MBTM及びIGKNOCKMを補正することなく、そのまま最適点火時期MBT及びノック限界点火時期IGKNOCKとしても用いてもよい。 In the above-described embodiment, the map value MBTM of the optimal ignition timing MBT and the map value IGKNOCKM of the knock limit ignition timing IGKNOCK are corrected according to the intake air temperature TA and the cooling water temperature TW, and the optimum ignition timing MBT and knock limit ignition timing IGKNOCK are corrected. However, the map values MBTM and IGKNOCKM may be used as they are as the optimum ignition timing MBT and knock limit ignition timing IGKNOCK without correction.
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。 The present invention can also be applied to control of a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a crankshaft as a vertical direction.
1 内燃機関
3 スロットル弁(吸入空気流量制御手段)
5 電子制御ユニット(点火時期制御手段、余裕量算出手段、最適点火時期算出手段、制御中心点火時期設定手段、フィードバック補正量算出手段、限界点火時期算出手段、制御幅定義量算出手段、目標吸気圧設定手段、吸入空気流量制御手段、リフト量制御手段)
7 アクチュエータ(吸入空気流量制御手段)
15 点火プラグ
41 第1弁作動特性可変機構(リフト量制御手段)
43 モータ(リフト量制御手段)
1
5 Electronic control unit (ignition timing control means, margin amount calculation means, optimum ignition timing calculation means, control center ignition timing setting means, feedback correction amount calculation means, limit ignition timing calculation means, control width definition amount calculation means, target intake pressure Setting means, intake air flow rate control means, lift amount control means)
7 Actuator (Intake air flow rate control means)
15
43 Motor (lift amount control means)
Claims (3)
前記機関の吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
前記機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記吸気圧に応じて点火時期余裕量を算出する余裕量算出手段と、
前記回転数及び吸気圧に応じて、前記機関の出力トルクを最大とする最適点火時期を算出する最適点火時期算出手段と、
前記最適点火時期から前記点火時期余裕量だけ遅角側の点火時期を最適中心点火時期として算出し、制御中心点火時期を前記最適中心点火時期に設定する制御中心点火時期設定手段と、
前記回転数をアイドル目標回転数に一致させるように点火時期のフィードバック補正量を算出するフィードバック補正量算出手段と、
前記機関においてノッキングが発生する可能性が高くなる点火時期である限界点火時期を、前記回転数及び吸気圧に応じて算出する限界点火時期算出手段とを備え、
前記余裕量算出手段は、前記フィードバック補正量の可変範囲を示す制御幅定義量を算出する制御幅定義量算出手段を有し、
前記制御中心点火時期設定手段は、前記限界点火時期から前記制御幅定義量だけ遅角側の点火時期をノック限界依存点火時期として算出し、該ノック限界依存点火時期が前記最適中心点火時期より遅角側にあるときは、前記制御中心点火時期を前記ノック限界依存点火時期に設定し、
前記点火時期制御手段は、前記機関のアイドル状態において、前記制御中心点火時期及びフィードバック補正量を用いて前記点火時期を制御す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 ignition timing control means for controlling the ignition timing of the internal combustion engine,
An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure of the engine;
A rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the engine;
Margin amount calculating means for calculating an ignition timing margin amount according to the intake pressure;
Optimal ignition timing calculating means for calculating an optimal ignition timing that maximizes the output torque of the engine according to the rotational speed and the intake pressure;
Control center ignition timing setting means for calculating an ignition timing that is retarded by the ignition timing margin amount from the optimal ignition timing as an optimal central ignition timing, and setting a control central ignition timing to the optimal central ignition timing;
Feedback correction amount calculation means for calculating a feedback correction amount of the ignition timing so as to make the rotation speed coincide with the idle target rotation speed ;
Limit ignition timing calculating means for calculating a limit ignition timing, which is an ignition timing at which knocking is likely to occur in the engine, according to the rotational speed and the intake pressure ;
The margin amount calculation means includes control width definition amount calculation means for calculating a control width definition amount indicating a variable range of the feedback correction amount,
The control center ignition timing setting means calculates an ignition timing retarded by the control width definition amount from the limit ignition timing as a knock limit dependent ignition timing, and the knock limit dependent ignition timing is later than the optimum center ignition timing. When it is on the corner side, the control center ignition timing is set to the knock limit dependent ignition timing,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the ignition timing control means controls the ignition timing using the control center ignition timing and a feedback correction amount in an idle state of the engine.
前記機関の目標吸気圧を設定する目標吸気圧設定手段とをさらに備え、
前記吸入空気流量制御手段は、検出される吸気圧が前記目標吸気圧と一致するように前記吸入空気流量を制御し、
前記目標吸気圧設定手段は、前記機関のアイドル状態における目標トルクに応じて仮目標吸入空気流量を算出する仮目標吸入空気流量算出手段を有し、
前記仮目標吸入空気流量に応じて仮目標吸気圧を算出する第1ステップ、
前記仮目標吸気圧に応じて仮点火時期余裕量を算出する第2ステップ、
前記仮点火時期余裕量に応じて前記機関の出力トルクの減少率を算出する第3ステップ、及び
前記仮目標吸入空気流量を前記減少率で除算することにより前記仮目標吸入空気流量を更新する第4ステップを繰り返し実行し、前記目標吸気圧を、前記減少率の今回値と前回値との差が所定閾値以下となった時点の仮目標吸気圧に設定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 Intake air flow rate control means for controlling the intake air flow rate of the engine;
A target intake pressure setting means for setting a target intake pressure of the engine;
The intake air flow rate control means controls the intake air flow rate so that the detected intake pressure coincides with the target intake pressure;
The target intake pressure setting means includes temporary target intake air flow rate calculation means for calculating a temporary target intake air flow rate according to a target torque in an idle state of the engine,
A first step of calculating a temporary target intake pressure according to the temporary target intake air flow rate;
A second step of calculating a provisional ignition timing margin according to the provisional target intake pressure;
A third step of calculating a reduction rate of the engine output torque according to the temporary ignition timing margin; and a step of updating the temporary target intake air flow rate by dividing the temporary target intake air flow rate by the reduction rate. repeatedly perform the four steps, the target intake pressure, to claim 1 in which the difference between the present value and the previous value of the reduction rate and sets the tentative target intake pressure when it becomes less than a predetermined threshold value The internal combustion engine control device described.
前記弁作動特性可変機構を介して前記吸気弁のリフト量を制御するリフト量制御手段をさらに備え、該リフト量制御手段は、前記機関のアイドル状態では前記リフト量を所定低リフト量に保持することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 The engine includes a valve operating characteristic variable mechanism that continuously changes the lift amount of the intake valve,
A lift amount control means for controlling the lift amount of the intake valve via the valve operating characteristic variable mechanism is further provided, and the lift amount control means holds the lift amount at a predetermined low lift amount in an idle state of the engine. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2 .
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