JP2006283634A - Engine control device - Google Patents
Engine control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006283634A JP2006283634A JP2005103629A JP2005103629A JP2006283634A JP 2006283634 A JP2006283634 A JP 2006283634A JP 2005103629 A JP2005103629 A JP 2005103629A JP 2005103629 A JP2005103629 A JP 2005103629A JP 2006283634 A JP2006283634 A JP 2006283634A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- valve
- intake
- valve opening
- intake control
- timing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Characterised By The Charging Evacuation (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明はエンジンの制御装置に係り、特に、吸気通路に設けられた吸気制御弁により気筒内に流入する空気量を増加可能なエンジンの制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control device, and more particularly to an engine control device capable of increasing the amount of air flowing into a cylinder by an intake control valve provided in an intake passage.
吸気弁の上流側の吸気通路に、この吸気通路内を閉止可能で且つ吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁を設け、この吸気制御弁を吸気行程の途中で瞬時に開弁させ、慣性過給効果ないし吸気の圧力脈動を利用してより多量の吸気を気筒(シリンダ)内に充填することが知られている(例えば特許文献1参照)。吸気制御弁が1吸気行程内で開閉可能なので、かかる過給は、アクセルペダルを踏み込んだのと同時に開始することができ、タービンの立ち上りを待つターボ過給よりも応答性に優れ、例えば車両の加速遅れを解消するのに好適である。また、自然吸気の場合よりも吸入空気量を増加できるので、エンジンの発生トルクを高めることができる。 An intake control valve that can close the intake passage and can be opened and closed in synchronization with the opening and closing of the intake valve is provided in the intake passage on the upstream side of the intake valve, and the intake control valve is opened instantly during the intake stroke. It is known that a larger amount of intake air is charged into a cylinder by utilizing the inertia supercharging effect or the pressure pulsation of the intake air (see, for example, Patent Document 1). Since the intake control valve can be opened and closed within one intake stroke, such supercharging can be started at the same time that the accelerator pedal is depressed, and is more responsive than turbocharging that waits for the start of the turbine. It is suitable for eliminating the acceleration delay. Further, since the intake air amount can be increased as compared with the case of natural intake, the torque generated by the engine can be increased.
ところで、エンジン制御において、エンジン回転速度やアクセル開度等のエンジン運転状態を表すパラメータに基づいて、気筒内に流入する空気量の目標値である目標空気量を決定し、この決定された目標空気量に実際の空気量が一致するように空気量を制御し、且つその目標空気量に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等を設定する場合がある。一般的には、吸気絞り弁の開度を制御することにより、実際の空気量を目標空気量に一致させるようにしている。 By the way, in the engine control, a target air amount that is a target value of the air amount flowing into the cylinder is determined based on parameters representing the engine operation state such as the engine rotation speed and the accelerator opening, and the determined target air In some cases, the air amount is controlled so that the actual air amount matches the amount, and the fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, and the like are set based on the target air amount. Generally, the actual air amount is made to coincide with the target air amount by controlling the opening of the intake throttle valve.
一方、上述のような吸気制御弁を採用した場合、吸気制御弁の開閉タイミングを制御することによって空気量の制御がなされることとなる。従って、所望の空気量を得ようとした場合、吸気制御弁を適切なタイミングで開閉させる必要がある。 On the other hand, when the intake control valve as described above is employed, the air amount is controlled by controlling the opening / closing timing of the intake control valve. Therefore, in order to obtain a desired air amount, it is necessary to open and close the intake control valve at an appropriate timing.
そこで、本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、吸気制御弁を適切なタイミングで開閉させることができるエンジンの制御装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an engine control device capable of opening and closing an intake control valve at an appropriate timing.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るエンジンの制御装置は、吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、該吸気制御弁を吸気行程の途中で開弁し、その後閉弁する吸気制御弁制御手段と、エンジン運転状態に基づいて、前記吸気制御弁の開弁後に気筒内に流入する開弁後空気量の目標値を決定する目標空気量決定手段と、前記吸気制御弁の下流側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記吸気制御弁の開弁前に前記圧力検出手段により検出された前記下流側圧力に基づいて、その検出時以降の下流側圧力を推定する圧力推定手段と、該圧力推定手段により推定された前記下流側圧力と、前記開弁後空気量の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の開弁時期の目標値を決定する目標開弁時期決定手段とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an engine control apparatus according to an aspect of the present invention is provided in an intake passage upstream of an intake valve, can close the intake passage, and is synchronized with opening and closing of the intake valve. An intake control valve that can be opened and closed, an intake control valve control means that opens the intake control valve during the intake stroke, and then closes the intake control valve; Target air amount determining means for determining a target value of the post-valve air amount flowing into the engine, pressure detecting means for detecting the pressure downstream of the intake control valve, and the pressure detection before opening the intake control valve Pressure estimation means for estimating downstream pressure after the detection based on the downstream pressure detected by the means, the downstream pressure estimated by the pressure estimation means, and the amount of air after opening. And opening the intake control valve based on the target value. Characterized in that a target opening timing determining means for determining a target value of the period.
本発明者らは、鋭意研究の結果、吸気制御弁の開弁時期と、吸気制御弁の開弁期間と、吸気制御弁の開弁時期における吸気制御弁の下流側の圧力と、吸気制御弁が開いたときに気筒内に流入する空気量(即ち、開弁後空気量)との間に密接な関係があることを見いだした。概して、流入空気量を多くしようとした場合、吸気制御弁の下流側の圧力を低くしたり(吸気制御弁上下流側の差圧が大きくなり開弁時の流速が上がる)、従って開弁時期を遅らせたり(同様の理由)、開弁期間を適切にとったりする(空気が逆流する直前で閉弁する)ことが有効である。この本発明の一形態は、かかる本発明者らの知見に基づきなされたものである。かかる四者の関係は、例えば各開弁期間での空気量の最大値を採ることにより、開弁期間を除いた三者の関係に置き換えることが出来る。こうして、吸気制御弁の下流側圧力と開弁後空気量の目標値とに基づき、開弁時期の目標値を決定することが可能になる。 As a result of diligent research, the present inventors have determined that the intake control valve opening timing, the intake control valve opening period, the pressure on the downstream side of the intake control valve at the intake control valve opening timing, and the intake control valve It has been found that there is a close relationship between the amount of air flowing into the cylinder when the valve is opened (ie, the amount of air after valve opening). In general, when trying to increase the amount of inflow air, the pressure on the downstream side of the intake control valve is lowered (the differential pressure on the upstream and downstream sides of the intake control valve increases and the flow velocity at the time of valve opening increases), and therefore the valve opening timing It is effective to delay the valve (for the same reason) or to take an appropriate valve opening period (close the valve immediately before the air flows backward). This embodiment of the present invention has been made based on the knowledge of the present inventors. Such a relationship between the four parties can be replaced with a three-way relationship excluding the valve opening period by, for example, taking the maximum value of the air amount in each valve opening period. Thus, the target value of the valve opening timing can be determined based on the downstream pressure of the intake control valve and the target value of the air amount after the valve opening.
好ましくは、前記圧力推定手段が、前記吸気制御弁の開弁前に前記圧力検出手段により検出された少なくとも1点の下流側圧力に基づいて、その最終検出時以降の前記吸気制御弁の下流側圧力を推定することを特徴とする。 Preferably, the pressure estimation means is based on at least one downstream pressure detected by the pressure detection means before the intake control valve is opened, and is downstream of the intake control valve after the final detection. It is characterized by estimating pressure.
好ましくは、前記空気量の目標値と、前記開弁時期の目標値とに基づき、その開弁時期の目標値における前記下流側圧力を決定する下流側圧力決定手段をさらに備えたことを特徴とする。 Preferably, the apparatus further comprises downstream pressure determining means for determining the downstream pressure at the target value of the valve opening timing based on the target value of the air amount and the target value of the valve opening timing. To do.
好ましくは、前記開弁時期の目標値と、該開弁時期の目標値における前記下流側圧力と、前記空気量の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の開弁期間の目標値を決定する目標開弁期間決定手段をさらに備えたことを特徴とする。 Preferably, the target value for the valve opening period of the intake control valve is determined based on the target value for the valve opening timing, the downstream pressure at the target value for the valve opening timing, and the target value for the air amount. It further comprises target valve opening period determining means.
好ましくは、前記目標開弁時期決定手段及び前記目標開弁期間決定手段が、前記開弁後空気量、前記下流側圧力、前記開弁時期及び前記開弁期間の関係を予め定めたマップに基づいてそれぞれ前記開弁時期及び前記開弁期間の目標値を決定することを特徴とする。 Preferably, the target valve opening timing determining means and the target valve opening period determining means are based on a map in which a relationship between the post-valve air amount, the downstream pressure, the valve opening timing, and the valve opening period is determined in advance. And determining a target value of the valve opening timing and the valve opening period, respectively.
好ましくは、前記吸気制御弁の実際の開弁を検出する開弁検出手段と、該開弁検出手段によって実際の開弁が検出された時期と、前記開弁期間の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の閉弁時期の目標値を決定する目標閉弁時期決定手段とをさらに備えたことを特徴とする。 Preferably, based on the valve opening detecting means for detecting the actual opening of the intake control valve, the time when the actual valve opening is detected by the valve opening detecting means, and the target value of the valve opening period, And a target valve closing timing determining means for determining a target value of the valve closing timing of the intake control valve.
目標開弁時期及び目標閉弁時期と実際の開弁時期及び閉弁時期との間にはタイムラグがあり、このタイムラグは様々な要因でばらつく。このばらつきは吸入空気量のばらつきの原因となる。かかる構成によれば、目標閉弁時期を実際の開弁時期から算出するので、目標開弁時期から実際の開弁時期までのタイムラグのばらつきを無視することができ、ばらつきの要因を減らして空気量ばらつきを抑制できる。 There is a time lag between the target valve opening timing and target valve closing timing and the actual valve opening timing and valve closing timing, and this time lag varies due to various factors. This variation causes variations in the intake air amount. According to such a configuration, since the target valve closing timing is calculated from the actual valve opening timing, the variation in the time lag from the target valve opening timing to the actual valve opening timing can be ignored, and the cause of the variation can be reduced to reduce the air The amount variation can be suppressed.
好ましくは、前記吸気制御弁制御手段が、前記目標閉弁時期決定手段により決定された前記閉弁時期の目標値において前記吸気制御弁を閉弁したときの、実際の閉弁を検出する閉弁検出手段と、該閉弁検出手段によって実際の閉弁が検出された時期と、前記実際の開弁が検出された時期とに基づき、前記吸気制御弁の実際の開弁期間を決定する実開弁期間決定手段と、前記実開弁期間決定手段によって決定された前記実際の開弁期間、前記実際の開弁が検出された時期、及び該実際の開弁が検出された時期に前記圧力検出手段によって検出される前記下流側圧力に基づき、実際の空気量を推定する実空気量推定手段とをさらに備えたことを特徴とする。 Preferably, the intake control valve control means detects an actual valve closing when the intake control valve is closed at a target value of the valve closing timing determined by the target valve closing timing determination means. An actual opening period for determining an actual valve opening period of the intake control valve based on a detection means, a timing when the actual valve closing is detected by the valve closing detection means, and a timing when the actual valve opening is detected; The pressure detection at the valve period determining means, the actual valve opening period determined by the actual valve opening period determining means, the time when the actual valve opening is detected, and the time when the actual valve opening is detected An actual air amount estimating means for estimating an actual air amount based on the downstream pressure detected by the means is further provided.
好ましくは、前記実空気量推定手段によって推定された実空気量に基づいて制御量を決定する制御量決定手段をさらに備えたことを特徴とする。 Preferably, the apparatus further comprises control amount determining means for determining a control amount based on the actual air amount estimated by the actual air amount estimating means.
この制御量は、例えば燃料噴射量、燃料噴射時期及び点火時期の少なくとも一つである。 This control amount is, for example, at least one of a fuel injection amount, a fuel injection timing, and an ignition timing.
また、本発明の他の形態に係るエンジンの制御装置は、吸気弁の上流側の吸気通路に設けられ、該吸気通路内を閉止可能で且つ前記吸気弁の開閉と同期して開閉可能な吸気制御弁と、該吸気制御弁を吸気行程の途中で開弁し、その後閉弁する吸気制御弁制御手段と、エンジン運転状態に基づいて、前記吸気制御弁の開弁後に気筒内に流入する開弁後空気量の目標値を決定する目標空気量決定手段と、前記吸気制御弁の下流側の圧力を検出する圧力検出手段と、前記吸気制御弁の開弁前に前記圧力検出手段により検出された前記下流側圧力に基づいて、その検出時以降の前記下流側圧力を推定する圧力推定手段と、該圧力推定手段により推定された前記下流側圧力と、前記開弁後空気量の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の開弁時期の目標値を決定する目標開弁時期決定手段と、前記目標開弁時期決定手段により決定された前記開弁時期の目標値と、該開弁時期の目標値における前記下流側圧力と、前記開弁後空気量の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の開弁期間の目標値を決定する目標開弁期間決定手段と、前記開弁時期の目標値において前記吸気制御弁制御手段によって前記吸気制御弁が開弁されたときの前記吸気制御弁の実際の開弁を検出する開弁検出手段と、該開弁検出手段によって実際の開弁が検出された時期と、前記開弁期間の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の閉弁時期の目標値を決定する目標閉弁時期決定手段とを備えたことを特徴とする。 An engine control apparatus according to another embodiment of the present invention is provided in an intake passage upstream of an intake valve, and is capable of closing the intake passage and opening and closing in synchronization with opening and closing of the intake valve. A control valve, an intake control valve control means for opening the intake control valve during the intake stroke, and then closing the intake valve; and an opening that flows into the cylinder after the intake control valve is opened based on the engine operating state. Target air amount determining means for determining a target value of the post-valve air amount, pressure detecting means for detecting the pressure downstream of the intake control valve, and detected by the pressure detecting means before the intake control valve is opened. Pressure estimation means for estimating the downstream pressure after the detection based on the downstream pressure, the downstream pressure estimated by the pressure estimation means, and a target value of the post-valve air amount, Based on the target value of the opening timing of the intake control valve Target valve opening timing determining means to determine; target value of the valve opening timing determined by the target valve opening timing determining means; the downstream pressure at the target value of the valve opening timing; and the air amount after valve opening And a target valve opening period determining means for determining a target value for the valve opening period of the intake control valve based on the target value of the intake control valve, and the intake control valve control means for opening the intake control valve at the target value of the valve opening timing. Based on the valve opening detecting means for detecting the actual opening of the intake control valve when the valve is opened, the time when the actual valve opening is detected by the valve opening detecting means, and the target value of the valve opening period And target valve closing timing determining means for determining a target value of the valve closing timing of the intake control valve.
好ましくは、前記目標空気量決定手段が、エンジン運転状態に基づいて空気量の目標値を決定すると共に、該空気量の目標値から、前記吸気制御弁の開弁前に気筒内に流入する開弁前空気量の推定値を差し引いて、前記開弁後空気量の目標値を決定することを特徴とする。 Preferably, the target air amount determination means determines a target value of the air amount based on an engine operating state, and an opening that flows into the cylinder from the target value of the air amount before the intake control valve is opened. The target value of the post-valve air amount is determined by subtracting the estimated value of the pre-valve air amount.
好ましくは、前記目標空気量決定手段が、前記吸気制御弁の開弁前に前記圧力検出手段により検出された少なくとも2点の下流側圧力に基づいて、前記開弁前空気量を推定することを特徴とする。 Preferably, the target air amount determining means estimates the air amount before opening based on at least two downstream pressures detected by the pressure detecting means before opening the intake control valve. Features.
好ましくは、前記少なくとも2点の下流側圧力のうちの少なくとも1点の下流側圧力が、前記吸気弁の開弁前に前記圧力検出手段により検出された下流側圧力であることを特徴とする。 Preferably, at least one of the at least two downstream pressures is a downstream pressure detected by the pressure detecting means before the intake valve is opened.
本発明によれば、吸気制御弁を適切なタイミングで開閉させることができるという、優れた効果が発揮される。 According to the present invention, an excellent effect that the intake control valve can be opened and closed at an appropriate timing is exhibited.
以下、添付図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図1に、本実施形態に係るエンジンの制御装置の構成を概略的に示す。本実施形態において、エンジン1は車両用多気筒ガソリンエンジンであり(図では1気筒のみ示す)、ガソリンからなる燃料をインジェクタ10からシリンダ12内の燃焼室13に直接的に噴射し、これによって形成された混合気を点火プラグ14によって着火させ、排気ガスを排気通路17を通じて排出する構造となっている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 schematically shows a configuration of an engine control apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the
このようにエンジンはいわゆる直噴式であり、次のような成層燃焼を実施し得るようになっている。即ち、燃料が、ピストン24の頂面部に設けられた凹部40内に向けて、ピストン24の上昇中にインジェクタ10から噴射され、その凹部40の内面に沿って巻き上がるタンブル状の燃料噴霧の流れを生成する過程で、燃料と空気とが混合され、点火プラグ14付近には比較的リッチな混合気層が形成され、このリッチな混合気層の周りには比較的リーンな混合気層が形成される。こうして混合気は成層化され、成層燃焼が実現される。成層燃焼によれば、燃焼室全体の空燃比を理論空燃比より大幅にリーンとしつつも、確実な着火燃焼を確保して燃費の大幅な改善を図れる。なお、エンジンは、例えば燃焼室全体の空燃比をほぼ理論空燃比とするストイキ燃焼などのリーン燃焼以外の燃焼も実施可能である。
Thus, the engine is a so-called direct injection type, and can perform the following stratified combustion. That is, the fuel is injected from the
吸気通路11は、知られているように、上流側から順に接続された吸気管47、吸気マニホールド43及び吸気ポート15によって区画形成される。吸気マニホールド43は、各気筒に共通の合流部としてのサージタンク48と、各気筒毎の枝管49とを有する。吸気ポート15の出口が吸気弁16によって開閉される。排気通路17は、知られているように、上流側から順に接続された排気ポート19、排気マニホールド50、触媒18及び排気管51によって区画形成される。排気ポート19の入口が排気弁20によって開閉される。本実施形態において、吸気弁16及び排気弁20は、クランク軸26によりその(1/2)倍の周期で回転駆動されるカムシャフト(図示せず)によって、機械的に一定周期で開閉されるが、可変バルブタイミング機構やアクチュエータ等によりエンジン運転状態に応じて開弁時期及び開弁期間が制御されてもよい。本実施形態では吸気弁16及び排気弁20の開弁期間の間にオーバーラップが設定されているが、これはなくてもよい。触媒18は排気管の途中に設けられて排気ガス中のCO、HC、NOx等の有害物質を除去する。
As is known, the
吸気通路11には、上流側から順にエアフローメータ21、吸気絞り弁22及び吸気制御弁23が設けられている。エアフローメータ21は、これを通過する空気流量に応じた信号を制御手段としての電子制御ユニット(以下ECUという)100に出力する。ECU100はこのエアフローメータ21の検出値に基づき実際に気筒内に流入する推定値としての空気量を算出する。なお、吸気圧センサ41によって検出された吸気圧に基づいて流入空気量を算出するようにしてもよい。吸気絞り弁22は制御可能であり、本実施形態では電気作動式とされてその開度がECU100によって制御される。吸気制御弁23については後に詳述する。このように、吸気弁16の上流側に吸気制御弁23が設けられ、吸気制御弁23の上流側に吸気絞り弁22が設けられる。また吸気制御弁23の下流側にインジェクタ10が設けられる。
The
シリンダ12内にはピストン24が往復動可能に収容されている。ピストン24はコンロッド25を介してクランク軸26に連結される。
A
かかるエンジンの制御装置の電気的構成について述べる。ECU100には、前述のインジェクタ10、点火プラグ14、エアフローメータ21、吸気絞り弁22、吸気制御弁23のほか、クランク角センサ28、酸素濃度センサ29、アクセル開度センサ30、ブレーキスイッチ31、吸気圧センサ41、吸気温センサ42、圧力センサ55が接続されている。
The electrical configuration of the engine control apparatus will be described. In addition to the
インジェクタ10は、ECU100から出力されるオンオフ信号に基づいて開閉され、これによって燃料噴射を実行・停止する。点火プラグ14は、ECU100から出力される点火信号に基づいて火花を放出する。吸気絞り弁22はバタフライ弁の形式であり、吸気通路11内に配設された弁体37と、弁体37を駆動するロータリソレノイド等の電動アクチュエータ38と、弁体37の開度を検出するセンサ39とを備える。アクセル開度センサ30は、ドライバによるアクセルペダルの操作量(踏み込み量)に応じた信号をECU100に出力する。
The
クランク角センサ28は、クランク軸26の所定の角度間隔でパルス信号をECU100に出力する。ECU100はこのパルス信号に基づいて、クランク角度を検出すると共にエンジン回転速度を演算する。酸素濃度センサ29は、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号をECU100に出力する。ブレーキスイッチ31は、ドライバによるブレーキペダル44の操作に応じたオンオフ信号をECU100に出力する。ブレーキ作動時にはオンである。
The
吸気圧センサ41は、吸気絞り弁22の下流側且つ吸気制御弁23の上流側の位置における吸気通路11(以下これを「インマニ通路11a」と称す)に設けられ、当該位置の圧力(以下これを「インマニ圧」と称す)に応じた信号をECU100に出力する。吸気温センサ42は、吸入空気の温度に応じた信号をECU100に出力する。圧力センサ55は、吸気制御弁23の下流側且つ吸気弁16の上流側の位置における吸気通路11(以下これを「ポート通路11b」と称す)に設けられ、当該位置の圧力(以下これを「ポート圧」と称す)に応じた信号をECU100に出力する。圧力センサ55には高応答のものが使用される。本実施形態において、吸気圧センサ41及び吸気温センサ42はサージタンク48に各一つ設けられ、圧力センサ55は各気筒毎に、より詳細には各気筒の枝管49毎に設けられる。
The intake pressure sensor 41 is provided in the
吸気制御弁23は、圧力センサ55の上流側の位置における各気筒の枝管49毎に設けられる。吸気制御弁23は、吸気通路11(より詳細には枝管49)内に配設された弁体33と、弁体33を駆動するロータリソレノイド等の電動アクチュエータ34とを備える。さらに吸気制御弁23は、弁体33の開度を検出する開度センサ54を備える。開度センサ54は非接触式であるのが好ましい。吸気制御弁23は吸気通路11内を閉止可能であり、特に吸気絞り弁22と異なり、その全閉時に吸気通路11内を気密に閉止し、吸気の通過を遮断する構造となっている。これに対し吸気絞り弁22は、その全閉時に吸気通路11を最大に絞るだけで、吸気の通過を許容する。また吸気制御弁23の電動アクチュエータ34は、吸気絞り弁22の電動アクチュエータ38よりも遥かに高速で作動可能であり、応答性が高く、弁体33を例えば2〜3msec以内に、クランク角の単位ではエンジン回転2000rpmにおいて10°CA程度のオーダーで、開閉可能である。これにより、吸気制御弁23は吸気弁16の開閉と同期して開閉可能である。本実施形態では吸気制御弁23がバタフライ弁形式となっているが、例えばシャッター弁等の他の形式であってもよい。
The
この吸気制御弁23は、ECU100から電動アクチュエータ34に出力される開度信号に応じて、全開から全閉まで、その開度が制御される。またこの吸気制御弁23は各気筒毎に設けられ、各気筒が複数の吸気通路11(枝管49)を有する場合、これら吸気通路11毎に吸気制御弁23が設けられる。このように複数設けられた吸気制御弁23は、各気筒毎、各吸気通路11毎に個別に制御可能である。
The opening degree of the
本実施形態では個々の気筒を単位として吸気制御弁23が制御され、また、全開又は全閉にのみ、その開度が制御される。本実施形態で吸気制御弁23の「開弁」、「閉弁」といった場合、それは吸気制御弁23の「全開」、「全閉」を意味する。また「全開」、「全閉」とは、必ずしも機械的な全開、全閉をいうものではなく、通過する空気への絞りの程度を意味し、例えば「全開」といった場合、機械的な全開でなくても、通過空気流量の減少が無ければ全開の状態である。また、本実施形態で吸気制御弁23の「作動」といった場合、それは吸気制御弁23が1気筒サイクル中に開閉されることを意味し、吸気制御弁23の「非作動」といった場合、それは吸気制御弁23が全開に保持されることを意味する。
In the present embodiment, the
次に、本実施形態において特徴的な吸気制御弁23の開弁時期及び開弁期間の設定について説明する。なお以下に説明する各マップは、実験・解析等を経て予め作成され、ECU100に記憶されたものである。
Next, setting of the valve opening timing and the valve opening period of the
まず、前述の慣性過給を行うように吸気制御弁23を作動させた場合の吸気行程における圧力及び空気流量の変化の概要を図2を参照しつつ説明する。図には、クランク角度が進行したときの吸気制御弁23の開度、吸気制御弁下流側のポート圧、吸気制御弁上流側のインマニ圧の平均値(平均インマニ圧)、ある特定気筒内に流入する空気の流量(g/s)の推移が示されている。CA_Po、CA_Pc、CA_P_wはそれぞれ吸気制御弁23の開弁時期、閉弁時期及び開弁期間を表し、それら開弁時期及び閉弁時期はそれぞれECU100が吸気制御弁23に開弁信号及び閉弁信号を出力するタイミング(目標値)として表される。これらにはCA_Pc=CA_Po+CA_Pwの関係がある。
First, an outline of changes in pressure and air flow rate in the intake stroke when the
図示されるように、吸気制御弁23の開弁前では、ピストン24の下降に従ってポート圧が徐々に低下していく。そして開弁時期CA_Poに至って吸気制御弁23が瞬時的に開弁されると、その直前に形成されていた吸気制御弁上流側と下流側との差圧により空気が一気に気筒内に流れ込み、慣性過給が実行される((Ga2)の部分参照)。このときポート圧は平均インマニ圧より高圧であり、この状態で吸気制御弁23及び吸気弁16が閉弁されると、ポート通路11bにその高圧が保持される。次回の吸気行程で吸気弁16が開弁されると、その高圧と、ピストン24の下降による負圧化とにより、ポート通路11b内の空気が気筒内に流入する((Ga1)の部分参照)。本実施形態のようにオーバーラップがある場合、この流入空気は、筒内に残留した排気ガス(残留ガス)を排気通路17に掃気すると共に、一部排気通路17に吹き抜けるものもある。オーバーラップがない場合はこのような作用は生じない。
As shown in the figure, before the
この中で、吸気行程後期の吸気制御弁開弁後に行われるメインの空気流入に基づく吸入空気量がGa2、吸気行程初期の吸気制御弁開弁前に行われる空気流入に基づく吸入空気量がGa1である。以下、これらGa2、Ga1をそれぞれ「開弁後空気量」、「開弁前空気量」と称す。後期の空気流入は、本来の目的である空気量増加のための慣性過給によるものである。また前期の空気流入は、前回の吸気行程から保持されていたポート圧を利用して筒内残留ガスを排気系に掃気し、併せて筒内への空気量を増加することを意図している。この初期の流入分は全体の2割程度にも及ぶため、これを精度良く推定することも重要である。 Among these, the intake air amount based on the main air inflow performed after the intake control valve opening in the latter half of the intake stroke is Ga2, and the intake air amount based on the air inflow performed before the intake control valve opening in the initial intake stroke is Ga1. It is. Hereinafter, these Ga2 and Ga1 are referred to as “the air amount after opening” and “the air amount before opening”, respectively. Late air inflow is due to inertial supercharging for increasing air volume, which is the original purpose. In addition, the air inflow in the previous period is intended to scavenge the residual gas in the cylinder to the exhaust system using the port pressure maintained from the previous intake stroke, and also increase the amount of air into the cylinder. . Since this initial inflow reaches about 20% of the total, it is also important to accurately estimate this amount.
次に、図3を参照しつつ、本実施形態におけるエンジン制御のメインルーチンについて説明する。このメインルーチンはECU100によって各気筒毎に、且つ所定のクランク角度毎に実行される。
Next, the main routine for engine control in this embodiment will be described with reference to FIG. This main routine is executed by the
まず最初のステップS101では、ある一気筒に供給すべき空気量の目標値である目標空気量Ga_trgが算出される。ここではまず、クランク角センサ28及びアクセル開度センサ30の出力信号に基づいてそれぞれ演算及び検出されたエンジン回転速度Ne及びアクセル開度Acが取得される。そしてそのアクセル開度Acに基づき、エンジンに要求されるトルク即ち目標トルクTtが決定される。当然、アクセル開度Acが大きくなるほど目標トルクTtは大きくなる。次に、エンジン回転速度Neと目標トルクTtとに基づき、図4に示す目標空気量マップを使用して、目標空気量Ga_trgが算出される。なお、目標空気量Ga_trg、開弁前空気量Ga1及び開弁後空気量Ga2等は、エンジン1気筒に1回の吸気行程で吸気する空気量(g/気筒)とする。
First, in step S101, a target air amount Ga_trg, which is a target value of the air amount to be supplied to a certain cylinder, is calculated. Here, first, the engine rotational speed Ne and the accelerator opening degree Ac calculated and detected based on the output signals of the
次にステップS102において、エンジン運転状態を表すパラメータである目標空気量Ga_trg及びエンジン回転速度Neに基づき、吸気制御弁23の作動域にあるか否かが判断される。この判断は、図5に示すような作動域マップを使用して行われる。このマップでは、全領域が作動域Aと非作動域Bとに区分されている。作動域Aは、エンジンの低回転側且つ中高負荷側に存在する。エンジン運転状態が作動域Aにあるときは、前記吸気制御弁23を作動させて空気量を増加するようにする。エンジン運転状態が非作動域Bにあるときは吸気制御弁23を非作動とする。作動域Aと非作動域Bとの境界線上は吸気制御弁非作動状態で最大空気量が得られる領域となる。
Next, in step S102, it is determined whether or not the
目標空気量Ga_trg及びエンジン回転速度Neの値が作動域Aにある場合は、ステップS103に進んで作動フラグがオンされる。他方、作動域Aにない場合(即ち非作動域Bにある場合)は、ステップS104に進んで作動フラグがオフされる。このように、エンジン運転状態に基づいて吸気制御弁作動要求の有無が判定される。 When the values of the target air amount Ga_trg and the engine rotational speed Ne are in the operating range A, the process proceeds to step S103 and the operating flag is turned on. On the other hand, when it is not in the operation area A (that is, when it is in the non-operation area B), the process proceeds to step S104 and the operation flag is turned off. Thus, the presence or absence of the intake control valve operation request is determined based on the engine operating state.
次に、ステップS105に進んで、作動フラグがオンか否かが判定される。オフのときはステップS119に進んで吸気制御弁23を開弁し、ステップS120でエアフローメータ21の検出値に基づき当該気筒に流入する空気量Gaを算出した後、ステップS118に進む。他方、オンのときはステップS106に進んで、開弁前空気量Ga1を推定する。この開弁前空気量Ga1の推定については後に説明する。なお、このメインルーチンは気筒毎に順次実行されるので、吸気制御弁23の作動の開始時及び終了時には、一部の気筒が作動状態を前提とした空気量推定(ステップS106〜S117)、残りの気筒が非作動状態を前提とした空気量推定(ステップS120)となる。
Next, it progresses to step S105 and it is determined whether an operation flag is ON. When it is off, the routine proceeds to step S119, where the
ステップS106の次はステップS107に移行し、開弁後空気量の目標値(目標開弁後空気量)Ga2_trgが、式:Ga2_trg=Ga_trg−Ga1により算出される。 After step S106, the process proceeds to step S107, and the target value of the air amount after opening (target air amount after opening) Ga2_trg is calculated by the formula: Ga2_trg = Ga_trg−Ga1.
次に、ステップS108に進み、後述の制御1を実行することにより、吸気制御弁23の開弁時期の目標値(目標開弁時期)CA_Po及び開弁期間の目標値(目標開弁期間)CA_Pwが、それぞれ算出される。
Next, the process proceeds to step S108, and by executing the
次に、ステップS109において、クランク角センサ28によって検出される実際のクランク角度が目標開弁時期CA_Poであるか否かが判断される。
Next, in step S109, it is determined whether or not the actual crank angle detected by the
クランク角度が目標開弁時期CA_Poであるときは、ステップS110で、吸気制御弁23が開弁される。即ち、ECU100から吸気制御弁23に開弁信号が出力される。そしてステップS111において、吸気制御弁23の実際の開弁時期(実開弁時期)CA_Popenが検出され、ECU100のメモリに一時記憶される。同時に、その実開弁時期CA_Popenにおけるポート圧が圧力センサ55により検出され、P4としてECU100のメモリに一時記憶される。こうしてステップS112に移行する。他方、ステップS109でクランク角度が目標開弁時期CA_Poでないと判断された場合は、ステップS110,S111をスキップしてステップS112に進む。
When the crank angle is the target valve opening timing CA_Po, the
ステップS112では、後述の制御2を実行することにより、吸気制御弁23の閉弁時期の目標値(目標閉弁時期)CA_Pcが算出される。
In step S112, a target value (target valve closing timing) CA_Pc of the valve closing timing of the
次のステップS113では、クランク角センサ28によって検出される実際のクランク角度が目標閉弁時期CA_Pcであるか否かが判断される。
In the next step S113, it is determined whether or not the actual crank angle detected by the
クランク角度が目標閉弁時期CA_Pcであるときは、ステップS114で、吸気制御弁23が閉弁される。即ち、ECU100から吸気制御弁23に閉弁信号が出力される。そしてステップS115において、吸気制御弁23の実際の閉弁時期(実閉弁時期)CA_Pcloseが検出され、ECU100のメモリに一時記憶される。こうしてステップS116に移行する。他方、ステップS113でクランク角度が目標閉弁時期CA_Pcでないと判断された場合は、ステップS114,S115をスキップしてステップS116に進む。
When the crank angle is the target valve closing timing CA_Pc, the
ステップS116では、実開弁期間CA_Pwidthが式:CA_Pwidth=CA_Pclose−CA_Popenにより算出されると共に、実開弁時期CA_Popen、実開弁期間CA_Pwidth及びその実開弁時期CA_Popenにおけるポート圧P4に基づき、開弁後空気量Ga2が算出される。これについは後述する。 In step S116, the actual valve opening period CA_Pwidth is calculated by the formula: CA_Pwidth = CA_Pclose−CA_Popen, and after the valve opening based on the actual valve opening timing CA_Popen, the actual valve opening period CA_Pwidth, and the port pressure P4 at the actual valve opening timing CA_Popen. An air amount Ga2 is calculated. This will be described later.
こうして開弁前空気量Ga1と開弁後空気量Ga2とが求まったならば、ステップS117に進んで、実際値且つ推定値としての空気量Gaが式:Ga=Ga1+Ga2により算出される。 If the pre-valve air amount Ga1 and the post-valve air amount Ga2 are thus obtained, the process proceeds to step S117, where the actual and estimated air amount Ga is calculated by the formula: Ga = Ga1 + Ga2.
次に、ステップS118では、空気量Gaに基づき、点火時期Tigbが、図6の点火時期マップを参照して決定される。以上で本ルーチンが終了される。ここでは制御量の一例として点火時期の場合のみを説明したが、同様の方法により、燃料噴射量及び燃料噴射時期等の他の制御量も決定することができる。ECU100は、これら制御量に基づいて各気筒の点火プラグ14及びインジェクタ10等を制御する。
Next, in step S118, the ignition timing Tigb is determined based on the air amount Ga with reference to the ignition timing map of FIG. This routine is completed as described above. Although only the case of the ignition timing has been described here as an example of the control amount, other control amounts such as the fuel injection amount and the fuel injection timing can be determined by the same method. The
次に、以下においてかかるメインルーチンの詳細を説明する。
まず、ステップS106における開弁前空気量Ga1の推定について説明する。開弁前空気量Ga1は、吸気弁開弁前後のタイミングにおけるポート圧の変化により推定できる。ここでは簡単のためオーバーラップが無いと仮定して、吸気制御弁開弁前にポート通路11bから気筒内に流入した空気量は、ポート通路11bから減少した空気量と等しい。ポート通路11bの容積は幾何学的に決まり、既知の一定値であることから、吸気弁16の開弁直前から吸気制御弁23の開弁直前までのポート通路11b内の空気密度変化から、開弁前空気量Ga1を推定することができる。
Details of the main routine will be described below.
First, the estimation of the pre-valve air amount Ga1 in step S106 will be described. The pre-valve air amount Ga1 can be estimated from a change in port pressure at timings before and after the intake valve is opened. Here, for simplicity, it is assumed that there is no overlap, and the amount of air flowing into the cylinder from the
ポート通路11bから空気が筒内に流れ込むときのポート圧の減少は断熱変化と見なすことができ、密度の変化は、吸気弁開弁前の圧力P10と、吸気弁開弁後且つ吸気制御弁開弁前の圧力P11(図7参照)とを圧力センサ55により検出して、次式により求められる。
ρ11/ρ10=(P10/P11)^(−1/k) ・・・(1)
A decrease in port pressure when air flows into the cylinder from the
ρ11 / ρ10 = (P10 / P11) ^ (− 1 / k) (1)
ここで、ρ10、ρ11はそれぞれP10、P11検出時の空気密度である。それぞれを吸気弁開弁前密度、吸気制御弁開弁前密度と称す。kは所定の定数である。なお、記号「^」は累乗を意味し、右辺:(P10/P11)^(−1/k)は、(P10/P11)の(−1/k)乗を意味する(以下同様)。 Here, ρ10 and ρ11 are air densities when P10 and P11 are detected, respectively. These are called the density before opening the intake valve and the density before opening the intake control valve. k is a predetermined constant. The symbol “^” means power and the right side: (P10 / P11) ^ (− 1 / k) means (P10 / P11) to the power of (−1 / k) (the same applies hereinafter).
よって、気筒内に流入した開弁前空気量Ga1は次式により算出される。
Ga1=V×(ρ10−ρ11)=V×ρ10×(1−(P10/P11)^(−1/k))
・・・(2)
Therefore, the pre-valve air amount Ga1 flowing into the cylinder is calculated by the following equation.
Ga1 = V × (ρ10−ρ11) = V × ρ10 × (1- (P10 / P11) ^ (− 1 / k))
... (2)
ここで、Vはポート通路11bの容積である。
吸気弁開弁前密度ρ10は、吸入空気温度及びインマニ圧より算出できる。本実施形態では、吸入空気温度及びインマニ圧として、それぞれ吸気温センサ42及び吸気圧センサ41で検出した値を用いる。
Here, V is the volume of the
The density ρ10 before opening the intake valve can be calculated from the intake air temperature and the intake manifold pressure. In the present embodiment, values detected by the intake
よって、吸気温、吸気圧、吸気弁開弁前圧力P10及び吸気制御弁開弁前圧力P11から、(2)式に従って、開弁前空気量Ga1を算出できる。本実施形態ではECU100がこのような計算を行って開弁前空気量Ga1を算出する。
本実施形態ではオーバーラップがあるため、オーバーラップ中の吸気の排気系への吹き抜けを考慮した補正を行う。即ち、開弁前空気量Ga1に基づき、図8の吹き抜け量マップを用いて、吹き抜け量Ga_exが算出され、この吹き抜け量Ga_exを開弁前空気量Ga1から差し引いて、補正後の開弁前空気量Ga1(=Ga1−Ga_ex)が算出される。なおマップ中、Ga1maxは、オーバーラップ時(これはほぼ吸気上死点とみなせる)の気筒容積に基づく開弁前空気量の最大値である。オーバーラップが無い場合、吸気の吹き抜けは生じないのでこのような補正は省略される。
Therefore, the air amount Ga1 before opening can be calculated from the intake air temperature, the intake pressure, the pressure P10 before opening the intake valve and the pressure P11 before opening the intake control valve according to the equation (2). In the present embodiment, the
In the present embodiment, since there is an overlap, correction is performed in consideration of blow-through of the intake air during the overlap to the exhaust system. That is, the blow-through amount Ga_ex is calculated based on the pre-valve air amount Ga1 and using the blow-through amount map of FIG. The quantity Ga1 (= Ga1-Ga_ex) is calculated. In the map, Ga1max is the maximum value of the pre-valve air amount based on the cylinder volume at the time of overlap (this can be regarded as the intake top dead center). When there is no overlap, no intake air blow-in occurs, and thus such correction is omitted.
次に、図9に基づき、目標開弁時期CA_Po及び目標開弁期間CA_Pwを算出するための制御1について説明する。なお、この制御1に関連する各タイミング等を図10に示すので適宜参照されたい。
Next, the
まずステップS201では、クランク角センサ28によって検出される実際のクランク角度が、第1圧力検出時期CA_1か否かが判断される。この第1圧力検出時期CA_1は、吸気弁開弁後で且つ排気弁閉弁後の時期となるよう設定され、例えば40°ATDCである。
クランク角度が第1圧力検出時期CA_1であるときは、ステップS202で、その時期CA_1におけるポート圧が圧力センサ55により検出され、P1としてECU100のメモリに一時記憶される。こうしてステップS203に移行する。他方、ステップS201でクランク角度が第1圧力検出時期CA_1でないと判断された場合は、ステップS202をスキップしてステップS203に進む。
First, in step S201, it is determined whether or not the actual crank angle detected by the
When the crank angle is the first pressure detection time CA_1, the port pressure at the time CA_1 is detected by the
ステップS203では、エンジン回転速度Neに基づき、図11の第2圧力検出時期マップを参照して、第2圧力検出時期CA_2が算出される。 In step S203, the second pressure detection timing CA_2 is calculated based on the engine rotational speed Ne with reference to the second pressure detection timing map of FIG.
次に、ステップS204において、クランク角センサ28によって検出される実際のクランク角度が第2圧力検出時期CA_2か否かが判断される。
Next, in step S204, it is determined whether or not the actual crank angle detected by the
クランク角度が第2圧力検出時期CA_2であるときは、ステップS205で、その時期CA_2におけるポート圧が圧力センサ55により検出され、P2としてECU100のメモリに一時記憶される。こうしてステップS206に移行する。他方、ステップS204でクランク角度が第2圧力検出時期CA_2でないと判断された場合は、ステップS205をスキップしてステップS206に進む。
When the crank angle is the second pressure detection time CA_2, the port pressure at the time CA_2 is detected by the
ステップS206では、それらポート圧P1,P2に基づき、最終の第2圧力検出時期CA_2以降のポート圧P3が推定される。この点は後に詳述する。 In step S206, the port pressure P3 after the final second pressure detection timing CA_2 is estimated based on the port pressures P1 and P2. This point will be described in detail later.
そして次に、ステップS207において、図3のステップS107で求められた目標開弁後空気量Ga2_trgと、ポート圧P3とに基づき、目標開弁時期CA_Po及び目標開弁期間CA_Pwが算出される。以上で本ルーチンが終了する。 Next, in step S207, the target valve opening timing CA_Po and the target valve opening period CA_Pw are calculated based on the target post-opening air amount Ga2_trg obtained in step S107 of FIG. 3 and the port pressure P3. This routine is completed.
概して、この制御1では、吸気制御弁開弁前の2点のポート圧を検出し、その最終検出時以降のポート圧P3を推定し、この推定されたポート圧P3と目標開弁後空気量Ga2_trgとに基づき、目標開弁時期CA_Po及び目標開弁期間CA_Pwを算出するという処理を実行している。
Generally, in this
排気弁の閉弁後の気筒容積変化は断熱変化と見なせるので、かかる2点のポート圧を検出すればそれ以降のポート圧を推定できる。ここでステップS201に関し、第1圧力検出時期CA_1を吸気弁開弁後としているのは、ポート通路11bの圧力が筒内圧とほぼ等しくなるまでの時間が必要だからであり、また、第1圧力検出時期CA_1を排気弁閉弁後としているのは、ポート通路11bや気筒12内が排気通路17と連通していると、排気圧の影響を受けてポート圧が変化してしまうからである。
Since the cylinder volume change after the exhaust valve is closed can be regarded as an adiabatic change, the port pressure after that can be estimated by detecting these two port pressures. Here, with respect to step S201, the first pressure detection timing CA_1 is set after the intake valve is opened because time is required until the pressure in the
ステップS203に関し、図11のマップにおいては、エンジン回転速度Neが高くなるほど第2圧力検出時期CA_2は早められる。これは、エンジン回転速度Neが高くなるほど吸気制御弁の開弁時期が早められるためである。 Regarding step S203, in the map of FIG. 11, the second pressure detection time CA_2 is advanced as the engine speed Ne increases. This is because the opening timing of the intake control valve is advanced as the engine speed Ne increases.
ステップS206に関し、ポート圧P3の推定は以下の方法により行われる。
まず、断熱変化の式:P2/P1=(V1/V2)^kよりkを算出する。ここで、V1は、第1圧力検出時期CA_1におけるポート通路11bと気筒内容積との和であり、V2は、第2圧力検出時期CA_2におけるポート通路11bと気筒内容積との和である。気筒内容積はクランク角度の関数であるから、それぞれの気筒内容積は各時期CA_1、CA_2が分かっていることから算出可能である。
Regarding step S206, the port pressure P3 is estimated by the following method.
First, k is calculated from the equation of adiabatic change: P2 / P1 = (V1 / V2) ^ k. Here, V1 is the sum of the
次に、P3=P2(V2/V3)^kよりP3を算出する。V3は、P3を算出したい時期におけるポート通路11bと気筒内容積との和である。
これにより、第2圧力検出時期CA_2以降の各クランク角度におけるポート圧P3を推定することができる。なお、kを実験等により予め求めた定数とすれば、ポート圧P1,P2のいずれか一方のみを検出してポート圧P3を推定することができる。例えばポート圧P1のみに基づき、P3=P1(V1/V3)^kからポート圧P3を推定することができる。
Next, P3 is calculated from P3 = P2 (V2 / V3) ^ k. V3 is the sum of the
Thereby, the port pressure P3 at each crank angle after the second pressure detection timing CA_2 can be estimated. If k is a constant obtained in advance by experiment or the like, only one of the port pressures P1 and P2 can be detected to estimate the port pressure P3. For example, the port pressure P3 can be estimated from P3 = P1 (V1 / V3) ^ k based only on the port pressure P1.
次に、ステップS207に関する目標開弁時期CA_Po及び目標開弁期間CA_Pwの算出について説明する。 Next, calculation of the target valve opening timing CA_Po and the target valve opening period CA_Pw regarding step S207 will be described.
ここでは、図12に示される開弁後空気量マップが使用される。この開弁後空気量マップは、ポート圧P3、目標開弁時期CA_Po及び目標開弁期間CA_Pwという三つのパラメータから、目標開弁後空気量Ga2_trgを算出できるように作成された三次元マップである。例えば、ある一定の開弁期間CA_Pw_nにおけるマップを抽出すると図13に示す通りとなる。なおTDCは吸気上死点、BDCは吸気下死点である。後に説明するが、このマップは、実際値としてのポート圧P4、開弁時期CA_Popen及び開弁期間CA_Pwidthから開弁後空気量Ga2を算出するのにも利用される。見られるように、概して、開弁時期が遅くなるほど空気量は増加し、ある領域をピークに開弁時期がそこから遅れていくと、空気量は少なくなっていく。これは吸気制御弁23の開弁から吸気弁16の閉弁までの期間が短くなることによる。また図12及び図13に示されるものはエンジン回転速度がある一定値であるときのものである。
Here, the post-valve air amount map shown in FIG. 12 is used. This post-valve air amount map is a three-dimensional map created so that the target post-valve air amount Ga2_trg can be calculated from the three parameters of the port pressure P3, the target valve opening timing CA_Po, and the target valve opening period CA_Pw. . For example, when a map in a certain valve opening period CA_Pw_n is extracted, the map is as shown in FIG. TDC is an intake top dead center, and BDC is an intake bottom dead center. As will be described later, this map is also used to calculate the post-valve air amount Ga2 from the port pressure P4, the valve opening timing CA_Popen, and the valve opening period CA_Pwidth as actual values. As can be seen, in general, the air amount increases as the valve opening timing is delayed, and the air amount decreases as the valve opening timing delays from a certain region. This is because the period from the opening of the
本発明者らは、鋭意研究の結果、前述のような三つのパラメータ(即ち、開弁時ポート圧、開弁時期及び開弁期間)と、吸気制御弁23が開いたときに気筒内に流入する空気量とが相互に関連することを見いだした。特に、吸気制御弁23の開弁後の空気流量は、吸気制御弁23の開弁タイミングとその時点でのポート圧とに大きく依存する。かかる開弁後空気量マップは、そのような知見に基づき、実験・解析といった過程を繰り返し経て作成されたものである。概して、吸入空気量を多くしようとした場合、開弁時ポート圧P2を低くしたり(吸気制御弁上下流側の差圧が大きくなり開弁時の流速が上がる)、開弁時期を遅らせたり(同様の理由及び筒内容積が大きい段階で空気を押し込める)、開弁期間を長くとったりする(空気流入時間が長くとれる)ことが有効である。ただし開弁時期については、マップ中に空気量ピークが存在することから分かるように、開弁時ポート圧と筒内容積と開弁後の開弁期間(或いは吸気弁閉弁時期)等との関係で最適なタイミングがある。
As a result of diligent research, the present inventors have flown into the cylinder when the
このマップを利用すれば、前記三つのパラメータから開弁後空気量を推定することができる。しかしながら、本実施形態のケースでは開弁時ポート圧と開弁後空気量とが既知である場合にマップを利用して開弁時期及び開弁期間の算出を行う。 If this map is used, the post-valve air amount can be estimated from the three parameters. However, in the case of the present embodiment, the valve opening timing and the valve opening period are calculated using the map when the valve opening port pressure and the post-valve air amount are known.
ここで、図12の開弁後空気量マップにおいて、各目標開弁期間CA_Pwでの目標開弁後空気量Ga2_trgの最大値を採ることにより、開弁後空気量マップを図14に示すような二次元マップ(開弁後最大空気量マップと称す)に落とし込む操作或いは処理を行う。これをより分かり易く説明すると、まず、図12の三次元マップが図示されるように各目標開弁期間CA_Pw毎の複数枚の二次元マップからなると仮定し、これら各枚を目標開弁期間CA_Pwの軸方向(矢印方向)に透過視する。大雑把に言えば、目標開弁時期CA_Po及びポート圧P3の両軸によって規定される平面を矢印方向から無数に串刺しするようなイメージである。そして各目標開弁時期CA_Po及び各ポート圧P3に対し、目標開弁後空気量Ga2_trgが最大となる点を複数枚のマップから抽出してプロットすると、図14に示すような二次元マップが得られる。このような操作ないし処理は、本実施形態ではECU100の内部処理によって行うが、予めその二次元マップを作成しておいてECU100に記憶させるようにしてもよい。この二次元マップでは、頂点がインマニ圧と重なる等空気量曲線4(太線)の内側が、吸気制御弁23がない場合よりも空気量を増加できる領域となり、曲線4の左側(開弁時期が早い側)が、吸気制御弁23がない場合と同等の空気量しか得られない領域となり、その曲線4の右側(開弁時期が遅い側)が、吸気制御弁23がない場合より少ない空気量しか得られない領域となる。
Here, in the post-valve air amount map of FIG. 12, the post-valve air amount map is as shown in FIG. 14 by taking the maximum value of the target post-open air amount Ga2_trg in each target valve opening period CA_Pw. An operation or process for dropping into a two-dimensional map (referred to as a maximum air amount map after valve opening) is performed. To explain this more easily, first, it is assumed that the three-dimensional map of FIG. 12 is composed of a plurality of two-dimensional maps for each target valve opening period CA_Pw, and each of these sheets is set as the target valve opening period CA_Pw. In the axial direction (arrow direction). Roughly speaking, it is an image in which a plane defined by both the target valve opening timing CA_Po and the port pressure P3 is skewed countlessly from the direction of the arrow. Then, when the points at which the target post-opening air amount Ga2_trg becomes maximum for each target valve opening timing CA_Po and each port pressure P3 are extracted and plotted from a plurality of maps, a two-dimensional map as shown in FIG. 14 is obtained. It is done. In the present embodiment, such an operation or process is performed by an internal process of the
こうして出来た二次元マップに対し、図9のステップS206で得られた推定値としてのポート圧P3を、図15に示すように重ねる処理を行う。なお図では便宜上、第2圧力検出時期CA_2以前のポート圧も示してある。そして、このようにクランク角度の進行につれ減少方向に推移するポート圧P3の曲線と、マップ中の目標開弁後空気量Ga2_trg=Sの値を持つ等空気量曲線(太線)との交点を求め、そのうち最も早い1点に対応するクランク角度を、求めるべき目標開弁時期CA_Po=Xとして決定する。そしてその1点に対応するポート圧P3を、求めるべきポート圧P3=Yとして決定する。 The port pressure P3 as the estimated value obtained in step S206 of FIG. 9 is superimposed on the two-dimensional map thus created as shown in FIG. In the figure, the port pressure before the second pressure detection time CA_2 is also shown for convenience. Then, the intersection of the curve of the port pressure P3 that changes in the decreasing direction as the crank angle progresses and the equal air amount curve (thick line) having the target post-valve air amount Ga2_trg = S in the map is obtained. The crank angle corresponding to the earliest point is determined as the target valve opening timing CA_Po = X to be obtained. Then, the port pressure P3 corresponding to the one point is determined as the port pressure P3 = Y to be obtained.
こうして唯一の目標開弁時期CA_Po=Xとポート圧P3=Yとが定まったならば、次に、これらが得られたマップの1枚を抽出する。即ち、図12の三次元マップは各目標開弁期間CA_Pw毎に複数枚のマップがあると見なされたが、その目標開弁時期CA_Po=Xとポート圧P3=Yと目標開弁後空気量Ga2_trg=Sとに対応する1枚のマップが存在するはずである。そこで、この1枚を図12の三次元マップから抽出し、その1枚に目標開弁時期CA_Po=X、ポート圧P3=Y、目標開弁後空気量Ga2_trg=Sを当てはめて、求めるべき目標開弁期間CA_Pw=Zを決定する。以上のような処理をECU100で行って、図9のステップS207における目標開弁時期CA_Po及び目標開弁期間CA_Pwの算出を行う。
If the only target valve opening timing CA_Po = X and the port pressure P3 = Y are determined in this way, then one of the maps from which these are obtained is extracted. That is, the three-dimensional map of FIG. 12 is considered to have a plurality of maps for each target valve opening period CA_Pw, but the target valve opening timing CA_Po = X, the port pressure P3 = Y, and the air amount after the target valve opening. There should be one map corresponding to Ga2_trg = S. Therefore, this one sheet is extracted from the three-dimensional map of FIG. 12, and the target valve opening timing CA_Po = X, port pressure P3 = Y, target post-valve air amount Ga2_trg = S is applied to one sheet and the target to be obtained. The valve opening period CA_Pw = Z is determined. The processing as described above is performed by the
ここで、これらの開弁時期X及び開弁期間Zについて図16及び図17により説明を加える。図16は、開弁時期を変化させたときにどれだけの空気量が得られるかを示したグラフである。なおここでは開弁期間が最適であることを前提とする。開弁時期がXであるときに実空気量は目標空気量と等しい。これより開弁時期を早めると実空気量は目標空気量より少なくなり、多くの領域で、吸気制御弁非作動時の空気量と同等になってしまう。これは、あまりに開弁時期が早い場合、開弁時の筒内容積が小さく、吸気制御弁の上下流側の差圧も小さいためである。この領域は図14の曲線4の左側の領域に対応する。また、開弁時期をXより遅くしていくと、実空気量は次第に増加するがその後減少し、やがて目標空気量より少なくなる。このような山の部分が吸気制御弁23による過給効果を得られる部分、即ち図14の曲線4の内側の領域に対応する部分であり、また、実空気量が吸気制御弁非作動時の空気量を下回る領域が図14の曲線4の右側の領域に対応する。実空気量が吸気制御弁非作動時の空気量を下回る理由は、単純に吸気制御弁23の開弁から吸気弁16の閉弁までの期間が短くなり、十分な空気流入時間を確保できないからである。
Here, the valve opening timing X and the valve opening period Z will be described with reference to FIGS. 16 and 17. FIG. 16 is a graph showing how much air is obtained when the valve opening timing is changed. Here, it is assumed that the valve opening period is optimal. When the valve opening timing is X, the actual air amount is equal to the target air amount. If the valve opening timing is made earlier than this, the actual air amount becomes smaller than the target air amount, and in many areas, becomes equal to the air amount when the intake control valve is not operated. This is because when the valve opening timing is too early, the cylinder volume at the time of valve opening is small, and the differential pressure on the upstream and downstream sides of the intake control valve is also small. This region corresponds to the left region of curve 4 in FIG. When the valve opening timing is made later than X, the actual air amount gradually increases but then decreases, and eventually becomes smaller than the target air amount. Such a crest portion is a portion where the supercharging effect by the
図17は、開弁時期を変化させたときの開弁期間の変化の様子を示す。なおここでは最大の空気量を得られるようにしたときの関係が示される。破線のように、吸気弁閉弁と同時に吸気制御弁を閉弁させる場合、開弁時期に対する開弁期間の関係は反比例となり、吸気弁閉弁時に開弁期間ゼロとなる。これに対し、実線で示される本実施形態の場合、開弁時期がX又はそれ以降のとき、開弁期間Zは破線より短くなり、吸気制御弁は吸気弁よりも早く閉じられる。これは、一旦気筒内に流れ込んで過給状態となった空気を気筒内に閉じこめ、その逆流及び圧力抜けを防止するためである。 FIG. 17 shows how the valve opening period changes when the valve opening timing is changed. Here, the relationship when the maximum amount of air can be obtained is shown. As shown by the broken line, when the intake control valve is closed simultaneously with the intake valve closing, the relationship of the valve opening period to the valve opening timing is inversely proportional, and the valve opening period is zero when the intake valve is closed. On the other hand, in the case of this embodiment shown by the solid line, when the valve opening timing is X or later, the valve opening period Z is shorter than the broken line, and the intake control valve is closed earlier than the intake valve. This is for the purpose of confining the air once flowing into the cylinder and becoming supercharged in the cylinder to prevent backflow and pressure loss.
図18は、図15と同様の図であり、開弁時期、ポート圧及び空気量の関係を示す。かかる目標空気量Sを得ようとした場合、開弁時期は、目標空気量Sとポート圧P3との二つの交点の時期A,B間のいずれの時期であってもよい。しかしながら、本実施形態では、最も早い時期A=Xを採用する。その理由は、吸気制御弁をできるだけ早く開く方がポンピングロスが小さくなり、気筒内の温度上昇が低くなり、また、そのように端の時期を選ぶと閉弁時期のばらつきに対する空気量の変化が小さくなるからである。 FIG. 18 is a view similar to FIG. 15 and shows the relationship between the valve opening timing, the port pressure, and the air amount. When trying to obtain the target air amount S, the valve opening timing may be any timing between the timings A and B of the two intersections of the target air amount S and the port pressure P3. However, in this embodiment, the earliest time A = X is adopted. The reason for this is that opening the intake control valve as soon as possible reduces the pumping loss and lowers the temperature rise in the cylinder. This is because it becomes smaller.
ここで、三番目の理由について説明する。図19は、閉弁時期と空気量との関係を示し、図中三つの山は、それぞれ開弁時期がA,B,Cである場合の閉弁時期を変化させたときの曲線である。最も早い開弁時期A及び最も遅い開弁時期Bの場合、山のピークで目標空気量Sが得られるようになっており、たとえ閉弁時期がずれても空気量の変化は小さい。これに対し、中間の開弁時期Cの場合、目標空気量Sが得られる閉弁時期はCc1,Cc2となり、いずれも山の勾配の中間に位置するため、閉弁時期がずれたときの空気量の変化は大きくなってしまう。これが中間の開弁時期Cを採用せず、端に位置する開弁時期Aを採用する理由である。 Here, the third reason will be described. FIG. 19 shows the relationship between the valve closing timing and the air amount, and the three peaks in the figure are curves when the valve closing timing is changed when the valve opening timings are A, B, and C, respectively. In the case of the earliest valve opening timing A and the latest valve opening timing B, the target air amount S is obtained at the peak of the mountain, and even if the valve closing timing is shifted, the change in the air amount is small. On the other hand, in the case of the intermediate valve opening timing C, the valve closing timings at which the target air amount S is obtained are Cc1 and Cc2, and both are located in the middle of the mountain slope, so the air when the valve closing timing is shifted The change in quantity will be large. This is the reason why the intermediate valve opening timing C is not adopted and the valve opening timing A located at the end is adopted.
さて、次に、ステップS111、S115における実開弁時期CA_Popen及び実閉弁時期CA_Pcloseの検出について説明する。 Next, detection of the actual valve opening timing CA_Popen and the actual valve closing timing CA_Pclose in steps S111 and S115 will be described.
図20は、吸気制御弁23の開閉作動時における吸気制御弁23の開度変化を示す。実際のクランク角が目標開弁時期CA_Poに到達すると、これと同時にECU100から吸気制御弁23に開弁信号が送られ、これにより吸気制御弁23の電動アクチュエータ34が開弁側に作動され、吸気制御弁23が全開(開度100%)にされる。その後、実際のクランク角が目標閉弁時期CA_Pcに到達すると、これと同時にECU100から吸気制御弁23に閉弁信号が送られ、これにより吸気制御弁23の電動アクチュエータ34が閉弁側に作動され、吸気制御弁23が全閉(開度0%)にされる。
FIG. 20 shows a change in the opening degree of the
この開閉作動時、開弁信号或いは閉弁信号が送られてから実際に吸気制御弁23が動き出すまでの間にはタイムラグが生じる。そこでこのタイムラグを考慮し、吸気制御弁23の開度センサ54により吸気制御弁開度が実際に変化したことが検知されたタイミングを、それぞれ実開弁時期CA_Popen及び実閉弁時期CA_Pcloseとして検出している。なおこの検出にはクランク角センサ28が用いられる。
During this opening / closing operation, there is a time lag between when the valve opening signal or the valve closing signal is sent and when the
具体的には、吸気制御弁23の開度センサ54の検出値が、開度ゼロ%相当の値より若干開き側である所定値V1を超えた時、つまり吸気制御弁23が開き始めた時、ECU100が吸気制御弁23の実際の開弁を判断し、この時のクランク角を実開弁時期CA_Popenとして記憶する。また、吸気制御弁23の開度センサ54の検出値が、開度100%相当の値より若干閉じ側である所定値V2を下回った時、つまり吸気制御弁23が閉じ始めた時、ECU100が吸気制御弁23の実際の閉弁を判断し、この時のクランク角を実閉弁時期CA_Pcloseとして記憶する。このように、吸気制御弁23の実際の開弁及び閉弁がECU100と開度センサ54とで検出される。
Specifically, when the detected value of the opening sensor 54 of the
なお、ここでは吸気制御弁23の開き始めと閉じ始めとで吸気制御弁23の実際の開弁及び閉弁を検出したが、開弁については吸気制御弁23が開き始めてから開き終わるまでの任意の時期で、閉弁については吸気制御弁23が閉じ始めてから閉じ終わるまでの任意の時期で、それぞれ吸気制御弁23の実際の開弁及び閉弁を検出することが可能である。例えば、30%、50%又は70%といった中間開度(例えば図中のV1‘、V2’
)で実際の開弁及び閉弁を検出してもよい。ところで、開度センサ54の特性上、吸気制御弁23の開き始めや閉じ始めを検出するのが困難な場合があり、この場合は吸気制御弁23の動作速度の大きい中間開度V1‘、V2’で検出するとよい。
Here, the actual opening and closing of the
) May detect the actual opening and closing of the valve. By the way, due to the characteristics of the opening sensor 54, it may be difficult to detect the opening or closing of the
また、吸気制御弁23の実際の開弁及び閉弁に要する作動時間Δtを考慮し、目標開弁時期CA_Po及び目標閉弁時期CA_Pcからその作動時間Δtを差し引いた時期を新たな目標開弁時期CA_Po'及び目標閉弁時期CA_Pc'として吸気制御弁23を制御してもよい。
次に、図3のステップS112における制御2、即ち、目標閉弁時期CA_Pcの算出について説明する。
Further, in consideration of the operation time Δt required for actual opening and closing of the
Next, the control 2 in step S112 of FIG. 3, that is, calculation of the target valve closing timing CA_Pc will be described.
ここでは、ECU100が以下の式に基づく演算を行って、目標閉弁時期CA_Pcを算出する。
CA_Pc=CA_Popen+CA_Pw ・・・(3)
Here, the
CA_Pc = CA_Popen + CA_Pw (3)
即ち、目標開弁時期CA_Poではなく実開弁時期CA_Popenに、目標開弁期間CA_Pwを加えて、目標閉弁時期CA_Pcを算出するようにしている。これは以下の理由に基づく。
かかる吸気制御弁23を用いるシステムでは、吸気制御弁23の開弁・閉弁時期に応じて空気量が制御されるため、その開弁・閉弁時期を正確にコントロールすることが重要である。ここで、考え方としては、目標開弁時期CA_Poに目標開弁期間CA_Pwを加えて目標閉弁時期CA_Pcを算出する、という方法もある。しかしながら、目標開弁時期CA_Po及び目標閉弁時期CA_Pcにそれぞれ開弁及び閉弁信号を送って吸気制御弁23が動き出すまでに、前述したタイムラグがあり、しかもこのタイムラグは例えばバッテリ電圧が一定以上ないときや吸気制御弁のベアリングが劣化したときなどは、長期化する。このように、たとえ正確な時期に開弁及び閉弁信号を送ったとしても、実際の開弁及び閉弁時期はばらつくのであり、このばらつきが吸入空気量のばらつきを生む結果となる。
That is, the target valve closing timing CA_Pc is calculated by adding the target valve opening period CA_Pw to the actual valve opening timing CA_Popen instead of the target valve opening timing CA_Po. This is based on the following reason.
In the system using the
ここで、もし仮に目標閉弁時期CA_Pcを実開弁時期CA_Popenでなく目標開弁時期CA_Poから算出したとすると、目標開弁時期CA_Poから実際の開弁時期までのタイムラグのばらつきと、目標閉弁時期CA_Pcから実際の閉弁時期までのタイムラグのばらつきとで、ばらつきは二重になってしまう。 Here, if the target valve closing timing CA_Pc is calculated from the target valve opening timing CA_Po instead of the actual valve opening timing CA_Popen, the variation in the time lag from the target valve opening timing CA_Po to the actual valve opening timing and the target valve closing timing Due to the time lag variation from the time CA_Pc to the actual valve closing time, the variation becomes double.
これに対し、目標閉弁時期CA_Pcを実開弁時期CA_Popenから算出したとすると、目標開弁時期CA_Poから実際の開弁時期までのタイムラグのばらつきは無視されることとなり、目標閉弁時期CA_Pcから実際の閉弁時期までのタイムラグのみがばらつきの要因となる。即ち、前者の場合と比較して、ばらつきの要因を減らし、空気量ばらつきを抑制できるというメリットがある。 On the other hand, if the target valve closing timing CA_Pc is calculated from the actual valve opening timing CA_Popen, the variation in the time lag from the target valve opening timing CA_Po to the actual valve opening timing will be ignored, and from the target valve closing timing CA_Pc Only the time lag until the actual valve closing timing causes variation. That is, as compared with the former case, there is an advantage that variation factors can be reduced and variation in air amount can be suppressed.
ここで、開弁期間を一定にして開弁時期を変化させた場合と、開弁時期を一定にして開弁期間を変化させた場合とで比較した試験結果を図21及び図22にそれぞれ示す。
まず、図21に示すように、開弁期間を一定にして開弁時期を変化させた場合、空気量のズレを3%以下に抑えるために43CA(クランク角度)の開弁時期のズレが許容される。これに対し、図22に示すように、開弁時期を一定にして開弁期間を変化させた場合、空気量のズレを同じく3%以下に抑えるためには、9CA(クランク角度)の開弁期間のズレしか許容されない。この結果から、吸気制御弁の開弁・閉弁時期のズレよりも、開弁期間のズレの方が5倍程度の空気量ズレを生じることが理解される。従って、開弁・閉弁時期を独立して制御するよりも、開弁時期のズレに追従して閉弁時期をずらすことが、空気量ばらつきを抑制する上で重要である。このように本実施形態によれば、目標閉弁時期CA_Pcから実開弁時期CA_Popenまでのズレ量に応じて目標閉弁時期CA_Pcをずらすことができるので、空気量ばらつきを最小限に抑制することが可能である。
Here, FIG. 21 and FIG. 22 show test results comparing the case where the valve opening period is changed with the valve opening period constant and the case where the valve opening period is changed while the valve opening period is constant, respectively. .
First, as shown in FIG. 21, when the valve opening time is changed with the valve opening period kept constant, the valve opening time deviation of 43CA (crank angle) is allowed in order to keep the air amount deviation below 3%. Is done. On the other hand, as shown in FIG. 22, when the valve opening period is changed with the valve opening timing constant, in order to keep the deviation of the air amount to 3% or less, the valve opening of 9 CA (crank angle) is used. Only a time lag is allowed. From this result, it is understood that the deviation of the valve opening period causes an air amount deviation of about 5 times the deviation of the opening / closing timing of the intake control valve. Therefore, rather than controlling the valve opening / closing timing independently, shifting the valve closing timing in accordance with the deviation of the valve opening timing is more important in suppressing variation in the air amount. As described above, according to the present embodiment, the target valve closing timing CA_Pc can be shifted according to the amount of deviation from the target valve closing timing CA_Pc to the actual valve opening timing CA_Popen. Is possible.
なお、例えば吸気弁の開タイミングを機械的に変更する可変バルブタイミング機構を用いた従来の空気量制御では、本実施形態のような高速空気による慣性過給の場合よりも空気が比較的ゆっくりと流動する。このため、吸気弁閉弁時の筒内圧と気筒容積とで吸入空気量が決まり、開弁時期がずれたとしても吸入空気量にはあまり影響がない。 For example, in the conventional air amount control using a variable valve timing mechanism that mechanically changes the opening timing of the intake valve, the air is relatively slower than in the case of inertia supercharging with high-speed air as in this embodiment. To flow. For this reason, the intake air amount is determined by the in-cylinder pressure and the cylinder volume when the intake valve is closed, and even if the valve opening timing is deviated, the intake air amount is not significantly affected.
ここで本実施形態において、さらに精度を上げるため次の方法を採用することができる。即ち、吸気制御弁23の実開弁時期が目標開弁時期から遅れるほど、同じ開弁期間の場合、吸入空気量が増加するので、その分閉弁時期を早め、開弁期間を短くする。即ち、次式により新たな目標閉弁時期CA_Pc'を算出する。
CA_Pc'=CA_Popen+CA_Pw−α×(CA_Popen−CA_Po) ・・・(4)
ただし、αは実験等により求められる定数である。
Here, in the present embodiment, the following method can be employed to further increase the accuracy. That is, as the actual valve opening timing of the
CA_Pc ′ = CA_Popen + CA_Pw−α × (CA_Popen−CA_Po) (4)
Here, α is a constant obtained by experiments or the like.
次に、図3のステップS116における開弁後空気量Ga2の算出について説明する。この段階では、すでに実際値としての実開弁時期CA_Popen、実開弁期間CA_Pwidth及びその実開弁時期CA_Popenにおけるポート圧P4とが求まっている。そこでこれら三つの値に基づき、図12の開弁後空気量マップを使用して、実際値且つ推定値としての開弁後空気量Ga2が算出される。これにより、目標開弁後空気量Ga2_trgよりもより真の値に近い開弁後空気量Ga2を求めることができ、またこの値を用いて、総空気量Gaを求め(ステップS117)、エンジン制御に供することが出来るようになる。 Next, calculation of the post-valve air amount Ga2 in step S116 of FIG. 3 will be described. At this stage, the actual valve opening timing CA_Popen, the actual valve opening period CA_Pwidth, and the port pressure P4 at the actual valve opening timing CA_Popen as actual values have already been obtained. Therefore, based on these three values, the post-valve air amount Ga2 as an actual value and an estimated value is calculated using the post-valve air amount map of FIG. As a result, the post-valve air amount Ga2 closer to the true value than the target post-valve air amount Ga2_trg can be obtained, and the total air amount Ga is obtained using this value (step S117) to control the engine. Can be used for
なお、本実施形態ではポート圧を保持して吸気行程の初期の空気流入を行うようにしたが、前回吸気行程の高いポート圧を保持しないで初期の空気流入がほぼ一定値になるようにすることもできる。この場合、初期の流入空気量である開弁前空気量Ga1を一定値としたり、開弁前空気量Ga1を算出する処理を簡略するなどして、後期の流入空気量である開弁後空気量の目標値Ga2_trgを決定すればよい。 In this embodiment, the port pressure is maintained and the initial air inflow of the intake stroke is performed. However, the initial air inflow is set to a substantially constant value without maintaining the high port pressure of the previous intake stroke. You can also In this case, the post-valve opening air amount that is the late inflow air amount is obtained by setting the pre-valve air amount Ga1 that is the initial inflow air amount to a constant value or by simplifying the process of calculating the pre-valve air amount Ga1. The quantity target value Ga2_trg may be determined.
本発明は、ガソリンエンジン以外のいかなる形式のエンジンにも適用できる。ガソリンエンジンの場合、前述のような直噴式或いは筒内噴射式に限らず、吸気通路噴射式エンジンや、吸気通路噴射と筒内噴射との両方を実行可能ないわゆるデュアル噴射式のエンジンにも適用できる。また、ディーゼルエンジンや、アルコール、液化天然ガス等の代替燃料を用いるエンジンにも適用可能である。本発明は過給式エンジンにも適用可能で、特にこの場合自然吸気よりもインマニ圧が高くなるので、吸気制御弁の上下流側の差圧を大きくでき、慣性過給効果を一層助長することができる。前記実施形態で示したようなマップは演算式に置き換えることも可能である。 The present invention can be applied to any type of engine other than a gasoline engine. In the case of a gasoline engine, not only the direct injection type or the in-cylinder injection type as described above, but also an intake passage injection type engine or a so-called dual injection type engine capable of performing both the intake passage injection and the in-cylinder injection. it can. Moreover, it is applicable also to the engine using alternative fuels, such as a diesel engine and alcohol, liquefied natural gas. The present invention can also be applied to a supercharged engine. Particularly, in this case, since the intake manifold pressure is higher than that of natural intake air, the differential pressure on the upstream and downstream sides of the intake control valve can be increased, and the inertia supercharging effect is further promoted. Can do. The map as shown in the above embodiment can be replaced with an arithmetic expression.
前記実施形態では、本発明にいう吸気制御弁制御手段、目標空気量決定手段、圧力推定手段、目標開弁時期決定手段、下流側圧力決定手段、目標開弁期間決定手段、目標閉弁時期決定手段、実開弁期間決定手段、実空気量推定手段、及び制御量決定手段がECU100によって構成され、圧力検出手段が圧力センサ55によって構成され、開弁検出手段及び閉弁検出手段がECU100及び開度センサ54によって構成される。
In the above embodiment, the intake control valve control means, the target air amount determination means, the pressure estimation means, the target valve opening timing determination means, the downstream pressure determination means, the target valve opening period determination means, and the target valve closing timing determination according to the present invention. Means, an actual valve opening period determining means, an actual air amount estimating means, and a control amount determining means are constituted by the
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、また、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に属する他の任意の技術にも適用することが可能である。 Embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and all modifications, applications, and equivalents included in the spirit of the present invention defined by the claims are included in the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, but can be applied to any other technique within the scope of the idea of the present invention.
1 エンジン
10 インジェクタ
11 吸気通路
11a インマニ通路
11b ポート通路
12 シリンダ
13 燃焼室
14 点火プラグ
15 吸気ポート
16 吸気弁
17 排気通路
18 触媒
19 排気ポート
20 排気弁
22 吸気絞り弁
23 吸気制御弁
33 弁体
34 アクチュエータ
41 吸気圧センサ
42 吸気温センサ
54 開度センサ
55 圧力センサ
100 電子制御ユニット(ECU)
CA_Po 吸気制御弁の目標開弁時期
CA_Pc 吸気制御弁の目標閉弁時期
CA_Pw 吸気制御弁の目標開弁期間
CA_Popen 吸気制御弁の実開弁時期
CA_Pclose 吸気制御弁の実閉弁時期
CA_Pwidth 吸気制御弁の実開弁期間
Ga_trg 目標空気量
Ga 空気量
Ga1 開弁前空気量
Ga2_trg 開弁後空気量の目標値
Ga2 開弁後空気量
P3 吸気制御弁の目標開弁時期におけるポート圧
P4 吸気制御弁の実開弁時期におけるポート圧
DESCRIPTION OF
CA_Po Target opening timing of intake control valve
CA_Pc Target valve closing timing for intake control valve
CA_Pw Target opening period of intake control valve
CA_Popen Actual opening timing of intake control valve
CA_Pclose Actual valve closing timing of intake control valve
CA_Pwidth Intake control valve actual opening period
Ga_trg Target air amount Ga Air amount Ga1 Air amount before valve opening
Ga2_trg Target value of air amount after valve opening Ga2 Air amount after valve opening P3 Port pressure P4 at target valve opening timing of intake control valve Port pressure at actual valve opening timing of intake control valve
Claims (12)
該吸気制御弁を吸気行程の途中で開弁し、その後閉弁する吸気制御弁制御手段と、
エンジン運転状態に基づいて、前記吸気制御弁の開弁後に気筒内に流入する開弁後空気量の目標値を決定する目標空気量決定手段と、
前記吸気制御弁の下流側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記吸気制御弁の開弁前に前記圧力検出手段により検出された前記下流側圧力に基づいて、その検出時以降の下流側圧力を推定する圧力推定手段と、
該圧力推定手段により推定された前記下流側圧力と、前記開弁後空気量の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の開弁時期の目標値を決定する目標開弁時期決定手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。 An intake control valve provided in an intake passage on the upstream side of the intake valve, capable of closing the intake passage and opening and closing in synchronization with opening and closing of the intake valve;
An intake control valve control means for opening the intake control valve during the intake stroke and then closing the intake control valve;
Target air amount determining means for determining a target value of the post-valve air amount flowing into the cylinder after the intake control valve is opened based on the engine operating state;
Pressure detecting means for detecting the pressure on the downstream side of the intake control valve;
Based on the downstream pressure detected by the pressure detection means before the intake control valve is opened, pressure estimation means for estimating the downstream pressure after the detection;
Target valve opening timing determining means for determining a target value of the valve opening timing of the intake control valve based on the downstream pressure estimated by the pressure estimating means and the target value of the post-valve air amount. An engine control device characterized by that.
該開弁検出手段によって実際の開弁が検出された時期と、前記開弁期間の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の閉弁時期の目標値を決定する目標閉弁時期決定手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項4又は5記載のエンジンの制御装置。 A valve opening detecting means for detecting an actual valve opening of the intake control valve;
Target valve closing timing determining means for determining a target value of the valve closing timing of the intake control valve based on the timing when the actual valve opening is detected by the valve opening detecting means and the target value of the valve opening period; The engine control device according to claim 4 or 5, further comprising:
該閉弁検出手段によって実際の閉弁が検出された時期と、前記実際の開弁が検出された時期とに基づき、前記吸気制御弁の実際の開弁期間を決定する実開弁期間決定手段と、
前記実開弁期間決定手段によって決定された前記実際の開弁期間、前記実際の開弁が検出された時期、及び該実際の開弁が検出された時期に前記圧力検出手段によって検出される前記下流側圧力に基づき、実際の空気量を推定する実空気量推定手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項6記載のエンジンの制御装置。 A valve closing detection unit for detecting an actual valve closing when the intake control valve control unit closes the intake control valve at a target value of the valve closing timing determined by the target valve closing timing determination unit; ,
An actual valve opening period determining means for determining an actual valve opening period of the intake control valve based on the time when the actual valve closing is detected by the valve closing detecting means and the time when the actual valve opening is detected. When,
The actual valve opening period determined by the actual valve opening period determining means, the time when the actual valve opening is detected, and the pressure detecting means detected at the time when the actual valve opening is detected The engine control device according to claim 6, further comprising an actual air amount estimating means for estimating an actual air amount based on the downstream pressure.
該吸気制御弁を吸気行程の途中で開弁し、その後閉弁する吸気制御弁制御手段と、
エンジン運転状態に基づいて、前記吸気制御弁の開弁後に気筒内に流入する開弁後空気量の目標値を決定する目標空気量決定手段と、
前記吸気制御弁の下流側の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記吸気制御弁の開弁前に前記圧力検出手段により検出された前記下流側圧力に基づいて、その検出時以降の前記下流側圧力を推定する圧力推定手段と、
該圧力推定手段により推定された前記下流側圧力と、前記開弁後空気量の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の開弁時期の目標値を決定する目標開弁時期決定手段と、
前記目標開弁時期決定手段により決定された前記開弁時期の目標値と、該開弁時期の目標値における前記下流側圧力と、前記開弁後空気量の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の開弁期間の目標値を決定する目標開弁期間決定手段と、
前記開弁時期の目標値において前記吸気制御弁制御手段によって前記吸気制御弁が開弁されたときの前記吸気制御弁の実際の開弁を検出する開弁検出手段と、
該開弁検出手段によって実際の開弁が検出された時期と、前記開弁期間の目標値とに基づき、前記吸気制御弁の閉弁時期の目標値を決定する目標閉弁時期決定手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。 An intake control valve provided in an intake passage on the upstream side of the intake valve, capable of closing the intake passage and opening and closing in synchronization with opening and closing of the intake valve;
An intake control valve control means for opening the intake control valve during the intake stroke and then closing the intake control valve;
Target air amount determining means for determining a target value of the post-valve air amount flowing into the cylinder after the intake control valve is opened based on the engine operating state;
Pressure detecting means for detecting the pressure on the downstream side of the intake control valve;
Pressure estimation means for estimating the downstream pressure after the detection based on the downstream pressure detected by the pressure detection means before opening the intake control valve;
Target valve opening timing determining means for determining a target value of the valve opening timing of the intake control valve based on the downstream pressure estimated by the pressure estimating means and the target value of the post-valve air amount;
The intake control based on the target value of the valve opening timing determined by the target valve opening timing determining means, the downstream pressure at the target value of the valve opening timing, and the target value of the air amount after opening. Target valve opening period determining means for determining a target value of the valve opening period;
A valve opening detecting means for detecting an actual valve opening of the intake control valve when the intake control valve is opened by the intake control valve control means at a target value of the valve opening timing;
Target valve closing timing determining means for determining a target value of the valve closing timing of the intake control valve based on the timing when the actual valve opening is detected by the valve opening detecting means and the target value of the valve opening period; An engine control device comprising the engine control device.
12. The downstream pressure detected by the pressure detecting means before the intake valve is opened is at least one of the at least two downstream pressures. Engine control device.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005103629A JP4605505B2 (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Engine control device |
PCT/JP2006/307407 WO2006104283A1 (en) | 2005-03-31 | 2006-03-31 | Control device and control method for engine |
US11/579,001 US7347183B2 (en) | 2005-03-31 | 2006-03-31 | Control apparatus and control method for engine |
EP06731355A EP1865179B1 (en) | 2005-03-31 | 2006-03-31 | Control device and control method for engine |
CN2006800001101A CN1989332B (en) | 2005-03-31 | 2006-03-31 | Control device and control method for engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005103629A JP4605505B2 (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Engine control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006283634A true JP2006283634A (en) | 2006-10-19 |
JP4605505B2 JP4605505B2 (en) | 2011-01-05 |
Family
ID=37405820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005103629A Expired - Fee Related JP4605505B2 (en) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | Engine control device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4605505B2 (en) |
CN (1) | CN1989332B (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008157220A (en) * | 2006-11-29 | 2008-07-10 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Intake quantity estimating method and device of internal combustion engine |
JP2010164000A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Toyota Motor Corp | Intake control device and method for internal combustion engine |
JP2011012634A (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | Control device of internal combustion engine |
WO2014013590A1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105332802B (en) * | 2015-10-26 | 2019-01-15 | 潍柴动力股份有限公司 | The method and apparatus for preventing spark plug icing |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6316128A (en) * | 1986-07-07 | 1988-01-23 | Nissan Motor Co Ltd | Intake device for internal combustion engine |
JPH0633776A (en) * | 1992-07-10 | 1994-02-08 | Mazda Motor Corp | Fuel supply device for engine |
-
2005
- 2005-03-31 JP JP2005103629A patent/JP4605505B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2006
- 2006-03-31 CN CN2006800001101A patent/CN1989332B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6316128A (en) * | 1986-07-07 | 1988-01-23 | Nissan Motor Co Ltd | Intake device for internal combustion engine |
JPH0633776A (en) * | 1992-07-10 | 1994-02-08 | Mazda Motor Corp | Fuel supply device for engine |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008157220A (en) * | 2006-11-29 | 2008-07-10 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Intake quantity estimating method and device of internal combustion engine |
JP2010164000A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Toyota Motor Corp | Intake control device and method for internal combustion engine |
JP2011012634A (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | Control device of internal combustion engine |
WO2014013590A1 (en) * | 2012-07-19 | 2014-01-23 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP5800090B2 (en) * | 2012-07-19 | 2015-10-28 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1989332B (en) | 2010-05-19 |
JP4605505B2 (en) | 2011-01-05 |
CN1989332A (en) | 2007-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7347183B2 (en) | Control apparatus and control method for engine | |
US9399962B2 (en) | Method for determining and compensating engine blow-through air | |
JP2007198157A (en) | Control device and control method for engine | |
US10221794B1 (en) | Measurement, modeling, and estimation of scavenging airflow in an internal combustion engine | |
JP5146619B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2006283636A (en) | Engine control device | |
CN111212968B (en) | Boost control techniques for turbocharged engine with scavenging | |
JP3756034B2 (en) | Multi-cylinder engine control system | |
JP4605505B2 (en) | Engine control device | |
JP5338686B2 (en) | Fuel alcohol concentration determination device for internal combustion engine | |
JP4348705B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JP4412216B2 (en) | Engine control apparatus and control method | |
JP2023158931A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2010265815A (en) | Fuel injection system for internal combustion engine | |
JP2012047145A (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JP4269124B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
JP2009180098A (en) | Fuel controller of engine | |
JP2006299992A (en) | Control system of internal combustion engine | |
JP2008008223A (en) | Exhaust gas temperature suppressing device for internal combustion engine | |
JP2007278208A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2006299833A (en) | Fuel injection quantity control device in diesel engine | |
JP4424257B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2013119803A (en) | Failure detecting device of internal combustion engine | |
WO2016075784A1 (en) | Fuel injection control device and fuel injection control method for internal combustion engine | |
JP2019090330A (en) | Intake pressure estimation device for engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080328 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100910 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100923 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131015 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |