JP2007263127A - Fuel control system for engine, and fuel control method for engine - Google Patents

Fuel control system for engine, and fuel control method for engine Download PDF

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for achieving enhanced exhaust performance and drivability in a system capable of changing from a stoichiometric operation to a lean-burn operation and vice versa in response to operation conditions by exerting torque-based control to a cylinder injection engine provided with a turbocharger. <P>SOLUTION: A turbo-lag index is computed on the basis of information on boost pressure or intake-pipe pressure which are directly or indirectly obtained. A throttle opening and a fuel-injection quantity are corrected on the basis of the turbo-lag index so as to obtain desired torque characteristics and exhaust characteristics. Consequently, torque fluctuation in transition, change in torque characteristics, degradation of exhaust, and the like, which are caused by turbo-lag, can be inhibited. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車用ガソリンエンジンの制御システムに関し、特に過給機付きエンジンの制御システムに関する。   The present invention relates to an automotive gasoline engine control system, and more particularly to a supercharged engine control system.

現在の自動車のガソリンエンジンシステムにおいては、多様化するニーズに対応して、エンジン本体およびそれを制御するエンジン制御共に、多数のバリエーションが存在する。   In the current gasoline engine system of automobiles, there are many variations in both the engine body and the engine control that controls the engine body in response to diversifying needs.

エンジン本体のバリエーションとしては、ピストン下降時の負圧を利用してシリンダ内に空気を取り入れる一般的な自然吸気エンジンの他、過給機により強制的に空気をシリンダ内に送り込み高出力を得る、過給機付きエンジンが実用化されている。過給機は代表的なものとして特開平10−274070号公報に示されるような機械式過給機(スーパーチャージャー)と、特開2001−82197号公報に示されるようなターボチャージャーがある。前者はコンプレッサーの駆動にエンジンの軸出力を用いており、後者はエンジンの排気ガスを用いているが、現在の過給機の主流はエネルギー効率の高いターボチャージャーとなっている。   As a variation of the engine body, in addition to a general naturally aspirated engine that takes in air into the cylinder using the negative pressure when the piston descends, the turbocharger forcibly sends air into the cylinder to obtain high output, A turbocharged engine has been put into practical use. Typical examples of the supercharger include a mechanical supercharger (supercharger) as disclosed in JP-A-10-274070 and a turbocharger as disclosed in JP-A-2001-82197. The former uses the shaft output of the engine to drive the compressor, and the latter uses the exhaust gas of the engine, but the current mainstream turbocharger is an energy efficient turbocharger.

またエンジン本体の他のバリエーションとしては、従来型エンジンのように燃料を吸気ポートに噴射するのではなく、特開平10−47114号公報で示されるようにシリンダ内に直接噴射する筒内噴射エンジンが実用化されている。筒内噴射エンジンでは超リーンバーン運転が可能であり、ポンプ損失低減による燃費改善効果が得られる。また特開2000−248978号公報に示されるように、筒内噴射エンジンとターボチャージャーを組み合わせた場合、スロットル全開においても更に吸入空気量を増加させることが可能なため、自然吸気エンジンよりも高負荷側にリーンバーン領域を拡大できる利点があり、更にリーンバーン運転では自然吸気エンジンよりも排気ガス量が大幅に増大し、タービンの回転数が増すため、アクセル操作に対するトルク発生のレスポンス向上が期待できる。   Another variation of the engine body is a cylinder injection engine that directly injects fuel into the cylinder as shown in JP-A-10-47114, instead of injecting fuel into the intake port as in a conventional engine. It has been put into practical use. The in-cylinder injection engine can be operated with ultra-lean burn, which can improve fuel efficiency by reducing pump loss. Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-248978, when a cylinder injection engine and a turbocharger are combined, the intake air amount can be further increased even when the throttle is fully opened. There is an advantage that the lean burn area can be expanded on the side, and further, in the lean burn operation, the amount of exhaust gas is significantly increased compared to the naturally aspirated engine, and the turbine speed increases, so it is expected to improve the response of torque generation to accelerator operation .

一方、エンジン制御においては、新しいロジックのエンジン制御として、いわゆるトルクベース(トルクデマンド)制御が実用化されている。開発背景としては、前記リーンバーンシステムにおいて、A/F=約14.7 の通常燃焼運転(以下ストイキ運転)とリーンバーン運転の切替え時のトルク変動の低減には不可欠な制御であること、トラクションコントロール等のようにエンジン外部からエンジン側へ要求されるトルクが増え、その処理部が必要となったこと、キーデバイスである電制スロットルが実用化したこと等がある。具体的な制御内容としては、ドライバーのアクセル操作の他、アイドル要求トルクや車体制御等の外部要求トルクを総合的に判断して目標エンジントルクを設定し、それを達成するように燃料噴射量および吸入空気量を制御するものである。エンジントルクは、燃料噴射量に大きく依存するため、目標エンジントルクの実現には燃料制御が重要であるが、同時に排ガス浄化触媒の高効率利用の観点より、空燃比を所望値に合わせることも必須の要求である。すなわち、本制御においては燃料制御と空燃比制御の制御精度の両立が重要となる。   On the other hand, in engine control, so-called torque base (torque demand) control has been put to practical use as a new logic engine control. The background of the development is that the control is indispensable for reducing torque fluctuation when switching between normal combustion operation (hereinafter referred to as stoichiometric operation) of A / F = about 14.7 and lean burn operation in the lean burn system. The torque required from the outside of the engine to the engine side, such as control, has increased and the processing section has become necessary, and the electric throttle that is a key device has been put into practical use. Specifically, in addition to the driver's accelerator operation, the target engine torque is set by comprehensively determining the required external torque such as idle required torque and vehicle body control, and the fuel injection amount and It controls the amount of intake air. Since engine torque largely depends on the fuel injection amount, fuel control is important to achieve the target engine torque. At the same time, it is also essential to adjust the air-fuel ratio to the desired value from the viewpoint of highly efficient use of the exhaust gas purification catalyst. Is a request. That is, in this control, it is important to achieve both control accuracy of fuel control and air-fuel ratio control.

トルクベース制御として提案されている方式は、燃料噴射量の決定方法により次の2種類が存在する。1つは特開平10−89140号公報に示されるような実吸入空気量を計測した後に燃料噴射量を決定する空気主導(先行)型であり、他は特開平1−313636号公報に示されるように目標トルク演算結果を基に直接燃料噴射量を決定する燃料主導(先行)型である。   There are the following two types of methods proposed as torque-based control depending on how the fuel injection amount is determined. One is an air-driven (preceding) type that determines the fuel injection amount after measuring the actual intake air amount as disclosed in JP-A-10-89140, and the other is disclosed in JP-A-1-313636. As described above, the fuel-driven (preceding) type in which the fuel injection amount is directly determined based on the target torque calculation result.

空気主導型では、目標トルクの演算結果を基に目標空気量を演算し、目標空気量を得るべく電制スロットルへ目標スロットル開度を送信する。それに応じてシリンダ内に吸入される実空気量を、エアフロセンサ等により計測した後に、実空気量と目標空燃比を基に燃料噴射量を決定する。本方式では実空気量を基に燃料噴射量を決定することから、空燃比精度は保証される特徴がある。しかし、トルクを決める燃料噴射量は空気量を介して決定されるため、空気量制御の精度如何では、発生トルクが目標トルクから大きく外れることがある。   In the air driven type, the target air amount is calculated based on the calculation result of the target torque, and the target throttle opening is transmitted to the electric throttle to obtain the target air amount. Accordingly, the actual air amount sucked into the cylinder is measured by an air flow sensor or the like, and then the fuel injection amount is determined based on the actual air amount and the target air-fuel ratio. In this method, since the fuel injection amount is determined based on the actual air amount, the air-fuel ratio accuracy is guaranteed. However, since the fuel injection amount that determines the torque is determined via the air amount, the generated torque may greatly deviate from the target torque depending on the accuracy of the air amount control.

一方燃料主導型においては、目標トルク演算結果をもとに、所望の空燃比となるように目標燃料噴射量と目標空気量が決定され、それぞれインジェクタと電制スロットルに対応する信号が送信される。したがって、燃料噴射量,空気量それぞれが、目標値どおりに実現されない場合、所望の空燃比が得られない欠点を有する。特に吸入空気量については、目標空気量と実空気量を一致させるのが困難であり、空気量制御の精度向上が大きな課題となる。しかしながら、目標トルク演算結果が、燃料噴射量にダイレクトに反映されることから、トルクの制御精度が高い特徴を有している。   On the other hand, in the fuel-driven type, the target fuel injection amount and the target air amount are determined based on the target torque calculation result so that the desired air-fuel ratio is obtained, and signals corresponding to the injector and the electric throttle are respectively transmitted. . Therefore, when the fuel injection amount and the air amount are not realized as the target values, there is a drawback that a desired air-fuel ratio cannot be obtained. In particular, with respect to the intake air amount, it is difficult to make the target air amount and the actual air amount coincide with each other, and improving the accuracy of air amount control is a major issue. However, since the target torque calculation result is directly reflected in the fuel injection amount, the torque control accuracy is high.

特開平10−274070号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-274070 特開2001−82197号公報JP 2001-82197 A 特開平10−47114号公報JP-A-10-47114 特開2000−248978号公報JP 2000-248978 A 特開平10−89140号公報JP-A-10-89140 特開平1−313636号公報JP-A-1-313636

上記複数の技術を組み合わせたシステム、すなわちターボチャージャーを備えた筒内噴射エンジンにトルクベース制御を適用し、運転状況に応じてストイキ運転とリーンバーン運転を切替えられるシステムは、燃費,出力,運転性向上等の面で有望なシステムである。   A system that combines the above technologies, that is, a system that applies torque-based control to an in-cylinder injection engine equipped with a turbocharger and can switch between stoichiometric operation and lean burn operation according to the driving situation, fuel efficiency, output, and drivability It is a promising system in terms of improvement.

しかし、ターボチャージャーを備えたエンジンの場合、加速時の様にスロットルを急激に開く運転状態において、タービンの慣性によりタービン回転数が上昇するまで時間が掛かり、過給圧が目標値に到達するまでに若干の時間を要する現象、いわゆるターボラグが発生する。これは排気ガス量の少ない低回転,低負荷領域からの加速時に顕著に発生し、過給圧が目標値に追従できず、一時的に目標空気量に実空気量が到達しない状態となる。この現象に起因して、前記ターボチャージャーを備えた筒内噴射エンジンにトルクベース制御を適用したシステムでは、以下のような問題が発生し易い。   However, in the case of an engine equipped with a turbocharger, it takes time until the turbine speed increases due to the inertia of the turbine in an operating state where the throttle is suddenly opened as in acceleration, until the supercharging pressure reaches the target value. A so-called turbo lag occurs. This occurs remarkably at the time of acceleration from a low rotation and low load region where the exhaust gas amount is small, the supercharging pressure cannot follow the target value, and the actual air amount does not reach the target air amount temporarily. Due to this phenomenon, the following problems are likely to occur in a system in which torque-based control is applied to an in-cylinder injection engine equipped with the turbocharger.

燃料主導型トルクベース制御を適用した場合、前述のように吸入空気量が目標値に制御されていることを前提に、吸入空気量の情報を得ずに燃料噴射量が決定される。よって、ターボラグ発生時のように、一時的に目標空気量に実空気量が到達しない状態においては、相対的に燃料過剰となり排気が悪化する。この問題に対処するためには、ターボラグの発生を検出あるいは予測して、燃料過剰となるのを防止するように、燃料噴射量に過渡補正(燃料を空気の位相に合わせ減量する)を実施することが有効と考えられる。   When the fuel-driven torque base control is applied, the fuel injection amount is determined without obtaining the intake air amount information on the assumption that the intake air amount is controlled to the target value as described above. Therefore, in a state where the actual air amount does not temporarily reach the target air amount, such as when a turbo lag is generated, the fuel becomes relatively excessive and exhaust becomes worse. In order to deal with this problem, the occurrence of turbo lag is detected or predicted, and a transient correction (decreasing the fuel in accordance with the air phase) is performed so as to prevent the fuel from becoming excessive. Is considered effective.

また、運転状況に応じてストイキ運転とリーンバーン運転を切替えられるシステムでは、運転モードによりターボラグの度合いが異なることに留意する必要がある。すなわちリーンバーン運転では、燃料噴射量に対し吸入空気量の割合が多く、排気ガス量も多いため、低回転,低負荷領域においてもタービンの回転数が高く保たれ、ターボラグは比較的小さい。よって、空気主導型トルクベース制御はもとより、前記ターボラグの発生を検出あるいは予測して、燃料過剰となるのを防止するように燃料噴射量を補正(減量)する燃料主導型トルクベース制御においても、ターボラグの小さなリーンバーン運転時ではアクセルレスポンスが良好なのに対し、ターボラグの大きなストイキ運転時にはアクセルレスポンスが緩慢になり、ドライバーが違和感を感じる問題が発生する。   In addition, it is necessary to note that the degree of turbo lag differs depending on the operation mode in a system that can switch between stoichiometric operation and lean burn operation according to the operating conditions. That is, in lean burn operation, the ratio of the intake air amount to the fuel injection amount is large and the exhaust gas amount is also large. Therefore, the turbine speed is kept high even in the low rotation and low load regions, and the turbo lag is relatively small. Therefore, not only in air-driven torque base control, but also in fuel-driven torque base control that detects or predicts the occurrence of the turbo lag and corrects (decreases) the fuel injection amount so as to prevent excessive fuel. While the accelerator response is good during lean burn operation with a small turbo lag, the accelerator response becomes slow during stoichiometric operation with a large turbo lag, causing the driver to feel uncomfortable.

また、ストイキ運転とリーンバーン運転を切替える、燃焼切替え時において、ターボラグに起因して次のような問題が発生する。ストイキ運転とリーンバーン運転では同トルクを発生するのに必要な燃料量が異なるため、切替え時に燃料補正が必要となる。この燃料補正量は、主にポンプ損失に依存するが、ターボエンジンの場合のポンプ損失は、スロットル開度のみならず、過給圧にも依存する。よって、ターボラグに起因して過給圧が連続的に変わる過渡においては、ポンプ損失も連続的に変化し、それに応じて燃料補正量も連続的に変える必要がある。しかし、特開平10−47114号公報に示されるような自然吸気エンジン対応の従来技術では、ポンプ損失が一定となる定常運転状態のみを考慮して燃料補正量を設定しているため、ターボラグ発生時には燃料補正量が不適切となり、トルク変動が発生する問題があった。   In addition, the following problems occur due to the turbo lag when switching between stoichiometric operation and lean burn operation when switching combustion. Since the amount of fuel required to generate the same torque differs between stoichiometric operation and lean burn operation, fuel correction is required at the time of switching. This fuel correction amount mainly depends on the pump loss, but in the case of a turbo engine, the pump loss depends not only on the throttle opening but also on the supercharging pressure. Therefore, in the transition in which the supercharging pressure continuously changes due to the turbo lag, the pump loss also changes continuously, and the fuel correction amount needs to change continuously accordingly. However, in the conventional technology corresponding to a naturally aspirated engine as disclosed in JP-A-10-47114, the fuel correction amount is set considering only the steady operation state in which the pump loss is constant. There is a problem that the fuel correction amount becomes inappropriate and torque fluctuation occurs.

本発明は以上の問題に鑑みてなされたもので、ターボチャージャーを備えた筒内噴射エンジンにトルクベース制御を適用し、運転状況に応じてストイキ運転とリーンバーン運転を切替えられるシステムにおいて、ターボラグに起因して発生する、過渡時のトルク変動やトルク特性の変化,排気悪化等を防止することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems.In a system that applies torque-based control to an in-cylinder injection engine equipped with a turbocharger and can switch between stoichiometric operation and lean burn operation in accordance with the operating conditions, The purpose is to prevent torque fluctuations during the transition, changes in torque characteristics, exhaust deterioration, etc., which are caused by this.

直接的あるいは間接的に得られる過給圧情報あるいは吸気管圧情報を基に、ターボラグ指標を演算し、所望のトルク特性,排気特性が得られるよう、前記ターボラグ指標を基にスロットル開度や燃料噴射量を補正する。   Based on the supercharging pressure information or intake pipe pressure information obtained directly or indirectly, the turbo lag index is calculated, and the throttle opening and fuel are calculated based on the turbo lag index so that desired torque characteristics and exhaust characteristics can be obtained. Correct the injection amount.

以上説明したように、ターボチャージャーを備えた筒内噴射エンジンにトルクベース制御を適用し、運転状況に応じてストイキ運転とリーンバーン運転を切替えられるシステムにおいて、ターボラグに起因して発生する、過渡時のトルク変動やトルク特性の変化,排気悪化等を防止することができる。   As explained above, in a system where torque-based control is applied to an in-cylinder injection engine equipped with a turbocharger to switch between stoichiometric operation and lean burn operation according to the operating conditions, a transient time caused by turbo lag Torque fluctuation, torque characteristic change, exhaust deterioration, and the like can be prevented.

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係わる第1の実施例である、超リーンバーン運転が可能なターボ過給エンジンシステムのハード構成を示す図であり、図2はこのシステムに対応した燃料主導型トルクベース制御200の制御ブロック図である。まず図1を用い、ターボ過給エンジンシステムのハード構成について説明する。ターボチャージャー101の一部品であるコンプレッサー102にて過給された新気は、吸気管103を通り電制スロットル106入口側に導入される。その過程において、吸気管内に設置された過給圧センサ104とエアフロセンサ105にて、新気に関する過給圧と空気量が測定されECU108に送信される。電制スロットル106においては、アクセルペダル109の開度情報等を基に、ECU108が演算した信号によりスロットル開度が決定され、その開度に応じてインテークマニホールド107内に導入される新気量が調整される。マニホールド内の新気は、ピストン114が下降し、吸気バルブ112が開いた瞬間からシリンダ内に導入され、シリンダ内に設けられたインジェクタ110より噴射される燃料噴霧と混じり合うことにより、混合気を形成する。なお、燃料噴射量およびタイミングはECU108からインジェクタ110に送信される信号により決定されるが、吸気工程に燃料噴射が行われた場合は均質燃焼となり、圧縮工程に噴射が行われた場合は超リーンバーンが可能な成層燃焼となる。その後、吸気バルブ112が閉じ、ピストン114上昇の過程で圧縮された混合気は、圧縮上死点直前付近において点火プラグ111により着火し、急速に膨張してピストン114を押し下げ、駆動トルクを発生させる。その後ピストン114が上昇し、排気バルブ113が開いた瞬間から排気工程が始まり、排気ガスは排気管115に導入される。排気管115にはターボチャージャー101が取り付けられており、排気ガスが通過する際に、ターボチャージャー101の一部品であるタービン116を回転させる。タービン116は前記コンプレッサー102と同軸となっており、タービン116の回転と同期してコンプレッサー102が回転する。すなわち本システムは、排ガスのエネルギーを利用してタービン116、および直結したコンプレッサー102を回転させ過給効果を得るシステムであり、過給効果は排ガス量に依存する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a hardware configuration of a turbocharged engine system capable of super lean burn operation according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a fuel-driven torque base control corresponding to this system. 2 is a control block diagram of 200. FIG. First, the hardware configuration of the turbocharged engine system will be described with reference to FIG. The fresh air supercharged by the compressor 102 which is a part of the turbocharger 101 is introduced to the inlet side of the electric throttle 106 through the intake pipe 103. In the process, the supercharging pressure and the air amount relating to fresh air are measured by the supercharging pressure sensor 104 and the airflow sensor 105 installed in the intake pipe and transmitted to the ECU 108. In the electronic throttle 106, the throttle opening is determined by a signal calculated by the ECU 108 based on the opening information of the accelerator pedal 109, and the amount of fresh air introduced into the intake manifold 107 is determined according to the opening. Adjusted. The fresh air in the manifold is introduced into the cylinder from the moment when the piston 114 is lowered and the intake valve 112 is opened, and is mixed with the fuel spray injected from the injector 110 provided in the cylinder. Form. The fuel injection amount and timing are determined by a signal transmitted from the ECU 108 to the injector 110. However, when the fuel injection is performed in the intake process, homogeneous combustion is performed, and when the injection is performed in the compression process, the fuel is extremely lean. It becomes stratified combustion that can burn. After that, the intake valve 112 is closed, and the air-fuel mixture compressed in the process of ascending the piston 114 is ignited by the ignition plug 111 in the vicinity immediately before the compression top dead center, rapidly expands and pushes down the piston 114 to generate drive torque. . Thereafter, the piston 114 ascends and the exhaust process starts from the moment when the exhaust valve 113 is opened, and the exhaust gas is introduced into the exhaust pipe 115. A turbocharger 101 is attached to the exhaust pipe 115, and a turbine 116, which is a component of the turbocharger 101, is rotated when exhaust gas passes through. The turbine 116 is coaxial with the compressor 102, and the compressor 102 rotates in synchronization with the rotation of the turbine 116. That is, this system is a system that obtains a supercharging effect by using the energy of exhaust gas to rotate the turbine 116 and the directly connected compressor 102, and the supercharging effect depends on the amount of exhaust gas.

次に、図2を用いて燃料主導型トルクベース制御200の制御ブロック内容を説明する。起点となる目標トルク演算手段205においては、アクセル開度202信号とエンジン回転数201、及びアイドル要求空気量203から基本目標トルクを算出し、さらにクルーズコントロールやトラクションコントロール等の外部要求トルク204信号を加味して最終的な目標トルクを演算する。この演算結果は燃焼効率補正演算手段207に送信され、目標空燃比演算手段206で演算された目標空燃比を基に、その燃費効率分(主にポンプ損失に依存)に応じた補正が加えられる。この補正された目標トルク値は、それぞれ燃料制御系である目標燃料量演算手段208と、空気制御系である目標空気量演算手段210に送られる。目標燃料量演算手段208では目標トルクに応じた目標燃料量を演算し、その後、過渡時燃料補正量演算手段209により過渡時補正が実施される。ここでは、後述するターボラグ指標演算手段214で演算されたターボラグ指標を基に目標燃料量の補正を行い、最終目標燃料量に対応したパルス信号をインジェクタ110に送信する。一方、目標空気量演算手段210では、目標トルクと目標空燃比を考慮して目標空気量を演算し、その演算結果を基に目標スロットル開度演算手段211では目標スロットル開度を演算し、相当の信号を電制スロットル106へ送信する。   Next, the control block contents of the fuel-driven torque base control 200 will be described with reference to FIG. The starting target torque calculation means 205 calculates a basic target torque from the accelerator opening 202 signal, the engine speed 201, and the idle required air amount 203, and further outputs an external required torque 204 signal such as cruise control or traction control. In addition, the final target torque is calculated. This calculation result is transmitted to the combustion efficiency correction calculation means 207, and based on the target air-fuel ratio calculated by the target air-fuel ratio calculation means 206, correction corresponding to the fuel efficiency (mainly depending on the pump loss) is added. . The corrected target torque value is sent to the target fuel amount calculation means 208 that is a fuel control system and the target air amount calculation means 210 that is an air control system. The target fuel amount calculating means 208 calculates a target fuel amount corresponding to the target torque, and thereafter, the transient fuel correction amount calculating means 209 performs the transient correction. Here, the target fuel amount is corrected based on a turbo lag index calculated by a turbo lag index calculating means 214 described later, and a pulse signal corresponding to the final target fuel amount is transmitted to the injector 110. On the other hand, the target air amount calculating means 210 calculates the target air amount in consideration of the target torque and the target air-fuel ratio, and the target throttle opening calculating means 211 calculates the target throttle opening based on the calculation result. Is transmitted to the electric throttle 106.

ここで、ターボエンジン対応のために新設した、本発明における重要な制御ブロックであるターボラグ指標演算手段214と過渡時燃料補正量演算手段209のについて述べる。これらの制御ブロックの目的は、ターボラグに起因して発生する、加速時における空燃比リッチ化と、ストイキ運転とリーン運転の切替え時に発生するトルク変動を防止することである。   Here, the turbo lag index calculating means 214 and the transient fuel correction amount calculating means 209, which are important control blocks in the present invention newly established for the turbo engine, will be described. The purpose of these control blocks is to prevent air-fuel ratio enrichment during acceleration and torque fluctuations that occur when switching between stoichiometric operation and lean operation due to turbo lag.

ターボラグ指標演算手段214の具体的な演算内容は、
ターボラグ指標=過給圧センサの出力値/目標過給圧
である。すなわち、定常時にはターボラグ指標はほぼ1となり、ターボラグ発生時には、その度合いが大きい程、0に近い値が算出される。このターボラグ指標を基に、過渡時燃料補正量演算手段209では、加速時と燃焼切替え時の燃料補正量を決定する。加速時の具体的な燃料補正内容について図3を用いて説明する。
The specific calculation contents of the turbo lag index calculation means 214 are as follows:
Turbo lag index = output value of boost pressure sensor / target boost pressure. That is, the turbo lag index is approximately 1 at the time of steady operation, and the value closer to 0 is calculated as the degree of turbo lag is increased. Based on this turbo lag index, the transient fuel correction amount calculation means 209 determines the fuel correction amount at the time of acceleration and combustion switching. Specific fuel correction contents during acceleration will be described with reference to FIG.

図3は、前記図1,図2を基に説明した燃料主導型トルクベース制御200を適用したターボエンジンの、急加速時における、時間経過に伴う各制御パラメータの挙動を模式的に示した図である。まず、ドライバーがアクセル開度202が小さい領域から急激にアクセルペダルを踏み込んだ場合、それに応じてアクセル開度202信号は、ほぼステップ状に増加する。次にこのアクセル開度202の変化を受けて、目標トルク,目標スロットル開度,目標過給圧212,目標空気量,目標燃料噴射量(過渡時補正前)が連動してステップ状に変化する。なお、このような過渡的な状況下においても、空燃比は一定値に制御する必要があるが、以下に示すような現象により、空燃比がリッチ側にずれ易い。図3中に示すようにアクセル開度202が低い領域からの加速では、排気ガス量が少ないため、過給圧が目標過給圧212に到達するまでに時間がかかる、いわゆるターボラグが発生し、それに起因してこの期間においては、吸入空気量が目標値に対し大きく下回る結果となる。一方燃料噴射量については、ターボラグの発生如何に関わらず、ほぼ目標値通りに噴射されることから、前記目標燃料噴射量(過渡時補正前)を用いた場合、排気ガスの観点では相対的に過剰な燃料量となる。この燃料量を是正するため、過渡時燃料補正量演算手段209では、ターボラグ指標演算手段214から得たターボラグ指標を基に吸入空気量の挙動を推定し、燃料噴射量が吸入空気量と同じ比率となるように過渡時における燃料噴射量を補正する。この結果、ターボラグが発生している過渡領域においても空燃比が一定に保たれ、触媒浄化効率の低下による排気悪化を防ぐことが出来る。   FIG. 3 is a diagram schematically showing the behavior of each control parameter over time during a sudden acceleration of a turbo engine to which the fuel-driven torque-based control 200 described with reference to FIGS. 1 and 2 is applied. It is. First, when the driver depresses the accelerator pedal suddenly from a region where the accelerator opening degree 202 is small, the accelerator opening degree 202 signal increases substantially stepwise accordingly. Next, in response to the change in the accelerator opening 202, the target torque, the target throttle opening, the target boost pressure 212, the target air amount, and the target fuel injection amount (before the transient correction) change in a stepped manner. . Note that even under such a transient situation, the air-fuel ratio needs to be controlled to a constant value, but the air-fuel ratio tends to shift to the rich side due to the following phenomenon. As shown in FIG. 3, in acceleration from a region where the accelerator opening 202 is low, the exhaust gas amount is small, so a so-called turbo lag is generated, which takes time until the boost pressure reaches the target boost pressure 212, As a result, during this period, the intake air amount is significantly lower than the target value. On the other hand, the fuel injection amount is injected almost according to the target value regardless of the occurrence of the turbo lag. Therefore, when the target fuel injection amount (before correction at the time of transient) is used, it is relatively in terms of exhaust gas. Excess fuel amount. In order to correct this fuel amount, the transient fuel correction amount calculation means 209 estimates the behavior of the intake air amount based on the turbo lag index obtained from the turbo lag index calculation means 214, and the fuel injection amount is the same ratio as the intake air amount. The fuel injection amount at the time of transition is corrected so that As a result, the air-fuel ratio is kept constant even in the transition region where the turbo lag is generated, and exhaust deterioration due to a decrease in catalyst purification efficiency can be prevented.

次に本発明に係わる第2の実施例について図4に示す。先の第1の実施例においてはターボラグ指標300を過給圧センサ104を用いて算出しているが、第2の実施例においては、過給圧情報を過給圧に深く関連する他のパラメータにより、間接的に求めている。具体的なパラメータとしては、スロットル開度301またはアクセル開度202,エンジン回転数201,吸入空気量,目標トルクや基本燃料量等が挙げられ、本実施例ではスロットル開度301とエンジン回転数201を用いている。具体的には、エンジン回転数201が低いほど、またスロットル開度301の変化分が大きいほど、過渡的に目標過給圧212と実過給圧213の偏差が大きくなる傾向を考慮し、ターボラグ指標300をエンジン回転とスロットル開度301の変化量を引数とするターボラグ指標演算用マップ302に収めている。制御時にはエンジン回転とスロットル開度301の変化量を基に、マップ検索により過給圧情報を推定してターボラグ指標300を演算し、過渡時燃料補正量演算手段209により燃料の最適化を行っている。これにより過給圧センサ104を設ける必要が無くなり、システムの低コスト化が図れる。   Next, a second embodiment according to the present invention is shown in FIG. In the first embodiment, the turbo lag index 300 is calculated using the supercharging pressure sensor 104. However, in the second embodiment, the supercharging pressure information is related to other parameters deeply related to the supercharging pressure. By indirectly seeking. Specific parameters include throttle opening 301 or accelerator opening 202, engine speed 201, intake air amount, target torque, basic fuel amount, and the like. In this embodiment, throttle opening 301 and engine speed 201 are used. Is used. Specifically, considering the tendency that the deviation between the target boost pressure 212 and the actual boost pressure 213 becomes larger as the engine speed 201 is lower and the change in the throttle opening 301 is larger, the turbo lag The index 300 is stored in a turbo lag index calculation map 302 that uses the engine rotation and the amount of change in the throttle opening 301 as arguments. At the time of control, the turbo lag index 300 is calculated by estimating the supercharging pressure information by map search based on the change amount of the engine rotation and the throttle opening 301, and the fuel is optimized by the transient fuel correction amount calculation means 209. Yes. Thereby, it is not necessary to provide the supercharging pressure sensor 104, and the cost of the system can be reduced.

次に本発明に係わる第3の実施例について図5に示す。本実施例においては前記ターボラグ指標300を、ターボエンジンの過給圧について過給圧推定理論モデル306により求めている。過給圧推定理論モデル306は、気筒数304,排気量303,タービンサイズ305等の幾何学的パラメータの他、空燃比,点火時期,バルブタイミング等の燃焼に関するパラメータを考慮して構築されており、スロットル開度301をはじめとする運転状態に関するパラメータを入力することによりターボラグ指標300を算出するものである。このような方法により、第2の実施例で用いた過給圧センサ104が不要となるばかりでなく、第3の実施例で必要なターボラグ指標演算用マップ302の作成に必要な適合試験を行う必要もなくなり、低コスト化と工数の削減を図ることができる。   Next, a third embodiment according to the present invention is shown in FIG. In the present embodiment, the turbo lag index 300 is obtained by the supercharging pressure estimation theoretical model 306 for the supercharging pressure of the turbo engine. The supercharging pressure estimation theoretical model 306 is constructed in consideration of parameters related to combustion such as air-fuel ratio, ignition timing, and valve timing in addition to geometric parameters such as the number of cylinders 304, the displacement 303, and the turbine size 305. The turbo lag index 300 is calculated by inputting parameters relating to the operating state such as the throttle opening 301. By such a method, not only the supercharging pressure sensor 104 used in the second embodiment is unnecessary, but also a conformance test necessary for creating the turbo lag index calculation map 302 necessary in the third embodiment is performed. This eliminates the need for cost reduction and man-hour reduction.

次に本発明に係わる第4の実施例について図6〜図8を用いて説明する。図6は、低回転,低負荷領域からアクセルを踏み込んだ際の、ストイキ運転時とリーンバーン運転時の運転性に関わるパラメータの挙動を、比較して示したものである。ストイキ運転時では、低回転,低負荷領域ゆえにターボラグが発生し、ターボラグ発生時の燃料補正のためトルクの立ち上がりが緩慢になる。一方、リーンバーン運転では、燃料噴射量に対し吸入空気量の割合が多く、排気ガス量も多いため、低回転,低負荷領域においてもタービンの回転数が高く保たれ、ターボラグは小さく燃料補正量も少なくて済み、良好なトルク特性が得られる。すなわち、運転モードによって、アクセルに対するトルク特性が変化し、ドライバーが違和感を感じることになる。   Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows a comparison of the behavior of parameters related to drivability during stoichiometric operation and lean burn operation when the accelerator is depressed from a low rotation and low load range. During stoichiometric operation, a turbo lag occurs due to the low rotation and low load region, and the torque rises slowly due to fuel correction when the turbo lag occurs. On the other hand, in lean burn operation, the ratio of the intake air amount to the fuel injection amount is large and the exhaust gas amount is large. Therefore, the turbine speed is kept high even in the low rotation and low load regions, the turbo lag is small and the fuel correction amount Less torque is required and good torque characteristics can be obtained. That is, the torque characteristic with respect to the accelerator changes depending on the driving mode, and the driver feels uncomfortable.

本問題を解決する手段としては、ストイキ運転時にはターボラグの発生を予測し、ターボラグを相殺するようなスロットル制御を実施し、リーンバーン運転時には通常のスロットル制御を行う。これにより、ストイキ運転時とリーンバーン運転時のトルク特性の差が縮まり、良好な運転性が得られる。前記ストイキ運転時のスロットル制御の具体的な内容としては、ターボラグによる空気量の遅れを1次遅れと近似し、微分器を用いて一次遅れ補償を行う等が考えられる。あるいは実空気量を検出し、目標空気量との偏差を見ながらスロットル開度を決定するフィードバック制御をおこなっても良い。   As means for solving this problem, throttle control is performed such that the occurrence of turbo lag is predicted during stoichiometric operation and the turbo lag is offset, and normal throttle control is performed during lean burn operation. Thereby, the difference in torque characteristics during stoichiometric operation and lean burn operation is reduced, and good drivability is obtained. As specific contents of the throttle control during the stoichiometric operation, it is conceivable that the delay of the air amount due to the turbo lag is approximated as a first-order lag, and the first-order lag compensation is performed using a differentiator. Alternatively, feedback control may be performed in which the actual air amount is detected and the throttle opening is determined while observing the deviation from the target air amount.

本ロジックを取り入れた目標スロットル開度演算手段211について、図7に示す。本演算手段においては、入力として目標空気量,目標過給圧,エンジン回転数のほか、ストイキ or リーン判定401を入力している。スロットル開度演算部においては、定常において目標空気量,目標過給圧を得るために必要な目標スロットル開度を算出する基本スロットル開度演算部402の他、ターボラグによる空気量の遅れを補償するよう、微分器としての機能を有するスロットル開度過渡時補正部403より成り立っている。なお前記微分器のゲインは、ターボラグ指標300に依存しており、ターボラグ指標300の値が小さい場合にはゲインを大きくし、1に近い場合にはゲインを小さくして、ターボラグを相殺するように設定されている。   FIG. 7 shows the target throttle opening calculation means 211 incorporating this logic. In this calculation means, the stoichiometric or lean determination 401 is input as input in addition to the target air amount, the target boost pressure, and the engine speed. In the throttle opening calculation unit, in addition to the basic throttle opening calculation unit 402 that calculates the target throttle opening necessary for obtaining the target air amount and the target supercharging pressure in a steady state, the delay of the air amount due to the turbo lag is compensated. As described above, it is composed of a throttle opening degree transient correction unit 403 having a function as a differentiator. The gain of the differentiator depends on the turbo lag index 300. When the value of the turbo lag index 300 is small, the gain is increased, and when it is close to 1, the gain is decreased to cancel the turbo lag. Is set.

リーン判定時には、基本スロットル開度演算部402のみでスロットル開度を演算するが、ストイキ判定時には、基本スロットル開度演算部402にスロットル開度過渡時補正部403の値を加算して目標スロットル開度としている。   At the lean determination, the throttle opening is calculated only by the basic throttle opening calculation unit 402. At the stoichiometric determination, the value of the throttle opening transient correction unit 403 is added to the basic throttle opening calculation unit 402 to open the target throttle. I am trying.

この目標スロットル開度演算手段211を適用した場合の結果を図8に示す。上記ロジックにより、ストイキ運転時にはスロットル開度過渡時補正部(微分器)の効果により、ターボラグによる吸入空気の遅れを補償するような、いわゆるスロットルの早開きが行われる。これにより、実際の空気量は目標空気量に近い値となり、アクセル踏み込み時のトルク特性が、ストイキ運転時とリーン運転時で変化する問題を解消することができる。   FIG. 8 shows the result when this target throttle opening calculation means 211 is applied. With the above logic, during the stoichiometric operation, the throttle opening transient correction unit (differentiator) is used, so that the so-called throttle opening is performed so as to compensate for the delay in the intake air due to the turbo lag. As a result, the actual air amount becomes a value close to the target air amount, and the problem that the torque characteristics when the accelerator is depressed changes between the stoichiometric operation and the lean operation can be solved.

なお、本問題は、燃料主導型トルクベース制御のみならず、空気主導型トルクベース制御にも共通の課題である。本ロジックは空気主導型トルクベース制御においても適用できることから、本ロジックを適用することにより、アクセル踏み込み時のトルク特性が、ストイキ運転時とリーン運転時で変化する問題を解消することができる。   This problem is common to not only fuel-driven torque base control but also air-driven torque base control. Since this logic can also be applied to air-driven torque-based control, by applying this logic, it is possible to solve the problem that the torque characteristics when the accelerator is depressed vary between stoichiometric operation and lean operation.

次に本発明に係わる第5の実施例を図2,図9を用いて説明する。本実施例はストイキ燃焼とリーン燃焼の切替え時の制御内容について述べたものである。リーン運転における燃費向上の要因はポンプ損失低減によるものであるが、このポンプ損失を間接的に示す指標として吸気管内圧力がある。自然吸気エンジンの場合、吸気管内圧力はスロットル開度やEGR率に依存し、ターボエンジンの場合はこれらに加え過給圧にも依存する。この吸気管内圧力(絶対圧)が高いほどポンプ損失は減り、同燃料噴射量の条件下でエンジンの軸出力は向上する。すなわち、吸気管内圧力が変化する状況において、同トルクを得ようとする場合には、吸気管内圧力に応じて燃料噴射量を調整する必要があり、先に説明した図2の燃焼効率補正演算手段207において、この原理に基づいた補正を実施している。
しかしながら本演算手段は、定常補正を行うものであり、ターボエンジン特有のターボラグにより吸気管内圧力が徐々に変化にする過渡的な状況においては、過渡補正が必要となる。本実施例の場合、定常補正については燃焼効率補正演算手段207を用い、過渡補正については前記過渡時燃料補正量演算手段209を用いて対応している。この具体的な燃料補正方法について図9を用いて説明する。図9は、本制御システムによってストイキ燃焼とリーン燃焼を切替えた場合における、燃焼切替え時のトルク変動に関連する各パラメータの挙動を示したものである。リーン許可フラグが立つことにより、ストイキ燃焼からリーン燃焼に切替わるが、その際、スロットルがステップ状に開いて吸入空気量が増加し、排ガス量の増加とともにタービン回転数が高まり、過給圧が増加する。しかしながらスロットルを開いてから過給圧が目標値に収束するまでの一連の動作は、前述のタービン116の慣性に起因して、ある一定時間を要するため、ターボラグとして観測される。この期間の吸気管内圧力は、スロットルが開いた直後にある値まで急上昇し、その後過給の上昇とともに緩やかに上昇して定常値となる。したがって、これに関連するポンプ損失は逆の挙動となり、スロットルが開いた直後にある値まで急降下し、その後過給の上昇とともに緩やかに下降して定常値となる。この変化に対応するため、本実施例では、前記燃料効率補正演算手段によりポンプ損失定常値を考慮した燃料補正を行うとともに、前記過渡時燃料補正量演算手段209においては、ターボラグ指標演算手段214で演算されるターボラグ指標300を基に、ターボラグに起因するポンプ損失過渡変化を推定し、それに対応した燃料補正を実施することにより、ターボエンジン燃焼切替え時のトルク変動を防止している。
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the control contents at the time of switching between stoichiometric combustion and lean combustion are described. The fuel efficiency improvement factor in lean operation is due to the pump loss reduction, and the intake pipe pressure is an index indirectly indicating the pump loss. In the case of a naturally aspirated engine, the pressure in the intake pipe depends on the throttle opening and the EGR rate, and in the case of a turbo engine, it also depends on the boost pressure. The higher the intake pipe pressure (absolute pressure), the lower the pump loss, and the shaft output of the engine improves under the same fuel injection amount conditions. In other words, in the situation where the intake pipe pressure changes, in order to obtain the same torque, it is necessary to adjust the fuel injection amount in accordance with the intake pipe internal pressure. In 207, correction based on this principle is performed.
However, this calculation means performs steady correction, and transient correction is necessary in a transient situation where the pressure in the intake pipe gradually changes due to the turbo lag unique to the turbo engine. In this embodiment, the steady-state correction is performed using the combustion efficiency correction calculating unit 207, and the transient correction is performed using the transient fuel correction amount calculating unit 209. This specific fuel correction method will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows the behavior of each parameter related to torque fluctuation at the time of combustion switching when stoichiometric combustion and lean combustion are switched by this control system. When the lean permission flag is set, the combustion is switched from stoichiometric combustion to lean combustion.At that time, the throttle opens stepwise, the intake air amount increases, the turbine rotation speed increases as the exhaust gas amount increases, and the supercharging pressure increases. To increase. However, since a series of operations from when the throttle is opened until the supercharging pressure converges to the target value takes a certain time due to the inertia of the turbine 116 described above, it is observed as a turbo lag. During this period, the intake pipe pressure rapidly rises to a certain value immediately after the throttle is opened, and then gradually rises with a rise in supercharging to a steady value. Accordingly, the pump loss related to this becomes the opposite behavior, and suddenly drops to a certain value immediately after the throttle is opened, and then gradually decreases with a rise in supercharging to a steady value. In order to cope with this change, in this embodiment, the fuel efficiency correction calculation means performs fuel correction in consideration of the pump loss steady value, and the transient fuel correction amount calculation means 209 uses the turbo lag index calculation means 214. Based on the calculated turbo lag index 300, a pump loss transient change caused by the turbo lag is estimated, and a fuel correction corresponding thereto is performed to prevent torque fluctuation at the time of turbo engine combustion switching.

なお上記実施例においては、加速時と燃焼切替え時の燃料補正演算をモジュール化された過渡時燃料補正量演算手段209内で演算しているが、図10に示すように目標燃料量演算手段208や燃焼効率補正演算手段207において、直接燃料補正演算を行ってもよい。   In the above embodiment, the fuel correction calculation at the time of acceleration and combustion switching is calculated in the modular fuel correction amount calculation means 209 in the transient state, but the target fuel amount calculation means 208 as shown in FIG. Alternatively, the fuel efficiency correction calculation means 207 may perform the fuel correction calculation directly.

また、インテークマニホールド107内に吸気管圧センサを取り付け、図11に示すように燃焼効率補正演算手段207において、吸気管圧センサ出力値307を用いてポンプ損失過渡変化を推定すれば、更に燃焼切替え時の燃料補正精度を上げることが可能となる。   Further, if an intake pipe pressure sensor is attached in the intake manifold 107 and the transient change in pump loss is estimated using the intake pipe pressure sensor output value 307 in the combustion efficiency correction calculation means 207 as shown in FIG. It becomes possible to increase the fuel correction accuracy at the time.

また、ストイキ運転とリーン運転の切替え時に発生するトルク変動については、燃料主導型トルクベース制御のみならず、空気主導型トルクベース制御にも共通の課題である。よって、ターボラグに起因するポンプ損失過渡変化量を推定して燃料補正を行う、本ロジックを適用することにより空気主導型トルクベース制御においてもトルク変動の改善効果が見込まれる。   Further, the torque fluctuation that occurs when switching between stoichiometric operation and lean operation is a common problem not only in fuel-driven torque base control but also in air-driven torque base control. Therefore, by applying the present logic that estimates the pump loss transient change amount caused by the turbo lag and corrects the fuel, an effect of improving the torque fluctuation can be expected even in the air-driven torque base control.

第1の実施例における、超リーンバーン対応ターボ過給エンジンシステムのハード構成を示す図。The figure which shows the hardware constitutions of the turbocharged engine system corresponding to a super lean burn in a 1st Example. 第1の実施例における、ターボエンジン対応燃料主導型トルクベース制御の制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram of turbo engine compatible fuel-driven torque base control in the first embodiment. 第1の実施例における、急加速時の時間経過に伴う各制御パラメータの挙動を模式的に示した図。The figure which showed typically the behavior of each control parameter with time progress at the time of rapid acceleration in 1st Example. 第2の実施例における、ターボラグ指標演算手段の内容を示す図。The figure which shows the content of the turbo lag parameter | index calculation means in a 2nd Example. 第3の実施例における、ターボラグ指標演算手段の内容を示す図。The figure which shows the content of the turbo lag parameter | index calculation means in a 3rd Example. 第4の実施例における、アクセル踏み込み時のトルクに関連する各パラメータの挙動を示した図。The figure which showed the behavior of each parameter regarding the torque at the time of accelerator depression in a 4th Example. 第4の実施例における、燃焼切替え時のトルク変動に関連する各パラメータの挙動を示した図。The figure which showed the behavior of each parameter relevant to the torque fluctuation at the time of combustion switching in a 4th Example. 第4の実施例における、目標スロットル開度演算手段の内容を示す図。The figure which shows the content of the target throttle opening calculating means in a 4th Example. 第5の実施例における、燃焼切替え時のトルク変動に関連する各パラメータの挙動を示した図。The figure which showed the behavior of each parameter relevant to the torque fluctuation at the time of combustion switching in a 5th Example. ターボエンジン対応燃料主導型トルクベース制御の制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram of fuel-driven torque base control for a turbo engine. ターボエンジン対応燃料主導型トルクベース制御の制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram of fuel-driven torque base control for a turbo engine.

符号の説明Explanation of symbols

101…ターボチャージャー、102…コンプレッサー、103…吸気管、104…過給圧センサ、105…エアフロセンサ、106…電制スロットル、107…インテークマニホールド、108…ECU、109…アクセルペダル、110…インジェクタ、111…点火プラグ、112…吸気バルブ、113…排気バルブ、114…ピストン、115…排気管、116…タービン、200…燃料主導型トルクベース制御、201…エンジン回転数、202…アクセル開度、203…アイドル要求空気量、204…外部要求トルク、205…目標トルク演算手段、206…目標空燃比演算手段、207…燃焼効率補正演算手段、208…目標燃料量演算手段、209…過渡時燃料補正量演算手段、210…目標空気量演算手段、211…目標スロットル開度演算手段、212…目標過給圧、213…実過給圧、214…ターボラグ指標演算手段、300,404…ターボラグ指標、301…スロットル開度、302…ターボラグ指標演算用マップ、303…排気量、304…気筒数、305…タービンサイズ、306…過給圧推定理論モデル、307…吸気管圧センサ出力値、401…ストイキ or リーン判定、402…基本スロットル開度演算部、403…スロットル開度過渡補正部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Turbocharger, 102 ... Compressor, 103 ... Intake pipe, 104 ... Supercharging pressure sensor, 105 ... Air flow sensor, 106 ... Electric throttle, 107 ... Intake manifold, 108 ... ECU, 109 ... Accelerator pedal, 110 ... Injector, DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 ... Spark plug, 112 ... Intake valve, 113 ... Exhaust valve, 114 ... Piston, 115 ... Exhaust pipe, 116 ... Turbine, 200 ... Fuel-driven torque base control, 201 ... Engine speed, 202 ... Accelerator opening, 203 DESCRIPTION OF REFERENCE SYMBOLS: Idle required air amount, 204 ... External required torque, 205 ... Target torque calculating means, 206 ... Target air-fuel ratio calculating means, 207 ... Combustion efficiency correction calculating means, 208 ... Target fuel amount calculating means, 209 ... Transient fuel correction amount Calculation means 210 ... Target air amount calculation means 211 ... Target Lottle opening calculation means 212, target supercharging pressure, 213, actual supercharging pressure, 214 ... turbo lag index calculation means, 300, 404 ... turbo lag index, 301 ... throttle opening, 302 ... turbo lag index calculation map, 303 ... Displacement, 304 ... number of cylinders, 305 ... turbine size, 306 ... supercharging pressure estimation theoretical model, 307 ... intake pipe pressure sensor output value, 401 ... stoichiometric or lean determination, 402 ... basic throttle opening calculation unit, 403 ... throttle Opening transient correction unit.

Claims (11)

目標エンジントルクと目標空燃比との少なくとも一方に基づいてスロットルバルブの目標開度と燃料噴射弁の目標燃料噴射量との少なくとも一方を決定するターボチャージャー式希薄燃焼エンジンの燃料制御装置において、
前記スロットルの開度が変化するような過渡の運転状態においては、過給圧情報と吸気管圧情報との少なくとも一方に基づいて、前記燃料噴射弁の燃料噴射量を補正するエンジンの制御装置。
In a fuel control device for a turbocharged lean combustion engine that determines at least one of a target opening of a throttle valve and a target fuel injection amount of a fuel injection valve based on at least one of a target engine torque and a target air-fuel ratio,
An engine control device that corrects a fuel injection amount of the fuel injection valve based on at least one of supercharging pressure information and intake pipe pressure information in a transient operating state in which the throttle opening changes.
請求項1に於いて、
直接的あるいは間接的に得られる過給圧情報と吸気管圧情報との少なくとも一方により前記ターボチャージャーの過給遅れを定量化し、前記定量化した値に基づいて吸入空気量或いは燃料噴射量の過給遅れ補正を行うことを特徴とするエンジンの制御装置。
In claim 1,
The turbocharger supercharging delay is quantified based on at least one of the supercharging pressure information and the intake pipe pressure information obtained directly or indirectly, and the intake air amount or the fuel injection amount excess is determined based on the quantified value. An engine control device that performs feed delay correction.
前記エンジンの制御装置は、リーンバーン運転と通常運転とを切替えることができ、過給遅れが発生する通常運転時の過渡時においては、リーンバーン運転時と同等のトルク特性となるように、前記吸入空気量の過給遅れ補正を行うことを特徴とする請求項2記載のエンジンの制御装置。   The engine control device can switch between lean burn operation and normal operation, and in a transient state during normal operation where supercharging delay occurs, the torque characteristic is the same as that during lean burn operation. 3. The engine control device according to claim 2, wherein a supercharging delay correction of the intake air amount is performed. 請求項2に於いて、
前記吸入空気量の過給遅れ補正は、前記スロットルバルブの開度の演算ロジック中の位相進み補償によるスロットルバルブの早開きにより実現することを特徴とするエンジンの制御装置。
In claim 2,
The engine control device according to claim 1, wherein the supercharging delay correction of the intake air amount is realized by a quick opening of the throttle valve by phase advance compensation in a calculation logic of the opening degree of the throttle valve.
請求項1に於いて、
前記過渡の運転状態とは加速時であり、その際に空燃比が一定となるように基本燃料噴射量を補正することを特徴とするエンジンの制御装置。
In claim 1,
An engine control apparatus characterized by correcting the basic fuel injection amount so that the transient operating state is during acceleration and the air-fuel ratio becomes constant at that time.
請求項1に於いて、
前記目標エンジントルクと前記目標空燃比との少なくとも一方を満足するようにスロットルバルブの目標開度と燃料噴射弁の目標燃料噴射量との少なくとも一方を決定する制御は、燃料主導型トルクベース制御であり、過給遅れが発生する過渡時において、空燃比が一定となるように燃料噴射量を補正することを特徴とするエンジンの制御装置。
In claim 1,
Control for determining at least one of the target opening of the throttle valve and the target fuel injection amount of the fuel injection valve so as to satisfy at least one of the target engine torque and the target air-fuel ratio is fuel-driven torque base control. An engine control device that corrects the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes constant during a transition in which a supercharging delay occurs.
請求項1に於いて、
前記過渡の運転状態とは、空燃比がストイキ或いはリッチ領域からリーン領域へ移行する運転状態であり、その際に推定したポンプ損失変化に基づいて基本燃料噴射量を補正することを特徴とするエンジンの制御装置。
In claim 1,
The transient operation state is an operation state in which the air-fuel ratio shifts from a stoichiometric or rich region to a lean region, and the basic fuel injection amount is corrected based on a pump loss change estimated at that time. Control device.
アクセル開度とエンジン回転数より目標エンジントルク、及びそれに対応する目標燃料噴射量を算出するとともに、それを実現すべく前記目標燃料噴射量と目標空燃比を考慮して適当なスロットル開度を決定し、それに応じて吸入された空気量を計測後、計測した空気量と目標空燃比から基本燃料噴射量を決定して所望のエンジントルクを得る、いわゆる空気主導型エンジン制御を適用したターボチャージャー式過給エンジンにおいて、
空燃比がストイキあるいはリッチ領域からリーン領域に移行する移行期間においては、直接的あるいは間接的に得られる過給圧情報、または吸気管圧情報を基に推定したポンプ損失変化に応じて、前記基本燃料噴射量を補正することを特徴とするエンジンの制御装置。
The target engine torque and the corresponding target fuel injection amount are calculated from the accelerator opening and the engine speed, and an appropriate throttle opening is determined in consideration of the target fuel injection amount and the target air-fuel ratio to realize the target engine torque. Then, after measuring the amount of air sucked accordingly, the basic fuel injection amount is determined from the measured air amount and the target air-fuel ratio to obtain a desired engine torque, and a turbocharger type using so-called air-driven engine control In the supercharged engine,
In the transition period in which the air-fuel ratio shifts from the stoichiometric or rich region to the lean region, the basic pressure is changed according to the pump loss change estimated based on the supercharging pressure information obtained directly or indirectly or the intake pipe pressure information. An engine control apparatus that corrects a fuel injection amount.
請求項1乃至8の何れか1項に於いて、
前記過給圧情報或いは前記吸気管圧情報は、過給圧センサ,吸気管圧センサ,エアフローセンサ,加速度センサ,空燃比センサ,エンジン回転数,スロットル開度,アクセル開度,燃料噴射量,点火時期,ノック信号のいずれかの内、単数あるいは複数を用いて計測、或いは推定されることを特徴とするエンジンの制御装置。
In any one of Claims 1 thru | or 8,
The supercharging pressure information or the intake pipe pressure information includes a supercharging pressure sensor, an intake pipe pressure sensor, an air flow sensor, an acceleration sensor, an air-fuel ratio sensor, an engine speed, a throttle opening, an accelerator opening, a fuel injection amount, and an ignition. An engine control apparatus characterized by being measured or estimated using one or a plurality of timing and knock signals.
燃料先行型制御のターボチャージャー式過給エンジンの制御方法において、
スロットル開度が変化している場合には、過給圧情報または吸気管圧情報に基づいて、燃料噴射量を補正するエンジンの制御方法。
In the control method of the turbocharger type supercharged engine of the fuel advance type control,
An engine control method for correcting the fuel injection amount based on supercharging pressure information or intake pipe pressure information when the throttle opening is changing.
空気先行型制御のターボチャージャー式過給エンジンの制御方法において、
空燃比がストイキまたはリッチ領域からリーン領域へと移行する移行期間においては、過給圧情報または吸気管圧情報に基づいて、燃料噴射量を補正するエンジンの制御方法。
In the control method of the turbocharger type supercharged engine of the air leading type control,
An engine control method for correcting a fuel injection amount based on supercharging pressure information or intake pipe pressure information during a transition period in which the air-fuel ratio shifts from a stoichiometric or rich region to a lean region.
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