JP5594236B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来、内燃機関の気筒内の混合気に点火する時期は、内燃機関の運転状態に基づいて基本点火時期を求め、更にこの基本点火時期を補正することで決定されるのが一般的である。例えば特許文献1には、気筒内に吸入される新気量に基づいて基本点火時期を求めると共に、この気筒内に残留する残留ガスの割合に基づいて点火時期補正量を決定し、この点火時期補正量で上記基本点火時期を補正して点火時期を決定する内燃機関の制御装置が開示されている。つまり、この制御装置においては、基本点火時期に対して内部EGRガス量に関する補正を行った上で、最終的な点火時期を決定している。   Conventionally, the timing for igniting an air-fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine is generally determined by obtaining a basic ignition timing based on the operating state of the internal combustion engine and further correcting the basic ignition timing. For example, in Patent Document 1, the basic ignition timing is obtained based on the amount of fresh air sucked into the cylinder, the ignition timing correction amount is determined based on the ratio of residual gas remaining in the cylinder, and the ignition timing is determined. A control device for an internal combustion engine that determines the ignition timing by correcting the basic ignition timing with a correction amount is disclosed. That is, in this control device, the final ignition timing is determined after correcting the basic ignition timing with respect to the internal EGR gas amount.
特開2007−146785号公報JP 2007-146785 A
上記特許文献1において、内部EGRガス量に関する補正を行うのは、筒内に吸入された空気量を正確に把握し最適な点火時期を決定する上で望ましいことである。このような観点からすると、その作動により吸入空気量の変化に影響を及ぼすアクチュエータが増加した場合は、その増加に伴う補正項目を追加すればよいことになる。例えば、排気還流システムを備える場合は、EGR弁の作動による補正、即ち外部EGRガス量に関する補正を行えばよく、過給機を備える場合には、その作動による補正、即ち過給圧や排気圧の圧力変動に応じた補正を行えばよい。しかしながら、このような補正手法では、補正項目の増加に伴い点火時期の算出精度が低下する可能性がある。   In Patent Document 1, it is desirable to correct the internal EGR gas amount in order to accurately grasp the amount of air sucked into the cylinder and determine the optimal ignition timing. From this point of view, when the number of actuators that affect the change in the intake air amount increases due to the operation, it is only necessary to add correction items associated with the increase. For example, when the exhaust gas recirculation system is provided, correction by the operation of the EGR valve, that is, correction regarding the external EGR gas amount may be performed. When the supercharger is provided, correction by the operation, that is, the supercharging pressure or the exhaust pressure Correction may be performed according to the pressure fluctuation. However, with such a correction method, there is a possibility that the calculation accuracy of the ignition timing will decrease as the number of correction items increases.
また、上述した点火時期の補正は、定常運転時において行われるものである。換言すれば、過渡運転時においては、ノッキング抑制を目的とした補正、燃料増量に伴う補正やエミッション低減要求に基づく補正といった補正項目を更に追加する必要がある。そうすると、算出精度が低下する可能性が高くなるので、精度担保のために開発項目を増加する等の対策を講じなければならなくなる。従って、このような問題に対処しつつ点火時期の算出精度を担保するためには、新規な手法を確立する必要があった。   Further, the correction of the ignition timing described above is performed during steady operation. In other words, during transient operation, it is necessary to further add correction items such as correction for suppressing knocking, correction associated with fuel increase, and correction based on emission reduction requirements. Then, since the possibility that the calculation accuracy will decrease increases, it is necessary to take measures such as increasing the number of development items to ensure accuracy. Therefore, in order to ensure the calculation accuracy of the ignition timing while dealing with such a problem, it is necessary to establish a new method.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、新規な点火時期制御を可能とする内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a control device for an internal combustion engine that enables novel ignition timing control.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の気筒内における圧縮端温度を推定する圧縮端温度推定手段と、
前記気筒内における混合気の比熱比を算出する比熱比算出手段と、
前記気筒内における混合気の気流乱れに関するパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
圧縮端温度、比熱比および気流乱れに関するパラメータと、点火時期との関係を規定した点火時期マップに、前記圧縮端温度推定手段で推定した圧縮端温度、前記比熱比算出手段で算出した比熱比および前記パラメータ算出手段で算出したパラメータを適用して、目標点火時期を算出する目標点火時期算出手段と、
前記気筒と連通する吸気通路および排気通路と、
前記気筒と前記吸気通路とを連通または遮断する吸気バルブと、
前記気筒と前記排気通路とを連通または遮断する排気バルブと、
前記目標点火時期算出手段で算出した目標点火時期の今回値と、その前回値との偏差が、機関負荷の変化に応じて決定される所定の許容範囲内に収まるように前記吸気バルブおよび前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを制御するバルブタイミング制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
Compression end temperature estimating means for estimating a compression end temperature in a cylinder of the internal combustion engine;
Specific heat ratio calculating means for calculating the specific heat ratio of the air-fuel mixture in the cylinder;
Parameter calculating means for calculating a parameter relating to airflow turbulence of the air-fuel mixture in the cylinder;
The compression end temperature estimated by the compression end temperature estimation means, the specific heat ratio calculated by the specific heat ratio calculation means, and the ignition timing map that defines the relationship between the compression end temperature, the specific heat ratio and the airflow turbulence parameters and the ignition timing A target ignition timing calculating means for calculating a target ignition timing by applying the parameter calculated by the parameter calculating means;
An intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder;
An intake valve for communicating or blocking the cylinder and the intake passage;
An exhaust valve for communicating or blocking the cylinder and the exhaust passage;
The intake valve and the exhaust gas so that a deviation between the current value of the target ignition timing calculated by the target ignition timing calculation means and the previous value thereof is within a predetermined allowable range determined according to a change in engine load. Valve timing control means for controlling the opening / closing timing of at least one of the valves;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
内燃機関の空燃比制御に用いる目標空燃比に応じて、前記目標点火時期算出手段で算出した目標点火時期を補正する目標点火時期補正手段を更に備えることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The apparatus further comprises target ignition timing correction means for correcting the target ignition timing calculated by the target ignition timing calculation means in accordance with the target air / fuel ratio used for air / fuel ratio control of the internal combustion engine.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記気筒と連通する吸気通路および排気通路と、
前記気筒と前記吸気通路とを連通または遮断する吸気バルブと、
前記気筒と前記排気通路とを連通または遮断する排気バルブと、
点火時期の遅角側への変更要求の有無を判定する変更要求判定手段と、
前記変更要求があると判定された場合に、前記目標点火時期を遅角側に変更する目標点火時期変更手段と、
変更後の目標点火時期を含む所定サイクル数における目標点火時期の分散が、機関負荷毎に決定される所定の許容値よりも小さくなるように、前記吸気バルブおよび前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更手段と、
を備えることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
An intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder;
An intake valve for communicating or blocking the cylinder and the intake passage;
An exhaust valve for communicating or blocking the cylinder and the exhaust passage;
Change request determination means for determining whether or not there is a request to change the ignition timing to the retard side;
A target ignition timing changing means for changing the target ignition timing to a retard side when it is determined that there is the change request;
Open / close timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve so that the dispersion of the target ignition timing in a predetermined number of cycles including the changed target ignition timing is smaller than a predetermined allowable value determined for each engine load. Valve timing changing means for changing
It is characterized by providing.
また、第4の発明は、第1乃至第何れか1つの発明において、
前記気筒と連通する吸気通路および排気通路と、
前記気筒と前記吸気通路とを連通または遮断する吸気バルブと、
前記気筒と前記排気通路とを連通または遮断する排気バルブと、
機関負荷が低負荷から高負荷へ移行することが予測される場合に成立する所定条件の成否を判定する所定条件判定手段と、
前記所定条件が成立する場合に、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが共に開弁するバルブオーバーラップ量が増加するように前記吸気バルブおよび前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを制御するバルブオーバーラップ増量手段と、
を備えることを特徴とする。
The fourth invention is the invention according to any one of the first to third inventions,
An intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder;
An intake valve for communicating or blocking the cylinder and the intake passage;
An exhaust valve for communicating or blocking the cylinder and the exhaust passage;
A predetermined condition determining means for determining whether or not a predetermined condition is satisfied when the engine load is predicted to shift from a low load to a high load;
When the predetermined condition is satisfied, a valve overlap increase amount for controlling opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve so that a valve overlap amount at which both the intake valve and the exhaust valve are opened increases. Means,
It is characterized by providing.
また、第5の発明は、第1乃至第4何れか1つの発明において、
前記開閉タイミングは、機関負荷の変化方向に応じてそれぞれ決定される所定の限界値を超えないように補正されることを特徴とする。
Also, a fifth invention is any one of the first to fourth inventions,
The opening / closing timing is corrected so as not to exceed a predetermined limit value determined in accordance with the change direction of the engine load.
また、第6の発明は、第1乃至第何れか1つの発明において、
前記気筒と連通する吸気通路および排気通路と、
前記吸気通路と前記排気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路に設けられたEGRバルブと、
前記点火時期算出手段で算出した目標点火時期の今回値と、その前回値との偏差が、機関負荷の変化に応じて決定される所定の許容範囲内に収まるように前記EGRバルブの開度を制御するEGRバルブ開度制御手段と、
を備えることを特徴とする。
Further, a sixth invention is any one of the first to fifth inventions,
An intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder;
An EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage;
An EGR valve provided in the EGR passage;
The opening degree of the EGR valve is set so that the deviation between the current value of the target ignition timing calculated by the ignition timing calculation means and the previous value thereof is within a predetermined allowable range determined according to a change in engine load. EGR valve opening control means for controlling;
It is characterized by providing.
また、第の発明は、第の発明において、
前記EGRバルブの開度は、機関負荷の変化方向に応じてそれぞれ決定される所定の限界値を超えないように補正されることを特徴とする。
The seventh invention is the sixth invention, wherein
The opening degree of the EGR valve is corrected so as not to exceed a predetermined limit value determined in accordance with the change direction of the engine load.
圧縮端温度、比熱比および気流乱れに関するパラメータを用いれば、気筒内の混合気の燃焼速度を推定できる。ここで、混合気の燃焼速度は、気筒外の要因により変化する混合気の状態を代表するものであるので、その推定値が分かれば高精度に点火時期を決定できる。従って、第1の発明によれば、圧縮端温度、比熱比および気流乱れに関するパラメータと、点火時期との関係を規定した点火時期マップに、圧縮端温度推定手段で推定した圧縮端温度、比熱比算出手段で算出した比熱比およびパラメータ算出手段で算出したパラメータを適用して、高精度に点火時期を決定できる。また、第1の発明によれば、点火時期算出手段で算出した目標点火時期の今回値と、その前回値との偏差が、機関負荷の変化に応じて決定される所定の許容範囲内に収まるように吸気バルブおよび前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを制御できるので、点火時期間に生じるばらつきを許容範囲内に収めることが可能となる。 By using the parameters relating to the compression end temperature, the specific heat ratio, and the airflow turbulence, the combustion speed of the air-fuel mixture in the cylinder can be estimated. Here, the combustion speed of the air-fuel mixture is representative of the state of the air-fuel mixture that changes due to factors outside the cylinder. Therefore, if the estimated value is known, the ignition timing can be determined with high accuracy. Therefore, according to the first invention, the compression end temperature, specific heat ratio estimated by the compression end temperature estimating means is added to the ignition timing map that defines the relationship between the compression end temperature, the specific heat ratio, the airflow turbulence parameter, and the ignition timing. By applying the specific heat ratio calculated by the calculation means and the parameter calculated by the parameter calculation means, the ignition timing can be determined with high accuracy. Further, according to the first aspect, the deviation between the current value of the target ignition timing calculated by the ignition timing calculation means and the previous value thereof is within a predetermined allowable range determined in accordance with changes in the engine load. As described above, since the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve can be controlled, it is possible to keep the variation between the ignition timings within an allowable range.
通常、内燃機関の目標空燃比はストイキ域に設定されるが、ストイキ域外に設定された場合には、混合気を形成する燃料の供給量が変更される。そのため、目標空燃比によっては圧縮端温度や比熱比に影響し、その結果、混合気の燃焼速度にズレが生じることになる。この点、第2の発明によれば、内燃機関の空燃比制御に用いる目標空燃比に応じて、目標点火時期算出手段で算出した目標点火時期を補正することができる。従って、目標空燃比に左右されることなく、高精度に点火時期を決定できる。   Normally, the target air-fuel ratio of the internal combustion engine is set in the stoichiometric range, but when it is set outside the stoichiometric range, the supply amount of fuel forming the air-fuel mixture is changed. Therefore, depending on the target air-fuel ratio, the compression end temperature and the specific heat ratio are affected, and as a result, the combustion speed of the air-fuel mixture is shifted. In this regard, according to the second invention, the target ignition timing calculated by the target ignition timing calculation means can be corrected according to the target air-fuel ratio used for the air-fuel ratio control of the internal combustion engine. Therefore, the ignition timing can be determined with high accuracy without being influenced by the target air-fuel ratio.
第3の発明によれば、点火時期算出手段で算出した目標点火時期の今回値と、その前回値との偏差が、機関負荷の変化に応じて決定される所定の許容範囲内に収まるように吸気バルブおよび/または排気バルブの開閉タイミングを制御できるので、点火時期間に生じるばらつきを許容範囲内に収めることが可能となる。   According to the third aspect of the invention, the deviation between the current value of the target ignition timing calculated by the ignition timing calculation means and the previous value is within a predetermined allowable range determined according to the change in engine load. Since the opening / closing timing of the intake valve and / or the exhaust valve can be controlled, it is possible to keep the variation between the ignition timings within an allowable range.
機関負荷が低負荷から高負荷へ急速に移行するような場合、低温の新気が短時間で大量に筒内に吸入されるので圧縮端温度が大きく変化する。そのため、点火時期間に差が生じトルク変動が起こる可能性がある。この点、第の発明によれば、低負荷から高負荷へ移行することが予測される場合に、バルブオーバーラップ量が増加するように吸気バルブおよび前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを制御するので、高温の内部EGRガス量を増やすことができる。従って、新気量の増大による圧縮端温度の変動を緩和できトルク変動の発生リスクを低減できる。 When the engine load rapidly shifts from a low load to a high load, a large amount of low temperature fresh air is sucked into the cylinder in a short time, so that the compression end temperature changes greatly. For this reason, a difference may occur between the ignition timings, and torque fluctuations may occur. In this regard, according to the fourth aspect of the present invention, when the transition from a low load to a high load is predicted, the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve is controlled so that the valve overlap amount increases. Therefore, the amount of high-temperature internal EGR gas can be increased. Therefore, the fluctuation of the compression end temperature due to the increase in the amount of fresh air can be mitigated, and the risk of torque fluctuation can be reduced.
内部EGRガス量は圧縮端温度や比熱比に影響を及ぼす内部EGRガス量が極端に増量或いは減量された場合、混合気の燃焼速度にズレが生じてしまう。この点、第の発明によれば、吸気バルブおよび前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを、機関負荷の変化方向に応じてそれぞれ決定される所定の限界値を超えないように補正できるので、内部EGRガス量が極端に増量或いは減量されることを防止できる。 The amount of internal EGR gas affects the compression end temperature and the specific heat ratio . When the internal EGR gas amount is extremely increased or decreased, a deviation occurs in the combustion speed of the air-fuel mixture. In this regard, according to the fifth aspect of the invention, the opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve can be corrected so as not to exceed a predetermined limit value determined according to the change direction of the engine load. It is possible to prevent the internal EGR gas amount from being extremely increased or decreased.
の発明によれば、点火時期算出手段で算出した目標点火時期の今回値と、その前回値との偏差が、機関負荷の変化に応じて決定される所定の許容範囲内に収まるようにEGRバルブの開度を制御できるので、点火時期間に生じるばらつきを許容範囲内に収めることが可能となる。 According to the sixth aspect of the invention, the deviation between the current value of the target ignition timing calculated by the ignition timing calculation means and the previous value is within a predetermined allowable range determined according to the change in engine load. Since the opening degree of the EGR valve can be controlled, it is possible to keep the variation occurring between the ignition timings within an allowable range.
EGR通路を流れる排気ガス(外部EGRガス)量は、内部EGRガス量同様、圧縮端温度や比熱比に影響を及ぼすので、外部EGRガス量が極端に増量或いは減量された場合、混合気の燃焼速度にズレが生じてしまう。この点、第の発明によれば、EGRバルブの開度を、機関負荷の変化方向に応じてそれぞれ決定される所定の限界値を超えないように補正できるので、外部EGRガス量が極端に増量或いは減量されることを防止できる。 The amount of exhaust gas (external EGR gas) flowing through the EGR passage affects the compression end temperature and specific heat ratio as well as the internal EGR gas amount, so if the external EGR gas amount is increased or decreased extremely, combustion of the air-fuel mixture Deviation in speed will occur. In this regard, according to the seventh aspect of the invention, the opening degree of the EGR valve can be corrected so as not to exceed a predetermined limit value determined in accordance with the change direction of the engine load. Increase or decrease can be prevented.
本発明の各実施形態のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of each embodiment of this invention. EGRガス導入時の吸気バルブ閉弁後における気筒内を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the inside of the cylinder after the intake valve closing at the time of EGR gas introduction. 吸気バルブのリフト量とタンブル比との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the lift amount of an intake valve, and a tumble ratio. 本実施形態の特性マップにより決定される点火時期の概念的に示したものである。This is a conceptual illustration of the ignition timing determined by the characteristic map of the present embodiment. 実施の形態1において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。4 is a flowchart of a routine that is executed by an ECU 70 in the first embodiment. 過渡運転時において、実施の形態1の特性マップにより決定された点火時期の履歴の一例を示したものである。3 shows an example of a history of ignition timing determined by the characteristic map of Embodiment 1 during transient operation. 実施の形態2の制御を説明するためのタイミングチャートである。6 is a timing chart for explaining the control of the second embodiment. 実施の形態2において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。4 is a flowchart of a routine that is executed by an ECU 70 in the second embodiment. 実施の形態3において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。10 is a flowchart of a routine that is executed by an ECU 70 in the third embodiment. 機関回転数および負荷と、EGRガス量GEGRの許容値との関係を規定したマップである。It is the map which prescribed | regulated the relationship between an engine speed and load, and the allowable value of EGR gas amount GEGR . 実施の形態4において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。10 is a flowchart of a routine that is executed by the ECU 70 in the fourth embodiment. 遅角補正量と補正係数との関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between a retardation correction amount and a correction coefficient. 実施の形態5における制御を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for illustrating control in a fifth embodiment. 実施の形態5における制御を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for illustrating control in a fifth embodiment. 実施の形態5において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。In Embodiment 5, it is a flowchart of the routine performed by ECU70.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
先ず、図1乃至図5を参照しながら、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、例えば車両の動力源として搭載される内燃機関10を備えている。内燃機関10の各気筒には、ピストン12と、吸気バルブ14と、排気バルブ16と、点火プラグ18と、吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタ20とが設けられている。また、内燃機関10には、吸気バルブ14の開弁特性を可変とする可変動弁機構22と、排気バルブ16の開弁特性を可変とする可変動弁機構24とが設けられている。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
First, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10 mounted as a power source of a vehicle, for example. Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with a piston 12, an intake valve 14, an exhaust valve 16, a spark plug 18, and an injector 20 for injecting fuel into the intake port. Further, the internal combustion engine 10 is provided with a variable valve mechanism 22 that varies the valve opening characteristic of the intake valve 14 and a variable valve mechanism 24 that varies the valve opening characteristic of the exhaust valve 16.
また、本実施形態のシステムは、ターボ過給機26を有している。ターボ過給機26は、吸気圧縮機26aと排気タービン26bとを有している。吸気圧縮機26aは、吸気通路28の途中に配置されており、排気タービン26bは、排気通路30の途中に配置されている。   Further, the system of the present embodiment has a turbocharger 26. The turbocharger 26 has an intake compressor 26a and an exhaust turbine 26b. The intake compressor 26 a is arranged in the middle of the intake passage 28, and the exhaust turbine 26 b is arranged in the middle of the exhaust passage 30.
吸気圧縮機26aよりも上流側の吸気通路28には、吸入空気量Gaを検出するエアフローメータ32が設置されている。一方、吸気圧縮機26aよりも下流側の吸気通路28には、吸気圧縮機26aで圧縮された吸入空気を冷却するインタークーラ34が設置されている。インタークーラ34よりも下流側の吸気通路28には、吸入空気量を調節するための電子制御式のスロットルバルブ36が設置されている。スロットルバルブ36の近傍には、その開度(スロットル開度TA)を検出するスロットル開度センサ38が設置されている。スロットルバルブ36よりも下流側の吸気通路28には、吸気温度TAirを検出する吸気温センサ40と、吸気圧Pmを検出する吸気圧センサ42とが設置されている。 An air flow meter 32 for detecting the intake air amount Ga is installed in the intake passage 28 upstream of the intake compressor 26a. On the other hand, an intercooler 34 for cooling the intake air compressed by the intake compressor 26a is installed in the intake passage 28 downstream of the intake compressor 26a. In the intake passage 28 downstream of the intercooler 34, an electronically controlled throttle valve 36 for adjusting the intake air amount is installed. In the vicinity of the throttle valve 36, a throttle opening sensor 38 for detecting the opening (throttle opening TA) is installed. An intake air temperature sensor 40 for detecting the intake air temperature T Air and an intake air pressure sensor 42 for detecting the intake air pressure Pm are installed in the intake passage 28 downstream of the throttle valve 36.
排気タービン26bよりも上流側の排気通路30には、排気温度Teを検出する排気温センサ44と、背圧Peを検出する背圧センサ46とが設置されている。背圧センサ46よりも下流側の排気通路30には、排気タービン26bの上流側と下流側とをバイパスするバイパス通路48が設けられている。バイパス通路48には、ウェイストゲートバルブ50が設置されている。ウェイストゲートバルブ50を開くと、排気ガスの一部は、排気タービン26bを通らずにバイパス通路48を通って流れる。ウェイストゲートバルブ50は、アクチュエータ52により駆動されて、その開度が電子制御される。また、ウェイストゲートバルブ50よりも下流側の排気通路30には、排気浄化触媒54が組み込まれている。   An exhaust temperature sensor 44 that detects the exhaust temperature Te and a back pressure sensor 46 that detects the back pressure Pe are installed in the exhaust passage 30 upstream of the exhaust turbine 26b. A bypass passage 48 that bypasses the upstream side and the downstream side of the exhaust turbine 26 b is provided in the exhaust passage 30 on the downstream side of the back pressure sensor 46. A waste gate valve 50 is installed in the bypass passage 48. When the waste gate valve 50 is opened, a part of the exhaust gas flows through the bypass passage 48 without passing through the exhaust turbine 26b. The waste gate valve 50 is driven by an actuator 52 and its opening degree is electronically controlled. An exhaust purification catalyst 54 is incorporated in the exhaust passage 30 on the downstream side of the waste gate valve 50.
排気バルブ16と背圧センサ46と間の排気通路30には、EGR(Exhaust Gas Recirculation)通路56の一端が接続されている。EGR通路56の他端は、吸気通路28に接続されている。本システムでは、このEGR通路56を通して、排気ガスの一部を吸気通路28に還流させることができる。EGR通路56の途中には、外部EGRガスを冷却するためのEGRクーラ58と、外部EGRガスの流量を制御するためのEGRバルブ60とが設けられている。また、EGRバルブ60の近傍には、その開度を検出するEGR開度センサ62が設置されている。   One end of an EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 56 is connected to the exhaust passage 30 between the exhaust valve 16 and the back pressure sensor 46. The other end of the EGR passage 56 is connected to the intake passage 28. In the present system, a part of the exhaust gas can be recirculated to the intake passage 28 through the EGR passage 56. In the middle of the EGR passage 56, an EGR cooler 58 for cooling the external EGR gas and an EGR valve 60 for controlling the flow rate of the external EGR gas are provided. Further, an EGR opening degree sensor 62 that detects the opening degree is provided in the vicinity of the EGR valve 60.
また、本実施形態のシステムは、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度Accl)を検出するアクセルポジションセンサ64と、内燃機関10のクランク角を検出するクランク角センサ66と、内燃機関10に生ずるノッキングを検知するノックセンサ68とを備えている。   The system of the present embodiment also includes an accelerator position sensor 64 that detects the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator opening Accl), a crank angle sensor 66 that detects the crank angle of the internal combustion engine 10, and knocking that occurs in the internal combustion engine 10. And a knock sensor 68 for detecting.
上述した各種のセンサおよびアクチュエータは、ECU(Electronic Control Unit)70に電気的に接続されている。ECU70は、上述したセンサ等からの信号に基づいて、各アクチュエータの作動を制御することにより、内燃機関10の運転状態を制御する。   The various sensors and actuators described above are electrically connected to an ECU (Electronic Control Unit) 70. The ECU 70 controls the operation state of the internal combustion engine 10 by controlling the operation of each actuator based on the signal from the above-described sensor or the like.
[点火時期の決定手法]
上述したように、アクチュエータ数の増加に伴う補正項目の追加や、過渡運転時における補正項目の追加は、点火時期の算出精度を低下させる可能性がある。これは、基本点火時期を気筒外の要因に基づいて補正しているからに他ならない。そこで、本実施形態においては、混合気の燃焼速度の推定値を規定する特性マップを用いて点火時期を決定する。混合気の燃焼速度は、気筒外の要因により変化する混合気の状態を代表するものであるので、その推定値を規定した特性マップを用いれば、高精度に点火時期を決定できる。ここで、混合気の燃焼速度の推定値は、圧縮上死点における混合気の温度(圧縮端温度)、比熱比、排気空燃比の目標値(目標空燃比)や、気筒内における気流の乱れによって算出される。
[Ignition timing determination method]
As described above, the addition of correction items accompanying an increase in the number of actuators or the addition of correction items during transient operation may reduce ignition timing calculation accuracy. This is because the basic ignition timing is corrected based on factors outside the cylinder. Therefore, in the present embodiment, the ignition timing is determined using a characteristic map that defines an estimated value of the combustion rate of the air-fuel mixture. Since the combustion speed of the air-fuel mixture is representative of the state of the air-fuel mixture that changes due to factors outside the cylinder, the ignition timing can be determined with high accuracy by using a characteristic map that defines the estimated value. Here, the estimated value of the combustion speed of the air-fuel mixture includes the temperature of the air-fuel mixture at the compression top dead center (compression end temperature), the specific heat ratio, the target value of the exhaust air-fuel ratio (target air-fuel ratio), and the turbulence of the air flow in the cylinder. Is calculated by
図2は、EGRガス導入時の吸気バルブ閉弁後における気筒内を模式的に示した図である。図2に示すように、気筒内には、新気の他に、外部EGRガスや残留ガス(内部EGRガス)が存在する。これらのガスはその温度がそれぞれ異なるので、ガス組成の変化に伴い圧縮端温度が変化し混合気の燃焼速度にズレが生じることになる。同様に、これらのガスは比熱比もそれぞれ異なるので、ガス組成の変化に伴い比熱比が変化して混合気の燃焼速度にズレが生じることになる。加えて、これらのガスと混合気を形成する燃料の供給量は、目標空燃比に応じて決定されている。そのため、目標空燃比によっては圧縮端温度や比熱比に影響し、その結果、混合気の燃焼速度にズレが生じることになる。   FIG. 2 is a view schematically showing the inside of the cylinder after the intake valve is closed when EGR gas is introduced. As shown in FIG. 2, in addition to fresh air, there are external EGR gas and residual gas (internal EGR gas) in the cylinder. Since these gases have different temperatures, the compression end temperature changes with a change in the gas composition, causing a deviation in the combustion rate of the air-fuel mixture. Similarly, since these gases also have different specific heat ratios, the specific heat ratio changes with a change in the gas composition, causing a deviation in the combustion rate of the air-fuel mixture. In addition, the amount of fuel that forms an air-fuel mixture with these gases is determined according to the target air-fuel ratio. Therefore, depending on the target air-fuel ratio, the compression end temperature and the specific heat ratio are affected, and as a result, a deviation occurs in the combustion speed of the air-fuel mixture.
また、気筒内における気流の乱れは、吸気バルブのリフト量と相関を有する。具体的に、吸気バルブのリフト量が大きくなると、気流の乱れが増加する。このことについて、図3を参照して説明する。図3は、吸気バルブのリフト量とタンブル比との関係を示した図である。図3に示すように、吸気バルブのリフト量が大きくなれば、タンブル比が大きくなる。タンブル比が大きくなれば、火炎伝播速度が速くなり燃焼が早期に終了する。そのため、吸気バルブのリフト量によっては、混合気の燃焼速度にズレが生じることになる。   Further, the turbulence of the airflow in the cylinder has a correlation with the lift amount of the intake valve. Specifically, when the lift amount of the intake valve increases, the turbulence of the airflow increases. This will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the lift amount of the intake valve and the tumble ratio. As shown in FIG. 3, the tumble ratio increases as the lift amount of the intake valve increases. As the tumble ratio increases, the flame propagation speed increases and combustion ends early. Therefore, depending on the lift amount of the intake valve, a deviation occurs in the combustion speed of the air-fuel mixture.
図4は、本実施形態の特性マップにより決定される点火時期の概念的に示したものである。図4に示すように、点火時期は、圧縮端温度、比熱比および気流乱れを基本軸とする三次元空間上のデータとして表される。これらのデータは、予め実験やシミュレーション等により求められた上で、ECU70の内部に記憶されているものとする。   FIG. 4 conceptually shows the ignition timing determined by the characteristic map of the present embodiment. As shown in FIG. 4, the ignition timing is represented as data in a three-dimensional space with the compression end temperature, specific heat ratio, and airflow turbulence as basic axes. These data are obtained in advance through experiments, simulations, and the like and stored in the ECU 70.
[本実施形態における具体的処理]
次に、図5を参照しながら、点火時期の決定のための具体的な処理について説明する。図5は、本実施形態において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。
[Specific processing in this embodiment]
Next, specific processing for determining the ignition timing will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of a routine executed by the ECU 70 in the present embodiment.
図5に示すルーチンにおいて、先ず、ECU70は、吸入空気量Gaを算出する(ステップ100)。具体的に、ECU70は、エアフローメータ32の検出値を取得し、この検出値に基づいて、吸入空気量Gaを算出する。続いて、ECU70は、吸気バルブ14と排気バルブ16の両方が開いているバルブオーバーラップ(O/L)の有無を判定し(ステップ110)、バルブオーバーラップが有ると判定した場合には、下記式(1)を用いて内部EGRガス量GIEGRを算出する(ステップ120)。 In the routine shown in FIG. 5, first, the ECU 70 calculates the intake air amount Ga (step 100). Specifically, the ECU 70 acquires a detection value of the air flow meter 32 and calculates an intake air amount Ga based on the detection value. Subsequently, the ECU 70 determines whether or not there is a valve overlap (O / L) in which both the intake valve 14 and the exhaust valve 16 are open (step 110). The internal EGR gas amount GIGR is calculated using equation (1) (step 120).
上記式(1)において、Pm(θ)は、バルブオーバーラップ中の所定タイミング(クランク角がθとなるタイミング)における吸気圧であり、吸気圧センサ42の検出値が用いられる。また、Pe(θ)およびTeは、同タイミングにおける背圧および排気温度であり、それぞれ背圧センサ46および排気温センサ44の検出値が用いられる。また、Rは気体定数である。また、Sはバルブオーバーラップ中にガスの通過を許容する有効面積を示し、下記式(2)により算出される。 In the above equation (1), Pm (θ 1 ) is the intake pressure at a predetermined timing (timing when the crank angle becomes θ 1 ) during valve overlap, and the detected value of the intake pressure sensor 42 is used. Pe (θ 1 ) and Te are the back pressure and the exhaust temperature at the same timing, and the detection values of the back pressure sensor 46 and the exhaust temperature sensor 44 are used, respectively. R is a gas constant. S represents an effective area that allows gas to pass during the valve overlap, and is calculated by the following equation (2).
上記式(2)において、Ne(θ)は、クランク角がθとなるタイミングにおける機関回転数である。また、Rは吸気バルブ14のバルブ直径であり、Rは排気バルブ16のバルブ直径である。また、L(θ)およびL(θ)はそれぞれ、吸気バルブ14および排気バルブ16のリフト量であり、クランク角θの関数として表される。また、IVOは吸気バルブ14の開弁タイミングにおけるクランク角であり、EVCは排気バルブ16の閉弁タイミングにおけるクランク角である。 In the above formula (2), Ne (θ 1 ) is the engine speed at the timing when the crank angle becomes θ 1 . R i is the valve diameter of the intake valve 14, and R e is the valve diameter of the exhaust valve 16. L i (θ) and L e (θ) are lift amounts of the intake valve 14 and the exhaust valve 16, respectively, and are expressed as a function of the crank angle θ. IVO is a crank angle at the opening timing of the intake valve 14, and EVC is a crank angle at the closing timing of the exhaust valve 16.
また、上記式(1)において、φ(Pm(θ)/Pe(θ))は、下記式(3)または式(4)により表される。なお、下記式(3)および式(4)において、κIEGRは内部EGRガスの比熱比を表す。 In the above formula (1), φ (Pm (θ 1 ) / Pe (θ 1 )) is represented by the following formula (3) or formula (4). In the following formulas (3) and (4), κ IEGR represents the specific heat ratio of the internal EGR gas.
一方、ステップ110において、バルブオーバーラップが無いと判定した場合には、排気バルブの閉弁タイミングにおける筒内ガス量がそのまま内部EGRガス量となるので、下記式(5)を用いて内部EGRガス量GIEGRを算出する(ステップ130)。
IEGR=A+LBore・L(θ)・・・(5)
On the other hand, if it is determined in step 110 that there is no valve overlap, the in-cylinder gas amount at the valve closing timing of the exhaust valve becomes the internal EGR gas amount as it is, so the internal EGR gas is calculated using the following equation (5). A quantity G IEGR is calculated (step 130).
G IEGR = A + L Bore · L (θ 2 ) (5)
上記式(5)において、Aは吸気上死点における筒内容積であり、LBoreはシリンダボア径であり、L(θ)は排気バルブの閉弁タイミングにおける、吸気上死点からのピストン移動距離である。 In the above equation (5), A is the cylinder volume at the intake top dead center, L Bore is the cylinder bore diameter, and L (θ 2 ) is the piston movement from the intake top dead center at the closing timing of the exhaust valve. Distance.
ステップ120またはステップ130に続いて、ECU70は、EGRバルブ60が開弁状態であるか否かを判定する(ステップ140)。具体的に、ECU70は、EGR開度センサ62の検出値を取得し、この検出値を用いてEGRバルブ60が開弁状態であるか否かを判定する。ステップ140において、EGRバルブ60が開弁状態であると判定した場合、ECU70は、下記式(6)を用いて外部EGRガス量GEEGRを算出する(ステップ150)。一方、ステップ140において、EGRバルブ60が閉弁状態であると判定した場合は、ステップ150の処理を実行せずにステップ160に進む。 Subsequent to step 120 or step 130, the ECU 70 determines whether or not the EGR valve 60 is open (step 140). Specifically, the ECU 70 acquires a detection value of the EGR opening degree sensor 62 and determines whether or not the EGR valve 60 is in an open state using the detection value. If it is determined in step 140 that the EGR valve 60 is in the open state, the ECU 70 calculates the external EGR gas amount GEGR using the following equation (6) (step 150). On the other hand, if it is determined in step 140 that the EGR valve 60 is in the closed state, the process proceeds to step 160 without executing the process of step 150.
上記式(6)において、Pm(θ)は、排気バルブ閉弁後における所定タイミング(クランク角がθとなるタイミング)における吸気圧であり、吸気圧センサ42の検出値が用いられる。また、Pe(θ)は、同タイミングにおける背圧であり、背圧センサ46の検出値が用いられる。また、αは流量係数を表す。 In the above equation (6), Pm (θ 3 ) is the intake pressure at a predetermined timing (timing when the crank angle becomes θ 3 ) after the exhaust valve is closed, and the detected value of the intake pressure sensor 42 is used. Pe (θ 3 ) is the back pressure at the same timing, and the detection value of the back pressure sensor 46 is used. Α represents a flow coefficient.
続いて、ECU70は、吸気バルブ14が開弁状態であるか否かを判定する(ステップ160)。本ステップの処理は、吸気バルブ14が開弁状態であると判定されるまで継続される。開弁状態であると判定した場合には、ECU70は、吸気バルブリフト量を算出する(ステップ170)。具体的に、ECU70は、吸気バルブ14の開弁中における吸気圧Pmを取得し、吸気バルブリフト量と吸気圧との関係を規定したマップデータを参照して、吸気バルブリフト量を算出する。なお、このマップデータについては、機関回転数毎に予め実験等により求めた上で、ECU70の内部に記憶されているものとする。   Subsequently, the ECU 70 determines whether or not the intake valve 14 is open (step 160). The processing in this step is continued until it is determined that the intake valve 14 is in the open state. If it is determined that the valve is open, the ECU 70 calculates the intake valve lift amount (step 170). Specifically, the ECU 70 acquires the intake pressure Pm while the intake valve 14 is open, and calculates the intake valve lift amount with reference to map data that defines the relationship between the intake valve lift amount and the intake pressure. It is assumed that this map data is stored in the ECU 70 after being obtained beforehand by experiments or the like for each engine speed.
続いて、ECU70は、ステップ170で算出した吸気バルブリフト量を用いて、タンブル比を算出する(ステップ180)。具体的に、ECU70は、図3に示したマップをデータ化したものに、ステップ170で算出した吸気バルブリフト量を適用してタンブル比を算出する。なお、本ステップで使用するマップデータは、機関回転数毎に予め実験等により求めた上で、ECU70の内部に記憶されているものとする。   Subsequently, the ECU 70 calculates a tumble ratio using the intake valve lift amount calculated in step 170 (step 180). Specifically, the ECU 70 calculates the tumble ratio by applying the intake valve lift amount calculated in step 170 to the map shown in FIG. 3 as data. It is assumed that the map data used in this step is stored in the ECU 70 after being obtained in advance by experiments or the like for each engine speed.
続いて、ECU70は、下記式(7)を用いて比熱比を算出する(ステップ190)。   Subsequently, the ECU 70 calculates a specific heat ratio using the following formula (7) (step 190).
上記式(7)において、κAir、κIEGRおよびκEEGRは各ガスの比熱比であり、κAVEは平均比熱比である。また、Ga、GIEGRおよびGEEGRは各ガスのガス量であり、Gaについてはステップ100で算出した値が、GIEGRについてはステップ120または130で算出した値が、GEEGRについてはステップ150で算出した値が用いられる。また、TAir、TIEGRおよびTEEGRは各ガスの温度であり、ガス量の算出タイミングにおける温度が用いられる。具体的に、TAirについてはステップ100の処理タイミングにおける吸気温センサ40の検出値が、TIEGRについてはステップ120またはステップ130の処理タイミングにおける排気温センサ44の検出値が、TEEGRについてはステップ150の処理タイミングにおける排気温センサ44の検出値とEGRクーラ58による温度低下代とにより推定した値が用いられる。 In the above formula (7), κ Air , κ IEGR and κ EEGR are specific heat ratios of the respective gases, and κ AVE is an average specific heat ratio. Further, Ga, G IEGR and G EEGR are gas amounts of the respective gases. The value calculated in Step 100 for Ga, the value calculated in Step 120 or 130 for G IEGR , and the value calculated in Step 150 for G EEGR The calculated value is used. T Air , T IEGR, and T EEGR are the temperatures of the respective gases, and the temperatures at the gas amount calculation timing are used. Specifically, the detected value of the intake air temperature sensor 40 at the processing timing of step 100 for T Air , the detected value of the exhaust temperature sensor 44 at the processing timing of step 120 or 130 for T IEGR , and the step value for T EEGR. The value estimated by the detected value of the exhaust temperature sensor 44 at the processing timing 150 and the temperature reduction allowance by the EGR cooler 58 is used.
続いて、ECU70は、吸気バルブの閉弁タイミングにおける吸気圧Pmを取得し(ステップ200)、圧縮端温度を算出する(ステップ210)。具体的に、ECU70は、吸気バルブの閉弁タイミングにおける吸気圧センサ42の検出値を取得すると共に、同タイミングにおける筒内容積を用いて実圧縮比を算出し、これらの値を用いて圧縮端温度を推定する。   Subsequently, the ECU 70 acquires the intake pressure Pm at the closing timing of the intake valve (step 200), and calculates the compression end temperature (step 210). Specifically, the ECU 70 acquires the detection value of the intake pressure sensor 42 at the closing timing of the intake valve, calculates the actual compression ratio using the in-cylinder volume at the same timing, and uses these values to calculate the compression end. Estimate temperature.
続いて、ECU70は、点火時期SAを算出する(ステップ220)。具体的に、ECU70は、ステップ180で算出したタンブル比、ステップ190で算出した比熱比およびステップ210で算出した圧縮端温度を、図4で説明した特性マップに適用して点火時期SAを決定する。   Subsequently, the ECU 70 calculates an ignition timing SA (step 220). Specifically, the ECU 70 determines the ignition timing SA by applying the tumble ratio calculated in step 180, the specific heat ratio calculated in step 190, and the compression end temperature calculated in step 210 to the characteristic map described in FIG. .
続いて、ECU70は、目標空燃比が所定のストイキ領域外に設定されているか否かを判定する(ステップ230)。本ステップにおいて、ストイキ領域外に設定されていると判定された場合、ECU70は、ストイキ領域からの偏差に応じた補正量マップを参照して、点火時期補正量SAreviseを特定し(ステップ240)、この点火時期補正量SAreviseをステップ220で算出した点火時期SAに加算して最終的な点火時期SAを決定する(ステップ250)。一方、本ステップにおいて、ストイキ領域内に設定されていると判定された場合は、ステップ220で算出した点火時期SAを最終的な点火時期SAとして決定する。 Subsequently, the ECU 70 determines whether or not the target air-fuel ratio is set outside a predetermined stoichiometric region (step 230). If it is determined in this step that it is set outside the stoichiometric region, the ECU 70 refers to the correction amount map corresponding to the deviation from the stoichiometric region, and specifies the ignition timing correction amount SA revise (step 240). The final ignition timing SA is determined by adding the ignition timing correction amount SA revise to the ignition timing SA calculated in step 220 (step 250). On the other hand, if it is determined in this step that it is set within the stoichiometric region, the ignition timing SA calculated in step 220 is determined as the final ignition timing SA.
以上、図5に示したルーチンによれば、タンブル比、比熱比および圧縮端温度を算出し、これらを混合気の燃焼速度の推定値を規定した特性マップに適用し、目標空燃比のストイキ領域からの偏差に応じて適宜補正した上で点火時期を決定できる。従って、アクチュエータ数や機関運転状態に左右されることなく高精度に点火時期を決定できる。   As described above, according to the routine shown in FIG. 5, the tumble ratio, the specific heat ratio, and the compression end temperature are calculated, and these are applied to the characteristic map that defines the estimated value of the combustion speed of the air-fuel mixture. The ignition timing can be determined with appropriate correction according to the deviation from. Therefore, the ignition timing can be determined with high accuracy without being affected by the number of actuators or the engine operating state.
なお、上述した実施の形態1においては、ECU70が図5のステップ200、210の処理を実行することにより上記第1の発明における「圧縮端温度推定手段」が、同図のステップ190の処理を実行することにより上記第1の発明における「比熱比算出手段」が、同図のステップ170、180の処理を実行することにより上記第1の発明における「パラメータ算出手段」が、同図のステップ220のステップを実行することにより上記第1の発明における「目標点火時期算出手段」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態1においては、ECU70が図5のステップ230〜250の処理を実行することにより上記第2の発明における「目標点火時期補正手段」が実現されている。
In the first embodiment described above, the ECU 70 executes the processing of steps 200 and 210 in FIG. 5 so that the “compression end temperature estimating means” in the first invention performs the processing of step 190 in FIG. When executed, the “specific heat ratio calculating means” in the first invention executes the processing of steps 170 and 180 in the figure, whereby the “parameter calculating means” in the first invention in step 220 in the figure. By executing these steps, the “target ignition timing calculating means” in the first aspect of the present invention is realized.
In the first embodiment described above, the “target ignition timing correcting means” in the second aspect of the present invention is realized by the ECU 70 executing the processing of steps 230 to 250 in FIG.
実施の形態2.
次に、図6乃至図8を参照しながら、本発明の実施の形態2について説明する。なお、本実施形態は、図1の構成において、ECU70に、後述する図8に示すルーチンを実行させることにより実現される。そのため、本実施形態では、上記実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is realized by causing the ECU 70 to execute a routine shown in FIG. 8 to be described later in the configuration of FIG. For this reason, in the present embodiment, the differences from the first embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be simplified or omitted.
上記実施の形態1によれば、アクチュエータ数や機関運転状態に左右されることなく高精度に点火時期を決定できる。しかしながら、その精度が高いが故に、特に過渡運転時において、点火時期間にばらつきが生じ易い。図6は、過渡運転時において、上記実施の形態1の特性マップにより決定された点火時期の履歴の一例を示したものである。図6に示す複数の点はそれぞれ点火時期のデータを示すものであり、このうち、点Aは、定常運転から過渡運転に切り替わった時点でのデータであり、点Bは、その後に再び定常運転に切り替わった時点でのデータである。図6に示すように、点Aと点Bとの間、即ち過渡運転中においては、点火時期が連続的に推移せずにばらつきが生じている。このようなばらつきの発生は、内部EGRガス量や外部EGRガス量の変動によるものであり、ドライバビリティの悪化の原因となる。   According to the first embodiment, the ignition timing can be determined with high accuracy without being affected by the number of actuators or the engine operating state. However, because of its high accuracy, it tends to vary between ignition timings, especially during transient operation. FIG. 6 shows an example of the history of the ignition timing determined by the characteristic map of the first embodiment during transient operation. A plurality of points shown in FIG. 6 indicate ignition timing data. Of these, point A is data at the time of switching from steady operation to transient operation, and point B is then again in steady operation. Data at the time of switching to. As shown in FIG. 6, between the point A and the point B, that is, during the transient operation, the ignition timing does not continuously change but varies. The occurrence of such variation is caused by fluctuations in the internal EGR gas amount and the external EGR gas amount, which causes deterioration in drivability.
そこで、本実施形態においては、定常運転から過渡運転に切り替わった際には、その過渡運転が終了するタイミングでの点火時期を推定し、その点火時期と、現在の点火時期とを線形補間するように、内部EGRガス量および外部EGRガス量を制御することとした。図7は、本実施形態の制御を説明するためのタイミングチャートである。図7(A)に示すように、時刻tにおいてKLであった負荷の目標値が、KLよりも高負荷側のKLとなったとする。本実施形態においては、この時刻tにおいて、負荷がKLとなる際の点火時期SAが推定される。そして、時刻tの点火時期である点火時期SAから、推定した点火時期SAまでの点火時期が線形に変化するようにEGRバルブ60の開度や、吸気バルブ14と排気バルブ16の開閉タイミングが設定される(図7(B)、(C)の実線)。これにより、時刻tから時刻tまでの点火時期のばらつきが抑制される(図7(D))。 Therefore, in this embodiment, when switching from steady operation to transient operation, the ignition timing at the timing when the transient operation ends is estimated, and the ignition timing and the current ignition timing are linearly interpolated. In addition, the internal EGR gas amount and the external EGR gas amount were controlled. FIG. 7 is a timing chart for explaining the control of this embodiment. As shown in FIG. 7A, it is assumed that the load target value that was KL 1 at time t 1 becomes KL 2 on the higher load side than KL 1 . In the present embodiment, at time t 1, the load is the ignition timing SA 2 when the KL 2 is estimated. Then, the ignition timing SA 1 is a ignition timing of time t 1, the opening and the EGR valve 60 as the ignition timing to the ignition timing SA 2 estimated changes linearly, the opening and closing of the intake valve 14 and exhaust valve 16 Timing is set (solid lines in FIGS. 7B and 7C). Thus, variations in ignition timing from time t 1 to time t 2 is suppressed (FIG. 7 (D)).
[本実施形態における具体的処理]
次に、図8を参照しながら、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図8は、本実施形態において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。
[Specific processing in this embodiment]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart of a routine executed by the ECU 70 in the present embodiment.
図8に示すルーチンにおいて、先ず、ECU70は、トルク要求の有無を判定する(ステップ260)。具体的に、ECU70は、スロットル開度TAの変化量|ΔTA|が|ΔTA|>0であるか否かによってトルク要求の有無を判定する。そして、トルク要求があると判定された場合、ECU70は、現時点におけるトルクを読み取る(ステップ270)。一方、トルク要求が無いと判定された場合はステップ260に戻る。   In the routine shown in FIG. 8, first, the ECU 70 determines whether or not there is a torque request (step 260). Specifically, the ECU 70 determines the presence / absence of a torque request based on whether or not the change amount | ΔTA | of the throttle opening degree TA is | ΔTA |> 0. When it is determined that there is a torque request, the ECU 70 reads the current torque (step 270). On the other hand, if it is determined that there is no torque request, the process returns to step 260.
ステップ270に続いて、ECU70は、目標トルクを読み取り(ステップ280)、この目標トルクに基づいて目標スロットル開度TAを算出する(ステップ290)。続いて、ECU70は、点火時期SA、内部EGRガス量GIEGRおよび外部EGRガス量GEEGRについて、その現状値と目標値とを読み込み(ステップ300)、これらの値の偏差に基づいて、傾きΔSA、ΔGIEGRおよびΔGEEGRをそれぞれ算出する(ステップ310)。 Subsequent to step 270, the ECU 70 reads the target torque (step 280), and calculates the target throttle opening degree TA based on the target torque (step 290). Subsequently, the ECU 70 reads the current value and the target value for the ignition timing SA, the internal EGR gas amount G IEGR, and the external EGR gas amount G EEGR (step 300), and based on the deviation between these values, the slope ΔSA is read. , ΔG IEGR and ΔG EEGR are calculated (step 310).
続いて、ECU70は、EGRガス量GEGR(=内部EGRガス量GIEGR+外部EGRガス量GEEGR)が、その目標値よりも所定値ζ以上乖離しているか否かを判定する(ステップ320)。具体的に、ECU70は、ステップ310で算出した傾きΔGIEGR、ΔGEEGRを用いて目標値ΔGEGR×t(ΔGEGR=ΔGIEGR+ΔGEEGR、t:トルク要求時点からEGR算出時点までの経過時間)を算出し、次いで、算出した目標値ΔGEGR×tと、EGRガス量GEGRとの差が所定値ζ以上あるか否かを判定する。 Subsequently, the ECU 70 determines whether or not the EGR gas amount G EGR (= internal EGR gas amount G IEGR + external EGR gas amount G EEGR ) deviates from the target value by a predetermined value ζ or more (step 320). ). Specifically, the ECU 70 uses the gradients ΔG IEGR and ΔG EEGR calculated in Step 310 to obtain a target value ΔG EGR × t (ΔG EGR = ΔG IEGR + ΔG EEGR , t: elapsed time from the torque request time to the EGR calculation time) Next, it is determined whether or not the difference between the calculated target value ΔG EGR × t and the EGR gas amount G EGR is equal to or greater than a predetermined value ζ.
ステップ320において、EGRガス量GEGRがその目標値よりも所定値ζ以上乖離していると判定された場合は、点火時期の今回値と次回値との間にばらつきが生じると判断できる。そのため、ECU70は、内部EGRガス量の今回値と次回値との差ΔIEGRと、外部EGRガス量の今回値と次回値との差ΔEEGRとの大小を比較する(ステップ330)。一方、ステップ320において、EGRガス量GEGRがその目標値よりも所定値ζ以上乖離していないと判定された場合は、ECU70は、本ルーチンを終了する。 If it is determined in step 320 that the EGR gas amount GEGR is more than the target value by a predetermined value ζ, it can be determined that there is a variation between the current value and the next value of the ignition timing. Therefore, the ECU 70 compares the difference ΔIEGR between the current value of the internal EGR gas amount and the next value and the difference ΔEEGR between the current value of the external EGR gas amount and the next value (step 330). On the other hand, when it is determined in step 320 that the EGR gas amount GEGR has not deviated from the target value by a predetermined value ζ or more, the ECU 70 ends this routine.
ステップ330において、ΔIEGRがΔEEGRよりも大きい場合は、内部EGRガス量の変動が点火時期のばらつきに影響を及ぼすと判断できるので、ΔIEGRの正負に応じて、内部EGRガス量GIEGRを補正する(ステップ350、360)。一方、ステップ330において、ΔIEGRがΔEEGRよりも小さい場合は、外部EGRガス量の変動が点火時期のばらつきに影響を及ぼすと判断できるので、ΔEEGRの正負に応じて、外部EGRガス量GEEGRを補正する(ステップ370、380)。 In step 330, if ΔIEGR is larger than ΔEEGR, it can be determined that the variation in the internal EGR gas amount affects the variation in the ignition timing. Therefore, the internal EGR gas amount G IEGR is corrected according to the positive / negative of ΔIEGR ( Steps 350, 360). On the other hand, if ΔIEGR is smaller than ΔEEGR in step 330, it can be determined that the variation in the external EGR gas amount affects the variation in the ignition timing, so the external EGR gas amount GEGR is corrected according to the positive / negative of ΔEEGR. (Steps 370 and 380).
以上、図8に示したルーチンによれば、トルク要求があり、EGRガス量GEGRとその目標値との差が所定値ζ以上ある場合には、内部EGRガス量GIEGRや外部EGRガス量GEEGRを補正できる。従って、目標トルク要求を満たしつつ、点火時期のばらつきを抑制できる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 8, when there is a torque request and the difference between the EGR gas amount GEGR and the target value is equal to or larger than the predetermined value ζ, the internal EGR gas amount GIGR and the external EGR gas amount GEGR can be corrected. Therefore, it is possible to suppress variations in ignition timing while satisfying the target torque request.
ところで、上述した実施形態においては、過渡運転中に内部EGRガス量および外部EGRガス量を制御したが、定常運転中に同様の制御を行うことも可能である。つまり、EGRガス量GEGRの目標値を負荷に応じて設定すれば、幅広い運転状態において点火時期のばらつきを抑制できる。 In the above-described embodiment, the internal EGR gas amount and the external EGR gas amount are controlled during the transient operation. However, similar control can be performed during the steady operation. That is, if the target value of the EGR gas amount GEGR is set according to the load, it is possible to suppress variations in ignition timing in a wide range of operating conditions.
なお、上述した実施形態においては、ECU70が図8のルーチンを実行することにより上記第の発明の「バルブタイミング制御手段」および上記第の発明の「EGRバルブ開度制御手段」が実現されている。 In the embodiment described above, ECU 70 is "EGR valve opening control means" of the "valve timing control means" and the sixth aspect of the first invention is realized by executing the routine of FIG. 8 ing.
実施の形態3.
次に、図9および図10を参照しながら、本発明の実施の形態3について説明する。本実施形態は、図1の構成において、ECU70に、後述する図9に示すルーチンを実行させることにより実現される。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 9 and FIG. The present embodiment is realized by causing the ECU 70 to execute a routine shown in FIG. 9 described later in the configuration of FIG.
上記実施の形態2の制御によれば、負荷が変わった際に内部EGRガス量GIEGRや外部EGRガス量GEEGRを補正するので、点火時期のばらつきを抑制できる。しかしながら、この補正によってEGRガス量GEGRが増量されていき、やがて過多となった場合には燃焼の悪化に繋がる可能性がある。同様に、EGRガス量GEGRが減量されていき、やがて過少となった場合にはノックが発生し易くなる。そこで、本実施形態においては、負荷の変化方向に応じてEGRガス量GEGRの許容値(上限値または下限値)を定め、EGRガス量GEGRがこの許容値を超える場合には、内部EGRガス量GIEGRや外部EGRガス量GEEGRを再補正することとした。これにより、過渡運転時において、EGRガス量GEGRが極端に増量或いは減量されることを防止できる。従って、燃焼の悪化やノックの発生、更にはこれに伴うドラビリの悪化や燃費の低下を未然に防止することができる。 According to the control of the second embodiment, the internal EGR gas amount GIGR and the external EGR gas amount GEGR are corrected when the load changes, so that variations in ignition timing can be suppressed. However, the EGR gas amount GEGR is increased by this correction, and if it becomes excessive in time, there is a possibility that the combustion will deteriorate. Similarly, when the EGR gas amount GEGR is decreased and eventually becomes excessive, knocking is likely to occur. Therefore, in the case in the present embodiment defines the allowable value of the EGR gas amount G EGR (the upper limit or the lower limit) in accordance with the change direction of the load, the EGR gas amount G EGR exceeds the allowable value, the internal EGR The gas amount G IEGR and the external EGR gas amount GEGR were corrected again. Thereby, it is possible to prevent the EGR gas amount GEGR from being extremely increased or decreased during the transient operation. Accordingly, it is possible to prevent the deterioration of combustion and the occurrence of knocking, as well as the deterioration of drivability and the reduction of fuel consumption.
また、EGRガス量の多少に関わらず、圧縮端温度が上昇してある一定温度以上となった場合にはノックが発生し易くなる。そこで、本実施形態においては、上記EGRガス量GEGRの判定と同時にノック発生の有無を判定し、ノック発生と判定された場合には、点火時期を遅角側に補正することとした。従って、ノックが発生したとしてもその頻度を低減することができる。 Further, regardless of the amount of EGR gas, knocking is likely to occur when the compression end temperature rises above a certain temperature. Therefore, in this embodiment, the presence or absence of knocking is determined simultaneously with the determination of the EGR gas amount GEGR , and when it is determined that knocking has occurred, the ignition timing is corrected to the retard side. Therefore, even if knocking occurs, the frequency can be reduced.
[本実施形態における具体的処理]
次に、図9を参照しながら、上述した機能を実現するための具体的な処理について説明する。図9は、本実施形態において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。
[Specific processing in this embodiment]
Next, specific processing for realizing the above-described functions will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flowchart of a routine executed by the ECU 70 in the present embodiment.
図9に示すルーチンにおいて、先ず、ECU70は、上記実施の形態2の制御が実行中か否かを判定し(ステップ400)、制御実行中であると判定した場合には、EGRガス量GEGRの許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを取得する(ステップ410)。図10は、機関回転数および負荷と、EGRガス量GEGRの許容値との関係を規定したマップである。ステップ410において、ECU70は、図10に示したマップを参照してEGRガス量GEGRの許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを設定する。 In the routine shown in FIG. 9, first, the ECU 70 determines whether or not the control of the second embodiment is being executed (step 400), and if it is determined that the control is being executed, the EGR gas amount G EGR is determined. The allowable upper limit value EGR MAX or the allowable lower limit value EGR MIN is acquired (step 410). FIG. 10 is a map that defines the relationship between the engine speed and load and the allowable value of the EGR gas amount G EGR . In step 410, the ECU 70 sets the allowable upper limit value EGR MAX or the allowable lower limit value EGR MIN of the EGR gas amount G EGR with reference to the map shown in FIG.
続いて、ECU70は、EGRガス量GEGRがステップ410で設定した許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを超えたか否かを判定する(ステップ420)。ステップ420において、EGRガス量GEGRが許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを超えたと判定された場合は、ECU70は、その要因が(1)内部EGRガス量GIEGR、(2)外部EGRガス量GEEGR、(3)内部EGRガス量GIEGRおよび外部EGRガス量GEEGRのうちの何れであるかを判定する(ステップ430、440)。 Then, ECU 70 determines whether or not the EGR gas amount G EGR exceeds the allowable upper limit EGR MAX or the minimum allowable value EGR MIN set in step 410 (step 420). If it is determined in step 420 that the EGR gas amount G EGR exceeds the allowable upper limit value EGR MAX or the allowable lower limit value EGR MIN , the ECU 70 determines that the cause is (1) internal EGR gas amount G IEGR , (2) external It is determined which of the EGR gas amount G EEGR , (3) the internal EGR gas amount G IEGR and the external EGR gas amount G EEGR (steps 430 and 440).
具体的に、ステップ430において、内部EGRガス量GIEGRが許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを超えていると判定された場合は、上記要因が内部EGRガス量GIEGRによるものであると判断できる(上記(1))。そのため、ECU70は、吸気バルブ14および排気バルブ16の開閉タイミングの補正量を算出し(ステップ450)、この開閉タイミングについてフィードバック制御を実行する(ステップ460)。 Specifically, when it is determined in step 430 that the internal EGR gas amount G IEGR exceeds the allowable upper limit value EGR MAX or the allowable lower limit value EGR MIN , the above factor is due to the internal EGR gas amount G IEGR. ((1) above). Therefore, the ECU 70 calculates the correction amount of the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 16 (step 450), and executes feedback control on the opening / closing timing (step 460).
また、ステップ440において、外部EGRガス量GEEGRが許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを超えていると判定された場合は、上記要因が外部EGRガス量GEEGRによるものであると判断できる(上記(2))。そのため、ECU70は、EGRバルブ60の開度の補正量を算出し(ステップ470)、この開度についてフィードバック制御を実行する(ステップ480)。 If it is determined in step 440 that the external EGR gas amount G EEGR exceeds the allowable upper limit value EGR MAX or the allowable lower limit value EGR MIN , it is determined that the above factor is caused by the external EGR gas amount G EEGR. Yes (above (2)). Therefore, the ECU 70 calculates a correction amount for the opening degree of the EGR valve 60 (step 470), and executes feedback control for the opening degree (step 480).
また、ステップ440において、外部EGRガス量GEEGRが許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを超えていると判定された場合は、上記要因が内部EGRガス量GIEGRおよび外部EGRガス量GEEGRによるものであると判断できる(上記(3))。そのため、ECU70は、吸気バルブ14と排気バルブ16の開閉タイミングの補正量およびEGRバルブ60の開度の補正量を算出し(ステップ490)、両者についてフィードバック制御を実行する(ステップ500)。 Further, when it is determined in step 440 that the external EGR gas amount G EEGR exceeds the allowable upper limit value EGR MAX or the allowable lower limit value EGR MIN , the above factors are the internal EGR gas amount G IEGR and the external EGR gas amount G. It can be determined that it is due to EEGR ((3) above). Therefore, the ECU 70 calculates the correction amount of the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 16 and the correction amount of the opening degree of the EGR valve 60 (step 490), and executes feedback control for both of them (step 500).
一方、ステップ420において、EGRガス量GEGRが許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを超えていないと判定された場合は、ECU70は、吸気バルブ14および排気バルブ16の開閉タイミングについてのフィードバック制御や、EGRバルブ60の開度についてのフィードバック制御を終了する(ステップ510)。 On the other hand, if it is determined in step 420 that the EGR gas amount G EGR does not exceed the allowable upper limit value EGR MAX or the allowable lower limit value EGR MIN , the ECU 70 provides feedback on the opening / closing timings of the intake valve 14 and the exhaust valve 16. The control and feedback control for the opening degree of the EGR valve 60 are terminated (step 510).
ステップ460、480、500または510に続いて、ECU70は、ノックフラグがONであるか否かを判定する(ステップ520)。本ステップにおいて、ノックフラグの判定は、ノックセンサ68の検出値に基づいて行われる。そして、ノックフラグがONであると判定された場合には、所定の点火時期補正量SAreviseを点火時期SAに加算して遅角側に補正する(ステップ530)。 Subsequent to step 460, 480, 500 or 510, the ECU 70 determines whether or not the knock flag is ON (step 520). In this step, the knock flag is determined based on the detection value of the knock sensor 68. When it is determined that the knock flag is ON, a predetermined ignition timing correction amount SA revise is added to the ignition timing SA to correct the retarded side (step 530).
以上、図9に示したルーチンによれば、EGRガス量GEGRが許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを超えた場合には、その要因に応じてEGRガス量を調整できるので、燃焼の悪化やノックの発生を未然に防止することができる。また、ノック発生と判定された場合には、点火時期を遅角側に補正するので、ノックが発生したとしてもその頻度を低減することができる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 9, when the EGR gas amount G EGR exceeds the allowable upper limit value EGR MAX or the allowable lower limit value EGR MIN , the EGR gas amount can be adjusted according to the factor, and therefore the combustion It is possible to prevent deterioration and knocking. In addition, when it is determined that knocking has occurred, the ignition timing is corrected to the retard side, so that the frequency of knocking can be reduced.
実施の形態4.
次に、図11および図12を参照しながら、本発明の実施の形態4について説明する。本実施形態は、図1の構成において、ECU70に、後述する図11に示すルーチンを実行させることにより実現される。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 11 and FIG. The present embodiment is realized by causing the ECU 70 to execute a routine shown in FIG.
本実施形態においては、上記実施の形態2や3の制御に加えて、機関始動時における排気浄化触媒54の早期活性化を目的とした触媒暖機制御が実行される。この触媒暖機制御は、具体的に、図5のルーチン等により算出した点火時期を遅角して排出ガスの温度を上昇させて、排気浄化触媒54の暖機を促進するものである。しかしながら、単に点火時期を遅角すればその変動により燃焼が悪化する可能性がある。そこで、本実施形態においては、触媒暖機制御の実行中、内部EGRガス量GIEGRの分散を算出し、その値が所定値よりも小さくなるように吸気バルブ14と排気バルブ16の開閉タイミングを制御することとした。これにより、点火時期の変動幅を小さくできるので、燃焼を悪化させることなく排気浄化触媒54を活性化できる。 In the present embodiment, in addition to the control in the second and third embodiments, the catalyst warm-up control for the purpose of early activation of the exhaust purification catalyst 54 at the time of engine start is executed. Specifically, this catalyst warm-up control retards the ignition timing calculated by the routine of FIG. 5 and the like to raise the temperature of the exhaust gas and promote the warm-up of the exhaust purification catalyst 54. However, if the ignition timing is simply retarded, combustion may deteriorate due to the fluctuation. Therefore, in this embodiment, during the catalyst warm-up control, the variance of the internal EGR gas amount GIGR is calculated, and the opening / closing timings of the intake valve 14 and the exhaust valve 16 are set so that the value becomes smaller than a predetermined value. I decided to control it. Thereby, since the fluctuation range of the ignition timing can be reduced, the exhaust purification catalyst 54 can be activated without deteriorating the combustion.
[本実施形態における具体的処理]
次に、図11を参照しながら、上述した機能を実現するための具体的な処理について説明する。図11は、本実施形態において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、上記図9のルーチンと同時並行で実行されるものとする。
[Specific processing in this embodiment]
Next, specific processing for realizing the above-described functions will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a flowchart of a routine executed by the ECU 70 in the present embodiment. This routine is executed in parallel with the routine shown in FIG.
図11に示すルーチンにおいて、先ず、ECU70は、触媒暖機要求の有無を判定する(ステップ540)。具体的に、ECU70は、吸気温度TAirが所定値よりも低く、かつ、アクセル開度Acclの変化量ΔAcclが所定値よりも高いか否かを判定する。そして、触媒暖機要求があると判定された場合、ECU70は、点火時期SAを所定量遅角する(ステップ550)。ここで、点火時期SAの遅角補正量は、吸気温度TAirに応じてECU70が記憶する関数またはマップに従って演算される。一方、触媒暖機要求が無いと判定された場合はステップ540に戻る。 In the routine shown in FIG. 11, first, the ECU 70 determines whether or not there is a catalyst warm-up request (step 540). Specifically, the ECU 70 determines whether the intake air temperature T Air is lower than a predetermined value and the change amount ΔAccl of the accelerator opening degree Accl is higher than a predetermined value. When it is determined that there is a catalyst warm-up request, the ECU 70 retards the ignition timing SA by a predetermined amount (step 550). Here, the retard correction amount of the ignition timing SA is calculated according to a function or map stored in the ECU 70 in accordance with the intake air temperature T Air . On the other hand, if it is determined that there is no catalyst warm-up request, the process returns to step 540.
続いて、ECU70は、点火時期SAの分散SAdisが所定値(固定値)よりも大きいか否かを判定する(ステップ560)。この分散SAdisは、点火時期SAの今回値を含む所定サイクルに亘る点火時期SAの履歴を基に算出される。ステップ560において、分散SAdisが所定値よりも小さいと判定された場合、ECU70は、本ルーチンを終了する。 Subsequently, the ECU 70 determines whether or not the variance SA dis of the ignition timing SA is larger than a predetermined value (fixed value) (step 560). The variance SAdis is calculated based on the history of the ignition timing SA over a predetermined cycle including the current value of the ignition timing SA. If it is determined in step 560 that the variance SAdis is smaller than the predetermined value, the ECU 70 ends this routine.
一方、ステップ560において、分散SAdisが所定値よりも大きいと判定された場合、ECU70は、内部EGRガス量GIEGRの分散GIEGRdisが遅角補正量に応じて定まる所定値よりも大きいか否かを判定する(ステップ570)。図12は、遅角補正量と補正係数との関係を示すマップである。本ステップにおいて、ECU70は、ステップ550で算出した遅角補正量を図12のマップに適用して補正係数を求め、上記の所定値を算出する。また、ECU70は、内部EGRガス量GIEGRの今回値を含む所定サイクルに亘る内部EGRガス量GIEGRの履歴を基に分散GIEGRdisを算出する。 On the other hand, when it is determined in step 560 that the variance SAdis is larger than the predetermined value, the ECU 70 determines whether the variance G IEGR dis of the internal EGR gas amount G IEGR is larger than a predetermined value determined according to the retardation correction amount. (Step 570). FIG. 12 is a map showing the relationship between the retardation correction amount and the correction coefficient. In this step, the ECU 70 applies the retardation correction amount calculated in step 550 to the map of FIG. 12 to obtain a correction coefficient, and calculates the predetermined value. Further, ECU 70 calculates a variance G IEGR dis based on the history of the internal EGR gas amount G IEGR over a predetermined cycle including the current value of the internal EGR gas amount G IEGR.
ステップ570において、分散GIEGRdisが所定値よりも大きいと判定された場合は、燃焼が悪化する可能性があると判断できる。そのため、ECU70は、内部EGRガス量GIEGRが減少するように吸気バルブ14と排気バルブ16の開閉タイミングを制御する(ステップ580)。一方、ステップ570において、分散SAdisが所定値よりも小さいと判定された場合は、排気浄化触媒54の暖機を促進すべく、内部EGRガス量GIEGRが増加するように吸気バルブ14と排気バルブ16の開閉タイミングを制御する(ステップ590)。 If it is determined in step 570 that the variance G IEGR dis is larger than the predetermined value, it can be determined that the combustion may deteriorate. Therefore, the ECU 70 controls the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 16 so that the internal EGR gas amount GIGR decreases (step 580). On the other hand, if it is determined in step 570 that the dispersion SAdis is smaller than the predetermined value, the intake valve 14 and the exhaust valve are increased so that the internal EGR gas amount GIGR increases so as to promote warm-up of the exhaust purification catalyst 54. 16 is controlled (step 590).
以上、図11に示したルーチンによれば、分散SAdisが所定値よりも大きく、かつ、分散GIEGRdisが所定値よりも大きいと判定された場合に、内部EGRガス量GIEGRが減少するように吸気バルブ14と排気バルブ16の開閉タイミングを制御するので、燃焼を悪化させることなく排気浄化触媒54を活性化できる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 11, when it is determined that the dispersion SAdis is larger than the predetermined value and the dispersion G IEGR dis is larger than the predetermined value, the internal EGR gas amount GIEGR is decreased. In addition, since the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 16 is controlled, the exhaust purification catalyst 54 can be activated without deteriorating combustion.
ところで、上述した実施形態においては、触媒暖機要求があった場合に分散SAdisついての判定等を行って、吸気バルブ14や排気バルブ16の開閉タイミングを制御したが、この一連の処理は、触媒暖機要求があった場合に限られない。例えば、機関回転数が急激に変化した場合はいわゆる過渡ノックが発生するので、この過渡ノックの防止を目的として点火時期を遅角する過渡ノック防止制御が実行される。点火時期を遅角すれば、本実施形態同様、燃焼の悪化の可能性が生じる。そこで、過渡ノック防止要求があった場合に上記の処理を行えば、燃焼を悪化させることなく過渡ノックを防止できる。このように、本実施形態における一連の処理は、点火時期の遅角側への変更要求があった場合に広く適用できる。   By the way, in the above-described embodiment, when there is a catalyst warm-up request, the determination on the dispersion SAdis is performed and the opening / closing timing of the intake valve 14 and the exhaust valve 16 is controlled. It is not limited to when there is a warm-up request. For example, when the engine speed changes abruptly, so-called transient knock occurs, so transient knock prevention control for retarding the ignition timing is executed for the purpose of preventing this transient knock. If the ignition timing is retarded, the possibility of deterioration of combustion occurs as in this embodiment. Therefore, if the above process is performed when there is a request for preventing a transient knock, the transient knock can be prevented without deteriorating combustion. Thus, the series of processes in the present embodiment can be widely applied when there is a request for changing the ignition timing to the retard side.
なお、上述した実施形態においては、ECU70が図11のステップ540の処理を実行することにより上記第の発明の「変更要求判定手段」が、同図のステップ550の処理を実行することにより上記第の発明の「目標点火時期変更手段」が、同図のステップ580の処理を実行することにより上記第の発明の「バルブタイミング変更手段」が、それぞれ実現されている。 In the above-described embodiment, the ECU 70 executes the process of step 540 in FIG. 11 so that the “change request determination unit” of the third invention executes the process of step 550 in FIG. "target ignition timing changing means" in the third invention, by executing the processing in step 580 of the figure "valve timing changing means" in the third aspect are realized respectively.
実施の形態5.
次に、図13乃至図15を参照しながら、本発明の実施の形態5について説明する。なお、本実施形態は、図1の構成において、ECU70に、後述する図15に示すルーチンを実行させることにより実現される。
Embodiment 5 FIG.
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The present embodiment is realized by causing the ECU 70 to execute a routine shown in FIG. 15 to be described later in the configuration of FIG.
上記実施の形態2によれば、負荷が変わった際に内部EGRガス量GIEGRや外部EGRガス量GEEGRを補正するので、点火時期のばらつきを抑制できる。しかしながら、低負荷から高負荷に急変した場合は、低温の新気が短時間で大量に筒内に吸入されるので圧縮端温度が大きく変化する。ここで、圧縮端温度は、本発明による点火時期決定に使用されるパラメータの一つである。そのため、圧縮端温度が大きく変化すれば、その前後の点火時期間に差が生じトルク変動が起こる可能性がある。 According to the second embodiment, since the internal EGR gas amount GIGR and the external EGR gas amount GEGR are corrected when the load changes, variations in ignition timing can be suppressed. However, when the load is suddenly changed from a low load to a high load, a large amount of low temperature fresh air is sucked into the cylinder in a short time, so that the compression end temperature changes greatly. Here, the compression end temperature is one of the parameters used for determining the ignition timing according to the present invention. Therefore, if the compression end temperature changes greatly, a difference may occur between the ignition timings before and after the compression end temperature, which may cause torque fluctuation.
そこで、本実施の形態においては、低負荷から高負荷となることが予測される場合には、その予測がされた時点で、内部EGRガス量GIEGRを強制的に増量することとした。内部EGRガス量GIEGRは高温であるため、内部EGRガス量GIEGRを増量すれば、新気量の増大による圧縮端温度の変動を緩和できるのでトルク変動の発生リスクを低減できる。 Therefore, in the present embodiment, when it is predicted that the load will increase from a low load, the internal EGR gas amount GIGR is forcibly increased at the time when the prediction is made. Since the internal EGR gas amount G IEGR is a high temperature, if the internal EGR gas amount G IEGR is increased, fluctuations in the compression end temperature due to an increase in the fresh air amount can be mitigated, so that the risk of torque fluctuation can be reduced.
図13および図14を参照して、本実施形態における制御を説明する。図13は、低負荷から高負荷に変化した際におけるO/L量の履歴を示したものである。図13に示す複数の点は、それぞれO/L量のデータであり、低負荷時には少なく、高負荷時に多くなっている。一方、図13に示す実線は、本実施形態における点火時期の制御イメージを示したものである。本実施形態では、低負荷から高負荷となることが予測された時点でO/L量が増加するように吸気バルブ14と排気バルブ16の開閉タイミングが設定される。   With reference to FIG. 13 and FIG. 14, the control in this embodiment is demonstrated. FIG. 13 shows a history of the O / L amount when changing from a low load to a high load. Each of the plurality of points shown in FIG. 13 is O / L data, which is small when the load is low and increases when the load is high. On the other hand, the solid line shown in FIG. 13 shows a control image of the ignition timing in the present embodiment. In the present embodiment, the opening / closing timings of the intake valve 14 and the exhaust valve 16 are set so that the O / L amount increases at the time when it is predicted that the load will change from a low load to a high load.
また、図14は、低負荷から高負荷に変化した際における点火時期の履歴を示したものである。図14に示す複数の点は、それぞれ点火時期のデータであり、低負荷から高負荷となる際に、徐々に進角側に移動している。一方、図14に示す実線は、本実施形態における点火時期の制御イメージを示したものである。図13に示したように、低負荷から高負荷となることが予測された時点でO/L量を増加させれば、内部EGRガス量GIEGRが増量するので、点火時期が進角して過渡運転中における点火時期の差ΔSAを小さすることが可能となる。従って、トルク変動の発生リスクを低減できる。 FIG. 14 shows a history of ignition timing when the load is changed from a low load to a high load. A plurality of points shown in FIG. 14 are data of ignition timing, respectively, and gradually move toward the advance side when the load changes from low to high. On the other hand, the solid line shown in FIG. 14 shows a control image of the ignition timing in the present embodiment. As shown in FIG. 13, if the O / L amount is increased at the time when the load is predicted to change from low to high, the internal EGR gas amount GIGR increases, so that the ignition timing is advanced. It is possible to reduce the ignition timing difference ΔSA during the transient operation. Therefore, the risk of torque fluctuation can be reduced.
[本実施形態における具体的処理]
次に、図15を参照しながら、上述した機能を実現するための具体的な処理について説明する。図15は、本実施形態において、ECU70により実行されるルーチンのフローチャートである。なお、本ルーチンは、上記図9のルーチンと同時並行で実行されるものとする。
[Specific processing in this embodiment]
Next, specific processing for realizing the above-described function will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a flowchart of a routine executed by the ECU 70 in the present embodiment. This routine is executed in parallel with the routine shown in FIG.
図15に示すルーチンにおいて、先ず、ECU70は、変曲点の有無を判定する(ステップ600)。具体的に、ECU70は、アクセル開度Acclの変化量ΔAcclが所定量以上で、かつ、カーナビ情報による道路勾配が一定値以上あるか否かを判定する。そして、変曲点があると判定された場合、負荷が低負荷から高負荷に変化すると予測できるので、ECU70は、図10に示したマップを参照してEGRガス量GEGRの許容上限値EGRMAXまたは許容下限値EGRMINを設定する(610)。 In the routine shown in FIG. 15, first, the ECU 70 determines whether or not there is an inflection point (step 600). Specifically, the ECU 70 determines whether or not the change amount ΔAccl of the accelerator opening degree Accl is equal to or greater than a predetermined amount and the road gradient based on the car navigation information is equal to or greater than a certain value. When it is determined that there is an inflection point, the load can be expected to change to the high load from the low load, ECU 70 is allowable upper limit EGR of the EGR gas amount G EGR with reference to the map shown in FIG. 10 MAX or allowable lower limit value EGR MIN is set (610).
続いて、ECU70は、EGRガス量GEGRがステップ610で設定した許容上限値EGRMAXよりも小さく、かつ、許容下限値EGRMINよりも大きいか、即ち、許容範囲内にあるか否かを判定する(ステップ620)。ステップ620において、EGRガス量GEGRが許容範囲内にあると判定された場合は、ECU70は、O/L量を増加すべく吸気バルブ14および排気バルブ16の開閉タイミングの制御を実行する(ステップ630)。一方、ステップ620において、EGRガス量GEGRが許容範囲外にあると判定された場合は、本ルーチンを終了する。 Subsequently, the ECU 70 determines whether or not the EGR gas amount G EGR is smaller than the allowable upper limit value EGR MAX set in step 610 and larger than the allowable lower limit value EGR MIN , that is, within the allowable range. (Step 620). If it is determined in step 620 that the EGR gas amount GEGR is within the allowable range, the ECU 70 controls the opening / closing timings of the intake valve 14 and the exhaust valve 16 to increase the O / L amount (step). 630). On the other hand, if it is determined in step 620 that the EGR gas amount GEGR is outside the allowable range, this routine is terminated.
以上、図15に示したルーチンによれば、変曲点があると判定され、EGRガス量GEGRが許容範囲内にある場合に、O/L量を増加するように吸気バルブ14と排気バルブ16の開閉タイミングを制御するので、低負荷から高負荷となることが予測された時点で、新気量の増大による圧縮端温度の変動を緩和してトルク変動の発生リスクを低減できる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 15, when it is determined that there is an inflection point and the EGR gas amount GEGR is within the allowable range, the intake valve 14 and the exhaust valve are increased so as to increase the O / L amount. Since the opening / closing timing of 16 is controlled, the fluctuation in the compression end temperature due to the increase in the amount of fresh air can be mitigated at the time when it is predicted that the load will change from low to high, thereby reducing the risk of torque fluctuation.
なお、上述した実施形態においては、ECU70が図15のステップ600の処理を実行することにより上記第の発明の「所定条件判定手段」が、同図のステップ610の処理を実行することにより上記第の発明の「バルブオーバーラップ増量手段」が、それぞれ実現されている。

In the above-described embodiment, the ECU 70 executes the process of step 600 in FIG. 15 so that the “predetermined condition determining means” in the fourth invention executes the process in step 610 of FIG. The “valve overlap increasing means” according to the fourth aspect of the present invention is realized.

10 内燃機関
12 ピストン
14 吸気バルブ
16 排気バルブ
18 点火プラグ
20 インジェクタ
22、24 可変動弁機構
26 ターボ過給機
26a 吸気圧縮機
26b 排気タービン
28 吸気通路
30 排気通路
32 エアフローメータ
34 インタークーラ
36 スロットルバルブ
38 スロットル開度センサ
40 吸気温センサ
42 吸気圧センサ
44 排気温センサ
46 背圧センサ
48 バイパス通路
50 ウェイストゲートバルブ
52 アクチュエータ
54 排気浄化触媒
56 EGR通路
58 EGRクーラ
60 EGRバルブ
62 EGR開度センサ
64 アクセルポジションセンサ
66 クランク角センサ
68 ノックセンサ
70 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Piston 14 Intake valve 16 Exhaust valve 18 Spark plug 20 Injector 22, 24 Variable valve mechanism 26 Turbo supercharger 26a Intake compressor 26b Exhaust turbine 28 Intake passage 30 Exhaust passage 32 Air flow meter 34 Intercooler 36 Throttle valve 38 throttle opening sensor 40 intake air temperature sensor 42 intake air pressure sensor 44 exhaust air temperature sensor 46 back pressure sensor 48 bypass passage 50 waste gate valve 52 actuator 54 exhaust purification catalyst 56 EGR passage 58 EGR cooler 60 EGR valve 62 EGR opening sensor 64 accelerator Position sensor 66 Crank angle sensor 68 Knock sensor 70 ECU

Claims (7)

  1. 内燃機関の気筒内における圧縮端温度を推定する圧縮端温度推定手段と、
    前記気筒内における混合気の比熱比を算出する比熱比算出手段と、
    前記気筒内における混合気の気流乱れに関するパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
    圧縮端温度、比熱比および気流乱れに関するパラメータと、点火時期との関係を規定した点火時期マップに、前記圧縮端温度推定手段で推定した圧縮端温度、前記比熱比算出手段で算出した比熱比および前記パラメータ算出手段で算出したパラメータを適用して、目標点火時期を算出する目標点火時期算出手段と、
    前記気筒と連通する吸気通路および排気通路と、
    前記気筒と前記吸気通路とを連通または遮断する吸気バルブと、
    前記気筒と前記排気通路とを連通または遮断する排気バルブと、
    前記目標点火時期算出手段で算出した目標点火時期の今回値と、その前回値との偏差が、機関負荷の変化に応じて決定される所定の許容範囲内に収まるように前記吸気バルブおよび前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを制御するバルブタイミング制御手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
    Compression end temperature estimating means for estimating a compression end temperature in a cylinder of the internal combustion engine;
    Specific heat ratio calculating means for calculating the specific heat ratio of the air-fuel mixture in the cylinder;
    Parameter calculating means for calculating a parameter relating to airflow turbulence of the air-fuel mixture in the cylinder;
    The compression end temperature estimated by the compression end temperature estimation means, the specific heat ratio calculated by the specific heat ratio calculation means, and the ignition timing map that defines the relationship between the compression end temperature, the specific heat ratio and the airflow turbulence parameters and the ignition timing A target ignition timing calculating means for calculating a target ignition timing by applying the parameter calculated by the parameter calculating means;
    An intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder;
    An intake valve for communicating or blocking the cylinder and the intake passage;
    An exhaust valve for communicating or blocking the cylinder and the exhaust passage;
    The intake valve and the exhaust gas so that a deviation between the current value of the target ignition timing calculated by the target ignition timing calculation means and the previous value thereof is within a predetermined allowable range determined according to a change in engine load. Valve timing control means for controlling the opening / closing timing of at least one of the valves;
    A control device for an internal combustion engine, comprising:
  2. 内燃機関の空燃比制御に用いる目標空燃比に応じて、前記目標点火時期算出手段で算出した目標点火時期を補正する目標点火時期補正手段を更に備え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。   2. The internal combustion engine according to claim 1, further comprising target ignition timing correction means for correcting the target ignition timing calculated by the target ignition timing calculation means in accordance with a target air-fuel ratio used for air-fuel ratio control of the internal combustion engine. Engine control device.
  3. 前記気筒と連通する吸気通路および排気通路と、
    前記気筒と前記吸気通路とを連通または遮断する吸気バルブと、
    前記気筒と前記排気通路とを連通または遮断する排気バルブと、
    点火時期の遅角側への変更要求の有無を判定する変更要求判定手段と、
    前記変更要求があると判定された場合に、前記目標点火時期を遅角側に変更する目標点火時期変更手段と、
    変更後の目標点火時期を含む所定サイクル数における目標点火時期の分散が、機関負荷毎に決定される所定の許容値よりも小さくなるように、前記吸気バルブおよび前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを変更するバルブタイミング変更手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
    An intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder;
    An intake valve for communicating or blocking the cylinder and the intake passage;
    An exhaust valve for communicating or blocking the cylinder and the exhaust passage;
    Change request determination means for determining whether or not there is a request to change the ignition timing to the retard side;
    A target ignition timing changing means for changing the target ignition timing to a retard side when it is determined that there is the change request;
    Open / close timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve so that the dispersion of the target ignition timing in a predetermined number of cycles including the changed target ignition timing is smaller than a predetermined allowable value determined for each engine load. Valve timing changing means for changing
    The control apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises a.
  4. 前記気筒と連通する吸気通路および排気通路と、
    前記気筒と前記吸気通路とを連通または遮断する吸気バルブと、
    前記気筒と前記排気通路とを連通または遮断する排気バルブと、
    機関負荷が低負荷から高負荷へ移行することが予測される場合に成立する所定条件の成否を判定する所定条件判定手段と、
    前記所定条件が成立する場合に、前記吸気バルブおよび前記排気バルブが共に開弁するバルブオーバーラップ量が増加するように前記吸気バルブおよび前記排気バルブの少なくとも一方の開閉タイミングを制御するバルブオーバーラップ増量手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1乃至何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
    An intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder;
    An intake valve for communicating or blocking the cylinder and the intake passage;
    An exhaust valve for communicating or blocking the cylinder and the exhaust passage;
    A predetermined condition determining means for determining whether or not a predetermined condition is satisfied when the engine load is predicted to shift from a low load to a high load;
    When the predetermined condition is satisfied, a valve overlap increase amount for controlling opening / closing timing of at least one of the intake valve and the exhaust valve so that a valve overlap amount at which both the intake valve and the exhaust valve are opened increases. Means,
    The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
  5. 前記開閉タイミングは、機関負荷の変化方向に応じてそれぞれ決定される所定の限界値を超えないように補正されることを特徴とする請求項1乃至4何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The open-close timing control of the internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is corrected so as not to exceed a predetermined limit value determined respectively in accordance with the direction of change in the engine load apparatus.
  6. 前記気筒と連通する吸気通路および排気通路と、
    前記吸気通路と前記排気通路とを接続するEGR通路と、
    前記EGR通路に設けられたEGRバルブと、
    前記点火時期算出手段で算出した目標点火時期の今回値と、その前回値との偏差が、機関負荷の変化に応じて決定される所定の許容範囲内に収まるように前記EGRバルブの開度を制御するEGRバルブ開度制御手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1乃至何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
    An intake passage and an exhaust passage communicating with the cylinder;
    An EGR passage connecting the intake passage and the exhaust passage;
    An EGR valve provided in the EGR passage;
    The opening degree of the EGR valve is set so that the deviation between the current value of the target ignition timing calculated by the ignition timing calculation means and the previous value thereof is within a predetermined allowable range determined according to a change in engine load. EGR valve opening control means for controlling;
    The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
  7. 前記EGRバルブの開度は、機関負荷の変化方向に応じてそれぞれ決定される所定の限界値を超えないように補正されることを特徴とする請求項に記載の内燃機関の制御装置。 The control device for an internal combustion engine according to claim 6 , wherein the opening degree of the EGR valve is corrected so as not to exceed a predetermined limit value determined in accordance with a change direction of the engine load.
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