JP2017223189A - Control apparatus for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒内圧センサで検出された筒内圧を用いて、気筒内に充填された筒内ガスのEGR率を推定する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that estimates an EGR rate of in-cylinder gas filled in a cylinder using in-cylinder pressure detected by an in-cylinder pressure sensor.
従来のこの種の制御装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この制御装置では、膨張行程中の燃焼ガスの状態変化を断熱膨張とみなし、燃焼ガスの比熱比κexpが、ポリトロープ指数によって近似されるとして、κexp=−(lnP2−lnP1)/(lnV2−lnV1)によって算出される。P1、P2は、膨張行程中の2点で検出された筒内圧、V1、V2は2点の筒内容積V1、V2である。また、燃焼ガスの比熱比κexpとEGR率との間に、空燃比に依存しない一定の関係が成立するとして、この関係をあらかじめマップ化するとともに、上記のように算出された燃焼ガスの比熱比κexpに応じ、このマップを検索することによって、EGR率が推定される。
As this type of conventional control device, for example, one disclosed in
上述した従来の制御装置では、膨張行程中の燃焼ガスの状態変化に基づいて、燃焼ガスの比熱比が算出される。しかし、燃焼ガスの温度や圧力などの状態は、気筒内での燃焼状態によって変化するため、不安定であり、また、燃焼ガスの比熱比は、さらに温度の影響を受けることから、非常に不安定である。このため、膨張行程中の2点で検出された筒内圧に基づいて比熱比を算出する従来の手法では、比熱比を安定的に精度良く算出することは難しく、したがって、算出した比熱比に基づくEGR率の推定も精度良く行うことができない。 In the conventional control device described above, the specific heat ratio of the combustion gas is calculated based on the change in the state of the combustion gas during the expansion stroke. However, the state of combustion gas such as temperature and pressure changes depending on the combustion state in the cylinder, so it is unstable, and the specific heat ratio of combustion gas is further influenced by temperature, so it is very inefficient. It is stable. For this reason, in the conventional method of calculating the specific heat ratio based on the in-cylinder pressure detected at two points during the expansion stroke, it is difficult to stably and accurately calculate the specific heat ratio. Therefore, based on the calculated specific heat ratio. The EGR rate cannot be estimated with high accuracy.
このため、燃焼ガスと比較して温度や圧力が安定している燃焼前の筒内ガスの比熱比に基づいて、EGR率を推定することが好ましい。しかし、筒内ガスの比熱比は、EGR率及び空燃比の両方の影響を受けるため、例えば実際の空燃比が想定している空燃比に対してずれている場合には、EGR率を精度良く推定することができない。 For this reason, it is preferable to estimate the EGR rate based on the specific heat ratio of the in-cylinder gas before combustion, in which the temperature and pressure are stable compared to the combustion gas. However, since the specific heat ratio of the in-cylinder gas is affected by both the EGR rate and the air-fuel ratio, for example, when the actual air-fuel ratio deviates from the assumed air-fuel ratio, the EGR rate is accurately set. Cannot be estimated.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、筒内ガスの実際の空燃比が想定している空燃比に対してずれた場合でも、空燃比のずれの影響を適切に排除しながら、筒内ガスのEGR率を精度良く推定することが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. Even when the actual air-fuel ratio of the in-cylinder gas deviates from the assumed air-fuel ratio, the influence of the air-fuel ratio deviation is affected. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can accurately estimate the EGR rate of in-cylinder gas while appropriately eliminating the exhaust gas.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、気筒3a内に充填された筒内ガスのEGR率R_EGRを推定する内燃機関の制御装置であって、気筒3a内の圧力を筒内圧PCYLとして検出する筒内圧センサ51と、気筒3a内に噴射される実際の燃料量を実燃料噴射量QFINJ_ACTとして取得する実燃料噴射量取得手段(実施形態における(以下、本項において同じ)ECU2、図4のステップ25)と、筒内ガス中に排気還流による外部EGRガスが存在していないという条件で、取得された実燃料噴射量QFINJ_ACTに応じ、筒内ガスの比熱比の特性に基づいて、圧縮行程中の所定の基準クランク角CA_REFにおいて発生する気筒3a内の圧力を、基準筒内圧P_REFとして算出する基準筒内圧算出手段(ECU2、図3のステップ6、図4)と、算出された基準筒内圧P_REFと基準クランク角CA_REFにおいて筒内圧センサ51によって検出された検出筒内圧P_CPSとの圧力差ΔPに基づき、筒内ガスのEGR率R_EGRを推定するEGR率推定手段(ECU2、図3のステップ10〜11)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明の内燃機関の制御装置では、筒内圧センサによって筒内圧(気筒内の圧力)を検出するとともに、圧縮行程中の所定の基準クランク角において発生すると予測される筒内圧を、基準筒内圧として算出する。そして、この基準筒内圧と基準クランク角において筒内圧センサによって検出された検出筒内圧との圧力差に基づき、筒内ガスのEGR率R_EGRを推定する。 In the control device for an internal combustion engine of the present invention, the cylinder pressure (in-cylinder pressure) is detected by the cylinder pressure sensor, and the cylinder pressure predicted to be generated at a predetermined reference crank angle during the compression stroke is used as the cylinder reference pressure. calculate. Then, based on the pressure difference between the reference in-cylinder pressure and the detected in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor at the reference crank angle, the EGR rate R_EGR of the in-cylinder gas is estimated.
また、本発明によれば、気筒内に噴射される実際の燃料量を実燃料噴射量として取得するとともに、上記の基準筒内圧の算出を、筒内ガス中に排気還流による外部EGRガスが存在していないという条件で、取得された実燃料噴射量に応じ、筒内ガスの比熱比の特性に基づいて行う。実燃料噴射量の変化に伴い、筒内ガスの空燃比が想定している空燃比に対してずれた場合には、燃料成分の割合の増減によって筒内ガスの比熱比が変化し、それに応じて圧縮行程中の筒内圧が変化する。例えば、空燃比がリッチ側にずれた場合には、燃料成分の比率の増加によって筒内ガスの比熱比が低下することで、筒内圧が減少し、空燃比がリーン側にずれた場合には、上記の逆になる。その結果、検出筒内圧もまた変化するため、基準筒内圧との圧力差に基づくEGR率の推定の精度が低下してしまう。 Further, according to the present invention, the actual fuel amount injected into the cylinder is acquired as the actual fuel injection amount, and the calculation of the reference in-cylinder pressure is performed in the in-cylinder gas by the external EGR gas due to exhaust gas recirculation. This is performed based on the characteristic of the specific heat ratio of the in-cylinder gas according to the acquired actual fuel injection amount. If the air-fuel ratio of the in-cylinder gas deviates from the assumed air-fuel ratio due to the change in the actual fuel injection amount, the specific heat ratio of the in-cylinder gas changes due to the increase or decrease in the ratio of the fuel component. Thus, the in-cylinder pressure during the compression stroke changes. For example, when the air-fuel ratio shifts to the rich side, the specific heat ratio of the in-cylinder gas decreases due to the increase in the ratio of the fuel component, so that the in-cylinder pressure decreases and the air-fuel ratio shifts to the lean side. The reverse of the above. As a result, the detected in-cylinder pressure also changes, and the accuracy of estimating the EGR rate based on the pressure difference from the reference in-cylinder pressure is reduced.
これに対し、本発明によれば、上述したように、基準筒内圧の算出を、取得された実燃料噴射量に応じ、筒内圧ガスの比熱比の特性に基づいて行うので、実燃料噴射量の変化に伴う空燃比のずれによる筒内圧の変化分を、基準筒内圧に反映させることができる。その結果、基準筒内圧と検出筒内圧との圧力差には、空燃比のずれによる筒内圧の変化分が含まれず、EGR率による圧力差のみが反映される。したがって、この圧力差に基づき、空燃比のずれの影響を適切に排除しながら、筒内ガスのEGR率を精度良く推定することができる。 In contrast, according to the present invention, as described above, the calculation of the reference in-cylinder pressure is performed based on the characteristic of the specific heat ratio of the in-cylinder pressure gas according to the acquired actual fuel injection amount. The change in the in-cylinder pressure due to the deviation of the air-fuel ratio accompanying the change in can be reflected in the reference in-cylinder pressure. As a result, the pressure difference between the reference in-cylinder pressure and the detected in-cylinder pressure does not include the change in the in-cylinder pressure due to the deviation of the air-fuel ratio, and reflects only the pressure difference due to the EGR rate. Therefore, based on this pressure difference, the EGR rate of the in-cylinder gas can be accurately estimated while appropriately eliminating the influence of the air-fuel ratio shift.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、基準筒内圧算出手段は、筒内ガス中に外部EGRガスが存在せず且つ筒内ガスの空燃比が理論空燃比であるという条件で、基準クランク角CA_REFにおいて発生する気筒内の圧力を、基準筒内圧P_REFの基本値P_REF_Bとして算出する基本値算出手段(ECU2、図4のステップ23、図5)と、筒内ガス中に外部EGRガスが存在していないという条件で、筒内ガスの空燃比が理論空燃比になるときの燃料噴射量を、基準燃料噴射量QFINJ_REFとして算出する基準燃料噴射量算出手段(ECU2、図4のステップ24)と、算出された基準燃料噴射量QFINJ_REFと実燃料噴射量QFINJ_ACTとの差分(噴射量差分ΔQF)に基づいて、基準筒内圧P_REFの補正量P_QFMを算出する補正量算出手段(ECU2、図4のステップ26、27)と、を有し、基本値P_REF_Bに補正量P_QFMを加算することによって、基準筒内圧P_REFを算出すること(図4のステップ28)を特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the reference in-cylinder pressure calculating means has no external EGR gas in the in-cylinder gas and the air-fuel ratio of the in-cylinder gas is the theoretical sky. Basic value calculating means (
この構成によれば、基準筒内圧の算出が次のようにして行われる。まず、基準筒内圧の基本値を算出する。この基本値は、外部EGRガスが存在せず且つ空燃比が理論空燃比であるという筒内ガスの条件で、基準クランク角において発生する筒内圧であり、すなわち、理論空燃比相当の基準筒内圧に相当する。次に、基準燃料噴射量を算出する。この基準燃料噴射量は、筒内ガス中に外部EGRガスが存在していないという条件で、筒内ガスの空燃比が理論空燃比になるときの燃料噴射量である。このため、算出した基準燃料噴射量と実燃料噴射量との差分は、理論空燃比相当の燃料量からの実際の燃料噴射量のずれを表し、したがって、理論空燃比からの空燃比のずれを表す。 According to this configuration, the calculation of the reference in-cylinder pressure is performed as follows. First, the basic value of the reference in-cylinder pressure is calculated. This basic value is the in-cylinder pressure generated at the reference crank angle under the condition of in-cylinder gas in which no external EGR gas is present and the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, that is, the reference in-cylinder pressure corresponding to the stoichiometric air-fuel ratio. It corresponds to. Next, a reference fuel injection amount is calculated. The reference fuel injection amount is a fuel injection amount when the air-fuel ratio of the in-cylinder gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio under the condition that no external EGR gas is present in the in-cylinder gas. For this reason, the difference between the calculated reference fuel injection amount and the actual fuel injection amount represents a deviation of the actual fuel injection amount from the fuel amount equivalent to the theoretical air-fuel ratio, and accordingly, the deviation of the air-fuel ratio from the theoretical air-fuel ratio. Represent.
そして、この基準燃料噴射量と実燃料噴射量との差分に基づいて基準筒内圧の補正量を算出するとともに、算出した補正量を上記の理論空燃比相当の基本値に加算することによって、基準筒内圧を算出する。これにより、空燃比のずれによる筒内圧の変化の影響を適切に反映させながら、基準筒内圧を精度良く算出でき、したがって、基準筒内圧と検出筒内圧との圧力差に基づくEGR率の推定をさらに精度良く行うことができる。 Then, a correction amount for the reference in-cylinder pressure is calculated based on the difference between the reference fuel injection amount and the actual fuel injection amount, and the calculated correction amount is added to the basic value corresponding to the theoretical air-fuel ratio, thereby obtaining a reference value. In-cylinder pressure is calculated. As a result, the reference in-cylinder pressure can be accurately calculated while appropriately reflecting the influence of the change in in-cylinder pressure due to the deviation of the air-fuel ratio. Therefore, the EGR rate is estimated based on the pressure difference between the reference in-cylinder pressure and the detected in-cylinder pressure. Furthermore, it can be performed with high accuracy.
請求項3に係る発明は、請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、気筒3aに吸入される吸気の圧力を吸気圧PBAとして検出する吸気圧検出手段(吸気圧センサ56)と、内燃機関3の回転数NEを検出する回転数検出手段(クランク角センサ52)と、をさらに備え、基準燃料噴射量算出手段は、検出された吸気圧PBA及び内燃機関3の回転数NEに基づいて、基準燃料噴射量QFINJ_REFを算出すること(図4のステップ24)を特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the second aspect, an intake pressure detecting means (intake pressure sensor 56) for detecting the pressure of the intake air taken into the
吸気圧及び内燃機関の回転数は、その組合わせにより、気筒に吸入されるガス量を良好に表す。したがって、筒内ガス中に外部EGRが存在していないという条件で、検出された吸気圧及び内燃機関の回転数に応じて基準燃料噴射量を算出することによって、基準燃料噴射量の算出を簡便に且つ精度良く行うことができる。 The combination of the intake pressure and the rotational speed of the internal combustion engine favorably represents the amount of gas sucked into the cylinder. Therefore, the calculation of the reference fuel injection amount is simplified by calculating the reference fuel injection amount according to the detected intake pressure and the rotational speed of the internal combustion engine under the condition that no external EGR is present in the in-cylinder gas. And can be performed accurately.
請求項4に係る発明は、請求項2又は3に記載の内燃機関の制御装置において、補正量算出手段は、基準燃料噴射量QFINJ_REFと実燃料噴射量QFINJ_ACTとの差分(噴射量差分ΔQF)に補正係数KFを乗算することによって、基準筒内圧P_REFの補正量P_QFMを算出すること(図4のステップ27)を特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the second or third aspect, the correction amount calculating means calculates a difference (injection amount difference ΔQF) between the reference fuel injection amount QFINJ_REF and the actual fuel injection amount QFINJ_ACT. The correction amount P_QFM of the reference in-cylinder pressure P_REF is calculated by multiplying the correction coefficient KF (
後述するように、EGR率などが一定の条件では、圧縮行程における筒内圧は、燃料噴射量に対して線形の関係で増減する。したがって、燃料噴射量に対する筒内圧の傾きを補正係数として設定し、この補正係数を基準燃料噴射量と実燃料噴射量との差分に乗算することによって、基準筒内圧の補正量を簡便に且つ精度良く算出することができる。 As will be described later, under conditions where the EGR rate is constant, the in-cylinder pressure in the compression stroke increases or decreases in a linear relationship with the fuel injection amount. Therefore, by setting the inclination of the in-cylinder pressure with respect to the fuel injection amount as a correction coefficient, and multiplying the difference between the reference fuel injection amount and the actual fuel injection amount by this correction coefficient, the correction amount of the reference in-cylinder pressure can be easily and accurately performed. It can be calculated well.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1に示すように、本発明を適用した内燃機関(以下「エンジン」という)3は、例えば4つの気筒3aを有するガソリンエンジンであり、車両(図示せず)に動力源として搭載されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 3 to which the present invention is applied is, for example, a gasoline engine having four
エンジン3の各気筒3aには、燃料噴射弁4及び点火プラグ5が、気筒3aの燃焼室(図示せず)に臨むように設けられている。燃料噴射弁4は、燃焼室内に燃料を直接、噴射する直噴タイプのものである。燃料噴射弁4による燃料噴射量及び点火プラグ5の点火時期IGLOGは、電子制御ユニット(以下「ECU」という)2からの制御信号によって制御される(図2参照)。
Each
なお、実施形態において「筒内ガス」は、気筒3a内に充填され、燃焼に供されるガス全般を指し、後述する外部EGRや内部EGRが実行されていない場合には、燃料と空気との混合気に相当し、実行されている場合には、外部EGRガスや内部EGRガスをさらに含むものである。
In the embodiment, “in-cylinder gas” refers to all the gas charged in the
また、各気筒3aには、その内部の圧力(筒内圧)を検出する筒内圧センサ51が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ51は、燃料噴射弁4と一体型のものであり、図示しないが、燃焼室に臨み、筒内圧をピックアップする圧力検出素子や、圧力検出素子からの信号を増幅し、出力する増幅回路などが、燃料噴射弁4に一体に組み付けられている。筒内圧センサ51で検出された筒内圧PCYLを表す検出信号は、ECU2に入力される。
Each
また、エンジン3は、可変吸気位相機構11、可変排気位相機構12、ターボチャージャ13及びEGR装置14などを備えている。
The engine 3 also includes a variable
可変吸気位相機構11は、エンジン3のクランクシャフトに対する吸気弁(いずれも図示せず)の相対的な位相(以下「吸気位相」という)CAINを無段階に変更するものであり、吸気位相制御モータ11a(図2参照)などを備えている。吸気位相制御モータ11aは、ECU2からの制御信号に応じて、クランクシャフトに対して吸気カムシャフト(図示せず)を回転させ、両者の相対角度を変化させることによって、吸気位相CAINを無段階に変更する。
The variable
同様に、可変排気位相機構12は、クランクシャフトに対する排気弁(図示せず)の相対的な位相(以下「排気位相」という)CAEXを無段階に変更するものであり、排気位相制御モータ12a(図2参照)などを備えている。排気位相制御モータ12aは、ECU2からの制御信号に応じて、クランクシャフトに対して排気カムシャフト(図示せず)を回転させ、両者の相対角度を変化させることによって、排気位相CAEXを無段階に変更する。
Similarly, the variable
これらの可変吸気位相機構11及び可変排気位相機構12は、吸気位相CAINと排気位相CAEXの変更によって、吸気弁及び排気弁の開閉弁タイミングをそれぞれ制御するとともに、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップによる内部EGRを制御するのに用いられる。
The variable
ターボチャージャ13は、吸気通路6に設けられたコンプレッサ21と、排気通路7に設けられ、シャフト22を介してコンプレッサ21に一体に連結されたタービン23を備えている。排気通路7を流れる排ガスによってタービン23が駆動され、それと一体にコンプレッサ21が回転することによって、吸気が過給される。
The
吸気通路6には、上流側から順に、吸気絞り弁25、上記ターボチャージャ13のコンプレッサ21、過給によって昇温した吸気を冷却するためのインタークーラ26、及びスロットル弁27が設けられている。吸気絞り弁25は、その下流側に外部EGRガスを導入するための負圧を発生させるものであり、その開度は、ECU2からの制御信号に応じ、LPアクチュエータ25aを介して制御される。
In the
スロットル弁27は、吸気通路6の吸気マニホルド6aよりも上流側に配置されている。スロットル弁27の開度は、ECU2からの制御信号に応じ、THアクチュエータ27aを介して制御され、それにより、気筒3aに吸入される筒内ガス量が制御される。
The
排気通路7のタービン23よりも下流側には、三元触媒28が設けられている。三元触媒28は、活性状態において、排ガス中のHCやCOを酸化するとともに、NOxを還元することによって、排ガスを浄化する。
A three-
EGR装置14は、気筒3aから排気通路7に排出された排ガスの一部を、EGR通路41を介し、外部EGRガスとして吸気通路6に還流させるものである。図1に示すように、EGR通路41は、排気通路7のタービン23及び三元触媒28よりも下流側と、吸気通路6のコンプレッサ21と吸気絞り弁25との間に接続されている。この構成により、外部EGRガスは、排ガスがタービン23に対して仕事を行った後の状態で取り出されるため、比較的低圧になる。すなわち、EGR装置14は、いわゆる低圧EGR装置として構成されている。
The
EGR通路41の途中には、EGR弁42と、外部EGRガスを冷却するためのEGRクーラ43が設けられている。EGR弁42の開度は、ECU2からの制御信号に応じ、EGRアクチュエータ42aを介して制御され、それにより、外部EGRガス量が制御される。
In the middle of the
また、エンジン3には、その運転状態を検出するために、前述した筒内圧センサ51に加えて、以下のような各種のセンサが設けられており、それらの検出信号はECU2に入力される(図2参照)。
Further, the engine 3 is provided with various sensors as described below in addition to the above-described in-
クランク角センサ52は、クランクシャフトの回転に伴い、所定のクランク角度ごとに、パルス信号であるCRK信号及びTDC信号を出力する。CRK信号は、所定のクランク角度(例えば0.5度)ごとに出力される。ECU2は、このCRK信号に基づき、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。
The
また、TDC信号は、いずれかの気筒3aにおいて、エンジン3のピストン(図示せず)が吸気行程の開始時の上死点(吸気TDC)付近の所定のクランク角度位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン3が4気筒の場合には、クランク角度180度ごとに出力される。ECU2は、TDC信号及びCRK信号に応じて、気筒3aごとに、TDC信号の出力タイミングを基準とするクランク角CAを算出するとともに、算出したクランク角CAに対して、所定のクランク角度(例えば30度)ごとにクランク角ステージFISTG(=0〜23)を算出し、割り当てる。
Further, the TDC signal is a signal indicating that in any
また、可変吸気位相機構11を取り付けた吸気カムシャフト、及び可変排気位相機構12を取り付けた排気カムシャフトには、吸気位相センサ53及び排気位相センサ54がそれぞれ設けられている。吸気位相センサ53は、吸気カムシャフトの回転に伴い、所定のカム角度(例えば0.5度)ごとに、パルス信号であるCAMIN信号を出力する。ECU2は、このCAMIN信号とCRK信号に基づき、吸気位相CAINを算出する。同様に、排気位相センサ54は、排気カムシャフトの回転に伴い、所定のカム角度(例えば0.5度)ごとに、CAMEX信号を出力する。ECU2は、このCAMEX信号とCRK信号に基づき、排気位相CAEXを算出する。
The intake camshaft to which the variable
また、吸気通路6には、吸気絞り弁25の上流側にエアフローセンサ55が設けられ、スロットル弁27の下流側の吸気チャンバ6bに、吸気圧センサ56及び吸気温センサ57が設けられている。エアフローセンサ55は、気筒3aに吸入される空気(新気)の量(吸入空気量)GAIRを検出し、吸気圧センサ56は、吸気圧PBAを絶対圧として検出し、吸気温センサ57は、気筒3aに吸入される、外部EGRガスを含む吸気の温度(吸気温)TAを検出する。
Further, in the
排気通路7のタービン23と三元触媒28との間には、LAFセンサ58が設けられている。LAFセンサ58は、理論空燃比を含む広い空燃比領域において、三元触媒28に流入する排ガス中の酸素濃度を連続的に検出し、その検出信号を出力する。ECU2は、この検出信号に基づき、排ガスの当量比(以下「実当量比」という)KACTを算出する。
A
さらに、水温センサ59は、エンジン3を冷却する冷却水の温度(以下「エンジン水温」という)TWを表す検出信号を出力し、燃圧センサ60は、燃料噴射弁4から噴射される燃料の圧力(燃圧)PFを表す検出信号を出力し、アクセル開度センサ61は、車両のアクセルペダル(図示せず)の踏込み量(以下「アクセル開度」という)APを表す検出信号を出力する。
Further, the
ECU2は、CPU、RAM、ROM及びI/Oインターフェース(いずれも図示せず)などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ECU2は、前述した各種のセンサの検出信号などに応じて、燃料噴射弁4の燃料噴射量や点火プラグ5の点火時期IGLOGの制御などを含むエンジン制御全般を実行する。また、ECU2は、本実施形態では特に、筒内圧センサ51で検出された筒内圧PCYLを用いて、筒内ガスのEGR率R_EGRを推定する推定処理を実行する。
The
本実施形態では、ECU2が、実燃料噴射量取得手段、基準筒内圧算出手段、EGR率推定手段、基本値算出手段、基準燃料噴射量算出手段、及び補正量算出手段に相当する。
In the present embodiment, the
図3は、ECU2で実行される、EGR率R_EGRの推定処理を示す。なお、EGR率R_EGRは、筒内ガスの総量に対するEGRガス量の比率として定義される。この推定処理は、本出願人による出願(特願2015−241446号)において詳しく開示したものと基本的に同じであるとともに、その中の基準筒内圧の算出に特徴を有するものである。
FIG. 3 shows an estimation process of the EGR rate R_EGR executed by the
本処理は、気筒3aごとに、前述したクランク角ステージFISTGの切替周期と同じ周期(例えばクランク角度30度ごと)で、繰り返し実行される。なお、筒内圧センサ51で検出された筒内圧PCYLに直接、関連する処理は、本処理とは別個に、CRK信号の発生周期と同じ周期(例えばクランク角度0.5度ごと)で実行され、例えば、検出された筒内圧PCYLがクランク角CAに対応して記憶される。
This process is repeatedly executed for each
図3の推定処理では、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、クランク角ステージFISTGが、吸気行程の開始時の上死点(吸気TDC)に相当する第1所定値STG1に等しいか否かを判別する。この判別結果がYESで、当該気筒3aが吸気行程に移行した直後に相当するときには、吸気関連パラメータを取得する(ステップ2)。具体的には、吸気関連パラメータとして、検出された吸気温TA及びエンジン水温TWと、算出された吸気位相CAIN及び排気位相CAEXを読み出すとともに、ECU2のRAMの所定領域に記憶し、本処理を終了する。
In the estimation process of FIG. 3, first, in step 1 (illustrated as “S1”, the same applies hereinafter), the crank angle stage FISTG reaches a first predetermined value STG1 corresponding to the top dead center (intake TDC) at the start of the intake stroke. Determine whether they are equal. If the determination result is YES, corresponding to immediately after the
前記ステップ1の判別結果がNOのときには、クランク角ステージFISTGが、圧縮行程の開始時の下死点(圧縮BDC)に相当する第2所定値STG2に等しいか否かを判別する(ステップ3)。この判別結果がYESで、当該気筒3aが圧縮行程に移行した直後に相当するときには、圧縮関連パラメータを取得する(ステップ4)。具体的には、圧縮関連パラメータとして、検出された吸気圧PBA及び筒内圧PCYLを読み出し、それぞれ圧縮開始時吸気圧PBAC及び圧縮開始時筒内圧PCYLCとして取得するとともに、検出されたエンジン回転数NEとその時点で設定されている点火時期IGLOGを読み出し、ECU2のRAMの所定領域に記憶する。
When the determination result in
次に、基準クランク角CA_REFを設定する(ステップ5)。この基準クランク角CA_REFは、筒内ガスの燃焼が開始される直前のタイミングを予測し、クランク角で表したものである。この設定処理では、前記ステップ4で取得した圧縮開始時吸気圧PBAC及びエンジン回転数NEに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、遅角補正量ΔC_CAを算出するとともに、この遅角補正量ΔC_CAを前記ステップ4で取得した点火時期IGLOGから減算することによって、基準クランク角CA_REFが設定される。
Next, a reference crank angle CA_REF is set (step 5). This reference crank angle CA_REF predicts the timing immediately before the start of in-cylinder gas combustion, and is represented by the crank angle. In this setting process, a retardation correction amount ΔC_CA is calculated by searching a predetermined map (not shown) according to the compression start intake pressure PBAC and the engine speed NE acquired in
上記ステップ5に続くステップ6では、基準筒内圧P_REFを算出する。この基準筒内圧P_REFは、上記の基準クランク角CA_REFにおいて発生すると予測される筒内圧であり、図4に示すサブルーチンによって算出される。
In
本処理では、まずステップ21において、前記ステップ2で取得した吸気位相CAINから、吸気弁の閉弁タイミング(以下「吸気閉弁タイミング」という)IVCを算出する。この吸気閉弁タイミングIVCは、圧縮行程中に設定される場合には、圧縮開始時のクランク角に相当する。次に、ステップ2で取得された吸気温TA、吸気位相CAIN及び排気位相CAEXに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、圧縮開始時における気筒3a内の温度である初期筒内温度T_STRTを算出する(ステップ22)。
In this process, first, in
次に、ステップ5で設定された基準クランク角CA_REFと、吸気閉弁タイミングIVC、初期筒内温度T_STRT及び圧縮開始時吸気圧PBACに応じ、図5に示す基準筒内圧マップを検索することによって、基準筒内圧の基本値P_REF_Bを算出する(ステップ23)。この基準筒内圧マップは、筒内ガス中に外部EGRガスが存在せず且つ筒内ガスの空燃比が理論空燃比であるという条件で、上記の4つの入力パラメータの様々な条件に対し、筒内ガスの比熱比の温度特性などに基づいて、基準筒内圧をあらかじめ算出し、マップ化したものである。
Next, by searching the reference in-cylinder pressure map shown in FIG. 5 according to the reference crank angle CA_REF set in
次のステップ24〜28では、上記の基本値P_REF_Bの補正処理を行う。この補正処理は、気筒3a内に噴射される実際の燃料噴射量(実燃料噴射量)AFINJ_ACTに応じて、基本値P_REF_Bを補正し、基準筒内圧P_REFを算出するものである。図8は、この補正の趣旨及び内容を説明するために、異なる3つのEGR率(=0、10%、20%)の場合について、実燃料噴射量AFINJ_ACTをX軸に表し、圧縮行程の所定のクランク角における筒内圧PCYLをY軸に表したものである。
In the
同図に示すように、実燃料噴射量QFINJ_ACTが一定の条件では、EGR率が高いほど、比熱比が低下するため、筒内圧PCYLはより低下する。また、EGR率が一定の条件では、実燃料噴射量QFINJ_ACTが小さいほど、比熱比が増加するため、筒内圧PCYLはより増加する。また、筒内圧PCYLは、燃料噴射量QFINJに対して線形の関係にあり、EGR率=0、10%及び20%の場合にそれぞれ、互いに同じ傾きの直線A、B及びCに沿って増減する。 As shown in the figure, under the condition that the actual fuel injection amount QFINJ_ACT is constant, the higher the EGR rate, the lower the specific heat ratio, and thus the in-cylinder pressure PCYL further decreases. Further, under the condition where the EGR rate is constant, the specific heat ratio increases as the actual fuel injection amount QFINJ_ACT decreases, and thus the in-cylinder pressure PCYL further increases. The in-cylinder pressure PCYL has a linear relationship with the fuel injection amount QFINJ, and increases and decreases along straight lines A, B, and C having the same inclination when the EGR rate = 0, 10%, and 20%, respectively. .
また、直線A上の点P0は、筒内圧ガスのEGR率=0で、かつ空燃比が理論空燃比である基準点を表す。したがって、基準点P0での筒内圧PCYLは、上述した基準筒内圧マップから算出される基準筒内圧の基本値P_REF_Bに相当する。また、この基準点P0での実燃料噴射量QFINJ_ACTを基準燃料噴射量QFINJ_REFとすると、基準点P0の座標は、(QFINJ_REF、P_REF_B)で表される。 A point P0 on the straight line A represents a reference point at which the EGR rate of the cylinder pressure gas = 0 and the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the in-cylinder pressure PCYL at the reference point P0 corresponds to the basic value P_REF_B of the reference in-cylinder pressure calculated from the above-described reference in-cylinder pressure map. When the actual fuel injection amount QFINJ_ACT at the reference point P0 is defined as the reference fuel injection amount QFINJ_REF, the coordinates of the reference point P0 are represented by (QFINJ_REF, P_REF_B).
ステップ24〜28の補正処理は、この基本値P_REF_Bを実燃料噴射量QFINJ_ACTに応じて補正することによって、基準筒内圧P_REFを直線A上の実燃料噴射量QFINJ_ACTに応じた値(例えば図8のP_REF)に設定するものである。 In the correction processing in steps 24-28, the basic value P_REF_B is corrected according to the actual fuel injection amount QFINJ_ACT, so that the reference in-cylinder pressure P_REF is a value corresponding to the actual fuel injection amount QFINJ_ACT on the straight line A (for example, FIG. 8). P_REF).
まずステップ24では、吸気圧PBA及びエンジン回転数NEに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、上記の基準燃料噴射量QFINJ_REFを算出する。吸気圧PBA及びエンジン回転数NEは、その組合わせにより、気筒3aに吸入されるガス量を良好に表すので、両パラメータに応じて基準燃料噴射量QFINJ_REFを簡便に且つ精度良く算出することができる。
First, in
次に、実燃料噴射量QFINJ_ACTを算出する(ステップ25)。その算出は、例えば燃料噴射弁4を制御するために設定された開弁時間T_OUTと燃圧PFに応じ、所定の燃料噴射量特性マップ(図示せず)を検索することによって行われる。
Next, the actual fuel injection amount QFINJ_ACT is calculated (step 25). The calculation is performed, for example, by searching a predetermined fuel injection amount characteristic map (not shown) according to the valve opening time T_OUT and the fuel pressure PF set for controlling the
次に、算出した基準燃料噴射量QFINJ_REFと実燃料噴射量QFINJ_ACTとの差を、噴射量差分ΔQFとして算出する(ステップ26)とともに、ステップ27において、噴射量差分ΔQFに補正係数KFを乗算することによって、基準筒内圧の補正量P_QFMを算出する(図8参照)。この補正係数KFは、図8の直線Aの傾きに相当する。したがって、算出された基準筒内圧の補正量P_QFM(=ΔQF・KF)は、実燃料噴射量QFINJ_ACTに応じた基準筒内圧P_REFと基本値P_REF_Bとの差に相当する(図8参照)。したがって、次のステップ28では、基本値P_REF_Bに補正量P_QFMを加算することによって、実燃料噴射量QFINJ_ACTに応じた基準筒内圧P_REFを算出する。
Next, the difference between the calculated reference fuel injection amount QFINJ_REF and the actual fuel injection amount QFINJ_ACT is calculated as an injection amount difference ΔQF (step 26), and in
次のステップ29では、エンジン回転数NE及びエンジン水温TWに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、伝熱補正係数K_HTを算出する。この伝熱補正係数K_HTは、気筒3a内と外部との間で授受される熱の影響を補償するためのものである。次に、ステップ28で算出された基準筒内圧P_REFに伝熱補正係数K_HTを乗算することによって、最終的な基準筒内圧P_REFを算出し(ステップ30)、図4の処理を終了する。
In the
図3に戻り、上記ステップ6の基準筒内圧P_REFの算出処理に続くステップ7では、EGR係数C_EGRを算出し、図3の処理を終了する。このEGR係数C_EGRは、圧力差ΔP(基準筒内圧P_REFと後述する検出筒内圧P_CPSとの差、図8参照)とEGR率R_EGRとの間に、図6に示すような線形(比例)の関係が認められることから、その傾き(=R_EGR/ΔP)をEGR係数C_EGRと定義したものである。また、この傾きは、吸気条件及び圧縮条件に応じて変化するという特性を有するため、本ステップ7において算出される。
Returning to FIG. 3, in
この算出処理では、図7に示すように、基準筒内圧マップの場合と同じ4つの入力パラメータ(基準クランク角CA_REF、吸気閉弁タイミングIVC、初期筒内温度T_STRT及び圧縮開始時吸気圧PBAC)に応じ、EGR係数マップを検索することによって、EGR係数C_EGRが算出される。このEGR係数マップは、これらの4つの入力パラメータの様々な条件に対してEGR係数C_EGRをあらかじめ算出し、マップ化したものである。 In this calculation process, as shown in FIG. 7, the same four input parameters (reference crank angle CA_REF, intake valve closing timing IVC, initial in-cylinder temperature T_STRT, and compression start intake pressure PBAC) are used as in the reference in-cylinder pressure map. Accordingly, the EGR coefficient C_EGR is calculated by searching the EGR coefficient map. This EGR coefficient map is obtained by previously calculating and mapping the EGR coefficient C_EGR for various conditions of these four input parameters.
前記ステップ3の判別結果がNOのときには、クランク角ステージFISTGが、圧縮行程の終了時の上死点(圧縮TDC)に相当する第3所定値STG3に等しいか否かを判別する(ステップ8)。この判別結果がNOのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ8の判別結果がYESで、当該気筒3aが圧縮行程が終了した直後に相当するときには、ステップ5で設定した基準クランク角CA_REFにおいて検出された筒内圧PCYLを、RAMから読み出し、基準クランク角CA_REFにおける検出筒内圧P_CPSとして取得する(ステップ9)。
When the determination result in step 3 is NO, it is determined whether or not the crank angle stage FISTG is equal to a third predetermined value STG3 corresponding to the top dead center (compression TDC) at the end of the compression stroke (step 8). . When this determination result is NO, this process is terminated as it is. On the other hand, if the determination result in step 8 is YES and the
次に、基準筒内圧P_REFと検出筒内圧P_CPSとの差(=P_REF−P_CPS)を、圧力差ΔPとして算出する(ステップ10)。そして、この圧力差ΔPにステップ7で算出したEGR係数C_EGRを乗算することによって、筒内ガスのEGR率R_EGRを算出し(ステップ11)、本処理を終了する。
Next, a difference (= P_REF−P_CPS) between the reference in-cylinder pressure P_REF and the detected in-cylinder pressure P_CPS is calculated as a pressure difference ΔP (step 10). Then, by multiplying the pressure difference ΔP by the EGR coefficient C_EGR calculated in
次に、図9を参照しながら、上述したEGR率の推定処理によって得られる動作例を、比較例とともに説明する。図9は、EGR率R_EGR(例えば10%)を含むエンジン3の運転条件が一定の状態で、(a)に示すように、実燃料噴射量QFINJ_ACTが一時的に増加側に変化し(t1〜t2)、それに伴い、実当量比KACTが理論空燃比に相当する値1.0からリッチ側にずれた例である。 Next, an operation example obtained by the above-described EGR rate estimation process will be described with reference to FIG. 9 together with a comparative example. FIG. 9 shows that the actual fuel injection amount QFINJ_ACT temporarily changes to the increasing side (t1 to t1) as shown in (a) in a state where the operating condition of the engine 3 including the EGR rate R_EGR (for example, 10%) is constant. t2) In accordance with this, the actual equivalent ratio KACT is shifted to the rich side from the value 1.0 corresponding to the theoretical air-fuel ratio.
この場合、基準筒内圧マップで算出される基準筒内圧P_REFの基本値P_REF_Bは、筒内ガスの空燃比が理論空燃比であることを条件としているため、同図(b)に示すように、実燃料噴射量QFINJ_ACT(実当量比KACT)にかかわらず、一定の低い値になる。一方、実当量比KACTがリッチ側にずれると、それに応じて筒内ガスの比熱比が低下し、筒内圧PCYLが低下するため、基準クランク角CA_REFにおける検出筒内圧P_CPSは低下する。 In this case, since the basic value P_REF_B of the reference in-cylinder pressure P_REF calculated by the reference in-cylinder pressure map is on condition that the air-fuel ratio of the in-cylinder gas is the stoichiometric air-fuel ratio, as shown in FIG. Regardless of the actual fuel injection amount QFINJ_ACT (actual equivalent ratio KACT), it is a constant low value. On the other hand, when the actual equivalent ratio KACT shifts to the rich side, the specific heat ratio of the in-cylinder gas decreases accordingly, and the in-cylinder pressure PCYL decreases, so the detected in-cylinder pressure P_CPS at the reference crank angle CA_REF decreases.
以上の関係から、基本値P_REF_Bを補正せずにそのまま基準筒内圧P_REFとして用い、検出筒内圧PCPSと基本値P_REF_Bとの差を圧力差ΔPとした場合、この圧力差ΔPは、実燃料噴射量QFINJ_ACTが増加するにつれて減少する((b)の破線)。その結果、圧力差ΔPに基づいて算出されるEGR率R_EGRが、実際の値(=10%)よりも小さい側に大きくずれてしまい((c)の破線)、EGR率R_EGRを精度良く算出することができない。 From the above relationship, when the basic value P_REF_B is used as it is as the reference in-cylinder pressure P_REF without correction, and the difference between the detected in-cylinder pressure PCPS and the basic value P_REF_B is the pressure difference ΔP, the pressure difference ΔP is the actual fuel injection amount. It decreases as QFINJ_ACT increases (dashed line in (b)). As a result, the EGR rate R_EGR calculated based on the pressure difference ΔP greatly shifts to a smaller side than the actual value (= 10%) (broken line (c)), and the EGR rate R_EGR is calculated with high accuracy. I can't.
これに対し、実施形態の推定処理では、基本値P_REF_Bを実燃料噴射量QFINJ_ACTに応じて補正することによって、基準筒内圧P_REFを算出する。この場合、本例では、EGR率R_EGR=10%であり、R_EGR=0の場合と比較して、実当量比KACT=1に相当する実燃料噴射量QFINJ_ACTが小さいため、補正された基準筒内圧P_REFは、全体として基本値P_REF_Bよりも大きくなる。また、上記のように実当量比KACTがずれた場合、そのずれに応じた筒内圧PCYLの低下分が基準筒内圧P_REFに反映され、基準筒内圧P_REFはより小さな値に補正される((b)の実線)。その結果、補正された基準筒内圧P_REFと検出筒内圧P_CPSとの圧力差ΔPが、実燃料噴射量QFINJ_ACTが増加していない他の期間と同等に保たれるので、EGR率R_EGRを精度良く算出することができる((c)の実線)。 On the other hand, in the estimation process of the embodiment, the reference in-cylinder pressure P_REF is calculated by correcting the basic value P_REF_B according to the actual fuel injection amount QFINJ_ACT. In this case, in this example, since the EGR rate R_EGR = 10% and the actual fuel injection amount QFINJ_ACT corresponding to the actual equivalent ratio KACT = 1 is smaller than that in the case of R_EGR = 0, the corrected reference in-cylinder pressure is corrected. P_REF becomes larger than the basic value P_REF_B as a whole. When the actual equivalent ratio KACT is deviated as described above, the decrease in the in-cylinder pressure PCYL corresponding to the deviation is reflected in the reference in-cylinder pressure P_REF, and the reference in-cylinder pressure P_REF is corrected to a smaller value ((b ) Solid line). As a result, the pressure difference ΔP between the corrected reference in-cylinder pressure P_REF and the detected in-cylinder pressure P_CPS is kept equal to the other period during which the actual fuel injection amount QFINJ_ACT has not increased, so the EGR rate R_EGR is accurately calculated. (Solid line in (c)).
次に、図10を参照しながら、推定されたEGR率R_EGRを用いたエンジン制御の例として、点火時期の制御処理について説明する。本処理は、TDC信号の発生に同期して、気筒3aごとに実行される。本処理では、まずステップ41において、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQCMDに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、基本点火時期IG_BASEを算出する。上記の要求トルクTRQCMDは、アクセル開度AP及びエンジン回転数NEに基づいて算出される。
Next, an ignition timing control process will be described as an example of engine control using the estimated EGR rate R_EGR with reference to FIG. This process is executed for each
次に、EGR率R_EGRに応じ、所定のマップ(図示せず)を検索することによって、EGR補正量ΔIGEGRを算出する(ステップ42)。次に、エンジン水温TWやエンジン回転数NEなどに応じて、EGR率R_EGR以外の要因による補正量ΔIGTTLを算出する(ステップ43)。最後に、基本点火時期IG_BASEに、EGR補正量ΔIGEGR及び補正量ΔIGTTLを加算することによって、点火時期IGLOGを算出し(ステップ44)、本処理を終了する。 Next, an EGR correction amount ΔIGEGR is calculated by searching a predetermined map (not shown) according to the EGR rate R_EGR (step 42). Next, a correction amount ΔIGTTL due to factors other than the EGR rate R_EGR is calculated according to the engine water temperature TW, the engine speed NE, and the like (step 43). Finally, the ignition timing IGLOG is calculated by adding the EGR correction amount ΔIGEGR and the correction amount ΔIGTTL to the basic ignition timing IG_BASE (step 44), and this processing is terminated.
以上のように、本実施形態によれば、圧縮行程中の基準クランク角CA_REFにおいて発生すると予測される筒内圧を、基準筒内圧P_REFとして算出するとともに、算出した基準筒内圧P_REFと基準クランク角CA_REFにおいて筒内圧センサ51によって検出された検出筒内圧P_CPSとの圧力差ΔPに基づき、筒内ガスのEGR率R_EGRを推定する。
As described above, according to the present embodiment, the in-cylinder pressure predicted to occur at the reference crank angle CA_REF during the compression stroke is calculated as the reference in-cylinder pressure P_REF, and the calculated reference in-cylinder pressure P_REF and the reference crank angle CA_REF are calculated. The EGR rate R_EGR of the in-cylinder gas is estimated based on the pressure difference ΔP from the detected in-cylinder pressure P_CPS detected by the in-
また、基準筒内圧P_REFの算出を、取得された実燃料噴射量QFINJ_ACTに応じ、筒内圧ガスの比熱比の特性に基づいて行うので、実燃料噴射量QFINJ_ACTの変化に伴う空燃比のずれによる筒内圧の変化分を、基準筒内圧P_REFに反映させることができる。その結果、基準筒内圧P_REFと検出筒内圧P_CPSとの圧力差ΔPには、空燃比のずれによる筒内圧の変化分が含まれず、EGR率による圧力差のみが反映されるので、この圧力差ΔPに基づき、実燃料噴射量QFINJ_ACTの変化による空燃比のずれの影響を適切に排除しながら、筒内ガスのEGR率R_EGRを精度良く推定することができる。 Further, since the calculation of the reference in-cylinder pressure P_REF is performed based on the characteristic of the specific heat ratio of the in-cylinder pressure gas in accordance with the acquired actual fuel injection amount QFINJ_ACT, the cylinder due to the deviation of the air-fuel ratio accompanying the change in the actual fuel injection amount QFINJ_ACT. The change in the internal pressure can be reflected in the reference in-cylinder pressure P_REF. As a result, the pressure difference ΔP between the reference in-cylinder pressure P_REF and the detected in-cylinder pressure P_CPS does not include the change in the in-cylinder pressure due to the deviation of the air-fuel ratio, and only the pressure difference due to the EGR rate is reflected. Based on P , it is possible to accurately estimate the EGR rate R_EGR of the in-cylinder gas while appropriately eliminating the influence of the deviation of the air-fuel ratio due to the change in the actual fuel injection amount QFINJ_ACT.
より具体的には、基準筒内圧P_REFの算出は、次のようにして行われる。すなわち、筒内ガス中に外部EGRガスが存在せず且つ筒内ガスの空燃比が理論空燃比であるという条件で、図5の基準筒内圧マップを用いて基準筒内圧P_REFの基本値P_REF_Bを算出する(図4のステップ23)。また、筒内ガス中に外部EGRガスが存在していないという条件で、筒内ガスの空燃比が理論空燃比になるときの基準燃料噴射量QFINJ_REFを算出する(ステップ24)とともに、算出した基準燃料噴射量QFINJ_REFと実燃料噴射量QFINJ_ACTとの噴射量差分ΔQFに基づいて、基準筒内圧P_REFの補正量P_QFMを算出する(ステップ26、27)。そして、算出した補正量P_QFMを上記の基本値P_REF_Bに加算することによって、基準筒内圧P_REFを算出する(ステップ28)。
More specifically, the calculation of the reference in-cylinder pressure P_REF is performed as follows. That is, the basic value P_REF_B of the reference in-cylinder pressure P_REF is obtained using the reference in-cylinder pressure map of FIG. Calculate (
以上により、実燃料噴射量QFINJ_ACTの変化に伴う空燃比のずれによる筒内圧の変化の影響を適切に反映させながら、基準筒内圧P_REFを精度良く算出でき、したがって、基準筒内圧P_REFと検出筒内圧P_CPSとの圧力差ΔPに基づくEGR率R_EGRの推定を、精度良く行うことができる。 As described above, the reference in-cylinder pressure P_REF can be accurately calculated while appropriately reflecting the influence of the change in the in-cylinder pressure due to the deviation of the air-fuel ratio accompanying the change in the actual fuel injection amount QFINJ_ACT. Therefore, the reference in-cylinder pressure P_REF and the detected in-cylinder pressure It is possible to accurately estimate the EGR rate R_EGR based on the pressure difference ΔP with P_CPS.
さらに、基準燃料噴射量QFINJ_REFを、検出された吸気圧PBA及びエンジン回転数NEに応じて算出するので、この基準燃料噴射量QFINJ_REFの算出を簡便に且つ精度良く行うことができる。また、基準燃料噴射量QFINJ_REFと実燃料噴射量QFINJ_ACTとの噴射量差分ΔQFに補正係数KFを乗算することによって、基準筒内圧P_REFの補正量P_QFMを算出するので、この補正量P_QFMの算出を簡便に且つ精度良く行うことができる。 Furthermore, since the reference fuel injection amount QFINJ_REF is calculated according to the detected intake pressure PBA and the engine speed NE, the reference fuel injection amount QFINJ_REF can be calculated easily and accurately. In addition, the correction amount P_QFM of the reference in-cylinder pressure P_REF is calculated by multiplying the injection amount difference ΔQF between the reference fuel injection amount QFINJ_REF and the actual fuel injection amount QFINJ_ACT by the correction coefficient KF. Therefore, the correction amount P_QFM can be easily calculated. And can be performed accurately.
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、基準筒内圧マップを用いて、理論空燃比に相当する基本値P_REF_Bを算出し、この基本値P_REF_Bを実燃料噴射量QFINJ_ACTに応じて補正することによって、基準筒内圧P_REFを算出している。本発明は、このような補正による手法に限らず、他の手法によっても実施できる。例えば、基準筒内圧マップの入力パラメータに実燃料噴射量QFINJ_ACTなどを加えるとともに、それに応じた基準筒内圧マップをあらかじめ作成することによって、実燃料噴射量QFINJ_ACTに応じた基準筒内圧P_REFを、基準筒内圧マップから直接、求めるようにしてもよい。 In addition, this invention can be implemented in various aspects, without being limited to the described embodiment. For example, in the embodiment, the reference in-cylinder pressure P_REF is calculated by calculating the basic value P_REF_B corresponding to the theoretical air-fuel ratio using the reference in-cylinder pressure map and correcting the basic value P_REF_B according to the actual fuel injection amount QFINJ_ACT. Calculated. The present invention is not limited to such a correction method, and can be implemented by other methods. For example, by adding the actual fuel injection amount QFINJ_ACT or the like to the input parameter of the reference in-cylinder pressure map, and creating a reference in-cylinder pressure map corresponding to that in advance, the reference in-cylinder pressure P_REF corresponding to the actual fuel injection amount QFINJ_ACT is changed to the reference cylinder You may make it obtain | require directly from an internal pressure map.
また、実燃料噴射量QFINJ_ACTの算出を、燃料噴射弁4の開弁時間T_OUTと燃圧PFに応じ、燃料噴射量特性マップを検索することによって行うものと説明したが、燃料噴射弁4の制御用に算出された燃料噴射量をそのまま用いることも、もちろん可能である。
In addition, it has been described that the actual fuel injection amount QFINJ_ACT is calculated by searching the fuel injection amount characteristic map according to the valve opening time T_OUT and the fuel pressure PF of the
さらに、実施形態では、推定したEGR率R_EGRに応じて、点火時期制御を実行しているが、これに代えて又はこれとともに、他のエンジン制御、例えばEGR弁42を介したEGR制御、スロットル弁27を介した吸入空気量制御や、燃料噴射弁4を介した燃料噴射制御などを実行してもよい。
Furthermore, in the embodiment, the ignition timing control is executed in accordance with the estimated EGR rate R_EGR. However, instead of or in addition to this, other engine control, for example, EGR control via the
また、EGR装置14は、低圧EGR装置で構成されているが、これに代えて又はこれとともに、高圧EGR装置を用いてもよく、その場合にも本発明を同様に適用できる。さらに、筒内圧センサ51は、燃料噴射弁4と一体型のものであるが、燃料噴射弁4と分離して配置される別体型のものでもよいことは、もちろんである。
Moreover, although the
さらに、実施形態では、エンジン3は車両用のエンジンであるが、本発明は、他の用途のエンジン、例えばクランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機用のエンジンなどにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる。 Furthermore, in the embodiment, the engine 3 is a vehicle engine, but the present invention can also be applied to an engine for other uses, for example, an engine for an outboard motor in which a crankshaft is arranged in the vertical direction. In addition, the detailed configuration can be changed as appropriate within the scope of the gist of the present invention.
2 ECU(実燃料噴射量取得手段、基準筒内圧算出手段、EGR率推定手段、基本値 算出手段、基準燃料噴射量算出手段、及び補正量算出手段)
3 内燃機関
3a 気筒
51 筒内圧センサ
52 クランク角センサ(回転数検出手段)
56 吸気圧センサ(吸気圧検出手段)
R_EGR 筒内ガスのEGR率
PCYL 筒内圧
QFINJ_ACT 実燃料噴射量
CA_REF 基準クランク角
P_REF 基準筒内圧
P_CPS 検出筒内圧
ΔP 基準筒内圧と検出筒内圧との圧力差
P_REF_B 基準筒内圧の基本値
QFINJ_REF 基準燃料噴射量
ΔQF 噴射量差分(基準燃料噴射量と実燃料噴射量との差分)
P_QFM 補正量(基準筒内圧の補正量)
PBA 吸気圧(内燃機関の運転状態)
NE エンジン回転数(内燃機関の回転数)
KF 補正係数
2 ECU (actual fuel injection amount acquisition means, reference in-cylinder pressure calculation means, EGR rate estimation means, basic value calculation means, reference fuel injection amount calculation means, and correction amount calculation means)
3
56 Intake pressure sensor (Intake pressure detection means)
R_EGR EGR rate of in-cylinder gas
PCYL In-cylinder pressure QFINJ_ACT Actual fuel injection amount CA_REF Reference crank angle P_REF Reference in-cylinder pressure P_CPS Detection in-cylinder pressure
ΔP Pressure difference between reference in-cylinder pressure and detected in-cylinder pressure P_REF_B Basic value of reference in-cylinder pressure QFINJ_REF Reference fuel injection amount
ΔQF injection amount difference (difference between reference fuel injection amount and actual fuel injection amount)
P_QFM correction amount (reference cylinder pressure correction amount)
PBA intake pressure (internal combustion engine operating condition)
NE engine speed (speed of internal combustion engine)
KF correction factor
Claims (4)
前記気筒内の圧力を筒内圧として検出する筒内圧センサと、
前記気筒内に噴射される実際の燃料量を実燃料噴射量として取得する実燃料噴射量取得手段と、
筒内ガス中に排気還流による外部EGRガスが存在していないという条件で、前記取得された実燃料噴射量に応じ、筒内ガスの比熱比の特性に基づいて、圧縮行程中の所定の基準クランク角において発生する気筒内の圧力を、基準筒内圧として算出する基準筒内圧算出手段と、
当該算出された基準筒内圧と前記基準クランク角において前記筒内圧センサによって検出された検出筒内圧との圧力差に基づき、筒内ガスのEGR率を推定するEGR率推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine that estimates an EGR rate of in-cylinder gas filled in a cylinder,
An in-cylinder pressure sensor for detecting a pressure in the cylinder as an in-cylinder pressure;
Actual fuel injection amount acquisition means for acquiring an actual fuel amount injected into the cylinder as an actual fuel injection amount;
Based on the characteristic of the specific heat ratio of the in-cylinder gas in accordance with the obtained actual fuel injection amount under the condition that there is no external EGR gas due to exhaust gas recirculation in the in-cylinder gas, a predetermined reference during the compression stroke Reference in-cylinder pressure calculating means for calculating the in-cylinder pressure generated at the crank angle as a reference in-cylinder pressure;
EGR rate estimating means for estimating an EGR rate of in-cylinder gas based on a pressure difference between the calculated reference in-cylinder pressure and a detected in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor at the reference crank angle;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
筒内ガス中に外部EGRガスが存在せず且つ筒内ガスの空燃比が理論空燃比であるという条件で、基準クランク角において発生する気筒内の圧力を、前記基準筒内圧の基本値として算出する基本値算出手段と、
筒内ガス中に外部EGRガスが存在していないという条件で、筒内ガスの空燃比が理論空燃比になるときの燃料噴射量を、基準燃料噴射量として算出する基準燃料噴射量算出手段と、
当該算出された基準燃料噴射量と前記実燃料噴射量との差分に基づいて、前記基準筒内圧の補正量を算出する補正量算出手段と、を有し、
前記基本値に前記補正量を加算することによって、前記基準筒内圧を算出することを特徴とする、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The reference in-cylinder pressure calculating means includes
The cylinder pressure generated at the reference crank angle is calculated as the basic value of the reference cylinder pressure under the condition that no external EGR gas is present in the cylinder gas and the air-fuel ratio of the cylinder gas is the stoichiometric air-fuel ratio. A basic value calculating means for
A reference fuel injection amount calculating means for calculating, as a reference fuel injection amount, a fuel injection amount when the air-fuel ratio of the cylinder gas becomes the stoichiometric air-fuel ratio under the condition that no external EGR gas is present in the cylinder gas; ,
Correction amount calculation means for calculating a correction amount of the reference in-cylinder pressure based on a difference between the calculated reference fuel injection amount and the actual fuel injection amount;
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the reference in-cylinder pressure is calculated by adding the correction amount to the basic value.
内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、をさらに備え、
前記基準燃料噴射量算出手段は、
前記検出された吸気圧及び内燃機関の回転数に基づいて、前記基準燃料噴射量を算出することを特徴とする、請求項2に記載の内燃機関の制御装置。 An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure taken into the cylinder as an intake pressure;
A rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the internal combustion engine,
The reference fuel injection amount calculating means includes
The control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the reference fuel injection amount is calculated based on the detected intake pressure and the rotational speed of the internal combustion engine.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04175447A (en) * | 1990-11-07 | 1992-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Exhaust gas recirculation control device |
JPH0763151A (en) * | 1993-08-30 | 1995-03-07 | Nissan Motor Co Ltd | Control device for internal combustion engine |
WO2011141994A1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-17 | トヨタ自動車株式会社 | Method for specifying egr rate in internal combustion engine, and control device for internal combustion engine |
JP2015218690A (en) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | 日本特殊陶業株式会社 | Internal combustion engine control device, internal combustion engine control method, and combustion pressure sensor signal processor |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04175447A (en) * | 1990-11-07 | 1992-06-23 | Mitsubishi Electric Corp | Exhaust gas recirculation control device |
JPH0763151A (en) * | 1993-08-30 | 1995-03-07 | Nissan Motor Co Ltd | Control device for internal combustion engine |
WO2011141994A1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-17 | トヨタ自動車株式会社 | Method for specifying egr rate in internal combustion engine, and control device for internal combustion engine |
JP2015218690A (en) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | 日本特殊陶業株式会社 | Internal combustion engine control device, internal combustion engine control method, and combustion pressure sensor signal processor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017020487A (en) * | 2015-07-10 | 2017-01-26 | 本田技研工業株式会社 | Control device for internal combustion engine |
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