JP7523867B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、気筒の吸気バルブまたは排気バルブの開弁または閉弁のタイミングを変更し得る可変バルブタイミング(Variable Valve Timing)機構、及び排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路に還流させ得る排気ガス再循環(Exhaust Gas Recirculation)装置が付帯した内燃機関の制御に関する。 The present invention relates to the control of an internal combustion engine equipped with a variable valve timing mechanism that can change the timing of opening or closing the intake or exhaust valves of a cylinder, and an exhaust gas recirculation device that can recirculate a portion of the exhaust gas flowing through the exhaust passage back into the intake passage.

車両等に搭載される内燃機関について、吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミングを可変制御できる位相変化型のVVT機構を備えたものが公知である。この種のVVT機構は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトに対する、吸気バルブを開閉駆動する吸気カムシャフト及び/または排気バルブを開閉駆動する排気カムシャフトの回転位相を変化させることで、吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミングを進角または遅角させる。VVT機構は、主として気筒への吸気の充填効率の改善に寄与する。加えて、気筒の吸気バルブ及び排気バルブがともに開くバルブオーバラップの期間の長さを調整することを通じて、気筒で発生する燃焼ガスの一部を排気せず気筒内に残留させる内部EGRを実行することもできる。 Internal combustion engines mounted on vehicles and the like are known to have a phase-changing VVT mechanism that can variably control the opening and closing timing of the intake valve and/or exhaust valve. This type of VVT mechanism advances or retards the opening and closing timing of the intake valve and/or exhaust valve by changing the rotational phase of the intake camshaft, which drives the intake valve to open and close, and/or the exhaust camshaft, which drives the exhaust valve to open and close, relative to the crankshaft, which is the output shaft of the internal combustion engine. The VVT mechanism mainly contributes to improving the efficiency of filling the cylinder with intake air. In addition, by adjusting the length of the valve overlap period during which both the intake valve and exhaust valve of the cylinder are open, it is also possible to perform internal EGR, which causes a portion of the combustion gas generated in the cylinder to remain in the cylinder without being exhausted.

また、内燃機関の排気通路と吸気通路とをEGR通路を介して接続し、燃焼ガスの一部をEGR通路経由で吸気通路に還流させて吸入空気に混交する外部EGR装置も広く採用されている。EGR通路上には、これを開閉するEGRバルブが設けられている。EGRバルブの開度を操作すれば、外部EGRガスの還流量が増減する。EGRにより、気筒内での燃焼温度を低下させて有害物質NOxの排出量を削減しつつ、ポンピングロスの低減を図ることが可能である(以上、例えば、下記特許文献を参照)。 In addition, an external EGR device is also widely used, in which the exhaust passage and the intake passage of the internal combustion engine are connected via an EGR passage, and a part of the combustion gas is returned to the intake passage via the EGR passage and mixed with the intake air. An EGR valve is provided on the EGR passage to open and close it. By manipulating the opening of the EGR valve, the amount of recirculated external EGR gas increases or decreases. By using EGR, it is possible to reduce the combustion temperature in the cylinder, reduce the amount of harmful substance NOx emitted, and reduce pumping loss (for the above, see, for example, the following patent document).

特開2015-105614号公報JP 2015-105614 A

気筒に対する燃料の噴射量を決定するには、気筒に吸入される空気(新気、または酸素)量を算定しなければならない。基本的には、気筒に連なる吸気通路内の吸気圧力を検出する吸気圧センサを設置し、当該吸気圧センサを介して実測した吸気圧及び現在のエンジン回転数を基に、吸入空気量を推測する。但し、気筒に流入する吸気には空気以外に外部EGRガスが含まれることがあり、かつ気筒内には内部EGRガスが残存していることがある。従って、吸入空気量を精確に見積もるためには、内部EGRに関わるVVT機構の操作量及び外部EGRに関わるEGRバルブの操作量に応じた補正を加える必要がある。 To determine the amount of fuel injected into a cylinder, the amount of air (fresh air or oxygen) drawn into the cylinder must be calculated. Basically, an intake pressure sensor is installed to detect the intake pressure in the intake passage connected to the cylinder, and the intake air volume is estimated based on the intake pressure actually measured via the intake pressure sensor and the current engine speed. However, the intake air flowing into the cylinder may contain external EGR gas in addition to air, and internal EGR gas may remain in the cylinder. Therefore, to accurately estimate the intake air volume, it is necessary to make corrections according to the amount of operation of the VVT mechanism related to the internal EGR and the amount of operation of the EGR valve related to the external EGR.

従前の内燃機関の運転制御では、VVT機構の操作とEGRバルブの操作とを同時に行うことがなかった。つまり、VVT機構が具現するバルブタイミングを変化させる間はEGRバルブの開度を一定に保ち、EGRバルブの開度を拡縮する間はバルブタイミングを一定に保っていた。それ故、実測吸気圧に基づく吸入空気量を補正するにあたっては、EGRバルブをある開度(特に、全閉)に固定していることを前提として実験的に求めたバルブタイミングに応じた補正量、及びバルブタイミングをある位相角(例えば、バルブオーバラップ量が0となるような位相角)に固定していることを前提として実験的に求めたEGRバルブ開度に応じた補正量を用いていた。 In conventional internal combustion engine operation control, the VVT mechanism and the EGR valve were not operated simultaneously. In other words, the EGR valve opening was kept constant while the valve timing realized by the VVT mechanism was changed, and the valve timing was kept constant while the EGR valve opening was expanded or contracted. Therefore, when correcting the intake air volume based on the measured intake pressure, a correction amount was used that corresponds to the valve timing experimentally determined on the premise that the EGR valve was fixed at a certain opening (particularly, fully closed), and a correction amount was used that corresponds to the EGR valve opening experimentally determined on the premise that the valve timing was fixed at a certain phase angle (for example, a phase angle at which the valve overlap amount is zero).

近時、VVT機構とEGRバルブとを同時に操作することが、内燃機関の効率、燃費性能をより一層改善するために効果的であることが分かってきた。だが、VVT機構及びEGRバルブを同時に操作する過渡期において、上述した従前の手法を以て吸入空気量を推算すると、実際に気筒に充填される空気量の真値との間で誤差が生じ、それに起因して燃料噴射量が不適正となり、一時的にせよ混合気の空燃比が目標空燃比から逸脱するおそれがあることが、発明者の鋭意研究の結果判明した。空燃比の目標値からの逸脱は、有害物質の排出量の増加や燃費性能の低下に繋がり、決して好ましくない。 Recently, it has become clear that operating the VVT mechanism and the EGR valve simultaneously is effective in further improving the efficiency and fuel economy of an internal combustion engine. However, as a result of intensive research by the inventors, during the transitional period when the VVT mechanism and the EGR valve are operated simultaneously, if the intake air volume is estimated using the conventional method described above, an error will occur between the actual amount of air filling the cylinder and the true value, which will cause the fuel injection volume to be inappropriate and the air-fuel ratio of the mixture to deviate, even if only temporarily, from the target air-fuel ratio. Deviation of the air-fuel ratio from the target value leads to increased emissions of harmful substances and reduced fuel economy, which is by no means desirable.

本発明は、以上に着目してなされたものであり、VVT機構とEGR装置とを両備した内燃機関を運転制御する際の空燃比の目標値からの逸脱をより小さくすることを所期の目的としている。 The present invention was made with the above in mind, and its intended purpose is to minimize deviations from the target air-fuel ratio value when controlling the operation of an internal combustion engine equipped with both a VVT mechanism and an EGR device.

本発明では、気筒の吸気バルブまたは排気バルブの開弁または閉弁のタイミングを変更し得るVVT機構、及び排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路に還流させ得るEGR装置が付帯した内燃機関を制御するものであり、気筒に連なる吸気通路内の吸気圧を実測して気筒に吸入される空気量を演算する制御装置であって、EGRバルブの開度に依拠しない、VVT機構が具現するバルブタイミングに応じた補正量p1をメモリに記憶保持しており、それを基に現在のバルブタイミングに対応する補正量p1を知得し、また、VVT機構が具現するバルブタイミングに依拠しない、EGRバルブの開度に応じた補正量p2をメモリに記憶保持しており、それを基に現在のEGRバルブの開度に対応する補正量p2を知得し、さらに、VVT機構が具現するバルブタイミング及びEGRバルブの開度に応じた補正量pEXをメモリに記憶保持しており、それを基に現在のバルブタイミング及び現在のEGRバルブの開度に対応する補正量pEXを知得し、吸気圧の実測値Pを前記補正量p1、前記補正量p2及び前記補正量pEXを用いて補正することで気筒に吸入される吸気に占める空気の分圧PMを求めて吸入空気量または燃料噴射量を演算することとし、前記補正量pEXは、EGRバルブの開度を一定に保ったままVVT機構によりバルブタイミングを変更する操作を行う場合に生じる実測空燃比の目標空燃比からの偏差と、EGRバルブの開度を変化させる操作を行いながらVVT機構によりバルブタイミングを変更する操作を行う場合に生じる実測空燃比の目標空燃比からの偏差との差である偏差の増大量Cが、バルブタイミングによらず略一定となるように定められたものである内燃機関の制御装置を構成した。 The present invention is a control device for controlling an internal combustion engine equipped with a VVT mechanism capable of changing the timing of opening or closing the intake valve or exhaust valve of a cylinder, and an EGR device capable of recirculating a portion of the exhaust gas flowing through an exhaust passage to the intake passage, the control device measuring the intake pressure in an intake passage connected to the cylinder and calculating the amount of air taken into the cylinder, A correction amount p1 corresponding to the valve timing realized by the VVT mechanism and not depending on the opening degree of the EGR valve is stored in a memory, and a correction amount p1 corresponding to the current valve timing is obtained based on the correction amount p1. A correction amount p2 corresponding to the EGR valve opening and not depending on the valve timing realized by the VVT mechanism is stored in a memory, and a correction amount p2 corresponding to the current EGR valve opening is obtained based on the correction amount p2. Further, a correction amount pEX corresponding to the valve timing realized by the VVT mechanism and the opening degree of the EGR valve is stored in a memory, and a correction amount pEX corresponding to the current valve timing and the current EGR valve opening is obtained based on the correction amount pEX. An actual measured value P of intake pressure is corrected using the correction amount p1, the correction amount p2, and the correction amount pEX to determine a partial pressure PM of air in the intake air taken into the cylinder, and an intake air amount or a fuel injection amount is calculated, and the correction amount pEX is A control device for an internal combustion engine has been configured in which an increase in deviation C, which is the difference between a deviation B of an actual air-fuel ratio from a target air-fuel ratio that occurs when an operation to change the valve timing by the VVT mechanism is performed while keeping the opening of the EGR valve constant, and a deviation A of an actual air-fuel ratio from a target air-fuel ratio that occurs when an operation to change the valve timing by the VVT mechanism is performed while changing the opening of the EGR valve, is determined to be approximately constant regardless of the valve timing .

本発明によれば、VVT機構とEGR装置とを両備した内燃機関を運転制御する際の空燃比の目標値からの逸脱をより小さくできる。 The present invention makes it possible to reduce deviations from the target air-fuel ratio value when controlling the operation of an internal combustion engine equipped with both a VVT mechanism and an EGR device.

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and a control device according to an embodiment of the present invention; 同実施形態の制御装置がプログラムに従い実行する処理の手順例を示すフロー図。FIG. 4 is a flowchart showing an example of a processing procedure executed by the control device according to a program of the embodiment. 同実施形態の制御装置が用いる吸入空気量の補正量の決定方法を説明するための図。5 is a diagram for explaining a method for determining a correction amount of the intake air amount used by the control device of the embodiment. FIG.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の4ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気バルブよりも上流、各気筒1に連なる吸気ポートの近傍には、吸気ポートに向けて燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を起こすものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle according to this embodiment. The internal combustion engine according to this embodiment is a spark-ignition four-stroke gasoline engine having a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). An injector 11 that injects fuel toward the intake port is provided upstream of the intake valve of each cylinder 1 and near the intake port connected to each cylinder 1. An ignition plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The ignition plug 12 generates a spark discharge between a center electrode and a ground electrode when an induced voltage generated by an ignition coil is applied to the ignition coil. The ignition coil is integrally built into the coil case together with an igniter, which is a semiconductor switching element.

吸気を気筒1に供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配設している。 The intake passage 3, which supplies intake air to the cylinders 1, takes in air from the outside and directs it to the intake port of each cylinder 1. An air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from upstream on the intake passage 3.

排気を気筒1から排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させたことで生じる排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配設している。 The exhaust passage 4 for discharging exhaust gas from the cylinders 1 guides the exhaust gas generated by burning fuel in the cylinders 1 to the outside through the exhaust port of each cylinder 1. An exhaust manifold 42 and a three-way catalyst 41 for purifying the exhaust gas are arranged on the exhaust passage 4.

外部EGR装置2は、排気通路4と吸気通路3とを連通する外部EGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における触媒41の下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所(特に、サージタンク33または吸気マニホルド34)に接続している。 The external EGR device 2 includes an external EGR passage 21 that connects the exhaust passage 4 and the intake passage 3, an EGR cooler 22 provided on the EGR passage 21, and an EGR valve 23 that opens and closes the EGR passage 21 to control the flow rate of EGR gas flowing through the EGR passage 21. The inlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined location downstream of the catalyst 41 in the exhaust passage 4. The outlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined location downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3 (in particular, the surge tank 33 or the intake manifold 34).

本実施形態の内燃機関では、クランクスプロケット(または、プーリ)、吸気側スプロケット(または、プーリ)並びに排気側スプロケット(または、プーリ)にタイミングチェーン(または、ベルト)を巻き掛け、このタイミングチェーンにより、クランクシャフトからもたらされる回転駆動力を吸気側スプロケットを介して吸気カムシャフトに、排気側スプロケットを介して排気カムシャフトに、それぞれ伝達している。 In the internal combustion engine of this embodiment, a timing chain (or belt) is wrapped around the crank sprocket (or pulley), the intake side sprocket (or pulley), and the exhaust side sprocket (or pulley), and this timing chain transmits the rotational driving force from the crankshaft to the intake camshaft via the intake side sprocket and to the exhaust camshaft via the exhaust side sprocket.

その上で、吸気側スプロケットと吸気カムシャフトとの間に、VVT機構5を介設している。VVT機構5は、クランクシャフトに対する吸気カムシャフトの回転位相を変化させることにより、気筒1の吸気バルブの開閉タイミングを変化させる既知のものである。VVT機構5は、内燃機関の潤滑油(エンジンオイル)を作動液とし、カムスプロケットに対するカムシャフトの位相角をその潤滑油圧により変位させるベーン式VVTであることもあれば、カムスプロケットに対するカムシャフトの位相角を電動機により変位させるモータドライブVVTであることもある。 In addition, a VVT mechanism 5 is interposed between the intake sprocket and the intake camshaft. The VVT mechanism 5 is a known mechanism that changes the opening and closing timing of the intake valve of cylinder 1 by changing the rotational phase of the intake camshaft relative to the crankshaft. The VVT mechanism 5 may be a vane-type VVT that uses the lubricating oil (engine oil) of the internal combustion engine as the working fluid and displaces the phase angle of the camshaft relative to the cam sprocket using the lubricating oil pressure, or it may be a motor-driven VVT that displaces the phase angle of the camshaft relative to the cam sprocket using an electric motor.

本実施形態の内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。ECU0は、複数基のECUまたはコントローラが、CAN(Controller Area Network)等の電気通信回線を介して相互に通信可能に接続されてなるものであることがある。 The ECU (Electronic Control Unit) 0, which is the control device for the internal combustion engine in this embodiment, is a microcomputer system having a processor, memory, an input interface, an output interface, etc. The ECU 0 may be configured by connecting multiple ECUs or controllers so that they can communicate with each other via an electric communication line such as a CAN (Controller Area Network).

ECU0の入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するクランク角センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求されるエンジン負荷率またはエンジントルク)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33または吸気マニホルド34)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、大気圧を検出するセンサから出力される大気圧信号f、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号g、排気通路4を流れるガスの空燃比を検出する空燃比センサ(O2センサまたはリニアA/Fセンサ)から出力される空燃比信号h等が入力される。 The input interface of the ECU 0 receives inputs such as a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from a crank angle sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed, an accelerator opening signal c output from a sensor that detects the depression amount of the accelerator pedal or the opening degree of the throttle valve 32 as the accelerator opening (in other words, the required engine load factor or engine torque), a cooling water temperature signal d output from a water temperature sensor that detects the cooling water temperature of the internal combustion engine, an intake air temperature/intake pressure signal e output from a temperature/pressure sensor that detects the intake air temperature and intake pressure in the intake passage 3 (particularly, the surge tank 33 or the intake manifold 34), an atmospheric pressure signal f output from a sensor that detects the atmospheric pressure, a cam angle signal g output from a cam angle sensor at multiple cam angles of the intake camshaft, and an air-fuel ratio signal h output from an air-fuel ratio sensor ( O2 sensor or linear A/F sensor) that detects the air-fuel ratio of the gas flowing through the exhaust passage 4.

ECU0の出力インタフェースからは、点火プラグ12に高電圧を印加する火花点火装置のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、VVT機構5に対してバルブタイミングの制御信号m等を出力する。 The output interface of ECU0 outputs an ignition signal i to the igniter of the spark ignition device that applies high voltage to the spark plug 12, a fuel injection signal j to the injector 11, an opening control signal k to the throttle valve 32, an opening control signal l to the EGR valve 23, a valve timing control signal m to the VVT mechanism 5, and the like.

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、気筒1に吸入される空気(新気)量に見合った要求燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング(一度の燃焼に対する火花点火の回数を含む)、要求EGR率(または、EGRガス量)、吸気バルブの開閉タイミング等といった各種運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、mを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of ECU0 interprets and executes programs stored in memory in advance, and calculates operating parameters to control the operation of the internal combustion engine. ECU0 acquires various pieces of information a, b, c, d, e, f, g, and h required for controlling the operation of the internal combustion engine via an input interface, and determines various operating parameters such as the required fuel injection amount appropriate to the amount of air (fresh air) drawn into cylinder 1, fuel injection timing (including the number of fuel injections per combustion), fuel injection pressure, ignition timing (including the number of spark ignitions per combustion), required EGR rate (or EGR gas amount), and intake valve opening and closing timing. ECU0 applies various control signals i, j, k, l, and m corresponding to the operating parameters via an output interface.

燃料噴射量を決定するにあたり、ECU0は、気筒1に吸入される空気量に比例する、吸入空気量に対して目標空燃比を実現できような燃料噴射量の基本量TPを決定する。広汎な運転領域において、目標空燃比は理論空燃比またはその近傍である。但し、高回転域や高負荷域では、内燃機関の出力を増大させるべく、目標空燃比を理論空燃比よりもリッチに設定することがある。 When determining the fuel injection amount, ECU0 determines a basic amount TP of fuel injection amount that is proportional to the amount of air taken into cylinder 1 and that can realize the target air-fuel ratio for the amount of intake air. In a wide range of operating conditions, the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio or close to it. However, in the high rotation range or high load range, the target air-fuel ratio may be set richer than the stoichiometric air-fuel ratio in order to increase the output of the internal combustion engine.

そして、この基本噴射量TPを、触媒41に流入するガスの空燃比とその目標値との偏差に応じたフィードバック補正係数FAFや、環境条件その他に応じて定まる各種補正係数Kにより補正する。補正係数FAF、Kはそれぞれ、1を中心に増減する正数である。さらに、インジェクタ11を開弁しても燃料が噴出しない無効噴射時間TAUVを加味して、最終的な燃料噴射時間T、即ちインジェクタ11を開弁するべくこれに通電する時間を算定する。燃料噴射時間Tは、
T=TP×FAF×K+TAUV
となる。ECU0は、燃料噴射時間Tだけインジェクタ11に対して信号jを入力し、インジェクタ11を開弁して燃料を噴射させる。
This basic injection amount TP is then corrected by a feedback correction coefficient FAF, which corresponds to the deviation between the air-fuel ratio of the gas flowing into the catalyst 41 and its target value, and various correction coefficients K, which are determined according to environmental conditions and other factors. The correction coefficients FAF and K are each a positive number that increases or decreases around 1. Furthermore, the final fuel injection time T, i.e., the time to energize the injector 11 to open it, is calculated taking into account the invalid injection time TAUV, during which no fuel is injected even when the injector 11 is opened. The fuel injection time T is calculated as follows:
T=TP×FAF×K+TAUV
The ECU 0 inputs a signal j to the injector 11 for the fuel injection time T, and opens the valve of the injector 11 to inject fuel.

混合気の空燃比を目標空燃比に精度よく制御するためには、ECU0において、気筒1に吸入される空気(または、酸素)量を精確に見積もる必要がある。吸入空気量の推算値と真値との間に誤差が混入すると、燃料噴射量TPが不適正となり、空燃比がその目標値から逸脱して、有害物質の排出量の増加や燃費性能の低下を招きかねないからである。 In order to accurately control the air-fuel ratio of the mixture to the target air-fuel ratio, the ECU 0 needs to accurately estimate the amount of air (or oxygen) that is drawn into the cylinder 1. If an error occurs between the estimated amount of intake air and the actual amount, the fuel injection amount TP will be inappropriate, and the air-fuel ratio will deviate from its target value, which may lead to increased emissions of harmful substances and reduced fuel efficiency.

図2に示すように、本実施形態のECU0は、吸入空気量を推算するにあたり、まず、気筒1に連なる吸気通路3(サージタンク33または吸気マニホルド34)内の現在の吸気圧Pを求める(ステップS1)。吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の吸気圧P、ひいては気筒1に流入する吸気量が、スロットルバルブ32の開度に依存することは言うまでもない。吸気圧Pは、吸気圧センサの出力信号eを参照して実測できる。 As shown in FIG. 2, in estimating the intake air volume, the ECU 0 of this embodiment first obtains the current intake pressure P in the intake passage 3 (surge tank 33 or intake manifold 34) connected to the cylinder 1 (step S1). It goes without saying that the intake pressure P downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, and therefore the amount of intake air flowing into the cylinder 1, depends on the opening degree of the throttle valve 32. The intake pressure P can be measured by referring to the output signal e of the intake pressure sensor.

吸気通路3を流れて気筒1に流入する吸気には、外部EGRガスが含まれていることがある。なおかつ、気筒1内に、排気行程にて完全に排出されず、または吸気行程にて気筒1に再度吸入された内部EGRガスが残存することもある。ステップS1で求めた吸気圧Pは、外部EGR及び内部EGRの存在を無視している。気筒1に吸入される空気量を精密に算定するためには、実測の吸気圧Pをそのまま吸入空気の分圧と見なすことはせず、これからEGRガスの分圧を差し引く補正を加えなければならない。 The intake air flowing through the intake passage 3 into cylinder 1 may contain external EGR gas. Furthermore, internal EGR gas may remain in cylinder 1, which has not been completely discharged during the exhaust stroke, or has been re-inhaled into cylinder 1 during the intake stroke. The intake pressure P calculated in step S1 ignores the presence of external EGR and internal EGR. In order to accurately calculate the amount of air drawn into cylinder 1, the actually measured intake pressure P cannot be regarded as the partial pressure of the intake air as it is, but a correction must be made to subtract the partial pressure of the EGR gas from it.

よって、次に、ECU0は、現在VVT機構5が具現しているバルブタイミング(のみ)に応じた(EGRバルブ23の開度に依拠しない)補正量p1を決定する(ステップS2)。気筒1の吸気バルブ及び排気バルブがともに開いているバルブオーバラップ期間の長さは、気筒1に残留する内部EGRガスの量に影響を及ぼす。吸気バルブの開弁タイミングが進角し、バルブオーバラップ量が大きくなると、内部EGRが増大し、その分気筒1に充填される空気量が減少する。従って、吸気バルブタイミングの位相角が進角するほど、ステップS1で求めた吸気圧Pを減じて吸入空気の分圧の真値に近づけるように補正することが求められる。補正量p1が吸気圧Pに乗じる補正係数であるならば、吸気バルブタイミングの進角量が大きくなるほど同補正係数を小さな値とし、補正量p1が吸気圧Pから減算する補正項であるならば、吸気バルブタイミングの進角量が大きくなるほど同補正項の絶対値を大きな値とする。 Therefore, next, ECU0 determines a correction amount p1 (not depending on the opening degree of EGR valve 23) according to (only) the valve timing currently embodied by VVT mechanism 5 (step S2). The length of the valve overlap period during which both the intake valve and exhaust valve of cylinder 1 are open affects the amount of internal EGR gas remaining in cylinder 1. When the intake valve opening timing is advanced and the valve overlap amount increases, the internal EGR increases and the amount of air filled in cylinder 1 decreases accordingly. Therefore, the more the phase angle of the intake valve timing is advanced, the more it is required to reduce the intake pressure P determined in step S1 and correct it so that it approaches the true value of the partial pressure of the intake air. If the correction amount p1 is a correction coefficient multiplied by the intake pressure P, the larger the advance amount of the intake valve timing, the smaller the value of the correction coefficient will be; if the correction amount p1 is a correction term subtracted from the intake pressure P, the larger the advance amount of the intake valve timing, the larger the absolute value of the correction term will be.

ECU0のメモリには予め、エンジン回転数Ne及び吸気圧Pと補正量p1との関係を規定したマップデータが格納されている。内部EGRに関わる補正量p1は、様々な運転領域の下で、EGRバルブ23の開度を一定(特に、全閉)に保ったままVVT機構5によりバルブタイミングを変更する操作を行うことを通じて、実験的に求めたものである。[エンジン回転数Ne,吸気圧P]を引数とするのは、内燃機関を運転制御する際のバルブタイミングをこれらエンジン回転数Ne及び吸気圧Pに応じて決定している(間接的に、吸気バルブタイミングの進角量を指し示している)からである。ECU0は、現在のエンジン回転数Ne及び吸気圧Pをキーとして当該マップを検索し、現在の補正量p1を得る。 Map data that specifies the relationship between the engine speed Ne and intake pressure P and the correction amount p1 is stored in advance in the memory of ECU0. The correction amount p1 related to the internal EGR is experimentally obtained by changing the valve timing with the VVT mechanism 5 while keeping the opening of the EGR valve 23 constant (particularly fully closed) under various operating conditions. The reason why [engine speed Ne, intake pressure P] are used as arguments is that the valve timing when controlling the operation of the internal combustion engine is determined according to the engine speed Ne and intake pressure P (indirectly indicating the amount of advance of the intake valve timing). ECU0 searches the map using the current engine speed Ne and intake pressure P as keys, and obtains the current correction amount p1.

並びに、ECU0は、現在のEGRバルブ23の開度(のみ)に応じた(VVT機構5が具現しているバルブタイミングに依拠しない)補正量p2を決定する(ステップS3)。EGRバルブ23の開度は、排気通路4から吸気通路3に還流して気筒1に流入する外部EGRガスの量に影響を及ぼす。EGRバルブ23の開度が拡開すると、外部EGRが増大し、その分気筒1に充填される空気量が減少する。従って、EGRバルブ23の開度が大きくなるほど、ステップS1で求めた吸気圧Pを減じて吸入空気の分圧の真値に近づけるように補正することが求められる。補正量p2が吸気圧Pに乗じる補正係数であるならば、EGRバルブ23の開度が大きくなるほど同補正係数を小さな値とし、補正量p2が吸気圧Pから減算する補正項であるならば、EGRバルブ23の開度が大きくなるほど同補正項の絶対値を大きな値とする。 The ECU 0 also determines a correction amount p2 (not depending on the valve timing realized by the VVT mechanism 5) according to the current opening degree of the EGR valve 23 (only) (step S3). The opening degree of the EGR valve 23 affects the amount of external EGR gas that flows back from the exhaust passage 4 to the intake passage 3 and into the cylinder 1. When the opening degree of the EGR valve 23 is widened, the external EGR increases, and the amount of air filled into the cylinder 1 decreases accordingly. Therefore, the larger the opening degree of the EGR valve 23, the more it is required to correct the intake pressure P obtained in step S1 by subtracting it so as to approach the true value of the partial pressure of the intake air. If the correction amount p2 is a correction coefficient by which the intake pressure P is multiplied, the larger the opening degree of the EGR valve 23, the smaller the value of the correction coefficient is, and if the correction amount p2 is a correction term to be subtracted from the intake pressure P, the larger the absolute value of the correction term is, the larger the opening degree of the EGR valve 23.

ECU0のメモリには予め、エンジン回転数Ne及び吸気圧Pと補正量p2との関係を規定したマップデータが格納されている。外部EGRに関わる補正量p2は、様々な運転領域の下で、VVT機構5が具現するバルブタイミングを一定(特に、バルブオーバラップ量が0となるタイミング)に保ったままEGRバルブ23の開度操作を行うことを通じて、実験的に求めたものである。[エンジン回転数Ne,吸気圧P]を引数とするのは、内燃機関を運転制御する際のEGRバルブ23開度をこれらエンジン回転数Ne及び吸気圧Pに応じて決定している(間接的に、EGRバルブ23の開度を指し示している)からである。ECU0は、現在のエンジン回転数Ne及び吸気圧Pをキーとして当該マップを検索し、現在の補正量p2を得る。 Map data that defines the relationship between the engine speed Ne and intake pressure P and the correction amount p2 is stored in advance in the memory of ECU0. The correction amount p2 related to the external EGR is experimentally obtained by controlling the opening of the EGR valve 23 while keeping the valve timing realized by the VVT mechanism 5 constant (particularly, the timing at which the valve overlap amount is 0) under various operating conditions. The reason why [engine speed Ne, intake pressure P] is used as an argument is that the opening of the EGR valve 23 when controlling the operation of the internal combustion engine is determined according to the engine speed Ne and intake pressure P (indirectly indicating the opening of the EGR valve 23). ECU0 searches the map using the current engine speed Ne and intake pressure P as keys, and obtains the current correction amount p2.

上掲のステップS1ないしS3は、従来の内燃機関の制御と同様である。だが、ステップS2及びS3で求める補正量p1、p2は何れも、VVT機構5及びEGRバルブ23の双方を同時に操作することを想定して定められたものではない。これら補正量p1、p2による補正のみでは、VVT機構5及びEGRバルブ23を同時に操作する過渡期において、ECU0が推算する吸入空気量と実際に気筒1に充填される空気量との間で誤差が生じ得る。 The above steps S1 to S3 are the same as those in conventional internal combustion engine control. However, the correction amounts p1 and p2 calculated in steps S2 and S3 are not determined on the assumption that both the VVT mechanism 5 and the EGR valve 23 will be operated simultaneously. Correction using only these correction amounts p1 and p2 may result in an error between the intake air volume estimated by the ECU 0 and the actual amount of air filled into the cylinder 1 during the transitional period when the VVT mechanism 5 and the EGR valve 23 are operated simultaneously.

そこで、本実施形態では、従来の制御手法に加えて、そのような誤差をより小さくするための新たな補正量pEXを導入する(ステップS4)。 Therefore, in this embodiment, in addition to the conventional control method, a new correction amount pEX is introduced to further reduce such errors (step S4).

以降、VVT機構5とEGR装置2との協調制御における新たな補正量pEXを定める方法に関して補記する。図3に示すものは、複数のアクセル開度(または、吸気圧P)の条件の下、VVT機構5を操作して吸気バルブタイミングを変化させる過渡期において、従来の制御手法に則って吸入空気量を推算し燃料噴射量TPを決定したときの、気筒1に充填される混合気(そして、気筒1から排出されて触媒41に流入する排気)の空燃比の目標空燃比からの偏差を計測した結果である。横軸は、VVT機構5が具現する吸気バルブの開閉タイミングの進角量(クランク角度(°CA))であり、基準位相角(例えば、10°CA)αにて吸気バルブと排気バルブとがともに開く期間であるバルブオーバラップ量が0となる。吸気バルブの開閉タイミングを基準位相角αよりも進角させると、バルブオーバラップ量が拡大し、内部EGR量が増大する。縦軸は、混合気の空燃比と目標空燃比との偏差であって、偏差が0であれば混合気の空燃比が目標空燃比と一致していると言える。 Hereafter, a method for determining a new correction amount pEX in the cooperative control of the VVT mechanism 5 and the EGR device 2 will be described. Figure 3 shows the result of measuring the deviation of the air-fuel ratio of the mixture filled in the cylinder 1 (and the exhaust discharged from the cylinder 1 and flowing into the catalyst 41) from the target air-fuel ratio when the intake valve timing is changed by operating the VVT mechanism 5 under multiple accelerator opening (or intake pressure P) conditions and the intake air amount is estimated and the fuel injection amount TP is determined according to the conventional control method. The horizontal axis is the advance amount (crank angle (° CA)) of the opening and closing timing of the intake valve embodied by the VVT mechanism 5, and the valve overlap amount, which is the period during which both the intake valve and the exhaust valve are open, is 0 at a reference phase angle (for example, 10° CA) α. If the opening and closing timing of the intake valve is advanced beyond the reference phase angle α, the valve overlap amount is enlarged and the internal EGR amount is increased. The vertical axis is the deviation between the air-fuel ratio of the mixture and the target air-fuel ratio; if the deviation is zero, the air-fuel ratio of the mixture matches the target air-fuel ratio.

図3中、破線Bは、EGRバルブ23の開度を一定(特に、全閉)に保ったままVVT機構5により吸気バルブタイミングを変化させる場合に生じた空燃比の偏差を表している。これに対し、実線Aは、EGRバルブの開度を変化させながら(特に、全閉とせず開弁操作しながら)VVT機構5により吸気バルブタイミングを変化させる場合に生じた空燃比の偏差を表している。並びに、一点鎖線Cは、後者の偏差と前者の偏差との差(C=A-B)を表している。本実施形態で初めて導入する補正量pEXを加味しない限り、VVT機構5とEGRバルブ23とを同時に操作する協調制御では、どちらか一方のみを操作し他方を固定する従前の制御に比して、空燃比の偏差が増大することが分かる。さらに、その偏差の増大量Cは、VVT機構5が具現するバルブタイミングが基準位相角α近傍であるときに最小(0に近い)であり、バルブタイミングが基準位相角αから進角するほど、また基準位相角αから遅角するほど大きくなっている。一方で、この傾向は、アクセル開度の大小によらず共通している。しかも、図3中の偏差の増大量の線Cの形状、極大値と極小値との幅(縦軸方向に沿った高さ)が、アクセル開度にかかわらず略一律になっている。 In FIG. 3, dashed line B represents the deviation in the air-fuel ratio that occurs when the intake valve timing is changed by the VVT mechanism 5 while the opening of the EGR valve 23 is kept constant (particularly, fully closed). In contrast, solid line A represents the deviation in the air-fuel ratio that occurs when the intake valve timing is changed by the VVT mechanism 5 while changing the opening of the EGR valve (particularly while opening the valve instead of fully closing it). Also, dashed line C represents the difference between the latter deviation and the former deviation (C=A-B). It can be seen that unless the correction amount pEX, which is introduced for the first time in this embodiment, is taken into account, the deviation in the air-fuel ratio increases in the coordinated control in which the VVT mechanism 5 and the EGR valve 23 are operated simultaneously compared to the conventional control in which only one is operated and the other is fixed. Furthermore, the increase C of the deviation is minimum (close to 0) when the valve timing realized by the VVT mechanism 5 is near the reference phase angle α, and increases as the valve timing advances or retards from the reference phase angle α. However, this tendency is the same regardless of the degree of accelerator opening. Moreover, the shape of the line C of the increase in deviation in FIG. 3 and the width (height along the vertical axis) between the maximum and minimum values are approximately uniform regardless of the degree of accelerator opening.

VVT機構5とEGRバルブ23とを同時に操作する協調制御において、ECU0が推算する吸入空気量に混入する誤差をより低減せしめ、混合気の空燃比の目標空燃比からの偏差をより縮小するためには、少なくとも、偏差の増大量Cがバルブタイミングの進角量によらず略一定となるように、換言すれば図3中の偏差の増大量Cの線が横軸方向に沿って略水平になるように(その場合、協調制御時の偏差の線Aと非協調制御時の偏差の線Bとが互いに略平行になり、両者の差が図3に示しているものよりも縮小する)補正量pEXを定める。そのような補正量pEXは、VVT機構5が具現するバルブタイミング及びEGRバルブ23の開度に依存するが、アクセル開度には必ずしも依存せず、アクセル開度が異なっても同じ補正量pEXを用いることが可能と考えられる。 In cooperative control in which the VVT mechanism 5 and the EGR valve 23 are operated simultaneously, in order to further reduce the error mixed into the intake air amount estimated by the ECU 0 and further reduce the deviation of the air-fuel ratio of the mixture from the target air-fuel ratio, the correction amount pEX is determined so that at least the deviation increase amount C is approximately constant regardless of the advance amount of the valve timing, in other words, so that the line of the deviation increase amount C in FIG. 3 is approximately horizontal along the horizontal axis (in this case, the deviation line A during cooperative control and the deviation line B during non-cooperative control become approximately parallel to each other, and the difference between the two is smaller than that shown in FIG. 3). Such a correction amount pEX depends on the valve timing embodied by the VVT mechanism 5 and the opening of the EGR valve 23, but does not necessarily depend on the accelerator opening, and it is considered possible to use the same correction amount pEX even if the accelerator opening is different.

補正量pEXは、吸気圧Pに乗じる補正係数であってもよく、吸気圧Pに対して加減算する補正項であってもよい。あるいは、補正量pEXが、補正量p1または補正量p2に乗じる補正係数であることも、補正量p1または補正量p2に対して加減算する補正項であることもあり得る。本実施形態では、補正量pEXを、補正量p2を補正するものとしている。これは、EGRバルブ23の開閉速度が、VVT機構5によるカムシャフトの位相角の変化速度よりも遅いことによる。 The correction amount pEX may be a correction coefficient by which the intake pressure P is multiplied, or may be a correction term by which the intake pressure P is added or subtracted. Alternatively, the correction amount pEX may be a correction coefficient by which the correction amount p1 or the correction amount p2 is multiplied, or a correction term by which the correction amount p1 or the correction amount p2 is added or subtracted. In this embodiment, the correction amount pEX corrects the correction amount p2. This is because the opening and closing speed of the EGR valve 23 is slower than the speed at which the phase angle of the camshaft is changed by the VVT mechanism 5.

ECU0のメモリには予め、VVT機構5が具現するバルブタイミングの進角量及びEGRバルブ23の開度と補正量pEXとの関係を規定したマップデータが格納されている。ステップS4にて、ECU0は、現在のバルブタイミングの進角量及びEGRバルブ23の開度をキーとして当該マップを検索し、現在の補正量pEXを得る。 Map data that defines the relationship between the advance amount of the valve timing realized by the VVT mechanism 5, the opening degree of the EGR valve 23, and the correction amount pEX is stored in advance in the memory of the ECU 0. In step S4, the ECU 0 searches the map using the current advance amount of the valve timing and the opening degree of the EGR valve 23 as keys to obtain the current correction amount pEX.

しかして、ECU0は、吸気圧の実測値Pを補正量p1、p2及びpEXを用いて補正することにより、真値に近い吸入空気の分圧PMを求める(ステップS5)。例えば、
PM=P×p1±(p2±pEX)
のような形で、気筒1に吸入される空気の分圧PMを算出する。上式では、p1が内部EGRに関わる補正係数、p2及びpEXが外部EGRに関わる補正項となっている。
Then, the ECU 0 corrects the measured intake pressure P using the correction amounts p1, p2, and pEX to obtain a partial pressure PM of the intake air that is close to the true value (step S5). For example,
PM=P×p1±(p2±pEX)
In the above formula, p1 is a correction coefficient related to the internal EGR, and p2 and pEX are correction terms related to the external EGR.

最終的に、ECU0は、現在のエンジン回転数Ne及び吸入空気圧PMから、気筒1に吸入される空気量を求める(ステップS6)。現在のエンジン回転数Neは、クランク角センサの出力信号bを参照して実測できる。ECU0のメモリには予め、エンジン回転数Ne及び吸入空気圧PMと吸入空気量との関係を規定したマップデータが格納されている。ECU0は、現在のエンジン回転数Ne及び吸入空気圧PMをキーとして当該マップを検索し、現在の吸入空気量を得る。なお、その吸入空気量を、現在の吸気温や大気圧に応じて補正しても構わない。 Finally, ECU0 determines the amount of air taken into cylinder 1 from the current engine speed Ne and intake air pressure PM (step S6). The current engine speed Ne can be measured by referring to the output signal b of the crank angle sensor. Map data that defines the relationship between the engine speed Ne and intake air pressure PM and the intake air amount is stored in advance in the memory of ECU0. ECU0 searches the map using the current engine speed Ne and intake air pressure PM as keys to obtain the current intake air amount. The intake air amount may be corrected according to the current intake temperature and atmospheric pressure.

先に述べた通り、算定した吸入空気量は、燃料噴射量TPの演算に用いられる。 As mentioned earlier, the calculated intake air volume is used to calculate the fuel injection volume TP.

本実施形態では、気筒1の吸気バルブの開弁または閉弁のタイミングを変更し得るVVT機構5、及び排気通路4を流れる排気ガスの一部を吸気通路3に還流させ得るEGR装置2が付帯した内燃機関を制御するものであり、気筒1に連なる吸気通路3内の吸気圧Pを実測して気筒1に吸入される空気量を演算する制御装置であって、EGRバルブ23の開度を一定に保ったままVVT機構5により吸気バルブの開弁または閉弁のタイミングを変更する操作を行う場合に生じる実測空燃比の目標空燃比からの偏差Bと、EGRバルブ23の開度を変化させる操作を行いながらVVT機構5により吸気バルブの開弁または閉弁のタイミングを変更する操作を行う場合に生じる実測空燃比の目標空燃比からの偏差Aとの差Cを縮小するような補正量pEXをメモリに記憶保持し、その補正量pEXを以て吸入空気量(吸入空気圧PM)を補正する内燃機関の制御装置0を構成した。 In this embodiment, the control device controls an internal combustion engine equipped with a VVT mechanism 5 that can change the timing of opening or closing the intake valve of cylinder 1, and an EGR device 2 that can recirculate a portion of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 4 to the intake passage 3. The control device measures the intake pressure P in the intake passage 3 connected to the cylinder 1 to calculate the amount of air taken into the cylinder 1. The control device stores and holds in memory a correction amount pEX that reduces the difference C between the deviation B of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio that occurs when the VVT mechanism 5 changes the timing of opening or closing the intake valve while keeping the opening of the EGR valve 23 constant, and the deviation A of the actual air-fuel ratio from the target air-fuel ratio that occurs when the VVT mechanism 5 changes the timing of opening or closing the intake valve while changing the opening of the EGR valve 23. The control device 0 for the internal combustion engine corrects the intake air amount (intake air pressure PM) using the correction amount pEX.

本実施形態によれば、VVT機構5と外部EGR装置2とを同時に操作する協調制御時の、空燃比の目標値からの逸脱をより小さくすることができる。空燃比センサの出力信号hを参照して知得される実測の空燃比と目標空燃比との間で偏差が発生すると、その偏差はフィードバック制御(補正係数FAF)により事後的に修正される。本実施形態の制御装置0は、VVT機構5が具現するバルブタイミングとEGRバルブ23の開度とを同時に変化させる過渡期において、気筒1に吸入される空気量をより精確に見積もることが可能であり、適切に基本燃料噴射量TPを設定して、空燃比とその目標値との偏差が拡大することを予防できる。従って、フィードバック制御を通じた空燃比の目標値への収束が早まり、有害物質の排出量の増加を回避することができ、無駄な燃料消費(空燃比が目標値よりもリーンである状態が長引くと、その間燃料噴射量FAFを増量し続ける)を抑制することにもなる。 According to this embodiment, the deviation of the air-fuel ratio from the target value during cooperative control in which the VVT mechanism 5 and the external EGR device 2 are operated simultaneously can be reduced. If a deviation occurs between the actual air-fuel ratio known by referring to the output signal h of the air-fuel ratio sensor and the target air-fuel ratio, the deviation is corrected after the fact by feedback control (correction coefficient FAF). The control device 0 of this embodiment can more accurately estimate the amount of air taken into the cylinder 1 during a transitional period in which the valve timing embodied by the VVT mechanism 5 and the opening degree of the EGR valve 23 are changed simultaneously, and can appropriately set the basic fuel injection amount TP to prevent the deviation between the air-fuel ratio and its target value from increasing. Therefore, the convergence of the air-fuel ratio to the target value through feedback control is accelerated, an increase in the amount of harmful substances emitted can be avoided, and wasteful fuel consumption (if the state in which the air-fuel ratio is leaner than the target value continues for a long time, the fuel injection amount FAF continues to be increased during that time) is suppressed.

本実施形態の制御手法は、新たなハードウェアを追加することなく実現でき、コスト増を招かない。 The control method of this embodiment can be implemented without adding new hardware, and does not result in increased costs.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態では、補正量pEXを、吸入空気量(吸入空気圧PM、より具体的には補正量p2)を補正するものとしていたが、これに代えて、燃料噴射量TPを補正するもの(燃料噴射量TPに乗ずる補正係数、または燃料噴射量TPに対して加減算する補正項)として設定する態様もとり得る。それによっても、混合気の空燃比とその目標値との偏差の拡大を予防することができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above in detail. For example, in the above embodiment, the correction amount pEX is set to correct the intake air amount (intake air pressure PM, more specifically, the correction amount p2), but instead, it is also possible to set it to correct the fuel injection amount TP (a correction coefficient multiplied by the fuel injection amount TP, or a correction term added to or subtracted from the fuel injection amount TP). This also makes it possible to prevent the deviation between the air-fuel ratio of the mixture and its target value from increasing.

上記実施形態における内燃機関には、気筒1の排気バルブの開閉タイミングを可変制御するための排気VVT機構が実装されていなかったが、吸気VVT機構5と同様の排気VVT機構が内燃機関に付帯していてもよい。排気VVT機構を介して排気バルブタイミングを進角または遅角させると、バルブオーバラップ量が変化し、内部EGRガス量が増減する。従って、排気VVT機構と外部EGR装置2との協調制御に、本発明を適用することも当然に考えられる。 In the above embodiment, the internal combustion engine is not equipped with an exhaust VVT mechanism for variably controlling the opening and closing timing of the exhaust valve of cylinder 1, but the internal combustion engine may be equipped with an exhaust VVT mechanism similar to the intake VVT mechanism 5. When the exhaust valve timing is advanced or retarded via the exhaust VVT mechanism, the valve overlap amount changes, and the amount of internal EGR gas increases or decreases. Therefore, it is naturally conceivable that the present invention can be applied to the coordinated control of the exhaust VVT mechanism and the external EGR device 2.

内燃機関の気筒1の吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミングを変化させるためのVVT機構5の具体的態様は任意であり、一意に限定されない。吸気カムシャフト及び/または排気カムシャフトのクランクシャフトに対する回転位相を進角/遅角させるもの以外にも、吸気バルブ及び/または排気バルブを開弁駆動するカムを複数用意しておきそれらカムを適宜使い分けるもの、ロッカーアームのレバー比を電動機を介して変化させるもの、吸気バルブ及び/または排気バルブを電磁ソレノイドバルブとしたもの等が知られており、それら種々の機構の中から選択して採用することが許される。 The specific form of the VVT mechanism 5 for changing the opening and closing timing of the intake valve and/or exhaust valve of the cylinder 1 of the internal combustion engine is arbitrary and is not limited to a unique form. In addition to mechanisms that advance/retard the rotational phase of the intake camshaft and/or exhaust camshaft relative to the crankshaft, mechanisms that prepare multiple cams to drive the intake valve and/or exhaust valve to open and use these cams appropriately, mechanisms that change the lever ratio of a rocker arm via an electric motor, and mechanisms that use electromagnetic solenoid valves for the intake valve and/or exhaust valve are also known, and it is permissible to select and employ from among these various mechanisms.

その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part and the processing procedures can be modified in various ways without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に利用することができる。 The present invention can be used to control internal combustion engines installed in vehicles, etc.

0…制御装置(ECU)
1…気筒
11…インジェクタ
2…排気ガス再循環(EGR)装置
23…EGRバルブ
3…吸気通路
32…スロットルバルブ
4…排気通路
5…可変バルブタイミング(VVT)機構
b…クランク角信号
c…アクセル開度信号
g…カム角信号
j…燃料噴射信号
k…スロットルバルブの開度操作信号
l…EGRバルブの開度操作信号
m…バルブタイミングの制御信号
A…協調制御時に生じる空燃比の偏差
B…非協調制御時に生じる空燃比の偏差
C…協調制御時に生じる空燃比の偏差と非協調制御時に生じる空燃比の偏差との差
0...Control unit (ECU)
REFERENCE SIGNS LIST 1...cylinder 11...injector 2...exhaust gas recirculation (EGR) device 23...EGR valve 3...intake passage 32...throttle valve 4...exhaust passage 5...variable valve timing (VVT) mechanism b...crank angle signal c...accelerator opening signal g...cam angle signal j...fuel injection signal k...throttle valve opening operation signal l...EGR valve opening operation signal m...valve timing control signal A...air-fuel ratio deviation occurring during cooperative control B...air-fuel ratio deviation occurring during non-cooperative control C...difference between air-fuel ratio deviation occurring during cooperative control and air-fuel ratio deviation occurring during non-cooperative control

Claims (1)

気筒の吸気バルブまたは排気バルブの開弁または閉弁のタイミングを変更し得るVVT機構、及び排気通路を流れる排気ガスの一部を吸気通路に還流させ得るEGR装置が付帯した内燃機関を制御するものであり、気筒に連なる吸気通路内の吸気圧を実測して気筒に吸入される空気量を演算する制御装置であって、
EGRバルブの開度に依拠しない、VVT機構が具現するバルブタイミングに応じた補正量p1をメモリに記憶保持しており、それを基に現在のバルブタイミングに対応する補正量p1を知得し、
また、VVT機構が具現するバルブタイミングに依拠しない、EGRバルブの開度に応じた補正量p2をメモリに記憶保持しており、それを基に現在のEGRバルブの開度に対応する補正量p2を知得し、
さらに、VVT機構が具現するバルブタイミング及びEGRバルブの開度に応じた補正量pEXをメモリに記憶保持しており、それを基に現在のバルブタイミング及び現在のEGRバルブの開度に対応する補正量pEXを知得し、
吸気圧の実測値Pを前記補正量p1、前記補正量p2及び前記補正量pEXを用いて補正することで気筒に吸入される吸気に占める空気の分圧PMを求めて吸入空気量または燃料噴射量を演算することとし、
前記補正量pEXは、EGRバルブの開度を一定に保ったままVVT機構によりバルブタイミングを変更する操作を行う場合に生じる実測空燃比の目標空燃比からの偏差と、EGRバルブの開度を変化させる操作を行いながらVVT機構によりバルブタイミングを変更する操作を行う場合に生じる実測空燃比の目標空燃比からの偏差との差である偏差の増大量Cが、バルブタイミングによらず略一定となるように定められたものである内燃機関の制御装置。
A control device for controlling an internal combustion engine equipped with a VVT mechanism capable of changing the timing of opening or closing the intake valve or exhaust valve of a cylinder, and an EGR device capable of recirculating a portion of the exhaust gas flowing through an exhaust passage to the intake passage, the control device calculating the amount of air taken into the cylinder by measuring the intake pressure in the intake passage connected to the cylinder,
A correction amount p1 corresponding to the valve timing realized by the VVT mechanism, which does not depend on the opening degree of the EGR valve, is stored in a memory, and based on this, a correction amount p1 corresponding to the current valve timing is obtained,
In addition, a correction amount p2 corresponding to the opening degree of the EGR valve, which does not depend on the valve timing realized by the VVT mechanism, is stored in a memory, and based on this, a correction amount p2 corresponding to the current opening degree of the EGR valve is obtained,
Furthermore, a correction amount pEX corresponding to the valve timing and the opening of the EGR valve realized by the VVT mechanism is stored in a memory, and based on this, a correction amount pEX corresponding to the current valve timing and the current opening of the EGR valve is obtained,
a partial pressure PM of air in the intake air taken into the cylinder is obtained by correcting the actual intake pressure P using the correction amount p1, the correction amount p2, and the correction amount pEX, and an intake air amount or a fuel injection amount is calculated;
A control device for an internal combustion engine , in which the correction amount pEX is determined so that an increase in deviation C, which is the difference between a deviation B of the actual air-fuel ratio from a target air-fuel ratio that occurs when an operation is performed to change the valve timing by the VVT mechanism while keeping the opening of the EGR valve constant, and a deviation A of the actual air-fuel ratio from a target air-fuel ratio that occurs when an operation is performed to change the valve timing by the VVT mechanism while changing the opening of the EGR valve, is approximately constant regardless of the valve timing .
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