JP2015021434A - Throttle control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のスロットル制御装置に関するものである。 The present invention relates to a throttle control device for an internal combustion engine.
近年、自動車などの車両に搭載された内燃機関の運転に際して、トルクディマンド型の機関制御を実行することが提案されている（例えば特許文献１参照）。トルクディマンド型の機関制御では、車両運転状態（例えばアクセル操作量）などに基づいて機関トルクについての制御目標値（要求トルク）が設定されるとともに、その要求トルクを満たすと見込まれる値がスロットルバルブの制御目標値（目標スロットル開度）として算出される。そして、この目標スロットル開度に基づくスロットルバルブの作動制御を通じて機関トルクが調節される。 In recent years, it has been proposed to execute torque demand type engine control when an internal combustion engine mounted on a vehicle such as an automobile is operated (see, for example, Patent Document 1). In torque demand type engine control, a control target value (required torque) for the engine torque is set based on the vehicle operating state (for example, accelerator operation amount), and the value expected to satisfy the required torque is a throttle valve. Is calculated as a control target value (target throttle opening). The engine torque is adjusted through throttle valve operation control based on the target throttle opening.
また、こうしたスロットル制御において、吸気通路におけるスロットル下流の内部圧力（いわゆる吸気圧）の制御目標値（目標吸気圧）と実際値（実吸気圧）との偏差に基づく目標スロットル開度のフィードバック制御を実行することなども提案されている。このフィードバック制御では上記偏差が大きいときほどスロットル開度の変化速度が高くなる。こうしたフィードバック制御を通じて吸気圧の変化の遅れが抑えられる。 Also, in such throttle control, feedback control of the target throttle opening based on the deviation between the control target value (target intake pressure) and the actual value (actual intake pressure) of the internal pressure (so-called intake pressure) downstream of the throttle in the intake passage is performed. It has also been proposed to do so. In this feedback control, the change rate of the throttle opening increases as the deviation increases. Through such feedback control, a delay in the change of the intake pressure is suppressed.
ここで、スロットル開度の変化に対する吸気圧の変化速度（以下、吸気圧感度）は、スロットルバルブを通過する吸入空気の流速（以下、スロットル流速）が低いときほど低くなる。そのため、スロットル流速が低く吸気圧感度が低いときほど、同一の値だけ吸気圧を変化させるために必要なスロットル開度の変化量が大きくなり易く、スロットル開度の変化速度が高くなり易いと云える。したがって、スロットル流速が低くなって吸気圧感度が低くなると、目標吸気圧と実吸気圧との偏差が小さいときにおけるスロットル開度の変化速度が高くなってしまい、これがスロットル開度の短期間での変動や、そうした短期間の変動によるスロットル機構の耐久性能の低下を招く一因になる。 Here, the rate of change of the intake pressure with respect to the change of the throttle opening (hereinafter referred to as intake pressure sensitivity) becomes lower as the flow rate of intake air passing through the throttle valve (hereinafter referred to as throttle flow rate) is lower. Therefore, as the throttle flow rate is lower and the intake pressure sensitivity is lower, the amount of change in the throttle opening required to change the intake pressure by the same value is likely to increase, and the change rate of the throttle opening is likely to increase. Yeah. Therefore, when the throttle flow rate is lowered and the intake pressure sensitivity is lowered, the change rate of the throttle opening becomes high when the deviation between the target intake pressure and the actual intake pressure is small. This causes a decrease in the durability of the throttle mechanism due to fluctuations and such short-term fluctuations.
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スロットル開度の不要な変動を抑えることのできる内燃機関のスロットル制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a throttle control device for an internal combustion engine that can suppress unnecessary fluctuations in the throttle opening.
以下、上記課題を解決するための内燃機関のスロットル制御装置は、内燃機関の要求トルクを設定するとともに同要求トルクを満たすスロットルバルブの開度を目標スロットル開度として算出し、その目標スロットル開度に基づき前記スロットルバルブの作動制御を実行する。また、その作動制御において、要求トルクに基づき目標吸気圧を算出するとともに実際の吸気圧を推定または検出し、目標吸気圧と実際の吸気圧との偏差に基づく目標スロットル開度のフィードバック制御を実行する。そして、前記フィードバック制御の制御ゲインを、前記偏差が小さいときに同偏差が大きいときと比較して小さくするとともに、スロットルバルブを通過する空気の流速が低いときほど前記制御ゲインを小さくする。 Hereinafter, a throttle control device for an internal combustion engine for solving the above problems sets a required torque of the internal combustion engine, calculates a throttle valve opening satisfying the required torque as a target throttle opening, and the target throttle opening Based on the above, the throttle valve operation control is executed. In the operation control, the target intake pressure is calculated based on the required torque, the actual intake pressure is estimated or detected, and the target throttle opening feedback control based on the deviation between the target intake pressure and the actual intake pressure is executed. To do. Then, the control gain of the feedback control is made smaller when the deviation is small than when the deviation is large, and the control gain is made smaller as the flow velocity of the air passing through the throttle valve is lower.
上記装置によれば、目標吸気圧と実吸気圧との偏差が小さいときに、フィードバック制御の制御ゲインが小さくなるため、スロットル開度の変化速度が不要に高くなることを抑えて、同スロットル開度の不要な変動を抑えることができる。しかも、スロットルバルブを通過する空気の流速（前記スロットル流速）が低いとき、すなわちスロットル開度の変化に対する吸気圧の変化速度（前記吸気圧感度）が低いためにスロットル開度の変化速度が高くなり易いときにも、フィードバック制御の制御ゲインが小さくなる。そのため、スロットル開度の変化速度が不要に高くなることを抑えて、スロットル開度の不要な変動を抑えることができる。このように上記装置によれば、目標吸気圧と実吸気圧との偏差が小さいときに制御ゲインを小さくすることに加えて、スロットル流速が低いときには制御ゲインを更に小さくすることができるため、スロットル開度の不要な変動を好適に抑えることができる。 According to the above apparatus, when the deviation between the target intake pressure and the actual intake pressure is small, the control gain of the feedback control becomes small. Unnecessary fluctuations in degree can be suppressed. Moreover, when the flow velocity of the air passing through the throttle valve (the throttle flow velocity) is low, that is, the change speed of the intake pressure with respect to the change of the throttle opening (the intake pressure sensitivity) is low, the change speed of the throttle opening becomes high. Even when it is easy, the control gain of the feedback control becomes small. Therefore, it is possible to suppress an unnecessary change in the throttle opening by suppressing the change speed of the throttle opening from becoming unnecessarily high. As described above, according to the above apparatus, in addition to reducing the control gain when the deviation between the target intake pressure and the actual intake pressure is small, the control gain can be further reduced when the throttle flow velocity is low. Unnecessary fluctuations in the opening can be suitably suppressed.
上記装置においては、内燃機関の吸気圧に基づいて前記流速を推定することができる。内燃機関の吸気圧が低いときほど、スロットルバルブの上流側圧力と下流側圧力との差が大きくなるため、スロットルバルブを通過する空気の流速が高くなる。上記装置によれば、そうした内燃機関の吸気圧とスロットルバルブを通過する空気の流速との関係に基づいて同流速を精度良く推定することができる。 In the above apparatus, the flow velocity can be estimated based on the intake pressure of the internal combustion engine. The lower the intake pressure of the internal combustion engine, the greater the difference between the upstream pressure and the downstream pressure of the throttle valve, and the higher the flow rate of air passing through the throttle valve. According to the above apparatus, the flow velocity can be accurately estimated based on the relationship between the intake pressure of the internal combustion engine and the flow velocity of the air passing through the throttle valve.
以下、内燃機関のスロットル制御装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１にはスロットル機構１２が設けられている。このスロットル機構１２は、吸気通路１１の内部に取り付けられたスロットルバルブ１３と、同スロットルバルブ１３に連結されたスロットルモータ１４とを備えている。そして、このスロットルモータ１４の作動制御（スロットル制御）を通じてスロットルバルブ１３の開度（スロットル開度ＴＡ）を変更することにより、吸気通路１１の通路断面積が変更されて、同吸気通路１１を通じて内燃機関１０の気筒１５内に吸入される空気の量が調節される。
Hereinafter, an embodiment of a throttle control device for an internal combustion engine will be described.
As shown in FIG. 1, a throttle mechanism 12 is provided in the intake passage 11 of the internal combustion engine 10. The throttle mechanism 12 includes a throttle valve 13 attached inside the intake passage 11 and a throttle motor 14 connected to the throttle valve 13. Then, by changing the opening degree of the throttle valve 13 (throttle opening degree TA) through the operation control (throttle control) of the throttle motor 14, the passage sectional area of the intake passage 11 is changed, and the internal combustion engine passes through the intake passage 11. The amount of air taken into the cylinder 15 of the engine 10 is adjusted.
内燃機関１０の吸気通路１１（詳しくは、吸気ポート）には燃料噴射弁１６が設けられている。この燃料噴射弁１６の開弁駆動を通じて吸気通路１１内に燃料が噴射される。燃料噴射弁１６から噴射された燃料は、スロットル開度ＴＡの調節を通じて調量された空気とともに内燃機関１０の気筒１５内に吸入されて混合気を形成する。 A fuel injection valve 16 is provided in the intake passage 11 (specifically, the intake port) of the internal combustion engine 10. Fuel is injected into the intake passage 11 through the valve opening drive of the fuel injection valve 16. The fuel injected from the fuel injection valve 16 is sucked into the cylinder 15 of the internal combustion engine 10 together with the air adjusted through the adjustment of the throttle opening TA to form an air-fuel mixture.
内燃機関１０の気筒１５には点火プラグ１７が設けられている。この点火プラグ１７の作動制御（詳しくは、イグナイタ１７ａの作動制御）を通じて、内燃機関１０の気筒１５内の混合気が着火して燃焼するようになる。そして、この燃焼に伴って発生するエネルギがピストン１８およびコンロッド１９を介してクランク軸２０に伝達されることにより、同クランク軸２０に回転トルクが付与されるようになる。内燃機関１０の気筒１５内の燃焼ガスは、同内燃機関１０の排気通路２１に排出される。 A spark plug 17 is provided in the cylinder 15 of the internal combustion engine 10. Through the operation control of the spark plug 17 (specifically, the operation control of the igniter 17a), the air-fuel mixture in the cylinder 15 of the internal combustion engine 10 ignites and burns. The energy generated by this combustion is transmitted to the crankshaft 20 via the piston 18 and the connecting rod 19, so that rotational torque is applied to the crankshaft 20. The combustion gas in the cylinder 15 of the internal combustion engine 10 is discharged to the exhaust passage 21 of the internal combustion engine 10.
本実施形態の装置には、内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが設けられている。各種センサとしては例えば、内燃機関１０の吸気通路１１を通過する空気の量（通路吸気量ＧＡ）を検出するための空気量センサ３１や、同内燃機関１０のクランク軸２０の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサ３２が設けられている。その他、スロットル開度ＴＡを検出するためのスロットルセンサ３３や、アクセルペダル（図示略）の踏み込み量（アクセル操作量ＡＣＣ）を検出するためのアクセルセンサ３４、内燃機関１０に吸入される空気の温度（吸気温度ＴＨＡ）を検出するための温度センサ３５なども設けられている。 The apparatus of this embodiment is provided with various sensors for detecting the operating state of the internal combustion engine 10. Examples of the various sensors include an air amount sensor 31 for detecting the amount of air passing through the intake passage 11 of the internal combustion engine 10 (passage intake amount GA), and the rotational speed (engine rotation) of the crankshaft 20 of the internal combustion engine 10. A crank sensor 32 is provided for detecting the speed NE). In addition, a throttle sensor 33 for detecting the throttle opening degree TA, an accelerator sensor 34 for detecting the depression amount (accelerator operation amount ACC) of an accelerator pedal (not shown), and the temperature of air taken into the internal combustion engine 10 A temperature sensor 35 and the like for detecting (intake air temperature THA) are also provided.
また本実施形態の装置には、例えばマイクロコンピュータを中心に構成される電子制御装置３０が設けられている。この電子制御装置３０は、各種センサの検出信号を取り込むとともにそれら信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に基づいて内燃機関１０の運転にかかる各種制御を実行する。 In addition, the apparatus according to the present embodiment is provided with an electronic control unit 30 configured mainly with a microcomputer, for example. The electronic control device 30 takes in detection signals from various sensors, performs various calculations based on the signals, and executes various controls related to the operation of the internal combustion engine 10 based on the calculation results.
本実施の形態では、そうした機関制御の一つとして、内燃機関１０の気筒１５内に吸入される空気の量（筒内吸気量）を調節するための制御（吸気量制御）が実行される。この吸気量制御は基本的には、以下のように実行される。 In the present embodiment, as one of such engine controls, control (intake air amount control) for adjusting the amount of air (in-cylinder intake air amount) taken into the cylinder 15 of the internal combustion engine 10 is executed. This intake air amount control is basically executed as follows.
先ず、アクセル操作量ＡＣＣ、通路吸気量ＧＡおよび機関回転速度ＮＥなどに基づいて内燃機関１０の出力トルク（機関トルク）についての制御目標値（要求トルク）が算出される。その後、要求トルクに基づいてスロットル開度ＴＡについての制御目標値（目標スロットル開度Ｔｔａ）が算出される。この目標スロットル開度Ｔｔａとしては、上記要求トルクが満足されるようになるスロットル開度ＴＡに相当する値が算出される。そして、目標スロットル開度Ｔｔａと実際のスロットル開度ＴＡとが一致するようにスロットルバルブ１３の作動（詳しくは、スロットルモータ１４の作動）が制御されて、筒内吸気量が内燃機関１０の運転状態に見合う量に調節される。 First, a control target value (requested torque) for the output torque (engine torque) of the internal combustion engine 10 is calculated based on the accelerator operation amount ACC, the passage intake amount GA, the engine rotational speed NE, and the like. Thereafter, a control target value (target throttle opening degree Tta) for the throttle opening degree TA is calculated based on the required torque. As the target throttle opening degree Tta, a value corresponding to the throttle opening degree TA at which the required torque is satisfied is calculated. Then, the operation of the throttle valve 13 (specifically, the operation of the throttle motor 14) is controlled so that the target throttle opening degree Tta and the actual throttle opening degree TA coincide with each other. The amount is adjusted to suit the condition.
本実施形態の装置では、エアクリーナ（図示略）や、吸気通路１１（吸気マニホールドや、吸気管、サージタンクなど）並びにスロットルバルブ１３からなる機関吸気系を有する内燃機関１０をモデル化した物理モデル（エンジンモデル）が構築されている。そして、このエンジンモデルを通じて上記要求トルクと実際の機関トルクとが一致するようになるスロットル開度（目標スロットル開度Ｔｔａ）が算出される。具体的には、通路吸気量ＧＡ、吸気圧、スロットル開度ＴＡ、並びに吸気温度ＴＨＡなどを変数とするモデル式が予め定められており、同モデル式を通じて目標スロットル開度Ｔｔａが算出される。また本実施形態では、スロットル制御において、吸気圧の制御目標値（目標吸気圧ＴＰ）と実際値（実吸気圧Ｐ）との偏差ΔＰ（＝｜ＴＰ−Ｐ｜）に基づく目標スロットル開度Ｔｔａのフィードバック制御が実行される。 In the apparatus of the present embodiment, a physical model (modeled) of an internal combustion engine 10 having an engine intake system including an air cleaner (not shown), an intake passage 11 (an intake manifold, an intake pipe, a surge tank, etc.) and a throttle valve 13 is modeled. Engine model) has been built. Then, the throttle opening (target throttle opening Tta) at which the required torque matches the actual engine torque is calculated through the engine model. Specifically, a model equation having variables such as the passage intake air amount GA, the intake pressure, the throttle opening degree TA, and the intake air temperature THA is determined in advance, and the target throttle opening degree Tta is calculated through the model expression. In the present embodiment, in the throttle control, the target throttle opening Tta based on the deviation ΔP (= | TP−P |) between the control target value of the intake pressure (target intake pressure TP) and the actual value (actual intake pressure P). The feedback control is executed.
ここで、スロットル開度ＴＡの変化に対する吸気圧の変化速度（以下、吸気圧感度）は、スロットルバルブ１３を通過する吸入空気の流速（以下、スロットル流速）に応じて異なる。詳しくは、スロットル流速が低いときほど吸気圧感度は低くなる。そのため、スロットル流速が低く吸気圧感度が低いときほど、同一の値だけ吸気圧を変化させるために必要なスロットル開度ＴＡの変化量が大きくなり易く、同スロットル開度ＴＡの変化速度が高くなり易いと云える。したがって、スロットル流速が低くなって吸気圧感度が低くなった場合に、目標吸気圧ＴＰと実吸気圧Ｐとの偏差ΔＰが小さいときにおけるスロットル開度ＴＡの変化速度が高くなって、これがスロットル開度ＴＡを短期間で変動させる現象（ばたつき現象）を発生させたり、ばたつき現象によるスロットル機構１２の耐久性能の低下を招いたりするおそれがある。 Here, the rate of change of the intake pressure with respect to the change in the throttle opening degree TA (hereinafter referred to as intake pressure sensitivity) varies depending on the flow rate of intake air passing through the throttle valve 13 (hereinafter referred to as throttle flow rate). Specifically, the intake pressure sensitivity decreases as the throttle flow rate decreases. Therefore, as the throttle flow rate is lower and the intake pressure sensitivity is lower, the amount of change in the throttle opening TA required to change the intake pressure by the same value tends to increase, and the change speed of the throttle opening TA increases. It can be said that it is easy. Therefore, when the throttle flow velocity is lowered and the intake pressure sensitivity is lowered, the change rate of the throttle opening degree TA when the deviation ΔP between the target intake pressure TP and the actual intake pressure P is small increases, and this is the throttle opening. There is a possibility that a phenomenon (fluctuation phenomenon) that fluctuates the degree TA in a short period of time occurs or that the durability performance of the throttle mechanism 12 is lowered due to the fluctuation phenomenon.
本実施形態の装置では、こうしたスロットル開度ＴＡの不要な変動を抑えるために、フィードバック制御の制御ゲインを、上記偏差ΔＰが小さいときに同偏差ΔＰが大きいときと比較して小さくするとともに、スロットル流速が低いときほど小さくするようにしている。 In the apparatus of the present embodiment, in order to suppress such unnecessary fluctuations in the throttle opening degree TA, the control gain of feedback control is made smaller when the deviation ΔP is smaller than when the deviation ΔP is large, and the throttle The smaller the flow rate, the smaller.
図２に、目標スロットル開度Ｔｔａを算出する処理の処理手順を示す。
図２に示すように、この処理では、前記要求トルクに基づいてエンジンモデルから目標吸気圧ＴＰが算出される。目標吸気圧ＴＰとしては、要求トルクが満足されるときの吸気圧に相当する値であって、同要求トルクが大きいときほど高くなる値が算出される。また、スロットル開度ＴＡや吸気温度ＴＨＡ等に基づいてエンジンモデルから実吸気圧Ｐが推定される。この実吸気圧Ｐとしては、スロットル開度ＴＡや吸気温度ＴＨＡが実現される吸気圧に相当する値が算出される。そして、目標吸気圧ＴＰと実吸気圧Ｐとの差（＝ＴＰ−Ｐ）の絶対値（上記偏差ΔＰ）が算出される。
FIG. 2 shows a processing procedure for calculating the target throttle opening degree Tta.
As shown in FIG. 2, in this process, the target intake pressure TP is calculated from the engine model based on the required torque. As the target intake pressure TP, a value corresponding to the intake pressure when the required torque is satisfied, and a value that increases as the required torque increases is calculated. Further, the actual intake pressure P is estimated from the engine model based on the throttle opening TA, the intake air temperature THA, and the like. As the actual intake pressure P, a value corresponding to the intake pressure at which the throttle opening degree TA and the intake air temperature THA are realized is calculated. Then, the absolute value (the deviation ΔP) of the difference (= TP−P) between the target intake pressure TP and the actual intake pressure P is calculated.
そして、上記偏差ΔＰに基づいて、Ａマップから、応答補償係数Ｋｒが算出される。
図３に、Ａマップに定められた偏差ΔＰと応答補償係数Ｋｒとの関係を示す。同図３に示すように、応答補償係数Ｋｒとしては、偏差ΔＰが小さくなるに連れて小さくなる値が算出される。本実施形態の装置では、応答補償係数Ｋｒが前記フィードバック制御における制御ゲインとして機能する。そのため上記偏差ΔＰが小さいときほど、応答補償係数Ｋｒとして小さい値が算出されて、この応答補償係数Ｋｒに基づくフィードバック制御での補正量（＝Ｋｒ×ΔＰ）が小さくなる。
Based on the deviation ΔP, a response compensation coefficient Kr is calculated from the A map.
FIG. 3 shows the relationship between the deviation ΔP determined in the A map and the response compensation coefficient Kr. As shown in FIG. 3, a value that decreases as the deviation ΔP decreases is calculated as the response compensation coefficient Kr. In the apparatus of this embodiment, the response compensation coefficient Kr functions as a control gain in the feedback control. Therefore, as the deviation ΔP is smaller, a smaller value is calculated as the response compensation coefficient Kr, and the correction amount (= Kr × ΔP) in the feedback control based on the response compensation coefficient Kr becomes smaller.
ここで、目標吸気圧ＴＰと実吸気圧Ｐとの偏差ΔＰが小さいときに、スロットル開度ＴＡの変化速度を高くし過ぎると、スロットル開度ＴＡの不要な変動を招くおそれがある。本実施形態の装置によれば、目標吸気圧ＴＰと実吸気圧Ｐとの偏差ΔＰが小さいときに応答補償係数Ｋｒが小さくなるため、スロットル開度ＴＡの変化速度を低くして、スロットル開度ＴＡの不要な変動を抑えることができる。 Here, when the difference ΔP between the target intake pressure TP and the actual intake pressure P is small, if the change speed of the throttle opening TA is excessively increased, unnecessary fluctuation of the throttle opening TA may be caused. According to the apparatus of the present embodiment, the response compensation coefficient Kr decreases when the deviation ΔP between the target intake pressure TP and the actual intake pressure P is small. Unnecessary fluctuations in TA can be suppressed.
また、上記目標吸気圧ＴＰ（図２）に基づいて、Ｂマップから、スロットル流速が算出される。内燃機関１０の吸気圧が低いときほど、スロットルバルブ１３の上流側圧力（≒大気圧）と下流側圧力（＝吸気圧）との差が大きくなるため、スロットルバルブ１３を通過する空気の流速が高くなる。本実施形態では、そうしたスロットル流速と吸気圧との関係が各種の実験やシミュレーションの結果に基づいて予め求められてＢマップとして電子制御装置３０に記憶されている。本実施形態の装置では、このＢマップを用いてスロットル流速が算出される。 Further, the throttle flow velocity is calculated from the B map based on the target intake pressure TP (FIG. 2). As the intake pressure of the internal combustion engine 10 is lower, the difference between the upstream pressure (≈atmospheric pressure) and the downstream pressure (= intake pressure) of the throttle valve 13 becomes larger, so that the flow velocity of the air passing through the throttle valve 13 increases. Get higher. In the present embodiment, the relationship between the throttle flow velocity and the intake pressure is obtained in advance based on the results of various experiments and simulations and stored in the electronic control unit 30 as a B map. In the apparatus of the present embodiment, the throttle flow velocity is calculated using this B map.
図４に、Ｂマップに記憶されているスロットル流速と目標吸気圧ＴＰとの関係を示す。同図４に示すように、目標吸気圧ＴＰが低いときには、スロットルバルブ１３の上流側と下流側との圧力差が大きいために、スロットル流速として高い速度が算出される。また目標吸気圧ＴＰが高くなるに連れて、上記圧力差が徐々に小さくなるため、Ｂマップから算出されるスロットル流速は徐々に低くなる。さらに目標吸気圧ＴＰが高くなって大気圧に近づくと、上記圧力差が「０」に近づくため、スロットル流速が急速に低くなる。 FIG. 4 shows the relationship between the throttle flow rate stored in the B map and the target intake pressure TP. As shown in FIG. 4, when the target intake pressure TP is low, the pressure difference between the upstream side and the downstream side of the throttle valve 13 is large, so a high speed is calculated as the throttle flow rate. Further, as the target intake pressure TP increases, the pressure difference gradually decreases, so that the throttle flow rate calculated from the B map gradually decreases. When the target intake pressure TP further increases and approaches the atmospheric pressure, the pressure difference approaches “0”, so that the throttle flow rate decreases rapidly.
さらに本処理では、上記スロットル流速（図２）に基づいて、Ｃマップから、流速補正係数Ｋｓが算出される。スロットル流速が低いときには、吸気圧感度が低いために実吸気圧Ｐの変化が遅くなり易い。そのため、目標吸気圧ＴＰと実吸気圧Ｐとに偏差が生じた状態が続き易く、スロットル開度ＴＡの変化速度が高くなり易いと云える。 Further, in this process, the flow velocity correction coefficient Ks is calculated from the C map based on the throttle flow velocity (FIG. 2). When the throttle flow velocity is low, the change in the actual intake pressure P tends to be slow because the intake pressure sensitivity is low. Therefore, it can be said that a state in which a deviation occurs between the target intake pressure TP and the actual intake pressure P is likely to continue, and the change speed of the throttle opening TA is likely to increase.
図５に、Ｃマップに記憶されているスロットル流速と流速補正係数Ｋｓとの関係を示す。同図５に示すように、本実施形態の装置では、流速補正係数Ｋｓとして、スロットル流速が低くなるに連れて小さくなる値が算出される。本実施形態の装置では、この流速補正係数Ｋｓが前記フィードバック制御における制御ゲインとして機能する。そのため、スロットル流速が低いときほど流速補正係数Ｋｓとして小さい値が算出されて、この流速補正係数Ｋｓに基づくフィードバック制御での補正量（＝Ｋｓ×ΔＰ）が小さくなる。したがって、スロットル開度ＴＡの変化速度を低くして、スロットル開度ＴＡの不要な変動を抑えることができる。なお本実施形態では、スロットル流速が低いときにスロットル開度ＴＡの変化速度を適度に抑えられるようになるスロットル流速と流速補正係数Ｋｓとの関係が各種の実験やシミュレーションの結果に基づいて予め求められており、その求められた関係がＣマップとして電子制御装置３０に記憶されている。 FIG. 5 shows the relationship between the throttle flow velocity stored in the C map and the flow velocity correction coefficient Ks. As shown in FIG. 5, in the apparatus of the present embodiment, a value that decreases as the throttle flow rate decreases is calculated as the flow rate correction coefficient Ks. In the apparatus of this embodiment, the flow velocity correction coefficient Ks functions as a control gain in the feedback control. Therefore, the lower the throttle flow velocity, the smaller the flow velocity correction coefficient Ks is calculated, and the correction amount (= Ks × ΔP) in the feedback control based on this flow velocity correction coefficient Ks becomes smaller. Therefore, the change rate of the throttle opening degree TA can be lowered to suppress unnecessary fluctuations in the throttle opening degree TA. In the present embodiment, the relationship between the throttle flow velocity and the flow velocity correction coefficient Ks that can moderately suppress the change speed of the throttle opening degree TA when the throttle flow velocity is low is obtained in advance based on the results of various experiments and simulations. The obtained relationship is stored in the electronic control unit 30 as a C map.
本処理では、応答補償係数Ｋｒ（図２）および流速補正係数Ｋｓが算出された後、それら係数Ｋｒ，Ｋｓ、実吸気圧Ｐおよび偏差ΔＰに基づいて、関係式（ＫＰ＝Ｐ＋ΔＰ×Ｋｒ×Ｋｓ）を通じて、補正吸気圧ＫＰが算出される。そして、この補正吸気圧ＫＰや吸気温度ＴＨＡなどの機関運転状態に基づいて、エンジンモデルから、目標スロットル開度Ｔｔａが算出される。目標スロットル開度Ｔｔａとしては、補正吸気圧ＫＰや吸気温度ＴＨＡが実現されるスロットル開度ＴＡに相当する値が算出される。 In this processing, after the response compensation coefficient Kr (FIG. 2) and the flow velocity correction coefficient Ks are calculated, a relational expression (KP = P + ΔP × Kr × Ks) is based on the coefficients Kr, Ks, the actual intake pressure P, and the deviation ΔP. ), The corrected intake pressure KP is calculated. Then, based on the engine operation state such as the corrected intake pressure KP and the intake air temperature THA, the target throttle opening degree Tta is calculated from the engine model. As the target throttle opening degree Tta, a value corresponding to the throttle opening degree TA at which the corrected intake pressure KP and the intake air temperature THA are realized is calculated.
以下、このようにして目標スロットル開度Ｔｔａを算出することによる作用について説明する。
本実施形態の装置では、応答補償係数Ｋｒとして、目標吸気圧ＴＰと実吸気圧Ｐとの偏差ΔＰが小さいときほど小さい値が算出される。これにより、上記偏差ΔＰが小さいときのフィードバック制御の制御ゲインを小さくすることができるため、スロットル開度ＴＡの変化速度が不要に高くなることを抑えることができる。また、流速補正係数Ｋｓとして、スロットル流速が低いときほど小さい値が算出される。これにより、スロットル流速が低く吸気圧感度が低いためにスロットル開度ＴＡの変化速度が高くなり易いときに、フィードバック制御の制御ゲインを小さくすることができるため、スロットル開度ＴＡの変化速度が不要に高くなることを抑えることができる。
Hereinafter, the operation of calculating the target throttle opening degree Tta in this way will be described.
In the apparatus of the present embodiment, a smaller value is calculated as the response compensation coefficient Kr as the deviation ΔP between the target intake pressure TP and the actual intake pressure P is smaller. Thereby, since the control gain of the feedback control when the deviation ΔP is small can be reduced, it is possible to suppress an unnecessarily high change speed of the throttle opening degree TA. Further, a smaller value is calculated as the flow velocity correction coefficient Ks as the throttle flow velocity is lower. As a result, when the throttle flow rate is low and the intake pressure sensitivity is low, when the change rate of the throttle opening TA is likely to be high, the control gain of the feedback control can be reduced, so the change rate of the throttle opening TA is unnecessary. Can be suppressed.
このように本実施形態の装置によれば、上記偏差ΔＰが小さいときやスロットル流速が低いときに、上記フィードバック制御の制御ゲインを小さくすることができるため、スロットル開度ＴＡの変化速度が不要に高くなることを好適に抑えて、同スロットル開度ＴＡの不要な変動を抑えることができる。 As described above, according to the apparatus of the present embodiment, when the deviation ΔP is small or the throttle flow velocity is low, the control gain of the feedback control can be reduced, so that the changing speed of the throttle opening TA is unnecessary. It is possible to suitably suppress the increase, and to suppress unnecessary fluctuations in the throttle opening TA.
本実施形態の装置では、特に、上記偏差ΔＰが小さく且つスロットル流速が低い場合に、スロットル開度ＴＡの変化速度が不要に高くなる状況になり易く、スロットル開度ＴＡの不要な変動を招き易い。この点、本実施形態の装置によれば、上記偏差ΔＰが小さいときに上記フィードバック制御の制御ゲインを小さくすることに加えて、スロットル流速が低いときには同制御ゲインを更に小さくすることができる。これにより、上記偏差ΔＰが小さく且つスロットル流速が低い場合に、フィードバック制御の制御ゲイン（Ｋｒ×Ｋｐ）が最も小さくなるため、スロットルバルブ１３の動作速度を低く抑えて、同スロットル開度ＴＡの不要な変動を抑えることができる。 In the apparatus of the present embodiment, particularly when the deviation ΔP is small and the throttle flow rate is low, the change rate of the throttle opening TA tends to become unnecessarily high, and unnecessary fluctuations in the throttle opening TA are likely to occur. . In this regard, according to the apparatus of the present embodiment, in addition to reducing the control gain of the feedback control when the deviation ΔP is small, the control gain can be further reduced when the throttle flow rate is low. As a result, when the deviation ΔP is small and the throttle flow velocity is low, the control gain (Kr × Kp) of the feedback control is minimized, so that the operating speed of the throttle valve 13 is kept low and the throttle opening TA is not required. Fluctuations can be suppressed.
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）目標吸気圧ＴＰと実吸気圧Ｐとの偏差ΔＰが小さいときやスロットル流速が低いときに、スロットル開度ＴＡの変化速度が不要に高くなることを好適に抑えて、同スロットル開度ＴＡの不要な変動を抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) When the deviation ΔP between the target intake pressure TP and the actual intake pressure P is small or when the throttle flow rate is low, the change rate of the throttle opening TA is preferably suppressed from becoming unnecessarily high. Unnecessary fluctuations in TA can be suppressed.
（２）目標吸気圧ＴＰに基づいてスロットル流速を算出するようにした。そのため、吸気圧が低いときほどスロットルバルブ１３を通過する空気の流速が高くなるといった関係に応じて、スロットル流速を精度良く算出することができる。 (2) The throttle flow velocity is calculated based on the target intake pressure TP. Therefore, the throttle flow rate can be accurately calculated according to the relationship that the flow rate of air passing through the throttle valve 13 increases as the intake pressure is lower.
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・応答補償係数Ｋｒと流速補正係数Ｋｓとを各別に設定することに代えて、応答補償係数Ｋｒと流速補正係数Ｋｓとを乗じた値（Ｋｒ×Ｋｓ）に等しい補正係数Ｋｔを設定するとともに、図６に示すように、同補正係数Ｋｔを上記偏差ΔＰおよびスロットル流量に基づきマップから算出するようにしてもよい。
The above embodiment may be modified as follows.
In place of setting the response compensation coefficient Kr and the flow velocity correction coefficient Ks separately, a correction coefficient Kt equal to a value (Kr × Ks) obtained by multiplying the response compensation coefficient Kr and the flow velocity correction coefficient Ks is set. As shown in FIG. 6, the correction coefficient Kt may be calculated from a map based on the deviation ΔP and the throttle flow rate.
・目標吸気圧ＴＰに基づいてスロットル流速を算出することに代えて、図７に示すように、実吸気圧Ｐに基づいてスロットル流速を算出するようにしてもよい。こうした装置によっても上記（２）に記載の効果と同様の効果が得られる。 Instead of calculating the throttle flow velocity based on the target intake pressure TP, the throttle flow velocity may be calculated based on the actual intake pressure P as shown in FIG. The effect similar to the effect as described in said (2) is acquired also by such an apparatus.
・実吸気圧Ｐとして、エンジンモデルに基づき推定した吸気圧を用いることに代えて、吸気通路１１におけるスロットル機構１２より吸気流れ方向下流側の部分に吸気圧センサを設けて同吸気圧センサにより検出される吸気圧を実吸気圧Ｐとして用いるようにしてもよい。 Instead of using the intake air pressure estimated based on the engine model as the actual intake air pressure P, an intake air pressure sensor is provided in a portion of the intake passage 11 downstream of the throttle mechanism 12 in the intake air flow direction and detected by the intake air pressure sensor. The intake pressure to be used may be used as the actual intake pressure P.
・スロットル開度ＴＡに応じて吸気通路１１の通路断面積が変化するため、スロットル開度ＴＡに応じてスロットル流速も変化する。そこで、スロットル流速の推定に用いる推定パラメータとして、スロットル開度ＴＡを採用してもよい。こうした装置によれば、スロットル開度ＴＡに応じたかたちでスロットル流速を精度良く推定することができる。 Since the passage sectional area of the intake passage 11 changes according to the throttle opening TA, the throttle flow velocity also changes according to the throttle opening TA. Therefore, the throttle opening degree TA may be adopted as an estimation parameter used for estimating the throttle flow velocity. According to such a device, it is possible to accurately estimate the throttle flow velocity in a manner corresponding to the throttle opening degree TA.
・偏差ΔＰと応答補償係数Ｋｒとの関係は、偏差ΔＰが小さくなるに連れて応答補償係数Ｋｒが小さくなる関係に限らず、偏差ΔＰが小さいときにスロットル開度ＴＡの不要な変動が抑えられる程度に応答補正係数が小さい値になる関係であれば、任意に変更することができる。 The relationship between the deviation ΔP and the response compensation coefficient Kr is not limited to the relation that the response compensation coefficient Kr decreases as the deviation ΔP decreases, and unnecessary fluctuations in the throttle opening TA can be suppressed when the deviation ΔP is small. Any change can be made as long as the response correction coefficient has a small value.
・スロットル流速と流速補正係数Ｋｓとの関係は、スロットル流速が低くなるに連れて流速補正係数Ｋｓが小さくなる関係（図５参照）に限らず、スロットル流速が低いときほど流速補正係数が小さくなる関係であれば、任意に変更することができる。例えばＸ−Ｙ座標のＸ軸をスロットル流速としＹ軸を流速補正係数とした場合に、スロットル流速と流速補正係数との関係が曲線を描く関係や、階段形状で延びる線になる関係などを設定することができる。 The relationship between the throttle flow velocity and the flow velocity correction coefficient Ks is not limited to the relationship in which the flow velocity correction coefficient Ks decreases as the throttle flow velocity decreases (see FIG. 5). The flow velocity correction coefficient decreases as the throttle flow velocity decreases. Any relationship can be changed. For example, when the X-Y coordinate X-axis is the throttle flow velocity and the Y-axis is the flow velocity correction coefficient, the relationship between the throttle flow velocity and the flow velocity correction coefficient is a curve or a line that extends in a staircase shape. can do.
・応答補償係数Ｋｒやスロットル流速、流速補正係数Ｋｓを、マップ演算により算出することに代えて、予め定められた演算式による演算を通じて算出するようにしてもよい。 The response compensation coefficient Kr, the throttle flow velocity, and the flow velocity correction coefficient Ks may be calculated through calculation using a predetermined calculation expression instead of calculating by map calculation.
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…スロットル機構、１３…スロットルバルブ、１４…スロットルモータ、１５…気筒、１６…燃料噴射弁、１７…点火プラグ、１７ａ…イグナイタ、１８…ピストン、１９…コンロッド、２０…クランク軸、２１…排気通路、４０…電子制御装置、３１…空気量センサ、３２…クランクセンサ、３３…スロットルセンサ、３４…アクセルセンサ、３５…温度センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Intake passage, 12 ... Throttle mechanism, 13 ... Throttle valve, 14 ... Throttle motor, 15 ... Cylinder, 16 ... Fuel injection valve, 17 ... Spark plug, 17a ... Igniter, 18 ... Piston, 19 ... Connecting rod, 20 ... crankshaft, 21 ... exhaust passage, 40 ... electronic control device, 31 ... air quantity sensor, 32 ... crank sensor, 33 ... throttle sensor, 34 ... accelerator sensor, 35 ... temperature sensor.
Claims (2)
当該装置は、前記フィードバック制御の制御ゲインを、前記偏差が小さいときに同偏差が大きいときと比較して小さくするとともに、前記スロットルバルブを通過する空気の流速が低いときほど前記制御ゲインを小さくする
ことを特徴とする内燃機関のスロットル制御装置。 Setting the required torque of the internal combustion engine, calculating the throttle valve opening satisfying the required torque as the target throttle opening, and executing the operation control of the throttle valve based on the target throttle opening, In the control, the target intake pressure is calculated based on the required torque, the actual intake pressure is estimated or detected, and the target throttle opening feedback control is executed based on the deviation between the target intake pressure and the actual intake pressure. In the internal combustion engine throttle control device,
The device reduces the control gain of the feedback control when the deviation is small compared to when the deviation is large, and decreases the control gain as the flow velocity of the air passing through the throttle valve is lower. An internal combustion engine throttle control device.
当該装置は、前記内燃機関の吸気圧に基づいて前記流速を推定する
ことを特徴とする内燃機関のスロットル制御装置。 The throttle control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The said apparatus estimates the said flow velocity based on the intake pressure of the said internal combustion engine, The throttle control apparatus of the internal combustion engine characterized by the above-mentioned.
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