JP5113126B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、可変バルブを備えた内燃機関において、点火時期の制御を好適に行う内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus that suitably controls ignition timing in an internal combustion engine having a variable valve.
近年の自動車用内燃機関では、吸気バルブや排気バルブにバルブタイミングまたはバルブリフト量を可変とする可変バルブ機構を備えた内燃機関が一般化する傾向にある。上記可変バルブ機構は、制御自由度の増加や動作範囲の拡大、応答性の向上などの観点で技術の向上が図られている。 In an internal combustion engine for automobiles in recent years, an internal combustion engine having a variable valve mechanism in which a valve timing or a valve lift amount is variable in intake valves and exhaust valves tends to be generalized. The variable valve mechanism has been improved in technology from the viewpoint of increasing the degree of freedom of control, expanding the operation range, and improving responsiveness.
特に、バルブリフト量を連続的に可変制御できる可変バルブ機構が開発されており、上記リフト連続可変バルブ機構によってシリンダへ吸入される空気量を、スロットルバルブを代替して吸気バルブにて制御することで、ポンプ損失の低減やミラーサイクルを実現した内燃機関が開発されている。このような可変バルブ機構を搭載した内燃機関の制御装置においては、吸気管に備えられたエアフローセンサ、または圧力センサによって、吸気管を流れる吸入空気量を検出または推定しており、この値から充填効率を演算し、上記充填効率にもとづき点火時期の制御量が演算されている。 In particular, a variable valve mechanism that can continuously variably control the valve lift amount has been developed, and the amount of air drawn into the cylinder by the lift continuously variable valve mechanism is controlled by an intake valve instead of the throttle valve. Therefore, an internal combustion engine that realizes a reduction in pump loss and a mirror cycle has been developed. In a control device for an internal combustion engine equipped with such a variable valve mechanism, the amount of intake air flowing through the intake pipe is detected or estimated by an air flow sensor or a pressure sensor provided in the intake pipe. Efficiency is calculated, and the control amount of the ignition timing is calculated based on the charging efficiency.
引用文献1によれば、実バルブタイミングが基本バルブタイミングよりずれた場合に、そのずれに応じて点火時期を好適に補正する技術が開示されている。この引用文献1に開示されている技術では、バルブタイミングのずれが遅角側にずれた場合、低負荷域においては、内部EGR量(EGR:Exhaust Gas Recirculation)の減少にともなう燃焼速度の増加に対応すべく点火時期を遅角側に補正し、また高負荷域においては実圧縮比の低下にともなう燃焼速度の減少に対応すべく点火時期を進角側に補正している。
According to the cited
一方、バルブタイミングのずれが進角側にずれた場合、低負荷域においては内部EGR量の増加にともなう燃焼速度の減少に対応すべく点火時期を進角側に補正し、また高負荷域においては、実圧縮比の増加にともなう燃焼速度の増加に対応すべく点火時期を遅角側に補正している。 On the other hand, when the valve timing shifts to the advance side, the ignition timing is corrected to the advance side to cope with the decrease in the combustion speed accompanying the increase in the internal EGR amount in the low load region, and in the high load region. Corrects the ignition timing to the retard side in order to cope with an increase in the combustion speed accompanying an increase in the actual compression ratio.
引用文献2によれば、可変バルブ機構の応答遅れに起因するノック学習量の発散を好適に抑制する技術が開示されている。実バルブタイミングが基本バルブタイミングからずれると、ノック発生の頻度が変化する。可変バルブがずれた場合にノック発生の有無に応じてノック制御量の学習を行うと、ノック制御量の学習値に可変バルブのずれにともなう影響を含んでしまい、誤学習を生じてノック制御が発散してしまう。引用文献2に開示されている技術では、運転状態にもとづいて設定される基本点火時期を、ノック発生の有無に応じて更新されるノック制御量と、前記ノック制御量の定常的な傾向を打ち消すように更新されるノック学習量とによって補正する内燃機関のノック制御装置において、可変バルブの応答遅れが予め設定された値以上である場合には、ノック学習量の更新を禁止している。
According to the cited
しかしながら、高地条件のような大気圧の低下する状態においては、バルブタイミングにもとづき変化する内部EGR量が、大気圧の状態によっても影響を受けるために、バルブタイミングのずれのみにもとづいて点火時期の補正を正確に実施することができない。また、バルブタイミングが進角側あるいは遅角側にずれた場合の実圧縮比の変化は、バルブ作動角によっても異なるために、バルブ作動角を可変とする可変バルブにおいては、バルブタイミングのずれのみで実圧縮比の変化を考慮することができない。さらに、回転速度と負荷とバルブタイミングにもとづいて点火時期制御量を演算する構成に、前述した大気圧の低下する高地補正分の影響を考慮しようとすると、少なくとも回転速度と負荷とバルブタイミングと大気圧を軸とする多次元マップが必要となるために、ECUに搭載するマップが大規模となり、メモリ容量が増大するといった課題があった。 However, in a state where the atmospheric pressure decreases, such as in a high altitude condition, the internal EGR amount that changes based on the valve timing is also affected by the state of the atmospheric pressure. The correction cannot be performed accurately. In addition, since the change in the actual compression ratio when the valve timing deviates to the advance side or the retard side also varies depending on the valve operation angle, in a variable valve with variable valve operation angle, only the valve timing deviation Therefore, the change in the actual compression ratio cannot be taken into consideration. Further, in the configuration for calculating the ignition timing control amount based on the rotational speed, the load, and the valve timing, when considering the above-described effect of the high altitude correction that reduces the atmospheric pressure, at least the rotational speed, the load, the valve timing, and the large Since a multidimensional map with the atmospheric pressure as an axis is required, there is a problem that the map mounted on the ECU becomes large and the memory capacity increases.
また、運転動作点にもとづいて設定される基本点火時期を、ノック発生の有無に応じて更新または学習するノック制御量で補正する構成では、燃料のオクタン価が変更された場合に、運転動作点が変化する度にノック制御量を更新または学習する必要があるため、ノック制御の応答性が悪化する。実バルブタイミングが基本バルブタイミングよりずれた場合に、ノック学習量の更新を禁止する構成とすると、可変バルブを多用する内燃機関では、ノック学習処理の頻度が低下し、ノック制御精度が悪化するといった課題があった。 In the configuration in which the basic ignition timing set based on the driving operation point is corrected with a knock control amount that is updated or learned according to the presence or absence of the occurrence of knocking, the driving operation point is changed when the octane number of the fuel is changed. Since it is necessary to update or learn the knock control amount every time it changes, the responsiveness of the knock control deteriorates. If the configuration is such that the update of the knock learning amount is prohibited when the actual valve timing deviates from the basic valve timing, the frequency of the knock learning process decreases and the knock control accuracy deteriorates in an internal combustion engine that frequently uses variable valves. There was a problem.
本発明は以上のような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、大気圧の変化影響を考慮して、バルブ作動角が可変となる可変バルブを備えた内燃機関の制御装置において、メモリ容量を増大させることなく、燃料の点火時期を精度良く制御できる内燃機関の制御装置を提供すること、さらに、可変バルブとノック検出センサ(ノック検出手段)を備えた内燃機関において、可変バルブの動作状態に応じて変化するノック挙動を考慮して、燃料のオクタン価を精度良く推定することで、燃料の点火時期を精度良く制御できる内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine having a variable valve whose valve operating angle is variable in consideration of the effect of changes in atmospheric pressure. In a control apparatus, an internal combustion engine control apparatus capable of accurately controlling the ignition timing of fuel without increasing the memory capacity is provided. Further, in an internal combustion engine including a variable valve and a knock detection sensor (knock detection means). Another object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can accurately control the ignition timing of the fuel by accurately estimating the octane number of the fuel in consideration of the knocking behavior that changes according to the operating state of the variable valve.
前記課題を解決すべく、本発明に係る内燃機関の制御装置は、回転速度を検出する回転速度検出手段と、吸気管内の絶対圧を検出する吸気絶対圧検出手段と、大気絶対圧または排気絶対圧を測定する絶対圧測定手段と、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方のバルブ動作量を可変にする可変バルブ機構と、前記バルブ動作量を検出するバルブ動作量検出手段と、を備えた内燃機関の制御装置であって、少なくとも、前記回転速度と、前記吸気絶対圧と、前記大気絶対圧または排気絶対圧と、前記バルブ動作量と、にもとづいて、気筒内への流入空気の充填効率を演算する充填効率演算手段と、少なくとも、前記回転速度と、前記吸気絶対圧と、前記大気絶対圧または排気絶対圧と、前記バルブ動作量と、にもとづいて、前記気筒の内部EGR量を演算する内部EGR量演算手段と、少なくとも、前記回転速度と、前記充填効率と、前記内部EGR量と、前記可変バルブ動作量から演算された実効圧縮比と、気筒内に供給される燃料のアンチノック性指標と、にもとづいて点火時期を演算する点火時期演算手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a rotation speed detection means for detecting a rotation speed, an intake absolute pressure detection means for detecting an absolute pressure in an intake pipe, an absolute air pressure or an absolute exhaust gas. An internal combustion engine comprising: an absolute pressure measuring unit that measures pressure; a variable valve mechanism that varies a valve operation amount of at least one of an intake valve and an exhaust valve; and a valve operation amount detection unit that detects the valve operation amount And the charging efficiency of the inflow air into the cylinder based on at least the rotational speed, the intake absolute pressure, the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, and the valve operation amount. An internal EGR amount of the cylinder is calculated based on the charging efficiency calculating means for calculating, at least the rotational speed, the intake absolute pressure, the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, and the valve operation amount. Internal EGR amount calculation means for calculating, at least the rotational speed, the charging efficiency, the internal EGR amount, the effective compression ratio calculated from the variable valve operating amount, and the anti-fuel of the fuel supplied into the cylinder And an ignition timing calculating means for calculating the ignition timing based on the knock property index.
本発明によれば、少なくとも回転速度と、吸気絶対圧と、大気絶対圧または排気絶対圧と、可変バルブ動作量と、にもとづいて充填効率と内部EGR量を演算し、少なくとも前記回転速度と、前記充填効率と、前記内部EGR量と、前記可変バルブ動作量から演算された実効圧縮比と、各気筒内に供給される燃料のアンチノック性指標と、にもとづいて点火時期を演算するので、可変バルブ機構を備えた可変バルブ(吸気弁及び/又は排気弁)の過渡時や大気絶対圧の低下する高地条件や、燃料のアンチノック性指標が変化した場合であっても、点火時期を精度良く演算することができる。 According to the present invention, the charging efficiency and the internal EGR amount are calculated based on at least the rotation speed, the absolute intake pressure, the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, and the variable valve operation amount, and at least the rotation speed, Since the ignition timing is calculated based on the charging efficiency, the internal EGR amount, the effective compression ratio calculated from the variable valve operating amount, and the anti-knock property index of the fuel supplied into each cylinder, Accurate ignition timing even when a variable valve equipped with a variable valve mechanism (intake valve and / or exhaust valve) transitions, high altitude conditions where the atmospheric absolute pressure decreases, or when the fuel anti-knock index changes You can calculate well.
より好ましくは、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内燃機関が、ノック発生を検出するノック検出手段をさらに備え、前記制御装置は、前記ノック検出手段の検出結果にもとづいて、前記点火時期の補正量を演算し、該点火時期補正量で、前記点火時期を補正する点火時期補正手段と、前記回転速度と、前記充填効率と、前記点火時期補正量と、前記点火時期と、にもとづいて、前記アンチノック性指標を修正するアンチノック性指標修正手段と、を備えるものである。 More preferably, the control device for an internal combustion engine according to the present invention further includes knock detection means for detecting occurrence of knock in the internal combustion engine, and the control device is configured to perform the ignition based on a detection result of the knock detection means. A timing correction amount is calculated, and the ignition timing correction means for correcting the ignition timing with the ignition timing correction amount, the rotation speed, the charging efficiency, the ignition timing correction amount, and the ignition timing. Basically, an anti-knock property index correcting means for correcting the anti-knock property index is provided.
本発明によれば、ノック検出手段の検出結果にもとづきノックを補正する点火時期補正量を演算し、前記点火時期を前記点火時期補正量で補正する。さらに前記回転速度と前記充填効率と前記点火時期補正量と前記点火時期にもとづいてアンチノック性指標を修正する。修正された推定アンチノック性指標は、異なる運転動作点での点火時期演算結果にも適切に反映されるので、運転動作点が変化した際に、改めて点火時期演算結果へノック補正を行う必要がない。 According to the present invention, the ignition timing correction amount for correcting the knock is calculated based on the detection result of the knock detection means, and the ignition timing is corrected by the ignition timing correction amount. Further, the antiknock property index is corrected based on the rotation speed, the charging efficiency, the ignition timing correction amount, and the ignition timing. The corrected estimated anti-knock index is appropriately reflected in the ignition timing calculation results at different driving operation points, so it is necessary to perform a knock correction on the ignition timing calculation results again when the driving operation point changes. Absent.
また、ノック検出による点火時期補正操作を点火時期演算結果に逐次実施する方法と比較して、ノック制御精度を向上させることができるとともに、ノック制御の応答性をも向上させることができる。可変バルブの動作状態がノックに与える影響を精度良く補正しているので、ノックを生じる要因を推定アンチノック性指標と真のアンチノック性指標との差異にほぼ集約させることができる。このように可変バルブの動作状態にもとづく点火時期補正手段を備える構成とすることで、可変バルブを多用する内燃機関であっても、アンチノック性指標の推定を精度良く実施することができる。 In addition, the knock control accuracy can be improved and the responsiveness of the knock control can be improved as compared with the method in which the ignition timing correction operation by the knock detection is sequentially performed on the ignition timing calculation result. Since the influence of the operating state of the variable valve on the knock is accurately corrected, the cause of the knock can be almost integrated into the difference between the estimated anti-knock property index and the true anti-knock property index. As described above, by providing the ignition timing correcting means based on the operating state of the variable valve, it is possible to accurately estimate the anti-knock property index even in an internal combustion engine that frequently uses the variable valve.
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記充填効率演算手段が、前記吸気絶対圧と、前記大気絶対圧または排気絶対圧と、の比である吸気相対圧を演算する吸気相対圧演算手段と、少なくとも前記回転速度と前記吸気相対圧と可変バルブ動作量とにもとづいて、充填効率基準値を演算する充填効率基準値演算手段と、予め設定された基準大気圧条件における大気絶対基準圧と、前記大気絶対圧又は排気絶対圧との比にもとづいて、前記充填効率の補正量を演算する充填効率補正量演算手段と、を備え、前記充填効率基準値と前記充填効率補正量との積によって、前記充填効率を演算するものである。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the charging efficiency calculation means calculates an intake air relative pressure that calculates an intake air relative pressure that is a ratio of the intake air absolute pressure and the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure. Means, a charging efficiency reference value calculating means for calculating a charging efficiency reference value based on at least the rotational speed, the intake relative pressure, and the variable valve operating amount, and an atmospheric absolute reference pressure under a preset reference atmospheric pressure condition And a charging efficiency correction amount calculating means for calculating the correction amount of the charging efficiency based on the ratio of the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, and the charging efficiency reference value and the charging efficiency correction amount The filling efficiency is calculated by the product.
本発明によれば、吸気絶対圧と、大気絶対圧または排気絶対圧と、の比である吸気相対圧を演算し、少なくとも回転速度と前記吸気相対圧と可変バルブ動作量とにもとづき充填効率基準値を演算し、前記大気絶対圧と大気絶対基準圧との比にもとづいて高地条件での充填効率補正量を演算し、前記充填効率基準値と前記充填効率補正量との積によって高地条件での充填効率を演算することができる。これにより、可変バルブの過渡時や大気絶対圧の低下する高地条件などにおいても充填効率を精度良く演算することができる。 According to the present invention, the intake relative pressure, which is the ratio of the intake absolute pressure and the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, is calculated, and the charging efficiency reference is based on at least the rotational speed, the intake relative pressure, and the variable valve operation amount. A value is calculated, and a charging efficiency correction amount at a high altitude condition is calculated based on a ratio between the atmospheric absolute pressure and the atmospheric absolute reference pressure, and the product of the charging efficiency reference value and the charging efficiency correction amount is calculated at a high altitude condition. Can be calculated. As a result, the charging efficiency can be calculated with high precision even when the variable valve is in transition or in high altitude conditions where the atmospheric absolute pressure decreases.
また、より好ましくは、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内部EGR量演算手段が、前記吸気絶対圧と、前記大気絶対圧または前記排気絶対圧と、の比である吸気相対圧を演算する吸気相対圧演算手段と、少なくとも前記回転速度と前記吸気相対圧と前記可変バルブ動作量にもとづいて、内部EGR量基準値を演算する手段と、予め設定された基準大気圧条件における大気絶対基準圧と、前記大気絶対圧又は排気絶対圧との比にもとづいて、前記内部EGR量の補正量を演算する内部EGR量補正量演算手段と、を備え、前記内部EGR量基準値と、前記内部EGR補正量との積によって、前記内部EGR量を演算するものである。 More preferably, in the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the internal EGR amount calculation means calculates an intake air relative pressure which is a ratio of the intake air absolute pressure and the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure. Intake relative pressure calculation means for calculating, means for calculating an internal EGR amount reference value based on at least the rotational speed, the intake relative pressure, and the variable valve operation amount, and absolute atmospheric pressure under a preset reference atmospheric pressure condition An internal EGR amount correction amount calculating means for calculating a correction amount of the internal EGR amount based on a ratio between a reference pressure and the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, and the internal EGR amount reference value, The internal EGR amount is calculated by a product with the internal EGR correction amount.
本発明によれば、吸気絶対圧と、大気絶対圧または排気絶対圧と、の比である吸気相対圧を演算し、少なくとも回転速度と前記吸気相対圧と可変バルブ動作量にもとづき内部EGR量基準値を演算し、前記大気絶対圧と大気絶対基準圧との比にもとづいて、高地条件でのEGR量補正量を演算し、前記内部EGR量基準値と前記EGR量補正量との積によって高地条件での内部EGR量を演算することができる。そのため可変バルブの過渡時や大気絶対圧の低下する高地条件などにおいても内部EGR量を精度良く演算することができる。 According to the present invention, the intake relative pressure, which is the ratio between the intake absolute pressure and the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, is calculated, and the internal EGR amount reference is based on at least the rotational speed, the intake relative pressure, and the variable valve operation amount. A value is calculated, an EGR amount correction amount under high altitude conditions is calculated based on a ratio between the atmospheric absolute pressure and the atmospheric absolute reference pressure, and a high altitude is calculated by multiplying the internal EGR amount reference value and the EGR amount correction amount. The amount of internal EGR can be calculated under conditions. Therefore, the internal EGR amount can be calculated with high accuracy even when the variable valve is in transition or at high altitude where the atmospheric absolute pressure decreases.
また、より好ましくは、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記充填効率基準値演算手段が、少なくとも、前記回転速度と、前記吸気相対圧と、前記吸気弁のリフト量と、前記吸気弁の開時期と、前記排気弁の閉時期と、を入力パラメータとする多項式によって、前記基準大気圧条件における前記充填効率基準値を演算するものである。 More preferably, in the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the charging efficiency reference value calculation means includes at least the rotational speed, the intake relative pressure, the lift amount of the intake valve, and the intake valve. The charging efficiency reference value under the reference atmospheric pressure condition is calculated by a polynomial having the opening timing of the exhaust gas and the closing timing of the exhaust valve as input parameters.
本発明によれば、少なくとも前記回転速度と、前記吸気相対圧と、バルブ動作量(すなわち、吸気弁作動角である吸気弁のリフト量と、吸気弁の開時期と、排気弁の閉時期)と、を入力パラメータとする多項式によって基準大気圧条件における前記充填効率基準値を演算する。そのため、各入力パラメータが充填効率基準値に与える複雑な因果関係を考慮して充填効率基準値を精度良く演算することができる。また、大規模なマップを多項式に置き換えることでメモリ容量の大幅な低減を図ることができる。 According to the present invention, at least the rotation speed, the intake relative pressure, the valve operation amount (that is, the intake valve lift angle, which is the intake valve operating angle, the intake valve opening timing, and the exhaust valve closing timing). And the charging efficiency reference value under the reference atmospheric pressure condition is calculated using a polynomial having the input parameters as input parameters. Therefore, the filling efficiency reference value can be accurately calculated in consideration of the complex causal relationship that each input parameter gives to the filling efficiency reference value. Further, the memory capacity can be greatly reduced by replacing a large-scale map with a polynomial.
また、より好ましくは、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記内部EGR量基準値演算手段が、少なくとも、前記回転速度と、前記吸気相対圧と、前記吸気弁のリフト量と、前記吸気弁の開時期と、前記排気弁の閉時期と、を入力パラメータとする多項式によって、前記基準大気圧条件における前記内部EGR量基準値を演算するものである。 More preferably, in the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the internal EGR amount reference value calculation means includes at least the rotational speed, the intake relative pressure, the lift amount of the intake valve, and the intake air. The internal EGR amount reference value under the reference atmospheric pressure condition is calculated by a polynomial having the valve opening timing and the exhaust valve closing timing as input parameters.
本発明によれば、少なくとも前記回転速度と、前記吸気相対圧と、バルブ動作量(吸気弁作動角である吸気弁のリフト量と、吸気弁の開時期と、排気弁の閉時期)と、を入力パラメータとする多項式によって基準大気圧条件における前記内部EGR量基準値を演算する。そのため、各入力パラメータが内部EGR量基準値に与える複雑な因果関係を考慮して内部EGR量基準値を精度良く演算することができる。また、大規模なマップを多項式に置き換えることでメモリ容量の大幅な低減を図ることができる。このように、バルブ動作量に、吸気弁作動角である吸気弁のリフト量と、吸気弁の開時期と、排気弁の閉時期を用いるのは、前提条件として、吸気バルブのリフト量及びリフトタイミングが可変であり、排気バルブのリフトタイミングが可変である場合に、充填効率及び内部EGR量に依存性が高いからである。 According to the present invention, at least the rotational speed, the intake relative pressure, the valve operation amount (the intake valve lift amount, which is the intake valve operating angle, the intake valve opening timing, and the exhaust valve closing timing), The internal EGR amount reference value under the reference atmospheric pressure condition is calculated using a polynomial having the input parameter as a parameter. Therefore, the internal EGR amount reference value can be accurately calculated in consideration of the complex causal relationship that each input parameter gives to the internal EGR amount reference value. Further, the memory capacity can be greatly reduced by replacing a large-scale map with a polynomial. As described above, the intake valve lift amount, which is the intake valve operating angle, the intake valve opening timing, and the exhaust valve closing timing are used as the valve operation amount as preconditions. This is because when the timing is variable and the lift timing of the exhaust valve is variable, the dependency on the charging efficiency and the internal EGR amount is high.
また、より好ましくは、本発明に係る内燃機関の制御装置は、少なくとも前記充填効率と前記内部EGR量にもとづいて、内部EGR率を演算する内部EGR率手段を備え、前記点火時期演算手段は、少なくとも、前記回転速度と、前記充填効率と、前記内部EGR率と、前記実効圧縮比と、前記アンチノック性指標、を入力パラメータとする多項式によって前記点火時期を演算する。 More preferably, the control device for an internal combustion engine according to the present invention includes an internal EGR rate means for calculating an internal EGR rate based on at least the charging efficiency and the internal EGR amount, and the ignition timing calculating means includes: The ignition timing is calculated by a polynomial having at least the rotational speed, the charging efficiency, the internal EGR rate, the effective compression ratio, and the antiknock property index as input parameters.
本発明によれば、少なくとも前記充填効率と前記内部EGR量にもとづいて、内部EGR率を演算し、少なくとも前記回転速度と前記充填効率と前記内部EGR率と前記実効圧縮比と前記アンチノック性指標を入力パラメータとする多項式によって前記点火時期を演算する。そのため、各入力パラメータが点火時期に与える複雑な因果関係を考慮して点火時期を精度良く演算することができる。また、大規模なマップを多項式に置き換えることでメモリ容量の大幅な低減を図ることができる。 According to the present invention, an internal EGR rate is calculated based on at least the charging efficiency and the internal EGR amount, and at least the rotational speed, the charging efficiency, the internal EGR rate, the effective compression ratio, and the anti-knock property index. The ignition timing is calculated by a polynomial having as an input parameter. Therefore, the ignition timing can be accurately calculated in consideration of the complex causal relationship that each input parameter gives to the ignition timing. Further, the memory capacity can be greatly reduced by replacing a large-scale map with a polynomial.
また、より好ましくは、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記点火時期演算手段が、前記回転速度と前記充填効率にもとづいて、定常動作点点火時期を演算する定常動作点点火時期手段と、少なくとも前記回転速度と、前記充填効率と、EGR率と、実効圧縮比と、前記アンチノック性指標と、にもとづいて、第一の点火時期を演算する第一点火時期演算手段と、前記回転速度と前記充填効率とにもとづいて、定常動作点EGR率を演算する定常動作点EGR率演算手段と、前記回転速度と前記充填効率とにもとづいて、定常動作点実効圧縮比を演算する手段と、少なくとも前記回転速度と、前記充填効率と、前記定常動作点EGR率と、前記定常動作点実効圧縮比と、前記定常動作点アンチノック性指標と、にもとづいて、第二の点火時期を演算する第二点火時期演算手段と、を備え、前記点火時期演算手段は、前記第一の点火時期と前記第二の点火時期との差分を、前記定常動作点点火時期に加算することで、前記点火時期を演算するものである。 More preferably, the control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a steady operating point ignition timing unit that calculates a steady operating point ignition timing based on the rotation speed and the charging efficiency. A first ignition timing calculation means for calculating a first ignition timing based on at least the rotational speed, the charging efficiency, the EGR rate, the effective compression ratio, and the antiknock property index; A steady operating point EGR rate calculating means for calculating a steady operating point EGR rate based on the rotational speed and the charging efficiency, and a means for calculating a steady operating point effective compression ratio based on the rotating speed and the charging efficiency. A second ignition based on at least the rotational speed, the charging efficiency, the steady operating point EGR rate, the steady operating point effective compression ratio, and the steady operating point anti-knock index. Second ignition timing calculation means for calculating a period, and the ignition timing calculation means adds a difference between the first ignition timing and the second ignition timing to the steady operating point ignition timing. Thus, the ignition timing is calculated.
本発明によれば、前記回転速度と前記充填効率にもとづいて、定常動作点における点火時期を演算し、少なくとも前記回転速度と、前記充填効率と、現在のEGR率と、現在の実効圧縮比と、にもとづき第一の点火時期を演算し、前記回転速度と前記充填効率にもとづいて、定常動作点EGR率を演算し、前記回転速度と前記充填効率にもとづいて、定常動作点実効圧縮比を演算し、少なくとも前記回転速度と前記充填効率と前記定常動作点EGR率と前記定常動作点実効圧縮比にもとづいて、第二の点火時期を演算し、前記第一の点火時期と前記第二の点火時期との差分を前記定常動作点点火時期に加算することで点火時期を演算することができるので、点火時期の入力パラメータの現在値が定常動作点上にある場合には、定常動作点での点火時期が補正なしに出力される。一方、過渡時などに生じる可変バルブの現在値と定常目標動作点との間にかい離がある場合には、点火時期の補正が実施される。このような構成とすることで、点火時期を常に最適点に設定することができるので、燃費および出力を最適化することができる。 According to the present invention, the ignition timing at a steady operating point is calculated based on the rotational speed and the charging efficiency, and at least the rotational speed, the charging efficiency, the current EGR rate, and the current effective compression ratio are calculated. The first ignition timing is calculated based on the rotational speed and the charging efficiency, the steady operating point EGR rate is calculated, and the steady operating point effective compression ratio is calculated based on the rotational speed and the charging efficiency. And calculating a second ignition timing based on at least the rotational speed, the charging efficiency, the steady operating point EGR rate, and the steady operating point effective compression ratio, and calculating the first ignition timing and the second ignition timing. Since the ignition timing can be calculated by adding the difference from the ignition timing to the steady operating point ignition timing, when the current value of the input parameter of the ignition timing is on the steady operating point, of Fire timing is output without correction. On the other hand, when there is a difference between the current value of the variable valve that occurs during a transition and the steady target operating point, the ignition timing is corrected. With such a configuration, the ignition timing can always be set to the optimum point, so that the fuel consumption and output can be optimized.
また、より好ましくは、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記アンチノック性指標が、筒内に供給される燃料のオクタン価である。本発明によれば、前記アンチノック性指標に燃料のオクタン価を用いる。これによって、燃料のオクタン価が変化した場合であっても点火時期をノック限界点にロバストに設定することができるので、燃費および出力を最適化することができる。 More preferably, in the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the anti-knock property index is an octane number of the fuel supplied into the cylinder. According to the present invention, the octane number of the fuel is used as the antiknock property index. As a result, even when the octane number of the fuel changes, the ignition timing can be set robustly at the knock limit point, so that fuel efficiency and output can be optimized.
また、別の態様としては、前記アンチノック性指標は、筒内に供給される燃料のセタン価であることがより好ましい。本発明によれば、前記アンチノック性指標に燃料のセタン価を用いる。これによって、燃料のセタン価が変化した場合であっても点火時期をノック限界点にロバストに設定することができるので、燃費および出力を最適化することができる。 As another aspect, the antiknock property index is more preferably a cetane number of fuel supplied into the cylinder. According to the present invention, the cetane number of the fuel is used as the antiknock property index. As a result, even when the cetane number of the fuel changes, the ignition timing can be set robustly at the knock limit point, so that the fuel consumption and output can be optimized.
また、別の態様としては、前記筒内に供給される燃料は、複数種の燃料が混合された混合燃料であり、前記アンチノック性指標が、前記混合燃料の混合割合であることがより好ましい。本発明によれば、前記アンチノック性指標に燃料の混合割合を用いる。これによって、アンチノック性指標が既知の燃料が複数種混合された混合燃料を使用した場合で、混合割合が変化した場合であっても点火時期をノック限界点にロバストに設定することができるので、燃費および出力を最適化することができる。 As another aspect, it is more preferable that the fuel supplied into the cylinder is a mixed fuel in which a plurality of types of fuel are mixed, and the anti-knock property index is a mixing ratio of the mixed fuel. . According to the present invention, a fuel mixing ratio is used as the anti-knock property index. This makes it possible to set the ignition timing robustly at the knock limit point even when the mixture ratio is changed when using a mixed fuel in which multiple fuels with known anti-knock index are used. , Fuel economy and output can be optimized.
また、前記アンチノック性指標に前記内燃機関の経時劣化、個体ばらつき、環境変化のうち少なくともいずれかに起因した誤差因子を用いてもよい。これによって、上記誤差因子の影響が変化した場合であっても点火時期をノック限界点にロバストに設定することができるので、燃費および出力を最適化することができる。 In addition, an error factor resulting from at least one of deterioration with time, individual variation, and environmental change of the internal combustion engine may be used as the anti-knock property index. Thus, even when the influence of the error factor is changed, the ignition timing can be set robustly at the knock limit point, so that the fuel consumption and output can be optimized.
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記アンチノック性指標修正手段が、前記回転速度と前記充填効率と前記アンチノック性指標を説明変数とし、前記点火時期を目的変数とする多項式の、前記アンチノック性指標に関する一次導関数によって、前記アンチノック性指標を修正することがより好ましい。 Further, in the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the anti-knock property index correcting means is a polynomial equation having the rotational speed, the charging efficiency, and the anti-knock property index as explanatory variables, and the ignition timing as an objective variable. More preferably, the antiknock property index is corrected by a first derivative related to the antiknock property index.
本発明によれば、前記回転速度と前記充填効率と前記アンチノック性指標を説明変数とし、前記点火時期を目的変数とする多項式の、前記アンチノック性指標に関する一次導関数によって、前記アンチノック性指標を修正するので、アンチノック性指標推定の高精度化と迅速化を図ることができる。 According to the present invention, the antiknock property is obtained by a first derivative of the polynomial with the rotational speed, the charging efficiency, and the antiknock property index as explanatory variables, and the ignition timing as an objective variable, with respect to the antiknock property index. Since the index is corrected, it is possible to increase the accuracy and speed of antiknock index estimation.
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記回転速度と、前記充填効率と、前記アンチノック性指標に基づいて、トルクを演算するトルク演算手段と、前記トルク比演算手段により、アンチノック性指標として、基準となる燃料のアンチノック性指標を用いて演算された基準トルクと、アンチノック性指標として、推定されたアンチノック性指標を用いて演算された推定トルクと、の比を推定トルク比として演算するトルク比演算手段と、該推定トルク比と、前記回転速度と、目標トルクと、にもとづいて、スロットルバルブの制御量または可変バルブの制御量を演算する制御量を演算する制御量演算手段を備えることがより好ましい。 Further, the control device for an internal combustion engine according to the present invention includes a torque calculation means for calculating a torque based on the rotational speed, the charging efficiency, and the anti-knock property index, and an anti-knock by the torque ratio calculation means. Estimate the ratio of the reference torque calculated using the anti-knock property index of the reference fuel as the performance index and the estimated torque calculated using the estimated anti-knock performance index as the anti-knock property index Torque ratio calculating means for calculating as a torque ratio, and control for calculating a control amount for calculating a control amount of a throttle valve or a variable valve based on the estimated torque ratio, the rotation speed, and a target torque More preferably, a quantity calculation means is provided.
本発明によれば、少なくとも前記回転速度と前記充填効率と基準条件となる燃料でのアンチノック性指標にもとづき演算される基準トルクと、少なくとも前記回転速度と前記充填効率と現在の推定アンチノック性指標にもとづき演算される推定トルクとのトルク比を演算し、前記基準トルクと推定トルクとのトルク比と、前記回転速度と、目標トルクと、にもとづきスロットルバルブの制御量または可変バルブの制御量を演算する。このような構成とすることで、アンチノック性指標が変化した際の図示トルクの変化を考慮して、目標図示トルクを実現するスロットルバルブ目標制御量および可変バルブ目標制御量を適切に演算することができる。 According to the present invention, at least the rotational speed, the charging efficiency, and the reference torque calculated based on the anti-knock performance index in the fuel as the reference condition, at least the rotational speed, the charging efficiency, and the current estimated anti-knock performance Calculate the torque ratio with the estimated torque calculated based on the index, and control the throttle valve or variable valve based on the torque ratio between the reference torque and the estimated torque, the rotational speed, and the target torque. Is calculated. By adopting such a configuration, it is possible to appropriately calculate the throttle valve target control amount and the variable valve target control amount that realize the target indicated torque in consideration of changes in the indicated torque when the antiknock index changes. Can do.
また、本発明に係る内燃機関の制御装置は、前記トルク演算手段が、少なくとも前記回転速度と、前記充填効率と、前記アンチノック性指標と、を入力パラメータとする多項式によって、前記トルクを演算することがより好ましい。 Further, in the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the torque calculation means calculates the torque by a polynomial having at least the rotational speed, the charging efficiency, and the antiknock property index as input parameters. It is more preferable.
本発明によれば、少なくとも前記回転速度と前記充填効率と前記アンチノック性指標を入力パラメータとする多項式によってトルクを演算する。各入力パラメータがトルクに与える複雑な因果関係を考慮してトルクを精度良く演算することができる。また、大規模なマップを多項式に置き換えることでメモリ容量の大幅な低減を図ることができる。 According to the present invention, torque is calculated by a polynomial having at least the rotational speed, the charging efficiency, and the antiknock index as input parameters. The torque can be accurately calculated in consideration of the complex causal relationship that each input parameter gives to the torque. Further, the memory capacity can be greatly reduced by replacing a large-scale map with a polynomial.
本発明によれば、大気圧の変化影響を考慮して、バルブ作動角が可変となる可変バルブを備えた内燃機関の制御装置において、メモリ容量を増大させることなく、燃料の点火時期を精度良く制御できる。また、可変バルブとノック検出手段を備えた内燃機関において、可変バルブの動作状態に応じて変化するノック挙動を考慮して、燃料のオクタン価を精度良く推定することで、燃料の点火時期をより精度良くに制御できる。 According to the present invention, in consideration of the effect of changes in atmospheric pressure, in a control device for an internal combustion engine having a variable valve whose valve operating angle is variable, the fuel ignition timing can be accurately adjusted without increasing the memory capacity. Can be controlled. In addition, in an internal combustion engine equipped with a variable valve and knock detection means, it is possible to more accurately estimate the fuel ignition timing by accurately estimating the octane number of the fuel in consideration of the knock behavior that changes according to the operating state of the variable valve. It can be controlled well.
以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態の全体構成を説明する図である。本実施形態のシステムは内燃機関1を備えている。内燃機関1には吸気流路および排気流路が連通している。吸気流路にはエアフローセンサおよび吸気温度センサ2が組付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining the overall configuration of an embodiment of the present invention. The system of this embodiment includes an
エアフローセンサ2の下流にはスロットルバルブ3が設けられている。スロットルバルブ3はアクセル踏量とは独立にスロットル開度を制御することができる電子制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ3の下流には吸気マニホールド4が連通している。吸気マニホールド4には、吸気管内の絶対圧を検出する吸気管圧力センサ5が組付けられている。また、吸気管内には、燃焼室内の混合気の流れをコントロールするタンブルコントロールバルブ6が設けられている。
A
さらに、吸気マニホールド4の下流には吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁7が配置されている。内燃機関1には、吸気弁(吸気バルブ)8が備えられており、吸気バルブ8には、バルブ動作量である吸気バルブタイミング(弁開閉時期)及びリフト量(バルブ作動角)を連続的に可変とする吸気可変バルブ機構8Aが設けられている。さらに、可変バルブ機構には、バルブタイミング(吸気バルブの開時期と閉時期)を位相として検出し、そのバルブの開閉期間における吸気バルブ8の最大リフト量を、作動角として検出するための、吸気バルブ動作量検出センサ(バルブ動作量検出手段)9が組付けられている。
Further, a fuel injection valve 7 for injecting fuel into the intake port is disposed downstream of the
また、内燃機関1には排気バルブ10が備えられている。排気弁(排気バルブ)10には、排気バルブタイミング(排気バルブの開時期と閉時期)を可変とする排気可変バルブ機構10Aが備えられており、排気バルブ10の開閉タイミングをバルブ動作量として検出するための排気バルブ動作量検出センサ(バルブ動作量検出手段)11が組みつけられている。これらのセンサ9、11を用いることにより、後述する可変バルブのバルブ動作量を検出することができる。なお、本実施形態における、バルブ動作量とは、吸気バルブのリフト量と開時期(開弁時期)、排気バルブの閉時期(閉弁時期)を少なくとも含むが、吸気弁及び排気弁に取付けられた可変バルブ機構の特性によって、その検出すべきパラメータは異なり、少なくとも、充填効率、及び内部EGR量に寄与する可変バルブの制御された量(パラメータ)のことをいう。
Further, the
シリンダヘッド部にはシリンダ内に電極部を露出させた点火プラグ12が組付けられている。さらにシリンダにはノックの発生を検知するノック検出センサ13が組付けられている。クランク軸にはクランク角度センサ14が組付けられている。クランク角度センサ14からの出力信号にもとづき内燃機関1の回転速度を検出することができる。排気流路にはO2センサ15が組付けられている。
A
本実施形態のシステムには排ガスの一部を吸気管へ還流させるための外部EGR管16および外部EGR流量を制御するための外部EGRバルブ17が備えられている。部分負荷運転時には、外部EGRバルブ17を開きEGRを行うことで、ポンプ損失や窒素酸化物の排出を低減することができる。
The system of this embodiment is provided with an
本実施形態のシステムは、図1に示すようにECU(Electronic Control Unit)18を備えている。ECU18には、上述した各種センサが接続されている。ECU18は、この各種センサからの検出信号に基づいて、スロットルバルブ3、燃料噴射弁7、可変バルブ機構付き吸気バルブ8、可変バルブ機構付き排気バルブ10などのアクチュエータへの制御信号を演算し、ECU18からの制御信号により、アクチュエータが制御されている。さらに、上述した各種センサから入力された信号にもとづき内燃機関1の運転状態を検知し、運転状態に応じてECU18により演算されたタイミング(点火時期)で、点火時期の制御を行い、この点火時期に応じて、点火プラグ12が点火を行う。
The system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 18 as shown in FIG. The
図2は、吸気バルブの位相を連続的に変化させた場合の、吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップ期間の変化と、吸気バルブ閉時期(IVC:Intake Valve Close)の変化を説明する図である。 FIG. 2 is a diagram for explaining a change in the overlap period of the intake valve and the exhaust valve and a change in the intake valve closing timing (IVC: Intake Valve Close) when the phase of the intake valve is continuously changed. is there.
可変バルブ機構により、吸気バルブの位相を進角側に変化させるにしたがって、排気バルブとのオーバーラップ期間が増加する。可変バルブ(可変バルブ機構付きの吸気バルブ,排気バルブ)を備えた内燃機関では、部分負荷条件において、上記オーバーラップ期間が生じるように可変バルブが制御され、排気管中の排ガスを一旦、吸気管へ吹き返すことによって内部EGRを生じさせる。内部EGR量の増加にしたがって、部分負荷条件でのポンプ損失の低減ができ、燃焼ガス温度を低減できるために排気中の窒素酸化物の低減を行うことができる。吸気バルブ位相可変による上記内部EGR制御では、オーバーラップ期間とともにIVCも一意的に変化する。 As the phase of the intake valve is changed to the advance side by the variable valve mechanism, the overlap period with the exhaust valve increases. In an internal combustion engine having a variable valve (an intake valve or an exhaust valve with a variable valve mechanism), the variable valve is controlled so that the overlap period occurs under a partial load condition, and exhaust gas in the exhaust pipe is temporarily taken into the intake pipe. Internal EGR is generated by blowing back. As the internal EGR amount increases, pump loss under partial load conditions can be reduced, and the combustion gas temperature can be reduced, so that nitrogen oxides in the exhaust gas can be reduced. In the internal EGR control by varying the intake valve phase, the IVC also changes uniquely with the overlap period.
図3は、排気バルブの位相を連続的に変化させた場合の、吸気バルブと排気バルブとのオーバーラップ期間の変化を説明する図である。排気バルブの位相を遅角側に変化させるにしたがって、吸気バルブとのオーバーラップ期間が増加する。前述のように、排気位相可変型の可変バルブを備えた内燃機関においても、内部EGRを増加させ、部分負荷条件でのポンプ損失や窒素酸化物を低減することができる。排気バルブ位相可変による上記内部EGR制御では、IVCを固定してオーバーラップ期間のみ変化させる。吸気位相可変バルブとの併用で、IVCとオーバーラップ期間とを独立して制御することが可能である。 FIG. 3 is a diagram for explaining a change in the overlap period between the intake valve and the exhaust valve when the phase of the exhaust valve is continuously changed. As the phase of the exhaust valve is changed to the retard side, the overlap period with the intake valve increases. As described above, even in an internal combustion engine provided with a variable valve of an exhaust phase variable type, internal EGR can be increased, and pump loss and nitrogen oxides under partial load conditions can be reduced. In the internal EGR control by varying the exhaust valve phase, IVC is fixed and only the overlap period is changed. In combination with the intake phase variable valve, the IVC and the overlap period can be controlled independently.
図4は、バルブの作動角、リフトおよび位相を同時に変化させることができる可変バルブ機構のバルブリフトパターンを説明する図である。従来のスロットルバルブが主体となって、気筒内に流入する空気の充填効率を制御する内燃機関では、吸気バルブの上流圧をスロットルバルブによって絞ることで負圧を生じさせるため、ポンプ損失による燃費悪化が問題となる。 FIG. 4 is a diagram for explaining a valve lift pattern of a variable valve mechanism capable of simultaneously changing the valve operating angle, lift, and phase. In an internal combustion engine that controls the charging efficiency of air flowing into the cylinder mainly using a conventional throttle valve, the negative pressure is generated by restricting the upstream pressure of the intake valve with the throttle valve, so the fuel consumption deteriorates due to pump loss. Is a problem.
吸気バルブの上流圧を絞ることなく、吸気バルブの開閉時期によって吸気量を制御することができれば、上記ポンプ損失にともなう燃費悪化を抑制することができる。図4に示す可変バルブでは、吸気バルブのバルブリフト量を連続的に可変させるリフト可変機構と、位相を連続的に可変とする位相可変機構とを組み合わせて用いることによって、吸気バルブ開時期(IVO)を固定しつつ、吸気バルブ閉時期(IVC)を変化させている。 If the intake air amount can be controlled by the opening / closing timing of the intake valve without reducing the upstream pressure of the intake valve, the deterioration of fuel consumption due to the pump loss can be suppressed. In the variable valve shown in FIG. 4, an intake valve opening timing (IVO) is obtained by combining a lift variable mechanism that continuously varies the valve lift amount of the intake valve and a phase variable mechanism that continuously varies the phase. ) Is fixed, and the intake valve closing timing (IVC) is changed.
このような可変バルブ機構を備えることで、可変バルブが主体となって、気筒への流入空気の充填効率を制御する内燃機関を実現することができる。本リフト可変機構では、バルブ作動角が増加するにしたがって、そのバルブ作動角内における、弁の最大リフト量が増加するものであり、図4下に示すような関係を有している。要求トルクの小さいときにはリフト量を小さくすると同時に、バルブ閉時期(IVC)を早期化して(進角させて)吸気量を小さくすることができる。このとき、バルブ閉時期(IVC)を早期化することによって、ピストン圧縮量をピストン膨張量と比較して相対的に小さくすることができるので、ポンプ損失の低減に加えて、ミラーサイクル効果による燃費向上効果も期待できる点が特徴である。 By providing such a variable valve mechanism, it is possible to realize an internal combustion engine that mainly controls the charging efficiency of the air flowing into the cylinder by using the variable valve. In this variable lift mechanism, the maximum lift amount of the valve within the valve operating angle increases as the valve operating angle increases, and has the relationship shown in the lower part of FIG. When the required torque is small, the lift amount can be reduced, and at the same time, the valve closing timing (IVC) can be advanced (advanced) to reduce the intake amount. At this time, since the valve closing timing (IVC) is advanced, the piston compression amount can be made relatively small as compared with the piston expansion amount. It is characterized by an improvement effect.
図5は、回転速度と吸気圧力を一定に保持した状態において得られる、低地条件と高地条件でのオーバーラップ期間と内部EGR量との関係を説明する図である。ここでいう内部EGR量とは、シリンダに残留した既燃ガス質量を行程容積相当の標準状態での空気質量にて除した値である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the overlap period and the internal EGR amount under the low altitude condition and the high altitude condition obtained in a state where the rotation speed and the intake pressure are kept constant. The internal EGR amount here is a value obtained by dividing the mass of burned gas remaining in the cylinder by the mass of air in a standard state corresponding to the stroke volume.
図5に示すように、内部EGR量は、オーバーラップ期間に応じて決まる吹き返しに起因する部分と、排気バルブ閉時期(EVC)のすきま容積部に応じて決まるに部分とに分けることができる。さらに、内部EGR量は、排気圧力と吸気圧力との関係によって影響を受ける。具体的には、オーバーラップが有る条件で、高地条件のように排気圧力が低下する場合においては、排気管から筒内への既燃ガスの吹き返し分の減少によって内部EGR量が、大幅に減少する。一方、オーバーラップが無い条件では、排気圧力が低下した場合であっても、内部EGR量の低下分はすきま容積に起因する部分に限られるために、その減少幅は相対的に小さい。 As shown in FIG. 5, the internal EGR amount can be divided into a part caused by blowback determined according to the overlap period and a part determined according to the clearance volume part of the exhaust valve closing timing (EVC). Further, the internal EGR amount is affected by the relationship between the exhaust pressure and the intake pressure. Specifically, when the exhaust pressure drops under high altitude conditions under conditions where there is overlap, the amount of internal EGR is greatly reduced due to the reduction in the amount of burnt gas blown back from the exhaust pipe into the cylinder. To do. On the other hand, under the condition where there is no overlap, even if the exhaust pressure is reduced, the amount of decrease in the internal EGR amount is limited to the portion caused by the clearance volume, so the amount of decrease is relatively small.
そのため、可変バルブを搭載した内燃機関において、高地条件を含めて内部EGR量を正確に見積もるためには、オーバーラップ期間のみならず吸気圧力および大気圧力(または排気圧力)の影響ついても考慮する必要がある。また、内部EGR量は最適点火時期を決定する上で重要な燃焼過程に大きな影響を与えるので、可変バルブを搭載した内燃機関では、内部EGR量を考慮した点火時期制御を行う必要がある。 Therefore, in an internal combustion engine equipped with a variable valve, in order to accurately estimate the amount of internal EGR including high altitude conditions, it is necessary to consider not only the overlap period but also the effects of intake pressure and atmospheric pressure (or exhaust pressure). There is. Further, since the internal EGR amount has a great influence on the combustion process that is important in determining the optimal ignition timing, it is necessary to perform ignition timing control in consideration of the internal EGR amount in an internal combustion engine equipped with a variable valve.
図6は、バルブの作動角、リフト量および位相を同時に変化させることができる可変バルブ機構のIVCと実効圧縮比との関係を説明する図である。IVCを下死点(BDC:Bottom Dead Center)より大幅に早期化する(進角させる)または遅延化する(遅角させる)と、実質的なピストン圧縮量が減少する。実効圧縮比を上死点(TDC:Top Dead Center)時のシリンダ容積とIVC時のシリンダ容積との比で定義すれば、TDC時のシリンダ容積とBDC時のシリンダ容積との比から求められる幾何学的圧縮比と比較して、BDCから早期化した場合や遅延化した場合の何れにおいても実効圧縮比は低下する。 FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the IVC and the effective compression ratio of the variable valve mechanism that can change the valve operating angle, the lift amount, and the phase at the same time. If the IVC is advanced (advanced) or delayed (retarded) significantly from the bottom dead center (BDC), the substantial amount of piston compression decreases. If the effective compression ratio is defined by the ratio of the cylinder volume at the top dead center (TDC) and the cylinder volume at the IVC, the geometry obtained from the ratio of the cylinder volume at the TDC and the cylinder volume at the BDC. The effective compression ratio decreases in both the case where the BDC is accelerated and the case where the delay is delayed as compared with the scientific compression ratio.
シリンダ内に吸気されたガスは、IVC以後はピストン圧縮作用によって概ね断熱過程を経過するため、IVCの時期がTDC時の到達圧力や到達温度に著しい影響をおよぼす。TDC時の圧力や温度は、最適点火時期を決定する上で重要な燃焼過程に大きな影響をおよぼすので、可変バルブを搭載した内燃機関では、IVCを考慮した点火時期制御を行う必要がある。 After the IVC, the gas sucked into the cylinder generally undergoes an adiabatic process due to the piston compression action, so that the IVC timing significantly affects the ultimate pressure and ultimate temperature during TDC. Since the pressure and temperature at the time of TDC have a great influence on the combustion process that is important in determining the optimal ignition timing, it is necessary to perform ignition timing control in consideration of IVC in an internal combustion engine equipped with a variable valve.
図7は、回転速度および充填効率を一定とした場合の、EGR率と実効圧縮比が点火時期に与える影響を説明する図である。EGR率が増すにしたがって燃焼速度が減少するために、トルクを最大化するための最適点火時期(MBT:Minimum spark advance for Best Torque)が進角側に変化する。そのため、内燃機関の制御装置では、EGR率に応じて点火時期の進角補正制御を行う必要がある。また、実効圧縮比が増加するにしたがって、TDC時の到達圧力や温度が増加し、ノック発生頻度が増す。内燃機関の制御装置では、比較的高負荷の条件において、実効圧縮比の増加に応じてノックを回避するための点火遅角補正制御を行う必要がある。 FIG. 7 is a diagram for explaining the influence of the EGR rate and the effective compression ratio on the ignition timing when the rotational speed and the charging efficiency are constant. Since the combustion speed decreases as the EGR rate increases, the optimal ignition timing (MBT: Minimum spark for Best Torque) for maximizing the torque changes to the advance side. Therefore, in the control device for the internal combustion engine, it is necessary to perform advance correction control of the ignition timing in accordance with the EGR rate. Further, as the effective compression ratio increases, the ultimate pressure and temperature at the time of TDC increase, and the frequency of knock generation increases. In a control apparatus for an internal combustion engine, it is necessary to perform ignition retardation correction control for avoiding knocking in accordance with an increase in effective compression ratio under relatively high load conditions.
図8は、同一温度および圧力条件でのオクタン価と着火遅れ期間との関係と、回転速度および充填効率を一定とした場合の、オクタン価と点火時期との関係を説明する図である。自己着火遅れ期間とは、燃料と空気との均一混合気を所定の圧力および温度場にて反応を開始させた後、急激な発熱反応をともなって圧力および温度が瞬時に上昇するまでの遅れ期間を指す。 FIG. 8 is a diagram for explaining the relationship between the octane number and the ignition delay period under the same temperature and pressure conditions, and the relationship between the octane number and the ignition timing when the rotation speed and the charging efficiency are constant. The self-ignition delay period is a delay period from when a homogeneous mixture of fuel and air starts to react at a predetermined pressure and temperature, until the pressure and temperature rise instantaneously with a sudden exothermic reaction. Point to.
火花点火運転による内燃機関では、点火プラグより点火された混合気が、燃焼室全体へ火炎伝播することによって燃焼が進行する。このとき、未燃ガスがピストン圧縮と既燃ガスからの圧縮作用や壁面高温部からの熱伝達によって圧力および温度が上昇するため、自己着火反応も同時に進行する。上記自己着火遅れ期間中に火炎伝播による燃焼が終了するように点火時期をMBTより遅角側に設定することによって、ノックを回避することができる。低回転速度かつ高負荷条件になるにしたがって、火炎伝播期間が増加するとともに、自己着火遅れ期間が減少するため、ノックを生じやすく、点火時期をより遅角側に設定する必要がある。高オクタン価燃料では、自己着火遅れ期間が増加するためにノックが起こり難い。そのためオクタン価が増加するにしたがって点火時期を進角側に設定することができ、MBT点に近づけることができるので、低回転速度での全開トルクの向上や燃料消費率の低減ができる。燃料のオクタン価は、供給燃料によって異なるため、オクタン価に応じた点火時期の補正制御を行う必要がある。 In an internal combustion engine using a spark ignition operation, combustion progresses as the air-fuel mixture ignited from the spark plug propagates through the entire combustion chamber. At this time, the pressure and temperature of the unburned gas are increased by the compression of the piston and the compressed gas from the burned gas and the heat transfer from the wall surface high temperature portion, so that the self-ignition reaction proceeds simultaneously. Knocking can be avoided by setting the ignition timing to the retard side from the MBT so that combustion by flame propagation is completed during the self-ignition delay period. As the flame speed increases and the load condition becomes lower, the flame propagation period increases and the self-ignition delay period decreases. Therefore, knocking is likely to occur, and it is necessary to set the ignition timing to a more retarded side. With high-octane fuel, knocking is unlikely to occur because the self-ignition delay period increases. Therefore, as the octane number increases, the ignition timing can be set to the advance side, and can be brought close to the MBT point, so that the full-open torque can be improved at a low rotational speed and the fuel consumption rate can be reduced. Since the octane number of the fuel differs depending on the supplied fuel, it is necessary to perform correction control of the ignition timing according to the octane number.
図9は、可変バルブ(吸気バルブ及び排気バルブ)を搭載した内燃機関において、可変バルブの状態とオクタン価に応じて点火時期を制御する手段を説明する図である。吸気絶対圧と大気絶対圧(排気絶対圧)との比である吸気相対圧を演算し、充填効率の演算に用いる。なお、吸気絶対圧は、吸気管圧力センサ5によって検出するとこができ、大気絶対圧は、内燃機関の排気管圧力センサ(図1に図示せず)等により、検出することができる。ブロック91の充填効率演算手段では、回転速度と吸気相対圧(吸気絶対圧/大気絶対圧)と可変バルブ動作量(吸気バルブの吸気作動角(吸気バルブのリフト量リフト量の相当)と吸気バルブ開時期IVOおよび排気バルブ閉時期EVC)を入力パラメータに用いて、標準大気圧相当の充填効率(充填効率基準値)を演算する。
FIG. 9 is a diagram for explaining means for controlling the ignition timing in accordance with the state of the variable valve and the octane number in an internal combustion engine equipped with variable valves (intake valve and exhaust valve). The intake relative pressure, which is the ratio of the intake absolute pressure and the atmospheric absolute pressure (exhaust absolute pressure), is calculated and used to calculate the charging efficiency. The intake absolute pressure can be detected by the intake pipe pressure sensor 5, and the atmospheric absolute pressure can be detected by an exhaust pipe pressure sensor (not shown in FIG. 1) of the internal combustion engine. In the charging efficiency calculation means of
上記標準大気圧相当の充填効率(充填効率基準値)に、大気絶対圧と標準大気圧との比(大気絶対圧/標準絶対圧)である充填効率補正量を乗じることによって、高地補正を行う(充填効率を演算する)。このような構成とすることで大気圧の低下する高地条件で可変バルブ機構を操作した場合においても充填効率を精度良く演算することができる。 The altitude correction is performed by multiplying the filling efficiency (filling efficiency reference value) equivalent to the standard atmospheric pressure by the filling efficiency correction amount that is the ratio of the atmospheric absolute pressure to the standard atmospheric pressure (atmospheric absolute pressure / standard absolute pressure). (Calculate filling efficiency). With such a configuration, even when the variable valve mechanism is operated under high altitude conditions where the atmospheric pressure decreases, the charging efficiency can be calculated with high accuracy.
ブロック92の内部EGR量演算手段では、回転速度と、吸気相対圧と、可変バルブ動作量(吸気バルブの吸気作動角(吸気バルブのリフト量に相当)、吸気バルブ開時期IVOおよび排気バルブ閉時期EVC)と、を入力パラメータに用いて、標準大気圧相当の内部EGR量(内部EGR量基準値)を演算する。上記標準大気圧相当の内部EGR量(内部EGR量基準値)に大気絶対圧と標準大気圧との比(大気絶対圧/標準絶対圧)であるEGR量補正量を乗じることによって、高地補正を行う(内部EGR量を演算する)。
In the internal EGR amount calculation means of the
このような構成とすることで、大気圧の低下する高地条件で可変バルブを操作した場合においても内部EGR量を精度良く演算することができる。本実施形態では、標準大気圧を用いているが、高地条件下における充填効率の補正をすることができるのであれば、この標準大気圧の代りに、予め設定された基準大気圧条件における大気絶対基準圧を用いてもよい。 With such a configuration, the internal EGR amount can be calculated with high accuracy even when the variable valve is operated under high altitude conditions where the atmospheric pressure decreases. In the present embodiment, the standard atmospheric pressure is used. However, if the filling efficiency can be corrected under high altitude conditions, the absolute atmospheric pressure under the preset standard atmospheric pressure conditions can be used instead of the standard atmospheric pressure. A reference pressure may be used.
ブロック93の内部EGR率演算手段では、ブロック91および92において演算された充填効率と内部EGR量にもとづいて内部EGR率(筒内に流入するガス中に占める内部EGRガスの割合)が演算される。本構成では、大気圧の低下する高地条件で可変バルブを操作した場合においても、点火時期演算の重要なパラメータである充填効率と内部EGR率の変化を点火時期演算に考慮することが可能である。
The internal EGR rate calculation means of
ブロック94の実効圧縮比演算手段では、可変バルブ動作量(吸気バルブの吸気作動角(吸気バルブのリフト量リフト量の相当)、吸気バルブ開時期IVOおよび排気バルブ閉時期EVC)にもとづき実効圧縮比を演算する。
In the effective compression ratio calculation means of
ブロック95の点火時期演算手段では、回転速度、充填効率、EGR率、実効圧縮比、および(アンチノック性指標の1つである)気筒内に供給される燃料のオクタン価を入力パラメータとして点火時期を演算する。本実施形態では、EGR率と実効圧縮比を中間パラメータとして用いることで、可変バルブが点火時期に与える影響を考慮する構成とした。このような構成とすることで可変バルブの制御自由度が増加する場合や、高地条件などの環境変化に対応する場合でも、点火時期演算パラメータを増加させることなく、精度良く点火時期を演算することが可能となる。
The ignition timing calculation means in
図10は、図9中の充填効率演算手段および内部EGR量演算手段を構成する多項式を説明する図である。説明変数としてx1に回転速度、x2に吸気相対圧、x3に吸気作動角、x4にIVO、さらにx5にEVCを設定する。目的変数に充填効率あるいは内部EGR量を設定する。各項に乗じられている係数Aは、偏回帰係数であり、目的変数毎に値が設定される。群101のうち偏回帰係数番号2〜5は回転速度が充填効率または内部EGR量に与える影響が、群102のうち偏回帰係数番号6〜9は吸気相対圧が充填効率または内部EGR量に与える影響が、群103のうち偏回帰係数番号16〜19は吸気作動角が充填効率または内部EGR量に与える影響が、群104のうち偏回帰係数番号36〜39はIVOが充填効率または内部EGR量に与える影響が、さらに群105のうち偏回帰係数番号71〜74はEVCが充填効率または内部EGR量に与える影響が、それぞれ求められる。さらに、群102のうち偏回帰係数番号10〜15は回転速度と吸気相対圧との交互作用項の影響が、群103のうち偏回帰係数21〜35は回転速度と吸気相対圧と吸気作動角との交互作用項の影響が、群104のうち偏回帰係数40〜70は回転速度と吸気相対圧と吸気作動角とIVOとの交互作用項の影響が、群105のうち偏回帰係数75〜126は回転速度と吸気相対圧と吸気作動角とIVOとEVCとの交互作用項の影響が、それぞれ求められる。これらの項の和と、予め実験等により求められた充填効率(あるいは内部EGR量)の複数のデータから、偏回帰係数の各値を演算して、多項式を作成(設定)し、この多項式に、前記説明変数を代入することにより、充填効率(あるいは内部EGR量)を演算することができる。
FIG. 10 is a view for explaining polynomials constituting the charging efficiency calculating means and the internal EGR amount calculating means in FIG. As explanatory variables, the rotational speed is set to x1, the intake relative pressure is set to x2, the intake operating angle is set to x3, IVO is set to x4, and EVC is set to x5. Set the filling efficiency or internal EGR amount as the target variable. The coefficient A multiplied by each term is a partial regression coefficient, and a value is set for each objective variable. The partial
このように高次項や交互作用項を多項式中に設定することで、各入力パラメータが充填効率と内部EGR量に与える複雑な因果関係を考慮して充填効率と内部EGR量を精度良く演算することができる。また、大規模なマップを多項式に置き換えることでメモリ容量の大幅な低減を図ることができる。本実施形態のシステムにおいては、充填効率および内部EGR量を演算する手段に5元4次多項式を用いる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、要求精度と演算負荷の許容値の関係に応じて、次数や次元数を変えることとしてもよい。説明変数として回転速度、負荷、可変バルブの状態量を表す他のパラメータを用いることとしてもよい。ステップワイズ法などによって、精度改善に寄与していない高次項や交互作用項を多項式より適切に除外することで、多項式の精度と演算負荷との関係を改善することができる。充填効率や内部EGR量は吸気管や排気管流れの脈動効果や慣性効果の影響を受けて、回転速度に対して5次以上の次数が要求される場合があるため、少なくとも回転速度を軸にもつマップあるいはテーブルなどで上記多項式の出力結果をトリミングする構成として精度改善を図ることができる。 By setting higher-order terms and interaction terms in the polynomial in this way, the charging efficiency and the internal EGR amount can be accurately calculated in consideration of the complex causal relationship that each input parameter gives to the charging efficiency and the internal EGR amount. Can do. Further, the memory capacity can be greatly reduced by replacing a large-scale map with a polynomial. In the system of the present embodiment, a quinary quartic polynomial is used as a means for calculating the filling efficiency and the internal EGR amount, but the present invention is not limited to this. That is, the order and the number of dimensions may be changed according to the relationship between the required accuracy and the allowable value of the calculation load. Other parameters representing the rotational speed, load, and variable valve state quantity may be used as explanatory variables. By appropriately excluding higher-order terms and interaction terms that do not contribute to accuracy improvement from the polynomial by the stepwise method or the like, the relationship between the accuracy of the polynomial and the computation load can be improved. Since the charging efficiency and internal EGR amount are affected by the pulsation effect and inertia effect of the intake pipe and exhaust pipe flow, the order of 5th order or higher may be required for the rotational speed. The accuracy can be improved by trimming the output result of the polynomial using a map or a table.
図11は、図9中の点火時期演算手段を構成する制御ブロックを説明する図である。ブロック111の定常動作点点火時期演算手段は、回転速度と充填効率を入力パラメータとして、定常動作点での点火時期を演算する。本実施形態のシステムでは、可変バルブ位置(吸気バルブ及び排気バルブの位置)などの各種パラメータが回転速度と充填効率に対して割り付けられている。
FIG. 11 is a diagram for explaining a control block constituting the ignition timing calculation means in FIG. The steady operating point ignition timing calculating means of
定常動作点点火時期演算手段には、上記回転速度と充填効率の組み合わせできまる各種パラメータの定常動作点上で取得された最適点火時期が回転速度および充填効率を2軸とした二次元マップに格納されている。可変バルブ((吸気バルブ及び排気バルブ)は上記定常目標動作点を目標値として制御されている。しかし、回転速度や充填効率が急激に変化するような過渡時においては、可変バルブの目標値と現在値とが大きくかい離する場合があり、同一回転速度かつ充填効率動作点であっても、EGR率や実効圧縮比が異なる値をとるために、最適点火時期が変化する。この最適点火時期変化分を考慮するために本実施形態のシステムでは、以下の補正が実施される。 In the steady operating point ignition timing calculation means, the optimum ignition timing acquired on the steady operating point of various parameters determined by the combination of the rotational speed and the charging efficiency is stored in a two-dimensional map with the rotational speed and the charging efficiency as two axes. Has been. The variable valves ((intake valves and exhaust valves) are controlled with the above steady target operating point as the target value. However, during transients where the rotational speed and charging efficiency change suddenly, In some cases, the current value may be far from the current value, and the optimum ignition timing changes because the EGR rate and the effective compression ratio take different values even at the same rotational speed and the charging efficiency operating point. In order to consider the minutes, the following correction is performed in the system of the present embodiment.
すなわち、ブロック112の第一点火時期演算手段では、回転速度、充填効率、EGR率、オクタン価および実効圧縮比の現在値にもとづき第一の点火時期を演算する。次に、ブロック113の定常動作点EGR率演算手段では、回転速度および充填効率の現在値にもとづき、定常動作点相当のEGR率を演算する。一方、ブロック114の定常動作点実効圧縮比演算手段では、回転速度および充填効率の現在値にもとづき、定常動作点相当の実効圧縮比を演算する。ブロック115の第二点火時期演算手段では、回転速度と充填効率と上記定常動作点相当のEGR率と、上記定常動作点相当の実効圧縮比と定常動作点オクタン価にもとづき第二の点火時期を演算する。
That is, the first ignition timing calculation means of
ここで、定常動作点とは、回転速度および負荷によって特徴付けられた運転動作点が定常状態にある場合の運転動作点のことをいい、定常動作点点火時期とは、上記定常動作点毎に設定された点火時期のことであり、定常動作点EGR率とは、吸気管圧力や可変バルブの状態が、上記定常動作点毎に定められており、これらが目標状態下にある場合のEGR率のことであり、定常動作点実行圧縮比とは、可変バルブの状態が、上記定常動作点毎に定められており、これが目標状態下にある場合の実行圧縮比のことであり、定常動作点オクタン価とは、上記定常動作点点火時期を設定する上で前提としたオクタン価のことをいう。 Here, the steady operation point means an operation point when the operation point characterized by the rotational speed and the load is in a steady state, and the steady operation point ignition timing is defined for each of the steady operation points. It is the set ignition timing, and the steady operating point EGR rate is the EGR rate when the intake pipe pressure and the variable valve state are determined for each steady operating point and these are under the target state. The steady operating point execution compression ratio is the effective compression ratio when the variable valve state is determined for each of the above steady operating points and is under the target state. The octane number is an octane number that is premised on setting the steady operating point ignition timing.
第一の点火時期と第二の点火時期との差分を、定常動作点の点火時期に加算することによって点火時期を演算する。点火時期の入力パラメータの現在値が定常動作点上にある場合には、定常動作点での点火時期が補正なしに出力される。一方、過渡時などに生じる可変バルブの現在値と定常目標動作点との間にかい離がある場合には、点火時期の補正が実施される。図11に示す構成とすることで、点火時期を常に最適点に設定することができるので、燃費および出力を最適化することができる。 The ignition timing is calculated by adding the difference between the first ignition timing and the second ignition timing to the ignition timing at the steady operating point. When the current value of the input parameter of the ignition timing is on the steady operating point, the ignition timing at the steady operating point is output without correction. On the other hand, when there is a difference between the current value of the variable valve that occurs during a transition and the steady target operating point, the ignition timing is corrected. With the configuration shown in FIG. 11, the ignition timing can always be set to the optimum point, so that the fuel consumption and output can be optimized.
図12は、図11中の定常動作点EGR率演算手段113の制御ブロックを説明する図である。ブロック121の定常動作点吸気絶対圧演算手段では、回転速度および充填効率の現在値にもとづき、定常動作点相当の吸気絶対圧を演算する。ブロック122の定常動作点吸気作動角演算手段では、回転速度および充填効率の現在値にもとづき、定常動作点相当の吸気作動角を演算する。ブロック123の定常動作点IVO演算手段では、回転速度および充填効率の現在値にもとづき、定常動作点相当のIVOを演算する。ブロック124の定常動作点EVC演算手段では、回転速度および充填効率の現在値にもとづき、定常動作点相当のEVCを演算する。ブロック125では、回転速度、充填効率、定常動作点相当の吸気相対圧、上記定常動作点相当の吸気作動角、上記定常動作点相当のIVO、および上記定常動作点相当のEVCにもとづき、定常動作点相当の内部EGR量を演算する。充填効率と上記定常動作点相当の内部EGR量にもとづきブロック126において定常動作点相当の内部EGR率が演算される。
FIG. 12 is a diagram for explaining a control block of the steady operating point EGR rate calculating means 113 in FIG. The steady operating point intake absolute pressure calculating means of
図13は、図11中の第一および第二の点火時期演算手段を構成する多項式を説明する図である。説明変数としてx1に回転速度、x2に充填効率、x31にEGR率、x32に実効圧縮比、さらにx33にオクタン価を設定する。目的変数に点火時期を設定する。各項に乗じられている係数B、CおよびDは、偏回帰係数であり、目的変数と説明変数との組み合わせ毎に値が設定される。群131の偏回帰係数Bの番号2〜5は回転速度が点火時期に与える影響が、群132のうち偏回帰係数Bの番号6〜9は充填効率が点火時期に与える影響が、群133の偏回帰係数Bの番号16〜19はEGR率が点火時期に与える影響が、群134は、偏回帰係数Cの番号16〜19は実効圧縮比が点火時期に与える影響が、群136のうち偏回帰係数Dの番号16〜19はオクタン価が点火時期に与える影響が、それぞれ求められる。さらに、群132のうち偏回帰係数Bの番号10〜15は回転速度と充填効率との交互作用項の影響が、群133のうち偏回帰係数Bの20〜35は回転速度と充填効率とEGR率との交互作用項の影響が、群134のうち偏回帰係数Cの20〜35は回転速度と充填効率と実効圧縮比との交互作用項の影響が、群135のうち偏回帰係数Dの20〜35は回転速度と充填効率とオクタン価との交互作用項の影響が、それぞれ求められる。これらの項の和と、予め実験等により求められた点火時期の複数のデータから、偏回帰係数の各値を演算して、多項式を作成(設定)し、この多項式に、前記説明変数を代入することにより、充填効率(あるいは内部EGR量)を演算することができる。
FIG. 13 is a diagram for explaining polynomials constituting the first and second ignition timing calculation means in FIG. As explanatory variables, the rotational speed is set to x1, the charging efficiency is set to x2, the EGR rate is set to x31, the effective compression ratio is set to x32, and the octane number is set to x33. Set the ignition timing in the objective variable. The coefficients B, C, and D multiplied by each term are partial regression coefficients, and values are set for each combination of the objective variable and the explanatory variable.
このように高次項や交互作用項を多項式中に設定することで、各入力パラメータが点火時期に与える複雑な因果関係を考慮して点火時期を精度良く演算することができる。また、大規模なマップを多項式に置き換えることでメモリ容量の大幅な低減を図ることができる。本実施形態のシステムにおいては、点火時期を演算する手段に3元4次多項式を用いる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、要求精度と演算負荷の許容値の関係に応じて、次数や次元数を変えることとしてもよい。説明変数として、吸気温度、空燃比さらに水温など点火時期に影響をおよぼす他のパラメータを設定した多項式を追加して用いる構成としてもよい。ステップワイズ法などによって、精度改善に寄与していない高次項や交互作用項を多項式より適切に除外することで、多項式の精度と演算負荷との関係を改善することができる。 By setting the higher-order terms and the interaction terms in the polynomial in this way, the ignition timing can be accurately calculated in consideration of the complex causal relationship that each input parameter gives to the ignition timing. Further, the memory capacity can be greatly reduced by replacing a large-scale map with a polynomial. In the system of the present embodiment, a ternary quartic polynomial is used as means for calculating the ignition timing, but the present invention is not limited to this. That is, the order and the number of dimensions may be changed according to the relationship between the required accuracy and the allowable value of the calculation load. As explanatory variables, a configuration in which a polynomial in which other parameters that affect the ignition timing such as the intake air temperature, the air-fuel ratio, and the water temperature are set may be additionally used. By appropriately excluding higher-order terms and interaction terms that do not contribute to accuracy improvement from the polynomial by the stepwise method or the like, the relationship between the accuracy of the polynomial and the computation load can be improved.
図14は、本実施形態における内燃機関の過渡的状態における点火時期演算手段の出力結果を説明する図である。同図は、回転速度を一定に保持した状態で、充填効率を変化させた場合の可変バルブ位置、EGR率、実効圧縮比および点火時期の推移を示している。可変バルブは回転速度および充填効率にもとづいて定常動作点での可変バルブ位置を目標値として制御が行われるが、可変バルブ機構の動作速度の制限を受けて目標値から遅れをともなって推移する。そのため、可変バルブ位置の影響を受けて変化するEGR率および実効圧縮比についても定常動作点相当の値からかい離して推移する。点火時期制御量には上記可変バルブの動作遅れに起因して変化するEGR率および実効圧縮比分を考慮して、点火時期の補正が行われる。すなわち、定常動作点での点火時期(図11における出力Aに対応)と実動作点での点火時期(図11における出力Bに対応)との差異が、可変バルブの動作遅れに対応する点火時期補正量として考慮される。 FIG. 14 is a diagram for explaining the output result of the ignition timing calculation means in the transient state of the internal combustion engine in the present embodiment. This figure shows changes in the variable valve position, EGR rate, effective compression ratio, and ignition timing when the charging efficiency is changed while the rotational speed is kept constant. The variable valve is controlled using the variable valve position at the steady operating point as a target value based on the rotational speed and the charging efficiency, but changes with a delay from the target value due to the limitation of the operating speed of the variable valve mechanism. Therefore, the EGR rate and the effective compression ratio that change under the influence of the variable valve position also change away from the value corresponding to the steady operating point. The ignition timing control amount is corrected in consideration of the EGR rate and the effective compression ratio that change due to the delay in the operation of the variable valve. That is, the difference between the ignition timing at the steady operating point (corresponding to the output A in FIG. 11) and the ignition timing at the actual operating point (corresponding to the output B in FIG. 11) is the ignition timing corresponding to the operation delay of the variable valve. It is considered as a correction amount.
図15は、ノック検出センサ(ノック検出手段)を用いた点火時期補正制御手段を説明する図である。ブロック151のノック補正手段では、点火時期演算手段より出力された点火時期の前回値とノック検出センサ検出値と回転速度と充填効率にもとづき、ノック補正量(すなわち、点火時期補正量)および推定オクタン価を演算する。ブロック152では、回転速度、充填効率、EGR率、実効圧縮比および推定オクタン価によって点火時期を演算する。ブロック152に示す点火時期演算手段は、図11にて説明した点火時期演算手段と同一構成でよい。点火時期演算手段より出力された点火時期にノック補正量(点火時期補正量)を加算すること(点火時期を補正すること)によってノック補正済み点火時期が演算される。
FIG. 15 is a diagram for explaining ignition timing correction control means using a knock detection sensor (knock detection means). In the knock correction means of
本実施形態を構成する点火時期演算手段では、可変バルブの動作状態がノックに与える影響を精度良く補正しているので、ノックを生じる要因を推定オクタン価と真のオクタン価との差異にほぼ集約させることができる。このように可変バルブの動作状態にもとづく点火時期補正手段を備える構成とすることで、可変バルブを多用する内燃機関であっても、オクタン価の推定を精度良く実施することができる。また、オクタン価推定には一定の演算時間を要するので、ノック補正量を点火時期演算結果に施す手段を別に備えることで、ノックが検知されると直ちにノック限界点に点火時期を設定することができる。 In the ignition timing calculation means constituting the present embodiment, the influence of the variable valve operating state on the knock is accurately corrected, so that the factor causing the knock is almost concentrated on the difference between the estimated octane number and the true octane number. Can do. In this way, by providing the ignition timing correction means based on the operating state of the variable valve, the octane number can be estimated with high accuracy even in an internal combustion engine that frequently uses the variable valve. In addition, since the octane number estimation requires a certain calculation time, the ignition timing can be set immediately at the knock limit point when a knock is detected by separately providing means for applying the knock correction amount to the ignition timing calculation result. .
図16は、ノック現象とその検出原理を説明する図である。低回転速度高負荷条件では、点火後、火炎伝ぱによる圧縮作用とピストン圧縮、壁面高温部からの熱伝達によって高温高圧化した未燃ガスが自己着火することによって急激な圧力上昇と圧力振動をともなうノックを生じることがある。内燃機関の点火時期制御では、上記ノックを回避するために、MBT点よりノックを生じない限界点まで点火時期の遅角補正が行われる。本実施形態のシステムでは、シリンダブロックにノック検出センサが組み付けられており、上記シリンダ内燃焼ガスの圧力振動に起因して生じるシリンダブロックの振動を検出し、上記振動波形に所定の周波数帯域通過フィルタ処理を施して得られる信号情報にもとづいて、ノック発生の有無やノック強度を検知することができる。 FIG. 16 is a diagram for explaining the knock phenomenon and its detection principle. Under conditions of low rotational speed and high load, after ignition, compression action by flame propagation and piston compression, and unburned gas that has been heated to high temperature and pressure by heat transfer from the high temperature part of the wall cause self-ignition, which causes a sudden pressure rise and pressure vibration. May cause knock. In the ignition timing control of the internal combustion engine, in order to avoid the knock, the ignition timing is retarded from the MBT point to a limit point at which the knock does not occur. In the system of the present embodiment, a knock detection sensor is assembled to the cylinder block, the vibration of the cylinder block caused by the pressure vibration of the combustion gas in the cylinder is detected, and a predetermined frequency band pass filter is detected in the vibration waveform. Based on the signal information obtained by processing, it is possible to detect the presence or absence of knocking and the knock intensity.
図17は、所定の周波数帯域通過フィルタ処理を施して得られるノック検出センサの検出信号と点火遅角補正量との関係を説明する図である。ノック強度は自己着火タイミングでの未燃ガス割合に起因し、ノック検出センサの検出信号の振幅値と比例関係をもつことが知られている。点火時期をノック限界点より進角側に設定する程、自己着火タイミングでの未燃ガス割合が増すので、ノック強度が増す傾向がある。ノック強度が大きい場合には、点火時期がより進角側に設定されていると考えられるので、ノック補正量をより大きく設定し(点火時期をより遅角側となるように、点火時期補正量を決定し)、ノックの回避を図る。 FIG. 17 is a diagram for explaining the relationship between the detection signal of the knock detection sensor obtained by performing the predetermined frequency band pass filter process and the ignition retardation correction amount. It is known that the knock intensity is proportional to the amplitude value of the detection signal of the knock detection sensor due to the unburned gas ratio at the self-ignition timing. As the ignition timing is set to the advance side from the knock limit point, the proportion of unburned gas at the self-ignition timing increases, so that the knock strength tends to increase. If the knock intensity is high, it is considered that the ignition timing is set to the more advanced side, so the knock correction amount is set to a larger value (the ignition timing correction amount so that the ignition timing is set to the more retarded side). To avoid knocks.
図18は、図15中のノック補正手段を説明する図である。ブロック181の点火遅角演算手段では、ノック検出センサ検出信号にもとづき点火時期の遅角補正量(点火時期補正量)を演算し、後述する点火時期演算手段より出力された点火時期に対して直ちにノック補正(点火時期の補正)を行う。ブロック182の点火時期演算手段では、回転速度、充填効率、EGR率、実効圧縮比および推定オクタン価にもとづき点火時期を演算する。ブロック182の点火時期演算手段は、図11にて説明した点火時期演算手段と同一構成でよい。
FIG. 18 is a diagram for explaining the knock correction means in FIG. The ignition delay calculation means in
ブロック183では、点火時期の遅角補正量にローパスフィルタ処理を施した後、ブロック182にて演算された点火時期の前回値に加算する。ブロック184のK値演算手段では、回転速度および充填効率にもとづき比例係数K値を演算し、これとの乗算値を用いてオクタン価推定値の前回値を修正する。
In
比例係数K値は、オクタン価が点火時期に与える感度にもとづき決定される値であり、例えばテーブルやマップなどにおいて、回転速度と充填効率に応じて異なる値をもつ。ブロック185では、オクタン価推定値が所定の範囲の値となるように、その上限値と下限値とにリミッタを設け、オクタン価推定値に対して、リミッタ処理を行う。
The proportionality coefficient K value is a value determined based on the sensitivity that the octane number gives to the ignition timing. For example, in the table or map, the proportional coefficient K value has different values depending on the rotation speed and charging efficiency. In
本実施形態では、ノック検出センサ検出信号にもとづき直ちにノック補正を行う(点火時期を補正する)と同時に、オクタン価推定値を修正する(アンチノック性指標を修正する)構成としている。修正された推定オクタン価は、異なる運転動作点での点火時期演算結果にも適切に反映されるので、運転動作点が変化した際に、改めて点火時期演算結果へノック補正を行う必要がない。ノック検出によるノック補正操作を点火時期演算結果に逐次実施する方法と比較して、ノック制御精度が向上するとともに、ノック制御の応答性が向上する。 In the present embodiment, a configuration is adopted in which knock correction is immediately performed (ignition timing is corrected) based on the knock detection sensor detection signal, and at the same time, the estimated octane number is corrected (anti-knock property index is corrected). The corrected estimated octane number is also appropriately reflected in the ignition timing calculation results at different operating points, so that when the operating point changes, there is no need to perform a knock correction on the ignition timing calculation results again. Compared with a method in which knock correction operation by knock detection is sequentially performed on the ignition timing calculation result, knock control accuracy is improved and responsiveness of knock control is improved.
図19は、異なる回転速度および充填効率の動作点における点火時期とオクタン価の関係を説明する図である。低回転高負荷条件A、低回転低負荷条件B、高回転高負荷条件Cおよび高回転低負荷条件Dにおけるオクタン価と点火時期との関係はいずれも異なる傾向をもち、低回転高負荷条件ほどオクタン価に対する点火時期の変化量は大きい。 FIG. 19 is a diagram for explaining the relationship between the ignition timing and the octane number at operating points of different rotational speeds and charging efficiency. The relationship between the octane number and the ignition timing in the low rotation high load condition A, the low rotation low load condition B, the high rotation high load condition C, and the high rotation low load condition D all tend to be different. The amount of change in the ignition timing is large.
一方、高回転低負荷条件Dでは、いずれのオクタン価でもノックを生じないためオクタン価に対して点火時期は変化しない。本実施形態のシステムでは、オクタン価と点火時期との関係およびノック検出センサ(ノック検出手段)の検出結果を用いて、真のオクタン価を推定するために以下のような演算を行う。すなわち、現在のオクタン価推定値にもとづき点火時期を演算し、ノック検出センサによってノックが検出された場合に、検出されたノック強度(検出結果)にもとづいて、ノック補正量(点火時期の補正量)を演算し、このノック補正量(点火時期補正量)に点火時期演算値(点火時期)を加算することで点火時期を補正し、この補正した点火時期が真の点火時期であると考える。 On the other hand, under the high rotation and low load condition D, no knock occurs at any octane number, so the ignition timing does not change with respect to the octane number. In the system of this embodiment, the following calculation is performed to estimate the true octane number using the relationship between the octane number and the ignition timing and the detection result of the knock detection sensor (knock detection means). That is, when the ignition timing is calculated based on the current estimated octane number and knock is detected by the knock detection sensor, the knock correction amount (ignition timing correction amount) based on the detected knock intensity (detection result) The ignition timing is corrected by adding the ignition timing calculation value (ignition timing) to the knock correction amount (ignition timing correction amount), and the corrected ignition timing is considered to be the true ignition timing.
この真の点火時期を実現するオクタン価が真のオクタン価であるとして、現在の推定オクタン価の修正を行う。このとき、点火時期のオクタン価に関する一次導関数の逆数値(比例係数K値)を用いることで、オクタン価の修正を適切に行うことができる。K値は回転速度と充填効率の影響を受けて大きく変化するために、回転速度と充填効率に応じて変化させることによって、オクタン価推定の高精度化と迅速化を図ることができる。運転動作点Dのような場合には、比例係数K値が過大となって、オクタン価推定値を誤修正する可能性を生じるため、K値が所定値以上の運転動作点においては、K=0として、実質的にオクタン価修正を行わない構成とすることもできる。 Assuming that the octane number that realizes the true ignition timing is the true octane number, the current estimated octane number is corrected. At this time, the octane number can be appropriately corrected by using the inverse value (proportional coefficient K value) of the first derivative related to the octane number of the ignition timing. Since the K value varies greatly depending on the rotational speed and the charging efficiency, the accuracy and speed of the octane number estimation can be increased by changing the rotational speed and the charging efficiency. In the case of the driving operation point D, the proportionality coefficient K value becomes excessive, and there is a possibility that the estimated octane number is erroneously corrected. Therefore, at the driving operation point where the K value is a predetermined value or more, K = 0 The octane number may not be substantially corrected.
図20は、図18中のK値演算手段を構成する多項式を説明する図である。説明変数としてx1に回転速度、x2に充填効率、さらにx33にオクタン価を設定する。目的変数に点火時期のオクタン価に関する一次導関数を設定する。各項に乗じられている係数Dは、偏回帰係数であり、図13にて示した偏回帰係数と共通に用いることができる。すなわち、回帰係数Dの番号16〜19はオクタン価が点火時期のオクタン価に関する一次導関数に与える影響が、偏回帰係数Dの20〜35は回転速度と充填効率とオクタン価との交互作用項の一次導関数に与える影響が、それぞれ求められる。このように高次項や交互作用項を多項式中に設定することで、各入力パラメータが点火時期のオクタン価に関する一次導関数に与える複雑な因果関係を考慮することができ、もってオクタン価推定の高精度化と迅速化を図ることができる。
FIG. 20 is a diagram for explaining a polynomial constituting the K value calculation means in FIG. As explanatory variables, a rotational speed is set in x1, a filling efficiency is set in x2, and an octane number is set in x33. Set the first derivative of the octane number of the ignition timing as the objective variable. The coefficient D multiplied by each term is a partial regression coefficient, and can be used in common with the partial regression coefficient shown in FIG. That is,
本実施形態のシステムにおいては、点火時期のオクタン価に関する一次導関数を演算する手段に3元3次多項式を用いる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、要求精度と演算負荷の許容値の関係に応じて、次数や次元数を変えることとしてもよい。説明変数として、吸気温度、空燃比さらに水温など点火時期のオクタン価に関する一次導関数に影響をおよぼす他のパラメータを設定した多項式を追加して用いる構成としてもよい。ステップワイズ法などによって、精度改善に寄与していない高次項や交互作用項を多項式より適切に除外することで、多項式の精度と演算負荷との関係を改善することができる。 In the system of the present embodiment, a ternary cubic polynomial is used as means for calculating the first derivative related to the octane number of the ignition timing, but the present invention is not limited to this. That is, the order and the number of dimensions may be changed according to the relationship between the required accuracy and the allowable value of the calculation load. As an explanatory variable, a configuration in which a polynomial in which other parameters that affect the first derivative related to the octane number of the ignition timing such as the intake air temperature, the air-fuel ratio, and the water temperature are set may be additionally used. By appropriately excluding higher-order terms and interaction terms that do not contribute to accuracy improvement from the polynomial by the stepwise method or the like, the relationship between the accuracy of the polynomial and the computation load can be improved.
オクタン価が点火時期に影響を与えない図19中の運転動作点Dのような場合には、比例係数K値が過大となって、オクタン価推定値を誤修正する可能性を生じるため、K値が所定値以上の運転動作点においては、K=0として、実質的にオクタン価修正を行わない構成とすることもできる。また、K値演算手段に回転速度と充填効率を2軸に用いた二次元マップを用いる構成としても良い。 In the case of the driving operation point D in FIG. 19 where the octane number does not affect the ignition timing, the proportionality coefficient K value becomes excessive, and there is a possibility that the estimated octane number is erroneously corrected. At an operation point of operation equal to or greater than a predetermined value, K = 0 may be set so that the octane number is not substantially corrected. Moreover, it is good also as a structure which uses the two-dimensional map which used the rotational speed and the filling efficiency for two axes for the K value calculation means.
図21は、供給燃料のオクタン価が変化した直後において、内燃機関の過渡状態でオクタン価推定とノック補正(点火時期の補正)を行う場合の点火時期演算手段の出力結果を説明する図である。同図は、回転速度を一定に保持した状態で、充填効率を変化させた場合のオクタン価推定値、ノック補正量(点火時期の補正量)および点火時期演算結果の推移を示している。充填効率が増加しノック検出センサによってノックが検出された後、直ちにノック補正量(点火時期補正量)の演算結果にもとづくノック補正(点火時期の補正)が実施される。一方、ノック補正量にもとづいてオクタン価推定値の修正が開始される。オクタン価推定値が修正されるにしたがって、ノック補正量が減少し、オクタン価推定値が真のオクタン価に一致すると、点火時期演算後のノック補正が実施されなくなる。この段階では、修正された真のオクタン価を用いるため、運転動作点が変化した場合でも点火時期演算が適切に実施され、再度ノック補正を実施する必要がない。そのため、ノック検出によるノック補正操作を点火時期演算結果に逐次実施する方法と比較して、ノック制御精度が向上するとともに、ノック制御の応答性が向上する。 FIG. 21 is a diagram for explaining the output result of the ignition timing calculation means when performing octane number estimation and knock correction (ignition timing correction) in a transient state of the internal combustion engine immediately after the octane number of the supplied fuel changes. The figure shows the transition of the estimated octane number, knock correction amount (ignition timing correction amount), and ignition timing calculation result when the charging efficiency is changed while the rotation speed is kept constant. Immediately after the charging efficiency is increased and the knock is detected by the knock detection sensor, knock correction (ignition timing correction) based on the calculation result of the knock correction amount (ignition timing correction amount) is performed. On the other hand, the correction of the estimated octane number is started based on the knock correction amount. As the estimated octane number is corrected, the knock correction amount decreases. When the estimated octane number matches the true octane number, knock correction after the ignition timing calculation is not performed. At this stage, since the corrected true octane number is used, the ignition timing calculation is appropriately performed even when the operating point changes, and it is not necessary to perform knock correction again. Therefore, the knock control accuracy is improved and the responsiveness of the knock control is improved as compared with the method of sequentially performing the knock correction operation by the knock detection on the ignition timing calculation result.
図22は、基準オクタン価と現在のオクタン価にもとづき演算した図示トルクによって、目標図示トルクを実現するスロットルバルブおよび可変バルブの制御量を演算する手段を説明する図である。ブロック221では、回転速度と充填効率と基準条件でのオクタン価にもとづいて基準オクタン価相当の図示トルクを演算する。ブロック222では、回転速度と充填効率と現在の推定オクタン価にもとづいて推定オクタン価相当の図示トルクを演算する。目標基準図示トルクを上記基準オクタン価相当の図示トルクと上記推定オクタン価相当の図示トルクとの比で補正し、目標図示トルクを演算する。なお、この基準オクタン価は、基準となる燃料のオクタン価(アンチノック性指標)であり、基準トルクは、この基準オクタン価と、回転速度、充填効率に基づいて、演算される値である。また、推定トルクは、上述した推定オクタン価と、回転速度、充填効率に基づいて、演算される値である。
FIG. 22 is a diagram for explaining means for calculating the control amounts of the throttle valve and the variable valve that realize the target indicated torque based on the indicated torque calculated based on the reference octane number and the current octane number. In
目標基準図示トルクは基準条件でのドライバー要求トルク、外部要求トルク、機械損失などを考慮して演算される。ブロック223および224では、回転速度と上記目標図示トルクにもとづきスロットルバルブ目標制御量および/または可変バルブ目標制御量が演算される。このような構成とすることで、オクタン価が変化した際の図示トルクの変化を考慮して、目標図示トルクを実現するスロットルバルブ目標制御量および可変バルブ目標制御量を適切に演算することができる。本発明の構成では図示トルク演算の入力パラメータの一つにオクタン価を用いたが、これに限定されるものではない。アンチノック性指標や発熱量が異なる複数の燃料の混合割合をパラメータとして用いることができる。 The target reference indicated torque is calculated in consideration of the driver required torque, the external required torque, the mechanical loss, and the like under the reference conditions. In blocks 223 and 224, a throttle valve target control amount and / or a variable valve target control amount is calculated based on the rotational speed and the target indicated torque. With such a configuration, it is possible to appropriately calculate the throttle valve target control amount and the variable valve target control amount that realize the target indicated torque in consideration of the change in the indicated torque when the octane number changes. In the configuration of the present invention, the octane number is used as one of the input parameters for the illustrated torque calculation, but the present invention is not limited to this. The mixing ratio of a plurality of fuels having different anti-knock index and calorific value can be used as a parameter.
図23は、図22中の図示トルク演算手段を構成する多項式を説明する図である。説明変数としてx1に回転速度、x2に充填効率、さらにx33にオクタン価(基準オクタン価、又は、推定オクタン価)を設定する。目的変数に図示トルクを設定する。各項に乗じられている係数Eは、偏回帰係数である。偏回帰係数番号2〜5は回転速度が図示トルクに与える影響が、群231のうち偏回帰係数番号6〜9は充填効率が図示トルクに与える影響が、群233のうち偏回帰係数番号16〜19はオクタン価が図示トルクに与える影響が、それぞれ求められる。さらに、群232のうち偏回帰係数番号10〜15は回転速度と充填効率との交互作用項の影響が、群233のうち偏回帰係数20〜35は回転速度と充填効率とオクタン価との交互作用項の影響が、それぞれ求められる。このように高次項や交互作用項を多項式中に設定することで、各入力パラメータが図示トルクに与える複雑な因果関係を考慮して図示トルクを精度良く演算することができる。また、大規模なマップを多項式に置き換えることでメモリ容量の大幅な低減を図ることができる。本実施形態のシステムにおいては、図示トルクを演算する手段に3元4次多項式を用いる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、要求精度と演算負荷の許容値の関係に応じて、次数や次元数を変えることとしてもよい。説明変数として、吸気温度、空燃比さらに水温など図示トルクに影響をおよぼす他のパラメータを設定した多項式を追加して用いる構成としてもよい。ステップワイズ法などによって、精度改善に寄与していない高次項や交互作用項を多項式より適切に除外することで、多項式の精度と演算負荷との関係を改善することができる。
FIG. 23 is a diagram for explaining a polynomial constituting the illustrated torque calculation means in FIG. As explanatory variables, a rotational speed is set in x1, a charging efficiency is set in x2, and an octane number (reference octane number or estimated octane number) is set in x33. Set the indicated torque to the objective variable. The coefficient E multiplied by each term is a partial regression coefficient. The partial
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更があっても、それらは本発明に含まれるものである。 As mentioned above, although embodiment of this invention has been explained in full detail using drawing, a concrete structure is not limited to this embodiment, Even if there is a design change in the range which does not deviate from the gist of the present invention. These are included in the present invention.
例えば、本実施形態では、アンチノック性指標として、筒内に供給される燃料のオクタン価を用いたが、例えば、このアンチノック性指標は、筒内に供給される燃料のセタン価や、複数種の燃料が混合された混合燃料における、混合燃料の混合割合など、アンチノック性(エンジンの燃焼室での以上燃焼の起しやすさ)を評価することができる指標であれば、特に限定されるものではない。 For example, in this embodiment, the octane number of the fuel supplied into the cylinder is used as the anti-knock property index. For example, the anti-knock property index includes the cetane number of the fuel supplied into the cylinder and a plurality of types. If it is an index that can evaluate anti-knock properties (ease of occurrence of combustion in the combustion chamber of the engine) such as a mixture ratio of the mixed fuel in the mixed fuel mixed with the above fuel, it is particularly limited. It is not a thing.
1 内燃機関
2 エアフローセンサおよび吸気温センサ
3 スロットルバルブ
4 吸気マニホールド
5 吸気管圧力センサ
6 タンブルコントロールバルブ
7 燃料噴射弁
8 吸気バルブ(可変バルブ)
8A 吸気可変バルブ機構
9 バルブリフトセンサおよびバルブタイミングセンサ
10 排気バルブ(可変バルブ)
10A 排気可変バルブ機構
11 バルブタイミングセンサ
12 点火プラグ
13 ノック検出センサ
14 クランク角度センサ
15 O2センサ
16 外部EGR管
17 外部EGRバルブ
18 ECU(Electronic Control Unit)
DESCRIPTION OF
8A Intake variable valve mechanism 9 Valve lift sensor and
10A Exhaust
Claims (13)
少なくとも、前記回転速度と、前記吸気絶対圧と、前記大気絶対圧または排気絶対圧と、前記バルブ動作量と、にもとづいて、気筒内への流入空気の充填効率を演算する充填効率演算手段と、
少なくとも、前記回転速度と、前記吸気絶対圧と、前記大気絶対圧または排気絶対圧と、前記バルブ動作量と、にもとづいて、前記気筒の内部EGR量を演算する内部EGR量演算手段と、
少なくとも、前記回転速度と、前記充填効率と、前記内部EGR量と、前記バルブ動作量から演算された実効圧縮比と、気筒内に供給される燃料のアンチノック性指標と、にもとづいて点火時期を演算する点火時期演算手段と、
前記ノック検出手段の検出結果にもとづいて、前記点火時期の補正量を演算し、該点火時期補正量で、前記点火時期を補正する点火時期補正手段と、
前記回転速度と、前記充填効率と、前記点火時期補正量と、前記点火時期と、にもとづいて、前記アンチノック性指標を修正するアンチノック性指標修正手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Rotational speed detecting means for detecting rotational speed, intake absolute pressure detecting means for detecting absolute pressure in the intake pipe, absolute pressure measuring means for measuring atmospheric absolute pressure or exhaust absolute pressure, and at least one of an intake valve and an exhaust valve A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: a variable valve mechanism that makes the valve operation amount variable; a valve operation amount detection unit that detects the valve operation amount; and a knock detection unit that detects a knock occurrence ;
Charging efficiency calculating means for calculating the charging efficiency of the inflowing air into the cylinder based on at least the rotational speed, the intake absolute pressure, the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, and the valve operation amount; ,
An internal EGR amount calculating means for calculating an internal EGR amount of the cylinder based on at least the rotational speed, the intake absolute pressure, the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, and the valve operation amount;
Ignition timing based on at least the rotational speed, the charging efficiency, the internal EGR amount, the effective compression ratio calculated from the valve operation amount, and the anti-knock property index of the fuel supplied into the cylinder Ignition timing calculation means for calculating
Ignition timing correction means for calculating a correction amount of the ignition timing based on a detection result of the knock detection means, and correcting the ignition timing by the ignition timing correction amount;
An internal combustion engine comprising: an anti-knock property index correcting means for correcting the anti-knock property index based on the rotation speed, the charging efficiency, the ignition timing correction amount, and the ignition timing. Engine control device.
少なくとも前記回転速度と前記吸気相対圧と前記バルブ動作量とにもとづいて、充填効率基準値を演算する充填効率基準値演算手段と、
予め設定された基準大気圧条件における大気絶対基準圧と、前記大気絶対圧又は排気絶対圧との比にもとづいて、前記充填効率の補正量を演算する充填効率補正量演算手段と、を備え、
前記充填効率基準値と前記充填効率補正量との積によって、前記充填効率を演算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。 The charging efficiency calculating means includes an intake relative pressure calculating means for calculating an intake relative pressure which is a ratio of the intake absolute pressure and the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure;
Wherein at least the rotational speed and the intake relative pressure based on the valve operation amount, and the charging efficiency reference value calculating means for calculating a charging efficiency reference value,
Charging efficiency correction amount calculating means for calculating a correction amount of the charging efficiency based on a ratio between the atmospheric absolute reference pressure in a preset reference atmospheric pressure condition and the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure, and
Wherein the product of charging efficiency reference value and the charging efficiency correction amount control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that computing the charging efficiency.
少なくとも前記回転速度と前記吸気相対圧と前記バルブ動作量にもとづいて、内部EGR量基準値を演算する内部EGR量基準値演算手段と、
予め設定された基準大気圧条件における大気絶対基準圧と、前記大気絶対圧又は排気絶対圧との比にもとづいて、前記内部EGR量の補正量を演算する内部EGR量補正量演算手段と、を備え、
前記内部EGR量基準値と、前記内部EGR補正量との積によって、前記内部EGR量を演算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。 The internal EGR amount calculating means includes an intake relative pressure calculating means for calculating an intake relative pressure that is a ratio of the intake absolute pressure and the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure;
An internal EGR amount reference value calculating means for calculating an internal EGR amount reference value based on at least the rotational speed, the intake relative pressure, and the valve operation amount;
An internal EGR amount correction amount calculation means for calculating a correction amount of the internal EGR amount based on a ratio between the atmospheric absolute reference pressure in a preset reference atmospheric pressure condition and the atmospheric absolute pressure or the exhaust absolute pressure. Prepared,
And the internal EGR amount reference value, the product of the internal EGR correction amount control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that computing the internal EGR amount.
前記点火時期演算手段は、少なくとも、前記回転速度と、前記充填効率と、前記内部EGR率と、前記実効圧縮比と、前記アンチノック性指標、を入力パラメータとする多項式によって前記点火時期を演算することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 An internal EGR rate means for calculating an internal EGR rate based on at least the charging efficiency and the internal EGR amount;
The ignition timing calculating means calculates the ignition timing by a polynomial having at least the rotational speed, the charging efficiency, the internal EGR rate, the effective compression ratio, and the anti-knock property index as input parameters. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 .
前記回転速度と前記充填効率にもとづいて、定常動作点点火時期を演算する定常動作点点火時期手段と、
少なくとも前記回転速度と、前記充填効率と、内部EGR率と、前記実効圧縮比と、前記アンチノック性指標と、にもとづいて、第一の点火時期を演算する第一点火時期演算手段と、
前記回転速度と前記充填効率とにもとづいて、定常動作点EGR率を演算する定常動作点EGR率演算手段と、
前記回転速度と前記充填効率とにもとづいて、定常動作点実効圧縮比を演算する定常動作点実効圧縮比演算手段と、
少なくとも前記回転速度と、前記充填効率と、前記定常動作点EGR率と、前記定常動作点実効圧縮比と、前記定常動作点点火時期を設定するためのアンチノック性指標と、にもとづいて、第二の点火時期を演算する第二点火時期演算手段と、を備え、
前記点火時期演算手段は、前記第一の点火時期と前記第二の点火時期との差分を、前記定常動作点点火時期に加算することで、前記点火時期を演算することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 The ignition timing calculating means includes
Steady operating point ignition timing means for calculating a steady operating point ignition timing based on the rotational speed and the charging efficiency;
At least the rotational speed and the charging efficiency, and the internal EGR rate, and the effective compression ratio, and the anti-knock index, based on a first ignition timing calculation means for calculating a first ignition timing,
Steady operating point EGR rate calculating means for calculating a steady operating point EGR rate based on the rotation speed and the charging efficiency;
A steady operating point effective compression ratio calculating means for calculating a steady operating point effective compression ratio based on the rotation speed and the charging efficiency;
Based on at least the rotational speed, the charging efficiency, the steady operating point EGR rate, the steady operating point effective compression ratio, and the anti-knock index for setting the steady operating point ignition timing , Second ignition timing calculation means for calculating the second ignition timing,
The ignition timing calculating means calculates the ignition timing by adding a difference between the first ignition timing and the second ignition timing to the steady operating point ignition timing. The control apparatus of the internal combustion engine in any one of 1-6 .
前記トルク比演算手段により、アンチノック性指標として、基準となる燃料のアンチノック性指標を用いて演算された基準トルクと、アンチノック性指標として、推定されたアンチノック性指標を用いて演算された推定トルクと、の比を推定トルク比として演算するトルク比演算手段と、
前記推定トルク比と、前記回転速度と、目標トルクと、にもとづいて、スロットルバルブの制御量または可変バルブの制御量を演算する制御量を演算する制御量演算手段を備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 Torque calculating means for calculating torque based on the rotation speed, the charging efficiency, and the anti-knock property index;
The torque ratio calculating means calculates the reference torque calculated using the anti-knock index of the reference fuel as the anti-knock index and the estimated anti-knock index as the anti-knock index. Torque ratio calculating means for calculating the ratio of the estimated torque and the estimated torque ratio as the estimated torque ratio;
And the estimated torque ratio, and the rotational speed, and the target torque, based on, claims, characterized in that it comprises a control amount calculation means for calculating a control amount for calculating a control amount of the control amount or variable valve of the throttle valve Item 12. The control device for an internal combustion engine according to any one of Items 1 to 11 .
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JP2004340077A (en) * | 2003-05-16 | 2004-12-02 | Honda Motor Co Ltd | Knocking control device of variable cylinder type internal combustion engine |
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JP4519164B2 (en) * | 2007-12-03 | 2010-08-04 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine pressure / temperature calculation device |
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Cited By (1)
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