JP2012255371A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately set a target fresh air volume for achieving a target throttle opening degree in an internal combustion engine into which an external EGR gas can be introduced in a control device of an internal combustion engine.SOLUTION: The control device of an internal combustion engine includes: an EGR path 26 for communicating an exhaust path 14 with an air intake path 12 of the internal combustion engine 10; an EGR valve 28 for operating open and close of the EGR path 26; and a throttle valve 18 disposed in the air intake path 12. The control device of an internal combustion engine calculates a target intake manifold pressure (throttle downstream pressure) Pbased on a target whole aspiration gas volume mthat is a sum of an in-cylinder aspiration EGR gas volume mthat is calculated in consideration of a response delay of an EGR gas, and a target fresh air volume, and then calculates the target throttle opening degree TA required for achieving the calculated target intake manifold pressure P.

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、外部ＥＧＲガスを導入可能な内燃機関を対象として目標新気量を実現するための目標スロットル開度を計算する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device that calculates a target throttle opening for realizing a target fresh air amount for an internal combustion engine that can introduce external EGR gas.

従来、例えば特許文献１には、吸気弁の開閉時期を制御することで吸入空気量を目標吸入空気量に制御する内燃機関の吸気制御装置が開示されている。この従来の吸気制御装置では、吸気弁の動作時間の変動量が大きいとき及び／又は目標吸入空気量が小さいときに、目標吸気管圧力をより小さく補正するようにしている。そして、補正された目標吸気管圧力と目標吸入空気量とに基づいて、目標スロットル開度等を設定するようにしている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 discloses an intake control device for an internal combustion engine that controls the intake air amount to a target intake air amount by controlling the opening and closing timing of the intake valve. In this conventional intake control device, when the fluctuation amount of the operation time of the intake valve is large and / or when the target intake air amount is small, the target intake pipe pressure is corrected to be smaller. The target throttle opening and the like are set based on the corrected target intake pipe pressure and target intake air amount.

特開２０００−２０４９８３号公報JP 2000-204983 A

上述した特許文献１に記載の技術は、排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路を介して吸気通路に排気ガスを還流させる制御（いわゆる、外部ＥＧＲ制御）を実行する内燃機関を対象としたものではない。このため、外部ＥＧＲ制御を行う内燃機関に対して上記技術を適用した場合には、目標スロットル開度を実現するための目標新気量を正確に設定することができない可能性がある。   The technique described in Patent Document 1 described above is directed to an internal combustion engine that performs control (so-called external EGR control) for recirculating exhaust gas to the intake passage via an EGR passage that connects the exhaust passage and the intake passage. It is not a thing. For this reason, when the above technique is applied to an internal combustion engine that performs external EGR control, there is a possibility that the target fresh air amount for realizing the target throttle opening cannot be set accurately.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、外部ＥＧＲガスを導入可能な内燃機関において、目標スロットル開度を実現するための目標新気量を正確に設定することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and in an internal combustion engine capable of introducing an external EGR gas, it is possible to accurately set a target fresh air amount for realizing a target throttle opening degree. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine.

第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
当該ＥＧＲ通路の開閉を担うＥＧＲ弁と、
前記吸気通路内に配置されたスロットル弁と、
筒内に吸入される新気量の目標新気量を算出する目標新気量算出手段と、
前記ＥＧＲ弁を通過するＥＧＲガス量の変化に対する、筒内に吸入される筒内吸入ＥＧＲガスの応答遅れを考慮して、当該筒内吸入ＥＧＲガス量を推定する筒内吸入ＥＧＲガス量推定手段と、
前記目標新気量と前記筒内吸入ＥＧＲガス量との和である目標全吸入ガス量と、前記スロットル弁の下流側の吸気通路内のガスの圧力であるスロットル下流圧力との関係を規定する関係情報に従って、目標スロットル下流圧力を算出する目標スロットル下流圧力算出手段と、
前記目標スロットル下流圧力の実現に必要な目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、
を備えることを特徴とする。 A first invention is a control device for an internal combustion engine,
An EGR passage communicating the exhaust passage and the intake passage of the internal combustion engine;
An EGR valve responsible for opening and closing the EGR passage;
A throttle valve disposed in the intake passage;
A target fresh air amount calculating means for calculating a target fresh air amount of the fresh air sucked into the cylinder;
In-cylinder intake EGR gas amount estimation means for estimating the in-cylinder intake EGR gas amount in consideration of a response delay of in-cylinder intake EGR gas sucked into the cylinder with respect to a change in the EGR gas amount passing through the EGR valve When,
Defines the relationship between the target total intake gas amount that is the sum of the target fresh air amount and the in-cylinder intake EGR gas amount, and the throttle downstream pressure that is the pressure of the gas in the intake passage on the downstream side of the throttle valve. A target throttle downstream pressure calculating means for calculating a target throttle downstream pressure according to the relationship information;
Target throttle opening calculating means for calculating a target throttle opening required for realizing the target throttle downstream pressure;
It is characterized by providing.

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記目標新気量算出手段は、失火が生じないように前記目標新気量の最小値を制限することを特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
The target fresh air amount calculation means limits the minimum value of the target fresh air amount so that misfire does not occur.

第１の発明によれば、ＥＧＲガスの応答遅れが考慮された筒内吸入ＥＧＲガス量（すなわち、成り行きで筒内に吸入されるＥＧＲガス量）と目標新気量との和である目標全吸入ガス量から目標スロットル下流圧力が算出される。そして、算出された目標スロットル下流圧力に基づいて、目標スロットル開度が算出される。これにより、筒内吸入ＥＧＲガス量が定常時と大きく異なる過渡時であっても、目標スロットル開度を実現するための目標新気量を正確に算出することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, the target total air amount that is the sum of the in-cylinder intake EGR gas amount (that is, the EGR gas amount sucked into the cylinder in the course) taking into account the response delay of the EGR gas and the target fresh air amount. A target throttle downstream pressure is calculated from the intake gas amount. Then, based on the calculated target throttle downstream pressure, the target throttle opening is calculated. As a result, even when the in-cylinder intake EGR gas amount is at a time of transition that is significantly different from the steady state, the target fresh air amount for realizing the target throttle opening can be accurately calculated.

第２の発明によれば、上記筒内吸入ＥＧＲガス量を加味した目標全吸入ガス量に基づいて目標スロットル開度を算出する場合において、良好に失火を抑制することができる。   According to the second invention, misfire can be suppressed satisfactorily when the target throttle opening is calculated on the basis of the target total intake gas amount in consideration of the in-cylinder intake EGR gas amount.

本発明の実施の形態１の内燃機関のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of the internal combustion engine of Embodiment 1 of this invention. トルク実現部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a torque implementation part. 目標新気量を実現するための目標スロットル開度ＴＡを算出するために、トルク実現部で行われる処理をフローチャートで表した図である。It is the figure which represented the process performed in a torque implementation part with the flowchart in order to calculate the target throttle opening degree TA for implement | achieving a target fresh air amount. ＥＧＲ弁通過ガス量ｍｅｇｒとインマニ圧Ｐｍとの関係を表した図である。Is a diagram showing the relationship between the EGR valve passing gas amount m egr and the intake manifold pressure P m. 本発明の実施の形態１における目標スロットル開度ＴＡの算出（に用いる目標インマニ圧の算出）手法の効果を従来の算出手法と対比して説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of the calculation of the target throttle opening degree TA in Embodiment 1 of this invention (calculation of the target intake manifold pressure used) in contrast with the conventional calculation method.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。内燃機関１０の筒内には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。吸気通路１２の入口近傍には、吸気通路１２に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ１６が設けられている。エアフローメータ１６の下流には、筒内に吸入される空気量を調整するためのスロットル弁１８が設けられている。スロットル弁１８は、アクセル開度と独立してスロットル開度ＴＡを制御することのできる電子制御式スロットル弁である。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration of an internal combustion engine 10 according to Embodiment 1 of the present invention. An intake passage 12 and an exhaust passage 14 communicate with each other in the cylinder of the internal combustion engine 10. In the vicinity of the inlet of the intake passage 12, an air flow meter 16 that outputs a signal corresponding to the flow rate of air sucked into the intake passage 12 is provided. A throttle valve 18 for adjusting the amount of air taken into the cylinder is provided downstream of the air flow meter 16. The throttle valve 18 is an electronically controlled throttle valve that can control the throttle opening TA independently of the accelerator opening.

内燃機関１０の各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁２０、および、混合気に点火するための点火プラグ２２がそれぞれ設けられている。更に、内燃機関１０には、各気筒の吸気弁および排気弁（それぞれ図示省略）の開閉時期を調整するための可変バルブタイミング機構２４が備えられている。   Each cylinder of the internal combustion engine 10 is provided with a fuel injection valve 20 for injecting fuel into the intake port and an ignition plug 22 for igniting the air-fuel mixture. Further, the internal combustion engine 10 is provided with a variable valve timing mechanism 24 for adjusting the opening / closing timing of intake valves and exhaust valves (not shown) of each cylinder.

また、内燃機関１０は、スロットル弁１８よりも下流側の吸気通路１２と、排気通路１４とを接続するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路２６を備えている。ＥＧＲ通路２６における吸気通路１２側の接続口付近には、ＥＧＲ通路２６の開閉を担うＥＧＲ弁２８が設けられている。このＥＧＲ弁２８の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路２６を流れるＥＧＲガス（いわゆる、外部ＥＧＲガス）の流量を変化させて、ＥＧＲ率を調整することができる。   The internal combustion engine 10 also includes an EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 26 that connects the intake passage 12 downstream of the throttle valve 18 and the exhaust passage 14. An EGR valve 28 that opens and closes the EGR passage 26 is provided near the connection port on the intake passage 12 side in the EGR passage 26. By changing the opening degree of the EGR valve 28, the flow rate of the EGR gas (so-called external EGR gas) flowing through the EGR passage 26 can be changed to adjust the EGR rate.

更に、図１に示すシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)３０を備えている。ＥＣＵ３０の入力部には、上述したエアフローメータ１６に加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ３２、および、排気ガスの空燃比を検知するためのＡ／Ｆセンサ３４等の内燃機関１０の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ３０の出力部には、上述したスロットル弁１８、燃料噴射弁２０、点火プラグ２２、可変バルブタイミング機構２４およびＥＧＲ弁２８等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。   Further, the system shown in FIG. 1 includes an ECU (Electronic Control Unit) 30. In addition to the air flow meter 16 described above, an internal combustion engine 10 such as a crank angle sensor 32 for detecting the engine speed and an A / F sensor 34 for detecting the air-fuel ratio of the exhaust gas is provided at the input portion of the ECU 30. Various sensors for detecting the driving state are connected. Also, various actuators for controlling the operation of the internal combustion engine 10 such as the throttle valve 18, the fuel injection valve 20, the spark plug 22, the variable valve timing mechanism 24, and the EGR valve 28 are connected to the output portion of the ECU 30. ing.

ＥＣＵ３０は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関１０の運転状態を制御するものである。具体的には、ＥＣＵ３０の内部には、トルク実現部３６が仮想的に構成されている。図２は、そのようなトルク実現部３６の構成を示すブロック図である。トルク実現部３６は、入力された各機関要求（要求トルク、要求効率および要求Ａ／Ｆ）と、内燃機関１０の現在の運転状態に関する機関情報とに基づいて、目標スロットル開度ＴＡおよび目標点火時期の算出を行うものである。   The ECU 30 controls the operating state of the internal combustion engine 10 by operating various actuators according to a predetermined program based on the outputs of the various sensors described above. Specifically, a torque achievement unit 36 is virtually configured inside the ECU 30. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of such a torque realization unit 36. Based on the input engine requests (requested torque, required efficiency, and required A / F) and the engine information related to the current operating state of the internal combustion engine 10, the torque achievement unit 36 sets the target throttle opening TA and the target ignition. The time is calculated.

本実施形態では、内燃機関１０の制御量としてトルク、空燃比および効率を使用する。ここでいうトルクはより厳密には図示トルクを意味し、空燃比は燃焼に供される混合気の空燃比を意味する。本明細書における効率は内燃機関１０が出力しうる潜在トルクに対する実際に出力されるトルクの割合を意味する。効率の最大値は１であり、そのときには内燃機関１０が出力しうる潜在トルクがそのまま実際に出力されることになる。効率が１よりも小さい場合には、実際に出力されるトルクは内燃機関１０が出力しうる潜在トルクよりも小さく、その余裕分は主に熱となって内燃機関１０から出力されることになる。   In the present embodiment, torque, air-fuel ratio, and efficiency are used as control amounts for the internal combustion engine 10. Strictly speaking, the torque here means the indicated torque, and the air-fuel ratio means the air-fuel ratio of the air-fuel mixture used for combustion. The efficiency in this specification means the ratio of the actually output torque to the potential torque that the internal combustion engine 10 can output. The maximum value of efficiency is 1, and at that time, the potential torque that can be output by the internal combustion engine 10 is actually output as it is. When the efficiency is less than 1, the torque that is actually output is smaller than the potential torque that can be output by the internal combustion engine 10, and the margin is mainly output as heat and output from the internal combustion engine 10. .

図２のブロック図に示すトルク実現部３６は、それが有する機能別に、燃焼保障ガード部３８、新気量制御用トルク算出部４０、目標新気量算出部４２、スロットル開度算出部４４、推定トルク算出部４６、点火時期制御用トルク効率算出部４８、燃焼保障ガード部５０、点火時期算出部５２、燃焼保障ガード部５４、および筒内吸入ＥＧＲガス量算出部５６に分けることができる。以下、各要素３８〜５６の機能について説明する。   The torque realization unit 36 shown in the block diagram of FIG. 2 includes a combustion guarantee guard unit 38, a new air amount control torque calculation unit 40, a target new air amount calculation unit 42, a throttle opening calculation unit 44, The estimated torque calculation unit 46, the ignition timing control torque efficiency calculation unit 48, the combustion guarantee guard unit 50, the ignition timing calculation unit 52, the combustion guarantee guard unit 54, and the in-cylinder intake EGR gas amount calculation unit 56 can be divided. Hereinafter, functions of the elements 38 to 56 will be described.

先ず、トルク実現部３６には、内燃機関１０の制御量に対する要求として要求トルク、要求効率および要求空燃比（要求Ａ／Ｆ）が入力される。これらの要求は、本トルク実現部３６の上位に位置するパワートレインマネージャから供給される。要求トルクは、内燃機関１０の運転条件や運転状態に応じて、具体的には、運転者によるアクセルペダルの操作量や、ＶＳＣ、ＴＲＣ等の車両の制御システムからの信号に基づいて設定される。要求効率は、排気ガスの温度を上げたい場合や、リザーブトルクを作りたい場合に１よりも小さい値に設定される。要求空燃比は、ストイキを中心にして触媒の酸素貯蔵量が適正に保たれるように変化させられる。具体的には、オープンループ制御によって要求空燃比を積極的に変化させることや、空燃比フィードバック制御によって要求空燃比を変化させることが行われる。   First, the required torque, the required efficiency, and the required air-fuel ratio (requested A / F) are input to the torque realization unit 36 as requests for the control amount of the internal combustion engine 10. These requests are supplied from a powertrain manager positioned above the torque realizing unit 36. The required torque is set according to the operating condition and operating state of the internal combustion engine 10, specifically based on the amount of operation of the accelerator pedal by the driver and a signal from a vehicle control system such as VSC or TRC. . The required efficiency is set to a value smaller than 1 when it is desired to increase the temperature of the exhaust gas or to create a reserve torque. The required air-fuel ratio is changed so that the oxygen storage amount of the catalyst is properly maintained centering on the stoichiometry. Specifically, the required air-fuel ratio is actively changed by open loop control, or the required air-fuel ratio is changed by air-fuel ratio feedback control.

トルク実現部３６が受け取った要求トルクと要求効率は、新気量制御用トルク算出部４０に入力される。新気量制御用トルク算出部４０は、要求トルクを要求効率で除算することによって新気量制御用トルクを算出する。要求効率が１よりも小さい場合には、新気量制御用トルクは要求トルクよりも嵩上げされることになる。これは要求トルクよりも大きなトルクを潜在的に出力可能にしておくことがスロットル弁１８に要求されていることを意味する。ただし、要求効率に関しては、燃焼保障ガード部３８を通ったものが新気量制御用トルク算出部４０に入力される。燃焼保障ガード部３８は、新気量制御用トルクの計算に使用される要求効率の最小値および最大値を、適切な燃焼を保障するためのガード値によって制限する。図２に示すように、この場合に（すなわち、新気量制御用トルクの算出に際して）要求効率の最小値（下限）を制限するのは、失火およびトルク変動の回避のためであり、要求効率の最大値（上限）を制限するのは、ノック回避のためである。   The required torque and the required efficiency received by the torque realization unit 36 are input to the new air amount control torque calculation unit 40. The new air amount control torque calculation unit 40 calculates the new air amount control torque by dividing the required torque by the required efficiency. When the required efficiency is smaller than 1, the new air amount control torque is raised more than the required torque. This means that the throttle valve 18 is required to potentially output a torque larger than the required torque. However, with respect to the required efficiency, the value that has passed through the combustion guarantee guard unit 38 is input to the new air amount control torque calculation unit 40. The combustion guarantee guard unit 38 limits the minimum value and the maximum value of the required efficiency used for calculating the new air amount control torque by a guard value for ensuring proper combustion. As shown in FIG. 2, the minimum value (lower limit) of the required efficiency is limited in this case (that is, when calculating the fresh air amount control torque) in order to avoid misfires and torque fluctuations. The maximum value (upper limit) is limited to avoid knocking.

新気量制御用トルクは目標新気量算出部４２に入力される。目標新気量算出部４２は、新気量マップを用いて新気量制御用トルクを目標新気量（ＫＬ）に変換する。ここでいう新気量とは、筒内に吸入される新気量を意味する（それを無次元化した充填効率或いは負荷率を代わりに用いることもできる）。新気量マップは、点火時期が最適点火時期（ＭＢＴとトレースノック点火時期のうち、より遅角側の点火時期）であることを前提にして、トルクと新気量とがエンジン回転数および空燃比を含む種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。新気量マップの検索には、エンジン状態量の実際値や目標値が用いられる。空燃比に関しては後述する目標空燃比がマップ検索に用いられる。したがって、目標新気量算出部４２では、後述する目標空燃比のもとで新気量制御用トルクの実現に必要な新気量が内燃機関１０の目標新気量として算出される。尚、図２中に示す目標新気量算出部４２に対する筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌの反映は、後述する新気量下限値ｍｃｍｉｎの算出の際に行われる。 The fresh air amount control torque is input to the target fresh air amount calculation unit 42. The target fresh air amount calculation unit 42 converts the new air amount control torque into the target fresh air amount (KL) using the new air amount map. The amount of fresh air here means the amount of fresh air sucked into the cylinder (a non-dimensional charging efficiency or load factor can be used instead). The new air amount map assumes that the ignition timing is the optimal ignition timing (the ignition timing on the more retarded side of the MBT and the trace knock ignition timing). It is a map associated with various engine state quantities including the fuel ratio as keys. The actual value and target value of the engine state quantity are used for searching the new air quantity map. Regarding the air-fuel ratio, a target air-fuel ratio described later is used for map search. Therefore, the target fresh air amount calculation unit 42 calculates the fresh air amount necessary for realizing the fresh air amount control torque under the target air-fuel ratio described later as the target fresh air amount of the internal combustion engine 10. The reflection of the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl to the target fresh air amount calculation unit 42 shown in FIG. 2 is performed when a later-described new air amount lower limit value m cmin is calculated.

目標新気量はスロットル開度算出部４４に入力される。スロットル開度算出部４４は、エアモデルの逆モデルを用いて、目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆ（スロットル開度算出部４４にそれぞれ入力される目標新気量と筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌの和）を目標スロットル開度（ＴＡ）に変換する。エアモデルはスロットル弁１８の動作に対する吸入ガス量の応答特性をモデル化した物理モデルであるので、その逆モデルを用いることで目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆの達成に必要なスロットル開度を逆算することができる。この目標スロットル開度ＴＡの算出手法は、本実施形態の主たる特徴部分であるので、図３のフローチャートを参照して後に詳述する。 The target fresh air amount is input to the throttle opening calculation unit 44. The throttle opening calculation unit 44 uses a reverse model of the air model to calculate the target total intake gas amount m cref (the sum of the target fresh air amount input to the throttle opening calculation unit 44 and the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl ). ) Is converted into the target throttle opening (TA). Since the air model is a physical model that models the response characteristic of the intake gas amount to the operation of the throttle valve 18, by using the inverse model, the throttle opening required to achieve the target total intake gas amount m cref is calculated backward. Can do. Since the calculation method of the target throttle opening degree TA is a main characteristic part of the present embodiment, it will be described in detail later with reference to the flowchart of FIG.

ＥＣＵ３０は、スロットル開度算出部４４で算出された目標スロットル開度に従ってスロットル弁１８の操作を行う。尚、ディレイ制御が実施されている場合には、スロットル開度算出部４４で算出されるスロットル開度（目標スロットル開度）と、スロットル弁１８の動作によって実現される実際のスロットル開度との間には、ディレイ時間分のずれが生じる。   The ECU 30 operates the throttle valve 18 in accordance with the target throttle opening calculated by the throttle opening calculation unit 44. When the delay control is performed, the throttle opening (target throttle opening) calculated by the throttle opening calculation unit 44 and the actual throttle opening realized by the operation of the throttle valve 18 are calculated. In the meantime, there is a delay corresponding to the delay time.

トルク実現部３６は、上記の処理と並行して、実際のスロットル開度に基づいた推定トルクの計算を推定トルク算出部４６にて実施する。推定トルク算出部４６は、前述のエアモデルの順モデルを用いてスロットル開度を推定新気量に変換したうえで、トルクマップを用いて当該推定新気量を推定トルクに変換する。推定新気量は、ＥＣＵ３０によるスロットル弁１８の操作によって実現されることが推定される新気量である。本明細書における推定トルクとは、現在のスロットル開度の下で点火時期を最適点火時期にセットした場合に出力できるＭＢＴトルク、すなわち、内燃機関１０が潜在的に出力しうるトルクの推定値である。トルクマップは、前述の新気量マップの逆マップであって、点火時期が最適点火時期であることを前提にして、新気量とトルクと種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。このトルクマップの検索では、後述する目標空燃比がマップの検索に用いられる。したがって、推定トルク算出部４６では、後述する目標空燃比のもとで推定新気量によって実現されることが推定されるトルクが算出される。   In parallel with the above processing, the torque realizing unit 36 calculates the estimated torque based on the actual throttle opening by the estimated torque calculating unit 46. The estimated torque calculation unit 46 converts the throttle opening to the estimated fresh air amount using the forward model of the air model described above, and then converts the estimated fresh air amount to the estimated torque using the torque map. The estimated fresh air amount is a fresh air amount estimated to be realized by the operation of the throttle valve 18 by the ECU 30. The estimated torque in this specification is an MBT torque that can be output when the ignition timing is set to the optimal ignition timing under the current throttle opening, that is, an estimated value of the torque that the internal combustion engine 10 can potentially output. is there. The torque map is an inverse map of the above-described new air amount map, and is a map associated with the new air amount, torque, and various engine state quantities as keys on the assumption that the ignition timing is the optimal ignition timing. It is. In this torque map search, a target air-fuel ratio described later is used for map search. Therefore, the estimated torque calculation unit 46 calculates the torque estimated to be realized by the estimated fresh air amount under the target air-fuel ratio described later.

推定トルクは複製された要求トルクとともに点火時期制御用トルク効率算出部４８に入力される。点火時期制御用トルク効率算出部４８は、要求トルクの推定トルクに対する比率を点火時期制御用トルク効率として算出する。算出された点火時期制御用トルク効率は、燃焼保障ガード部５０を通ってから点火時期算出部５２に入力される。燃焼保障ガード部５０は、燃焼を保障するガード値によって点火時期制御用トルク効率の最小値および最大値）を制限する。図２に示すように、この場合に（すなわち、目標点火時期の算出に際して）要求効率の最小値（下限）を制限するのは、失火およびトルク変動の回避のためであり、最大値（上限）を制限するのは、ノック回避のためと、本実施形態の筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌを用いた新気量の制御の実行に伴う失火回避（ＥＧＲ失火上限）のためである。 The estimated torque is input to the ignition timing control torque efficiency calculation unit 48 together with the duplicated required torque. The ignition timing control torque efficiency calculation unit 48 calculates the ratio of the required torque to the estimated torque as the ignition timing control torque efficiency. The calculated ignition timing control torque efficiency is input to the ignition timing calculation section 52 after passing through the combustion guarantee guard section 50. The combustion guarantee guard unit 50 limits the ignition timing control torque efficiency minimum value and maximum value) by a guard value that guarantees combustion. As shown in FIG. 2, the minimum value (lower limit) of the required efficiency is limited in this case (that is, when calculating the target ignition timing) in order to avoid misfire and torque fluctuation, and the maximum value (upper limit). This is for avoiding knock and for avoiding misfire (EGR misfire upper limit) associated with execution of control of the fresh air amount using the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl of the present embodiment.

点火時期算出部５２は、入力された点火時期制御用トルク効率から点火時期（ＳＡ）を算出する。詳しくは、エンジン回転数、要求トルク、目標空燃比等のエンジン状態量に基づいて最適点火時期を算出するとともに、入力された点火時期制御用トルク効率から最適点火時期に対する遅角量を算出する。そして、最適点火時期に遅角量を足しあわせたものを最終的な目標点火時期として算出する。最適点火時期の計算には、例えば、最適点火時期と各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。遅角量の計算には、例えば、遅角量と点火時期制御用トルク効率および各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。点火時期制御用トルク効率が１であれば遅角量はゼロとされ、点火時期制御用トルク効率が１よりも小さいほど遅角量は大きくされる。   The ignition timing calculation unit 52 calculates the ignition timing (SA) from the input ignition timing control torque efficiency. Specifically, the optimal ignition timing is calculated based on the engine state quantity such as the engine speed, the required torque, the target air-fuel ratio, and the like, and the retard amount with respect to the optimal ignition timing is calculated from the input ignition timing control torque efficiency. Then, the sum of the retard amount and the optimum ignition timing is calculated as the final target ignition timing. For the calculation of the optimum ignition timing, for example, a map that associates the optimum ignition timing with various engine state quantities can be used. For the calculation of the retard amount, for example, a map that associates the retard amount with the ignition timing control torque efficiency and various engine state quantities can be used. If the ignition timing control torque efficiency is 1, the retard amount is zero, and the smaller the ignition timing control torque efficiency is, the larger the retard amount is.

ＥＣＵ３０は、点火時期算出部５２で算出された目標点火時期に従って点火プラグ２２の操作を行う。   The ECU 30 operates the spark plug 22 according to the target ignition timing calculated by the ignition timing calculation unit 52.

また、トルク実現部３６に入力される要求空燃比は、燃焼保障ガード部５４を通過したうえで、目標空燃比として目標新気量算出部４２および点火時期算出部５２に供給される。燃焼保障ガード部５４は、目標空燃比の最大値および最小値を適切な燃焼を保障するためのガード値によって制限する。   The required air-fuel ratio input to the torque achievement unit 36 passes through the combustion guarantee guard unit 54 and is then supplied to the target fresh air amount calculation unit 42 and the ignition timing calculation unit 52 as the target air-fuel ratio. The combustion guarantee guard unit 54 limits the maximum value and the minimum value of the target air-fuel ratio with a guard value for ensuring proper combustion.

ところで、本実施形態の内燃機関１０のように外部ＥＧＲガスを導入可能な内燃機関において、内燃機関の運転状態が変化している過渡時に筒内に吸入されるＥＧＲガス量は、定常時に筒内に吸入されるＥＧＲガス量と大きく異なるものとなる。このため、定常時のＥＧＲガス量の下での新気量を想定した関係を利用して目標新気量を算出し、当該目標新気量を実現するための目標スロットル開度を算出するようにすると、筒内に吸入される新気量を精度良く目標新気量に制御することが困難となる。   By the way, in the internal combustion engine capable of introducing external EGR gas, such as the internal combustion engine 10 of the present embodiment, the amount of EGR gas sucked into the cylinder at the time of transition when the operating state of the internal combustion engine is changing is It is very different from the amount of EGR gas sucked in. Therefore, the target fresh air amount is calculated using the relationship assuming the fresh air amount under the steady EGR gas amount, and the target throttle opening for realizing the target fresh air amount is calculated. This makes it difficult to accurately control the amount of fresh air drawn into the cylinder to the target amount of fresh air.

そこで、本実施形態では、スロットル開度算出部４４において目標新気量を実現するための目標スロットル開度を算出する際に、筒内に吸入される合計のガス量の目標値である目標全吸入ガス量（吸気弁通過全ガス量）ｍｃｒｅｆを、目標新気量と、吸気挙動（より具体的には、ＥＧＲガスの応答遅れ）を考慮して算出される筒内吸入（外部）ＥＧＲガス量（すなわち、成り行きで吸入されるＥＧＲガス量）ｍｅｇｒｃｙｌとの和として算出するようにした。そして、目標全吸入ガス量（吸気弁通過全ガス量）ｍｃｒｅｆに基づいて、目標インマニ圧（スロットル下流圧力）Ｐｍｒｅｆを算出するようにした。 Therefore, in the present embodiment, when the target throttle opening for realizing the target fresh air amount is calculated by the throttle opening calculation unit 44, the target total value that is the target value of the total gas amount sucked into the cylinder is calculated. In-cylinder intake (external) EGR calculated by taking the intake gas amount (total gas amount passing through the intake valve) m cref into consideration the target fresh air amount and intake behavior (more specifically, response delay of EGR gas) It was calculated as the sum of the amount of gas (that is, the amount of EGR gas that is inhaled in the event ) m egrcyl . The target intake manifold pressure (throttle downstream pressure) P mref is calculated based on the target total intake gas amount (total intake valve passage total gas amount) m cref .

仮に定常時であれば失火しない目標新気量が指示された場合であっても、特に減速時には、筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌが定常時の値よりも大きくなる状況が発生し易くなる。このため、上記のように算出される目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆを用いるようにしても、筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌに対して目標新気量が小さい場合には、ＥＧＲ率が大きくなり、失火するおそれがある。そこで、本実施形態では、次の（１）式のように算出される新気量下限値ｍｃｍｉｎを利用して、目標新気量の最小値を制限するようにした。
ｍｃｍｉｎ ＝ 筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌ×（１−上限ＥＧＲ率）÷上限ＥＧＲ率 ・・・（１）
ここで、ＥＧＲ率は、（ｍｅｇｒｃｙｌ／（新気量＋ｍｅｇｒｃｙｌ）である。 Even when a target fresh air amount that does not misfire is instructed at the steady state, a situation in which the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl becomes larger than the steady state value is likely to occur particularly during deceleration. For this reason, even if the target total intake gas amount m cref calculated as described above is used, if the target fresh air amount is small with respect to the cylinder intake EGR gas amount m egrcyl , the EGR rate increases. There is a risk of misfire. Therefore, in the present embodiment, the minimum value of the target fresh air amount is limited using the fresh air lower limit value m cmin calculated as in the following equation (1).
m cmin = in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl × (1−upper limit EGR rate) ÷ upper limit EGR rate (1)
Here, the EGR rate is (m egrcyl / (fresh air amount + m egrcyl )).

ただし、上記のように目標新気量の最小値を新気量下限値ｍｃｍｉｎで制限するようにすると、トルクを目標値通りに制御できなくなる（具体的には、大きくなってしまう）ことが想定される。その理由は、失火しないように新気量のかさ上げが行われるためである。そこで、本実施形態では、新気量下限値ｍｃｍｉｎを利用した目標新気量の最小値の制限が行われる場合（すなわち、目標新気量が新気量下限値ｍｃｍｉｎよりも小さい場合）には、点火時期制御用トルク効率の上限値を、制限前の目標新気量を新気量下限値ｍｃｍｉｎで割った値と等しい値に設定するようにした（図２中に示すＥＧＲ失火上限の設定に相当）。 However, if the minimum value of the target fresh air amount is limited by the fresh air lower limit value m cmin as described above, the torque cannot be controlled according to the target value (specifically, the torque will increase). is assumed. The reason is that the amount of fresh air is increased so as not to misfire. Therefore, in the present embodiment, when the minimum value of the target fresh air amount is limited using the fresh air lower limit value m cmin (that is, when the target fresh air amount is smaller than the new air amount lower limit value m cmin ). In this case, the upper limit value of the ignition timing control torque efficiency is set to a value equal to a value obtained by dividing the target fresh air amount before the restriction by the new air amount lower limit value m cmin (EGR misfire shown in FIG. 2). Equivalent to setting an upper limit).

図３は、目標新気量を実現するための目標スロットル開度ＴＡを算出するために、トルク実現部３６で行われる処理をフローチャートで表した図である。
このフローチャートにおけるステップＳ１およびＳ２の処理は、筒内吸入ＥＧＲガス量算出部５６によって行われる処理である。最初のステップＳ１では、今回の制御周期ｔにおけるＥＧＲ弁通過ガス量ｍｅｇｒ（ｔ）が算出される。ＥＧＲ弁通過ガス量ｍｅｇｒは、ＥＧＲ弁開度と吸気マニホールド圧（インマニ圧）とに基づいて算出することができる。図４は、ＥＧＲ弁通過ガス量ｍｅｇｒとインマニ圧Ｐｍとの関係を表した図である。ＥＣＵ３０には、所定のＥＧＲ弁開度毎に、図４に示すようにＥＧＲ弁通過ガス量ｍｅｇｒとインマニ圧とを定めた関係を、マップとして記憶されている。本ステップＳ１では、現在のＥＧＲ弁開度に応じたマップを参照して、目標インマニ圧の前回値Ｐｍｒｅｆｏを入力としてＥＧＲ弁通過ガス量ｍｅｇｒ（ｔ）が算出される。 FIG. 3 is a flowchart showing a process performed by the torque realizing unit 36 in order to calculate the target throttle opening degree TA for realizing the target fresh air amount.
The processes in steps S1 and S2 in this flowchart are processes performed by the in-cylinder intake EGR gas amount calculation unit 56. In the first step S1, the EGR valve passage gas amount m egr (t) in the current control cycle t is calculated. The EGR valve passage gas amount m egr can be calculated based on the EGR valve opening degree and the intake manifold pressure (in manifold pressure). FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the EGR valve passing gas amount m egr and the intake manifold pressure P m . The ECU 30 stores, as a map, a relationship that defines the EGR valve passage gas amount megr and the intake manifold pressure as shown in FIG. 4 for each predetermined EGR valve opening. In step S1, an EGR valve passage gas amount m egr (t) is calculated by referring to a map corresponding to the current EGR valve opening degree and inputting the previous value P mrefo of the target intake manifold pressure.

次に、ステップＳ２では、次の（２）式に従って、今回の制御周期ｔにおける筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌ（ｔ）が算出される。
ｍｅｇｒｃｙｌ（ｔ） ＝ ｍｅｇｒｃｙｌ（ｔ−Δｔ）＋（ｍｅｇｒ（ｔ−ｍｕｄａ）−ｍｅｇｒｃｙｌ（ｔ−Δｔ））／ｎ ・・・（２）
ただし、上記（２）式において、Δｔは制御周期であり、ｍｕｄａは機関運転状態（エンジン回転数など）に応じて決定される無駄時間であり、ｎは機関運転状態（エンジン回転数など）に応じて決定される反映率である。より具体的には、無駄時間は、ＥＧＲ弁通過ガス量ｍｅｇｒの変化が筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌに反映されるまでの遅れ（輸送遅れ）時間である。また、過渡時にＥＧＲ弁２８を通過したガスは、単純にＥＧＲ弁２８通過時と同じ流量で筒内に流入するのではなく、スロットル弁１８の下流側の吸気通路１２内において新気中に拡散したうえで筒内に流入する。反映率は、そのような拡散の影響によって、ＥＧＲ弁２８を通過したガスが筒内に流入する割合を決定する値である。 Next, in step S2, in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl (t) in the current control cycle t is calculated according to the following equation (2).
m egrcyl (t) = m egrcyl (t−Δt) + (m egr (t−muda) −m egrcyl (t−Δt)) / n (2)
However, in the above equation (2), Δt is a control cycle, muda is a dead time determined according to the engine operating state (engine speed, etc.), and n is the engine operating state (engine speed, etc.). The reflection rate is determined accordingly. More specifically, the dead time is the delay (transportation delay) time to changes in the EGR valve passing gas amount m egr is reflected in the cylinder intake EGR gas amount m egrcyl. Further, the gas that has passed through the EGR valve 28 during the transition does not simply flow into the cylinder at the same flow rate as when the EGR valve 28 passes, but diffuses into the fresh air in the intake passage 12 on the downstream side of the throttle valve 18. After that, it flows into the cylinder. The reflection rate is a value that determines the rate at which the gas that has passed through the EGR valve 28 flows into the cylinder due to the influence of such diffusion.

上記（２）式によれば、ＥＧＲガスの応答遅れ（より具体的には、ＥＧＲ弁２８を通過したガスの輸送遅れ、およびスロットル弁１８の下流側の吸気通路１２内の新気中へのＥＧＲガスの拡散）の影響を考慮して、過渡時に成り行きで吸入される筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌ（ｔ）を算出することができる。 According to the above equation (2), the response delay of the EGR gas (more specifically, the transport delay of the gas that has passed through the EGR valve 28, and the fresh air in the intake passage 12 on the downstream side of the throttle valve 18) In consideration of the influence of EGR gas diffusion), the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl (t) to be inhaled in the course of a transition can be calculated.

ステップＳ３〜Ｓ５の処理は、目標新気量算出部４２によって行われる処理である。ステップＳ３では、今回の制御周期ｔにおける新気量下限値ｍｃｍｉｎ（ｔ）が、上記ステップＳ２において算出された筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌ（ｔ）と所定の上限ＥＧＲ率（失火が生じない上限のＥＧＲ率として予め設定された値）とを用いて、上記（１）式に従って算出される。 The processing in steps S3 to S5 is processing performed by the target fresh air amount calculation unit 42. In step S3, the new air amount lower limit value m cmin (t) in the current control cycle t is determined based on the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl (t) calculated in step S2 and a predetermined upper limit EGR rate (misfire occurs). And a value set in advance as the upper limit EGR rate that is not present) is calculated according to the above equation (1).

ステップＳ４では、目標新気量算出部４２において算出される目標新気量が上記ステップＳ３において算出された新気量下限値ｍｃｍｉｎ（ｔ）よりも小さいか否かが判定される。その結果、本判定が不成立である場合には、そのままステップＳ７に進む。一方、本判定が成立する場合には、目標新気量として新気量下限値ｍｃｍｉｎ（ｔ）が用いられる（ステップＳ５）。このような処理によって、必要に応じて、目標新気量が新気量下限値ｍｃｍｉｎ（ｔ）を下回らないように制限される。 In step S4, it is determined whether or not the target fresh air amount calculated by the target fresh air amount calculation unit 42 is smaller than the new air amount lower limit m cmin (t) calculated in step S3. As a result, when this determination is not established, the process directly proceeds to step S7. On the other hand, when this determination is satisfied, the fresh air lower limit value m cmin (t) is used as the target fresh air amount (step S5). By such processing, the target fresh air amount is limited as necessary so as not to fall below the new air amount lower limit value m cmin (t).

ステップＳ６の処理は、燃焼保障ガード部５０によって行われる処理である。ステップＳ６では、点火時期制御用トルク効率の上限値が、上記ステップＳ５における置き換え前の目標新気量を新気量下限値ｍｃｍｉｎ（ｔ）で割った値と等しい値に設定される。 The process of step S6 is a process performed by the combustion guarantee guard unit 50. In step S6, the upper limit value of the ignition timing control torque efficiency is set to a value equal to the value obtained by dividing the target fresh air amount before replacement in step S5 by the new air amount lower limit value m cmin (t).

ステップＳ７〜Ｓ１０の処理は、スロットル開度算出部４４によって行われる処理である。ステップＳ７では、筒内に吸入される合計のガス量の目標値である目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆが、目標新気量（上記ステップＳ４の判定が成立した場合には、新気量下限値ｍｃｍｉｎ（ｔ））と筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌとの和として算出される。 The processing of steps S7 to S10 is processing performed by the throttle opening calculation unit 44. In step S7, the target total intake gas amount m cref , which is the target value of the total gas amount sucked into the cylinder, is set to the target fresh air amount (if the determination in step S4 is satisfied, the new air amount lower limit value). m cmin (t)) and the sum of in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl .

次に、ステップＳ８では、目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆから目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆが算出される。より具体的には、後述の図５（Ｂ）中に実線で示す関係、すなわち、目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆと目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆとの関係を定めた吸気特性のマップ（ａｔｏｔａｌ、ｂｔｏｔａｌマップ）を利用して、目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆが算出される。 Next, in step S8, the target intake manifold pressure P mref is calculated from the target total intake gas amount m cref . More specifically, an intake characteristic map (a total , b) defining a relationship indicated by a solid line in FIG. 5B described later, that is, a relationship between the target total intake gas amount m cref and the target intake manifold pressure P mref. The target intake manifold pressure P mref is calculated using a total map).

次に、ステップＳ９では、次の（３）式に従って、目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆと目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆとＥＧＲ弁通過ガス量ｍｅｇｒとから目標スロットル弁通過ガス量ｍｔが算出される。
ｍｔ ＝ （Ｐｍｒｅｆ−Ｐｍｒｅｆｏ）／Δｔ×Ｖｍ／κ／Ｒ／Ｔｍ＋ｍｃｒｅｆ−ｍｅｇｒ ・・・（３）
ただし、上記（３）式において、Ｐｍｒｅｆｏは目標インマニ圧の前回値であり、Ｖｍはスロットル弁１８から吸気弁までの吸気通路１２内容積、κは比熱比、Ｒはガス定数である。Ｔｍは吸気通路１２内のガス温度であり、ここでは、大気温度で近似された一定値とされている。 Next, in step S9, in accordance with the following equation (3), the target intake manifold pressure P mref and the target total intake gas amount m cref and the target throttle valve from the EGR valve passing gas amount m egr passing gas amount m t is calculated .
m t = (P mref -P mrefo ) / Δt × V m / κ / R / T m + m cref -m egr ··· (3)
However, in the above equation (3), P mref is the previous value of the target intake manifold pressure, V m is the internal volume of the intake passage 12 from the throttle valve 18 to the intake valve, κ is the specific heat ratio, and R is the gas constant. Tm is the gas temperature in the intake passage 12, and here is a constant value approximated by the atmospheric temperature.

次に、ステップＳ１０では、次の（４）式に従って、目標スロットル弁通過ガス量ｍｔから目標スロットル開度ＴＡが算出される。
ＴＡ ＝ Ａｔ −１×（μ×√（Ｒ×Ｔａ）／Ｐａ／φ（Ｐｍｒｅｆ、Ｐａ）） ・・・（４）
ただし、上記（４）式において、Ａｔはスロットル弁１８の開口面積、μはスロットル弁１８の開口部分の流量係数、Ｔａは大気温度、Ｐａは大気圧である。 Next, in step S10, in accordance with the following equation (4), the target throttle opening degree TA is calculated from the target throttle valve passing gas amount m t.
TA = A t -1 × (μ × √ (R × T a) / P a / φ (P mref, P a)) ··· (4)
However, in the above (4), the opening area of A t is the throttle valve 18, mu is the flow coefficient of the opening of the throttle valve 18, T a is the ambient temperature, P a is atmospheric pressure.

図５は、本発明の実施の形態１における目標スロットル開度ＴＡの算出（に用いる目標インマニ圧の算出）手法の効果を従来の算出手法と対比して説明するための図である。より具体的には、図５（Ｂ）は、本実施形態の算出手法に対応する図であり、図５（Ａ）は、対比のために参照する従来の算出手法に対応する図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the method of calculating the target throttle opening degree TA (calculating the target intake manifold pressure) in the first embodiment of the present invention in comparison with the conventional calculation method. More specifically, FIG. 5 (B) is a diagram corresponding to the calculation method of the present embodiment, and FIG. 5 (A) is a diagram corresponding to a conventional calculation method referred to for comparison.

図５（Ａ）中に破線で示す波形（図５（Ｂ）も同様）は、定常時の筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌ（＝ＥＧＲ弁通過ガス量ｍｅｇｒ）を用いて筒内に吸入される新気量とインマニ圧（スロットル下流圧力）との関係を規定した「定常の新気量特性」（いわゆる、ａ、ｂマップ）を示している。この関係は、エンジン回転数、吸排気弁のバルブタイミングおよびＥＧＲ弁開度によって決定されるものである。これに対し、過渡時の瞬時の新気量特性は、定常時と大きく異なる過渡時の筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌ如何で上下するものであり、一例を示すと、図５（Ａ）中に点線で示す波形のようになる。このため、図５（Ａ）中の破線の関係を利用して目標新気量から目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆを算出するようにすると、図５（Ａ）に示すように、筒内に吸入される新気量を目標新気量に制御することが困難となる（図５（Ａ）の例では、実際の新気量が目標新気量よりも少なくなる）。 A waveform indicated by a broken line in FIG. 5A (the same applies to FIG. 5B) is drawn into the cylinder using the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl (= EGR valve passing gas amount m egr ) at the steady state. 3 shows “steady fresh air quantity characteristics” (so-called a and b maps) that define the relationship between the fresh air quantity to be generated and the intake manifold pressure (throttle downstream pressure). This relationship is determined by the engine speed, the valve timing of the intake and exhaust valves, and the EGR valve opening. On the other hand, the instantaneous fresh air amount characteristic at the time of transition varies depending on the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl at the time of transition, which is greatly different from that at the time of steady state. An example is shown in FIG. The waveform is shown by the dotted line. Therefore, when the target intake manifold pressure P mref is calculated from the target fresh air amount using the broken line relationship in FIG. 5 (A), it is sucked into the cylinder as shown in FIG. 5 (A). It becomes difficult to control the fresh air amount to the target fresh air amount (in the example of FIG. 5A, the actual fresh air amount is smaller than the target fresh air amount).

一方、図５（Ｂ）中に実線で示す波形は、吸気挙動（ＥＧＲガスの応答遅れ）を考慮した筒内吸入ＥＧＲガス量（成り行きで筒内に吸入されるＥＧＲガス量）ｍｅｇｒｃｙｌと目標新気量との和である目標全吸入ガス量（目標吸気弁通過ガス量）ｍｃｒｅｆと、目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆとの関係を規定した「吸気弁通過ガスの吸気特性」（ａｔｏｔａｌ、ｂｔｏｔａｌマップ）を示している。この関係は、エンジン回転数および吸排気弁のバルブタイミングによって一意に決定されるものであり、ＥＧＲガス量にほとんど依存しないものである。 On the other hand, the waveform indicated by the solid line in FIG. 5B shows the in-cylinder intake EGR gas amount (the amount of EGR gas sucked into the cylinder in the course) m egrcyl taking into account the intake behavior (response delay of EGR gas). “Intake characteristics of intake valve passage gas” (a total , b) defining the relationship between the target total intake gas amount (target intake valve passage gas amount) m cref which is the sum of the fresh air amount and the target intake manifold pressure P mref total map). This relationship is uniquely determined by the engine speed and the valve timing of the intake / exhaust valves, and hardly depends on the EGR gas amount.

本実施形態の算出手法では、図５（Ｂ）に示すように、吸気弁通過ガスの吸気特性（実線）の関係を利用して、目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆから目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆが算出される。図５（Ｂ）において、吸入ガス量についての実線と破線との差は、定常時のＥＧＲガス量に相当する。また、図５（Ｂ）中の「定常の新気量特性との差」は、定常時の新気量特性により算出される新気量と、ＥＧＲガスの応答遅れの影響によって定常時と異なる過渡時の新気量との差に相当するものである。 In the calculation method of the present embodiment, as shown in FIG. 5 (B), the target intake manifold pressure P mref is calculated from the target total intake gas amount m cref using the relationship of the intake valve passing gas intake characteristics (solid line). Is done. In FIG. 5B, the difference between the solid line and the broken line for the intake gas amount corresponds to the EGR gas amount at the steady state. Further, the “difference from the steady state fresh air amount characteristic” in FIG. 5B differs from the steady state due to the effect of the fresh air amount calculated from the steady state fresh air amount characteristic and the response delay of the EGR gas. This is equivalent to the difference from the fresh air volume during the transition.

以上説明した本実施形態の算出手法によれば、目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆから目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆを算出することにより、過渡時のＥＧＲガスの応答遅れの影響を加味して、目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆを算出することができる。そして、算出された目標インマニ圧Ｐｍｒｅｆに基づいて、目標スロットル開度ＴＡを算出することができる。これにより、筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌが定常時と大きく異なる過渡時であっても、目標スロットル開度ＴＡを実現するための目標新気量を正確に算出することが可能となる。 According to the calculation method of the present embodiment described above, by calculating the target intake manifold pressure P mref from the target total intake gas amount m cref , the influence of the response delay of the EGR gas at the time of transition is taken into account, and the target intake manifold pressure P mref can be calculated. Then, the target throttle opening degree TA can be calculated based on the calculated target intake manifold pressure P mref . As a result, even when the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl is in a transient state that is significantly different from the steady state, the target fresh air amount for realizing the target throttle opening degree TA can be accurately calculated.

また、図３に示すフローチャートの処理によれば、目標新気量が新気量下限値ｍｃｍｉｎよりも小さい場合には、新気量下限値ｍｃｍｉｎが目標新気量として設定される。上記（１）式によれば、失火が生じない上限のＥＧＲ率の下でのＥＧＲガス量に対する新気量の比率よりも筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌに対する目標新気量の比率が小さくならないように、目標新気量の最小値が制限されることになる。これにより、上述した本実施形態の算出手法によって成り行きで吸入されるＥＧＲガス量（筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌ）を加味した目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆに基づいて目標スロットル開度ＴＡを算出する場合において、良好に失火を抑制することができる。 Further, according to the process of the flowchart shown in FIG. 3, when the target fresh air amount is smaller than the fresh air amount lower limit m cmin is fresh air amount lower limit m cmin is set as the target fresh air amount. According to the above equation (1), the ratio of the target fresh air amount to the in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl is not smaller than the ratio of the fresh air amount to the EGR gas amount under the upper limit EGR rate at which misfire does not occur. Thus, the minimum value of the target fresh air amount is limited. Thus, the target throttle opening degree TA is calculated based on the target total intake gas amount m cref in consideration of the EGR gas amount (in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl ) that is inhaled by the calculation method of the present embodiment described above. In this case, misfire can be suppressed well.

トルクの効率が空気量の効率にほぼ等しいと考えた場合、上記のように目標新気量の最小値を新気量下限値ｍｃｍｉｎで制限するようにすると、新気量下限値ｍｃｍｉｎを制限前の目標新気量で割って得た割合分（失火防止のための新気量のかさ上げ分）だけ、トルクが大きくなってしまう。図３に示すフローチャートの処理によれば、このようなトルク上昇を抑制する目的で、目標新気量が新気量下限値ｍｃｍｉｎよりも小さい場合には、点火時期制御用トルク効率の上限値が、目標新気量を新気量下限値ｍｃｍｉｎで割った値と等しい値に設定される。このように点火時期制御用トルク効率の上限値が制限されることによって（図２中のＥＧＲ失火上限のガードに相当）、新気量のかさ上げ分のトルク上昇が打ち消されるように目標点火時期が設定（遅角）されることになる。これにより、上述した本実施形態の算出手法によって成り行きで吸入されるＥＧＲガス量（筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｅｇｒｃｙｌ）を加味した目標全吸入ガス量ｍｃｒｅｆに基づいて目標スロットル開度ＴＡを算出する場合において、要求トルクおよび要求効率を満足する目標のトルクが得られるようにしつつ、良好に失火を抑制することができる。 If the efficiency of the torque is considered to be substantially equal to the efficiency of the air amount, when to limit the minimum value of the target fresh air amount as described above in the fresh air amount lower limit m cmin, the fresh air amount lower limit m cmin The torque increases by the ratio obtained by dividing by the target fresh air volume before the limit (the increased fresh air volume to prevent misfire). According to the processing of the flowchart shown in FIG. 3, for the purpose of suppressing such torque increase, when the target fresh air amount is smaller than the fresh air lower limit value m cmin , the upper limit value of ignition timing control torque efficiency. Is set to a value equal to the value obtained by dividing the target fresh air amount by the new air amount lower limit value m cmin . Thus, by limiting the upper limit value of the ignition timing control torque efficiency (corresponding to the EGR misfire upper limit guard in FIG. 2), the target ignition timing is set so as to cancel the torque increase corresponding to the increase in the fresh air amount. Is set (retarded). Thus, the target throttle opening degree TA is calculated based on the target total intake gas amount m cref in consideration of the EGR gas amount (in-cylinder intake EGR gas amount m egrcyl ) that is inhaled by the calculation method of the present embodiment described above. In this case, misfire can be suppressed well while obtaining a target torque that satisfies the required torque and the required efficiency.

尚、上述した実施の形態１においては、目標新気量算出部４２が要求トルクと要求効率に従って目標新気量を算出することにより前記第１の発明における「目標新気量算出手段」が、筒内吸入ＥＧＲガス量算出部５６が上記ステップＳ１およびＳ２の処理を実行することにより前記第１の発明における「筒内吸入ＥＧＲガス量推定手段」が、スロットル開度算出部４４が上記ステップＳ７およびＳ８の処理を実行することにより前記第１の発明における「目標スロットル下流圧力算出手段」が、スロットル開度算出部４４が上記ステップＳ９およびＳ１０の処理を実行することにより前記第１の発明における「目標スロットル開度算出手段」が、それぞれ実現されている。   In the first embodiment described above, the target fresh air amount calculation unit 42 calculates the target fresh air amount according to the required torque and the required efficiency, so that the “target fresh air amount calculating means” in the first aspect of the invention is When the in-cylinder intake EGR gas amount calculation unit 56 executes the processing of steps S1 and S2, the “in-cylinder intake EGR gas amount estimation means” in the first aspect of the invention is the throttle opening calculation unit 44 and the step S7 By executing the processes of steps S9 and S10, the “target throttle downstream pressure calculating means” in the first aspect of the invention is executed by the throttle opening calculation unit 44 executing the processes of steps S9 and S10. “Target throttle opening calculation means” is realized.

１０ 内燃機関
１２ 吸気通路
１４ 排気通路
１６ エアフローメータ
１８ スロットル弁
２０ 燃料噴射弁
２２ 点火プラグ
２４ 可変バルブタイミング機構
２６ ＥＧＲ通路
２８ ＥＧＲ弁
３０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
３２ クランク角センサ
３４ Ａ／Ｆセンサ
３６ トルク実現部
３８ 燃焼保障ガード部
４０ 新気量制御用トルク算出部
４２ 目標新気量算出部
４４ スロットル開度算出部
４６ 推定トルク算出部
４８ 点火時期制御用トルク効率算出部
５０ 燃焼保障ガード部
５２ 点火時期算出部
５４ 燃焼保障ガード部
５６ 筒内吸入ＥＧＲガス量算出部
ｍｃｍｉｎ 新気量下限値
ｍｃｒｅｆ 目標全吸入ガス量（目標吸気弁通過ガス量）
ｍｅｇｒ ＥＧＲ弁通過ガス量
ｍｅｇｒｃｙｌ 筒内吸入ＥＧＲガス量
ｍｔ 目標スロットル弁通過ガス量
Ｐｍｒｅｆ 目標インマニ圧 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Intake passage 14 Exhaust passage 16 Air flow meter 18 Throttle valve 20 Fuel injection valve 22 Spark plug 24 Variable valve timing mechanism 26 EGR passage 28 EGR valve 30 ECU (Electronic Control Unit)
32 Crank angle sensor 34 A / F sensor 36 Torque realization unit 38 Combustion protection guard unit 40 New air amount control torque calculation unit 42 Target new air amount calculation unit 44 Throttle opening calculation unit 46 Estimated torque calculation unit 48 For ignition timing control Torque efficiency calculation unit 50 Combustion security guard unit 52 Ignition timing calculation unit 54 Combustion security guard unit 56 In-cylinder intake EGR gas amount calculation unit m cmin fresh air amount lower limit m cref target total intake gas amount (target intake valve passing gas amount)
m egr EGR valve passage gas amount m egrcyl in- cylinder intake EGR gas amount m t target throttle valve passage gas amount P mref target intake manifold pressure

Claims (2)

内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するＥＧＲ通路と、
当該ＥＧＲ通路の開閉を担うＥＧＲ弁と、
前記吸気通路内に配置されたスロットル弁と、
筒内に吸入される新気量の目標新気量を算出する目標新気量算出手段と、
前記ＥＧＲ弁を通過するＥＧＲガス量の変化に対する、筒内に吸入される筒内吸入ＥＧＲガスの応答遅れを考慮して、当該筒内吸入ＥＧＲガス量を推定する筒内吸入ＥＧＲガス量推定手段と、
前記目標新気量と前記筒内吸入ＥＧＲガス量との和である目標全吸入ガス量と、前記スロットル弁の下流側の吸気通路内のガスの圧力であるスロットル下流圧力との関係を規定する関係情報に従って、目標スロットル下流圧力を算出する目標スロットル下流圧力算出手段と、
前記目標スロットル下流圧力の実現に必要な目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An EGR passage communicating the exhaust passage and the intake passage of the internal combustion engine;
An EGR valve responsible for opening and closing the EGR passage;
A throttle valve disposed in the intake passage;
A target fresh air amount calculating means for calculating a target fresh air amount of the fresh air sucked into the cylinder;
In-cylinder intake EGR gas amount estimation means for estimating the in-cylinder intake EGR gas amount in consideration of a response delay of in-cylinder intake EGR gas sucked into the cylinder with respect to a change in the EGR gas amount passing through the EGR valve When,
Defines the relationship between the target total intake gas amount that is the sum of the target fresh air amount and the in-cylinder intake EGR gas amount, and the throttle downstream pressure that is the pressure of the gas in the intake passage on the downstream side of the throttle valve. A target throttle downstream pressure calculating means for calculating a target throttle downstream pressure according to the relationship information;
Target throttle opening calculating means for calculating a target throttle opening required for realizing the target throttle downstream pressure;
A control device for an internal combustion engine, comprising: 前記目標新気量算出手段は、失火が生じないように前記目標新気量の最小値を制限することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。   2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the target fresh air amount calculation means limits a minimum value of the target fresh air amount so that misfire does not occur.
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