JP6171504B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の各種の機能に関する要求を複数のアクチュエータの協調制御によって実現する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that realizes requests related to various functions of an internal combustion engine by cooperative control of a plurality of actuators.

内燃機関の制御装置に関して、例えば特許文献1や特許文献2に開示されるように階層型の制御構造を備えて、上位の階層から下位の階層へ一方向に信号を伝達するようにしたものは知られている。前記各文献に記載の例では、最上位の要求発生階層においてドライバビリティ、排気ガスおよび燃費という、車両用の内燃機関における基本的な3つの機能の要求を、トルク、効率および空燃比という3種の物理量で表現した要求値を生成する。   Regarding a control device for an internal combustion engine, for example, as disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a hierarchical control structure is provided, and a signal is transmitted in one direction from an upper hierarchy to a lower hierarchy. Are known. In the examples described in the above-mentioned documents, the basic three function requirements in the internal combustion engine for vehicles such as drivability, exhaust gas, and fuel consumption in the highest requirement generation hierarchy are the three types of torque, efficiency, and air-fuel ratio. A required value expressed in the physical quantity is generated.

そして、その要求値の信号を下位の物理量調停階層に伝達し、ここではトルク、効率および空燃比のそれぞれに要求値を集約して、予め定められた規則に従って1つずつの要求値に調停する。こうして調停したトルク、効率および空燃比それぞれ1つずつの要求値の信号を下位の制御量設定階層に伝達し、ここでは各要求値を相互の関係に基づいて調整した上で、個々のアクチュエータの制御量を設定する。   Then, the signal of the required value is transmitted to the lower physical quantity arbitration hierarchy, where the required values are aggregated for each of torque, efficiency and air-fuel ratio, and arbitrated to one required value according to a predetermined rule. . Each of the torque, efficiency, and air-fuel ratio signals adjusted in this way is transmitted to the lower control amount setting layer, where each required value is adjusted based on the mutual relationship, Set the control amount.

このように内燃機関への要求をトルク、効率および空燃比という3種の物理量の組み合わせによって表現し、調停することによって、アクチュエータの特性や種類に拠らず、その制御によって実現すべき内燃機関全体としての動作が決まり、ドライバビリティ、排気ガスおよび燃費という内燃機関の基本的な要求がバランス良く満たされるような好適な制御を実現できる。   In this way, the demand for the internal combustion engine is expressed by a combination of three kinds of physical quantities of torque, efficiency, and air-fuel ratio, and by arbitrating, the entire internal combustion engine to be realized by the control regardless of the characteristics and types of the actuator Therefore, it is possible to realize suitable control that satisfies the basic requirements of the internal combustion engine such as drivability, exhaust gas, and fuel consumption in a well-balanced manner.

特開2009−47101号公報JP 2009-47101 A 特開2009−47102号公報JP 2009-47102 A

ところで、気筒内へ燃料を直接、噴射する筒内噴射用の燃料噴射弁が備わる内燃機関では、噴射制御の自由度が高いことを活かして、気筒内における良好な混合気形成のために燃料噴射の態様を適宜、変更したいという要求がある。しかし、噴射の態様というのは燃料噴射弁の動作そのものであるから、これを一旦、トルクや効率など物理量に変換して調停した上で再度、制御量に計算し直すのは、余計な演算負荷を生じさせる。   By the way, in an internal combustion engine equipped with an in-cylinder injection fuel injection valve that directly injects fuel into the cylinder, fuel injection is performed to form a good mixture in the cylinder by taking advantage of the high degree of freedom of injection control. There is a request to change the mode of the above as appropriate. However, since the injection mode is the operation of the fuel injection valve itself, once it is converted into a physical quantity such as torque and efficiency, and then adjusted, it is an extra computational load. Give rise to

そこで、噴射の態様については物理量ではなく、燃料噴射弁の制御量(噴射制御量)として表現して調停することも考えられるが、この場合には具体的にどのように表現するかが問題になる。すなわち、噴射の態様を表す制御量は、例えば噴射回数や各回の噴射時期、噴射割合など幾つもあるので、これらを全てまとめて調停しようとすると、ロジックが非常に複雑になってしまうからである。   Therefore, it is conceivable that the mode of injection is expressed not as a physical quantity but as a control quantity (injection control quantity) of the fuel injection valve, and in this case, the problem is how to express specifically. Become. That is, there are various control amounts representing the mode of injection, for example, the number of injections, the injection timing of each injection, the injection ratio, etc., and when trying to mediate all of these together, the logic becomes very complex. .

特に、前記筒内噴射用の燃料噴射弁の他に一般的なポート噴射用の燃料噴射弁も備える場合は、それら種類の異なる燃料噴射弁によってそれぞれ噴射された燃料の混合気を形成する過程が大きく異なることから、どちらの燃料噴射弁によって何回、燃料を噴射するかが混合気分布やその燃焼性に大きな影響を及ぼすことになる。   In particular, when a general port injection fuel injection valve is provided in addition to the in-cylinder injection fuel injection valve, the process of forming a mixture of fuels respectively injected by the different types of fuel injection valves Since the fuel injection is greatly different, how many times the fuel is injected by which fuel injection valve greatly affects the mixture distribution and its combustibility.

また、内燃機関の始動時には運転中に比べて混合気形成が難しく、燃焼状態も悪化し易いので、望ましい燃料噴射の態様は運転中とは異なるものとなるし、これに伴い吸入空気量や点火時期の制御についても通常の運転中とは異なる要求が発生する。このような特定の状態では、燃料の噴射制御とスロットルや点火などの制御との同時性を確保する必要がある。   In addition, since the air-fuel mixture is more difficult to form at the start of the internal combustion engine and the combustion state is likely to deteriorate, the preferred fuel injection mode differs from that during operation. There is a different demand for timing control than during normal operation. In such a specific state, it is necessary to ensure the synchronism between the fuel injection control and the throttle and ignition control.

かかる諸点に鑑みて本発明の目的は、内燃機関への基本的な要求を物理量調停によってバランス良く満たすようにした階層構造を有する制御装置において、制御演算の負荷を徒に増大させることなく、燃料噴射に関わる各種の要求を好適に調停できるようにするとともに、始動時など特定の状態におけるスロットルなど他のアクチュエータの制御との同時性を確保することにある。   In view of these points, an object of the present invention is to provide a control device having a hierarchical structure in which basic requirements for an internal combustion engine are satisfied in a balanced manner by means of physical quantity arbitration, without increasing the load of control computations. It is intended to suitably adjust various requests related to injection and to ensure simultaneity with control of other actuators such as a throttle in a specific state such as at the time of starting.

前記の目的を達成するために本発明では、燃料噴射弁の制御量(噴射制御量)で表現された要求値が物理量調停階層を介さずに伝達される調停階層を設けて、噴射制御量として調停するとともに、この調停結果を燃料噴射弁の種類および内燃機関が特定の状態にあることを識別可能な数値の組として出力するようにした。   In order to achieve the above object, the present invention provides an arbitration hierarchy in which the required value expressed by the control amount (injection control quantity) of the fuel injection valve is transmitted without going through the physical quantity arbitration hierarchy, In addition to arbitration, the arbitration result is output as a set of numerical values that can identify the type of fuel injection valve and that the internal combustion engine is in a specific state.

具体的に本発明は、内燃機関の各種の機能に関する要求を、当該内燃機関の動作に関わる複数のアクチュエータを協調制御して実現する内燃機関の制御装置を対象として、前記内燃機関の機能に関する要求値を出力する要求発生階層と、この要求発生階層の下位に設けられ、前記要求値のうち所定の物理量で表現されたものを集約し調停する物理量調停階層と、この物理量調停階層の下位に設けられ、前記の調停された要求値に基づいてアクチュエータの制御量を設定する制御量設定階層とを備え、前記要求発生階層、物理量調停階層および制御量設定階層の順に上位の階層から下位の階層へ一方向に信号が伝達される階層型の制御構造を有している。
さらに前記制御量設定階層の下位には、前記要求発生階層から出力される要求値のうち前記アクチュエータの制御量で表現されたものが、前記物理量調停階層を介さずに伝達される制御量調停階層を設けて、ここに伝達される要求値を集約して調停するものとしている。
Specifically, the present invention is directed to a control device for an internal combustion engine that realizes requests related to various functions of the internal combustion engine by cooperatively controlling a plurality of actuators related to the operation of the internal combustion engine. A request generation hierarchy for outputting a value, a physical quantity arbitration hierarchy that is provided below the request generation hierarchy, aggregates and mediates those of the request values expressed in a predetermined physical quantity, and is provided below the physical quantity arbitration hierarchy And a control amount setting layer for setting the control amount of the actuator based on the arbitrated request value, and from the upper layer to the lower layer in the order of the request generation layer, the physical amount arbitration layer, and the control amount setting layer It has a hierarchical control structure in which signals are transmitted in one direction.
Further, below the control amount setting hierarchy, a control amount arbitration hierarchy in which a request value output from the request generation hierarchy is expressed by the control amount of the actuator is transmitted without passing through the physical quantity arbitration hierarchy The request values transmitted here are aggregated and arbitrated.

また、前記複数のアクチュエータには、気筒内に直接、燃料を噴射するように配設された第1噴射弁と、気筒毎の吸気ポートに燃料を噴射するように配設された第2噴射弁とが含まれており前記の制御量調停階層には、前記第1および第2噴射弁の動作に関する噴射制御量として少なくとも、第1および第2噴射弁の噴射回数、噴射時期、およびそれらの噴射割合の調停を行う噴射制御調停部を設けている。
そして、前記要求発生階層から物理量調停階層を介さずに前記噴射制御調停部に伝達される要求値には、内燃機関が複数の特定の状態にあるときにそれぞれ対応して、各状態にあることを識別するための識別数と、各状態における前記第1および第2噴射弁の噴射回数と、をそれぞれの桁で表現した3桁の数値含まれるものとし、さらに、各状態には予め優先順位が設定されているものとする。
その上で前記噴射制御調停部は、前記第1および第2噴射弁の噴射回数については前記優先順位に従って、前記噴射時期および噴射割合とは別に調停し、この調停結果を、前記第1および第2噴射弁の噴射回数および前記識別数3桁の数値として出力するようにした。
The plurality of actuators include a first injection valve arranged to inject fuel directly into the cylinder and a second injection valve arranged to inject fuel into the intake port of each cylinder. preparative are included, wherein the control amount arbitration hierarchy, at least as the injection control amount regarding operation before Symbol first and second injection valve, the injection frequency of the first and second injection valve, the injection timing, and their An injection control arbitration unit that adjusts the injection ratio is provided .
The request value transmitted from the request generation hierarchy to the injection control arbitration unit without going through the physical quantity arbitration hierarchy is in each state corresponding to each of the internal combustion engines in a plurality of specific states. And a three-digit numerical value expressing the number of injections of the first and second injection valves in each state by each digit, and each state has a priority in advance. Is set.
Then, the injection control arbitration unit arbitrates the number of injections of the first and second injection valves according to the priority order, separately from the injection timing and the injection ratio, and the arbitration result is obtained as the first and second injections . The number of injections of the two injection valves and the three-digit numerical value of the identification number are output.

前記のように構成された内燃機関の制御装置では、まず、内燃機関の各種の機能に関する要求が所定の物理量(例えばトルク、効率、空燃比など)によって表現されて調停され、この調停された要求値に基づいて各アクチュエータの制御量が設定される。これにより複数のアクチュエータが協調制御され、内燃機関の基本的な機能要求(例えばドライバビリティ、排気ガス、燃費など)がバランス良く満たされるようになる。   In the control apparatus for an internal combustion engine configured as described above, first, requests relating to various functions of the internal combustion engine are expressed by a predetermined physical quantity (for example, torque, efficiency, air-fuel ratio, etc.), and arbitrated. The control amount of each actuator is set based on the value. As a result, a plurality of actuators are controlled in a coordinated manner, and basic function requirements (for example, drivability, exhaust gas, fuel consumption, etc.) of the internal combustion engine are satisfied in a well-balanced manner.

その際に燃料噴射弁の動作に関する要求は、例えば第1および第2噴射弁の噴射回数、各回の噴射時期および噴射割合など、各種の噴射制御量で表現されて前記要求発生階層から物理量調停階層や制御量設定階層を介さずに、その下位の制御量調停階層に伝達される。そして、噴射制御調停部において調停されて、燃料噴射弁の制御量に反映される。つまり、噴射制御量が物理量調停を介さずに調停されて、内燃機関の制御に反映されるようになり、物理量に変換するための演算負荷が生じない。 At this time, the request regarding the operation of the fuel injection valve is expressed by various injection control amounts such as the number of injections of the first and second injection valves , the injection timing and the injection ratio of each time, and the physical quantity arbitration hierarchy from the request generation hierarchy. And without passing through the control amount setting layer, it is transmitted to the control amount arbitration layer below it. And it is arbitrated in an injection control arbitration part, and it is reflected in the control amount of a fuel injection valve. That is, the injection control amount is adjusted without going through the physical amount adjustment, and is reflected in the control of the internal combustion engine, so that there is no calculation load for conversion into the physical amount.

その上さらに前記噴射制御調停部からは、前記噴射制御量の調停結果が、前記第1および第2噴射弁の噴射回数と、内燃機関が始動時など特定の状態にあることを識別可能な識別とからなる3桁の数値として出力される。燃料噴射を行う燃料噴射弁の種類は混合気形成に及ぼす影響が大きいので、これについて出力することで、各種要求を好適に燃焼状態に反映させることが可能になる。 From yet a further said injection control arbitration unit, the injection control of the arbitration result, identifiable identification and injection frequency of the first and second injection valves, that the engine is in a particular state, such as during start-up It is output as a 3-digit number consisting of a number. Since the type of the fuel injection valve that performs the fuel injection has a great influence on the air-fuel mixture formation, various requests can be suitably reflected in the combustion state by outputting the fuel injection valve.

また、前記特定の状態の識別については、例えば内燃機関の通常の運転中を「1」とし、これとは要求の異なる触媒の急速暖機中などを「2」、機関始動時などを「3」、というように特定の状態に対応づけて予め設定しておけば、内燃機関が始動など特定の状態にあることが識別できるので、これらの特定の状態においてそれぞれ燃料噴射制御と協調させるスロットル制御や点火制御との同時性を確保することが可能になる。   For identifying the specific state, for example, “1” is set during normal operation of the internal combustion engine, “2” is set during rapid warm-up of a catalyst having different requirements, and “3” is set when the engine is started. If the internal combustion engine is in a specific state such as starting if it is set in advance in correspondence with a specific state, the throttle control that cooperates with the fuel injection control in each of these specific states. And synchronization with ignition control can be ensured.

換言すれば前記特定の状態とは、燃料の噴射制御と、例えばスロットルバルブやイグナイタなど他のアクチュエータの制御とを同調させなくてはならないものであって、例えば成層燃焼状態での始動、触媒の急速暖機および気筒休止(複数の気筒の幾つかを休止させる制御)などが挙げられる。   In other words, the specific state means that the fuel injection control must be synchronized with the control of other actuators such as a throttle valve and an igniter, for example, starting in a stratified combustion state, Examples include rapid warm-up and cylinder deactivation (control for deactivating several cylinders).

詳しくは前記の内燃機関においては、気筒内に直接、燃料を噴射するように配設された第1噴射弁と、気筒毎の吸気ポートに燃料を噴射するように配設された第2噴射弁との両方を備えるており、この場合、2種類の噴射弁の各々の噴射回数などが変更可能であるから、噴射制御の自由度が一層、高くなる反面、噴射態様の表現は一層、複雑になる。 In more details, the internal combustion engine, directly into the cylinder, a first injection valve arranged to inject fuel, a second injection valve arranged to inject fuel into the intake port for each cylinder and comprises both, in this case, since such respective injection frequency of the two injection events can be changed, the degree of freedom of injection control more, although the higher expression of jetting modes is more complicated become.

これに対し、前記のように前記噴射制御調停部は、前記噴射制御量の1つとして少なくとも、前記第1および第2噴射弁による燃料の噴射回数の調停を行い、この調停結果を、前記第1噴射弁による燃料の噴射回数、前記第2噴射弁による燃料の噴射回数、および内燃機関が特定の状態にあることを識別するための識別数と、をそれぞれの桁で表現した3桁の数値として出力するようにしている。こうすることで、第1および第2噴射弁による噴射回数を簡潔なフォーマットで表現できる。 In contrast, the injection control arbitration unit as described above is, at least, arbitrates injection number of fuel by the first contact and the second injection valve as one of the injection control amount, the arbitration result, the The number of fuel injections by the first injection valve, the number of fuel injections by the second injection valve, and the identification number for identifying that the internal combustion engine is in a specific state are expressed in three digits. It is output as a numeric value. This in to Rukoto, the injection number of the first and second injection valve can be represented in brief format.

しかも、燃料噴射弁の数が異なり、例えば第2噴射弁を備えていない、第1噴射弁のみの内燃機関においても、3桁の数値のいずれかの桁を零(0)にするだけでよく、噴射態様のフォーマットを変更する必要がない。よって、異なる仕様の内燃機関にも共通の制御プログラムを容易に適用可能であり、仕様の変化に対しても制御プログラムの変更箇所が少なく済む。   In addition, even in an internal combustion engine having a different number of fuel injection valves, for example, without a second injection valve and having only the first injection valve, it is only necessary to set one of the three-digit numerical values to zero (0). There is no need to change the format of the injection mode. Therefore, a common control program can be easily applied to internal combustion engines with different specifications, and the number of changes in the control program can be reduced even when the specifications change.

また、そのような3桁の数値は、前記噴射制御調停部からの調停結果の出力だけでなく、当該噴射制御調停部に伝達される要求値としても用いられており、これに含まれる識別数によって内燃機関が例えば成層始動や触媒の急速暖機など、複数の特定の状態にあることを識別できるとともに、この各状態に予め設定された優先順位も識別できる。そして、この優先順位に従って、前記噴射制御調停部において第1および第2噴射弁の噴射回数の調停が行われる。Further, such a three-digit numerical value is used not only as an output of the arbitration result from the injection control arbitration unit, but also as a request value transmitted to the injection control arbitration unit, and the number of identifications included therein Thus, it is possible to identify that the internal combustion engine is in a plurality of specific states such as stratified start and rapid warm-up of the catalyst, and it is also possible to identify priorities set in advance for these states. Then, according to this priority order, the injection control arbitration unit arbitrates the number of injections of the first and second injection valves.

好ましくは前記噴射制御調停部に、内燃機関の所定の運転状態における第1および第2噴射弁の噴射回数を、基本噴射回数として予め設定しておいてもよい。所定の運転状態とは、通常の車両などにおいて最も使用頻度の高い、内燃機関のいわば定格の運転状態であって、予め実験などによって設定される。この運転状態における第1および第2噴射弁の噴射回数(基本噴射回数)を予め噴射制御調停部に設定しておけば、通常の運転状態では要求発生階層から噴射回数の要求値の信号を出力する必要がなくなり、処理の簡略化が図られる。 Preferably, the number of injections of the first and second injection valves in a predetermined operation state of the internal combustion engine may be preset in the injection control arbitration unit as the basic number of injections. The predetermined operating state is a so-called rated operating state of the internal combustion engine that is most frequently used in a normal vehicle or the like, and is set in advance by an experiment or the like. If the number of injections (basic injection number) of the first and second injection valves in this operating state is set in advance in the injection control arbitration unit, a signal of the required value of the number of injections is output from the request generation hierarchy in the normal operating state This eliminates the need to do so, and simplifies the processing.

本発明によれば、まず、ドライバビリティ、排気ガスおよび燃費などの内燃機関の基本的な機能要求を物理量で表現し、物理量調停階層で調停することにより、その基本的な要求がバランス良く満たされるような好適な制御を実現可能である。また、燃料噴射弁の動作に関わる要求は、物理量調停を介さずに噴射制御量として調停することによって、演算負荷を徒に増大させることなく内燃機関の制御に好適に反映させることができる。   According to the present invention, first, basic functional requirements of an internal combustion engine, such as drivability, exhaust gas, and fuel consumption, are expressed as physical quantities, and arbitrated in a physical quantity arbitration hierarchy, so that the basic requirements are satisfied in a balanced manner. Such suitable control can be realized. Moreover, the request | requirement regarding operation | movement of a fuel injection valve can be suitably reflected in control of an internal combustion engine, without increasing calculation load by adjusting as an injection control amount without going through physical quantity adjustment.

その際、前記噴射制御量の要求値および調停結果を、第1および第2噴射弁の噴射回数と、機関の特定の状態の識別数からなる3桁の数値とすることで、噴射制御に関わる各種の要求を好適に調停し、スロットルや点火など他の制御との同時性を確保しながら好適な燃料噴射制御を実現できる。 At that time, the required value of the injection control amount and the arbitration result are set to a three-digit value consisting of the number of injections of the first and second injection valves and the identification number of a specific state of the engine, thereby relating to the injection control. It is possible to achieve suitable fuel injection control while suitably adjusting various requirements and ensuring simultaneity with other controls such as throttle and ignition.

本発明の実施の形態に関わる内燃機関の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the internal combustion engine in connection with embodiment of this invention. 実施の形態に関わるECUの一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of ECU in connection with embodiment. 実施の形態としての制御装置の階層構造を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hierarchical structure of the control apparatus as embodiment. 噴射機能調停部における噴射制御量の調停について示すブロック図である。It is a block diagram shown about the arbitration of the injection control amount in an injection function arbitration part. インジェクタ駆動制御部の構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of an injector drive control part.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、実施の形態では、本発明の制御装置を自動車に搭載される内燃機関(以下、エンジンという)、特に、火花点火式のエンジンに適用した場合について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment, a case will be described in which the control device of the present invention is applied to an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) mounted on an automobile, in particular, a spark ignition engine.

[エンジンの構成例]
以下に、まず図1を参照して、実施形態に関わる火花点火式エンジン1の構成の一例を説明する。図にはエンジン1の本体部分における1つの気筒2の構成のみを示しているが、エンジン1は例えば直列4気筒エンジンであって、シリンダブロック1aに形成された気筒2内には、図の上下方向に往復動するようにピストン3が収容されている。シリンダブロック1aの上部にはシリンダヘッド1bが組み付けられ、その下面とピストン3の上面との間が燃焼室となる。
[Engine configuration example]
Below, with reference to FIG. 1, an example of a structure of the spark ignition type engine 1 concerning embodiment is demonstrated first. Although only the configuration of one cylinder 2 in the main body portion of the engine 1 is shown in the drawing, the engine 1 is, for example, an in-line four-cylinder engine, and the cylinder 2 formed in the cylinder block 1a has upper and lower portions in the drawing. The piston 3 is accommodated so as to reciprocate in the direction. A cylinder head 1b is assembled to the upper part of the cylinder block 1a, and a space between the lower surface thereof and the upper surface of the piston 3 serves as a combustion chamber.

ピストン3はコネクティングロッド4を介してクランクシャフト5に連結されていて、クランクシャフト5は、シリンダブロック1aの下部のクランクケースに収容されている。クランクシャフト5にはロータ301aが取り付けられ、その側方近傍には例えば電磁ピックアップからなるクランクポジションセンサ301が配設されている。クランクポジションセンサ301は、ロータ301aの外周の歯が通過する際にパルス信号を出力する。この信号からエンジン回転数を算出することができる。   The piston 3 is connected to a crankshaft 5 via a connecting rod 4, and the crankshaft 5 is accommodated in a crankcase at the bottom of the cylinder block 1a. A rotor 301a is attached to the crankshaft 5, and a crank position sensor 301 comprising, for example, an electromagnetic pickup is disposed in the vicinity of the rotor. The crank position sensor 301 outputs a pulse signal when the outer teeth of the rotor 301a pass. The engine speed can be calculated from this signal.

また、シリンダブロック1aの側壁には気筒2を取り囲むようにウォータジャケットが形成され、ここにはエンジン冷却水wの温度を検出するように水温センサ303が配設されている。シリンダブロック1aの下部は下方に向かって拡大されてクランクケースの上半分を構成し、その下方には、クランクケースの下半分を構成するようにオイルパン1cが取り付けられている。オイルパン1cには、エンジン各部に供給される潤滑油(エンジンオイル)が貯留されている。   Further, a water jacket is formed on the side wall of the cylinder block 1a so as to surround the cylinder 2, and a water temperature sensor 303 is disposed here so as to detect the temperature of the engine cooling water w. A lower portion of the cylinder block 1a is expanded downward to form an upper half of the crankcase, and an oil pan 1c is attached below the lower half of the crankcase. The oil pan 1c stores lubricating oil (engine oil) supplied to each part of the engine.

一方、シリンダヘッド1bには気筒2内の燃焼室に臨むように点火プラグ6が配設されていて、その電極にはイグナイタ7から高電圧が供給されるようになっている。こうして高電圧を供給し点火プラグ6に通電するタイミング、即ちエンジン1の点火時期はイグナイタ7によって調整される。つまり、イグナイタ7は、エンジン1の点火時期を調整可能なアクチュエータであり、後述するECU(Electronic Control Unit)500によって制御される。   On the other hand, a spark plug 6 is disposed in the cylinder head 1b so as to face the combustion chamber in the cylinder 2, and a high voltage is supplied to the electrode from the igniter 7. Thus, the timing when the high voltage is supplied and the ignition plug 6 is energized, that is, the ignition timing of the engine 1 is adjusted by the igniter 7. That is, the igniter 7 is an actuator that can adjust the ignition timing of the engine 1 and is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 500 described later.

また、シリンダヘッド1bには、気筒2内の燃焼室に臨んでそれぞれ開口するように、吸気ポート11aおよび排気ポート12aが形成されている。吸気ポート11aには吸気マニホールド11bが連通していて、吸気通路11における吸気の流れの下流側を構成している。また、排気ポート12aには排気マニホールド12bが連通していて、排気通路12における排気ガスの流れの上流側を構成している。   The cylinder head 1b is formed with an intake port 11a and an exhaust port 12a so as to open facing the combustion chamber in the cylinder 2, respectively. An intake manifold 11b communicates with the intake port 11a and constitutes a downstream side of the intake air flow in the intake passage 11. An exhaust manifold 12b communicates with the exhaust port 12a and constitutes an upstream side of the exhaust gas flow in the exhaust passage 12.

吸気通路11の上流側には、図示は省略のエアクリーナの近傍に、吸入空気量を検出するエアフロメータ304(図2を参照)が配設され、その下流側に吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ8が配設されている。また、吸気通路11(吸気マニホールド11b)には、エンジン1に吸入される前の空気の温度(吸気温)を検出する吸気温センサ307(図2を参照)も配設されている。   An air flow meter 304 (see FIG. 2) for detecting the intake air amount is disposed on the upstream side of the intake passage 11 in the vicinity of an air cleaner (not shown), and for adjusting the intake air amount on the downstream side thereof. A throttle valve 8 is provided. The intake passage 11 (intake manifold 11b) is also provided with an intake air temperature sensor 307 (see FIG. 2) for detecting the temperature (intake air temperature) of air before being taken into the engine 1.

この例ではスロットルバルブ8は、図外のアクセルペダルとの機械的な連結が切り離されていて、電動のスロットルモータ8aにより駆動されて、その開度が調整される。スロットル開度を検出するスロットル開度センサ305からの信号は、後述するECU500に送信される。ECU500は、エンジン1の運転状態に応じて好適な吸入空気量が得られるように、スロットルモータ8aを制御する。つまり、スロットルバルブ8は、エンジン1の吸入空気量を調整する(内燃機関の動作に関わる)アクチュエータである。   In this example, the throttle valve 8 is mechanically disconnected from an accelerator pedal (not shown) and is driven by an electric throttle motor 8a to adjust its opening. A signal from a throttle opening sensor 305 that detects the throttle opening is transmitted to an ECU 500 described later. The ECU 500 controls the throttle motor 8a so that a suitable intake air amount can be obtained according to the operating state of the engine 1. That is, the throttle valve 8 is an actuator that adjusts the intake air amount of the engine 1 (related to the operation of the internal combustion engine).

前記のように燃焼室に臨む吸気ポート11aの開口は吸気バルブ13によって開閉され、これにより吸気通路11と燃焼室とが連通または遮断される。同様に排気ポート12aの開口は排気バルブ14によって開閉され、これにより排気通路12と燃焼室とが連通または遮断される。これら吸排気バルブ13,14の開閉駆動は、クランクシャフト5の回転がタイミングチェーンなどを介して伝達される吸気および排気の各カムシャフト15,16によって行われる。   As described above, the opening of the intake port 11a that faces the combustion chamber is opened and closed by the intake valve 13, whereby the intake passage 11 and the combustion chamber are communicated or blocked. Similarly, the opening of the exhaust port 12a is opened and closed by an exhaust valve 14, thereby communicating or blocking the exhaust passage 12 and the combustion chamber. The intake and exhaust valves 13 and 14 are opened and closed by intake and exhaust camshafts 15 and 16 to which the rotation of the crankshaft 5 is transmitted via a timing chain or the like.

この例では吸気カムシャフト15の近傍に、特定の気筒2のピストン3が圧縮上死点に達したときにパルス信号を発生するカムポジションセンサ302が設けられている。カムポジションセンサ302は例えば電磁ピックアップからなり、前記のクランクポジションセンサ301と同様に、吸気カムシャフト15に設けられたロータの回転に伴いパルス信号を出力する。   In this example, a cam position sensor 302 that generates a pulse signal when the piston 3 of a specific cylinder 2 reaches the compression top dead center is provided in the vicinity of the intake camshaft 15. The cam position sensor 302 is composed of, for example, an electromagnetic pickup, and outputs a pulse signal along with the rotation of the rotor provided on the intake camshaft 15, similarly to the crank position sensor 301.

また、排気通路12において排気マニホールド12bの下流には、一例として三元触媒からなる触媒17が配設されている。この触媒17においては、気筒2内の燃焼室から排気通路12に排気された排気ガス中のCO、HCの酸化およびNOxの還元が行われ、それらを無害なCO2、H2O、N2とすることで排気ガスの浄化が図られる。 Further, a catalyst 17 made of a three-way catalyst, for example, is disposed in the exhaust passage 12 downstream of the exhaust manifold 12b. In this catalyst 17, CO and HC in the exhaust gas exhausted from the combustion chamber in the cylinder 2 to the exhaust passage 12 are oxidized and NOx is reduced, and these are harmless CO 2 , H 2 O, N 2. By doing so, the exhaust gas can be purified.

この例では触媒17の上流側の排気通路12に、排気温センサ308と空燃比(A/F)センサ309とが配設され、触媒17の下流側の排気通路12にはO2センサ310が配設されている。 In this example, an exhaust temperature sensor 308 and an air-fuel ratio (A / F) sensor 309 are disposed in the exhaust passage 12 upstream of the catalyst 17, and an O 2 sensor 310 is disposed in the exhaust passage 12 downstream of the catalyst 17. It is arranged.

−燃料噴射系−
次に、エンジン1の燃料噴射系について説明する。
-Fuel injection system-
Next, the fuel injection system of the engine 1 will be described.

エンジン1の各気筒2には、それぞれ燃焼室内に直接、燃料を噴射するように筒内噴射用インジェクタ21(第1噴射弁)が配設されている。4つの気筒2のそれぞれの筒内噴射用インジェクタ21は共通の高圧燃料用デリバリパイプ20に接続されている。また、エンジン1の吸気通路11には、各吸気ポート11a内に燃料を噴射するようにポート噴射用インジェクタ22(第2噴射弁)が配設されている。ポート噴射用インジェクタ22も4つの気筒2にそれぞれ設けられ、共通の低圧燃料用デリバリパイプ23に接続されている。   Each cylinder 2 of the engine 1 is provided with an in-cylinder injector 21 (first injection valve) so as to inject fuel directly into the combustion chamber. The in-cylinder injectors 21 of the four cylinders 2 are connected to a common high-pressure fuel delivery pipe 20. In addition, a port injection injector 22 (second injection valve) is disposed in the intake passage 11 of the engine 1 so as to inject fuel into each intake port 11a. Port injectors 22 are also provided in each of the four cylinders 2 and connected to a common low-pressure fuel delivery pipe 23.

前記高圧燃料用デリバリパイプ20および低圧燃料用デリバリパイプ23への燃料供給は、燃料ポンプである低圧ポンプ24および高圧ポンプ25(以下、単に燃料ポンプ24,25ともいう)によって行われる。低圧ポンプ24は、燃料タンク26内の燃料を汲み上げて、低圧燃料用デリバリパイプ23および高圧ポンプ25に供給する。高圧ポンプ25は、供給される低圧の燃料を所定以上の高圧にまで加圧して、高圧燃料用デリバリパイプ20に供給する。   The fuel is supplied to the high-pressure fuel delivery pipe 20 and the low-pressure fuel delivery pipe 23 by a low-pressure pump 24 and a high-pressure pump 25 (hereinafter also simply referred to as fuel pumps 24 and 25), which are fuel pumps. The low pressure pump 24 pumps up the fuel in the fuel tank 26 and supplies it to the low pressure fuel delivery pipe 23 and the high pressure pump 25. The high-pressure pump 25 pressurizes the supplied low-pressure fuel to a high pressure equal to or higher than a predetermined level and supplies the pressurized high-pressure fuel to the delivery pipe 20 for high-pressure fuel.

この例では高圧燃料用デリバリパイプ20に、筒内噴射用インジェクタ21に供給する高圧燃料の圧力(燃圧)を検出するための高圧燃料用燃圧センサ311(図2を参照)が配設され、低圧燃料用デリバリパイプ23には、ポート噴射用インジェクタ22に供給する低圧燃料の圧力(燃圧)を検出するための低圧燃料用燃圧センサ312(図2を参照)が配設されている。   In this example, the high-pressure fuel delivery pipe 20 is provided with a high-pressure fuel fuel pressure sensor 311 (see FIG. 2) for detecting the pressure (fuel pressure) of the high-pressure fuel supplied to the in-cylinder injector 21. The fuel delivery pipe 23 is provided with a fuel pressure sensor 312 for low pressure fuel (see FIG. 2) for detecting the pressure (fuel pressure) of the low pressure fuel supplied to the port injector 22.

筒内噴射用インジェクタ21およびポート噴射用インジェクタ22は、いずれも所定電圧が印加されたときに開弁して燃料を噴射する電磁駆動式のアクチュエータである。また、高圧ポンプ25および低圧ポンプ24は、インジェクタ21,22に燃料を供給するアクチュエータである。インジェクタ21,22の動作、即ちそれぞれの燃料噴射回数(噴射モード)やその各回で噴射を開始する時期、および各回の噴射量など、並びに燃料ポンプ24,25の吐出量、吐出圧などは、後述するECU500によって制御される。   The in-cylinder injector 21 and the port injector 22 are both electromagnetically driven actuators that open and inject fuel when a predetermined voltage is applied. The high pressure pump 25 and the low pressure pump 24 are actuators that supply fuel to the injectors 21 and 22. The operations of the injectors 21 and 22, that is, the number of times of fuel injection (injection mode), the timing of starting injection at each time, the injection amount at each time, and the discharge amounts and discharge pressures of the fuel pumps 24 and 25 will be described later. The ECU 500 is controlled.

そして、筒内噴射用インジェクタ21およびポート噴射用インジェクタ22のいずれか一方または両方のインジェクタからの燃料噴射により、気筒2内の燃焼室には空気と燃料ガスとの混合気が形成される。この混合気が点火プラグ6によって点火されて燃焼・爆発するときに生じた高温高圧の燃焼ガスにより、ピストン3が押し下げられてクランクシャフト5を回転させる。燃焼ガスは、排気バルブ14の開弁に伴い排気通路12に排出されて排気ガスとなる。   A mixture of air and fuel gas is formed in the combustion chamber in the cylinder 2 by fuel injection from one or both of the in-cylinder injector 21 and the port injector 22. The piston 3 is pushed down by the high-temperature and high-pressure combustion gas generated when this air-fuel mixture is ignited by the spark plug 6 and combusted / exploded to rotate the crankshaft 5. The combustion gas is discharged into the exhaust passage 12 as the exhaust valve 14 is opened, and becomes exhaust gas.

−ECU−
ECU500は、図2に模式的に示すように、CPU(Central Processing Unit)501、ROM(Read Only Memory)502、RAM(Random Access Memory)503、および、バックアップRAM504などを備えている。
-ECU-
ECU 500 includes a CPU (Central Processing Unit) 501, a ROM (Read Only Memory) 502, a RAM (Random Access Memory) 503, a backup RAM 504, and the like, as schematically shown in FIG.

ROM502は、各種制御プログラム、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。CPU501は、ROM502に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。また、RAM503は、CPU501での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM504は、例えばエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。   The ROM 502 stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU 501 executes various arithmetic processes based on various control programs and maps stored in the ROM 502. The RAM 503 is a memory that temporarily stores the calculation results of the CPU 501, data input from each sensor, and the like. The backup RAM 504 is a nonvolatile memory that stores data to be saved when the engine 1 is stopped, for example. Memory.

以上のCPU501、ROM502、RAM503およびバックアップRAM504は、バス507を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース505および出力インターフェース506と接続されている。   The CPU 501, ROM 502, RAM 503, and backup RAM 504 are connected to each other via a bus 507, and are connected to an input interface 505 and an output interface 506.

入力インターフェース505には、クランクポジションセンサ301、カムポジションセンサ302、水温センサ303、エアフロメータ304、スロットル開度センサ305、アクセル開度センサ306、吸気温センサ307、排気温センサ308、空燃比センサ309、O2センサ310、高圧燃料用燃圧センサ311、および、低圧燃料用燃圧センサ312などの各種センサ類が接続されている。 The input interface 505 includes a crank position sensor 301, a cam position sensor 302, a water temperature sensor 303, an air flow meter 304, a throttle opening sensor 305, an accelerator opening sensor 306, an intake air temperature sensor 307, an exhaust gas temperature sensor 308, and an air-fuel ratio sensor 309. Various sensors such as an O 2 sensor 310, a fuel pressure sensor 311 for high-pressure fuel, and a fuel pressure sensor 312 for low-pressure fuel are connected.

また、入力インターフェース505にはイグニッションスイッチ313も接続されており、このイグニッションスイッチ313がオン操作されると、スタータモータ(図示せず)によるエンジン1のクランキングが開始されるようになっている。一方、出力インターフェース506には、点火プラグ6のイグナイタ7、スロットルバルブ8のスロットルモータ8a、筒内噴射用インジェクタ21、ポート噴射用インジェクタ22、低圧ポンプ24、および高圧ポンプ25などが接続されている。   An ignition switch 313 is also connected to the input interface 505. When the ignition switch 313 is turned on, cranking of the engine 1 by a starter motor (not shown) is started. On the other hand, the output interface 506 is connected to the igniter 7 of the spark plug 6, the throttle motor 8a of the throttle valve 8, the in-cylinder injector 21, the port injector 22, the low pressure pump 24, the high pressure pump 25, and the like. .

そして、ECU500は、前記した各種センサ301〜312やスイッチ313からの信号などに基づいて、前記イグナイタ7による点火プラグ6の通電制御、スロットルバルブ8(スロットルモータ8a)の駆動制御、インジェクタ21,22およびポンプ24,25の駆動制御などを含むエンジン1の各種制御を実行する。   The ECU 500 controls energization of the spark plug 6 by the igniter 7, drive control of the throttle valve 8 (throttle motor 8 a), injectors 21 and 22 based on the signals from the various sensors 301 to 312 and the switch 313. And various controls of the engine 1 including drive control of the pumps 24 and 25 are executed.

これによってエンジン1の動作が、ドライバビリティ、排気ガスおよび燃費という基本的な機能要求がバランス良く満たされるよう、好適に制御される。つまり、ECU500は、エンジン1の各種の機能に関する要求を複数のアクチュエータ(イグナイタ7、スロットルバルブ8、インジェクタ21,22、ポンプ24,25など)の協調制御によって実現するものである。ECU500により実行される制御プログラムによって、本発明の実施形態としての内燃機関の制御装置が実現する。   Thus, the operation of the engine 1 is suitably controlled so that basic functional requirements such as drivability, exhaust gas, and fuel consumption are satisfied in a well-balanced manner. That is, the ECU 500 realizes requests related to various functions of the engine 1 by cooperative control of a plurality of actuators (igniter 7, throttle valve 8, injectors 21, 22, pumps 24, 25, etc.). An internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention is realized by a control program executed by the ECU 500.

[制御装置の階層構造]
次に、制御装置の構成について詳細に説明する。図3は、制御装置の各要素をブロックで示し、ブロック間の信号の伝達を矢印で示している。この例では制御装置は、5つの階層510〜550からなる階層型の制御構造を有し、最上位には要求発生階層510が、その下位には物理量調停階層520および制御量設定階層530が、さらにその下位には制御量調停階層540が設けられ、最下位に制御出力階層550が設けられている。
[Hierarchical structure of control devices]
Next, the configuration of the control device will be described in detail. In FIG. 3, each element of the control device is indicated by a block, and signal transmission between the blocks is indicated by an arrow. In this example, the control device has a hierarchical control structure including five hierarchies 510 to 550, the request generation hierarchy 510 at the highest level, and the physical quantity arbitration hierarchy 520 and the control quantity setting hierarchy 530 at the lower level. Further, a control amount arbitration hierarchy 540 is provided at the lower level, and a control output hierarchy 550 is provided at the lowest level.

前記の5つの階層510〜550間では信号の流れは一方向であり、最上位の要求発生階層510から下位の物理量調停階層520へ、物理量調停階層520から下位の制御量設定階層530へ、さらに制御量設定階層530から下位の制御量調停階層540へ、と信号が伝達される。また、図示は省略するが、それらの階層510〜550とは独立して各階層510〜550にそれぞれ共通の信号を並列に配信する共通信号配信系統が設けられている。   The signal flow is unidirectional between the five layers 510 to 550, from the highest request generation layer 510 to the lower physical quantity adjustment layer 520, from the physical quantity adjustment layer 520 to the lower control amount setting layer 530, and A signal is transmitted from the control amount setting layer 530 to the lower control amount adjustment layer 540. Although not shown, a common signal distribution system is provided that distributes a common signal in parallel to each of the layers 510 to 550 independently of the layers 510 to 550.

階層510〜550間を伝達される信号と、共通信号配信系統により配信される信号とには次のような違いがある。階層510〜550間を伝達される信号はエンジン1の機能に関する要求を信号化したものであり、最終的にはアクチュエータ7,8,…の制御量に変換される信号である。これに対し、共通信号配信系統によって配信される信号は、要求を発生させたり制御量を演算したりする上で必要な情報を含んだ信号である。   There are the following differences between signals transmitted between the layers 510 to 550 and signals distributed by the common signal distribution system. A signal transmitted between the levels 510 to 550 is a signal obtained by converting a request regarding the function of the engine 1 and is finally converted into a control amount of the actuators 7, 8,. On the other hand, a signal distributed by the common signal distribution system is a signal including information necessary for generating a request and calculating a control amount.

具体的には、共通信号配信系統により配信される信号は、エンジン1の運転条件や運転状態に関する情報(エンジン回転数、吸入空気量、推定トルク、現時点の実点火時期、冷却水温度、運転モードなど)であり、その情報源はエンジン1に設けられた各種のセンサ301〜312や制御装置内部の推定機能などである。これらの情報は各階層510〜550で共通に利用される共通エンジン情報であるので、各階層510〜550に並列に配信することとすれば、階層510〜550間の通信量を削減できるだけでなく、階層510〜550間における情報の同時性を保つこともできる。   Specifically, the signal distributed by the common signal distribution system is information related to the operating condition and operating state of the engine 1 (engine speed, intake air amount, estimated torque, actual ignition timing, cooling water temperature, operating mode, etc. The information source is various sensors 301 to 312 provided in the engine 1, estimation functions inside the control device, and the like. Since these pieces of information are common engine information that is commonly used in each of the layers 510 to 550, if the information is distributed in parallel to each of the layers 510 to 550, not only can the communication amount between the layers 510 to 550 be reduced. The simultaneity of information between the layers 510 to 550 can be maintained.

−要求発生階層−
以下、各階層510〜550の構成と、そこで行われる処理について上位の階層から順に説明する。まず、要求発生階層510には、複数の要求出力部511〜519が配置されている。ここでいう要求とはエンジン1の機能に関する要求(エンジン1に求められている性能とも言える)であり、要求出力部511〜519はエンジン1の機能毎に設けられている。エンジン1の機能は種々多様であり、エンジン1に何を求めるか、何を優先するかによって、要求発生階層510に配置する要求出力部の内容は異なってくる。
-Request generation hierarchy-
Hereinafter, the configuration of each of the hierarchies 510 to 550 and the processing performed there will be described in order from the upper hierarchy. First, in the request generation hierarchy 510, a plurality of request output units 511 to 519 are arranged. The request here is a request related to the function of the engine 1 (it can be said that the performance is required for the engine 1), and the request output units 511 to 519 are provided for each function of the engine 1. The functions of the engine 1 are various, and the contents of the request output unit arranged in the request generation hierarchy 510 differ depending on what is required of the engine 1 and what is given priority.

本実施形態では、エンジン1を車両のドライバの運転操作に応じて効率良く運転するとともに、自然環境の保護という要請にも応えるべく、基本的な機能としてドライバビリティ、排気ガス、燃費をバランス良く満たすことを制御の前提としている。このため要求発生階層510には、まず、ドライバビリティに関する機能に対応して要求出力部511が設けられ、排気ガスに関する機能に対応して要求出力部512が設けられ、燃費に関する機能に対応して要求出力部513が設けられている。   In the present embodiment, the engine 1 is driven efficiently according to the driving operation of the driver of the vehicle, and drivability, exhaust gas, and fuel consumption are satisfied in a well-balanced manner as basic functions in order to meet the demand for protection of the natural environment. This is the premise of control. For this reason, the request generation hierarchy 510 is first provided with a request output unit 511 corresponding to a function related to drivability, and a request output unit 512 corresponding to a function related to exhaust gas, and corresponding to a function related to fuel consumption. A request output unit 513 is provided.

また、本実施形態では、前記3つの基本的な機能要求以外に、例えばインジェクタ21,22のそれぞれによる噴射動作の回数や時期など、基本的な噴射機能の要求があり、それ以外にもF/C(燃料カット)前の燃圧低減、触媒17の急速暖機、成層燃焼状態での始動(成層始動)、アイドリングストップであるS&S停止等々、特定の状態で発生する各種要求があることも考慮している。よって、図3に表れているように要求発生階層510には、前記のような要求にそれぞれ対応する要求出力部514〜519も設けられているが、これらの要求出力部514〜519について詳しくは後述する。   Further, in the present embodiment, in addition to the three basic function requests, there are basic injection function requests such as the number and timing of the injection operations of the injectors 21 and 22, respectively. Considering that there are various requirements that occur in specific conditions, such as fuel pressure reduction before C (fuel cut), rapid warm-up of catalyst 17, stratified combustion start (stratified start), idling stop S & S stop, etc. ing. Therefore, as shown in FIG. 3, the request generation hierarchy 510 is also provided with request output units 514 to 519 corresponding to the requests as described above, but the request output units 514 to 519 will be described in detail. It will be described later.

前記の要求出力部511〜513は、エンジン1のドライバビリティ、排気ガスおよび燃費という基本的な機能要求を数値化して出力する。アクチュエータ7,8,…の制御量は、以下に説明するように演算によって決定されるので、要求を数値化することでアクチュエータ7,8,…の制御量に要求を反映させることが可能になる。本実施形態では、前記の基本的な機能要求については、エンジン1の動作に関わる物理量で表現する。   The request output units 511 to 513 numerically output basic function requests such as drivability, exhaust gas, and fuel consumption of the engine 1. Since the control amount of the actuators 7, 8,... Is determined by calculation as described below, the request can be reflected in the control amount of the actuators 7, 8,. . In the present embodiment, the basic function request is expressed as a physical quantity related to the operation of the engine 1.

その物理量としてはトルク、効率および空燃比の3種のみを用いる。エンジン1の出力(広義の出力)は主としてトルク、熱、排気ガス(熱と成分)ということができ、これらの出力は上述のドライバビリティ、排気ガス、燃費といった機能に関係している。そして、これらの出力を制御するためにはトルク、効率および空燃比の3種の物理量を決めればよいので、これら3種の物理量を用いて要求を表現し、アクチュエータ7,8,…の動作を制御することで、エンジン1の出力に要求を反映させることが可能になる。   As the physical quantity, only three kinds of torque, efficiency and air-fuel ratio are used. The output (in a broad sense) of the engine 1 can be mainly referred to as torque, heat, and exhaust gas (heat and components), and these outputs are related to the functions such as drivability, exhaust gas, and fuel consumption described above. And in order to control these outputs, it is only necessary to determine three physical quantities of torque, efficiency, and air-fuel ratio. Therefore, a request is expressed using these three physical quantities, and the operations of the actuators 7, 8,. By controlling, it is possible to reflect the request on the output of the engine 1.

図3では、一例として要求出力部511が、ドライバビリティに関する要求(ドラビリ要求)をトルクや効率で表現した要求値として出力している。例えば、要求が車両の加速であれば、その要求はトルクによって表現することができる。要求がエンストの防止であれば、その要求は効率(効率アップ)によって表現することができる。   In FIG. 3, as an example, the request output unit 511 outputs a request regarding drivability (drivability request) as a request value expressed by torque or efficiency. For example, if the request is acceleration of the vehicle, the request can be expressed by torque. If the request is prevention of engine stall, the request can be expressed by efficiency (efficiency increase).

また、要求出力部512は、排気ガスに関する要求を効率や空燃比で表現した要求値として出力している。例えば、要求が触媒17の暖機であれば、その要求は効率(効率ダウン)によって表現することができるし、空燃比によっても表現することができる。効率ダウンによれば、排気ガス温度を高めることができ、空燃比によれば、触媒17で反応がしやすい雰囲気にすることができる。   Further, the request output unit 512 outputs a request regarding exhaust gas as a request value expressed in terms of efficiency and air-fuel ratio. For example, if the requirement is warming up of the catalyst 17, the requirement can be expressed by efficiency (efficiency reduction), and can also be expressed by air-fuel ratio. If the efficiency is reduced, the exhaust gas temperature can be increased, and if the air-fuel ratio is used, an atmosphere in which the reaction with the catalyst 17 is easy can be achieved.

さらに、要求出力部513は、燃費に関する要求を効率や空燃比で表現した要求値として出力している。例えば、要求が燃焼効率の上昇であれば、その要求は効率(効率アップ)によって表現することができる。要求がポンピングロスの低減であれば、その要求は空燃比(リーンバーン)によって表現することができる。   Further, the request output unit 513 outputs a request regarding fuel efficiency as a request value expressed in terms of efficiency and air-fuel ratio. For example, if the demand is an increase in combustion efficiency, the demand can be expressed by efficiency (increased efficiency). If the request is a reduction in pumping loss, the request can be expressed by an air-fuel ratio (lean burn).

なお、各要求出力部511〜513からそれぞれ出力される要求値は、各物理量につき1つには限定されない。一例として、要求出力部511からは、ドライバからの要求トルク(アクセル開度から計算されるトルク)だけでなく、VSC(Vehicle Stability Control system)、TRC(Traction Control System)、ABS(Antilock Brake System)、トランスミッション等の車両制御にかかる各種デバイスから要求されるトルクも同時に出力されている。効率に関しても同様である。   The request values output from the request output units 511 to 513 are not limited to one for each physical quantity. As an example, not only the required torque from the driver (torque calculated from the accelerator opening) but also VSC (Vehicle Stability Control system), TRC (Traction Control System), ABS (Antilock Brake System) Torques required from various devices for vehicle control such as transmission are also output at the same time. The same applies to efficiency.

要求発生階層510には共通信号配信系統から共通エンジン情報が配信されている。各要求出力部511〜513では、共通エンジン情報を参照して出力すべき要求値を決定している。エンジン1の運転条件や運転状態によって要求の内容が変わるからである。例えば排気温センサ308により触媒温度が測定されている場合、要求出力部512では、その温度情報に基づいて触媒17の暖機の必要性を判定し、判定結果に応じて効率要求値や空燃比要求値を出力する。   Common engine information is distributed to the request generation hierarchy 510 from the common signal distribution system. Each request output unit 511 to 513 determines a request value to be output with reference to the common engine information. This is because the content of the request varies depending on the operating condition and operating state of the engine 1. For example, when the catalyst temperature is measured by the exhaust temperature sensor 308, the request output unit 512 determines whether the catalyst 17 needs to be warmed up based on the temperature information, and determines the required efficiency value or air-fuel ratio according to the determination result. Output the requested value.

さて、上述のように、要求発生階層510の要求出力部511〜513からは、トルク、効率或いは空燃比で表現された複数の要求が出力されるが、それらの要求を全て同時に且つ完全に実現することはできない。複数のトルク要求があったとしても実現できるトルクは1つだからである。同様に、複数の効率要求に対して実現できる効率は1つであり、複数の空燃比要求に対して実現できる空燃比は1つである。このため、要求の調停という処理が必要となる。   As described above, the request output units 511 to 513 of the request generation hierarchy 510 output a plurality of requests expressed in torque, efficiency, or air-fuel ratio, and all these requests are realized simultaneously and completely. I can't do it. This is because only one torque can be realized even if there are a plurality of torque requests. Similarly, one efficiency can be realized for a plurality of efficiency requirements, and one air-fuel ratio can be realized for a plurality of air-fuel ratio requirements. For this reason, a process of request arbitration is required.

−物理量調停階層−
物理量調停階層520では、要求発生階層510から出力される要求値の調停が行なわれる。物理量調停階層520には、要求の分類である物理量毎に調停部521〜523が設けられている。調停部521はトルクで表現された要求値を集約して1つのトルク要求値に調停する。調停部522は効率で表現された要求値を集約して1つの効率要求値に調停する。そして、調停部523は空燃比で表現された要求値を集約して1つの空燃比要求値に調停する。
-Physical quantity arbitration hierarchy-
In the physical quantity arbitration hierarchy 520, the request value output from the request generation hierarchy 510 is arbitrated. In the physical quantity arbitration hierarchy 520, arbitration units 521 to 523 are provided for each physical quantity that is a classification of requests. The arbitration unit 521 aggregates the request values expressed by torque and arbitrates to one torque request value. The arbitration unit 522 aggregates the request values expressed by the efficiency and mediates to one efficiency request value. Then, the arbitrating unit 523 aggregates the required values expressed by the air-fuel ratio and adjusts to one air-fuel ratio required value.

これらの各調停部521〜523は、予め定められた規則に従って調停を行なう。ここでいう規則とは、例えば最大値選択、最小値選択、平均、或いは重ね合わせなど、複数の数値から1つの数値を得るための計算規則であり、それら複数の計算規則を適宜に組み合わせたものとすることもできる。但し、どのような規則とするかは設計に委ねられるものであって、本発明に関しては規則の内容に限定はない。また、物理量調停階層520にも共通信号配信系統から共通エンジン情報が配信されており、各調停部521〜523において共通エンジン情報を利用することは可能である。   Each of these mediation units 521 to 523 performs mediation according to a predetermined rule. The rule here is a calculation rule for obtaining one numerical value from a plurality of numerical values, for example, maximum value selection, minimum value selection, average, or superposition, and the plurality of calculation rules are appropriately combined. It can also be. However, it is up to the design to decide what rule, and the content of the rule is not limited in the present invention. The common engine information is also distributed from the common signal distribution system to the physical quantity arbitration hierarchy 520, and the common engine information can be used in each of the arbitration units 521 to 523.

なお、調停部521〜523においては、エンジン1が実際に実現することができる上限トルクや下限トルクを調停に加味していない。また、他の調停部521〜523の調停結果も調停に加味していない。つまり、各調停部521〜523はそれぞれ、エンジン1の実現可能範囲の上下限や他の調停部の調停結果は加味せずに調停を行なっている。このことも制御の演算負荷の軽減に寄与している。   In the arbitration units 521 to 523, the upper limit torque and the lower limit torque that can be actually realized by the engine 1 are not considered in the arbitration. Further, the arbitration results of the other arbitration units 521 to 523 are not taken into account in the arbitration. That is, each of the arbitration units 521 to 523 performs arbitration without considering the upper and lower limits of the feasible range of the engine 1 and the arbitration results of other arbitration units. This also contributes to a reduction in control calculation load.

以上のように各調停部521〜523にて調停が行なわれることで、物理量調停階層520からは1つのトルク要求値と、1つの効率要求値と、1つの空燃比要求値とが出力される。そして、その下位の階層である制御量設定階層530では、これら調停されたトルク要求値、効率要求値および空燃比要求値に基づいて各アクチュエータ7,8,…の制御量が設定される。   As described above, arbitration is performed in each of the arbitration units 521 to 523, so that one torque request value, one efficiency request value, and one air-fuel ratio request value are output from the physical quantity arbitration hierarchy 520. . In the control amount setting layer 530, which is a lower layer, control amounts of the actuators 7, 8,... Are set based on the arbitrated torque request value, efficiency request value, and air-fuel ratio request value.

−制御量設定階層−
本実施形態では、制御量設定階層530に1つの調整変換部531が設けられ、まず、物理量調停階層520にて調停されたトルク要求値、効率要求値および空燃比要求値の大きさを調整する。前述のように物理量調停階層520ではエンジン1の実現可能範囲は調停に加味されていないため、各要求値の大きさによっては、エンジン1を適正に運転できない可能性がある。そこで、調整変換部531は、エンジン1の適正運転が可能になるように各要求値を相互の関係に基づいて調整する。
-Control amount setting hierarchy-
In the present embodiment, one adjustment conversion unit 531 is provided in the control amount setting hierarchy 530, and first, the magnitudes of the torque request value, the efficiency request value, and the air-fuel ratio request value adjusted in the physical quantity adjustment hierarchy 520 are adjusted. . As described above, in the physical quantity arbitration hierarchy 520, the feasible range of the engine 1 is not taken into account for the arbitration, and therefore there is a possibility that the engine 1 cannot be properly operated depending on the size of each required value. Therefore, the adjustment conversion unit 531 adjusts each required value based on the mutual relationship so that the engine 1 can be properly operated.

制御量設定階層530よりも上位の階層では、トルク要求値、効率要求値および空燃比要求値はそれぞれが独立に演算され、演算に関わる要素間で演算値が相互に使用されたり参照されたりすることはなかった。つまり、制御量設定階層530において初めてトルク要求値、効率要求値、空燃比要求値が相互に参照されることになる。調整対象はトルク要求値、効率要求値および空燃比要求値の3つに限定されるので、調整に要する演算負荷は小さくて済む。   In a hierarchy higher than the control amount setting hierarchy 530, the required torque value, the required efficiency value, and the required air-fuel ratio value are calculated independently, and the calculated values are mutually used and referenced among the elements involved in the calculation. It never happened. That is, for the first time in the control amount setting hierarchy 530, the torque request value, the efficiency request value, and the air-fuel ratio request value are referred to each other. Since the target of adjustment is limited to the required torque value, the required efficiency value, and the required air-fuel ratio value, the calculation load required for the adjustment can be reduced.

前記の調整をどのように行なうかは設計に委ねられるものであって、本発明に関しては調整の内容に限定はない。但し、トルク要求値、効率要求値および空燃比要求値の間に優先順位がある場合には、より優先順位の低い要求値を調整(修正)するのが好ましい。例えば、優先順位が高い要求値は、できるだけそのままアクチュエータ7,8,…の制御量に反映し、優先順位が低い要求値は調整した上でアクチュエータ7,8,…の制御量に反映する。   How to perform the adjustment is left to the design, and the content of the adjustment is not limited in the present invention. However, if there is a priority among the torque request value, the efficiency request value, and the air-fuel ratio request value, it is preferable to adjust (correct) the request value having a lower priority. For example, a request value with a high priority is reflected as much as possible in the control amount of the actuators 7, 8,..., And a request value with a low priority is adjusted and reflected in the control amount of the actuators 7, 8,.

こうすれば、エンジン1の適正運転が可能な範囲内で、優先順位が高い要求を十分に実現しつつ、優先順位が低い要求も或る程度は実現することができる。一例として、トルク要求値が最も優先順位が高い場合には、効率要求値と空燃比要求値とを修正し、そのうちより優先順位が低いほうの修正度合いを大きくする。エンジン1の運転条件等によって優先順位が変わるのであれば、共通信号配信系統から配信される共通エンジン情報に基づいて優先順位を判定し、どの要求値を修正するのか決定すればよい。   By so doing, it is possible to achieve a certain degree of requests with low priority while sufficiently realizing requests with high priority within a range where the engine 1 can be operated properly. As an example, when the torque request value has the highest priority, the efficiency request value and the air-fuel ratio request value are corrected, and the correction degree with the lower priority is increased. If the priority order changes depending on the operating conditions of the engine 1, etc., the priority order may be determined based on the common engine information distributed from the common signal distribution system, and which request value should be corrected.

また、制御量設定階層530では、物理量調停階層520から入力される要求値と、共通信号配信系統から配信される共通エンジン情報とを用いて新たな信号を生成する。例えば、調停部521にて調停されたトルク要求値と、共通エンジン情報に含まれる推定トルクとの比が除算部(図示せず)にて演算される。推定トルクは、現在の吸入空気量および空燃比のもと点火時期をMBTとした場合に出力されるトルクである。推定トルクの演算は制御装置の別のタスクにて行なわれている。   Further, in the control amount setting hierarchy 530, a new signal is generated using the request value input from the physical quantity arbitration hierarchy 520 and the common engine information distributed from the common signal distribution system. For example, a ratio between the torque request value adjusted by the arbitration unit 521 and the estimated torque included in the common engine information is calculated by a division unit (not shown). The estimated torque is a torque that is output when the ignition timing is MBT based on the current intake air amount and air-fuel ratio. The calculation of the estimated torque is performed by another task of the control device.

詳しい説明は省略するが、前記のようにトルク要求値の優先順位が最も高い場合には、以上の処理の結果として制御量設定階層530において、トルク要求値、修正された効率要求値、修正された空燃比要求値、およびトルク効率が算出される。これらの信号のうちトルク要求値および修正された効率要求値からスロットル開度が算出(変換)されて、制御量調停階層540に伝達される。   Although detailed explanation is omitted, when the priority order of the torque request value is highest as described above, the torque request value, the corrected efficiency request value, and the correction are corrected in the control amount setting hierarchy 530 as a result of the above processing. The required air-fuel ratio value and torque efficiency are calculated. Of these signals, the throttle opening is calculated (converted) from the torque request value and the corrected efficiency request value, and transmitted to the control amount arbitration hierarchy 540.

具体的には、まず、修正された効率要求値でトルク要求値が除算される。修正された効率要求値は1以下の値なので、これによりトルク要求値を除算すれば、トルク要求値は嵩上げされることになる。こうして嵩上げされたトルク要求値が空気量に変換され、空気量からスロットル開度が演算される。なお、トルク要求値の空気量への変換、および空気量からのスロットル開度の演算は、予め設定したマップを参照して行われる。   Specifically, first, the torque request value is divided by the corrected efficiency request value. Since the corrected efficiency requirement value is a value of 1 or less, if the torque requirement value is divided by this, the torque requirement value is raised. The torque demand value thus raised is converted into an air amount, and the throttle opening is calculated from the air amount. Note that the conversion of the torque request value into the air amount and the calculation of the throttle opening from the air amount are performed with reference to a preset map.

また、点火時期については主にトルク効率から算出(変換)される。この際、トルク要求値や修正された空燃比要求値も参照信号として用いられる。具体的にはトルク効率からマップを参照して、MBTに対する遅角量が演算される。トルク効率が小さいほど遅角量は大きい値になり、結果、トルクダウンが行われることになる。前記のトルク要求値の嵩上げは、遅角によるトルクダウンを補償するための処理である。   The ignition timing is calculated (converted) mainly from torque efficiency. At this time, the torque request value and the corrected air-fuel ratio request value are also used as reference signals. Specifically, the retard amount with respect to MBT is calculated with reference to the map from the torque efficiency. The smaller the torque efficiency, the larger the retard amount, and as a result, the torque is reduced. The raising of the torque request value is a process for compensating for torque reduction due to retardation.

本実施形態では、トルク効率に基づく点火時期の遅角と、効率要求値に基づいたトルク要求値の嵩上げとによって、トルク要求値と効率要求値の双方の実現を可能にしている。なお、前記のトルク要求値および修正された空燃比要求値は、トルク効率を遅角量に変換するためのマップの選定に用いられる。そして、遅角量とMBT(或いは基本点火時期)とから最終的な点火時期が演算される。   In the present embodiment, both the required torque value and the required efficiency value can be realized by retarding the ignition timing based on the torque efficiency and increasing the required torque value based on the required efficiency value. The torque request value and the corrected air-fuel ratio request value are used for selecting a map for converting torque efficiency into a retard amount. Then, the final ignition timing is calculated from the retard amount and MBT (or basic ignition timing).

以上の処理の結果として、本実施形態において制御量設定階層530(調整変換部531)から制御量調停階層540に伝達される信号は、スロットル開度の要求値(トルク要求に対応する第1の要求値)、点火時期の要求値および空燃比の要求値となる。これらの信号はそれぞれ、制御量調停階層540の調停部541,542,543に入力されて、詳しくは後述するが、要求発生階層510から直接的に伝達される他の要求値とともに調停される。   As a result of the above processing, in the present embodiment, the signal transmitted from the control amount setting hierarchy 530 (adjustment conversion unit 531) to the control amount adjustment hierarchy 540 is a throttle opening request value (first value corresponding to the torque request). Demand value), ignition timing demand value and air-fuel ratio demand value. These signals are respectively input to the arbitration units 541, 542, and 543 of the control amount arbitration hierarchy 540 and are arbitrated together with other request values directly transmitted from the request generation hierarchy 510, as will be described in detail later.

−制御量調停階層−
一例として図3に示すように制御量調停階層540には、要求の分類であるアクチュエータ7,8,…の制御量に対応して調停部541〜543(543a〜543i)が設けられている。図示の例では調停部541は、スロットル開度の要求値を集約して1つの要求値に調停する。また、調停部542は、点火時期の要求値を集約して1つの要求値に調停する。
-Control amount arbitration hierarchy-
As an example, as shown in FIG. 3, the control amount arbitration hierarchy 540 is provided with arbitration units 541 to 543 (543a to 543i) corresponding to the control amounts of the actuators 7, 8,. In the example shown in the figure, the arbitration unit 541 aggregates the required values of the throttle opening to adjust to one required value. Further, the arbitrating unit 542 aggregates the required values of the ignition timing and adjusts to one required value.

さらに調停部543は、燃料噴射に関連する複数の制御量の要求値を一括して調停する。図示の例では調停部543は、インジェクタ21,22の動作を表す7つの噴射制御量をそれぞれ調停する第1〜第7の調停部543a〜543gと、低圧ポンプ24の吐出量(ポンプ制御量)を調停する第8の調停部543hと、高圧ポンプ25の吐出圧(ポンプ制御量)を調停する第9の調停部543iとが一体的に組み合わされた噴射機能調停部である。   Further, the arbitrating unit 543 arbitrates collectively the request values for a plurality of control amounts related to fuel injection. In the illustrated example, the arbitration unit 543 includes first to seventh arbitration units 543a to 543g that arbitrate the seven injection control amounts representing the operations of the injectors 21 and 22, respectively, and the discharge amount (pump control amount) of the low-pressure pump 24. This is an injection function arbitration unit in which an eighth arbitration unit 543h that arbitrates and a ninth arbitration unit 543i that arbitrates the discharge pressure (pump control amount) of the high-pressure pump 25 are integrally combined.

このようにインジェクタ21,22、低圧ポンプ24、高圧ポンプ25といった複数のアクチュエータに関わる複数の制御量を互いに関連づけて一体的に調停するために、噴射機能調停部543は、例えば制御プログラムの同じ処理ステップにおいて9個の調停部543a〜543iの機能を実現するように構成されている。こうすると、インジェクタ21,22や燃料ポンプ24,25の制御量の調停の同時性を確保することができる。   In this way, the injection function arbitration unit 543 performs, for example, the same processing of the control program in order to integrally coordinate a plurality of control amounts related to a plurality of actuators such as the injectors 21 and 22, the low pressure pump 24, and the high pressure pump 25. In the step, the functions of the nine arbitration units 543a to 543i are realized. In this way, it is possible to ensure the synchronism of the control amounts of the injectors 21 and 22 and the fuel pumps 24 and 25.

前記の各調停部541〜543(543a〜543i)も、物理量調停階層520の各調停部521〜523と同様に、予め定められた規則に従って調停を行なう。その規則については設計に委ねられるもので、本発明に関しては規則の内容に限定はない。なお、制御量調停階層540にも共通信号配信系統から共通エンジン情報が配信されており、各調停部541〜543において共通エンジン情報を利用することができる。   Each of the mediation units 541 to 543 (543a to 543i) performs mediation according to a predetermined rule, similarly to the mediation units 521 to 523 of the physical quantity arbitration hierarchy 520. The rules are left to the design, and the contents of the rules are not limited for the present invention. The common engine information is also distributed from the common signal distribution system to the control amount arbitration hierarchy 540, and the common engine information can be used in each of the arbitration units 541 to 543.

以上の各調停部541〜543(543a〜543i)においてそれぞれ、各種要求の調停が行なわれて、制御量調停階層540からは個々のアクチュエータ7,8,…の制御量の要求値、即ちスロットル開度要求値と、点火時期要求値と、インジェクタ21,22の動作に関わる後述の7つの噴射制御量の要求値と、低圧ポンプ24の吐出量および高圧ポンプ25の吐出圧、即ち2つのポンプ制御量の要求値と、が出力される。   Each of the above arbitration units 541 to 543 (543a to 543i) arbitrates various requests. From the control amount arbitration hierarchy 540, required values of control amounts of the individual actuators 7, 8,. Required value, ignition timing required value, required values for seven injection control amounts to be described later relating to the operation of the injectors 21 and 22, the discharge amount of the low-pressure pump 24 and the discharge pressure of the high-pressure pump 25, that is, two pump controls The requested quantity value is output.

−制御出力階層−
制御量調停階層540の下位の階層である制御出力階層550では、前記のように調停された要求値からアクチュエータ7,8,…のそれぞれの制御出力が算出される。図示の例では最下位の制御出力階層550には、前記制御量調停階層540から伝達される信号に対応して制御出力部551〜555が設けられている。制御出力部551(スロットル駆動制御部)には、前記スロットル開度の要求値の調停部541からスロットル開度要求値が伝達され、これに応じてスロットル駆動信号が出力される。
-Control output hierarchy-
In the control output layer 550, which is a lower layer of the control amount arbitration layer 540, the control outputs of the actuators 7, 8,... Are calculated from the request values arbitrated as described above. In the illustrated example, the lowest control output layer 550 is provided with control output units 551 to 555 corresponding to signals transmitted from the control amount arbitration layer 540. A throttle opening request value is transmitted to the control output unit 551 (throttle drive control unit) from the throttle opening request value arbitration unit 541, and a throttle drive signal is output in response thereto.

また、制御出力部552(イグナイタ通電制御部)には、前記制御量調停階層540の点火時期の要求値の調停部542から点火時期要求値が伝達され、これに応じてイグナイタ通電信号が出力される。制御出力部553(噴射弁駆動制御部であるインジェクタ駆動制御部)には、前記噴射機能調停部543の第1〜第7の調停部543a〜543gから噴射制御量の要求値が伝達され、これに応じてインジェクタ駆動信号が出力される。   The control output unit 552 (igniter energization control unit) receives the ignition timing request value from the ignition timing request value arbitration unit 542 of the control amount arbitration hierarchy 540, and an igniter energization signal is output accordingly. The The control output unit 553 (an injector drive control unit that is an injection valve drive control unit) receives the required value of the injection control amount from the first to seventh arbitration units 543a to 543g of the injection function arbitration unit 543, In response to this, an injector drive signal is output.

さらに、制御出力部554(低圧ポンプ駆動制御部)には、噴射機能調停部543の第8の調停部543hから燃料の吐出量の要求値が伝達され、これに応じて低圧ポンプ駆動信号が出力される。制御出力部555(高圧ポンプ駆動制御部)には、噴射機能調停部543の第9の調停部543iから燃料の吐出圧の要求値が伝達され、これに応じて高圧ポンプ駆動信号が出力される。   Further, the control output unit 554 (low pressure pump drive control unit) receives the required value of the fuel discharge amount from the eighth arbitration unit 543h of the injection function arbitration unit 543, and outputs a low pressure pump drive signal in response thereto. Is done. The control output unit 555 (high-pressure pump drive control unit) receives the required value of the fuel discharge pressure from the ninth arbitration unit 543i of the injection function arbitration unit 543, and outputs a high-pressure pump drive signal accordingly. .

なお、前記の制御出力部551におけるスロットル駆動信号の生成、制御出力部552におけるイグナイタ通電信号の生成、並びに制御出力部554,555における低圧ポンプおよび高圧ポンプ駆動信号の生成に際して、制御出力部553に伝達される噴射制御量の要求値のうち、後述する噴射モードの要求値が参照されて、これに含まれる識別数からエンジン1が例えば成層始動や触媒急速暖機などの特定の状態にあることが識別される。   When generating the throttle drive signal in the control output unit 551, generating the igniter energization signal in the control output unit 552, and generating the low pressure pump and the high pressure pump drive signal in the control output units 554 and 555, the control output unit 553 The required value of the injection mode to be described later is referred to among the required values of the injection control amount to be transmitted, and the engine 1 is in a specific state such as stratified start or rapid catalyst warm-up based on the number of identifications included therein. Is identified.

−噴射機能要求の調停−
以下では、上述した制御量調停階層540におけるアクチュエータの制御量の調停について、特に、本実施形態の特徴とする噴射機能要求の調停について、図3の他に図4、5も参照して詳細に説明する。
-Mediation of injection function requirements-
In the following, with regard to the control amount arbitration of the actuator in the control amount arbitration hierarchy 540 described above, in particular, with regard to the arbitration of the injection function request, which is a feature of the present embodiment, with reference to FIGS. explain.

まず、上述したように本実施形態の制御装置では、ドライバビリティ、排気ガスおよび燃費というエンジン1の基本的な機能要求をトルク、効率および空燃比という3種の物理量の組み合わせによって表現し、物理量調停階層520にて調停するようにしているが、燃料の噴射回数や各回の噴射時期、噴射割合(噴射量の割合)などはインジェクタ21,22の動作そのものの態様であるから、これを一旦、トルクや効率など物理量に変換して調停した上で再度、制御量を計算し直すというのでは余計な演算負荷が生じてしまう。   First, as described above, in the control device of the present embodiment, the basic functional requirements of the engine 1 such as drivability, exhaust gas, and fuel consumption are expressed by a combination of three physical quantities such as torque, efficiency, and air-fuel ratio. Arbitration is performed at the level 520, but the number of times of fuel injection, the injection timing of each time, the injection ratio (the ratio of the injection amount), etc. are aspects of the operation of the injectors 21 and 22, so this is temporarily set to torque. If the control amount is calculated again after conversion to a physical quantity such as efficiency and physical quantity, an extra calculation load is generated.

そこで、本実施形態では、上述したように制御量設定階層530の下位に制御量調停階層540を設けて、インジェクタ21,22の動作に関わる噴射制御量の要求値が物理量調停階層520を介さずに伝達され、調停されるようにした。なお、詳しい説明は省略するが本実施形態では、燃料ポンプ24,25の動作に関わるポンプ制御量の要求値についても、同様に制御量調停階層540で調停される。   Therefore, in the present embodiment, as described above, the control amount arbitration layer 540 is provided below the control amount setting layer 530 so that the required value of the injection control amount related to the operation of the injectors 21 and 22 does not pass through the physical amount arbitration layer 520. To be communicated to the mediator. Although a detailed description is omitted, in the present embodiment, the requested value of the pump control amount related to the operation of the fuel pumps 24 and 25 is also arbitrated in the control amount arbitration hierarchy 540 in the same manner.

まず、図3に表れているように要求発生階層510には、エンジン1を適切に運転するために最小限、必要な基本的な噴射機能の要求を出力する要求出力部514を設けるとともに、例えばF/C前燃圧低減、触媒急速暖機、成層始動、S&S停止およびインジェクタ保護など、必要に応じて優先度の高い機能要求をそれぞれ出力する要求出力部515〜519も設けている。   First, as shown in FIG. 3, the request generation hierarchy 510 is provided with a request output unit 514 that outputs a request for a basic injection function that is necessary to appropriately operate the engine 1. Request output units 515 to 519 for outputting high-priority function requests, such as F / C pre-fuel pressure reduction, rapid catalyst warm-up, stratification start, S & S stop, and injector protection, are also provided as necessary.

これらの要求出力部514〜519からはそれぞれ要求が物理量ではなく、アクチュエータ7,8,…の制御量で表現された要求値として出力され、図3に示すように物理量調停階層520や制御量設定階層530を介さず、直接的に制御量調停階層540に伝達される。そして、これらの要求値が、上述したように制御量設定階層530から制御量調停階層540に伝達されるスロットル開度、点火時期および空燃比の要求値とともに各制御量毎に集約されて、制御量調停階層540の各調停部541〜543により制御量毎に1つの要求値に調停される。   These request output units 514 to 519 each output a request not as a physical quantity but as a request value expressed by a control amount of the actuators 7, 8,..., And as shown in FIG. The information is directly transmitted to the control amount arbitration hierarchy 540 without going through the hierarchy 530. These required values are aggregated for each control amount together with the throttle opening, ignition timing, and air-fuel ratio required values transmitted from the control amount setting level 530 to the control amount arbitration level 540 as described above. The arbitration units 541 to 543 of the quantity arbitration hierarchy 540 arbitrate to one required value for each control amount.

具体的には、要求発生階層510の基本噴射機能の要求出力部514からの信号は、詳しくは図4も参照して後述するように7つの噴射制御量で表現されて、制御量調停階層540の噴射機能調停部543(図4を参照して後述する543b〜543dなど)へ伝達される。例えば、基本噴射機能要求としては、2つのインジェクタ21,22のそれぞれによる燃料の噴射回数(噴射モード)や各回の噴射時期、噴射割合などが挙げられる。   Specifically, a signal from the request output unit 514 of the basic injection function of the request generation hierarchy 510 is expressed by seven injection control amounts as will be described in detail later with reference to FIG. To the injection function arbitration unit 543 (543b to 543d and the like which will be described later with reference to FIG. 4). For example, the basic injection function request includes the number of fuel injections (injection mode) by each of the two injectors 21 and 22, the injection timing of each time, the injection ratio, and the like.

一例として、基本噴射の要求出力部514a(図4を参照)からは、エンジン1の高負荷側の所定運転領域において、燃料噴霧の分散性を高めて燃費低減を図るべく、いわゆるマルチ噴射(筒内噴射用およびポート噴射用の両方のインジェクタ21,22を動作させて、1回の燃焼サイクル中に複数回に分けて行う燃料噴射)のための噴射時期などの要求値が出力される。   As an example, from the basic injection request output unit 514a (see FIG. 4), in a predetermined operation region on the high load side of the engine 1, so-called multi-injection (cylinder injection) is performed in order to improve fuel spray dispersibility and reduce fuel consumption. The injectors 21 and 22 for both the internal injection and the port injection are operated to output a required value such as an injection timing for fuel injection performed in a plurality of times during one combustion cycle.

なお、本実施形態では要求出力部514に、部品保護やノック防止などのための燃料の増量要求を出力する要求出力部514b〜514dが含まれている。詳しくは後述するが、このように燃料は増量するものの噴射モードなどは変更しない要求については、以下に述べる触媒急速暖機などのように噴射モードも変更する要求に比べると、混合気の燃焼性に及ぼす影響は小さいので、基本噴射機能の要求出力部514に含めている。   In the present embodiment, the request output unit 514 includes request output units 514b to 514d that output fuel increase requests for parts protection, knock prevention, and the like. As will be described in detail later, the demand for the fuel to increase but the injection mode etc. is not changed is more combustible than the request to change the injection mode, such as the rapid catalyst warm-up described below. Therefore, it is included in the request output unit 514 of the basic injection function.

前記要求出力部514からの信号と同じように、F/C(燃料カット)前の燃圧低減の要求出力部515からの信号も噴射機能調停部543へ伝達される。これは、エンジン1の燃料カット制御が行われている間に高圧燃料用デリバリパイプ20内の燃料の温度が上昇して、その圧力(燃圧)が高くなり過ぎることがないように、予め燃料カット制御を開始する直前に筒内噴射用インジェクタ21を動作させ、少量の燃料を噴射させる制御である。そのために、要求出力部515からは筒内噴射用インジェクタ21を動作させるような要求値の信号が出力されて、制御量調停階層540の調停部543に伝達される。   Similar to the signal from the request output unit 514, the signal from the request output unit 515 for reducing the fuel pressure before F / C (fuel cut) is also transmitted to the injection function arbitration unit 543. This is because the fuel cut in advance is performed so that the temperature of the fuel in the high-pressure fuel delivery pipe 20 does not rise and the pressure (fuel pressure) becomes too high while the fuel cut control of the engine 1 is being performed. Immediately before starting the control, the in-cylinder injector 21 is operated to inject a small amount of fuel. For this purpose, a request value signal for operating the in-cylinder injector 21 is output from the request output unit 515 and transmitted to the arbitration unit 543 of the control amount arbitration hierarchy 540.

一方、触媒急速暖機の要求出力部516および成層始動の要求出力部517からの信号はそれぞれ、制御量調停階層540のスロットル開度の要求値の調停部541と、点火時期の要求値の調停部542と、噴射機能調停部543とへ伝達される。触媒17の急速暖機というのは、エンジン1の冷間始動後などに最短時間で触媒17を暖機するために、排気温を最大限に上昇させる特殊な制御を行うことである。   On the other hand, signals from the demand output unit 516 for rapid catalyst warm-up and the request output unit 517 for stratification start are respectively adjusted for the throttle opening request value arbitration unit 541 and the ignition timing request value arbitration. Is transmitted to the unit 542 and the injection function arbitration unit 543. The rapid warm-up of the catalyst 17 is to perform a special control for maximizing the exhaust temperature in order to warm up the catalyst 17 in the shortest time after the cold start of the engine 1 or the like.

具体的には、例えば、排気の昇温のために点火時期をTDC以後まで遅角させるとともに、スロットルバルブ8を開いて空気量を増大させ、排気熱量を可及的に増大させる。また、圧縮行程での燃料噴射時期を遅角させて、点火プラグ6の周りの混合気濃度を高める。そのために、要求出力部516からはスロットル開度を増大させる要求値、点火遅角の要求値、圧縮行程噴射の要求値および燃圧上昇の要求値の信号が出力される。   Specifically, for example, the ignition timing is retarded until after TDC in order to raise the temperature of the exhaust gas, and the throttle valve 8 is opened to increase the air amount, thereby increasing the exhaust heat amount as much as possible. Further, the fuel injection timing in the compression stroke is retarded to increase the mixture concentration around the spark plug 6. Therefore, the request output unit 516 outputs signals of a request value for increasing the throttle opening, a request value for ignition retard, a request value for compression stroke injection, and a request value for increasing fuel pressure.

また、成層始動というのは、始動時間の短縮とスムーズなエンジン回転の立ち上がりとを両立するために、成層燃焼状態で始動する制御であり、筒内噴射用インジェクタ21により気筒2の圧縮行程で燃料を噴射させる(ポート噴射用インジェクタ22からも燃料を噴射させるようにしてもよい)。そのために要求出力部517からもスロットル開度や点火遅角の要求値とともに、圧縮行程噴射の要求値および燃圧上昇の要求値の信号が出力される。   The stratified start is a control that starts in a stratified combustion state in order to achieve both a shortening of the start time and a smooth start of engine rotation, and fuel is generated in the compression stroke of the cylinder 2 by the in-cylinder injector 21. (The fuel may also be injected from the port injector 22). For this purpose, the request output unit 517 outputs signals of the required value for the compression stroke injection and the required value for increasing the fuel pressure, together with the required values for the throttle opening and the ignition delay.

さらに、S&S停止の要求出力部518からの信号も調停部541〜543へ伝達される。S&S停止というのは、車両の停車に伴い所定の条件下でエンジン1の運転を自動停止させるアイドリングストップ制御のことであり、要求出力部518からはエンジン1の停止時の振動を抑制するためのスロットル閉の要求値と、点火を停止させる要求値と、燃料噴射および低圧ポンプ24の動作をそれぞれ停止させる要求値と、がそれぞれ出力される。   Further, a signal from the S & S stop request output unit 518 is also transmitted to the arbitration units 541 to 543. The S & S stop is an idling stop control that automatically stops the operation of the engine 1 under a predetermined condition when the vehicle is stopped. The request output unit 518 suppresses vibration when the engine 1 is stopped. A request value for closing the throttle, a request value for stopping ignition, and a request value for stopping the operation of the fuel injection and the low-pressure pump 24 are output.

また、インジェクタ保護の要求出力部519からの信号は調停部543のみへ伝達される。この例ではインジェクタ保護の要求として具体的に、筒内噴射用インジェクタ21のOリングの保護のために、高圧燃料用デリバリパイプ20内の燃料圧力(燃圧)を低下させるようにしており、そのために要求出力部519からは高圧ポンプ25の吐出圧を低下させる要求値が出力される。   The signal from the injector protection request output unit 519 is transmitted only to the arbitration unit 543. In this example, specifically, the fuel pressure (fuel pressure) in the high-pressure fuel delivery pipe 20 is reduced in order to protect the O-ring of the in-cylinder injector 21 as a demand for protecting the injector. The request output unit 519 outputs a request value for reducing the discharge pressure of the high-pressure pump 25.

なお、本実施形態では、前記のように物理量調停階層520を介さずに制御量調停階層540に伝達される要求出力部514〜519からの信号に、予め優先順位が設定されており、以下に説明するように、その優先順位に基づいて調停が行われる。具体的な優先順位については設計に委ねられるもので特に限定はないが、一例として要求出力部515〜519からの要求は、要求出力部514からの基本噴射機能の要求よりも優先順位が高く設定されている。   In this embodiment, as described above, priorities are set in advance for the signals from the request output units 514 to 519 transmitted to the control amount arbitration hierarchy 540 without going through the physical quantity arbitration hierarchy 520. As will be described, arbitration is performed based on the priority order. The specific priority is left to the design and is not particularly limited. For example, the request from the request output units 515 to 519 is set to have a higher priority than the request for the basic injection function from the request output unit 514. Has been.

−噴射制御量の調停−
以下では図4、5を参照して、噴射機能調停部543における噴射制御量の調停について詳しく説明する。上述したように噴射機能調停部543には、インジェクタ21,22の動作を表す7つの噴射制御量をそれぞれ調停する第1〜第7の調停部543a〜543gと、燃料ポンプ24,25の動作を表すポンプ制御量を調停する第8、第9の調停部543h,543iとが設けられ、それら噴射制御量とポンプ制御量とを一括して調停するようになっている。
-Mediation of injection control amount-
Hereinafter, with reference to FIGS. 4 and 5, the adjustment of the injection control amount in the injection function arbitration unit 543 will be described in detail. As described above, in the injection function arbitration unit 543, the operations of the first to seventh arbitration units 543a to 543g for arbitrating the seven injection control amounts representing the operations of the injectors 21 and 22 and the operations of the fuel pumps 24 and 25 are performed. Eighth and ninth arbiter 543h and 543i for adjusting the pump control amount to be expressed are provided, and the injection control amount and the pump control amount are adjusted together.

第1の調停部543aは、噴射制御量の1つとして噴射モード、即ちインジェクタ21,22のそれぞれによる燃料の噴射回数を調停する。具体的に第1の調停部543aには要求発生階層510の要求出力部515〜518のそれぞれから、即ち、燃圧低減、触媒急速暖機、成層始動、S&S停止のそれぞれの要求に対応する噴射モードとして、各インジェクタ21,22の噴射回数と、それぞれの要求の優先度を表す識別数と、からなる3桁の数値の信号が伝達される。   The first arbitration unit 543a mediates the injection mode, that is, the number of fuel injections by the injectors 21 and 22, as one of the injection control amounts. Specifically, the first arbitration unit 543a has an injection mode corresponding to each request of the request output units 515 to 518 of the request generation hierarchy 510, that is, fuel pressure reduction, rapid catalyst warm-up, stratified start, and S & S stop. As a result, a three-digit numerical signal consisting of the number of injections of each of the injectors 21 and 22 and the identification number indicating the priority of each request is transmitted.

この噴射モードの3桁の数値について詳しくは後述するが、一例として、触媒急速暖機のために1回の燃焼サイクルにおいて筒内噴射用インジェクタ21を1回と、ポート噴射用インジェクタ22を1回との都合、2回の噴射が行われる場合、その噴射の順番にポート噴射の回数「1」と、筒内噴射の回数「1」と、触媒急速暖機の識別数「2」と、からなる3桁の数値(112)が伝達される。   Although the details of the three-digit numerical value of this injection mode will be described later, as an example, in order to rapidly warm up the catalyst, the in-cylinder injector 21 and the port injector 22 are once in one combustion cycle. When two injections are performed, the number of port injections is “1”, the number of in-cylinder injections is “1”, and the rapid catalyst warm-up identification number is “2”. A three-digit numerical value (112) is transmitted.

なお、3桁目の識別数は、噴射モードの要求値が対応する制御を識別して、その要求の優先順位を表すものであり、表1を参照して後述するように、要求出力部515〜518からの信号の要求にはそれぞれ予め優先順位が設定されており、調停部543aにおいては、いずれかの信号が入力されれば、そのうちの最も優先順位の高い1つの信号の要求値を選択(調停)する。但し限定されるものではなく、優先順位の高い要求値に大きな重み付けをしながら、優先順位の低い要求値も反映されるよう、加重平均などによって要求値を算出することもできる。   The identification number in the third digit identifies the control corresponding to the request value of the injection mode and represents the priority of the request. As will be described later with reference to Table 1, the request output unit 515 Priorities are set in advance for each of the signal requests from ˜518, and the arbitration unit 543a selects the request value of one of the signals with the highest priority when any signal is input. (Mediation). However, the request value is not limited, and the request value can be calculated by a weighted average or the like so that the request value having a low priority is reflected while the request value having a high priority is heavily weighted.

また、本実施形態では制御処理の簡略化のために、基本噴射機能の要求出力部514からは噴射モードの要求値の信号が伝達されないようになっている。基本噴射機能の要求に対応する噴射モードは、一例としてポート噴射の回数「1」、筒内噴射の回数「0」および通常運転(通常の車両などにおいて最も使用頻度の高い、エンジン1のいわば定格の運転状態)の識別数「1」の3桁の数値(101)が、基本モードとして予め噴射機能調停部543に設定されている。   Further, in the present embodiment, in order to simplify the control process, a request value signal of the injection mode is not transmitted from the request output unit 514 of the basic injection function. As an example, the injection mode corresponding to the request for the basic injection function includes the number of port injections “1”, the number of in-cylinder injections “0”, and normal operation (the so-called rating of the engine 1 that is the most frequently used in normal vehicles). The three-digit numerical value (101) of the identification number “1” of the operation state) is set in advance in the injection function arbitration unit 543 as the basic mode.

前記第1の調停部543aと同様に第2の調停部543bは、噴射制御量の1つとしてインジェクタ21,22のそれぞれによる燃料の噴射時期(噴射開始時期)を調停する。第2の調停部543bには、要求発生階層510の要求出力部514(514a),516,517からそれぞれ、基本噴射、触媒急速暖機、成層始動のそれぞれの要求に対応する噴射時期の要求値として、各インジェクタ21,22のそれぞれの噴射開始時期を表す要求値の信号が伝達される。   Similar to the first arbitration unit 543a, the second arbitration unit 543b arbitrates the fuel injection timing (injection start timing) of each of the injectors 21 and 22 as one of the injection control amounts. The second arbitration unit 543b includes request values for injection timing corresponding to the respective requests for basic injection, rapid catalyst warm-up, and stratified start from the request output units 514 (514a), 516, and 517 of the request generation hierarchy 510. As a result, a signal of a required value indicating the injection start timing of each of the injectors 21 and 22 is transmitted.

例えば、前記のように筒内噴射用インジェクタ21を1回と、ポート噴射用インジェクタ22を1回との都合、2回の噴射動作を行うのであれば、その各回の噴射動作の開始時期をクランク角で表現した要求値の信号が伝達される。そして、前記第1の調停部543aと同様に予め定められた規則に従って調停が行われる。なお、噴射時期の要求値は、噴射モードで表された各回の噴射動作に順番に割り当てられるので、筒内噴射用インジェクタ21とポート噴射用インジェクタ22とを区別しなくてよい。   For example, as described above, if the in-cylinder injector 21 is performed once and the port injector 22 is performed once, if two injection operations are performed, the start timing of each injection operation is A signal of a required value expressed by a corner is transmitted. Then, arbitration is performed according to a predetermined rule in the same manner as the first arbitration unit 543a. In addition, since the required value of the injection timing is assigned in order to each injection operation represented in the injection mode, it is not necessary to distinguish between the in-cylinder injector 21 and the port injector 22.

また、第3の調停部543cは噴射制御量の1つとして、エンジン1の始動時におけるインジェクタ21,22のそれぞれによる燃料噴射量を調停する。第3の調停部543cには、要求発生階層510の要求出力部514(514a),517からそれぞれ、基本噴射および成層始動のための噴射要求に対応する各回の燃料噴射量を表す要求値の信号が伝達される。   The third arbitration unit 543c mediates the fuel injection amount by each of the injectors 21 and 22 when the engine 1 is started as one of the injection control amounts. The third arbitration unit 543c receives a request value signal indicating the fuel injection amount of each time corresponding to the injection request for basic injection and stratified start from the request output units 514 (514a) and 517 of the request generation hierarchy 510, respectively. Is transmitted.

一例として成層始動のために筒内噴射用インジェクタ21を1回と、ポート噴射用インジェクタ22を1回との都合、2回の噴射動作を行うのであれば、その各回の噴射量を表す要求値の信号が伝達される。また、寒冷地などで均一燃焼状態で始動する場合は、ポート噴射用インジェクタ22による1回分の燃料噴射量の要求値が伝達される。そして、前記第1、第2の調停部543a、543bと同様に予め定められた規則に従って調停が行われる。   For example, in order to start stratification, the in-cylinder injector 21 is once and the port injector 22 is once. If two injection operations are performed, a required value indicating the injection amount of each injection The signal is transmitted. When starting in a uniform combustion state in a cold district or the like, the required value of the fuel injection amount for one injection by the port injector 22 is transmitted. Then, arbitration is performed according to a predetermined rule in the same manner as the first and second arbitration units 543a and 543b.

このように始動時の燃料噴射量を運転状態と分けて調停するのは、始動時に気筒2への空気の充填量を精度良く算出することができないからである。エンジン1の運転中は、後述するように空気充填量と目標空燃比とから燃料噴射量を算出するが、始動時には空気の充填量を精度良く算出できないので、燃料噴射量は予め適合した値を設定しておかなくてはならない。そこで、成層燃焼での始動や均一燃焼での始動など、始動時のエンジン1の状態にマッチした燃料噴射量を予め設定しておき、その中から選択(調停)する。   The reason why the fuel injection amount at the time of starting is adjusted separately from the operating state in this manner is that the amount of air filling the cylinder 2 cannot be accurately calculated at the time of starting. While the engine 1 is in operation, the fuel injection amount is calculated from the air filling amount and the target air-fuel ratio as will be described later. However, since the air filling amount cannot be accurately calculated at the time of starting, the fuel injection amount has a value that is adapted in advance. Must be set. Therefore, a fuel injection amount that matches the state of the engine 1 at the time of starting, such as starting with stratified combustion or starting with uniform combustion, is set in advance, and is selected (arbitrated) from among them.

第4の調停部543dは噴射制御量の1つとして、前記のような始動制御の完了を判定する基準値についての調停を行う。第4の調停部543dには、要求発生階層510の要求出力部514(514a),517から、均一燃焼の始動および成層始動のそれぞれの場合の始動完了判定のための判定値の信号が伝達される。そして、予め定められた規則に従って調停が行われる。   The fourth arbitration unit 543d performs arbitration on a reference value for determining completion of the start control as one of the injection control amounts. The fourth arbitration unit 543d receives a signal of a determination value for determining the completion of starting in each of the uniform combustion start and the stratified start from the request output units 514 (514a) and 517 of the request generation hierarchy 510. The Then, arbitration is performed according to a predetermined rule.

例えば、基本噴射による均一燃焼での始動の場合は、予め設定されているエンジン回転数(判定回転数)以上になれば始動完了と判定するが、成層始動の場合は比較すれば発生するトルクが小さいので、より高いエンジン回転数になってから始動完了と判定するように、判定回転数の選択(調停)が行われる。また、ハイブリッド自動車の場合、電動モータで走行しながらエンジンを始動することがあるので、さらに高い回転数になってから始動完了と判定するようにしてもよい。   For example, in the case of starting with uniform combustion by basic injection, it is determined that the start is complete when the engine speed exceeds a preset engine speed (determination speed), but in the case of stratified start, the torque generated is compared. Since the engine speed is small, selection (arbitration) of the determination rotational speed is performed so that the start completion is determined after the engine rotational speed is higher. Further, in the case of a hybrid vehicle, the engine may be started while running with an electric motor. Therefore, it may be determined that the start is completed after a higher rotational speed.

すなわち、ハイブリッド自動車において電動モータで走行しながらエンジンを始動する場合は、始動制御の開始時点で既にエンジン回転数が通常の始動の判定回転数よりも高くなっていることがある。この場合に通常の判定回転数で始動完了と判定すると、始動制御の開始と同時に始動後の燃料噴射量が採用されてしまい、実際には1度も燃料噴射が行われていない気筒に過剰な燃料が噴射されることがあるからである。   That is, when the engine is started while running with an electric motor in a hybrid vehicle, the engine speed may already be higher than the normal starting determination speed at the start of the start control. In this case, if it is determined that the start is completed at the normal determination rotation speed, the fuel injection amount after the start is adopted at the same time as the start of the start control, and an excessive amount is actually applied to the cylinder which has not been injected once. This is because fuel may be injected.

第5の調停部543eは、噴射制御量の1つとして、エンジン1の運転中におけるインジェクタ21,22のそれぞれによる燃料噴射量の割合、即ち噴き分け率を調停する。第5の調停部543eには、要求発生階層510の要求出力部516,517からそれぞれ、触媒急速暖機および成層始動の要求に対応する噴き分け率の要求値として、各インジェクタ21,22による各回の噴射割合を表す要求値の信号が伝達される。   The fifth arbitration unit 543e mediates, as one of the injection control amounts, the ratio of the fuel injection amount by each of the injectors 21 and 22 during the operation of the engine 1, that is, the injection division rate. The fifth arbitration unit 543e receives each of the injections 21 and 22 from the request output units 516 and 517 of the request generation hierarchy 510 as the required values of the injection ratio corresponding to the requests for rapid catalyst warm-up and stratification start. A request value signal representing the injection ratio is transmitted.

一例として筒内噴射用インジェクタ21を2回と、ポート噴射用インジェクタ22を1回との都合、3回の噴射動作を行うのであれば、その噴射動作の順番にポート噴射の1回と筒内噴射の最初の1回とのそれぞれの噴射割合(例えば40%、40%)の要求値が伝達され、予め定められた規則に従って選択(調停)される。   As an example, if the in-cylinder injector 21 is performed twice and the port injector 22 is operated once, if the injection operation is performed three times, the port injection is performed once in the cylinder in the order of the injection operation. The required values of the respective injection ratios (for example, 40% and 40%) with the first injection are transmitted and selected (arbitration) according to a predetermined rule.

なお、筒内噴射の2回目については残りの噴射割合(例えば20%)が割り当てられる。また、本実施形態では基本噴射機能の要求出力部514からは、噴き分け率の要求値の信号は伝達されない。基本噴射機能の要求に対応する噴き分け率は、基本モードによる1回のポート噴射に対応する基本値(即ち100%)が、図4に示すように噴射機能調停部543に予め記憶されている。   The remaining injection ratio (for example, 20%) is assigned for the second in-cylinder injection. Further, in the present embodiment, a request value signal for the injection ratio is not transmitted from the request output unit 514 of the basic injection function. As the injection ratio corresponding to the basic injection function request, a basic value (ie, 100%) corresponding to one port injection in the basic mode is stored in advance in the injection function arbitration unit 543 as shown in FIG. .

第6の調停部543fは、噴射制御量の1つとして、燃料の総噴射量の補正係数を調停する。すなわち、本実施形態では基本噴射機能の要求出力部514に、基本噴射の要求以外に部品保護、ノック防止および未寄与分の補正などのための燃料増量補正係数の要求値をそれぞれ出力する要求出力部514b〜514dが含まれている。これらの要求値(信号)は増量プレ調停部543jに伝達されて、予め定められた規則に従って選択(プレ調停)される。   The sixth arbitration unit 543f arbitrates a correction coefficient for the total fuel injection amount as one of the injection control amounts. In other words, in the present embodiment, the required output of the fuel injection correction coefficient for parts protection, knock prevention and correction of the uncontributed portion is output to the required output unit 514 of the basic injection function in addition to the basic injection request. Portions 514b to 514d are included. These request values (signals) are transmitted to the increase pre-arbitration unit 543j and selected (pre-arbitration) according to a predetermined rule.

こうしてプレ調停されて、増量プレ調停部543jから出力される噴射量補正係数の要求値が第6の調停部543fに伝達される一方、図4の例では、要求出力部516からも触媒急速暖機のための噴射量補正係数の要求値が第6の調停部543fに伝達され、予め定められた規則に従って調停される。このように分けて調停するのは、それぞれの調停に好適なロジックが異なっているからである。   The required value of the injection amount correction coefficient that is pre-adjusted in this way and output from the increase pre-adjustment unit 543j is transmitted to the sixth adjustment unit 543f. On the other hand, in the example of FIG. The required value of the injection amount correction coefficient for the machine is transmitted to the sixth arbitration unit 543f and arbitrated according to a predetermined rule. The reason for arbitrating in this way is that the logic suitable for each arbitration is different.

すなわち、部品保護やノック防止などのようにプレ調停する要求(第1種の要求)は、燃料の総噴射量は変更するものの噴射モードなどは変更しない要求であり、一方、触媒急速暖機などの要求(第2種の要求)では、燃料の総噴射量だけでなく噴射モードも変更するので、気筒2内の混合気の燃焼性に及ぼす影響が大きい。そこで、前記のように増量プレ調停部543jにおいて第1種の要求に好適なロジックで噴射量補正係数を調停した上で、第6の調停部543fにおいて第2種の要求に好適なロジックで噴射量補正係数を調停するのである。   That is, a request for pre-arbitration (first type request) such as parts protection and knock prevention is a request that changes the total fuel injection amount but does not change the injection mode, etc. This requirement (second type requirement) changes not only the total fuel injection amount but also the injection mode, and thus has a great influence on the combustibility of the air-fuel mixture in the cylinder 2. Therefore, as described above, after the injection amount correction coefficient is adjusted by the logic suitable for the first type of request in the increase pre-arbitration unit 543j, the injection is performed by the logic suitable for the second type of request by the sixth arbitration unit 543f. The amount correction coefficient is adjusted.

第7の調停部543gは、噴射制御量の1つとして、筒内噴射用インジェクタ21により気筒2の圧縮行程で燃料を噴射する場合の上限値、即ち圧縮噴射上限値の調停を行う。すなわち、気筒2の圧縮行程での燃料噴射量が多くなり過ぎると、混合気の濃度の偏りが大きくなってしまい、例えば点火プラグの周りが過濃になって燃焼状態が悪化することがある。   The seventh arbitration unit 543g arbitrates the upper limit value when the fuel is injected in the compression stroke of the cylinder 2 by the in-cylinder injector 21, that is, the compression injection upper limit value, as one of the injection control amounts. That is, if the fuel injection amount in the compression stroke of the cylinder 2 becomes too large, the concentration deviation of the air-fuel mixture becomes large. For example, the surroundings of the spark plug may become excessively rich and the combustion state may deteriorate.

そこで、一例として第7の調停部543gには、要求出力部516から触媒急速暖機制御の際の筒内噴射用インジェクタ21による圧縮行程での燃料噴射量の上限値の信号が伝達され、また、要求出力部517からは成層始動の際の圧縮行程での燃料噴射量の上限値の信号が伝達される。そして、予め定められた規則に従って選択(調停)される。   Therefore, as an example, a signal for the upper limit value of the fuel injection amount in the compression stroke by the in-cylinder injector 21 during the rapid catalyst warm-up control is transmitted to the seventh arbitration unit 543g from the request output unit 516, and From the request output unit 517, a signal of the upper limit value of the fuel injection amount in the compression stroke at the time of stratification start is transmitted. Then, selection (arbitration) is performed according to a predetermined rule.

なお、本実施形態では基本噴射機能の要求出力部514からは、圧縮行程での燃料噴射量の上限値の信号は伝達されない。基本噴射機能の要求に対応する噴射モードは基本モードであって、筒内噴射用インジェクタ21による燃料の噴射は行われないからである。図4に示すように噴射機能調停部543には便宜上、基本値(最大値)が予め記憶されている。   In the present embodiment, the signal for the upper limit value of the fuel injection amount in the compression stroke is not transmitted from the request output unit 514 of the basic injection function. This is because the injection mode corresponding to the request for the basic injection function is the basic mode, and fuel injection by the in-cylinder injector 21 is not performed. As shown in FIG. 4, a basic value (maximum value) is stored in advance in the injection function arbitration unit 543 for convenience.

以上のように、7つの噴射制御量が同時性を保って、言い換えると互いに関連づけて一体として調停されることで、エンジン1の運転中および始動時における各種要求に対して好適なインジェクタ21,22の動作制御を実現できる。なお、第1〜7の調停部543a〜543gが、インジェクタ21,22の動作に関する噴射制御量の調停を行う噴射制御調停部を構成している。   As described above, the injectors 21 and 22 are suitable for various requirements during operation and start of the engine 1 by maintaining the simultaneity of the seven injection control amounts, in other words, by adjusting the injection control amounts in association with each other. Can be realized. The first to seventh arbitration units 543a to 543g constitute an injection control arbitration unit that arbitrates an injection control amount related to the operation of the injectors 21 and 22.

前記第1〜7の調停部543a〜543gからの信号は、図5に示すように、制御出力階層550の制御出力部553(インジェクタ駆動制御部)に伝達される。この制御出力部553は、インジェクタ21,22のそれぞれの燃料噴射量を算出する噴射量算出部553aを有しており、噴射機能調停部543の第1の調停部543aからの噴射モードの要求値と、第2の調停部543bからの噴射時期の要求値とが伝達されて、噴射モードに規定されている噴射動作のそれぞれの噴射量を算出する。   Signals from the first to seventh arbitration units 543a to 543g are transmitted to the control output unit 553 (injector drive control unit) of the control output layer 550, as shown in FIG. The control output unit 553 includes an injection amount calculation unit 553a that calculates the fuel injection amount of each of the injectors 21 and 22, and a required value of the injection mode from the first arbitration unit 543a of the injection function arbitration unit 543. And the required value of the injection timing from the second arbitration unit 543b is transmitted, and the respective injection amounts of the injection operation defined in the injection mode are calculated.

すなわち、前記噴射量算出部553aには、噴射機能調停部543の第5〜7の調停部543e〜543gからもそれぞれ噴き分け率、噴射量補正係数および圧縮噴射上限の要求値が伝達され、空燃比の目標値(基本値として予め理論空燃比が設定されている)と、気筒2内への空気の充填量(共通エンジン情報に含まれている)と、噴き分け率とから燃料の噴射量を算出する。また、噴射量算出部553aは、噴射量補正係数を乗算して燃料噴射量を補正するとともに、圧縮行程での噴射動作についてはその噴射量を上限値までに制限する。   That is, the injection amount calculation unit 553a receives the injection distribution ratio, the injection amount correction coefficient, and the compression injection upper limit request values from the fifth to seventh arbitration units 543e to 543g of the injection function arbitration unit 543, respectively. The fuel injection amount from the target value of the fuel ratio (the stoichiometric air-fuel ratio is set in advance as a basic value), the amount of air filled into the cylinder 2 (included in the common engine information), and the injection ratio Is calculated. Further, the injection amount calculation unit 553a corrects the fuel injection amount by multiplying by an injection amount correction coefficient, and limits the injection amount to an upper limit value for the injection operation in the compression stroke.

そうして算出された燃料噴射量の要求値と、噴射機能調停部543の第3の調停部543cからの始動時の燃料噴射量の要求値とが、制御出力部553の噴射量選択部553bに入力されて、いずれかの要求値が選択される。すなわち、噴射量選択部553bには、噴射機能調停部543の第4の調停部543dからの始動完了判定値(例えばエンジン回転数)が伝達され、これが実際のエンジン回転数(共通エンジン情報に含まれている)未満であれば始動時の燃料噴射量が選択される。一方、実際のエンジン回転数が始動完了判定値以上になれば、前記のように噴射量算出部553aによって算出された燃料噴射量が選択される。   The required value of the fuel injection amount thus calculated and the required value of the fuel injection amount at the time of start-up from the third arbitration unit 543c of the injection function arbitration unit 543 are the injection amount selection unit 553b of the control output unit 553. And any required value is selected. That is, a start completion determination value (for example, engine speed) from the fourth arbitration unit 543d of the injection function arbitration unit 543 is transmitted to the injection amount selection unit 553b, and this is included in the actual engine revolution number (common engine information). If so, the fuel injection amount at the start is selected. On the other hand, if the actual engine speed is equal to or higher than the start completion determination value, the fuel injection amount calculated by the injection amount calculation unit 553a as described above is selected.

こうして選択された燃料噴射量の要求値と、現在の燃圧(共通エンジン情報に含まれている高圧燃料用デリバリパイプ20および低圧燃料用デリバリパイプ23の燃圧)と、各インジェクタ21,22の流量係数とに基づいて、噴射パルス算出部553cにより、それぞれのインジェクタ21,22による各回の燃料噴射期間、即ち噴射パルス巾が算出される。こうして算出されたパルス巾の噴射信号(インジェクタ駆動信号)がインジェクタ21,22へ出力される。   The required value of the fuel injection amount thus selected, the current fuel pressure (the fuel pressure of the delivery pipe 20 for high pressure fuel and the delivery pipe for low pressure fuel 23 included in the common engine information), and the flow coefficient of each injector 21, 22 Based on the above, the injection pulse calculation unit 553c calculates the fuel injection period of each time by each of the injectors 21 and 22, that is, the injection pulse width. An injection signal (injector drive signal) having a pulse width calculated in this way is output to the injectors 21 and 22.

−噴射モード−
以下では、前記噴射機能調停部543の第1の調停部543aにおける噴射モードの表現の仕方について詳しく説明する。上述したように噴射機能調停部543では、インジェクタ21,22の動作に関わる7つの噴射制御量を調停し、それらを一体として制御出力階層550に出力する。インジェクタ21,22の動作に関わる各種要求を全てまとめて調停しようとするとロジックが非常に複雑になってしまうので、噴射モード(噴射回数)、噴射時期、噴き分け率などに分けて、それぞれ調停した上で一体として出力するのである。
-Injection mode-
Hereinafter, a method of expressing the injection mode in the first arbitration unit 543a of the injection function arbitration unit 543 will be described in detail. As described above, the injection function arbitration unit 543 arbitrates the seven injection control amounts related to the operation of the injectors 21 and 22 and outputs them as a unit to the control output layer 550. When trying to mediate all the various requests related to the operation of the injectors 21 and 22 together, the logic becomes very complex, so the mediation was divided into injection modes (number of injections), injection timing, injection ratio, etc. It is output as a unit on top.

ここで、ポート噴射用インジェクタ22によって吸気ポート11aに噴射された燃料は、予め空気と混合されて気筒2内に吸入される一方、筒内噴射用インジェクタ21によって気筒2内に直接、噴射された燃料の噴霧は、燃焼室において拡散しつつ濃度の高い混合気を形成する。このように、噴射された燃料が混合気を形成する過程が大きく異なるため、どちらのインジェクタ21,22によって何回、燃料を噴射するかが混合気分布やその燃焼性に大きな影響を及ぼすことになる。   Here, the fuel injected into the intake port 11 a by the port injection injector 22 is mixed with air in advance and sucked into the cylinder 2, while being directly injected into the cylinder 2 by the in-cylinder injector 21. The fuel spray forms an air-fuel mixture having a high concentration while diffusing in the combustion chamber. In this way, the process in which the injected fuel forms the air-fuel mixture is greatly different, so how many times the injectors 21 and 22 inject the fuel greatly affects the air-fuel mixture distribution and its combustibility. Become.

つまり、燃料の噴射回数は、噴射時期や噴き分け率など各種噴射制御量の中でも特に混合気の燃焼性、換言すればエンジン1の運転状態に及ぼす影響が大きいので、本実施形態では、噴射の態様を表す制御量、即ち噴射モードとして、筒内噴射用インジェクタ21およびポート噴射用インジェクタ22のそれぞれの噴射回数を用いている。   In other words, the number of fuel injections has a great influence on the combustibility of the air-fuel mixture, in other words, the operating state of the engine 1 among various injection control amounts such as the injection timing and the injection ratio. The number of injections of each of the in-cylinder injector 21 and the port injector 22 is used as a control amount representing an aspect, that is, an injection mode.

また、上述したエンジン1の成層始動や触媒17の急速暖機など特定の状態では、通常の運転中とは異なる噴射制御が求められるとともに、併せてスロットルや点火などの制御についても通常の運転中とは異なる要求がある。そこで、このような特定の状態では、前記インジェクタ21,22の制御とスロットルバルブ8やイグナイタ7などの制御とを同調させるために、それらの制御の同時性を確保する必要がある。   Further, in a specific state such as stratification start of the engine 1 or rapid warm-up of the catalyst 17, the injection control different from that during normal operation is required, and at the same time, control such as throttle and ignition is also performed during normal operation. There are different requirements. Therefore, in such a specific state, in order to synchronize the control of the injectors 21 and 22 with the control of the throttle valve 8 and the igniter 7, it is necessary to ensure the simultaneity of those controls.

このために本実施形態では前記の噴射モードとして、インジェクタ21,22のそれぞれの噴射回数に加えて、エンジン1が特定の状態にあることの識別数を含めた3桁の数値を採用している。具体的には以下の表1に示すように、例えばS&S停止などの要求に応じて燃料噴射を停止させる場合、「停止」という特定の場合の識別数を「0」とすれば、噴射モードの要求値は(000)となる。   For this reason, in the present embodiment, as the injection mode, in addition to the number of injections of each of the injectors 21 and 22, a three-digit numerical value including the identification number indicating that the engine 1 is in a specific state is adopted. . Specifically, as shown in Table 1 below, for example, when fuel injection is stopped in response to a request such as S & S stop, if the number of identifications in a specific case of “stop” is “0”, the injection mode The required value is (000).

Figure 0006171504
Figure 0006171504

また、エンジン1の通常の運転状態における基本噴射機能の要求は、ポート噴射用インジェクタ22のみ1回、噴射させる(ポート1回噴射)基本モードであり、識別数を「1」とすれば、表1に表れているように要求値は(101)になる。通常の運転状態でも筒内噴射用インジェクタ21のみ1回、噴射させる(筒内1回噴射)場合の要求値は(011)であり、筒内噴射用およびポート噴射用のインジェクタ21,22を1回ずつ噴射させる(ポート1回+筒内1回噴射)マルチ噴射の場合は(111)になる。   Further, the basic injection function request in the normal operation state of the engine 1 is a basic mode in which only the port injection injector 22 is injected once (port 1 injection), and the identification number is “1”. As shown in 1, the required value is (101). Even in a normal operation state, only the in-cylinder injector 21 is required to inject once (in-cylinder injection), the required value is (011), and the in-cylinder and port injectors 21 and 22 are set to 1 In the case of multi-injection in which injection is performed one by one (one port + one in-cylinder injection), (111).

さらに、同じ噴射回数であってもエンジン1の状態が異なれば識別数が異なるため、要求値も異なる。例えば触媒17の急速暖機の要求に応じてマルチ噴射を行う場合、触媒急速暖機の識別数を「2」とすれば、インジェクタ21,22を1回ずつ噴射させるマルチ噴射の要求値は、表1に表れているように(112)になるし、筒内噴射用インジェクタ21のみ2回、噴射させるのであれば要求値は(022)になる(触媒急速暖機時の筒内2回噴射)。   Furthermore, even if the number of injections is the same, the required number is different because the number of identifications is different if the state of the engine 1 is different. For example, when performing multi-injection in response to a request for rapid warm-up of the catalyst 17, if the identification number of catalyst rapid warm-up is “2”, the required value for multi-injection for injecting the injectors 21 and 22 once is as follows: As shown in Table 1, (112) is obtained, and if only the in-cylinder injector 21 is to be injected twice, the required value is (022) (in-cylinder twice injection during rapid catalyst warm-up) ).

また、エンジン1の成層始動の識別数を「3」とすれば、表1に表れているように成層始動のための筒内1回噴射の要求値は(013)になり、マルチ噴射(ポート1回+筒内1回噴射)の要求値は(113)になり、筒内2回噴射の要求値は(023)になる。このように2つのインジェクタ21,22のそれぞれの噴射回数と、始動など特定の場合の識別数とからなる3桁の数値によって、噴射モードを簡潔なフォーマットで表現することができる。   If the identification number of the stratified start of the engine 1 is “3”, as shown in Table 1, the required value for in-cylinder one-time injection for stratified start is (013), and multi-injection (port The required value for one injection + one in-cylinder injection is (113), and the required value for two in-cylinder injection is (023). As described above, the injection mode can be expressed in a simple format by a three-digit numerical value composed of the number of injections of the two injectors 21 and 22 and the identification number in a specific case such as starting.

そして、その噴射モードについて第1の調停部543aから調停後の要求値が伝達される制御出力部553では、少なくともインジェクタ21,22のそれぞれの噴射回数に基づいて駆動信号が生成されることにより、基本噴射、成層始動、触媒急速暖機などの各種要求に対応した良好な混合気形成が実現可能になる。勿論、実際の駆動信号の生成には、上述したように噴射時期や噴き分け率など他の噴射制御量の調停結果も用いられる。   In the control output unit 553 to which the requested value after arbitration is transmitted from the first arbitration unit 543a for the injection mode, a drive signal is generated based on at least the number of injections of each of the injectors 21 and 22. Good mixture formation corresponding to various requirements such as basic injection, stratification start-up, and rapid catalyst warm-up can be realized. Of course, for the actual drive signal generation, the arbitration results of other injection control amounts such as the injection timing and the injection distribution ratio are used as described above.

また、識別数から成層始動時や触媒急速暖機時など特定の状態であることが識別可能なので、燃料噴射制御と協調させるべきスロットル制御や点火制御との同時性を確保することが可能になる。すなわち、制御出力階層550においてスロットル駆動信号やイグナイタ通電信号が生成されるときに噴射モードの要求値が参照され、識別数からエンジン1の特定の状態が識別されるからである。   Further, since it is possible to identify a specific state such as stratified start-up or rapid catalyst warm-up from the number of identifications, it becomes possible to ensure synchronism with throttle control and ignition control that should be coordinated with fuel injection control. . That is, when the throttle drive signal and the igniter energization signal are generated in the control output level 550, the required value of the injection mode is referred to, and the specific state of the engine 1 is identified from the identification number.

一例として触媒急速暖機時には、筒内噴射用インジェクタ21により気筒2の圧縮行程で燃料を噴射させるとともに、スロットル開度を増大させ、点火時期を遅角させることになる。このとき、噴射モードの調停結果に含まれる識別数「2」を参照して触媒急速暖機時であることが識別されるので、仮に制御出力階層550の制御出力部551,552において制御演算に誤りが生じたとしても、生成されるスロットル駆動信号やイグナイタ通電信号と、インジェクタ駆動信号との間に不整合が生じることを阻止できる。   As an example, when the catalyst is rapidly warmed up, fuel is injected by the in-cylinder injector 21 in the compression stroke of the cylinder 2, and the throttle opening is increased to retard the ignition timing. At this time, since it is identified that the catalyst is rapidly warmed up with reference to the identification number “2” included in the arbitration result of the injection mode, the control output units 551 and 552 of the control output level 550 are assumed to perform control calculation. Even if an error occurs, it is possible to prevent a mismatch between the generated throttle drive signal or igniter energization signal and the injector drive signal.

−本実施形態の制御装置の奏する効果−
以上、説明したとおり本実施形態の制御装置では、まず、階層構造の最上位の要求発生階層510からその下位の物理量調停階層520、制御量設定階層530、制御量調停階層540を経て制御出力階層550まで一方向に信号が伝達されるので、制御演算負荷の低減が図られる。
-Effects of the control device of this embodiment-
As described above, in the control device according to the present embodiment, first, the control output hierarchy is generated from the highest request generation hierarchy 510 in the hierarchical structure through the physical quantity arbitration hierarchy 520, control quantity setting hierarchy 530, and control quantity arbitration hierarchy 540. Since the signal is transmitted in one direction up to 550, the control calculation load can be reduced.

しかも、ドライバビリティ、排気ガスおよび燃費というエンジン1の基本的な機能要求をトルク、効率および空燃比という3種の物理量の組み合わせによって表現し、物理量調停階層520にて調停するようにしているので、それらの基本的な要求をバランス良く満たした好適な状態でエンジン1を運転することができる。   In addition, the basic functional requirements of the engine 1 such as drivability, exhaust gas, and fuel consumption are expressed by a combination of three physical quantities of torque, efficiency, and air-fuel ratio, and arbitration is performed in the physical quantity arbitration hierarchy 520. The engine 1 can be operated in a suitable state that satisfies these basic requirements in a well-balanced manner.

一方、燃料の噴射態様の要求や成層始動、触媒急速暖機などの要求は、物理量調停を介さずに直接的に制御量調停階層540に伝達し、調停するようにしており、言い換えるとエンジン1の機能に関する各種の要求を物理量調停と制御量調停のうち、適したものに振り分けて処理することにより、制御の演算負荷を徒に増大させることなく、各種の機能要求をいずれも好適に実現することができる。   On the other hand, requests for fuel injection mode, stratification start-up, rapid catalyst warm-up, etc. are transmitted directly to the control amount arbitration hierarchy 540 without going through physical quantity arbitration, and in other words, the engine 1 By distributing the various requests related to the functions to the appropriate one of physical quantity arbitration and control quantity arbitration, all the various function requests can be realized appropriately without increasing the control computation load. be able to.

さらに、燃料噴射の制御量(噴射制御量)の1つである噴射モードの要求値は、各インジェクタ21,22の噴射回数と、エンジン1の特定の状態の識別数とからなる3桁の数値で簡潔に表現することができ、この要求値が伝達される制御出力階層550において、スロットルや点火など他の制御との同時性を確保しながら好適な燃料噴射制御を実現できる。   Furthermore, the required value of the injection mode, which is one of the fuel injection control amounts (injection control amounts), is a three-digit numerical value consisting of the number of injections of each injector 21 and 22 and the identification number of a specific state of the engine 1. In the control output hierarchy 550 to which the required value is transmitted, suitable fuel injection control can be realized while ensuring simultaneity with other controls such as throttle and ignition.

加えて、例えば筒内噴射用インジェクタ21を備えていないエンジンにおいては、3桁の数値の2番目の桁を零(0)にするだけでよく、3桁の数値という噴射態様のフォーマットを変更する必要はない。よって、異なる仕様のエンジンにも共通の制御プログラムを容易に適用可能であり、仕様の変化に対しても制御プログラムの変更箇所が少なく済む。   In addition, for example, in an engine that does not include the in-cylinder injector 21, it is only necessary to set the second digit of the three-digit value to zero (0), and the format of the injection mode of the three-digit value is changed. There is no need. Therefore, a common control program can be easily applied to engines with different specifications, and the number of changes in the control program can be reduced even when the specifications change.

−その他の実施形態−
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば前記の実施形態ではエンジン1への基本的な機能要求としてドライバビリティ、排気ガスおよび燃費の3つを挙げており、これらをトルク、効率および空燃比の3つの物理量で表現して調停するようにしているが、これに限定されることはない。
-Other embodiments-
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, three basic functional requirements for the engine 1 are drivability, exhaust gas, and fuel consumption, and these are expressed by three physical quantities of torque, efficiency, and air-fuel ratio for mediation. However, it is not limited to this.

また、前記3つの物理量ではなく、アクチュエータ7,8,…の制御量で表現して調停する機能要求も、前記実施形態で挙げているF/C前燃圧低減や成層始動、触媒急速暖機などの制御に限定されない。それ以外にも例えば、エンジン1の複数の気筒2の幾つかを休止させる気筒休止制御もあるし、フェールセーフ、OBDなどの各種機能要求も挙げられる。   In addition, the function request expressed by the control amount of the actuators 7, 8,... Instead of the above three physical amounts is also used for reducing the pre-F / C fuel pressure, stratified start, rapid catalyst warm-up, etc. It is not limited to the control. In addition, for example, there is cylinder deactivation control for deactivating some of the plurality of cylinders 2 of the engine 1, and various function requests such as fail-safe and OBD are also included.

さらに、エンジン1のアクチュエータも前記実施形態のイグナイタ7、スロットルバルブ8、インジェクタ21,22、燃料ポンプ24,25などに限定されない。例えば、バルブタイミング可変装置(VVT)、バルブリフト量可変装置(VVL)、外部EGR装置を制御対象のアクチュエータとすることもできる。気筒停止機構や圧縮比可変機構を備えるエンジンでは、それらの機構も制御対象のアクチュエータとすることができる。   Further, the actuator of the engine 1 is not limited to the igniter 7, the throttle valve 8, the injectors 21 and 22, the fuel pumps 24 and 25, etc. of the above embodiment. For example, a variable valve timing device (VVT), a variable valve lift amount device (VVL), and an external EGR device can be used as actuators to be controlled. In an engine including a cylinder stop mechanism and a variable compression ratio mechanism, these mechanisms can also be controlled actuators.

さらにまた、前記の実施形態では、本発明の制御装置を車両に搭載される火花点火式エンジン1に適用した場合について説明したが、本発明は火花点火式エンジン1以外のエンジン、例えばディーゼルエンジンにも適用可能であり、電動機も備えたハイブリッドシステムに備わるエンジンにも適用可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the control device of the present invention is applied to the spark ignition engine 1 mounted on a vehicle has been described. However, the present invention is applicable to engines other than the spark ignition engine 1, for example, diesel engines. It can also be applied, and can also be applied to an engine provided in a hybrid system including an electric motor.

1 エンジン(内燃機関)
2 気筒
7 イグナイタ(アクチュエータ)
8 スロットルバルブ(アクチュエータ)
11a 吸気ポート
21 筒内噴射用インジェクタ(第1噴射弁、燃料噴射弁:アクチュエータ)
22 ポート噴射用インジェクタ(第2噴射弁、燃料噴射弁:アクチュエータ)
24 低圧ポンプ(燃料ポンプ:アクチュエータ)
25 高圧ポンプ(燃料ポンプ:アクチュエータ)
500 ECU
510 要求発生階層
520 物理量調停階層
530 制御量設定階層
540 制御量調停階層
543 噴射機能調停部
543a〜543g 第1〜7の調停部(噴射制御調停部)
1 engine (internal combustion engine)
2 cylinder 7 igniter (actuator)
8 Throttle valve (actuator)
11a Intake port 21 In-cylinder injector (first injection valve, fuel injection valve: actuator)
22 Port injector (second injection valve, fuel injection valve: actuator)
24 Low pressure pump (fuel pump: actuator)
25 High-pressure pump (fuel pump: actuator)
500 ECU
510 Request Generation Hierarchy 520 Physical Quantity Arbitration Hierarchy 530 Control Amount Setting Hierarchy 540 Control Amount Arbitration Hierarchy 543 Injection Function Arbitration Units 543a to 543g 1st to 7th Arbitration Units (Injection Control Arbitration Units)

Claims (1)

内燃機関の各種の機能に関する要求を、当該内燃機関の動作に関わる複数のアクチュエータを協調制御して実現する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の機能に関する要求値を出力する要求発生階層と、
前記要求発生階層の下位に設けられ、前記要求値のうち所定の物理量で表現されたものを集約し調停する物理量調停階層と、
前記物理量調停階層の下位に設けられ、前記の調停された要求値に基づいて前記アクチュエータの制御量を設定する制御量設定階層と、を備え、
前記要求発生階層、物理量調停階層および制御量設定階層の順に上位の階層から下位の階層へ一方向に信号が伝達される階層型の制御構造を有しており、
さらに前記制御量設定階層の下位には、前記要求発生階層から出力される要求値のうち前記アクチュエータの制御量で表現されたものが、前記物理量調停階層を介さずに伝達され、この要求値を集約して調停する制御量調停階層が設けられ、
前記複数のアクチュエータには、気筒内に直接、燃料を噴射するように配設された第1噴射弁と、気筒毎の吸気ポートに燃料を噴射するように配設された第2噴射弁とが含まれ、
前記制御量調停階層には、前記第1および第2噴射弁の動作に関する噴射制御量として少なくとも、第1および第2噴射弁の噴射回数、噴射時期、およびそれらの噴射割合の調停を行う噴射制御調停部が設けられ、
前記要求発生階層から物理量調停階層を介さずに前記噴射制御調停部に伝達される要求値には、内燃機関が複数の特定の状態にあるときにそれぞれ対応して、各状態にあることを識別するための識別数と、各状態における前記第1および第2噴射弁の噴射回数と、をそれぞれの桁で表現した3桁の数値が含まれているとともに、各状態には予め優先順位が設定されており、
前記噴射制御調停部は、前記第1および第2噴射弁の噴射回数については前記優先順位に従って、前記噴射時期および噴射割合とは別に調停し、この調停結果を、前記第1および第2噴射弁の噴射回数および前記識別数3桁の数値として出力する、ことを特徴とする内燃機関の制御装置
A control device for an internal combustion engine that realizes requests related to various functions of the internal combustion engine by cooperatively controlling a plurality of actuators related to the operation of the internal combustion engine,
A request generation hierarchy for outputting a request value relating to the function of the internal combustion engine;
A physical quantity arbitration hierarchy that is provided at a lower level of the request generation hierarchy and aggregates and mediates what is expressed by a predetermined physical quantity among the request values;
A control amount setting layer provided at a lower level of the physical quantity arbitration layer, and setting a control amount of the actuator based on the arbitrated request value;
A hierarchical control structure in which a signal is transmitted in one direction from an upper hierarchy to a lower hierarchy in the order of the request generation hierarchy, physical quantity arbitration hierarchy, and control quantity setting hierarchy;
Further, below the control amount setting layer, the request value output from the request generation layer is expressed by the control amount of the actuator without being transmitted through the physical quantity arbitration layer. There is a control amount arbitration hierarchy that aggregates and mediates,
The plurality of actuators include a first injection valve arranged to inject fuel directly into the cylinder and a second injection valve arranged to inject fuel into the intake port of each cylinder. Included,
Wherein the control amount arbitration hierarchy, before Symbol least as injection control amount relating to the operation of the first and second injection valve, the injection frequency of the first and second injection valve, the injection timing, and the injection for arbitrating their injection ratio A control arbitration unit is provided,
The request value transmitted from the request generation hierarchy to the injection control arbitration unit without going through the physical quantity arbitration hierarchy is identified corresponding to each state when the internal combustion engine is in a plurality of specific states. The number of identifications to be performed and the number of injections of the first and second injection valves in each state include a three-digit numerical value represented by each digit, and a priority is set in advance for each state. Has been
The injection control arbitration unit arbitrates the number of injections of the first and second injection valves according to the priority order, separately from the injection timing and the injection ratio, and displays the arbitration result as the first and second injection valves. A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the number of injections and the identification number are output as three-digit numerical values .
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