JP5276693B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine control device, which is capable of controlling an increase of a matching man-hour while suppressing a control map capacity, and capable of achieving a torque control with high accuracy based on the efficiency of combustion, without depending on various operation conditions and variations including an intake and exhaust VVT. <P>SOLUTION: A torque calculation means performs a torque correction by using the thermal efficiency and the characteristic of a torque curve, which can approximate the relationship between an ignition retard value and a torque generating efficiency by a quadratic function. The torque calculation means includes: calculating a correction coefficient considering an effect of a combustion state change for the change of the intake and exhaust VVT or the like, and an effect on a control operation point; and performing the correction for the change of the intake and exhaust VVT or the like, with respect to the thermal efficiency and torque generating efficiency as well as MBT. <P>COPYRIGHT: (C)2013,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は、出力トルクを制御目標として内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。   The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus that controls an internal combustion engine using an output torque as a control target.

近年、運転者あるいは車両側からの駆動力の要求値である内燃機関(以下、エンジンとも言う。)の出力軸トルクをエンジン出力目標値として、エンジン制御量である空気量、燃料量、および点火時期を決定し、また、実際のエンジンの運転状態から実出力トルクを推定して上記各車両システムに送信することにより、協調制御を実現して良好な走行性能を得る内燃機関の制御装置が提案されている。   In recent years, the output shaft torque of an internal combustion engine (hereinafter also referred to as an engine), which is a required value of driving force from the driver or the vehicle, is used as an engine output target value, and the air amount, fuel amount, and ignition as engine control amounts. A control device for an internal combustion engine that achieves good running performance by realizing coordinated control by determining the timing and estimating the actual output torque from the actual operating state of the engine and transmitting it to each of the above vehicle systems is proposed Has been.

例えば、特表平11−501099号公報(特許文献1)に開示された従来の内燃機関の制御方法は、運転変数の関数として内燃機関の出力トルクを計算する制御方法であって、エンジン回転速度、エンジン負荷、混合物組成(空燃比)、最適点火角(点火時期)、排気ガス戻し率(EGR率)に基づいて出力トルクが算出されている。
具体的には、まず、エンジン回転速度およびエンジン負荷に基づいて、特性曲線群(制御マップ)から最適燃焼トルクが算出される。続いて、この最適燃焼トルクに対して、実際の点火時期やEGR率による補正を行うことによって、出力トルクが精度よく算出される。なお、実際の点火時期やEGR率による補正の補正量は、それぞれの運転ポイント毎の制御マップから算出される。
For example, a conventional control method for an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-501099 (Patent Document 1) is a control method for calculating an output torque of an internal combustion engine as a function of an operating variable, and the engine rotational speed. The output torque is calculated based on the engine load, the mixture composition (air-fuel ratio), the optimum ignition angle (ignition timing), and the exhaust gas return rate (EGR rate).
Specifically, first, the optimum combustion torque is calculated from the characteristic curve group (control map) based on the engine rotation speed and the engine load. Subsequently, the output torque is accurately calculated by correcting the optimum combustion torque based on the actual ignition timing and the EGR rate. Note that the correction amount for correction based on the actual ignition timing and EGR rate is calculated from the control map for each operating point.

また、例えば、特開2000−136749号公報(特許文献2)に開示された従来のガソリン直接噴射式内燃機関のトルク決定方法は、運転変数の関数としてモデルにより内燃機関の出力トルクを計算する方法であって、運転変数に基づいて所定の制御マップから標準条件における最大トルクが決定され、出力トルクを調節する内燃機関の少なくとも1つの制御変数に対して効率が予め与えられて、その効率がこの制御変数のその時点の値、およびこの制御変数の標準値の関数として決定され、実際の出力トルクを決定するために、最大トルクがこの少なくとも1つの効率で補正されている。   Further, for example, the conventional torque determination method for a gasoline direct injection internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-136749 (Patent Document 2) is a method for calculating an output torque of an internal combustion engine by a model as a function of operating variables. The maximum torque in the standard condition is determined from the predetermined control map based on the operating variable, and the efficiency is given in advance to at least one control variable of the internal combustion engine that adjusts the output torque. Determined as a function of the current value of the control variable and the standard value of this control variable, the maximum torque is corrected with this at least one efficiency to determine the actual output torque.

また、例えば、特開2009−13922号公報(特許文献3)に開示された内燃機関の制御装置は、熱効率を推定して内燃機関の出力トルクを計算する制御方法であって、エンジン回転速度、エンジン負荷、空燃比、EGR率と、着火時期・燃焼期間に基づいて出力トルクが算出されている。
具体的には、1次関数に基づいた近似式を用いて点火時期から着火時期を、シリンダ内の温度および圧力の変化、作動流体の組成、および着火時期より燃焼期間を算出し、着火時期および燃焼期間に基づいて実熱効率が算出される。
Also, for example, a control device for an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-13922 (Patent Document 3) is a control method for estimating the thermal efficiency and calculating the output torque of the internal combustion engine, the engine rotation speed, The output torque is calculated based on the engine load, the air-fuel ratio, the EGR rate, and the ignition timing / combustion period.
Specifically, the ignition period is calculated from the ignition timing using the approximate expression based on the linear function, the combustion period is calculated from the change in temperature and pressure in the cylinder, the composition of the working fluid, and the ignition timing. The actual heat efficiency is calculated based on the combustion period.

特表平11−501099号公報Japanese National Patent Publication No. 11-501099 特開2000−136749号公報JP 2000-136749 A 特開2009−13922号公報JP 2009-13922 A

ここで、上記特許文献1あるいは特許文献2に開示された従来の内燃機関の制御装置では、各運転変数に応じた制御マップを用いて内燃機関の出力トルクを算出している。そのため、適合する制御マップの量が多くなり、適合の工数が多くなるとともに、大容量のROMが必要になるという問題点があった。   Here, in the conventional control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2, the output torque of the internal combustion engine is calculated using a control map corresponding to each operating variable. For this reason, there are problems in that the amount of control maps to be adapted increases, the number of man-hours for adaptation increases, and a large-capacity ROM is required.

これに対して、特許文献3に開示された従来の内燃機関の制御装置では、着火時期および燃焼期間に基づいた実熱効率を用いることで、特許文献1あるいは特許文献2の開示技術に比べてより少ない制御マップで、内燃機関の実出力トルクを高精度に算出することができる。   On the other hand, in the conventional control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 3, the actual heat efficiency based on the ignition timing and the combustion period is used, which is more than the disclosed technique of Patent Document 1 or Patent Document 2. With a small control map, the actual output torque of the internal combustion engine can be calculated with high accuracy.

しかしながら、この特許文献3に開示された従来の内燃機関の制御装置では、点火時期から近似式により着火時期を算出しているため、燃焼期間を含めた演算結果を考慮した場合、近似により精度が実演算に比べて粗くなることと、各状態変化をすべて加味した燃焼期間を算出するためにはすべての条件毎に演算式を設けることになり、条件が複雑になること、また、着火時期および燃焼期間に基づいた実熱効率を算出するためには、従来よりも高機能高精度の演算処理(CPU)が必要になり、演算負荷(時間)も増加するという問題点があった。   However, in the conventional control device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 3, since the ignition timing is calculated from the ignition timing using an approximate expression, the accuracy is approximated when the calculation result including the combustion period is taken into consideration. In order to calculate a combustion period that takes into account all of the state changes, as compared to the actual calculation, a calculation formula is provided for every condition, the condition becomes complicated, the ignition timing and In order to calculate the actual heat efficiency based on the combustion period, there is a problem that a calculation function (CPU) with higher function and accuracy than before is required, and the calculation load (time) also increases.

また、出力トルクは吸気および排気バルブのタイミング(VVT:Variable Valve Timing)制御により影響を受けるが、特許文献3の開示技術には吸気VVTによる補正が含まれていないという問題点があった。   Further, although the output torque is influenced by intake and exhaust valve timing (VVT) control, there is a problem that the disclosed technique of Patent Document 3 does not include correction by intake VVT.

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、制御マップ容量を抑えつつ適合工数の増大を抑制することができ、吸気および排気VVTを含め、さまざまな運転条件やばらつきによらないで燃焼効率に基づいた高精度なトルク制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress an increase in the number of man-hours while suppressing a control map capacity, and include intake and exhaust VVT. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can perform highly accurate torque control based on combustion efficiency without depending on various operating conditions and variations.

この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の各運転条件における点火時期とMBTとに基づいて、前記MBTからの点火リタード量を算出すると共に、前記点火リタード量と前記内燃機関の各運転条件におけるトルク発生効率との関係から前記トルク発生効率を算出し、前記トルク発生効率と前記内燃機関の各運転状態における熱効率とから出力トルクの補正を行なう内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の吸気路からシリンダ内に導入される空気量を制御する吸気VVT制御量を算出する吸気VVT制御量算出手段と、前記シリンダ内から前記内燃機関の排気路に排出される燃焼ガス量を制御する排気VVT制御量を算出する排気VVT制御量算出手段と、前記内燃機関の標準運転状態における吸入空気流量充填効率とエンジン回転速度とに基づいて基本MBTを算出する基本MBT算出手段と、前記MBTが、前記吸気VVT制御量と前記排気VVT制御量とにより変化する特性を用いて第1VVT補正係数を算出する第1VVT補正係数算出手段と、前記吸気VVT制御量と前記MBTとの関係が、前記エンジン回転速度の変化によって前記吸気VVT制御量に沿って移動する特性を用いて、前記エンジン回転速度から算出されるシフト量の補正係数を算出する第2VVT補正係数算出手段と、前記吸気VVT制御量と前記MBTとの関係が、前記吸入空気流量充填効率の変化によって前記MBTの傾きが変化する特性を用いて、前記吸入空気流量充填効率から算出されるゲイン量の補正係数を算出する第3VVT補正係数算出手段と、前記吸気VVT制御量と前記MBTとの関係が、前記排気VVT制御量の変化によって前記MBTの方向に沿って前記MBTが一定となる前記吸気VVT制御量の領域が狭くなる特性を用いて、前記排気VVT制御量と前記エンジン回転速度とから算出されるオフセット量の補正係数を算出する第4VVT補正係数算出手段と、前記第1から第4VVT補正係数算出手段で算出された補正係数に基づいて前記基本MBTを補正し、前記MBTを算出するMBT算出手段と、を備えたことを特徴とするものである
The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention calculates an ignition retard amount from the MBT based on an ignition timing and an MBT in each operation condition of the internal combustion engine, and also calculates the ignition retard amount and each operation of the internal combustion engine. In the control device for an internal combustion engine that calculates the torque generation efficiency from the relationship with the torque generation efficiency under conditions, and corrects the output torque from the torque generation efficiency and the thermal efficiency in each operating state of the internal combustion engine.
An intake VVT control amount calculating means for calculating an intake VVT control amount for controlling an air amount introduced into the cylinder from the intake passage of the internal combustion engine; and an amount of combustion gas discharged from the cylinder to the exhaust passage of the internal combustion engine An exhaust VVT control amount calculating means for calculating an exhaust VVT control amount for controlling the engine, and a basic MBT calculating means for calculating a basic MBT based on an intake air flow rate charging efficiency and an engine speed in a standard operating state of the internal combustion engine; A relationship between the intake VVT control amount and the MBT, and a first VVT correction coefficient calculating means for calculating a first VVT correction coefficient using a characteristic that the MBT varies depending on the intake VVT control amount and the exhaust VVT control amount. Calculated from the engine speed using a characteristic of moving along the intake VVT control amount according to a change in the engine speed. A second VVT correction coefficient calculating means for calculating a correction coefficient for the shift amount, and a relationship between the intake VVT control amount and the MBT using characteristics in which the slope of the MBT changes with a change in the intake air flow rate charging efficiency. A third VVT correction coefficient calculating means for calculating a correction coefficient for a gain amount calculated from the intake air flow rate charging efficiency, and the relationship between the intake VVT control amount and the MBT is determined by the change in the exhaust VVT control amount. A correction coefficient for an offset amount calculated from the exhaust VVT control amount and the engine rotation speed is calculated using the characteristic that the region of the intake VVT control amount in which the MBT is constant along the direction of and 4VVT correction coefficient calculating means, the basic MBT corrected based from the first to the correction coefficient calculated at the 4 VVT correction coefficient calculating means, And MBT calculating means for calculating the serial MBT, is characterized in that it comprises a.

この発明は、点火リタード量とトルク発生効率との関係が2次関数で近似できるトルク曲線の特性と熱効率とを用いてトルク補正を行なうトルク演算手段において、吸気VVTおよび排気VVT等の変化に対する燃焼状態変化の影響、および制御動作点における影響を考慮した補正係数を算出し、熱効率とトルク発生効率、並びにMBTに対して吸気VVTおよび排気VVT等の変化に対する補正を行なうので、マップ容量や適合工数の増大を抑制することができ、さまざまな運転条件やばらつきによらない燃焼効率に基づいた高精度なトルク制御を行うことができる。   The present invention relates to combustion in response to changes in intake VVT, exhaust VVT, etc., in a torque calculation means for performing torque correction using a characteristic of a torque curve that can approximate the relationship between an ignition retard amount and torque generation efficiency by a quadratic function and thermal efficiency. A correction coefficient is calculated in consideration of the influence of the state change and the influence on the control operating point, and correction is made for changes in the intake VVT, exhaust VVT, etc. with respect to the thermal efficiency, torque generation efficiency, and MBT. Can be suppressed, and high-accuracy torque control based on combustion efficiency independent of various operating conditions and variations can be performed.

この発明の実施の形態1に係る内燃機関の吸気系を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an intake system of an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1に係るエンジン制御部の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the engine control part which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るECUの吸入空気流量制御と熱効率演算と推定トルク演算と他演算等に関する機能を具体的に示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram specifically illustrating functions related to intake air flow rate control, thermal efficiency calculation, estimated torque calculation, and other calculations of the ECU according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1に係る推定トルクの算出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation process of the estimated torque which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る吸入空気流量の制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control processing of the intake air flow rate which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る実熱効率演算の算出処理を具体的に示す制御ブロック図である。It is a control block diagram which shows concretely the calculation process of the actual heat efficiency calculation which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るエンジントルクの点火時期に対する特性図である。It is a characteristic view with respect to the ignition timing of the engine torque according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1に係るMBTに対するVVT補正係数の算出を具体的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows concretely calculation of the VVT correction coefficient with respect to MBT which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係るMBTに対する吸気VVT開度、回転速度、吸入空気流量充填効率、排気VVT開度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the intake VVT opening degree, rotational speed, intake air flow rate filling efficiency, and exhaust VVT opening degree with respect to MBT which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る熱効率に対するVVT補正係数の算出を具体的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows concretely calculation of the VVT correction coefficient with respect to the thermal efficiency which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る熱効率に対する排気VVT開度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the exhaust VVT opening degree with respect to the thermal efficiency which concerns on Embodiment 1 of this invention.

以下、添付の図面を参照して、この発明に係る内燃機関の制御装置について好適な実施の形態を説明する。なお、この実施の形態により発明が限定されるものではなく、諸種の設計的変更を含むものである。   Preferred embodiments of a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to this embodiment, and includes various design changes.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る内燃機関の吸気系を示す概略構成図である。図1において、エンジン1のクランクには、その回転角に応じた電気信号を生成するクランク角センサ2が取り付けられている。また、エンジン1の燃焼室の吸入口には、吸気路を形成する吸気管3が接続されている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a schematic configuration diagram showing an intake system of an internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a crank angle sensor 2 that generates an electric signal corresponding to the rotation angle is attached to the crank of the engine 1. An intake pipe 3 that forms an intake passage is connected to the intake port of the combustion chamber of the engine 1.

吸気管3の上流側(エンジン1の反対側)には、取り込んだ外気を浄化するエアクリーナ4が取り付けられている。吸気管3のエアクリーナ4の下流側(エンジン1側)には、吸入空気流量に応じた電気信号を生成するエアフローセンサ5と、吸気管3内の吸入空気温度に応じた電気信号を生成する吸入空気温センサ(吸気温センサ)6とが互いに一体または別体に設けられている。なお、図1では両センサ5および6が一体に構成された例を図示している。   On the upstream side of the intake pipe 3 (opposite side of the engine 1), an air cleaner 4 for purifying the taken outside air is attached. On the downstream side of the air cleaner 4 (engine 1 side) of the intake pipe 3, an air flow sensor 5 that generates an electric signal corresponding to the intake air flow rate, and an intake that generates an electric signal corresponding to the intake air temperature in the intake pipe 3. An air temperature sensor (intake air temperature sensor) 6 is provided integrally or separately. FIG. 1 shows an example in which both sensors 5 and 6 are integrally formed.

また、吸気管3のエアフローセンサ5および吸入空気温センサ6の下流側には、エンジン1に送られる空気量を調整するスロットルバルブ7が設けられている。スロットルバルブ7には、そのスロットル開度に応じた電気信号を生成するスロットルポジションセンサ8が接続されている。   A throttle valve 7 for adjusting the amount of air sent to the engine 1 is provided on the intake pipe 3 downstream of the air flow sensor 5 and the intake air temperature sensor 6. A throttle position sensor 8 that generates an electrical signal corresponding to the throttle opening is connected to the throttle valve 7.

吸気管3のスロットルバルブ7の下流側には、吸気脈動を解消するサージタンク9が設けられている。サージタンク9には、サージタンク9内の空気圧に応じた電気信号を生成するインマニ圧センサ10が設けられている。なお、エアフローセンサ5およびインマニ圧センサ10については、両方とも設けてもよいし、何れか一方のみを設けてもよい。また、インマニ圧を直接測定するインマニ圧センサ10に代えて、他のセンサ情報からインマニ圧を推定する手段を用いてもよい。   A surge tank 9 for eliminating intake pulsation is provided on the downstream side of the throttle valve 7 of the intake pipe 3. The surge tank 9 is provided with an intake manifold pressure sensor 10 that generates an electrical signal corresponding to the air pressure in the surge tank 9. Note that both the air flow sensor 5 and the intake manifold pressure sensor 10 may be provided, or only one of them may be provided. Further, instead of the intake manifold pressure sensor 10 that directly measures the intake manifold pressure, a means for estimating the intake manifold pressure from other sensor information may be used.

サージタンク9には、電子的に制御され、エンジン1の排気管11と連通したEGR管12を開閉させて、吸気管3に導入される排気ガスの再循環のために導入量を調節するEGRバルブ13が接続されている。また、吸気管3において、サージタンク9の下流のエンジン1側には、燃料を噴射するインジェクタ14が設けられている。なお、インジェクタ14は、シリンダ15内に直接燃料を噴射するように設けてもよい。   The surge tank 9 is electronically controlled to open and close an EGR pipe 12 communicating with the exhaust pipe 11 of the engine 1 to adjust the introduction amount for recirculation of exhaust gas introduced into the intake pipe 3. A valve 13 is connected. In the intake pipe 3, an injector 14 for injecting fuel is provided on the engine 1 side downstream of the surge tank 9. The injector 14 may be provided so as to inject fuel directly into the cylinder 15.

シリンダ15の頂部には、エンジン1に吸入された空気とインジェクタ14から噴射された燃料とが混合して生成される可燃混合気に点火する点火プラグ16と、点火プラグ16に火花を飛ばすための電流を発生させる点火コイル17とが設けられている。また、吸気管3からシリンダ15内に導入される空気量を調節する吸気バルブ18と、シリンダ15内からエンジン1の排気管11に排出される空気量を調節する排気バルブ19が設けられている。   At the top of the cylinder 15, a spark plug 16 that ignites a combustible mixture generated by mixing the air sucked into the engine 1 and the fuel injected from the injector 14, and for sparking the spark plug 16. An ignition coil 17 for generating a current is provided. An intake valve 18 for adjusting the amount of air introduced from the intake pipe 3 into the cylinder 15 and an exhaust valve 19 for adjusting the amount of air discharged from the cylinder 15 to the exhaust pipe 11 of the engine 1 are provided. .

図2は、エンジン1の制御部の構成を概略的に示すブロック図である。図2において、電子制御ユニット(以下、ECUと言う。)100は、クランク角センサ2、エアフローセンサ5、吸入空気温センサ6、スロットルポジションセンサ8、インマニ圧センサ10、および空燃比センサ20のそれぞれによって生成された電気信号を受ける。   FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the control unit of the engine 1. In FIG. 2, an electronic control unit (hereinafter referred to as an ECU) 100 includes a crank angle sensor 2, an air flow sensor 5, an intake air temperature sensor 6, a throttle position sensor 8, an intake manifold pressure sensor 10, and an air-fuel ratio sensor 20. The electrical signal generated by is received.

また、ECU100は、大気圧に応じた電気信号を生成する大気圧センサ(図示せず)と、上記各センサ2、5、6、8、10、20以外の各種センサとのそれぞれからも電気信号を受ける。この各種センサには、アクセル(図示せず)の操作量に応じた電気信号を生成するアクセルポジションセンサ(図示せず)や、エンジン1の燃焼制御用のセンサや車両の挙動制御用のセンサ(例えば、車速センサ、水温センサ等)が含まれている。   The ECU 100 also receives electrical signals from an atmospheric pressure sensor (not shown) that generates an electrical signal corresponding to the atmospheric pressure, and various sensors other than the sensors 2, 5, 6, 8, 10, and 20. Receive. These various sensors include an accelerator position sensor (not shown) for generating an electric signal corresponding to the operation amount of an accelerator (not shown), a combustion control sensor for the engine 1 and a vehicle behavior control sensor ( For example, a vehicle speed sensor, a water temperature sensor, etc.) are included.

ECU100は、クランク角センサ2からの回転速度Ne、エアフローセンサ5からの実吸入空気流量Qr、吸入空気温センサ6からの吸入空気温度AT、スロットルポジションセンサ8からのスロットル開度TH、インマニ圧センサ10からのインマニ圧PB、空燃比センサ20からの空燃比AF、および車両に設けられたアクセルの開度を検出するアクセル開度センサ(図示せず)からのアクセル開度D等の各入力データに基づいて、エンジン1から発生した実トルクを推定した推定出力トルクTRQを算出するとともに、上記各センサ2、5、6、8、10、20からの入力データ、および他のコントローラ(例えば、トランスミッション制御、ブレーキ制御、トラクション制御、スタビリティ制御等)からのトルク要求値に基づいて、目標出力トルクTRQtを算出する。   The ECU 100 detects the rotational speed Ne from the crank angle sensor 2, the actual intake air flow rate Qr from the air flow sensor 5, the intake air temperature AT from the intake air temperature sensor 6, the throttle opening TH from the throttle position sensor 8, and the intake manifold pressure sensor. Input data such as the intake manifold pressure PB from the air-fuel ratio 10, the air-fuel ratio AF from the air-fuel ratio sensor 20, and the accelerator opening D (not shown) for detecting the accelerator opening provided in the vehicle. On the basis of the input torque from the sensors 2, 5, 6, 8, 10, 20 and other controllers (for example, transmission) Control, brake control, traction control, stability control, etc.) It calculates the target output torque TRQt.

また、ECU100は、目標出力トルクTRQtを達成するように、EGR率R、空燃比AF、吸気VVT開度Vin、排気VVT開度Vex、および点火時期IT等の各制御目標値を参照して、目標吸入空気流量Qtの目標値を達成するようにスロットルバルブ7を制御し、EGR率Rの目標値を達成するようにEGRバルブ13を制御し、吸気VVT開度Vinの目標値を達成するように吸気バルブ18を制御し、排気VVT開度Vexの目標値を達成するように排気バルブ19を制御し、空燃比AFの目標値を達成するようにインジェクタ14を駆動し、点火時期ITの目標値を達成するように点火コイル17通電する。また、ECU100は、これらのアクチュエータ以外のアクチュエータに対する目標値も算出する。 Further, the ECU 100 refers to each control target value such as the EGR rate R, the air-fuel ratio AF, the intake VVT opening Vin, the exhaust VVT opening Vex, and the ignition timing IT so as to achieve the target output torque TRQt. The throttle valve 7 is controlled to achieve the target value of the target intake air flow rate Qt, the EGR valve 13 is controlled to achieve the target value of the EGR rate R, and the target value of the intake VVT opening Vin is achieved. Then, the intake valve 18 is controlled, the exhaust valve 19 is controlled so as to achieve the target value of the exhaust VVT opening Vex, the injector 14 is driven so as to achieve the target value of the air-fuel ratio AF, and the target of the ignition timing IT is set. The ignition coil 17 is energized to achieve the value. ECU 100 also calculates target values for actuators other than these actuators.

ここで、ECU100は、演算処理を実行するCPUと、プログラムデータや固定値データを記憶するROMと、格納されているデータを更新して順次書き換えられるRAMとを有するマイクロプロセッサ(図示せず)で構成されている。   Here, ECU 100 is a microprocessor (not shown) having a CPU that executes arithmetic processing, a ROM that stores program data and fixed value data, and a RAM that can be rewritten sequentially by updating the stored data. It is configured.

図3は、ECU100の内部を具体的に示すブロック構成図である。ECU100は、機能的には、主構成手段として後述のように、吸入空気流量制御手段と、推定トルク演算手段と、トルク発生効率演算手段や熱効率演算手段を備えている。   FIG. 3 is a block configuration diagram specifically showing the inside of the ECU 100. The ECU 100 functionally includes intake air flow rate control means, estimated torque calculation means, torque generation efficiency calculation means, and thermal efficiency calculation means as main constituent means, as will be described later.

ECU100のROMには、空燃比制御手段110、EGRバルブ開度制御手段111、EGR率算出手段112、吸気VVT制御手段113、排気VVT制御手段114、トルク発生効率算出手段115、推定トルク算出手段116、点火時期制御手段117、および吸入空気流量制御手段118がソフトウェアとして記憶されている。   In the ROM of the ECU 100, the air-fuel ratio control means 110, the EGR valve opening degree control means 111, the EGR rate calculation means 112, the intake VVT control means 113, the exhaust VVT control means 114, the torque generation efficiency calculation means 115, and the estimated torque calculation means 116 The ignition timing control means 117 and the intake air flow rate control means 118 are stored as software.

また、吸入空気流量制御手段118には、スロットル開度制御手段119、要求トルク算出手段120、目標トルク算出手段121、目標シリンダ内新気量算出手段122、目標吸入空気流量算出手段123、および熱効率演算手段124がソフトウェアとして記憶されている。   The intake air flow rate control means 118 includes throttle opening control means 119, required torque calculation means 120, target torque calculation means 121, target cylinder fresh air amount calculation means 122, target intake air flow rate calculation means 123, and thermal efficiency. The calculation means 124 is stored as software.

また、トルク発生効率算出手段115には、MBT(Minimum Spark Advance for Best Torque の略で、スロットル開度およびエンジン回転速度が一定で、かつトルクが最大となる点火時期のことを言う。)を算出するMBT演算手段125、および熱効率の低下割合を算出する低下割合演算手段126がソフトウェアとして記憶されている。   The torque generation efficiency calculation means 115 calculates MBT (abbreviation of Minimum Spark Advance for Best Torque, which means an ignition timing at which the throttle opening and the engine speed are constant and the torque is maximum). The MBT calculating means 125 for performing the reduction and the decreasing rate calculating means 126 for calculating the decreasing rate of the thermal efficiency are stored as software.

空燃比制御手段110は、インジェクタ14を駆動してエンジン1に供給する燃料量を変化させ、可燃混合気の空燃比AFを制御する。また、EGRバルブ開度制御手段111は、例えば実吸入空気流量Qrやエンジン1の回転速度Ne等の運転状態に応じて、EGRバルブ13の開度を制御する。また、EGR率算出手段112は、例えば実吸入空気流量Qrやエンジン1の回転速度Ne等の運転状態と、EGRバルブ13の開度とに基づいて、排気ガスの導入率を示すEGR率Rを算出する。   The air-fuel ratio control means 110 drives the injector 14 to change the amount of fuel supplied to the engine 1 and controls the air-fuel ratio AF of the combustible mixture. Further, the EGR valve opening degree control means 111 controls the opening degree of the EGR valve 13 according to the operating state such as the actual intake air flow rate Qr and the rotational speed Ne of the engine 1. Further, the EGR rate calculating means 112 calculates an EGR rate R indicating an exhaust gas introduction rate based on the operating state such as the actual intake air flow rate Qr and the rotational speed Ne of the engine 1 and the opening degree of the EGR valve 13, for example. calculate.

吸気VVT制御手段113は、運転状態に応じて吸気VVT制御量を算出し、吸気管3からシリンダ15内に導入される空気量を調節する吸気バルブ18の開度を制御する。また、排気VVT制御手段114は、運転状態に応じて排気VVT制御量を算出し、シリンダ15内から排気管11に排出される燃焼ガスを調節する排気バルブ19の開度を制御する。   The intake VVT control means 113 calculates an intake VVT control amount according to the operating state, and controls the opening of the intake valve 18 that adjusts the amount of air introduced from the intake pipe 3 into the cylinder 15. Further, the exhaust VVT control means 114 calculates an exhaust VVT control amount according to the operating state, and controls the opening of the exhaust valve 19 that adjusts the combustion gas discharged from the cylinder 15 to the exhaust pipe 11.

トルク発生効率算出手段115は、空燃比AF、EGR率R、吸気VVT開度Vin、排気VVT開度Vex、点火時期IT、実吸入空気流量Qrまたはインマニ圧PBから算出される吸入空気流量充填効率(以下、充填効率と言う。)Ec、および回転速度Neに基づいて、エンジン1のトルク発生効率を算出する。 The torque generation efficiency calculating means 115 is an intake air flow rate charging efficiency calculated from the air-fuel ratio AF, the EGR rate R, the intake VVT opening Vin, the exhaust VVT opening Vex, the ignition timing IT, the actual intake air flow rate Qr, or the intake manifold pressure PB. (Hereinafter referred to as charging efficiency.) The torque generation efficiency of the engine 1 is calculated based on Ec and the rotational speed Ne.

熱効率演算手段124は、空燃比AF、EGR率R、吸気VVT開度Vin、排気VVT開度Vex、実吸入空気流量Qrまたはインマニ圧PBから算出される充填効率Ec、および回転速度Neに基づいて、エンジン1の熱効率ηを算出する。そして、トルク発生効率と熱効率ηにより実熱効率ηiを算出する。   The thermal efficiency calculating means 124 is based on the air-fuel ratio AF, the EGR rate R, the intake VVT opening Vin, the exhaust VVT opening Vex, the charging efficiency Ec calculated from the actual intake air flow rate Qr or the intake manifold pressure PB, and the rotational speed Ne. Then, the thermal efficiency η of the engine 1 is calculated. Then, the actual thermal efficiency ηi is calculated from the torque generation efficiency and the thermal efficiency η.

推定トルク算出手段116は、空燃比AF、実吸入空気流量Qrまたはインマニ圧PBから算出される充填効率Ec、および実熱効率ηi(=トルク発生効率×熱効率η)に基づいて、エンジン1から発生した実トルクを推定するための演算、即ちエンジン1の推定出力トルクTRQまたは推定図示平均有効圧Pirを算出する。   Estimated torque calculation means 116 is generated from engine 1 based on air-fuel ratio AF, charging efficiency Ec calculated from actual intake air flow rate Qr or intake manifold pressure PB, and actual thermal efficiency ηi (= torque generation efficiency × thermal efficiency η). A calculation for estimating the actual torque, that is, the estimated output torque TRQ of the engine 1 or the estimated indicated mean effective pressure Pir is calculated.

点火時期制御手段117は、点火コイル17通電してエンジン1の点火時期ITを制御する。また、スロットル開度制御手段119は、スロットルバルブ7のスロットル開度THを制御することにより、吸気管3の開口面積を変化させて、実吸入空気流量Qrを可変制御する。また、要求トルク算出手段120は、例えばエンジン1の回転速度Ne(または、車両の走行速度Vs)とアクセル開度Dとに基づいて、車両の運転者による運転者要求出力トルクTRQdを算出する。 The ignition timing control means 117 controls the ignition timing IT of the engine 1 by energizing the ignition coil 17. Further, the throttle opening degree control means 119 variably controls the actual intake air flow rate Qr by changing the opening area of the intake pipe 3 by controlling the throttle opening degree TH of the throttle valve 7. Further, the required torque calculation means 120 calculates the driver required output torque TRQd by the driver of the vehicle based on, for example, the rotational speed Ne of the engine 1 (or the travel speed Vs of the vehicle) and the accelerator opening D.

目標トルク算出手段121は、運転者要求出力トルクTRQdに基づいて、エンジン1が発生すべき目標出力トルクTRQt、または目標図示平均有効圧Pitを算出する。また、目標シリンダ内新気量算出手段122は、目標出力トルクTRQtまたは目標図示平均有効圧Pitと、実熱効率ηi(=トルク発生効率×熱効率η)、空燃比AFとに基づいて、目標シリンダ内新気量Qctを算出する。また、目標吸入空気流量算出手段123は、目標シリンダ内新気量Qctに基づいて、エンジン1が吸入すべき目標吸入空気流量Qtを算出する。また、吸入空気流量制御手段118は、実吸入空気流量Qrが目標吸入空気流量Qtと一致するように、スロットル開度制御手段119を介してスロットル開度THを制御する。   The target torque calculation means 121 calculates the target output torque TRQt or the target indicated mean effective pressure Pit that should be generated by the engine 1 based on the driver request output torque TRQd. Further, the target cylinder fresh air amount calculating means 122 calculates the target cylinder interior based on the target output torque TRQt or the target indicated mean effective pressure Pit, the actual thermal efficiency ηi (= torque generation efficiency × thermal efficiency η), and the air-fuel ratio AF. A fresh air amount Qct is calculated. Further, the target intake air flow rate calculation means 123 calculates a target intake air flow rate Qt that the engine 1 should inhale based on the target cylinder fresh air amount Qct. The intake air flow rate control means 118 controls the throttle opening TH through the throttle opening degree control means 119 so that the actual intake air flow rate Qr matches the target intake air flow rate Qt.

以下、図1〜図3とともに、図4を参照しながら、実施の形態1に係る推定トルク算出手段116での推定出力トルクTRQの算出処理について、より具体的に説明する。図4は、推定トルクの算出処理を示すフローチャートである。
まず、エアフローセンサ5、またはインマニ圧センサ10は、エンジン1に吸入される実吸入空気流量Qr、またはサージタンク9内のインマニ圧PBを検出する(ステップS101)。
Hereinafter, the calculation process of the estimated output torque TRQ by the estimated torque calculation unit 116 according to the first embodiment will be described more specifically with reference to FIG. 4 together with FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing the estimated torque calculation process.
First, the air flow sensor 5 or the intake manifold pressure sensor 10 detects the actual intake air flow rate Qr sucked into the engine 1 or the intake manifold pressure PB in the surge tank 9 (step S101).

続いて、推定トルク算出手段116は、実吸入空気流量Qrに対してフィルタ処理を実行するか、またはインマニ圧PBからシリンダ15内の密度を推定することにより、一行程あたりの実シリンダ内新気量Qcr[g]を算出する(ステップS102)。   Subsequently, the estimated torque calculating means 116 performs a filtering process on the actual intake air flow rate Qr or estimates the density in the cylinder 15 from the intake manifold pressure PB, so that the fresh air in the actual cylinder per one stroke is obtained. A quantity Qcr [g] is calculated (step S102).

次に、空燃比センサ20は、可燃混合気の空燃比AFを検出する(ステップS103)。なお、空燃比AFは、空燃比センサ20によって検出された実際の検出値であってもよいし、インジェクタ14の駆動時間を算出するために用いられる空燃比AFの目標値から求めてもよい。   Next, the air-fuel ratio sensor 20 detects the air-fuel ratio AF of the combustible mixture (step S103). Note that the air-fuel ratio AF may be an actual detection value detected by the air-fuel ratio sensor 20, or may be obtained from a target value of the air-fuel ratio AF used for calculating the drive time of the injector 14.

続いて、推定トルク算出手段116は、一行程あたりの実シリンダ内新気量Qcrと空燃比AFとに基づいて、次式(1)のように、一行程あたりの燃料量Qf[g]を算出する(ステップS104)。
Qf=Qcr/AF・・・(1)
Subsequently, the estimated torque calculation means 116 calculates the fuel amount Qf [g] per stroke as shown in the following equation (1) based on the actual fresh air amount Qcr in the cylinder and the air-fuel ratio AF. Calculate (step S104).
Qf = Qcr / AF (1)

また、推定トルク算出手段116は、エンジン1に使用される燃料の発熱量(例えば、ガソリンの場合には、約44[MJ/kg])に基づいて、一行程あたりの燃料量Qfから発熱量Ht[J]を算出する(ステップS105)。   Further, the estimated torque calculation means 116 calculates the heat generation amount from the fuel amount Qf per stroke based on the heat generation amount of the fuel used in the engine 1 (for example, about 44 [MJ / kg] in the case of gasoline). Ht [J] is calculated (step S105).

次に、トルク発生効率算出手段115は、エンジン1のトルク発生効率[%]を算出し、熱効率演算手段124は、エンジン1の熱効率η[%]を算出する。そして、トルク発生効率と熱効率ηにより実熱効率ηiを算出する(ステップS106)。なお、トルク発生効率、熱効率η、実熱効率ηiの算出処理については後述する。   Next, the torque generation efficiency calculation unit 115 calculates the torque generation efficiency [%] of the engine 1, and the thermal efficiency calculation unit 124 calculates the thermal efficiency η [%] of the engine 1. Then, the actual thermal efficiency ηi is calculated from the torque generation efficiency and the thermal efficiency η (step S106). The calculation process of the torque generation efficiency, the thermal efficiency η, and the actual thermal efficiency ηi will be described later.

続いて、推定トルク算出手段116は、発熱量Htと実熱効率ηiとに基づいて、次式(2)のように、燃焼ガスがシリンダ15内でピストンに対して行う仕事である実図示仕事Wi[J]を算出する(ステップS107)。
Wi=Ht×ηi・・・(2)
Subsequently, the estimated torque calculation means 116 performs the actual illustrated work Wi, which is the work that the combustion gas performs on the piston in the cylinder 15, as shown in the following equation (2), based on the calorific value Ht and the actual thermal efficiency ηi. [J] is calculated (step S107).
Wi = Ht × ηi (2)

次に、推定トルク算出手段116は、実図示仕事Wiに基づいて、次式(3)のように、推定図示平均有効圧Pir[kPa]を算出する(ステップS108)。
Pir=Wi/Vc・・・(3)
なお、式(3)において、Vc[L]は一気筒あたりのシリンダ行程容積を示している。
Next, the estimated torque calculation means 116 calculates the estimated indicated average effective pressure Pir [kPa] as shown in the following equation (3) based on the actual indicated work Wi (step S108).
Pir = Wi / Vc (3)
In Expression (3), Vc [L] indicates the cylinder stroke volume per cylinder.

続いて、推定トルク算出手段116は、推定図示平均有効圧Pirに基づいて、次式(4)のように、推定出力トルクTRQ[Nm]を算出する(ステップS109)。
TRQ=Pir×Vc×z/(2π×i)・・・(4)
なお、式(4)において、zは気筒数、iは1サイクルあたりの回転速度(例えば、4サイクルエンジンの場合は、i=2)をそれぞれ示している。
Subsequently, the estimated torque calculating means 116 calculates the estimated output torque TRQ [Nm] as shown in the following equation (4) based on the estimated indicated average effective pressure Pir (step S109).
TRQ = Pir × Vc × z / (2π × i) (4)
In equation (4), z represents the number of cylinders, and i represents the rotational speed per cycle (for example, i = 2 in the case of a 4-cycle engine).

このように、実熱効率ηiを用いることにより、推定出力トルクTRQを高精度に算出することができる。   Thus, the estimated output torque TRQ can be calculated with high accuracy by using the actual thermal efficiency ηi.

次に、図1〜図3とともに、図5を参照しながら、実施の形態1に係る吸入空気流量制御手段118での吸入空気流量制御の算出処理について説明する。図5は、吸入空気流量制御のフローチャートである。
まず、クランク角センサ2は、エンジン1の回転速度Neを検出し、アクセル開度センサ(図示なし)は、アクセル開度Dを検出する(ステップS201)。なお、エンジン1の回転速度Neは、前述の検出された値を用いればよい。また、このとき、クランク角センサ2がエンジン1の回転速度Neを検出する代わりに、車速センサ(図示せず)が車両の走行速度Vsを検出してもよい。
Next, calculation processing of intake air flow rate control in the intake air flow rate control means 118 according to Embodiment 1 will be described with reference to FIG. 5 together with FIGS. FIG. 5 is a flowchart of intake air flow rate control.
First, the crank angle sensor 2 detects the rotational speed Ne of the engine 1, and the accelerator opening sensor (not shown) detects the accelerator opening D (step S201). Note that the detected value may be used as the rotational speed Ne of the engine 1. At this time, instead of the crank angle sensor 2 detecting the rotational speed Ne of the engine 1, a vehicle speed sensor (not shown) may detect the traveling speed Vs of the vehicle.

続いて、要求トルク算出手段120は、エンジン1の回転速度Ne(または走行速度Vs)と、アクセル開度Dと運転者要求出力トルクTRQdとの関係が記された運転者要求出力トルクマップを用いて、エンジン1の回転速度Ne(または走行速度Vs)およびアクセル開度Dから、運転者要求出力トルクTRQdを算出する(ステップS202)。   Subsequently, the required torque calculation means 120 uses a driver required output torque map in which the relationship between the rotational speed Ne (or travel speed Vs) of the engine 1, the accelerator opening D and the driver required output torque TRQd is described. Then, the driver request output torque TRQd is calculated from the rotational speed Ne (or travel speed Vs) of the engine 1 and the accelerator opening D (step S202).

次に、他のコントローラ(例えば、トランスミッション制御、ブレーキ制御、トラクション制御等)から、それぞれのトルク要求値が入力される(ステップS203)。   Next, each torque request value is input from another controller (for example, transmission control, brake control, traction control, etc.) (step S203).

続いて、吸入空気流量制御手段118は、運転者要求出力トルクTRQdとトルク要求値とを比較して、最終要求出力トルクを算出する(ステップS204)。ここで算出された最終要求出力トルクは、エンジン1のクランク軸から出力されるトルクを示している。   Subsequently, the intake air flow rate control means 118 compares the driver request output torque TRQd with the torque request value to calculate the final request output torque (step S204). The final required output torque calculated here indicates the torque output from the crankshaft of the engine 1.

次に、吸入空気流量制御手段118は、一般にエンジン補機と呼ばれるオルタネータ、エアコン用コンプレッサ、パワステ用ポンプ、トランスミッション用ポンプ、およびトルクコンバータ等の負荷を算出する(ステップS205)。   Next, the intake air flow rate control means 118 calculates loads such as an alternator generally called an engine accessory, an air conditioner compressor, a power steering pump, a transmission pump, and a torque converter (step S205).

続いて、吸入空気流量制御手段118は、最終要求出力トルクとエンジン補機負荷とを加算して、エンジン1に付随する補機負荷を考慮したエンジン要求出力トルクを算出する(ステップS206)。   Subsequently, the intake air flow rate control means 118 adds the final required output torque and the engine auxiliary load, and calculates the engine required output torque considering the auxiliary load associated with the engine 1 (step S206).

次に、吸入空気流量制御手段118は、エンジン1自身の持つメカロスやポンピングロス(総称して、エンジンロスと言う。)を算出する(ステップS207)。   Next, the intake air flow rate control means 118 calculates mechanical loss and pumping loss (collectively referred to as engine loss) possessed by the engine 1 (step S207).

続いて、目標トルク算出手段121は、エンジン要求出力トルクとエンジンロスとを加算して、エンジン1のシリンダ15内で発生すべき目標図示平均有効圧Pitを算出する(ステップS208)。なお、目標トルク算出手段121は、目標図示平均有効圧Pitの代わりに、目標出力トルクTRQtを算出してもよい。   Subsequently, the target torque calculating means 121 adds the engine required output torque and the engine loss to calculate the target indicated average effective pressure Pit that should be generated in the cylinder 15 of the engine 1 (step S208). Note that the target torque calculation unit 121 may calculate the target output torque TRQt instead of the target indicated average effective pressure Pit.

次に、トルク発生効率算出手段115は、エンジン1のトルク発生効率を算出し、熱効率演算手段124は、エンジン1の熱効率ηを算出し、トルク発生効率と熱効率ηにより実熱効率ηiを算出し、空燃比センサ20は、可燃混合気の空燃比AFを検出する(ステップS209)。なお、実熱効率ηiは後述の検出された値、空燃比AFは前述の検出された値を用いればよい。   Next, the torque generation efficiency calculation means 115 calculates the torque generation efficiency of the engine 1, the thermal efficiency calculation means 124 calculates the thermal efficiency η of the engine 1, calculates the actual thermal efficiency ηi from the torque generation efficiency and the thermal efficiency η, The air-fuel ratio sensor 20 detects the air-fuel ratio AF of the combustible mixture (step S209). The actual thermal efficiency ηi may be a detected value described later, and the air-fuel ratio AF may be the detected value described above.

続いて、目標シリンダ内新気量算出手段122は、目標図示平均有効圧Pit、実熱効率ηiおよび空燃比AFに基づいて、目標図示平均有効圧Pitを実現するための目標シリンダ内新気量Qctを算出する(ステップS210)。ここで、目標シリンダ内新気量Qctは、前述した式(1)〜式(3)を逆算して、次式(5)で表される。
Qct=AF×Qf
=AF×Ht/44000
=AF×Wi/(η×44000)
=AF×Pit×Vc/(η×44000)・・・(5)
Subsequently, the target in-cylinder fresh air amount calculation means 122 calculates the target in-cylinder fresh air amount Qct for realizing the target indicated average effective pressure Pit based on the target indicated average effective pressure Pit, the actual thermal efficiency ηi, and the air-fuel ratio AF. Is calculated (step S210). Here, the target cylinder fresh air amount Qct is expressed by the following equation (5) by back-calculating the above-described equations (1) to (3).
Qct = AF × Qf
= AF × Ht / 44000
= AF × Wi / (η × 44000)
= AF × Pit × Vc / (η × 44000) (5)

次に、目標吸入空気流量算出手段123は、目標シリンダ内新気量Qctと、回転速度Neとに基づいて、エンジン1が吸入すべき目標吸入空気流量Qt[g/s]を算出する(ステップS211)。   Next, the target intake air flow rate calculation means 123 calculates a target intake air flow rate Qt [g / s] that should be taken in by the engine 1 based on the target cylinder fresh air amount Qct and the rotational speed Ne (step). S211).

続いて、吸入空気流量制御手段118は、実吸入空気流量Qrが目標吸入空気流量Qtと一致するように、スロットル開度THの目標値を算出し、スロットル開度制御手段119を介してスロットル開度THを制御する(ステップS212)。ここでは、オリフィスの流量算出式、およびエアフローセンサ5を用いたスロットル開度フィードバック等の少なくとも一方を用いることにより、目標吸入空気流量Qtを高精度に達成することができる。   Subsequently, the intake air flow rate control means 118 calculates the target value of the throttle opening TH so that the actual intake air flow rate Qr matches the target intake air flow rate Qt, and the throttle opening degree control means 119 is used to open the throttle. The degree TH is controlled (step S212). In this case, the target intake air flow rate Qt can be achieved with high accuracy by using at least one of the orifice flow rate calculation formula and the throttle opening feedback using the air flow sensor 5.

このように吸入空気流量を制御することにより、運転者要求出力トルクTRQdや他のコントローラからのトルク要求値を高精度に達成することができる。   By controlling the intake air flow rate in this way, the driver request output torque TRQd and the torque request value from another controller can be achieved with high accuracy.

続いて、熱効率について以下に説明する。一般に、内燃機関の熱力学的サイクルは、オットーサイクルとディーゼルサイクルとに大別され、ガソリンエンジンは、オットーサイクルに近似され、ディーゼルエンジンは、ディーゼルサイクルに近似されることが多い。これらのサイクルから熱効率を算出する場合には、作動流体が大気温度における空気の比熱を持った完全ガス(理想気体)であり、かつ、燃焼が上死点において瞬時に行われるとする理論空気サイクルとして考えることが一般的である。   Subsequently, thermal efficiency will be described below. In general, the thermodynamic cycle of an internal combustion engine is roughly divided into an Otto cycle and a diesel cycle, a gasoline engine is approximated to an Otto cycle, and a diesel engine is often approximated to a diesel cycle. When calculating the thermal efficiency from these cycles, the working fluid is a perfect gas (ideal gas) with the specific heat of air at ambient temperature, and combustion is performed instantaneously at top dead center It is common to think as

この場合、オットーサイクルにおける熱効率は、作動流体の比熱比κとエンジンの圧縮比εとのみに依存して決まることが知られている。即ち、理論空気サイクルにおいて、作動流体の比熱比κやエンジンの圧縮比εが変化しない場合には、どのような運転状態であっても熱効率が一定の値となる。   In this case, it is known that the thermal efficiency in the Otto cycle is determined only by the specific heat ratio κ of the working fluid and the compression ratio ε of the engine. That is, in the theoretical air cycle, if the specific heat ratio κ of the working fluid and the compression ratio ε of the engine do not change, the thermal efficiency becomes a constant value in any operating state.

しかしながら、実際のエンジンのサイクルにおいては、以下に示す4点が理論空気サイクルと異なることが知られている。
まず、第1点目として、高温、高圧下で燃焼が行われるので、熱解離が生じる。また、第2点目として、行程中に燃焼が行われるので、作動流体の組成が圧縮行程と膨張行程とで互いに異なる。また、第3点目として、作動流体の組成や温度が変化するので、比熱が変化する。また、第4点目として、燃焼が瞬時に行われることはなく、ある程度の期間継続する。
However, in the actual engine cycle, it is known that the following four points are different from the theoretical air cycle.
First, as a first point, since combustion is performed under high temperature and high pressure, thermal dissociation occurs. As a second point, since combustion is performed during the stroke, the composition of the working fluid differs between the compression stroke and the expansion stroke. As a third point, the specific heat changes because the composition and temperature of the working fluid change. Further, as a fourth point, combustion is not performed instantaneously and continues for a certain period.

そこで、実熱効率ηiを算出する場合には、本来上記の4点を考慮する必要があるが、第4点目である燃焼期間については、前述のとおり、各状態変化をすべて加味するためには条件が複雑になるため、第4点目の影響を他の補正項に含めることで、第1点目から第3点目までに留めて考慮することにする。   Therefore, when calculating the actual thermal efficiency ηi, it is necessary to consider the above four points. However, as described above, for the combustion period as the fourth point, in order to take into account all the state changes, as described above. Since the condition becomes complicated, the influence of the fourth point is included in other correction terms, so that only the first to third points are considered.

次に、図1〜図3を参照しながら、実施の形態1に係る熱効率ηの算出処理について、前述の説明をもとに公知技術に基づいて簡単に説明する。   Next, calculation processing of the thermal efficiency η according to the first embodiment will be briefly described based on the above-described description with reference to FIGS.

まずは、充填効率Ec[%]および、エンジン1の回転速度Neを算出する。充填効率Ecは、実吸入空気流量Qrに対してフィルタ処理を実行するか、またはインマニ圧PBからシリンダ15内の密度を推定することにより算出された一行程あたりの実シリンダ内新気量Qcr[g]と、標準状態における空気のシリンダ行程容積Vcに対する質量Qco[g]とに基づいて、次式(6)のように算出される。
Ec=Qcr/Qco・・・(6)
First, the charging efficiency Ec [%] and the rotational speed Ne of the engine 1 are calculated. The charging efficiency Ec is calculated by executing a filtering process on the actual intake air flow rate Qr, or estimating the density in the cylinder 15 from the intake manifold pressure PB. g] and the mass Qco [g] with respect to the cylinder stroke volume Vc of air in the standard state, the following equation (6) is calculated.
Ec = Qcr / Qco (6)

ここで、燃焼によって生じる熱解離は燃焼時の温度と圧力とに依存し、これらは充填効率Ecと強い相関があるものと考えられる。そこで、以下、上記第1点目に示した熱解離を考慮した熱効率を基本熱効率ηb[%]と称する。
まず、熱効率演算手段124は、充填効率Ecと基本熱効率ηbとの関係が記された基本熱効率マップを用いて、充填効率Ecおよびエンジン1の回転速度Neから、基本熱効率ηbを算出する。
Here, the thermal dissociation caused by the combustion depends on the temperature and pressure at the time of combustion, and these are considered to have a strong correlation with the charging efficiency Ec. Therefore, hereinafter, the thermal efficiency in consideration of thermal dissociation shown in the first point is referred to as basic thermal efficiency ηb [%].
First, the thermal efficiency calculation means 124 calculates the basic thermal efficiency ηb from the charging efficiency Ec and the rotational speed Ne of the engine 1 using the basic thermal efficiency map in which the relationship between the charging efficiency Ec and the basic thermal efficiency ηb is described.

次に、上記第2点目および第3点目による熱効率への影響について考える。
これら2点は、作動流体の組成、および組成の変化に起因しているので、作動流体の組成に応じて基本熱効率ηbを補正すればよいと考えられる。ここで、作動流体の組成を示す物理量としては、例えば、空燃比AF、EGR率R、吸気VVT開度Vin、排気VVT開度Vex等が考えられる。そこで、作動流体の組成を示す各々の物理量に基づいて、基本熱効率ηbを補正する。
Next, the influence on the thermal efficiency by the second point and the third point will be considered.
Since these two points are caused by the composition of the working fluid and the change of the composition, it is considered that the basic thermal efficiency ηb may be corrected according to the composition of the working fluid. Here, as physical quantities indicating the composition of the working fluid, for example, air-fuel ratio AF, EGR rate R, intake VVT opening Vin, exhaust VVT opening Vex, and the like are conceivable. Therefore, the basic thermal efficiency ηb is corrected based on each physical quantity indicating the composition of the working fluid.

前述で一例として挙げた作動流体の組成を示す各々の物理量について具体的に説明すると、空燃比センサ20は、可燃混合気の空燃比AFを検出し、EGR率算出手段112は、EGR率Rを算出し、吸気VVT制御手段113および排気VVT制御手段114は、それぞれ吸気VVT開度Vinと排気VVT開度Vexを算出する。   Specifically, each physical quantity indicating the composition of the working fluid mentioned above as an example will be described. The air-fuel ratio sensor 20 detects the air-fuel ratio AF of the combustible mixture, and the EGR rate calculation means 112 calculates the EGR rate R. Then, the intake VVT control means 113 and the exhaust VVT control means 114 calculate the intake VVT opening Vin and the exhaust VVT opening Vex, respectively.

なお、空燃比AFは、前述のように目標値から求めてもよい。また、EGR率Rについては、EGRバルブ13を経由して導入された外部EGR量と、排気行程から吸気行程までのガス交換時にシリンダ15内に残留した燃焼ガスである内部EGR量とが加算された総EGR量が算出され、この総EGR量に基づいて算出される場合と、外部EGR量のみでEGR量を算出される場合に分けられる。   Note that the air-fuel ratio AF may be obtained from the target value as described above. For the EGR rate R, the external EGR amount introduced via the EGR valve 13 and the internal EGR amount that is the combustion gas remaining in the cylinder 15 during the gas exchange from the exhaust stroke to the intake stroke are added. The total EGR amount is calculated and is calculated based on the total EGR amount, and the case where the EGR amount is calculated only from the external EGR amount.

外部EGR量については、例えばエンジン1の回転速度Neや充填効率Ec等の運転状態と、EGRバルブ13の開度と外部EGR量との関係が記された外部EGR量マップを予めROMに記憶し、外部EGR量マップを現時点の運転状態で検索すればよい。また、内部EGR量についても同様に、例えばエンジン1の回転速度Neや充填効率Ec等の運転状態と、VVTと内部EGR量との関係が記された内部EGR量マップを予めROMに記憶し、内部EGR量マップを現時点での運転状態で検索すればよい。   For the external EGR amount, for example, an external EGR amount map in which the operation state such as the rotational speed Ne of the engine 1 and the charging efficiency Ec, the relationship between the opening degree of the EGR valve 13 and the external EGR amount is recorded is stored in the ROM in advance. The external EGR amount map may be searched with the current operation state. Similarly, for the internal EGR amount, for example, an internal EGR amount map in which the operating state such as the rotational speed Ne of the engine 1 and the charging efficiency Ec and the relationship between the VVT and the internal EGR amount is recorded is stored in the ROM in advance. What is necessary is just to search an internal EGR amount map by the driving | running state at the present time.

なお、外部EGR量を算出する別の方法として、エアフローセンサ5で検出された実吸入空気流量Qrから推定されるサージタンク9内の新気分圧と、インマニ圧センサ10で検出されたインマニ圧PBから外部EGR量を推定してもよい。また、別の方法として、予め、排圧(排気管11の圧力)とインマニ圧PBとEGRバルブ13の開度とから、オリフィスの流量算出式を用いて外部EGR量を算出してもよい。   As another method for calculating the external EGR amount, the fresh air partial pressure in the surge tank 9 estimated from the actual intake air flow rate Qr detected by the airflow sensor 5 and the intake manifold pressure PB detected by the intake manifold pressure sensor 10 are used. The amount of external EGR may be estimated from the above. As another method, the external EGR amount may be calculated in advance from the exhaust pressure (pressure in the exhaust pipe 11), the intake manifold pressure PB, and the opening degree of the EGR valve 13 using an orifice flow rate calculation formula.

なお、EGR率Rについて外部EGR量のみとする場合は、運転状態に応じて算出した吸気VVT制御量、および排気VVT制御量に基づいて、吸気VVT開度Vinと排気VVT開度Vexを算出する。   When only the external EGR amount is used for the EGR rate R, the intake VVT opening Vin and the exhaust VVT opening Vex are calculated based on the intake VVT control amount and the exhaust VVT control amount calculated according to the operating state. .

次に、熱効率演算手段124は、前述の空燃作動流体の組成を示す各々の物理量と熱効率との関係が記されたマップ等を用いて、各々の物理量に対する補正係数を算出する。そして、基本熱効率ηbと各々の物理量に対する補正係数とを用いて、補正後熱効率ηr[%]を算出する。   Next, the thermal efficiency calculating means 124 calculates a correction coefficient for each physical quantity using a map or the like in which the relationship between each physical quantity indicating the composition of the air-fuel working fluid and the thermal efficiency is described. Then, the corrected thermal efficiency ηr [%] is calculated using the basic thermal efficiency ηb and the correction coefficient for each physical quantity.

ここで、作動流体の組成を示す物理量として水温は含まれていないが、前述の空燃作動流体の組成を示す各々の物理量と同様に、まずは、水温WTを検出し、熱効率との関係が記されたマップ等を用いて補正係数を算出し、上記補正後熱効率ηr[%]に更に補正してもよい。   Here, although the water temperature is not included as a physical quantity indicating the composition of the working fluid, the water temperature WT is first detected and the relationship with the thermal efficiency is described, as with each physical quantity indicating the composition of the air-fuel working fluid. The correction coefficient may be calculated using the map or the like, and further corrected to the corrected thermal efficiency ηr [%].

続いて、実施の形態1に係るMBTであるθmを算出するトルク発生効率算出手段115におけるMBT演算手段125について、公知技術に基づいて簡単に説明する。前述の熱効率演算手段124における考え方と同様に、まず、MBT演算手段125は、充填効率EcとMBTとの関係が記された基本MBTマップを用いて、充填効率Ecおよび回転速度Neから、基本MBTであるθmbを算出する。   Subsequently, the MBT calculation means 125 in the torque generation efficiency calculation means 115 for calculating θm that is the MBT according to the first embodiment will be briefly described based on a known technique. Similar to the concept of the thermal efficiency calculation unit 124 described above, first, the MBT calculation unit 125 uses the basic MBT map in which the relationship between the charging efficiency Ec and the MBT is described, from the charging efficiency Ec and the rotational speed Ne, to determine the basic MBT. Θmb is calculated.

次に、前述の熱効率演算手段124における考え方と同様に、前述の空燃作動流体の組成を示す各々の物理量(水温も含める)とMBTとの関係が記されたマップ等を用いて、各々の物理量に対する補正係数を算出する。   Next, in the same way as the idea in the thermal efficiency calculating means 124 described above, each of the physical quantities (including the water temperature) indicating the composition of the air-fuel working fluid and a map in which the relationship between the MBT is described is used. A correction coefficient for the physical quantity is calculated.

次に、基本MBTであるθmbと各々の物理量に対する補正係数とを用いて、補正後MBTであるθmrを算出し、これをMBTであるθmとする。   Next, θmr, which is the corrected MBT, is calculated using θmb, which is the basic MBT, and the correction coefficient for each physical quantity, and is set as θm, which is the MBT.

続いて、実施の形態1に係るトルク発生効率算出手段115における熱効率の低下割合Aを算出する低下割合演算手段126について、公知技術に基づいて簡単に説明する。点火時期に対する熱効率の関係は、MBT時の熱効率を最大にして、進角しても遅角しても2次関数を近似した特性にて低下することは公知である。従って、低下の割合をその2次関数の傾きとして近似することで低下割合が算出される。なお、前述の熱効率演算手段124やMBT演算手段125における考え方と同様に、前述の空燃作動流体の組成を示す各々の物理量(水温も含める)に基づいて、基本低下割合Abや補正後低下割合Arを算出してもよい。   Next, the reduction rate calculation unit 126 that calculates the thermal efficiency reduction rate A in the torque generation efficiency calculation unit 115 according to Embodiment 1 will be briefly described based on a known technique. It is well known that the relationship between the thermal efficiency and the ignition timing decreases with a characteristic that approximates a quadratic function regardless of whether the angle is advanced or retarded by maximizing the thermal efficiency during MBT. Therefore, the reduction rate is calculated by approximating the reduction rate as the slope of the quadratic function. Similar to the concept of the thermal efficiency calculation means 124 and the MBT calculation means 125 described above, the basic reduction rate Ab and the corrected reduction rate are based on the respective physical quantities (including the water temperature) indicating the composition of the air-fuel working fluid. Ar may be calculated.

次に、実熱効率ηiの算出処理について図6のフローチャート参照しながら説明する。まずは、点火時期ITを算出する(ステップS301)。そもそもエンジン1のトルク特性は、図7に示すように点火時期ITについての2次関数として近似することができる。具体的には、前述より算出されたMBTであるθm(ステップS302)と点火時期ITとに基づいて、次式(7)のようにリタード量θrを算出する(ステップS303)。
θr=θm−IT・・・(7)
Next, the calculation process of the actual thermal efficiency ηi will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the ignition timing IT is calculated (step S301). In the first place, the torque characteristic of the engine 1 can be approximated as a quadratic function with respect to the ignition timing IT as shown in FIG. Specifically, the retard amount θr is calculated as in the following equation (7) based on θm (step S302), which is the MBT calculated from the above, and the ignition timing IT (step S303).
θr = θm−IT (7)

次に、リタード量θrとトルク量を示すトルク発生効率との関係が2次関数で近似できるトルク曲線の特性を用いて、トルク発生効率を算出する。具体的には、低下割合Aを傾きとした2次関数となるトルク曲線の特性に基づいて、リタード量θrから次式(8)のように、トルク量に対して正規化されたトルク発生効率Kを算出する(ステップS305)。このとき、トルク発生効率Kの代わりに、エンジントルクTのようなトルク絶対量を算出してもよい。
K=1−Ar×θr×θr・・・(8)
Next, the torque generation efficiency is calculated using the characteristics of the torque curve that can approximate the relationship between the retard amount θr and the torque generation efficiency indicating the torque amount by a quadratic function. Specifically, the torque generation efficiency normalized with respect to the torque amount from the retard amount θr as in the following equation (8) based on the characteristic of the torque curve that is a quadratic function with the decrease rate A as the slope. K is calculated (step S305). At this time, instead of the torque generation efficiency K, an absolute torque amount such as the engine torque T may be calculated.
K = 1−Ar × θr × θr (8)

次に、トルク発生効率Kと前述により算出された熱効率η(ステップS306)に基づいて、次式(9)のように実熱効率ηiを算出する(ステップS307)。
ηi=η×K・・・(9)
Next, based on the torque generation efficiency K and the thermal efficiency η (step S306) calculated as described above, the actual thermal efficiency ηi is calculated as in the following equation (9) (step S307).
ηi = η × K (9)

このように、MBTであるθm、点火時期IT、低下割合A、熱効率ηから実熱効率ηiを算出する。   Thus, the actual thermal efficiency ηi is calculated from θm, which is MBT, the ignition timing IT, the decrease rate A, and the thermal efficiency η.

次に、図1〜図3、および図6、図7とともに、図8を参照しながら、実施の形態1に係るトルク発生効率算出手段115におけるMBT演算手段125のMBT対する第1〜第4のVVT補正係数の算出について説明する。なお、図9に示す吸気VVT開度VinとMBTとの関係が、回転速度Ne、充填効率Ec、あるいは排気VVT開度Vexによって変化する特性を用いて説明する。   Next, referring to FIG. 8 together with FIG. 1 to FIG. 3, FIG. 6, and FIG. 7, the first to fourth of the MBT of the MBT calculation means 125 in the torque generation efficiency calculation means 115 according to the first embodiment. The calculation of the VVT correction coefficient will be described. The relationship between the intake VVT opening Vin and MBT shown in FIG. 9 will be described using characteristics that vary depending on the rotational speed Ne, the charging efficiency Ec, or the exhaust VVT opening Vex.

まず、図9は、実機データを検証して導かれた、MBTに対する吸気VVT開度Vin、回転速度Ne、充填効率Ec、排気VVT開度Vexの関係を示す図であり、具体的には、排気VVT開度の最進角(0deg)に対して、吸気VVT開度VinとMBTとの関係が示されており(左上図)、この左上図に対して回転速度Neが上昇すると、吸気VVT開度Vinの特性が、MBTが一定となる吸気VVT開度Vinの領域に沿って右側にシフトされる関係となる(右上図)。つまり、回転速度Neの変化によって、MBTが一定となる吸気VVT開度Vinの領域に沿って吸気VVT開度Vinの制御量の方向に移動する特性といえる。また、左上図に対して充填効率Ecが上昇すると、MBTの特性の傾きが小さくなる関係となる(左下図)。つまり、充填効率Ecの変化によって、MBTの傾きが変化する特性といえる。また、左上図に対して回転速度Neと充填効率Ecが上昇すると、吸気VVT開度Vinの特性が、MBTが一定となる吸気VVT開度Vinの領域に沿って右側にシフトされ、MBTの傾きが小さくなる関係となる(右下図)。更に、排気VVT開度Vexが遅角側に進むにつれて、排気VVT開度の最進角(0deg)に対して、MBTのオフセットが増加する関係となる(中下図)。つまり、排気VVT開度Vexの制御量の変化によって、MBTの方向と吸気VVT開度Vinの制御量の方向に沿って移動する特性といえる。 First, FIG. 9 is a diagram showing the relationship among the intake VVT opening Vin, the rotational speed Ne, the charging efficiency Ec, and the exhaust VVT opening Vex with respect to MBT, which is derived by verifying actual machine data. The relationship between the intake VVT opening Vin and MBT is shown with respect to the most advanced angle (0 deg) of the exhaust VVT opening (upper left figure). When the rotational speed Ne increases with respect to the upper left figure, the intake VVT is increased. The characteristic of the opening degree Vin is shifted to the right side along the region of the intake VVT opening degree Vin where the MBT is constant (upper right diagram). In other words, the change in the rotational speed Ne, it can be said that the characteristics of MBT is moved in the direction of the control amount of the intake VVT opening Vin along the region of the intake VVT opening Vin becomes constant. Further, when the filling efficiency Ec is increased with respect to the upper left figure, the slope of the MBT characteristic becomes smaller (lower left figure). That is, it can be said that the MBT slope changes with the change in the filling efficiency Ec. Further, when the rotational speed Ne and the charging efficiency Ec increase with respect to the upper left figure, the characteristics of the intake VVT opening Vin are shifted to the right along the region of the intake VVT opening Vin where the MBT is constant, and the inclination of the MBT Becomes smaller (lower right figure). Further, as the exhaust VVT opening Vex advances toward the retard side, the MBT offset increases with respect to the most advanced angle (0 deg) of the exhaust VVT opening (middle lower diagram). That is, it can be said that the characteristic moves along the MBT direction and the control amount direction of the intake VVT opening Vin according to a change in the control amount of the exhaust VVT opening Vex.

トルク発生効率算出手段115におけるMBT演算手段125については、吸気VVT開度Vinと排気VVT開度Vexを算出し(ステップS401)、吸気VVT開度Vinと排気VVT開度Vexとの関係が記されたマップより第1VVT補正係数KBvvt2を算出する(ステップS402)。   For the MBT calculating means 125 in the torque generation efficiency calculating means 115, the intake VVT opening Vin and the exhaust VVT opening Vex are calculated (step S401), and the relationship between the intake VVT opening Vin and the exhaust VVT opening Vex is described. The first VVT correction coefficient KBvvt2 is calculated from the obtained map (step S402).

そして、回転速度Neと充填効率Ecを算出し(ステップS403)、回転速度Neとの関係が記された補正マップより、第2VVT補正係数KSvvt2を算出する(ステップS404)。   Then, the rotational speed Ne and the charging efficiency Ec are calculated (step S403), and the second VVT correction coefficient KSvvt2 is calculated from the correction map describing the relationship between the rotational speed Ne (step S404).

そして、ステップS402で算出された第1VVT補正係数KBvvt2と、第2VVT補正係数KSvvt2を加算して0クリップ処置(補正値は正値のみ)を行う(ステップS405)。   Then, the first VVT correction coefficient KBvvt2 calculated in step S402 and the second VVT correction coefficient KSvvt2 are added to perform 0 clip treatment (correction value is only a positive value) (step S405).

更に、排気VVT開度Vexと回転速度Neとの関係が記された補正マップより、第3VVT補正係数KOvvt2を算出する(ステップS406)。また、充填効率Ecとの関係が記された補正マップより、第4VVT補正係数KGvvt2を算出する(ステップS407)。   Further, a third VVT correction coefficient KOvvt2 is calculated from a correction map describing the relationship between the exhaust VVT opening degree Vex and the rotational speed Ne (step S406). Further, the fourth VVT correction coefficient KGvvt2 is calculated from the correction map describing the relationship with the charging efficiency Ec (step S407).

そして、ステップS406で算出された第3VVT補正係数KOvvt2と、ステップS407で算出された第4VVT補正係数KGvvt2とに基づいて、次式(10)のようにMBT対するVVT補正係数Kvvt1を算出する(ステップS408)。
Kvvt1={max(KBvvt2+KSvvt2)+KOvvt2}
×KGvvt2・・・(10)
Then, the first 3VVT correction coefficient KOvvt2 calculated in step S406, based on a first 4VVT correction coefficient KGvvt2 calculated in step S407, calculates a VVT correction coefficient Kvvt1 against the MBT by the following equation (10) ( Step S408).
Kvvt1 = {max (KBvvt2 + KSvvt2) + KOvvt2}
× KGvvt2 (10)

次に、基本MBTであるθmbを算出し(ステップS409)、MBT対するVVT補正係数Kvvt1にて補正することにより、補正後MBTであるθmrを算出する(ステップS410) Next, calculate the θmb a basic MBT (step S409), by correcting at VVT correction coefficient Kvvt1 against the MBT, is calculated which is corrected MBT θmr (step S410).

このように、吸気VVT開度Vinと排気VVT開度Vexとの関係が記されたマップより算出した第1VVT補正係数KBvvt2、回転速度Neとの関係が記された補正マップより算出した第2VVT補正係数KSvvt2、排気VVT開度Vexと回転速度Neとの関係が記された補正マップより算出した第3VVT補正係数KOvvt2、充填効率Ecとの関係が記された補正マップより算出した第4VVT補正係数KGvvt2に基づいて、MBT対するVVT補正係数Kvvt1を算出し、基本MBTであるθmbを補正して、補正後MBTであるθmrを算出する。   As described above, the first VVT correction coefficient KBvvt2 calculated from the map in which the relationship between the intake VVT opening Vin and the exhaust VVT opening Vex is described, and the second VVT correction calculated from the correction map in which the relationship between the rotational speed Ne is described. The fourth VVT correction coefficient KGvvt2 calculated from the correction map describing the relationship between the coefficient KSvvt2, the relationship between the exhaust VVT opening Vex and the rotational speed Ne, calculated from the third VVT correction coefficient KOvvt2, and the charging efficiency Ec. Based on the above, a VVT correction coefficient Kvvt1 for MBT is calculated, θmb that is the basic MBT is corrected, and θmr that is the corrected MBT is calculated.

そして、補正後MBTであるθmr、前述の低下割合A、および点火時期ITから、トルク発生効率Kを算出し、熱効率ηから実熱効率ηiを、制御マップ容量を抑えつつ、吸気VVT開度Vin、排気VVT開度Vex、関係充填効率Ec、回転速度Neなどのさまざまな運転条件やばらつきによらないで高精度に算出することができる。   Then, the torque generation efficiency K is calculated from the corrected MBT θmr, the above-described decrease rate A, and the ignition timing IT, and the actual heat efficiency ηi is calculated from the thermal efficiency η, while the control map capacity is suppressed, and the intake VVT opening Vin, It can be calculated with high accuracy without depending on various operating conditions and variations such as the exhaust VVT opening Vex, the related charging efficiency Ec, and the rotational speed Ne.

なお、第1VVT補正係数KBvvt2、第2VVT補正係数KSvvt2、第3VVT補正係数KOvvt2、第4VVT補正係数KGvvt2については、さまざまな運転条件による厳密な測定によって設定するか、もしくは、工数を考慮して、ツール等を使用した計算でのエンジンシミュレーションの数値結果を用いて設定すればよい。   The first VVT correction coefficient KBvvt2, the second VVT correction coefficient KSvvt2, the third VVT correction coefficient KOvvt2, and the fourth VVT correction coefficient KGvvt2 are set by strict measurement under various operating conditions, or the tool is considered in consideration of man-hours. What is necessary is just to set using the numerical result of the engine simulation in the calculation using etc.

次に、図1〜図3、および図6、図7とともに、図10を参照しながら、実施の形態1に係る熱効率演算手段124の熱効率に対するVVT補正係数の算出について説明する。なお、図11に示す排気VVT開度Vexと熱効率との関係が2次関数で近似できる特性を用いて説明する。   Next, calculation of the VVT correction coefficient for the thermal efficiency of the thermal efficiency calculation unit 124 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 10 together with FIGS. 1 to 3 and FIGS. 6 and 7. The relationship between the exhaust VVT opening degree Vex and the thermal efficiency shown in FIG. 11 will be described using characteristics that can be approximated by a quadratic function.

まず、図11は、実機データを検証して導かれた熱効率ηに対する排気VVT開度Vexの関係を示す図であり、具体的には2次関数で近似できる特性となる。   First, FIG. 11 is a diagram showing the relationship of the exhaust VVT opening degree Vex with respect to the thermal efficiency η derived by verifying actual machine data. Specifically, the characteristic can be approximated by a quadratic function.

熱効率演算手段124の熱効率に対するVVT補正係数の算出については、吸気VVT開度Vinと排気VVT開度Vexを算出する(ステップS401)。また、回転速度Neと充填効率Ecを算出する(ステップS403)。   Regarding the calculation of the VVT correction coefficient for the thermal efficiency of the thermal efficiency calculation means 124, the intake VVT opening Vin and the exhaust VVT opening Vex are calculated (step S401). Further, the rotational speed Ne and the charging efficiency Ec are calculated (step S403).

そして、排気VVT開度Vexの2乗に対する充填効率Ecと回転速度Neとの関係が記された傾きマップより第5VVT補正係数Aを算出する(ステップS421)。   Then, a fifth VVT correction coefficient A is calculated from an inclination map in which the relationship between the charging efficiency Ec and the rotational speed Ne with respect to the square of the exhaust VVT opening degree Vex is described (step S421).

そして、排気VVT開度Vexに対する充填効率Ecと回転速度Neとの関係が記された傾きマップより第6VVT補正係数Bを算出する(ステップS422)。   Then, a sixth VVT correction coefficient B is calculated from an inclination map in which the relationship between the charging efficiency Ec and the rotational speed Ne with respect to the exhaust VVT opening degree Vex is described (step S422).

更に、吸気VVT開度Vinに対する充填効率Ecと回転速度Neとの関係が記されたオフセットのマップより第7VVT補正係数Cを算出する(ステップS423)。   Further, a seventh VVT correction coefficient C is calculated from an offset map in which the relationship between the charging efficiency Ec and the rotational speed Ne with respect to the intake VVT opening degree Vin is described (step S423).

そして、ステップS401で算出された排気VVT開度Vexと、ステップS421における傾きマップより算出した第5VVT補正係数Aと、ステップS422における傾きマップより算出した第6VVT補正係数Bと、ステップS423におけるオフセットのマップより算出した第7VVT補正係数Cに基づいて、次式(11)のように2次関数の傾きやオフセットを表す、熱効率に対するVVT補正係数Kvvt2を算出する(ステップS424)。
Kvvt2=A×Vex×Vex+B×Vex+C・・・(11)
Then, the exhaust VVT opening degree Vex calculated in step S401, the fifth VVT correction coefficient A calculated from the inclination map in step S421, the sixth VVT correction coefficient B calculated from the inclination map in step S422, and the offset in step S423. Based on the seventh VVT correction coefficient C calculated from the map, a VVT correction coefficient Kvvt2 for the thermal efficiency representing the slope and offset of the quadratic function is calculated as in the following equation (11) (step S424).
Kvvt2 = A × Vex × Vex + B × Vex + C (11)

次に、基本熱効率であるηbを算出し(ステップS425)、熱効率に対するVVT補正係数Kvvt2にて補正し、補正後熱効率のηrを算出する(ステップS426)。   Next, ηb, which is the basic thermal efficiency, is calculated (step S425), corrected with the VVT correction coefficient Kvvt2 for the thermal efficiency, and ηr of the corrected thermal efficiency is calculated (step S426).

(削除)   (Delete)

このように、充填効率Ecおよび回転速度Neとの関係が記された傾きマップより算出した第5VVT補正係数A、傾きマップより算出した第6VVT補正係数B、オフセットのマップより算出した第7VVT補正係数Cに基づいて、熱効率に対するVVT補正係数Kvvt2を算出し、基本熱効率ηbを補正して補正後熱効率ηrを算出する。   As described above, the fifth VVT correction coefficient A calculated from the inclination map in which the relationship between the charging efficiency Ec and the rotational speed Ne is described, the sixth VVT correction coefficient B calculated from the inclination map, and the seventh VVT correction coefficient calculated from the offset map. Based on C, the VVT correction coefficient Kvvt2 for the thermal efficiency is calculated, the basic thermal efficiency ηb is corrected, and the corrected thermal efficiency ηr is calculated.

そして、前述のMBTであるθm、低下割合A、および点火時期ITから、トルク発生効率Kを算出し、補正後熱効率ηrから実熱効率ηiを、制御マップ容量を抑えつつ、吸気VVT開度Vin、排気VVT開度Vex、関係充填効率Ec、回転速度Neなどのさまざまな運転条件やばらつきによらないで高精度に算出することができる。   Then, the torque generation efficiency K is calculated from the above-mentioned MBT θm, the decrease rate A, and the ignition timing IT, the actual heat efficiency ηi is calculated from the corrected thermal efficiency ηr, and the intake map VVT opening Vin, It can be calculated with high accuracy without depending on various operating conditions and variations such as the exhaust VVT opening Vex, the related charging efficiency Ec, and the rotational speed Ne.

なお、傾きマップより算出した第5VVT補正係数A、傾きマップより算出した第6VVT補正係数B、オフセットのマップより算出した第7VVT補正係数Cについては、さまざまな運転条件による厳密な測定によって設定するか、もしくは、工数を考慮して、ツール等を使用した計算でのエンジンシミュレーションの数値結果を用いて設定すればよい。   Whether the fifth VVT correction coefficient A calculated from the inclination map, the sixth VVT correction coefficient B calculated from the inclination map, and the seventh VVT correction coefficient C calculated from the offset map are set by strict measurement under various operating conditions. Alternatively, it may be set using the numerical result of the engine simulation in the calculation using a tool or the like in consideration of the man-hour.

前述により、推定トルク算出手段116は、実熱効率ηiに基づいて推定出力トルクTRQを高精度に算出している。ここで、実熱効率ηiは、トルク発生効率算出手段115と熱効率演算手段124とによって、基本MBTであるθmbを各々の物理量に対する補正係数を用いて補正された補正後MBTのθmrと、低下割合A、もしくは基本低下割合Abを各々の物理量に対する補正係数を用いて補正された補正後低下割合Arと、点火時期ITと、からトルク発生効率Kを算出し、このトルク発生効率Kと熱効率ηにより算出する。予め、吸入空気流量制御手段118により実熱効率ηiに基づいて吸入空気流量が高精度に制御できることから、本実施の形態は実現可能である。   As described above, the estimated torque calculation means 116 calculates the estimated output torque TRQ with high accuracy based on the actual thermal efficiency ηi. Here, the actual thermal efficiency ηi is calculated by the torque generation efficiency calculating unit 115 and the thermal efficiency calculating unit 124, and θmb of the corrected MBT obtained by correcting θmb, which is the basic MBT, using the correction coefficient for each physical quantity, and the decrease rate A Alternatively, the torque generation efficiency K is calculated from the corrected decrease ratio Ar obtained by correcting the basic decrease ratio Ab using the correction coefficient for each physical quantity and the ignition timing IT, and is calculated from the torque generation efficiency K and the thermal efficiency η. To do. Since the intake air flow rate can be controlled with high accuracy in advance by the intake air flow rate control means 118 based on the actual thermal efficiency ηi, this embodiment can be realized.

以上詳述したように、実施の形態1に係る内燃機関の制御装置によれば、推定トルク算出手段116は、空燃比AF、インマニ圧PBまたは実吸入空気流量Qr、実熱効率ηiに基づいて、エンジン1の推定出力トルクTRQまたは推定図示平均有効圧Pirを算出する。そのため、制御マップ容量を抑えつつ、エンジン1の推定出力トルクTRQを高精度に算出することができる。   As described above in detail, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, the estimated torque calculation means 116 is based on the air-fuel ratio AF, the intake manifold pressure PB or the actual intake air flow rate Qr, and the actual heat efficiency ηi. The estimated output torque TRQ of the engine 1 or the estimated indicated mean effective pressure Pir is calculated. Therefore, the estimated output torque TRQ of the engine 1 can be calculated with high accuracy while suppressing the control map capacity.

また、吸入空気流量制御手段118は、目標トルク算出手段121が算出した目標図示平均有効圧Pit(目標出力トルクTRQt)に基づいて目標吸入空気流量Qtを算出し、この目標吸入空気流量Qtを達成するようにスロットル開度THの目標値を算出して、スロットル開度制御手段119を介してスロットル開度THを制御する。   The intake air flow rate control means 118 calculates the target intake air flow rate Qt based on the target indicated mean effective pressure Pit (target output torque TRQt) calculated by the target torque calculation means 121, and achieves this target intake air flow rate Qt. Thus, the target value of the throttle opening TH is calculated, and the throttle opening TH is controlled via the throttle opening control means 119.

また、点火時期制御手段117は、目標トルク算出手段121、推定トルク算出手段116、トルク発生効率算出手段115、熱効率演算手段124に基づいて、点火時期ITを制御する。そのため、運転者要求出力トルクTRQdや他のコントローラからのトルク要求値を高精度に達成することができる。   Further, the ignition timing control means 117 controls the ignition timing IT based on the target torque calculation means 121, the estimated torque calculation means 116, the torque generation efficiency calculation means 115, and the thermal efficiency calculation means 124. Therefore, the driver request output torque TRQd and the torque request value from another controller can be achieved with high accuracy.

なお、EGR率R、空燃比AFおよび点火時期ITについては、エンジン1の回転速度Neや充填効率Ec等の運転状態に対応した最適値が予め制御マップとして記憶されており、目標吸入空気流量Qtが達成された時点で最適な制御値が算出され、その制御値を目標値としてEGRバルブ13、インジェクタ14および点火コイル17を制御することにより、それぞれ最適値に制御される。   For the EGR rate R, the air-fuel ratio AF, and the ignition timing IT, optimum values corresponding to the operating state such as the rotational speed Ne of the engine 1 and the charging efficiency Ec are stored in advance as a control map, and the target intake air flow rate Qt When the above is achieved, an optimal control value is calculated, and the EGR valve 13, the injector 14, and the ignition coil 17 are controlled using the control value as a target value, respectively, so that the optimal value is controlled.

1 エンジン(内燃機関)、2 クランク角センサ、3 吸気管、4 エアクリーナ、5 エアフローセンサ、6 吸入空気温センサ、7 スロットルバルブ、8 スロットルポジションセンサ、9 サージタンク、10 インマニ圧センサ、11 排気管、12 EGR管、13 EGRバルブ、14 インジェクタ、15 シリンダ、16 点火プラグ、17 点火コイル、18 吸気バルブ、19 排気バルブ、20 空燃比センサ、100 電子制御ユニット(ECU)、110 空燃比制御手段、111 EGRバルブ開度制御手段、112 EGR率算出手段、113 吸気VVT制御手段、114 排気VVT制御手段、115 トルク発生効率算出手段、116 推定トルク算出手段、117 点火時期制御手段、118 吸入空気流量制御手段、119 スロットル開度制御手段、120 要求トルク算出手段、121 目標トルク算出手段、122 目標シリンダ内新気量算出手段、123 目標吸入空気流量算出手段、124 熱効率演算手段、125 MBT演算手段、126 低下割合演算手段 1 engine (internal combustion engine), 2 crank angle sensor, 3 intake pipe, 4 air cleaner, 5 air flow sensor, 6 intake air temperature sensor, 7 throttle valve, 8 throttle position sensor, 9 surge tank, 10 intake manifold pressure sensor, 11 exhaust pipe , 12 EGR pipe, 13 EGR valve, 14 injector, 15 cylinder, 16 spark plug, 17 ignition coil, 18 intake valve, 19 exhaust valve, 20 air-fuel ratio sensor, 100 electronic control unit (ECU), 110 air-fuel ratio control means, 111 EGR valve opening control means, 112 EGR rate calculation means, 113 intake VVT control means, 114 exhaust VVT control means, 115 torque generation efficiency calculation means, 116 estimated torque calculation means, 117 ignition timing control means, 118 intake air flow rate control means 119 Throttle opening control means, 120 Required torque calculation means, 121 Target torque calculation means, 122 Target cylinder fresh air amount calculation means, 123 Target intake air flow rate calculation means, 124 Thermal efficiency calculation means, 125 MBT calculation means, 126 Reduction ratio Calculation means

Claims (5)

内燃機関の各運転条件における点火時期とMBTとに基づいて、前記MBTからの点火リタード量を算出すると共に、前記点火リタード量と前記内燃機関の各運転条件におけるトルク発生効率との関係から前記トルク発生効率を算出し、前記トルク発生効率と前記内燃機関の各運転状態における熱効率とから出力トルクの補正を行なう内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の吸気路からシリンダ内に導入される空気量を制御する吸気VVT制御量を算出する吸気VVT制御量算出手段と、
前記シリンダ内から前記内燃機関の排気路に排出される燃焼ガス量を制御する排気VVT制御量を算出する排気VVT制御量算出手段と、
前記内燃機関の標準運転状態における吸入空気流量充填効率とエンジン回転速度とに基づいて基本MBTを算出する基本MBT算出手段と、
前記MBTが、前記吸気VVT制御量と前記排気VVT制御量とにより変化する特性を用いて第1VVT補正係数を算出する第1VVT補正係数算出手段と、
前記吸気VVT制御量と前記MBTとの関係が、前記エンジン回転速度の変化によって前記吸気VVT制御量に沿って移動する特性を用いて、前記エンジン回転速度から算出されるシフト量の補正係数を算出する第2VVT補正係数算出手段と、
前記吸気VVT制御量と前記MBTとの関係が、前記吸入空気流量充填効率の変化によって前記MBTの傾きが変化する特性を用いて、前記吸入空気流量充填効率から算出されるゲイン量の補正係数を算出する第3VVT補正係数算出手段と、
前記吸気VVT制御量と前記MBTとの関係が、前記排気VVT制御量の変化によって前記MBTの方向に沿って前記MBTが一定となる前記吸気VVT制御量の領域が狭くなる特性を用いて、前記排気VVT制御量と前記エンジン回転速度とから算出されるオフセット量の補正係数を算出する第4VVT補正係数算出手段と、
前記第1から第4VVT補正係数算出手段で算出された補正係数に基づいて前記基本MBTを補正し、前記MBTを算出するMBT算出手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置
Based on the ignition timing and MBT in each operating condition of the internal combustion engine, the ignition retard amount from the MBT is calculated, and the torque is calculated from the relationship between the ignition retard amount and the torque generation efficiency in each operating condition of the internal combustion engine. In the control device for an internal combustion engine that calculates the generation efficiency and corrects the output torque from the torque generation efficiency and the thermal efficiency in each operating state of the internal combustion engine.
An intake VVT control amount calculating means for calculating an intake VVT control amount for controlling the amount of air introduced into the cylinder from the intake passage of the internal combustion engine;
Exhaust VVT control amount calculating means for calculating an exhaust VVT control amount for controlling the amount of combustion gas discharged from the cylinder to the exhaust passage of the internal combustion engine;
Basic MBT calculating means for calculating basic MBT based on intake air flow rate filling efficiency and engine rotational speed in a standard operating state of the internal combustion engine;
A first VVT correction coefficient calculating means for calculating a first VVT correction coefficient using a characteristic in which the MBT varies depending on the intake VVT control amount and the exhaust VVT control amount;
Using the characteristic that the relationship between the intake VVT control amount and the MBT moves along the intake VVT control amount according to a change in the engine rotation speed, a correction coefficient for the shift amount calculated from the engine rotation speed is calculated. Second VVT correction coefficient calculating means for
The relationship between the intake VVT control amount and the MBT is a gain amount correction coefficient calculated from the intake air flow rate charging efficiency, using a characteristic that the slope of the MBT changes with a change in the intake air flow rate charge efficiency. A third VVT correction coefficient calculating means for calculating;
The relationship between the intake VVT control amount and the MBT is such that the region of the intake VVT control amount in which the MBT is constant along the MBT direction due to a change in the exhaust VVT control amount becomes narrower. A fourth VVT correction coefficient calculating means for calculating a correction coefficient for the offset amount calculated from the exhaust VVT control amount and the engine speed;
An internal combustion engine control device comprising: MBT calculating means for correcting the basic MBT based on the correction coefficients calculated by the first to fourth VVT correction coefficient calculating means and calculating the MBT. .
前記内燃機関の標準運転状態における前記吸入空気流量充填効率と、前記エンジン回転速度とに基づいて、基本熱効率を算出すると共に、
前記排気VVT制御量と前記熱効率との関係が2次関数で近似できる特性を用いて、前記2次関数の3つの係数となる第5VVT補正係数と、第6VVT補正係数と、第7VVT補正係数を、前記吸入空気流量充填効率と前記エンジン回転速度とに基づいて算出し、
前記第5VVT補正係数から前記第7VVT補正係数に基づいて、前記基本熱効率を補正し、前記熱効率を算出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。
Based on the intake air flow rate filling efficiency in the standard operating state of the internal combustion engine and the engine speed, a basic thermal efficiency is calculated,
Using the characteristic that the relationship between the exhaust VVT control amount and the thermal efficiency can be approximated by a quadratic function, a fifth VVT correction coefficient, a sixth VVT correction coefficient, and a seventh VVT correction coefficient that are three coefficients of the quadratic function are obtained. , Based on the intake air flow rate filling efficiency and the engine speed,
Wherein the first 5VVT correction coefficient based on the first 7VVT correction coefficient, and corrects the basic thermal efficiency, control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that to calculate the thermal efficiency.
ドライバのアクセル操作に基づいて前記内燃機関が発生すべき目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、前記目標トルクに基づいて、前記内燃機関が吸入すべき目標吸入空気流量を算出する目標吸入空気流量演算手段と、を備え、
前記目標吸入空気流量演算手段は、前記トルク発生効率と前記熱効率とに基づいて前記目標トルクを補正し、前記目標吸入空気流量を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
Target torque calculation means for calculating a target torque to be generated by the internal combustion engine based on an accelerator operation of a driver, and a target intake air flow rate for calculating a target intake air flow rate to be sucked by the internal combustion engine based on the target torque Computing means,
The target intake air flow rate calculation means corrects the target torque based on the torque generation efficiency and the thermal efficiency, and calculates the target intake air flow rate . Control device for internal combustion engine.
前記内燃機関の吸気管における吸入空気流量を用いて実際に吸入する実吸入空気流量を算出する実吸入空気流量演算手段と、前記実吸入空気流量に基づいて前記内燃機関から発生すべき推定トルクを算出する推定トルク算出手段と、を備え、
前記推定トルク算出手段は、前記トルク発生効率と前記熱効率とに基づいて、前記実吸入空気流量を補正し、前記推定トルクを算出することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
An actual intake air flow rate calculating means for calculating an actual intake air flow rate actually sucked using an intake air flow rate in the intake pipe of the internal combustion engine; and an estimated torque to be generated from the internal combustion engine based on the actual intake air flow rate. An estimated torque calculating means for calculating ,
The estimated torque calculation means corrects the actual intake air flow rate based on the torque generation efficiency and the thermal efficiency, and calculates the estimated torque. A control device for an internal combustion engine according to item.
ドライバのアクセル操作に基づいて前記内燃機関が発生すべき目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、前記内燃機関の吸気管が実際に吸入する実吸入空気流量に基づいて前記内燃機関から発生すべき推定トルクを算出する推定トルク算出手段と、前記内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、を備え、
前記点火時期制御手段は、前記目標トルク、前記推定トルク、前記トルク発生効率、および前記熱効率に基づいて、前記点火時期を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
Target torque calculation means for calculating the target torque to be generated by the internal combustion engine based on the accelerator operation of the driver, and the internal combustion engine to be generated based on the actual intake air flow rate actually taken in by the intake pipe of the internal combustion engine An estimated torque calculating means for calculating an estimated torque; and an ignition timing control means for controlling the ignition timing of the internal combustion engine,
The internal combustion engine according to claim 1 or 2 , wherein the ignition timing control means calculates the ignition timing based on the target torque, the estimated torque, the torque generation efficiency, and the thermal efficiency. Control device.
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