JP2002364416A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine

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JP2002364416A JP2001166298A JP2001166298A JP2002364416A JP 2002364416 A JP2002364416 A JP 2002364416A JP 2001166298 A JP2001166298 A JP 2001166298A JP 2001166298 A JP2001166298 A JP 2001166298A JP 2002364416 A JP2002364416 A JP 2002364416A
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine having high robust property in relation to a fluctuation of the internal combustion engine speed and excellent operability when controlling a fuel preceding cylinder injection type internal combustion engine. SOLUTION: This control device for a fuel preceding internal combustion engine is provided with a target torque computing means for computing the target torque of the internal combustion engine, a target output computing means for computing a target output of the internal combustion engine, and a target fuel quantity computing means for computing the target fuel quantity on the basis of the target torque obtained by the target torque computing means and the target output obtained by the target output computing means.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に関し、特に、燃料先行型制御における運転性の向上
を図る内燃機関の制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine, and more particularly to a control apparatus for an internal combustion engine for improving drivability in fuel-first control.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車の技術分野においても、世
界規模の省エネルギーへの取り組みを背景として、低燃
費型の内燃機関が要求されている。その要求に対応する
内燃機関としては、リーンバーン式の内燃機関が、その
最たるものであり、リーンバーン式の内燃機関の中で
も、特に筒内噴射内燃機関が、シリンダ内に直接燃料を
噴射して混合気を成層化することで、空燃比を40以上
で燃焼させることを可能にし、ポンプ損失の低減が図ら
れている。
2. Description of the Related Art In recent years, in the technical field of automobiles, a fuel-efficient internal combustion engine has been demanded due to efforts for energy saving on a worldwide scale. As the internal combustion engine corresponding to the demand, a lean burn type internal combustion engine is the best, and among the lean burn type internal combustion engines, in particular, a direct injection internal combustion engine injects fuel directly into a cylinder. By stratifying the air-fuel mixture, it is possible to burn at an air-fuel ratio of 40 or more, and the pump loss is reduced.

【0003】このようなリーンバーン式の筒内噴射内燃
機関システムでは、空気流量とトルクが比例関係にない
ため、従来式の内燃機関システムとは異なり、空気流量
を電子的に制御する電子スロットルを用いるのが一般的
である。また、リーンバーン式の筒内噴射内燃機関シス
テムでは、広域の空燃比で運転者の意図するトルクを実
現するためのトルクデマンド制御が必要となり、トルク
デマンド制御は、空気先行型と燃料先行型の2つの形態
がある。
In such a lean burn type direct injection internal combustion engine system, since the air flow rate and the torque are not in a proportional relationship, unlike the conventional internal combustion engine system, an electronic throttle for electronically controlling the air flow rate is provided. It is generally used. In addition, in the lean-burn type direct injection internal combustion engine system, torque demand control for realizing the driver's intended torque in a wide range of air-fuel ratio is required. There are two forms.

【0004】空気先行型は、図9に示すように、目標ト
ルク演算部と目標空燃比演算部とで、目標トルクと目標
空燃比を決めて、それを実現する目標空気量演算部で目
標空気量を演算し、電子スロットルで空気量を制御し、
空気量センサで実空気量を検出して、実空気量と目標空
燃比から燃料噴射量演算部で燃料噴射量を決定するもの
である。
In the air leading type, as shown in FIG. 9, a target torque calculating unit and a target air-fuel ratio calculating unit determine a target torque and a target air-fuel ratio, and a target air amount calculating unit for realizing the target torque and the target air-fuel ratio. Calculate the amount, control the air amount with the electronic throttle,
The actual air amount is detected by an air amount sensor, and the fuel injection amount is determined by a fuel injection amount calculation unit from the actual air amount and the target air-fuel ratio.

【0005】それに対して、燃料先行型は、図10に示
すように、目標トルク演算部で目標トルクを決めて、そ
れを実現するための燃料噴射量を燃料噴射量演算部で決
定するとともに、目標空気量演算部で燃料噴射量と目標
空燃比から目標空気量を演算し、電子スロットルで空気
量を制御するものである。また、燃料先行型では、空気
流量センサの出力値に基づいて空気量をF/B制御する
ことが可能である。
On the other hand, in the fuel advance type, as shown in FIG. 10, a target torque is determined by a target torque calculator, and a fuel injection amount for realizing the target torque is determined by the fuel injection amount calculator. The target air amount is calculated from the fuel injection amount and the target air-fuel ratio by the target air amount calculation unit, and the air amount is controlled by the electronic throttle. Further, in the advanced fuel type, it is possible to perform F / B control of the air amount based on the output value of the air flow sensor.

【0006】燃料先行型の筒内噴射式内燃機関の先行技
術としては、例えば、内燃機関の出力を精度良く制御す
るために、先行演算される燃料量に合わせて内燃機関の
吸入空気量(つまり出力)が決定された場合、それに合
わせて実際の吸入空気量を精度よく実現するべく該吸入
空気量が目標吸気量になるように、スロットルバルブ開
閉装置を先行駆動することが提案されている(特開20
00−97086号公報)。また、他の燃料先行型の筒
内噴射式内燃機関の先行技術としては、燃料噴射に対す
る空気吸入の応答遅れから空燃比の変動、運転性や排気
の悪化を抑制するべく燃料噴射と空気吸入との位相を合
わせることが提案されている(特開平11−15937
7号公報)。
As a prior art of a fuel-injection type direct injection type internal combustion engine, for example, in order to control the output of the internal combustion engine with high accuracy, the intake air amount (that is, the intake air amount of the internal combustion engine) When the output is determined, it is proposed that the throttle valve opening and closing device be driven in advance so that the intake air amount reaches the target intake air amount in order to accurately realize the actual intake air amount accordingly. JP 20
00-97086). Another prior art of a fuel-injection type direct injection type internal combustion engine includes a fuel injection and an air intake in order to suppress a change in an air-fuel ratio, a deterioration in drivability and exhaust due to a response delay of the air intake to the fuel injection. (Japanese Patent Laid-Open No. 11-15937).
No. 7).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、空気先行型
においては、スロットルで空気を制御し、検出した実空
気量に基づいて燃料噴射量を決める構成となっており、
内燃機関は間欠燃焼を行う機関であることから、一般に
一回当たりの燃料噴射量は、空燃比を一定に保つため
に、4サイクル内燃機関の場合には、内燃機関が2回転
する期間に一気筒内に流入する実空気量に応じて噴射さ
れる。
By the way, in the air leading type, the air is controlled by a throttle and the fuel injection amount is determined based on the detected actual air amount.
Since the internal combustion engine is an engine that performs intermittent combustion, in general, the fuel injection amount per operation is one time during the period when the internal combustion engine makes two revolutions in the case of a four-stroke internal combustion engine in order to keep the air-fuel ratio constant. The fuel is injected according to the actual amount of air flowing into the cylinder.

【0008】したがって、一回当たりの燃料噴射量は、
トルクに比例する値となる。このように、空気先行型で
は、実空気量で目標出力を制御する構成であり、実回転
数を用いて任意の回転数において目標出力を実現する目
標トルクに変換する方式を用いていると云える。例え
ば、空気量一定(出力一定)の状態では、外乱によって
内燃機関回転数が変動したとすると、空気先行型では、
目標出力が実現されるように燃料噴射量、即ち、トルク
が自動的に制御される。また、スロットル弁により空気
量を意図的に変化させた場合には、それに応じた出力が
実現されるように燃料噴射量、即ち、トルクが自動的に
制御される。このように、空気先行型では生来的に回転
変動に対してロバストな出力制御を行う機能を備えてい
ると云える。
Accordingly, the fuel injection amount per one time is
The value is proportional to the torque. As described above, the air leading type has a configuration in which the target output is controlled by the actual air amount, and uses a method of converting the actual output to a target torque that achieves the target output at an arbitrary rotation speed. I can. For example, if the internal combustion engine speed fluctuates due to disturbance in a state where the air amount is constant (output is constant),
The fuel injection amount, that is, the torque, is automatically controlled so that the target output is realized. Further, when the air amount is intentionally changed by the throttle valve, the fuel injection amount, that is, the torque, is automatically controlled so that an output corresponding to the air amount is realized. As described above, it can be said that the air leading type has a function of performing output control that is robust against rotation fluctuation.

【0009】しかしながら、燃料先行型では、内燃機関
回転数とアクセル開度から目標トルクを予めゲインスケ
ジューリングしておくのが一般的であり、その際に、内
燃機関回転数は、意図的にその値とされる。このことか
ら実走行においては、内燃機関回転数が変化した場合、
それが空気量を意図的に変化させたことによるものか、
それとも意図しない外乱によるものかを区別することは
できない。
However, in the fuel-advanced type, it is general that the target torque is pre-scheduled in advance from the internal combustion engine speed and the accelerator opening. At this time, the internal combustion engine speed is deliberately set to its value. It is said. From this, in actual running, when the internal combustion engine speed changes,
Is it due to intentionally changing the air volume,
It cannot be distinguished whether it is due to unintended disturbance.

【0010】例えば、空気量を意図的に増加させたこと
による回転数増加であっても、意図しない外乱による回
転数増加であっても、求められる目標トルクすなわち燃
料噴射量は同じ値となる。このことから、燃料先行型
は、空気先行型と比較して内燃機関回転数の変動に対し
てロバスト性が低く、運転性の悪化の原因となってい
る。また、内燃機関の内燃機関回転数変動に対する運転
性(安定性)の悪化現象は、アイドル制御時に顕著にな
るとの課題がある。該課題は、前記先行技術においても
配慮されていない。
For example, the target torque to be obtained, that is, the fuel injection amount, is the same regardless of whether the rotation speed is increased due to an intentional increase in the air amount or the rotation speed is increased due to unintended disturbance. For this reason, the fuel-advanced type has a lower robustness with respect to the fluctuation of the internal combustion engine rotation speed than the air-advanced type, which causes deterioration in drivability. Further, there is a problem that a deterioration phenomenon of the drivability (stability) of the internal combustion engine with respect to the fluctuation of the internal combustion engine speed becomes remarkable at the time of idling control. This problem is not taken into account in the prior art.

【0011】本発明は、前記のような課題に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、燃料先行
型の筒内噴射内燃機関の制御における、内燃機関回転数
の変動に対してロバスト性が高く運転性が良好な内燃機
関の制御装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to reduce fluctuations in internal combustion engine rotation speed in the control of a fuel-injection type direct injection internal combustion engine. To provide a control device for an internal combustion engine having high robustness and good drivability.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成させるた
めに、本発明の内燃機関の制御装置は、基本的には、燃
料先行型であって、内燃機関の目標トルクを演算する目
標トルク演算手段と、内燃機関の目標出力を演算する目
標出力演算手段と、前記目標トルク演算手段により求め
た目標トルクと前記目標出力演算手段により求めた目標
出力とから目標燃料量を演算する目標燃料量演算手段
と、を備えていることを特徴としている(図1参照)。
本発明は、前記構成によって、燃料先行型内燃機関のト
ルク制御の制御装置に出力(パワー)制御を追加した制
御装置となるので、内燃機関の回転変動等に基づく外乱
に対してロバスト性が高くなり運転性が良好になる。
In order to achieve the above object, a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is basically of a fuel-first type, and calculates a target torque for calculating a target torque of the internal combustion engine. Means, a target output calculating means for calculating a target output of the internal combustion engine, and a target fuel amount calculation for calculating a target fuel amount from the target torque obtained by the target torque calculating means and the target output obtained by the target output calculating means. Means (see FIG. 1).
According to the present invention, since the above-described configuration is a control device in which output (power) control is added to a control device for torque control of a fuel-advanced internal combustion engine, robustness against disturbances due to rotation fluctuations of the internal combustion engine is high. Drivability is improved.

【0013】また、本発明の内燃機関の制御装置は、燃
料先行型であって、内燃機関の目標トルクを演算する目
標トルク手段と、内燃機関の目標とする単位時間あたり
の仕事すなわち目標出力を演算する目標出力演算手段
と、前記目標トルク演算手段により求めた目標トルクも
しくは前記目標出力演算手段により求めた目標出力のい
ずれかを用いて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手
段と、該燃料噴射量演算手段の入力値を、目標トルクも
しくは目標出力のどちらかに切り換える切換手段と、切
り換える条件を判定する切換判定手段とを備えているこ
とを特徴としている(図2参照)。
The control device for an internal combustion engine according to the present invention is a fuel-leading type, and has a target torque means for calculating a target torque of the internal combustion engine, a target work per unit time of the internal combustion engine, that is, a target output. A target output calculating means for calculating; a fuel injection amount calculating means for calculating a fuel injection amount using either the target torque obtained by the target torque calculating means or the target output obtained by the target output calculating means; It is characterized by comprising switching means for switching the input value of the injection amount calculating means to either target torque or target output, and switching determination means for determining a switching condition (see FIG. 2).

【0014】本発明は、前記構成によって、内燃機関の
運転条件によって、トルク制御と出力(パワー)制御と
を「切り換える」ことで運転性の向上が図れると共に、
アイドル時は出力制御とすることで制御の安定性が増加
する。更に、本発明の内燃機関の制御装置は、燃料先行
型であって、内燃機関の第一の目標トルクを演算する第
一目標トルク演算手段と、内燃機関の目標出力を演算す
る目標出力演算手段と、前記目標出力演算手段により求
められた目標出力を目標トルクに変換する変換手段と、
前記第一目標トルクと前記目標出力を変換して得られた
目標トルクとに基づいて第二の目標トルクを演算する第
二目標トルク演算手段と、該第二目標トルク演算手段に
より求められた第二目標トルクから目標燃料量を演算す
る目標燃料量演算手段と、を備えていることを特徴とし
ている(図3参照)。
According to the present invention, drivability can be improved by “switching” between torque control and output (power) control according to the operating conditions of the internal combustion engine.
Output control during idling increases control stability. Further, the control device for an internal combustion engine according to the present invention is a fuel advance type, wherein first target torque calculation means for calculating a first target torque of the internal combustion engine, and target output calculation means for calculating a target output of the internal combustion engine Conversion means for converting the target output obtained by the target output calculation means into a target torque;
A second target torque calculating means for calculating a second target torque based on the first target torque and a target torque obtained by converting the target output, and a second target torque calculated by the second target torque calculating means. And a target fuel amount calculating means for calculating a target fuel amount from the two target torques (see FIG. 3).

【0015】本願の発明は、前記構成によって、目標出
力を目標トルクに変換することで、内燃機関の制御量
(燃料量)をトルク制御に一元的に制御でき、燃料噴射
量がトルクと比例関係となるので、制御が容易になる。
更にまた、本発明の内燃機関の制御装置は、燃料先行型
であって、内燃機関の目標トルクを演算する目標トルク
演算手段と、内燃機関の第一の目標出力を演算する第一
目標出力演算手段と、前記目標トルク演算手段により求
められた目標トルクを目標出力に変換する変換手段と、
該第一目標出力と該目標トルクを変換して得られた目標
出力とに基づいて第二の目標出力を演算する第二目標出
力演算手段と、該第二目標出力演算手段により求められ
た第二目標出力から目標燃料量を演算する目標燃料量演
算手段と、を備えていることを特徴としている(図
4)。
According to the present invention, the control amount (fuel amount) of the internal combustion engine can be integrally controlled by torque control by converting the target output into the target torque by the above configuration, and the fuel injection amount is proportional to the torque. Control becomes easy.
Still further, the control device for the internal combustion engine of the present invention is a fuel advance type, wherein a target torque calculating means for calculating a target torque of the internal combustion engine, and a first target output calculation for calculating a first target output of the internal combustion engine. Means, and conversion means for converting the target torque determined by the target torque calculation means into a target output,
Second target output calculating means for calculating a second target output based on the first target output and a target output obtained by converting the target torque, and a second target output calculating means calculated by the second target output calculating means. And a target fuel amount calculating means for calculating a target fuel amount from the two target outputs (FIG. 4).

【0016】本願の発明は、前記構成によって、目標ト
ルクを目標出力に変換することにより、内燃機関の制御
量(空気量)を出力制御で一元的に制御でき、空気流量
は出力と比例関係にあるので、制御が容易である。ま
た、本発明の内燃機関の制御装置のより具体的な態様
は、前記内燃機関の制御装置が、更に、内燃機関の目標
空燃比を演算する目標空燃比演算手段と、前記目標燃料
量と前記目標空燃比とに基づいて目標空気量を演算する
目標空気量演算手段と、を備えたことを特徴とし(図
5)、燃料と空気とを協調制御することで、トルクもし
くは出力と空燃比との協調制御が可能となる。
According to the present invention, the control amount (air amount) of the internal combustion engine can be integrally controlled by the output control by converting the target torque into the target output by the above configuration, and the air flow rate is proportional to the output. Because there is, control is easy. In a more specific aspect of the control device for an internal combustion engine according to the present invention, the control device for the internal combustion engine further includes a target air-fuel ratio calculating unit configured to calculate a target air-fuel ratio of the internal combustion engine; And a target air amount calculating means for calculating a target air amount based on the target air-fuel ratio (FIG. 5). Can be coordinated.

【0017】更に、本発明の内燃機関の制御装置のより
具体的な他の態様は、前記目標トルク演算手段は、アク
セル開度および内燃機関回転数に基づいて目標トルクを
演算することを特徴とし(図6参照)、目標内燃機関回
転数を演算する目標内燃機関回転数演算手段と、該目標
内燃機関回転数と内燃機関回転数から目標出力を演算す
る前記目標出力演算手段と、を備えたことを特徴とし
(図7参照)、前記目標出力演算手段は、前記目標内燃
機関回転数に基づいて第一の目標出力を演算する第一目
標出力演算手段と前記目標内燃機関回転数と前記内燃機
関回転数に基づいて第二の目標出力を演算する第二目標
出力演算手段とを備えていることを特徴としている(図
8参照)。
Further, another specific aspect of the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention is characterized in that the target torque calculating means calculates a target torque based on an accelerator opening and an internal combustion engine speed. (See FIG. 6), target internal combustion engine speed calculating means for calculating a target internal combustion engine speed, and target output calculating means for calculating a target output from the target internal engine speed and the internal combustion engine speed. (See FIG. 7), the target output calculating means calculates first target output based on the target internal combustion engine speed, the first target output calculating means, the target internal combustion engine speed, and the internal combustion engine speed. And a second target output calculating means for calculating a second target output based on the engine speed (see FIG. 8).

【0018】本発明は、前記構成によって、目標トルク
をアクセルと回転数から決めることで、空気先行型と同
等の機能を得ることができると共に、出力制御は、目標
回転数と実回転数に基づいて目標出力を演算し、アイド
ル時(回転数制御)は、出力制御行うこと、及び、出力
制御(アイドル制御)はF/F制御とF/B制御とする
ことで、F/F制御で応答性が確保でき、F/B制御で
ロバスト性が確保できる。
According to the present invention, the same function as that of the air leading type can be obtained by determining the target torque from the accelerator and the rotation speed by the above configuration, and the output control is performed based on the target rotation speed and the actual rotation speed. A target output is calculated, and output control is performed during idling (rotation speed control), and F / F control and F / B control are performed for output control (idle control), and a response is obtained by F / F control. , And robustness can be ensured by the F / B control.

【0019】更にまた、本発明の内燃機関の制御装置の
より具体的な更に他の態様は、前記目標出力演算手段で
演算される目標出力は、所定期間に内燃機関に流入する
目標空気量とするか、もしくは、内燃機関の目標回転数
とすることを特徴とし、前記目標トルク演算手段で演算
される目標トルクは、4サイクル内燃機関が2回転する
間の一気筒当たりの燃料噴射量とすることを特徴として
いる。
Still further, in a further specific aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the target output calculated by the target output calculating means is determined by determining a target air amount flowing into the internal combustion engine during a predetermined period. Or a target rotation speed of the internal combustion engine, wherein the target torque calculated by the target torque calculation means is a fuel injection amount per cylinder during two rotations of the four-cycle internal combustion engine. It is characterized by:

【0020】本発明は、前記構成の如く、目標出力のパ
ラメータを流入空気量もしくは内燃機関回転数とするこ
とで、制御設計が容易で、制御において出力の計測する
必要がないし、目標トルクのパラメータを4サイクル内
燃機関が2回転する間の一気筒当たりの燃料噴射量とす
ることで、制御設計が容易で、制御においてトルクの計
測する必要がない。
According to the present invention, as described above, by setting the parameter of the target output to the inflow air amount or the internal combustion engine speed, the control design is easy, there is no need to measure the output in the control, and the parameter of the target torque is not required. Is set as the fuel injection amount per cylinder during two rotations of the four-cycle internal combustion engine, control design is easy, and it is not necessary to measure torque in control.

【0021】前記ように、本発明によれば、燃料先行型
制御において、目標出力が実現されるよう燃料噴射量を
制御するので、意図しない外乱に対してロバストなトル
ク制御が可能となり、アイドル時、オフアイドル時の双
方において、好適な運転状態が実現可能となる。
As described above, according to the present invention, in the fuel-advanced control, the fuel injection amount is controlled so as to achieve the target output, so that the torque control that is robust against unintended disturbances becomes possible. In both the off-idle state and the off-idle state, a suitable operation state can be realized.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の内燃
機関の制御装置の一実施形態を詳細に説明する。図11
は、本実施形態の内燃機関の制御装置が適用される内燃
機関の全体のシステム構成を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a control device for an internal combustion engine of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG.
1 shows the overall system configuration of an internal combustion engine to which the control device for an internal combustion engine of the present embodiment is applied.

【0023】内燃機関20は、多気筒の筒内噴射式内燃
機関で構成され、吸気系は、外部からの空気がエアクリ
ーナ1を通過し、吸気マニホールド4、コレクタ5を経
てシリンダー内に流入し、流入空気量は、電子スロット
ル3により調節される。各気筒のシリンダ9には、点火
プラグ8と燃料噴射弁7が取付られる一方、吸気弁27
と排気弁28が配置されている。
The internal combustion engine 20 is constituted by a multi-cylinder direct injection internal combustion engine. In the intake system, air from the outside passes through the air cleaner 1 and flows into the cylinder via the intake manifold 4 and the collector 5. The inflow air amount is adjusted by the electronic throttle 3. A spark plug 8 and a fuel injection valve 7 are attached to a cylinder 9 of each cylinder.
And an exhaust valve 28 are arranged.

【0024】また、排気系は、各気筒のシリンダ9に排
気マニホールド10が接続されており、該排気マニホー
ルド10に三元触媒11が配置され、シリンダ9と三元
触媒11との間にはA/Fセンサ12が取付られている。
前記各気筒のシリンダ9をバイパスして吸気マニホール
ド4と排気マニホールド10とを連通する排気循環通路
(EGR通路)18が設けられ、該排気循環通路18に
は、EGRバルブ19が配置されている。
In the exhaust system, an exhaust manifold 10 is connected to a cylinder 9 of each cylinder, and a three-way catalyst 11 is disposed in the exhaust manifold 10. A three-way catalyst 11 is provided between the cylinder 9 and the three-way catalyst 11. The / F sensor 12 is attached.
An exhaust circulation passage (EGR passage) 18 that connects the intake manifold 4 and the exhaust manifold 10 by bypassing the cylinder 9 of each cylinder is provided, and an EGR valve 19 is disposed in the exhaust circulation passage 18.

【0025】吸気系の吸気マニホールド4には、エアフ
ロセンサ2が配置され、該エアフロセンサ2は流入空気
量を検出し、クランク角センサ15では、クランク軸の
回転角1度毎に信号を出力し、電子スロットル3に取り
付けられたスロットル開度センサ17では、電子スロッ
トル3の開度が検出され、水温センサ14では内燃機関
20の冷却水温が検出される。アクセル開度センサ13
は、アクセル6の踏み込み量を検出し、それによって運
転者の要求トルクを検出する。
An air flow sensor 2 is disposed in the intake manifold 4 of the intake system. The air flow sensor 2 detects the amount of inflow air, and a crank angle sensor 15 outputs a signal every one degree of the crankshaft rotation angle. The throttle opening sensor 17 attached to the electronic throttle 3 detects the opening of the electronic throttle 3, and the water temperature sensor 14 detects the cooling water temperature of the internal combustion engine 20. Accelerator opening sensor 13
Detects the amount of depression of the accelerator 6, and thereby detects the required torque of the driver.

【0026】そして、アクセル開度センサ13、エアフ
ロセンサ2、スロットル開度センサ17、クランク角セ
ンサ15、水温センサ14のそれぞれの信号は、コント
ロールユニット50に送られ、該各センサ出力から内燃
機関20の運転状態を得て、吸入空気量、燃料噴射量、
点火時期等の内燃機関20の主要な操作量が最適に演算
される。コントロールユニット50内で演算された燃料
噴射量は、開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁7に
送られる。
The signals of the accelerator opening sensor 13, the air flow sensor 2, the throttle opening sensor 17, the crank angle sensor 15, and the water temperature sensor 14 are sent to the control unit 50. Of the operating state, the intake air amount, the fuel injection amount,
The main operation amounts of the internal combustion engine 20, such as the ignition timing, are optimally calculated. The fuel injection amount calculated in the control unit 50 is converted into a valve opening pulse signal and sent to the fuel injection valve 7.

【0027】また、コントロールユニット50では、所
定の点火時期が演算され、該点火時期で点火がなされる
ように、駆動信号が点火プラグ8に出力される。吸気系
からの吸入空気は、電子スロットル3で調整されると共
に、EGRバルブ19で調整された排気環流ガスと混合
され、吸気弁27を介してシリンダ9内に流入する。
The control unit 50 calculates a predetermined ignition timing, and outputs a drive signal to the ignition plug 8 so that ignition is performed at the ignition timing. The intake air from the intake system is adjusted by the electronic throttle 3, mixed with the exhaust recirculation gas adjusted by the EGR valve 19, and flows into the cylinder 9 via the intake valve 27.

【0028】燃料噴射弁7からシリンダ(燃焼室)9内
に噴射された燃料は、吸気マニホールド4から流入した
空気と混合されて混合気を形成する。混合気は、所定の
点火時期で点火プラグ8から発生される火花により爆発
し、その燃焼圧によりピストン29を押し下げ、内燃機
関20の動力となる。爆発後の排気ガスは、排気マニホ
ールド10を経て三元触媒11に送り込まれ、HC,CO,NO
xの各排気成分は、三元触媒11内で浄化され、再び外
部へと排出される。
The fuel injected from the fuel injection valve 7 into the cylinder (combustion chamber) 9 is mixed with the air flowing from the intake manifold 4 to form an air-fuel mixture. The air-fuel mixture explodes due to a spark generated from the spark plug 8 at a predetermined ignition timing, and pushes down the piston 29 due to the combustion pressure thereof, and becomes power for the internal combustion engine 20. Exhaust gas after the explosion is sent to the three-way catalyst 11 through the exhaust manifold 10 and the HC, CO, NO
Each exhaust component of x is purified in the three-way catalyst 11 and discharged again to the outside.

【0029】排気還流管18を通って吸気側に還流され
る排気ガスの還流量は、EGRバルブ19によって制御
される。A/Fセンサ12は、内燃機関20と三元触媒1
1の間に取り付けられており、排気中に含まれる酸素濃
度に対して線形の出力特性を持つものであり、排気中の
酸素濃度と空燃比の関係は、ほぼ線形になっているの
で、前記酸素濃度を検出するA/Fセンサ12によって、
内燃機関20の空燃比を求めることが可能となる。
The amount of exhaust gas recirculated to the intake side through the exhaust gas recirculation pipe 18 is controlled by an EGR valve 19. The A / F sensor 12 includes the internal combustion engine 20 and the three-way catalyst 1
1 and has a linear output characteristic with respect to the oxygen concentration contained in the exhaust gas. Since the relationship between the oxygen concentration in the exhaust gas and the air-fuel ratio is almost linear, By the A / F sensor 12 for detecting the oxygen concentration,
The air-fuel ratio of the internal combustion engine 20 can be obtained.

【0030】コントロールユニット50では、A/Fセン
サ12の信号から三元触媒11の上流の空燃比を算出
し、内燃機関20のシリンダ9内の混合気の空燃比が、
目標空燃比となるように、燃料噴射量もしくは空気量に
逐次補正するフィードバック制御を行うように構成され
ている。
The control unit 50 calculates the air-fuel ratio upstream of the three-way catalyst 11 from the signal of the A / F sensor 12, and calculates the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the cylinder 9 of the internal combustion engine 20.
It is configured to perform feedback control for sequentially correcting the fuel injection amount or the air amount so as to reach the target air-fuel ratio.

【0031】図12は、図11の内燃機関20のコント
ロールユニット(ECU)50の内部構成を示したもの
である。該ECU50内には、A/Fセンサ12、温度セ
ンサ14、スロットル弁開度センサ17、エアフロセン
サ2、及び、内燃機関回転数センサ15の各センサ出力
値が入力され、入力回路54にてノイズ除去等の信号処
理を行った後、入出力ポート55に送られる。入出力ポ
ート55の値は、RAM53に保管され、CPU51内で演算
処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラム
はROM52に予め書き込まれている。
FIG. 12 shows the internal configuration of the control unit (ECU) 50 of the internal combustion engine 20 of FIG. Sensor output values of the A / F sensor 12, the temperature sensor 14, the throttle valve opening sensor 17, the air flow sensor 2, and the internal combustion engine speed sensor 15 are input into the ECU 50. After performing signal processing such as removal, the signal is sent to the input / output port 55. The value of the input / output port 55 is stored in the RAM 53 and is processed in the CPU 51. A control program describing the contents of the arithmetic processing is written in the ROM 52 in advance.

【0032】制御プログラムに従って演算された各アク
チュエータ作動量を表す値は、RAM53に保管された
後、入出力ポート55に送られる。そして、火花点火燃
焼時に用いられる点火プラグ8の作動信号は、点火出力
回路56内の一次側コイルの通流時はONとなり、非通流
時はOFFとなるON・OFF信号がセットされる。点火時期は
ONからOFFになる時である。入出力ポート55にセット
された点火プラグ用の信号は、点火出力回路56で燃焼
に必要な十分なエネルギーに増幅され、点火プラグ8に
供給される。
The values representing the actuator operation amounts calculated according to the control program are stored in the RAM 53 and then sent to the input / output port 55. The ON / OFF signal of the ignition plug 8 used during spark ignition combustion is set to ON when the primary coil in the ignition output circuit 56 is conducting and OFF when not conducting. Ignition timing
It is time to turn from ON to OFF. The signal for the ignition plug set in the input / output port 55 is amplified by the ignition output circuit 56 to an energy sufficient for combustion, and supplied to the ignition plug 8.

【0033】また、燃料噴射弁7の駆動信号は、開弁時
ON、閉弁時OFFとなるON・OFF信号がセットされ、燃料噴
射弁駆動回路57で燃料噴射弁7を開くに十分なエネル
ギーに増幅され燃料噴射弁7に送られる。電子スロット
ル3の目標開度を実現する駆動信号は、電子スロットル
駆動回路58を経て、電子スロットル3に送られる。以
下、EPU50のROM52に書き込まれる制御プログラ
ムについて述べる。
The drive signal of the fuel injection valve 7 is output when the valve is opened.
An ON / OFF signal which is turned ON and OFF when the valve is closed is set, and is amplified by a fuel injection valve drive circuit 57 to energy sufficient to open the fuel injection valve 7 and sent to the fuel injection valve 7. The drive signal for realizing the target opening of the electronic throttle 3 is sent to the electronic throttle 3 via the electronic throttle drive circuit 58. Hereinafter, a control program written in the ROM 52 of the EPU 50 will be described.

【0034】図13は、図12の本実施形態のEPU5
0の制御全体の制御ブロック図であり、燃料先行型トル
クデマンド制御の主要部を示している。本実施形態の制
御は、目標トルク演算部61、目標出力演算部69、燃
料噴射量演算部62、燃料噴射量補正部63、目標当量
比演算部64、目標空気量演算部65、実空気量演算部
66、目標スロットル開度演算部67、スロットル開度
制御部68からなっている。
FIG. 13 shows the EPU5 of this embodiment shown in FIG.
FIG. 2 is a control block diagram of the entire control of 0, and shows a main part of a fuel advance type torque demand control. The control of the present embodiment includes a target torque calculator 61, a target output calculator 69, a fuel injection amount calculator 62, a fuel injection amount corrector 63, a target equivalent ratio calculator 64, a target air amount calculator 65, and an actual air amount. It comprises a calculation unit 66, a target throttle opening calculation unit 67, and a throttle opening control unit 68.

【0035】目標トルク演算部61では、アクセル開度
Apoと内燃機関回転数Neからアクセル要求分トルクTgTs
を演算し、目標出力演算部69では、アクセル開度Apo
と内燃機関回転数Neから内燃機関の出力と比例関係にあ
るアイドル回転数維持分相当空気流量TgTlを演算し、該
アクセル要求分トルクTgTsとアイドル回転数維持分相当
空気流量TgTlから目標トルクTgTcを演算する。燃料噴射
量演算部62では、目標トルクTgTcを実現するための燃
料噴射量TIOを演算する。燃料噴射量補正部63では、
燃料噴射量TI0がシリンダ9内空気の位相に合うよう
に、位相補正を実施し、補正後の燃料噴射量TIを演算す
る。
The target torque calculator 61 calculates the accelerator opening
Accelerator required torque TgTs from Apo and internal combustion engine speed Ne
And the target output calculator 69 calculates the accelerator opening Apo
From the internal combustion engine rotation speed Ne, calculate an idle rotation speed maintenance equivalent air flow rate TgTl in a proportional relationship with the output of the internal combustion engine, and calculate the target torque TgTc from the accelerator request minute torque TgTs and the idle rotation speed maintenance equivalent air flow rate TgTl. Calculate. The fuel injection amount calculator 62 calculates a fuel injection amount TIO for realizing the target torque TgTc. In the fuel injection amount correction unit 63,
The phase correction is performed so that the fuel injection amount TI0 matches the phase of the air in the cylinder 9, and the corrected fuel injection amount TI is calculated.

【0036】目標当量比演算部64では、目標トルクTg
Tcと内燃機関回転数Neから目標当量比TgFbyaを演算す
る。このように燃料と空気の比を当量比で扱うのは、演
算上、都合がよいからであり、空燃比で扱うことも可能
である。なお、目標当量比演算部64では、均質燃焼と
成層燃焼のどちらを行うかも決定する。目標空気量演算
部65では、燃料噴射量TI0と目標当量比TgFbyaから目
標空気量TgTpを演算する。後述するが、目標空気量TgTp
は、便宜的に一サイクル当たりに一シリンダ内に流入す
る空気量に規格化した値としている。実空気量演算部6
6では、エアフロセンサ2で検出される空気の質量流量
Qaを、目標空気量TgTpと同次元である一サイクル当たり
に一シリンダ内に流入する実空気量Tpに換算して出力す
る。
In the target equivalence ratio calculation section 64, the target torque Tg
A target equivalent ratio TgFbya is calculated from Tc and the internal combustion engine speed Ne. The reason why the ratio of fuel and air is handled by the equivalence ratio is that it is convenient for calculation, and it is possible to handle the ratio by air-fuel ratio. The target equivalence ratio calculation unit 64 also determines whether to perform homogeneous combustion or stratified combustion. The target air amount calculating section 65 calculates a target air amount TgTp from the fuel injection amount TI0 and the target equivalent ratio TgFbya. As described later, the target air amount TgTp
Is a value normalized for convenience to the amount of air flowing into one cylinder per cycle. Actual air amount calculation unit 6
In 6, the mass flow rate of air detected by the airflow sensor 2
Qa is converted into an actual air amount Tp flowing into one cylinder per cycle, which is the same dimension as the target air amount TgTp, and is output.

【0037】目標スロットル開度演算部67では、目標
空気量TgTpと実空気量Tpに基づいて目標スロットル開度
TgTvoを演算する。スロットル開度演算部68では、目
標スロットル開度TgTvoと実開度Tvoからスロットル操作
量Tdutyを演算する。スロットル操作量Tdutyは、スロッ
トルモータ駆動用電流を制御する駆動回路へ入力される
PWM信号のデューティ比を示している。次に、本実施形
態の前記制御ブロックの各制御演算部・補正部を、図1
4〜図19に基づいて詳細に説明する。
The target throttle opening calculating section 67 calculates the target throttle opening based on the target air amount TgTp and the actual air amount Tp.
Calculate TgTvo. The throttle opening calculator 68 calculates a throttle operation amount Tduty from the target throttle opening TgTvo and the actual opening Tvo. The throttle operation amount Tduty is input to the drive circuit that controls the current for driving the throttle motor.
It shows the duty ratio of the PWM signal. Next, the respective control operation units and correction units of the control block of the present embodiment are shown in FIG.
This will be described in detail with reference to FIGS.

【0038】1. 目標トルク演算部と目標出力演算部 図14に示したものが、目標トルク演算部61と目標出
力演算部69であり、目標トルク演算部61は、アクセ
ル開度Apoと内燃機関回転数Neとのテーブル61aから
アクセル要求分トルクTgTsを演算し、目標出力演算部6
9は出力と比例関係にあるアイドル回転数維持分相当空
気流量TgTlを演算するもので、目標トルク演算部61の
アクセル要求分はトルク制御、目標出力演算部69のア
イドル制御分は出力制御となる。演算されたアクセル要
求分トルクTgTsをアイドル回転数維持分相当空気流量Tg
Tlで補間して目標燃焼圧相当トルクTgTcを演算する。
1. Target Torque Calculation Unit and Target Output Calculation Unit FIG. 14 shows the target torque calculation unit 61 and the target output calculation unit 69. The target torque calculation unit 61 calculates the relationship between the accelerator opening Apo and the internal combustion engine speed Ne. The accelerator request torque TgTs is calculated from the table 61a, and the target output calculation unit 6
Reference numeral 9 denotes an operation for calculating an air flow rate TgTl corresponding to the idling rotation speed maintenance amount proportional to the output. The accelerator request amount of the target torque calculation unit 61 is torque control, and the idle control amount of the target output calculation unit 69 is output control. . The calculated accelerator required torque TgTs is used to maintain the idling speed maintenance equivalent air flow Tg.
The target combustion pressure equivalent torque TgTc is calculated by interpolation with Tl.

【0039】目標出力演算部69のアイドルF/F制御
69aの制御分TgTf0は、目標内燃機関の目標回転数演
算部70の目標回転数TgNeからテーブルTblTgTfを参照
して決まる。アイドルF/B制御69cは、アイドルF
/F制御69aの制御分の誤差を補正するために、アイ
ドル時のみ機能する。アイドル時か否かの判定は、判定
手段69bで、アクセル開度Apoが所定値AplIdleより小
さい場合にアイドル時とする。F/B制御のアルゴリズ
ムは、ここでは特に示さないが、例えばPID制御など
が考えられる。テーブルTblTgTfの設定値は実機のデー
タから決定するのが望ましい。
The control amount TgTf0 of the idle F / F control 69a of the target output calculation unit 69 is determined from the target rotation speed TgNe of the target rotation speed calculation unit 70 of the target internal combustion engine with reference to the table TblTgTf. The idle F / B control 69 c
In order to correct the error of the control of the / F control 69a, it functions only at the time of idling. The determination of whether or not the engine is idling is made by the judging means 69b when the accelerator opening Apo is smaller than the predetermined value ApIdle. Although the algorithm of the F / B control is not specifically shown here, for example, PID control or the like can be considered. It is desirable that the set value of the table TblTgTf be determined from the data of the actual device.

【0040】目標出力演算部69のアイドル制御の操作
量(アイドル回転数維持分相当空気流量)TgTlは、出力
と比例関係にあるストイキ時の空気流量とし、該出力か
らトルクへ次元変換を行うための手段69dを備え、該
次元変換手段69dでゲインK/Neを設けている。該ゲイ
ンK/NeのKはインジェクタ(燃料噴射弁)の流量特性に
より決まるものとする。
The manipulated variable TgTl of the idle control of the target output computing section 69 (the air flow rate corresponding to the idling rotation speed maintenance) is an air flow rate at the time of stoichiometry in a proportional relationship with the output, and performs a dimension conversion from the output to the torque. Means 69d, and the gain K / Ne is provided by the dimension conversion means 69d. It is assumed that K of the gain K / Ne is determined by the flow characteristics of the injector (fuel injection valve).

【0041】2. 燃料噴射量演算部 図15に示したものが、燃料噴射量演算部62であり、
ここでは、目標燃焼圧トルクTgTcを燃料噴射量TIOに変
換制御するものである。ここで燃料噴射量TI0は、一気
筒、一サイクル当たりの燃料噴射量であるので、燃料噴
射量TI0はトルクと比例する。この比例関係を用いて、
目標燃焼圧トルクTgTcを燃料噴射量TI0に変換する。ゲ
インでもよいが、多少の誤差があることを考慮してテー
ブル変換としてもよい。設定値は実機データから決定す
るのが望ましい。
2. Fuel Injection Amount Calculation Unit FIG. 15 shows a fuel injection amount calculation unit 62,
Here, the target combustion pressure torque TgTc is converted and controlled into the fuel injection amount TIO. Here, the fuel injection amount TI0 is a fuel injection amount per one cylinder and one cycle, so the fuel injection amount TI0 is proportional to the torque. Using this proportional relationship,
The target combustion pressure torque TgTc is converted into a fuel injection amount TI0. The gain may be used, but the table may be converted in consideration of some errors. It is desirable that the set value be determined from actual machine data.

【0042】3. 燃料噴射量補正部 図16に示したものが、燃料噴射量補正部63であり、
ここでは、燃料噴射量TI0をシリンダ9内の空気の位相
に合わせるための補正を行うものである。スロットル3
からシリンダ9までの空気の伝達特性を、無駄時間+一
次遅れ系で近似している。無駄時間を表すパラメータn
1、一次遅れ系の時定数相当パラメータKairの設定値
は、実機データから決定するのが望ましい。また、パラ
メータn1とパラメータKairは、種々の運転条件によって
変化させてもよい。
3. Fuel Injection Amount Correcting Unit FIG. 16 shows the fuel injection amount correcting unit 63.
Here, correction is performed to match the fuel injection amount TI0 to the phase of the air in the cylinder 9. Throttle 3
Of the air from the cylinder to the cylinder 9 is approximated by a dead time + first-order lag system. Parameter n representing dead time
1. It is desirable that the set value of the time constant equivalent parameter Kair of the first-order lag system be determined from actual machine data. Further, the parameter n1 and the parameter Kair may be changed according to various operating conditions.

【0043】4. 目標当量比演算部 図17に示したものが、目標等量比演算部64であり、
ここでは、燃焼状態の決定と目標当量比の演算を行う。
Fpstratifyは成層燃焼許可フラグであり、Fpstratify=1
のとき成層燃焼を行うべく、噴射時期、点火時期、噴射
量、空気量が制御される。なお、噴射時期および点火時
期の決定については、ここでは特記しない。Fpstratify
は、水温Twn、アクセル開度Apo、回転数Neの各値が条件
を満たしていれば、1となり成層燃焼を許可する。
4. Target Equivalence Ratio Calculator FIG. 17 shows a target equivalence ratio calculator 64,
Here, the determination of the combustion state and the calculation of the target equivalent ratio are performed.
Fpstratify is a stratified combustion permission flag, and Fpstratify = 1
At this time, the injection timing, ignition timing, injection amount, and air amount are controlled to perform stratified combustion. Note that the determination of the injection timing and the ignition timing is not specifically described here. Fpstratify
Is 1, if the values of the water temperature Twn, the accelerator opening Apo, and the number of revolutions Ne satisfy the conditions, the stratified combustion is permitted.

【0044】成層燃焼許可時は、成層燃焼用目標当量比
マップMtgfba#sを目標燃焼圧トルクTgTcと回転数Neから
参照される値を目標当量比TgFbyaとする。TgFbya=0のと
きは、均質燃焼とし、均質燃焼用目標当量比マップMtgf
baを目標燃焼圧トルクTgTcと回転数Neから参照される値
を目標当量比TgFbyaとする。成層燃焼用目標当量比マッ
プMtgfba#sおよび均質燃焼用目標当量比マップMtgfbaの
設定値は、実機データから決定するのが望ましい。
When stratified charge combustion is permitted, the target equivalence ratio map Mtgfba # s for stratified charge combustion is set to a value referred to from the target combustion pressure torque TgTc and the rotation speed Ne as the target equivalence ratio TgFbya. When TgFbya = 0, homogeneous combustion is assumed, and the target equivalent ratio map for homogeneous combustion Mtgf
ba is a value referred to from the target combustion pressure torque TgTc and the rotation speed Ne as a target equivalence ratio TgFbya. It is desirable that the set values of the stratified combustion target equivalent ratio map Mtgfba # s and the homogeneous combustion target equivalent ratio map Mtgfba be determined from actual machine data.

【0045】5. 目標空気量演算部 図18に示したものが、目標空気量演算部65であり、
ここでは、目標空気量TgTpを演算する。便宜上、目標空
気量TgTpは、一サイクル当たりに一シリンダ内に流入す
る空気量に規格化した値として演算する。図18に示さ
れるように、目標空気量TgTpは、燃料噴射量TIOと目標
当量比TgFbyaとから、TgTp=TI0×(1/TgFbya)で演算
される。
5. Target air amount calculating unit FIG. 18 shows a target air amount calculating unit 65,
Here, the target air amount TgTp is calculated. For convenience, the target air amount TgTp is calculated as a value standardized to the amount of air flowing into one cylinder per cycle. As shown in FIG. 18, the target air amount TgTp is calculated from the fuel injection amount TIO and the target equivalence ratio TgFbya as TgTp = TI0 × (1 / TgFbya).

【0046】6. 実空気量演算部 図19に示したものが、実空気量演算部66であり、こ
こでは、実空気量Tpを演算する。便宜上、実空気量Tp
は、図19に示されるように、一サイクル当たりに一シ
リンダ内に流入する空気量を規格化した値として演算す
る。ここに、Qaはエアフロセンサ2で検出された空気流
量である。また、Kは実空気量Tpが、理論空燃比時の燃
料噴射量となるよう決定する。Cylは内燃機関の気筒数
である。
6. Actual Air Amount Calculating Unit FIG. 19 shows the actual air amount calculating unit 66, which calculates the actual air amount Tp. For convenience, the actual air volume Tp
Is calculated as a normalized value of the amount of air flowing into one cylinder per cycle, as shown in FIG. Here, Qa is the air flow rate detected by the airflow sensor 2. K is determined so that the actual air amount Tp becomes the fuel injection amount at the stoichiometric air-fuel ratio. Cyl is the number of cylinders of the internal combustion engine.

【0047】7. 目標スロットル開度演算部 図20に示したものが、目標スロットル開度演算部67
であり、ここでは、目標空気量TgTpと実空気量Tpから目
標スロットル開度TgTVOを算出するものである。目標ス
ロットル開度演算部67では、目標空気量TgTPと実空気
量Tpから目標スロットル開度TgTVOを求めて、F/B制
御はPID制御としている。各ゲインは、目標空気量Tg
Tpと実空気量Tpの偏差の大きさで与えるようにしている
が、具体的な設定値は、実機データより求めるのが望ま
しい。またD分には高周波ノイズ除去のためのLPF
(LowPassFilter)を設けている。
7. Target Throttle Opening Calculation Unit The one shown in FIG.
Here, the target throttle opening TgTVO is calculated from the target air amount TgTp and the actual air amount Tp. The target throttle opening calculating section 67 obtains the target throttle opening TgTVO from the target air amount TgTP and the actual air amount Tp, and sets the F / B control to PID control. Each gain is the target air amount Tg
Although the difference is given by the magnitude of the deviation between Tp and the actual air amount Tp, it is desirable to determine a specific set value from actual machine data. LPF for removing high frequency noise
(LowPassFilter) is provided.

【0048】8.スロットル開度制御部 図21に示したものが、スロットル開度制御部68であ
り、ここでは、目標スロットル開度TgTVOと実スロット
ル開度Tvoとからスロットル駆動用操作量Tdutyを演算す
る。また、前述したように、スロットル駆動用操作量Td
utyは、スロットルモータ駆動用電流を制御する駆動回
路へ入力されるPWM信号のデューティ比を示している。
ここでは、スロットル駆動用操作量TdutyをPID制御
により求めるものとしている。なお、詳細は特記しない
が、PID制御の各ゲインは、実機を用いて最適値にチ
ューニングするのが望ましい。以上、本発明の一実施形
態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定
されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発
明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更
ができるものである。
8. Throttle opening control unit FIG. 21 shows the throttle opening control unit 68, which calculates the throttle drive operation amount Tduty from the target throttle opening TgTVO and the actual throttle opening Tvo. Also, as described above, the throttle drive operation amount Td
uty indicates the duty ratio of the PWM signal input to the drive circuit that controls the current for driving the throttle motor.
Here, the throttle drive operation amount Tduty is obtained by PID control. Although details are not specifically described, it is desirable to tune each gain of the PID control to an optimum value using an actual machine. As described above, one embodiment of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various designs may be made without departing from the spirit of the present invention described in the claims. Can be changed.

【0049】例えば、本発明の他の実施形態としては、
図2に示されているように、燃料先行型の内燃機関の制
御装置50が、目標トルク手段61と、目標出力演算手
段69と、前記目標トルク演算手段61により求めた目
標トルクもしくは前記目標出力演算手段69により求め
た目標出力のいずれかを用いて燃料噴射量を演算する燃
料噴射量演算手段62と、該燃料噴射量演算手段62の
入力値を、目標トルクもしくは目標出力のどちらかに切
り換える切換手段71と、切り換える条件を判定する切
換判定手段70と、を備えた構成とすることもできる。
該構成とすることで、内燃機関の運転条件によって、ト
ルク制御と出力(パワー)制御とを「切り換える」こと
で運転性の向上が図れると共に、アイドル時は出力制御
とすることで制御の安定性を増加させることができる。
For example, as another embodiment of the present invention,
As shown in FIG. 2, the control device 50 for the fuel-advanced internal combustion engine includes a target torque unit 61, a target output calculation unit 69, and a target torque calculated by the target torque calculation unit 61 or the target output. A fuel injection amount calculating means 62 for calculating a fuel injection amount using any of the target outputs obtained by the calculating means 69, and an input value of the fuel injection amount calculating means 62 is switched to either a target torque or a target output. A configuration including switching means 71 and switching determination means 70 for determining a switching condition may be employed.
With this configuration, drivability can be improved by "switching" between torque control and output (power) control depending on the operating conditions of the internal combustion engine, and the stability of control can be improved by using output control during idling. Can be increased.

【0050】また、本発明の更に他の実施形態として
は、図4に示されているように、燃料先行型の内燃機関
の制御装置50が、内燃機関の目標トルクを演算する目
標トルク演算手段61と、内燃機関の第一の目標出力を
演算する第一目標出力演算手段69と、前記目標トルク
演算手段61により求められた目標トルクを目標出力に
変換する変換手段61cと、該第一目標出力と該目標ト
ルクを変換して得られた目標出力とに基づいて第二の目
標出力を演算する第二目標出力演算手段69eと、該第
二目標出力演算手段69eにより求められた第二目標出
力から目標燃料量を演算する目標燃料量演算手段62
と、を備えた構成とすることができる。前記構成によっ
て、目標トルクを目標出力に変換することにより、内燃
機関の制御量(空気量)を出力制御で一元的に制御で
き、空気流量は出力と比例関係にあるので、制御が容易
になる。
As still another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4, a control device 50 for a fuel-advanced internal combustion engine is provided with a target torque calculating means for calculating a target torque of the internal combustion engine. 61; first target output calculation means 69 for calculating a first target output of the internal combustion engine; conversion means 61c for converting the target torque obtained by the target torque calculation means 61 into a target output; A second target output calculating means 69e for calculating a second target output based on the output and a target output obtained by converting the target torque, and a second target output calculated by the second target output calculating means 69e. Target fuel amount calculating means 62 for calculating the target fuel amount from the output
And a configuration including: By converting the target torque into the target output by the above configuration, the control amount (air amount) of the internal combustion engine can be integrally controlled by the output control, and the air flow rate is proportional to the output, which facilitates the control. .

【0051】[0051]

【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明の内燃機関の制御装置は、燃料先行型内燃機関の制御
において、目標出力が実現されるよう燃料噴射量を制御
するので、意図しない外乱に対してロバストなトルク制
御が可能となり、アイドル時、オフアイドル時の双方に
おいて、好適な運転状態が実現可能となる。
As will be understood from the above description, the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention controls the fuel injection amount so as to achieve the target output in the control of the fuel-advanced internal combustion engine. This makes it possible to perform robust torque control with respect to disturbances that do not occur, and to achieve a favorable operation state during both idling and off-idling.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項1に記載の内燃機関の制御装置を示した
図。
FIG. 1 is a diagram showing a control device for an internal combustion engine according to claim 1.

【図2】請求項2に記載の内燃機関の制御装置を示した
図。
FIG. 2 is a diagram showing a control device for an internal combustion engine according to claim 2;

【図3】請求項3に記載の内燃機関の制御装置を示した
図。
FIG. 3 is a diagram showing a control device for an internal combustion engine according to claim 3;

【図4】請求項4に記載の内燃機関の制御装置を示した
図。
FIG. 4 is a diagram showing a control device for an internal combustion engine according to claim 4.

【図5】請求項5に記載の内燃機関の制御装置を示した
図。
FIG. 5 is a diagram showing a control device for an internal combustion engine according to claim 5;

【図6】請求項6に記載の内燃機関の制御装置を示した
図。
FIG. 6 is a diagram showing a control device for an internal combustion engine according to claim 6;

【図7】請求項7に記載の内燃機関の制御装置を示した
図。
FIG. 7 is a diagram showing a control device for an internal combustion engine according to claim 7;

【図8】請求項8に記載の内燃機関の制御装置を示した
図。
FIG. 8 is a diagram showing a control device for an internal combustion engine according to claim 8.

【図9】空気先行型内燃機関のトルクデマンド制御ブロ
ック図。
FIG. 9 is a torque demand control block diagram of an air-preceding internal combustion engine.

【図10】燃料先行型内燃機関のトルクデマンド制御ブ
ロック図。
FIG. 10 is a torque demand control block diagram of a fuel-advanced internal combustion engine.

【図11】本発明の一実施形態の内燃機関の制御装置を
備えた内燃機関システムの全体構成図。
FIG. 11 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine system including an internal combustion engine control device according to an embodiment of the present invention.

【図12】図11の内燃機関の制御装置の制御部分(コ
ントロールユニット)の内部構成図。
12 is an internal configuration diagram of a control portion (control unit) of the control device for an internal combustion engine in FIG. 11;

【図13】図11の実施形態の内燃機関の制御装置の全
体の制御ブロック図。
FIG. 13 is an overall control block diagram of the control device for the internal combustion engine of the embodiment of FIG. 11;

【図14】図13の制御ブロック図における目標トルク
演算部と目標出力演算部との制御ブロック図。
14 is a control block diagram of a target torque calculator and a target output calculator in the control block diagram of FIG.

【図15】図13の制御ブロック図における燃料噴射量
演算部の制御ブロック図。
FIG. 15 is a control block diagram of a fuel injection amount calculation unit in the control block diagram of FIG. 13;

【図16】図13の制御ブロック図における燃料噴射量
補正部の制御ブロック図。
FIG. 16 is a control block diagram of a fuel injection amount correction unit in the control block diagram of FIG. 13;

【図17】図13の制御ブロック図における目標当量比
演算部の制御ブロック図。
FIG. 17 is a control block diagram of a target equivalent ratio calculation unit in the control block diagram of FIG. 13;

【図18】図13の制御ブロック図における目標空気量
演算部の制御ブロック図。
FIG. 18 is a control block diagram of a target air amount calculation unit in the control block diagram of FIG. 13;

【図19】図13の制御ブロック図における実空気量演
算部の制御ブロック図。
FIG. 19 is a control block diagram of an actual air amount calculation unit in the control block diagram of FIG. 13;

【図20】図13の制御ブロック図における目標スロッ
トル開度演算部の制御ブロック図。
20 is a control block diagram of a target throttle opening calculator in the control block diagram of FIG. 13;

【図21】図13の制御ブロック図におけるスロットル
開度制御部の制御ブロック図。
FIG. 21 is a control block diagram of a throttle opening control section in the control block diagram of FIG. 13;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エアクリーナ 2 エアフロセンサ 3 電子スロットル 4 吸気管 5 コレクタ 6 アクセル 7 筒内噴射用燃料噴射弁 8 点火プラグ 9 内燃機関 10 排気管 11 三元触媒 12 A/Fセンサ 13 アクセル開度センサ 14 水温センサ 15 内燃機関回転数センサ 16 コントロールユニット 17 スロットル開度センサ 18 排気還流管 19 排気還流量調節バルブ 20 内燃機関 27 吸気弁 28 排気弁 29 ピストン 50 制御装置(コントロールユニット) 61 目標トルク演算部(目標トルク演算手段) 62 燃料噴射量演算部(目標燃料量演算手段) 63 燃料噴射量補正部 64 目標当量比演算部(目標空燃比演算手段) 65 目標空気量演算部(目標空気量演算手段) 66 実空気量演算部 67 目標スロットル開度演算部 68 スロットル開度制御部 69 目標出力演算部(目標出力演算手段) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Air cleaner 2 Air flow sensor 3 Electronic throttle 4 Intake pipe 5 Collector 6 Accelerator 7 In-cylinder fuel injection valve 8 Spark plug 9 Internal combustion engine 10 Exhaust pipe 11 Three-way catalyst 12 A / F sensor 13 Accelerator opening sensor 14 Water temperature sensor 15 Internal combustion engine speed sensor 16 Control unit 17 Throttle opening sensor 18 Exhaust gas recirculation pipe 19 Exhaust gas recirculation amount control valve 20 Internal combustion engine 27 Intake valve 28 Exhaust valve 29 Piston 50 Control device (control unit) 61 Target torque calculation unit (Target torque calculation) Means) 62 fuel injection amount calculation unit (target fuel amount calculation unit) 63 fuel injection amount correction unit 64 target equivalent ratio calculation unit (target air-fuel ratio calculation unit) 65 target air amount calculation unit (target air amount calculation unit) 66 actual air Amount calculation unit 67 Target throttle opening calculation unit 68 slot Opening control unit 69 target output calculating section (target output calculating means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永野 正美 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者 掘 俊雄 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Fターム(参考) 3G084 BA13 DA11 EB09 EB13 FA07 FA10 FA20 FA26 FA29 FA31 FA32 FA33 3G301 HA01 JA04 KA06 KA23 MA11 NC04 ND05 PA01Z PA11Z PD02Z PE01Z PE06Z PE08Z PF03Z  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masami Nagano 2520 Ojitakaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Group (72) Inventor Toshio Dori 2520 Odaikaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture 3G084 BA13 DA11 EB09 EB13 FA07 FA10 FA20 FA26 FA29 FA31 FA32 FA33 3G301 HA01 JA04 KA06 KA23 MA11 NC04 ND05 PA01Z PA11Z PD02Z PE01Z PE06Z PE08Z PF03Z

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料先行型の内燃機関の制御装置におい
て、 内燃機関の目標トルクを演算する目標トルク演算手段
と、内燃機関の目標出力を演算する目標出力演算手段
と、前記目標トルク演算手段により求めた目標トルクと
前記目標出力演算手段により求めた目標出力とから目標
燃料量を演算する目標燃料量演算手段と、を備えたこと
を特徴とする内燃機関の制御装置。
1. A control device for a fuel-advanced internal combustion engine, comprising: target torque calculating means for calculating a target torque of the internal combustion engine; target output calculating means for calculating a target output of the internal combustion engine; A control device for an internal combustion engine, comprising: target fuel amount calculating means for calculating a target fuel amount from the determined target torque and the target output determined by the target output calculating means.
【請求項2】 燃料先行型の内燃機関の制御装置におい
て、 内燃機関の目標トルクを演算する目標トルク手段と、内
燃機関の目標とする単位時間あたりの仕事すなわち目標
出力を演算する目標出力演算手段と、前記目標トルク演
算手段により求めた目標トルクもしくは前記目標出力演
算手段により求めた目標出力のいずれかを用いて燃料噴
射量を演算する燃料噴射量演算手段と、該燃料噴射量演
算手段の入力値を、目標トルクもしくは目標出力のどち
らかに切り換える切換手段と、切り換える条件を判定す
る切換判定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関
の制御装置。
2. A control device for a fuel-advanced internal combustion engine, comprising: target torque means for calculating a target torque of the internal combustion engine; and target output calculation means for calculating a target work per unit time of the internal combustion engine, ie, a target output. And a fuel injection amount calculating means for calculating a fuel injection amount using either the target torque obtained by the target torque calculating means or the target output obtained by the target output calculating means, and an input to the fuel injection amount calculating means. A control device for an internal combustion engine, comprising: switching means for switching a value to either a target torque or a target output; and switching determination means for determining a switching condition.
【請求項3】 燃料先行型内燃機関の制御装置におい
て、 内燃機関の第一の目標トルクを演算する第一目標トルク
演算手段と、内燃機関の目標出力を演算する目標出力演
算手段と、前記目標出力演算手段により求められた目標
出力を目標トルクに変換する変換手段と、前記第一目標
トルクと前記目標出力を変換して得られた目標トルクと
に基づいて第二の目標トルクを演算する第二目標トルク
演算手段と、該第二目標トルク演算手段により求められ
た第二目標トルクから目標燃料量を演算する目標燃料量
演算手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御
装置。
3. A control device for a fuel-advanced internal combustion engine, comprising: first target torque calculating means for calculating a first target torque of the internal combustion engine; target output calculating means for calculating a target output of the internal combustion engine; A conversion unit that converts the target output obtained by the output calculation unit into a target torque; and a second unit that calculates a second target torque based on the first target torque and a target torque obtained by converting the target output. A control device for an internal combustion engine, comprising: two target torque calculation means; and target fuel amount calculation means for calculating a target fuel amount from the second target torque obtained by the second target torque calculation means.
【請求項4】 燃料先行型内燃機関の制御装置におい
て、 内燃機関の目標トルクを演算する目標トルク演算手段
と、内燃機関の第一の目標出力を演算する第一目標出力
演算手段と、前記目標トルク演算手段により求められた
目標トルクを目標出力に変換する変換手段と、該第一目
標出力と該目標トルクを変換して得られた目標出力とに
基づいて第二の目標出力を演算する第二目標出力演算手
段と、該第二目標出力演算手段により求められた第二目
標出力から目標燃料量を演算する目標燃料量演算手段
と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. A control device for a fuel-advanced internal combustion engine, comprising: target torque calculating means for calculating a target torque of the internal combustion engine; first target output calculating means for calculating a first target output of the internal combustion engine; A converting means for converting the target torque obtained by the torque calculating means into a target output; and a second calculating means for calculating a second target output based on the first target output and a target output obtained by converting the target torque. A control device for an internal combustion engine, comprising: two target output calculating means; and target fuel amount calculating means for calculating a target fuel amount from a second target output obtained by the second target output calculating means.
【請求項5】 内燃機関の目標空燃比を演算する目標空
燃比演算手段と、前記目標燃料量と前記目標空燃比とに
基づいて目標空気量を演算する目標空気量演算手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項
に記載の内燃機関の制御装置。
5. A target air-fuel ratio calculating means for calculating a target air-fuel ratio of an internal combustion engine, a target air amount calculating means for calculating a target air amount based on the target fuel amount and the target air-fuel ratio,
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
【請求項6】 前記目標トルク演算手段は、アクセル開
度および内燃機関回転数に基づいて目標トルクを演算す
ることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載
の内燃機関の制御装置。
6. The control of an internal combustion engine according to claim 1, wherein said target torque calculation means calculates a target torque based on an accelerator opening and an internal combustion engine speed. apparatus.
【請求項7】 燃料先行型内燃機関の制御装置におい
て、 目標内燃機関回転数を演算する目標内燃機関回転数演算
手段と、該目標内燃機関回転数と内燃機関回転数から目
標出力を演算する前記目標出力演算手段と、を備えたこ
とを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の内
燃機関の制御装置。
7. A control device for a fuel-advanced internal combustion engine, comprising: a target internal combustion engine speed calculating means for calculating a target internal combustion engine speed; and a target output for calculating a target output from the target internal engine speed and the internal combustion engine speed. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, further comprising target output calculation means.
【請求項8】 前記目標出力演算手段は、前記目標内燃
機関回転数に基づいて第一の目標出力を演算する第一目
標出力演算手段と前記目標内燃機関回転数と前記内燃機
関回転数に基づいて第二の目標出力を演算する第二目標
出力演算手段とを備えていることを特徴とする請求項7
に記載の内燃機関の制御装置。
8. The target output calculating means for calculating a first target output based on the target internal combustion engine speed, based on the target internal engine speed and the internal engine speed. And a second target output calculating means for calculating a second target output by using the second target output calculating means.
3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1.
【請求項9】 前記目標出力演算手段で演算される目標
出力は、所定期間に内燃機関に流入する目標空気量とす
ることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載
の内燃機関の制御装置。
9. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the target output calculated by the target output calculation means is a target air amount flowing into the internal combustion engine for a predetermined period. Engine control device.
【請求項10】 前記目標出力演算手段で演算される目
標出力は、内燃機関の目標回転数とすることを特徴とす
る請求項1〜8のいずれか一項に記載の内燃機関の制御
装置。
10. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the target output calculated by the target output calculation means is a target rotation speed of the internal combustion engine.
【請求項11】 前記目標トルク演算手段で演算される
目標トルクは、4サイクル内燃機関が2回転する間の一
気筒当たりの燃料噴射量とすることを特徴とする請求項
1〜10のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
11. The target torque calculated by the target torque calculating means is a fuel injection amount per cylinder during two rotations of a four-cycle internal combustion engine. A control device for an internal combustion engine according to claim 1.
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