JP5867441B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、一気筒に対し複数のインジェクタを有する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a plurality of injectors for one cylinder.
筒内に直接的に燃料を噴射する筒内燃料噴射インジェクタ、および吸気路に燃料を噴射する吸気路燃料噴射インジェクタと複数のインジェクタを有する内燃機関では、筒内燃料噴射および吸気路燃料噴射をエンジン回転数や負荷に応じた所定の分担率で実行するとともに、噴射燃料と吸込み空気との混合気が理論空燃比となるよう空燃比フィードバック制御を行う(例えば特許文献1)。 An in-cylinder fuel injection injector that directly injects fuel into a cylinder, and an intake path fuel injection injector that injects fuel into an intake path and an internal combustion engine having a plurality of injectors, the in-cylinder fuel injection and the intake path fuel injection are performed in the engine. The air-fuel ratio feedback control is performed so that the air-fuel ratio of the injected fuel and the intake air becomes the stoichiometric air-fuel ratio while being executed at a predetermined sharing ratio according to the rotation speed and the load (for example, Patent Document 1).
空燃比フィードバック制御の要素としてフィードバック補正係数があり、そのフィードバック補正係数が固定のままでは、車両状態や環境の変化などにより、最適な空燃比フィードバック制御が困難となる。結果として、燃費の悪化、CO2(二酸化炭素)排出量の増加、HC(炭化水素)排出量の増加、車両の走行性および操縦性の悪化を招いてしまう。そこでインジェクタ毎のフィードバック補正係数を学習するため、各インジェクタを単独噴射させて学習の機会を設定する必要がある。しかしながら、フィードバックの補正係数を学習する運転状態が、各インジェクタの単独噴射に適切なものであるとは限らない。したがって、この学習のために一時的に燃費の悪化、CO2(二酸化炭素)排出量の増加、HC(炭化水素)排出量の増加、車両の走行性および操縦性の悪化等を招いてしまうこととなる。 There is a feedback correction coefficient as an element of the air-fuel ratio feedback control. If the feedback correction coefficient remains fixed, optimal air-fuel ratio feedback control becomes difficult due to changes in the vehicle state and environment. As a result, fuel consumption is deteriorated, CO 2 (carbon dioxide) emission is increased, HC (hydrocarbon) emission is increased, and vehicle running performance and maneuverability are deteriorated. Therefore, in order to learn the feedback correction coefficient for each injector, it is necessary to set an opportunity for learning by individually injecting each injector. However, the operating state in which the correction coefficient for feedback is learned is not always appropriate for the single injection of each injector. Therefore, this learning may cause a temporary deterioration in fuel consumption, an increase in CO 2 (carbon dioxide) emissions, an increase in HC (hydrocarbon) emissions, a deterioration in driving performance and maneuverability of the vehicle, and the like. It becomes.
この発明は、上記事情を考慮したもので、その目的は、各インジェクタの単独噴射を行わずとも空燃比フィードバック制御の学習を最適に行うことができ、これにより燃費の低減、CO2排出量の削減、HC排出量の削減、車両の走行性および操縦性などの改善が図れる内燃機関の制御装置を提供することである。 The present invention takes the above circumstances into consideration, and the object thereof is to optimize the learning of air-fuel ratio feedback control without performing individual injection of each injector, thereby reducing fuel consumption and reducing CO 2 emissions. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can achieve reductions, reductions in HC emissions, vehicle running performance and maneuverability.
請求項1に係る発明の内燃機関の制御装置は、吸気路に燃料を噴射するための吸気路噴射インジェクタと筒内に燃料を噴射するための筒内噴射インジェクタとを備えた内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の運転状態に応じて、前記吸気路噴射インジェクタのみによる燃料噴射と、前記吸気路噴射インジェクタと前記筒内噴射インジェクタとによる燃料噴射との分担を決定する分担決定手段と、空燃比センサの出力に基づき燃料噴射量を空燃比フィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段とを有する。空燃比フィードバック制御手段は、前記吸気路噴射インジェクタのみにより燃料が噴射されているときに前記吸気路噴射インジェクタの燃料噴射量の空燃比フィードバック制御の比例補正係数の最適値を学習し、前記吸気路噴射インジェクタと前記筒内噴射インジェクタとにより燃料が噴射されているときに前記学習した比例補正係数の最適値を用いて前記筒内噴射インジェクタの燃料噴射量の空燃比フィードバック制御の積分補正係数の最適値を学習する。前記分担決定手段は、前記決定に基づいて前記吸気路噴射インジェクタと前記筒内噴射インジェクタとの両方または一方により燃料が噴射されその燃料噴射量が前記空燃比フィードバック制御手段で空燃比フィードバック制御されているときに、前記比例補正係数の最適値が学習されていないときは、前記吸気路噴射インジェクタのみによる燃料噴射を行う。 A control apparatus for an internal combustion engine according to a first aspect of the present invention includes an intake path injector for injecting fuel into an intake path and an in-cylinder injector for injecting fuel into a cylinder. In accordance with the operating state of the internal combustion engine, a sharing determination means for determining a share between the fuel injection by only the intake passage injector and the fuel injection by the intake passage injector and the in-cylinder injector, Air-fuel ratio feedback control means for performing air-fuel ratio feedback control on the fuel injection amount based on the output of the fuel ratio sensor. The air-fuel ratio feedback control means learns the optimum value of the proportional correction coefficient of the air-fuel ratio feedback control of the fuel injection amount of the intake passage injector when the fuel is injected only by the intake passage injector. Optimizing the integral correction coefficient of the air-fuel ratio feedback control of the fuel injection amount of the in-cylinder injector using the learned optimal value of the proportional correction coefficient when fuel is being injected by the injector and the in-cylinder injector Learn the value. The allocation determining means, the air-fuel ratio feedback control that the fuel injection quantity of fuel is injected both or by one of said cylinder injection injector and the intake passage injector in Jefferies Kuta based on the determination by said air-fuel ratio feedback control means when it is, when said optimum value of the proportional correction coefficient is not learned performs only the fuel injection the intake passage injector.
この発明の内燃機関の制御装置によれば、一気筒に対し複数あるインジェクタの学習を特別な運転状態にすることなく行えるため、迅速にかつ燃費、CO2排出量、HC排出量等の抑制、または車両走行性または操縦性を低下させることなくフィードバック制御の学習を行える。 According to the control device for an internal combustion engine of the present invention, since learning of a plurality of injectors for one cylinder can be performed without putting into a special operation state, fuel consumption, CO2 emissions, HC emissions, etc. can be quickly suppressed, or It is possible to learn feedback control without deteriorating vehicle running performance or maneuverability.
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図1において、1は内燃機関で、シリンダ2、ピストン3、点火プラグ4、吸気弁5、排気弁6を有し、ピストン3の下降により、シリンダ2内の燃焼室に、吸気ポート7および吸気弁5を通して空気を吸込む(吸気行程)。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an internal combustion engine having a cylinder 2, a piston 3, a spark plug 4, an intake valve 5, and an exhaust valve 6, and when the piston 3 descends, an intake port 7 and an intake air are brought into the combustion chamber in the cylinder 2. Air is sucked through the valve 5 (intake stroke).
吸気ポート7には、吸気量を検知するエアーフローメータ21を設けるとともに、吸気量を決定するスロットル弁22を設けている。また、シリンダ2内の燃焼室に臨む状態に筒内噴射インジェクタ11を設けるとともに、吸気ポート7の吸気路に臨む状態に吸気路噴射インジェクタ12を設けている。筒内噴射インジェクタ11は、燃焼室に燃料を噴射する。吸気路噴射インジェクタ12は、吸気路内の吸気弁5に向けて燃料を噴射する。
The intake port 7 is provided with an
筒内噴射インジェクタ11が噴射する燃料は、燃焼室内で、吸気路および吸気弁5からの吸込み空気と混合される。吸気路噴射インジェクタ12が噴射する燃料は吸気路内の吸込み空気と混合され、その混合気が吸気弁5を介して燃焼室内に供給される。
The fuel injected by the in-
これら混合気はピストン3の上昇によって圧縮され(圧縮行程)、その圧縮混合気が点火プラグ4の火花により着火して燃焼・爆発する(燃焼行程)。この燃焼・爆発によってピストン3が再び下降し、上記動作が繰り返される。燃焼・爆発によって生じるガスは、排気弁6および排気ポート8を通って排出される(排気行程)。 The air-fuel mixture is compressed by the ascending of the piston 3 (compression stroke), and the compressed air-fuel mixture is ignited by the spark of the spark plug 4 to burn and explode (combustion stroke). The piston 3 descends again by this combustion / explosion, and the above operation is repeated. The gas generated by the combustion / explosion is discharged through the exhaust valve 6 and the exhaust port 8 (exhaust stroke).
排気ポート8には、排気弁6を経た排出ガスの空燃比を検知する空燃比センサ23を設けるとともに、その排出ガスを浄化する触媒24を設けている。
The exhaust port 8 is provided with an air-
30は燃料タンクで、燃料を送り出すためのフィードポンプ31を有する。このフィードポンプ31から燃料パイプ32に燃料が送り出され、その燃料が燃料パイプ32、分岐パイプ32a、およびその分岐パイプ32a上の高圧ポンプ33によって筒内噴射インジェクタ11に供給される。また、燃料パイプ32内の燃料が分岐パイプ32bによって筒内噴射インジェクタ11に供給される。
一方、制御部であるECU40に、インジェクタ11,12、上記エアーフローメータ21、スロットル弁22、空燃比センサ23、フィードポンプ31、高圧ポンプ33、点火コイル41、クランク角センサ42、冷却水温センサ43、アクセル開度センサ44などが接続される。
On the other hand, the ECU 40 serving as a control unit is connected to the
点火コイル41は、上記点火プラグ4に点火用の駆動電圧を供給する。クランク角センサ42は、上記ピストン3の上下動に連動するクランクの角度を検知する。冷却水温センサ43は、内燃機関1の冷却水温度を検知する。アクセル開度センサ44は、アクセル開度(アクセルペダルの踏込み量)を検知する。
The
そして、ECU40は、内燃機関1の制御に関する主要な機能として次の(1)〜(7)の手段を有する。
(1)クランク角センサ42の検知角度から内燃機関1の回転数Neを検出(算出)する回転数検出手段。
The
(1) A rotational speed detection means for detecting (calculating) the rotational speed Ne of the internal combustion engine 1 from the detection angle of the
(2)アクセル開度センサ44の検知開度およびエアーフローメータ21の検知量から内燃機関1の負荷Lを検出する負荷検出手段。
(2) Load detection means for detecting the load L of the internal combustion engine 1 from the detected opening of the
(3)筒内噴射インジェクタ11の筒内燃料噴射と吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射の分担率を上記検出される回転数Neおよび負荷Lに応じて決定する分担率決定手段。
(3) A sharing rate determining means for determining a sharing rate between the in-cylinder fuel injection of the in-
(4)上記検出される回転数Neおよび負荷Lが予め定められた空燃比フィードバック制御域に入っているか否かを判定する判定手段。 (4) Determination means for determining whether or not the detected rotation speed Ne and load L are within a predetermined air-fuel ratio feedback control range.
(5)上記判定手段の判定結果が肯定の場合に、空燃比センサ23で検知される空燃比が理論空燃比となるよう、インジェクタ11,12の一方または両方の燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御を実行する空燃比フィードバック制御手段。
(5) The air-fuel ratio for controlling the fuel injection amount of one or both of the
(6)上記判定手段の判定結果が肯定の場合に、かつ所定の学習タイミングに際し、吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射のみを行い空燃比フィードバック制御の比例補正(P1)を実行しながら、その比例補正係数Kp1の最適値を学習して更新記憶する第1学習手段。所定の学習タイミングとは、例えば、予め定められている一定時間のことである。
(6) When the determination result of the determination means is affirmative and at a predetermined learning timing, only the intake passage fuel injection of the intake
(7)上記の第1学習手段の学習が完了した後、吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射および筒内噴射インジェクタ11の筒内燃料噴射を行い、吸気路噴射インジェクタ12を第1学習手段で学習した比例補正係数Kp1で空燃比フィードバック制御し、かつ筒内噴射インジェクタ11の空燃比フィードバック制御の積分補正(I2)を実行しながら、その積分補正係数Ki2の最適値を学習して更新記憶する第2学習手段。
(7) After the learning of the first learning means is completed, the intake path fuel injection of the
つぎに、図2のフローチャートを参照しながら作用について説明する。
クランク角センサ42の検知角度から回転数Neが検出され(ステップ101)、アクセル開度センサ44の検知開度およびエアーフローメータ21の検知量から負荷Lが検出される(ステップ102)。そして、筒内噴射インジェクタ11の筒内燃料噴射と吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射の分担率が、上記検出された回転数Neおよび負荷Lに応じて決定される(ステップ103)。この場合、分担率決定用の条件データがECU40の内部メモリに格納されており、その条件データが回転数Neおよび負荷Lに基づいて参照されることにより、分担率が決定される。基本的には、低負荷では吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射を行い、高負荷では筒内噴射インジェクタ11の筒内燃料噴射と吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射の両方を行う。これは、筒内噴射インジェクタ11から噴射された燃料が吸気路に付着することなく空気中の熱により気化するため充填効率が向上して高負荷運転に有利となる。
Next, the operation will be described with reference to the flowchart of FIG.
The rotational speed Ne is detected from the detection angle of the crank angle sensor 42 (step 101), and the load L is detected from the detection opening of the
また、回転数Neおよび負荷Lが予め定められた空燃比フィードバック制御域に入っているか否かが判定される(ステップ105)。この判定結果が否定であれば(ステップ105のNO)、インジェクタ11,12の一方または両方の燃料噴射に関わる空燃比のオープンループ制御が実行される(ステップ106)。つまり、空燃比フィードバック制御は実行されない。
Further, it is determined whether or not the rotational speed Ne and the load L are within a predetermined air-fuel ratio feedback control range (step 105). If this determination result is negative (NO in step 105), open-loop control of the air-fuel ratio related to fuel injection of one or both of the
上記判定結果が肯定であれば(ステップ105のYES)、つまり回転数Neおよび負荷Lが空燃比フィードバック制御域に入っていれば、空燃比センサ23で検知される空燃比が理論空燃比となるよう、インジェクタ11,12の一方または両方の燃料噴射量を制御する空燃比フィードバック制御が実行される(ステップ107)。
If the determination result is affirmative (YES in step 105), that is, if the rotational speed Ne and the load L are within the air-fuel ratio feedback control region, the air-fuel ratio detected by the air-
この筒内噴射インジェクタ11と吸気路噴射インジェクタ12の両方のインジェクタで燃料噴射を行う際の空燃比フィードバック制御のフィードバック補正係数Kの変化を図3に示す。すなわち、吸気路噴射インジェクタ12の燃料噴射に際しては空燃比フィードバック制御の比例補正(P1)が実行され、空燃比がリッチからリーンに反転した際に、フィードバック補正係数Kが比例補正係数Kp1の分だけ増加される。空燃比がリーンからリッチに反転すると、フィードバック補正係数Kが比例補正係数Kp1の分だけ減少される。
FIG. 3 shows changes in the feedback correction coefficient K of the air-fuel ratio feedback control when fuel is injected by both the in-
一方、筒内噴射インジェクタ11の燃料噴射に際しては空燃比フィードバック制御の積分補正(I)が実行され、空燃比がリッチの場合に、フィードバック補正係数Kが積分補正係数Nxの分だけ減少される。空燃比がリーンであれば、フィードバック補正係数Kが積分補正係数Nxの分だけ増加される。
On the other hand, when fuel is injected from the in-
空燃比フィードバック制御域に入っていて(ステップ105のYES)かつ所定の学習タイミングが巡ってくると(ステップ108のYES)、吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射のみ実行され(ステップ109)、その吸気路燃料噴射に関わる空燃比フィードバック制御の比例補正(P1)が実行される(ステップ110)。そして、この吸気路燃料噴射および比例補正(P1)が実行された状態で、比例補正(P1)の比例補正係数Kp1の最適値が学習される(ステップ111)。
When the air-fuel ratio feedback control range is entered (YES in step 105) and a predetermined learning timing is reached (YES in step 108), only the intake passage fuel injection of the
比例補正係数Kp1の最適値の学習が完了すると(ステップ112のYES)、その最適値が吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射および筒内噴射インジェクタ11の筒内燃料噴射の両方が実行されるときの吸気路噴射インジェクタ12の比例補正係数Kp1としてECU40内の内部メモリに更新記憶される(ステップ113)。
When learning of the optimum value of the proportional correction coefficient Kp1 is completed (YES in step 112), both the intake passage fuel injection of the
続いて、吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射および筒内噴射インジェクタ11の筒内燃料噴射の両方が実行される(ステップ114)。これに伴い、吸気路燃料噴射に関わる空燃比フィードバック制御の比例補正(P1)が実行されるとともに(ステップ115)、筒内噴射インジェクタ11の筒内燃料噴射に関わる空燃比フィードバック制御の積分補正(I2)が実行される(ステップ116)。
Subsequently, both the intake passage fuel injection of the
この状態で、積分補正(I2)の積分補正係数Ki2の平均値が算出される(ステップ118)。そして、この平均値の算出に必要な所定時間が経過すると、算出完了との判断の下に(ステップ117のYES)、算出された平均値から、積分補正係数Ki2の最適値が求められる(ステップ119)。求められた最適値は、吸気路噴射インジェクタ12の吸気路燃料噴射および筒内噴射インジェクタ11の筒内燃料噴射の両方が実行されるときの筒内噴射インジェクタ11の積分補正係数Ki2としてECU40内の内部メモリに更新記憶される(ステップ120)。
In this state, the average value of the integral correction coefficient Ki2 for the integral correction (I2) is calculated (step 118). Then, when a predetermined time necessary for calculating the average value has elapsed, an optimum value of the integral correction coefficient Ki2 is obtained from the calculated average value under the determination that the calculation is complete (YES in Step 117) (Step S1). 119). The obtained optimum value is an integral correction coefficient Ki2 of the in-
以上のように、単独で燃料噴射を行う吸気路噴射インジェクタ12の比例補正係数Kp1の最適値を学習し、続いて吸気路噴射インジェクタ12および筒内噴射インジェクタ11で燃料噴射を行う際に吸気路噴射インジェクタ12の空燃比フィードバック制御を比例補正係数Kp1で行い、筒内噴射インジェクタ11の積分補正係数Ki2の最適値を学習することにより、低負荷時の吸気路噴射インジェクタ12による燃料噴射では学習された比例補正係数Kp1、高負荷時の吸気路噴射インジェクタ12および筒内噴射インジェクタ11の燃料噴射では学習された比例補正係数Kp1と積分補正係数Ki2で空燃比フィードバック制御を車両状態や環境の変化などにかかわらず常に最適な状態に維持することができる。よって、燃費の低減、CO2排出量の削減、HC排出量の削減、車両の走行性および操縦性などの改善が図れる。
As described above, the optimum value of the proportional correction coefficient Kp1 of the intake
また、学習のために筒内噴射インジェクタ11の単独での燃料噴射を行わなくてもよいので、筒内噴射インジェクタ11を吸気路噴射インジェクタ12のアシストとして使用する内燃機関においては、筒内噴射インジェクタ11の単独燃料噴射という特別な運転状態を設定する必要がなく、車両走行性または操縦性を低下させることなくフィードバック制御の学習を行える。
In addition, since the in-
なお、1つのシリンダについてのみ説明したが、複数のシリンダを有する場合にも同様に実施可能である。その他、この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。 Although only one cylinder has been described, the present invention can be similarly applied to a case having a plurality of cylinders. In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above-described embodiments.
1…内燃機関、2…シリンダ、3…ピストン、4…点火プラグ、5…吸気弁、6…排気弁、7…吸気ポート、8…排気ポート、11…筒内噴射インジェクタ、12…吸気路噴射インジェクタ、21…エアーフローメータ、22…スロットル弁、23…空燃比センサ、24…触媒、40…ECU(制御部)、41…点火コイル、42…クランク角センサ、43…冷却水温センサ、44…アクセル開度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 2 ... Cylinder, 3 ... Piston, 4 ... Spark plug, 5 ... Intake valve, 6 ... Exhaust valve, 7 ... Intake port, 8 ... Exhaust port, 11 ... In-cylinder injector, 12 ... Intake path injection Injector, 21 ... Air flow meter, 22 ... Throttle valve, 23 ... Air-fuel ratio sensor, 24 ... Catalyst, 40 ... ECU (control unit), 41 ... Ignition coil, 42 ... Crank angle sensor, 43 ... Cooling water temperature sensor, 44 ... Accelerator position sensor
Claims (2)
空燃比センサの出力に基づき燃料噴射量を空燃比フィードバック制御する空燃比フィードバック制御手段とを有し、
前記空燃比フィードバック制御手段は、前記吸気路噴射インジェクタのみにより燃料が噴射されているときに前記吸気路噴射インジェクタの燃料噴射量の空燃比フィードバック制御の比例補正係数の最適値を学習し、
前記吸気路噴射インジェクタと前記筒内噴射インジェクタとにより燃料が噴射されているときに前記学習した比例補正係数の最適値を用いて前記筒内噴射インジェクタの燃料噴射量の空燃比フィードバック制御の積分補正係数の最適値を学習し、
前記分担決定手段は、前記決定に基づいて前記吸気路噴射インジェクタと前記筒内噴射インジェクタとの両方または一方により燃料が噴射されその燃料噴射量が前記空燃比フィードバック制御手段で空燃比フィードバック制御されているときに、前記比例補正係数の最適値が学習されていないときは、前記吸気路噴射インジェクタのみによる燃料噴射を行う
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine comprising an intake passage injector for injecting fuel into an intake passage and an in-cylinder injector for injecting fuel into a cylinder, the intake air in accordance with an operating state of the internal combustion engine Sharing determination means for determining sharing between fuel injection only by the road injection injector and fuel injection by the intake path injection injector and the in-cylinder injection;
Air-fuel ratio feedback control means for air-fuel ratio feedback control of the fuel injection amount based on the output of the air-fuel ratio sensor,
The air-fuel ratio feedback control means learns the optimum value of the proportional correction coefficient of the air-fuel ratio feedback control of the fuel injection amount of the intake passage injector when the fuel is injected only by the intake passage injector.
Integral correction of air-fuel ratio feedback control of the fuel injection amount of the in-cylinder injector using the optimal value of the learned proportional correction coefficient when fuel is being injected by the intake manifold injector and the in-cylinder injector Learn the optimal value of the coefficient ,
The allocation determining means, the air-fuel ratio feedback control that the fuel injection quantity of fuel is injected both or by one of said cylinder injection injector and the intake passage injector in Jefferies Kuta based on the determination by said air-fuel ratio feedback control means when it is, the proportional when the optimum value of the correction coefficient is not learned, the control apparatus for an internal combustion engine and performs only the fuel injection the intake passage injector.
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