JP2019183668A - Throttle control device of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンのスロットル制御装置に関する。 The present invention relates to an engine throttle control device.
エンジンでは、スロットルバルブの開度（スロットル開度）の制御を通じて燃焼に供される空気の量を調整している。スロットルバルブを通過する空気の流量（スロットル通過流量）は、スロットルバルブの開口面積とスロットルバルブ通過前後の吸気の差圧（スロットル前後差圧）とにより決まる。スロットル前後差圧が小さいときには、同差圧が大きいときに比して、スロットル通過流量に対するスロットル開度の感度が高くなる。すなわち、スロットル通過流量の微小な変更に、スロットル開度の大幅な変更が必要となる。そのため、スロットル前後差圧が小さい領域では、スロットル開度の大幅な変更が頻繁に行われる、いわゆるスロットルハンチングが発生して、スロットルモータ等の負荷が増大する虞がある。 In the engine, the amount of air provided for combustion is adjusted through control of the opening of the throttle valve (throttle opening). The flow rate of air passing through the throttle valve (throttle passage flow rate) is determined by the opening area of the throttle valve and the differential pressure of the intake air before and after passing through the throttle valve (throttle differential pressure before and after). When the differential pressure across the throttle is small, the sensitivity of the throttle opening with respect to the flow rate through the throttle is higher than when the differential pressure is large. That is, a large change in the throttle opening is required for a minute change in the throttle passage flow rate. For this reason, in a region where the differential pressure across the throttle is small, so-called throttle hunting, in which the throttle opening is frequently changed frequently, may occur, increasing the load on the throttle motor and the like.
従来、特許文献１に記載のエンジンのスロットル制御装置では、アクセル開度から要求トルクを求め、要求トルクの実現に必要な吸入空気量が得られるようにスロットル開度の目標値である目標開度を算出してスロットル開度を制御している。そして、スロットル前後差圧が一定の値よりも小さいときには、目標開度の算出に用いる要求トルクに対して、値の変化速度を抑える緩変化処理を施すことで、スロットルハンチングの発生を抑えている。 Conventionally, in the engine throttle control device disclosed in Patent Document 1, a target opening that is a target value of the throttle opening is obtained so as to obtain a required torque from the accelerator opening and obtain an intake air amount necessary for realizing the required torque. Is calculated to control the throttle opening. When the throttle front-rear differential pressure is smaller than a certain value, throttle hunting is suppressed by applying a gradual change process that suppresses the change speed of the value to the required torque used to calculate the target opening. .
スロットル前後差圧が小さいときには、要求トルクの僅かな変化に対しても目標開度が大きく変化する。そのため、上記のような要求トルクの緩変化処理でスロットルハンチングを確実に抑制するには、スロットル前後差圧が小さいときの要求トルクの変化速度を極めて小さくする必要がある。しかしながら、そうした場合、スロットル前後差圧が小さい領域にある間は、要求トルクの変化が極めて緩慢となり、運転者のアクセルペダル操作に対するエンジントルクの応答が悪化してしまう。 When the throttle front-rear differential pressure is small, the target opening greatly changes even with a slight change in the required torque. Therefore, in order to reliably suppress throttle hunting by the above-described slow change processing of the required torque, it is necessary to extremely reduce the change speed of the required torque when the throttle front-rear differential pressure is small. However, in such a case, while the differential pressure across the throttle is in a small region, the change in the required torque becomes very slow, and the response of the engine torque to the driver's accelerator pedal operation is deteriorated.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、スロットルハンチングを好適に抑制できるエンジン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 a problem to be solved is to provide a throttle control device for an engine that can suitably suppress throttle hunting.
ここで、スロットルバルブの通過前の吸気の圧力をスロットル上流圧力とし、スロットルバルブの通過後の吸気の圧力をスロットル下流圧力とし、スロットルバルブを通過する吸気の流量をスロットル通過流量とする。このとき、上記課題を解決するエンジンのスロットル制御装置は、スロットル通過流量の目標値である目標空気量に応じて設定した目標開度となるようにスロットルバルブの開度を制御する。スロットル通過流量は、スロットルバルブの開口面積と、スロットル上流圧力とスロットル下流圧力の差と、により決まる。そのため、それらの関係から、スロットル通過流量を目標空気量とするために必要なスロットル開度を求めることができる。 Here, the pressure of the intake air before passing through the throttle valve is defined as the throttle upstream pressure, the pressure of the intake air after passing through the throttle valve is defined as the downstream pressure of the throttle, and the flow rate of intake air passing through the throttle valve is defined as the throttle passage flow rate. At this time, the throttle control device for the engine that solves the above problem controls the opening degree of the throttle valve so that the target opening degree is set according to the target air amount that is the target value of the throttle passage flow rate. The flow rate through the throttle is determined by the opening area of the throttle valve and the difference between the throttle upstream pressure and the throttle downstream pressure. Therefore, the throttle opening required for setting the flow rate through the throttle as the target air amount can be obtained from these relationships.
そこで、上記スロットル制御装置では、スロットル通過流量が目標空気量となるスロットル下流圧力を目標インマニ圧の値として算出する目標インマニ圧算出処理と、スロットル上流圧力の現在の値に対する目標インマニ圧の比を目標圧力比の値として算出する目標圧力比算出処理と、１以下の正の値である上限値以下の値となるように目標圧力比の値を補正する圧力比補正処理と、スロットル上流圧力に対するスロットル下流圧力の比が圧力比補正処理による補正後の目標圧力比となった状態でスロットル通過流量が目標空気量となるスロットルバルブの開度を、目標開度の値として算出する目標開度算出処理と、を行っている。そして、これにより、スロットル上流圧力に対するスロットル下流圧力の比（スロットル前後圧力比）が補正後の目標圧力比となった状態でスロットル通過流量が目標空気量となるスロットルバルブの開度を、目標開度の値として求めている。 Therefore, in the throttle control device, the target intake manifold pressure calculation process for calculating the throttle downstream pressure at which the throttle passage flow rate becomes the target air amount as the target intake manifold pressure value, and the ratio of the target intake manifold pressure to the current value of the throttle upstream pressure is calculated. A target pressure ratio calculation process for calculating the target pressure ratio value, a pressure ratio correction process for correcting the target pressure ratio value to be equal to or less than the upper limit value which is a positive value of 1 or less, and a throttle upstream pressure Target opening calculation that calculates the throttle valve opening at which the throttle flow rate becomes the target air amount when the ratio of the throttle downstream pressure is the target pressure ratio corrected by the pressure ratio correction process, as the target opening value Processing. As a result, when the ratio of the throttle downstream pressure to the throttle upstream pressure (throttle longitudinal pressure ratio) becomes the corrected target pressure ratio, the throttle valve opening at which the throttle flow rate becomes the target air amount is set to the target opening. It is calculated as a degree value.
なお、スロットル上流圧力とスロットル下流圧力の差が小さい領域、すなわちスロットル前後圧力比が１に近い領域では、スロットル通過流量に対するスロットル開度の感度が高くなる。そのため、そうした領域では、目標空気量やスロットル上流圧力、スロットル下流圧力の僅かな変化に対して目標開度の値が大きく変化して、スロットルハンチングが発生する虞がある。こうしたスロットルハンチングは、目標圧力比に上限値を設定し、スロットル前後圧力差が１に近い値とならない範囲でスロットル開度を制御することで、その回避が可能である。しかしながら、目標圧力比に対する上限ガードを常時行えば、スロットル開度の制御範囲が狭くなり、エンジントルクの増大時におけるスロットル通過流量の増量の応答が悪くなる。 Note that, in a region where the difference between the throttle upstream pressure and the throttle downstream pressure is small, that is, a region where the throttle front-rear pressure ratio is close to 1, the sensitivity of the throttle opening to the throttle passage flow rate is high. Therefore, in such a region, there is a possibility that throttle hunting may occur because the value of the target opening greatly changes with a slight change in the target air amount, the throttle upstream pressure, and the throttle downstream pressure. Such throttle hunting can be avoided by setting an upper limit value for the target pressure ratio and controlling the throttle opening within a range where the pressure difference across the throttle does not become close to 1. However, if the upper limit guard with respect to the target pressure ratio is always performed, the control range of the throttle opening is narrowed, and the response of the increase in the throttle flow rate when the engine torque is increased becomes worse.
これに対して、上記スロットル制御装置では、目標開度の算出に用いる目標圧力比に対して、１以下の正の値である上限値以下の値となるように補正を行っている。そして、こうした目標圧力比の補正を、目標インマニ圧に対するスロットル下流圧力の現在の値の偏差が大きいときには、同偏差が小さいときよりも上記上限値が大きい値となるように行っている。 On the other hand, the throttle control device corrects the target pressure ratio used for calculating the target opening so that the target pressure ratio becomes a value equal to or less than the upper limit, which is a positive value equal to or less than 1. Then, the correction of the target pressure ratio is performed so that when the deviation of the current value of the throttle downstream pressure with respect to the target intake manifold pressure is large, the upper limit value is larger than when the deviation is small.
そのため、スロットル前後圧力比が、スロットルハンチングが発生する領域に入らないようにスロットル開度の制御範囲を制限する一方で、スロットル前後圧力比が増加していく過渡時にはスロットル開度をその制限を超えて大きくすることが可能となる。したがって、上記エンジンのスロットル制御装置によれば、加速時等の運転者のアクセルペダル操作に対するスロットル通過流量の、ひいてはエンジントルクの応答の悪化を抑えつつ、スロットルハンチングを好適に抑えることができる。 Therefore, while restricting the throttle opening control range so that the throttle front-rear pressure ratio does not enter the region where throttle hunting occurs, the throttle opening exceeds the limit during transients where the throttle front-rear pressure ratio increases. Can be enlarged. Therefore, according to the engine throttle control apparatus, throttle hunting can be suitably suppressed while suppressing deterioration of the response of the throttle passage flow rate to the driver's accelerator pedal operation during acceleration or the like, and hence engine torque.
以下、エンジンのスロットル制御装置の一実施形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。本実施形態のスロットル制御装置は、車両に搭載された自然吸気式のエンジンに適用されている。 Hereinafter, an embodiment of an engine throttle control device will be described in detail with reference to FIGS. The throttle control device of the present embodiment is applied to a naturally aspirated engine mounted on a vehicle.
図１を示すように、本実施形態の適用対象となるエンジンには、燃焼室１０に流入する吸気が流れる吸気通路１１と、燃焼室１０から排出された排気が流れる排気通路１２と、が設けられている。吸気通路１１には、吸気中の塵等を濾過するエアクリーナ１３と、吸気通路１１を流れる吸気の流量（吸気流量ＧＡ）を検出するエアフローメータ１４と、が設けられている。また、吸気通路１１におけるエアフローメータ１４よりも下流側の部分には、スロットルバルブ１６が設置されている。スロットルバルブ１６は、回転可能に軸支された状態で吸気通路１１内に設置されている。そして、スロットルバルブ１６は、スロットルモータ１５により回転駆動されるようになっている。さらに、吸気通路１１におけるスロットルバルブ１６よりも下流側の部分には、吸気中に燃料を噴射するインジェクタ１７が設置されている。そして、燃焼室１０には、吸気通路１１を通じて流入した吸気とインジェクタ１７が噴射した燃料との混合気を着火する点火プラグ１８が設置されている。 As shown in FIG. 1, an engine to which the present embodiment is applied is provided with an intake passage 11 through which intake air flowing into the combustion chamber 10 flows and an exhaust passage 12 through which exhaust exhausted from the combustion chamber 10 flows. It has been. The intake passage 11 is provided with an air cleaner 13 for filtering dust and the like in the intake air, and an air flow meter 14 for detecting the flow rate of intake air (intake flow rate GA) flowing through the intake passage 11. In addition, a throttle valve 16 is installed in a portion of the intake passage 11 downstream of the air flow meter 14. The throttle valve 16 is installed in the intake passage 11 while being rotatably supported by the shaft. The throttle valve 16 is rotationally driven by a throttle motor 15. Further, an injector 17 for injecting fuel into the intake air is provided at a portion downstream of the throttle valve 16 in the intake passage 11. The combustion chamber 10 is provided with an ignition plug 18 that ignites an air-fuel mixture of the intake air flowing in through the intake passage 11 and the fuel injected by the injector 17.
こうしたエンジンにおいてスロットルバルブ１６は、吸気通路１１内での回転位置に応じて開口面積を変化させることで、同スロットルバルブ１６を通過する吸気の流量（スロットル通過流量）を調整する弁となっている。以下の説明におけるスロットル開度ＴＡは、開口面積が最小となる回転位置（全閉位置）からのスロットルバルブ１６の回転角を表している。 In such an engine, the throttle valve 16 is a valve that adjusts the flow rate of intake air (throttle passage flow rate) passing through the throttle valve 16 by changing the opening area according to the rotational position in the intake passage 11. . In the following description, the throttle opening TA represents the rotation angle of the throttle valve 16 from the rotation position (fully closed position) at which the opening area is minimized.
本実施形態のスロットル制御装置１９は、演算処理を実行する演算処理回路２０と、プログラムやデータが記憶されたメモリ２１と、スロットルモータ１５を駆動する駆動回路２２と、を備えている。スロットル制御装置１９には、上述のエアフローメータ１４による吸気流量ＧＡの検出信号に加え、運転者のアクセルペダルの踏込み量（アクセルペダル開度）、大気圧ＰＡ、スロットル開度ＴＡなどの検出信号が入力されている。また、スロットル制御装置１９には、エンジン出力軸であるクランクシャフトの回転に応じて出力されるパルス状のクランク信号ＣＲＮＫが入力されており、演算処理回路２０は、そのクランク信号ＣＲＮＫからエンジン回転数ＮＥを求めている。 The throttle control device 19 of this embodiment includes an arithmetic processing circuit 20 that executes arithmetic processing, a memory 21 that stores programs and data, and a drive circuit 22 that drives the throttle motor 15. In addition to the detection signal of the intake air flow rate GA by the air flow meter 14 described above, the throttle control device 19 receives detection signals such as the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator pedal opening), atmospheric pressure PA, throttle opening TA, and the like. Have been entered. The throttle control device 19 receives a pulsed crank signal CRNK that is output in accordance with the rotation of the crankshaft that is the engine output shaft, and the arithmetic processing circuit 20 calculates the engine speed from the crank signal CRNK. We are looking for NE.
こうしたスロットル制御装置１９において、演算処理回路２０は、アクセルペダル開度ＡＣＣ等に基づき、スロットル開度ＴＡの目標値である目標開度ＴＡ＊を算出する。そして、駆動回路２２は、スロットル開度ＴＡが目標開度ＴＡ＊となるようにスロットルモータ１５を駆動している。 In such a throttle control device 19, the arithmetic processing circuit 20 calculates a target opening degree TA * that is a target value of the throttle opening degree TA based on the accelerator pedal opening degree ACC and the like. The drive circuit 22 drives the throttle motor 15 so that the throttle opening degree TA becomes the target opening degree TA *.
図２は、目標開度ＴＡ＊の算出に係る演算処理回路２０の処理の流れを示している。同図に示すように、目標開度ＴＡ＊の算出は、目標空気量算出処理Ｐ１、目標インマニ圧算出処理Ｐ２、目標圧力比算出処理Ｐ３、圧力比補正処理Ｐ４、及び目標開度算出処理Ｐ５を通じて行われる。なお、以下の説明では、スロットルバルブ１６の通過前の吸気の圧力をスロットル上流圧力と記載し、スロットルバルブ１６の通過後の吸気の圧力をスロットル下流圧力と記載する。 FIG. 2 shows a processing flow of the arithmetic processing circuit 20 related to the calculation of the target opening degree TA *. As shown in the figure, the target opening degree TA * is calculated using the target air amount calculation process P1, the target intake manifold pressure calculation process P2, the target pressure ratio calculation process P3, the pressure ratio correction process P4, and the target opening degree calculation process P5. Done through. In the following description, the pressure of the intake air before passing through the throttle valve 16 is described as a throttle upstream pressure, and the pressure of the intake air after passing through the throttle valve 16 is described as a throttle downstream pressure.
目標空気量算出処理Ｐ１では、アクセルペダル開度ＡＣＣに基づき、スロットルバルブ１６を通過する空気の流量（スロットル通過流量）の目標値である目標空気量ＱＳＴ＊が算出される。具体的には、まずトルク換算マップＭ１を用いて、アクセルペダル開度ＡＣＣから要求トルクＴＥ＊が求められる。要求トルクＴＥ＊の値は、アクセルペダル操作を通じて運転者がエンジンに要求するトルクの大きさを表しており、トルク換算マップＭ１にはアクセルペダル開度ＡＣＣと要求トルクＴＥ＊との対応関係が予め記憶されている。続いて、空気量換算マップＭ２を用いて、要求トルクＴＥ＊及びエンジン回転数ＮＥから目標空気量ＱＳＴ＊が求められる。目標空気量ＱＳＴ＊の値は、要求トルクＴＥ＊分のエンジントルクの発生に必要なスロットル通過流量を表している。 In the target air amount calculation process P1, a target air amount QST * that is a target value of the flow rate of air passing through the throttle valve 16 (throttle passage flow rate) is calculated based on the accelerator pedal opening ACC. Specifically, the required torque TE * is first obtained from the accelerator pedal opening ACC using the torque conversion map M1. The value of the required torque TE * represents the magnitude of the torque required by the driver for the engine through the accelerator pedal operation, and the correspondence relationship between the accelerator pedal opening ACC and the required torque TE * is preliminarily shown in the torque conversion map M1. It is remembered. Subsequently, the target air amount QST * is obtained from the required torque TE * and the engine speed NE using the air amount conversion map M2. The value of the target air amount QST * represents the throttle passage flow rate necessary for generating the engine torque corresponding to the required torque TE *.
目標インマニ圧算出処理Ｐ２では、スロットル通過流量が目標空気量ＱＳＴ＊となるスロットル下流圧力が、目標インマニ圧ＰＭ＊の値として算出される。目標インマニ圧ＰＭ＊の算出は、スロットル通過流量とその確保に必要なスロットル下流圧力との対応関係を記憶した圧力変換マップＭ３を用いて行われる。 In the target intake manifold pressure calculation process P2, the throttle downstream pressure at which the throttle passage flow rate becomes the target air amount QST * is calculated as the value of the target intake manifold pressure PM *. The target intake manifold pressure PM * is calculated using a pressure conversion map M3 that stores the correspondence between the throttle passage flow rate and the throttle downstream pressure necessary for securing the target intake manifold pressure PM *.
目標圧力比算出処理Ｐ３では、スロットル上流圧力の現在の値に対する目標インマニ圧ＰＭ＊の比が、目標圧力比ρの値として算出される。なお、目標圧力比ρは、０以上、且つ１以下の値となる。自然吸気式のエンジンでは、スロットル上流圧力は大気圧ＰＡとほぼ等しい圧力となる。そのため、本実施形態では、目標インマニ圧ＰＭ＊により大気圧ＰＡを除算した商を、目標圧力比ρの値として求めている。 In the target pressure ratio calculation process P3, the ratio of the target intake manifold pressure PM * to the current value of the throttle upstream pressure is calculated as the value of the target pressure ratio ρ. Note that the target pressure ratio ρ is a value of 0 or more and 1 or less. In a naturally aspirated engine, the throttle upstream pressure is almost equal to the atmospheric pressure PA. Therefore, in this embodiment, the quotient obtained by dividing the atmospheric pressure PA by the target intake manifold pressure PM * is obtained as the value of the target pressure ratio ρ.
圧力比補正処理Ｐ４では、目標圧力比ρに対して補正を施した値が補正後目標圧力比ρ＊の値として算出される。補正後目標圧力比ρ＊の値は、目標圧力比ρと、目標インマニ圧ＰＭ＊に対するシリンダ下流圧力の現在の値（実インマニ圧ＰＭ）の偏差ΔＰとに基づき、圧力比補正マップＭ４を用いて算出される。なお、実インマニ圧ＰＭは、エンジンの吸気挙動の物理モデルであるエアモデルを用いて、吸気流量ＧＡ、アクセルペダル開度ＡＣＣ、大気圧ＰＡ、スロットル開度ＴＡなどから推定して求められている。 In the pressure ratio correction process P4, a value obtained by correcting the target pressure ratio ρ is calculated as a value of the corrected target pressure ratio ρ *. The value of the corrected target pressure ratio ρ * is based on the target pressure ratio ρ and the deviation ΔP of the current value (actual intake manifold pressure PM) of the cylinder downstream pressure with respect to the target intake manifold pressure PM * using the pressure ratio correction map M4. Is calculated. The actual intake manifold pressure PM is obtained by estimation from the intake air flow rate GA, the accelerator pedal opening ACC, the atmospheric pressure PA, the throttle opening TA, and the like using an air model that is a physical model of the intake behavior of the engine.
図３に、目標圧力比ρ、補正後目標圧力比ρ＊、及び偏差ΔＰの関係を示す。目標圧力比ρが既定値α未満の場合、偏差ΔＰの大小に関係なく、補正後目標圧力比ρ＊の値は目標圧力比ρと同じ値となる。これに対して、目標圧力比ρが既定値α以上の場合の目標圧力比ρと補正後目標圧力比ρ＊との関係は、偏差ΔＰの値により変化する。 FIG. 3 shows the relationship between the target pressure ratio ρ, the corrected target pressure ratio ρ *, and the deviation ΔP. When the target pressure ratio ρ is less than the predetermined value α, the value of the corrected target pressure ratio ρ * is the same value as the target pressure ratio ρ regardless of the magnitude of the deviation ΔP. On the other hand, the relationship between the target pressure ratio ρ and the corrected target pressure ratio ρ * when the target pressure ratio ρ is equal to or greater than the predetermined value α varies depending on the value of the deviation ΔP.
偏差ΔＰが既定値ＤＰ２を超えている場合、目標圧力比ρが既定値α以上の範囲においても、補正後目標圧力比ρ＊の値は目標圧力比ρと同じ値となる。目標圧力比ρの最大値は「１」であるため、このときの補正後目標圧力比ρ＊の上限値は「１」となる。 When the deviation ΔP exceeds the predetermined value DP2, the corrected target pressure ratio ρ * is the same value as the target pressure ratio ρ even in the range where the target pressure ratio ρ is equal to or larger than the predetermined value α. Since the maximum value of the target pressure ratio ρ is “1”, the upper limit value of the corrected target pressure ratio ρ * at this time is “1”.
これに対して、偏差ΔＰが既定値ＤＰ１（＜ＤＰ２）を超え、且つ既定値ＤＰ２以下の場合の補正後目標圧力比ρ＊の値は、次のような値となる。すなわち、この場合の補正後目標圧力比ρ＊の値は、目標圧力比ρの値が「α」から「１」へと次第に増加していったときに、「α」から「ρ１」へと次第に増加していくように変化する値となる。なお、「ρ１」は、「α」よりも大きく、「１」未満の値である。このときの補正後目標圧力比ρ＊の上限値は「ρ１」となる。 On the other hand, the value of the corrected target pressure ratio ρ * when the deviation ΔP exceeds the predetermined value DP1 (<DP2) and is equal to or smaller than the predetermined value DP2 is as follows. That is, the value of the corrected target pressure ratio ρ * in this case is changed from “α” to “ρ1” when the value of the target pressure ratio ρ gradually increases from “α” to “1”. The value changes so as to increase gradually. Note that “ρ1” is a value larger than “α” and less than “1”. The upper limit value of the corrected target pressure ratio ρ * at this time is “ρ1”.
さらに、偏差ΔＰが既定値ＤＰ１以下の場合の補正後目標圧力比ρ＊の値は、目標圧力比ρの値が「α」から「１」へと次第に増加していったときに、「α」から「ρ２」へと次第に増加していくように変化する値となる。なお、「ρ２」は、「α」よりも大きく、「ρ１」未満の値である。このときの補正後目標圧力比ρ＊の上限値は「ρ２」となる。ちなみに、「ρ２」の値としては、スロットルハンチングの発生を回避可能なスロットル前後圧力比の上限値が設定されている。 Further, the value of the corrected target pressure ratio ρ * when the deviation ΔP is equal to or less than the predetermined value DP1 is “α” when the value of the target pressure ratio ρ gradually increases from “α” to “1”. The value changes so as to gradually increase from “” to “ρ2”. Note that “ρ2” is a value larger than “α” and less than “ρ1”. The upper limit value of the corrected target pressure ratio ρ * at this time is “ρ2”. Incidentally, as the value of “ρ2”, an upper limit value of the throttle front-rear pressure ratio capable of avoiding the occurrence of throttle hunting is set.
このように、圧力比補正処理Ｐ４では、１以下の正の値である上限値以下の値となるように目標圧力比ρの値を補正した値が、補正後目標圧力比ρ＊の値として算出される。また、このときの補正は、補正後目標圧力比ρ＊の上限値が、目標インマニ圧ＰＭ＊に対する実インマニ圧ＰＭの偏差ΔＰが大きいときには同偏差ΔＰが小さいときよりも大きい値となるように行われる。 Thus, in the pressure ratio correction process P4, a value obtained by correcting the value of the target pressure ratio ρ so as to be a value equal to or less than the upper limit that is a positive value of 1 or less is set as the value of the corrected target pressure ratio ρ *. Calculated. The correction at this time is such that the upper limit value of the corrected target pressure ratio ρ * is larger when the deviation ΔP of the actual intake manifold pressure PM with respect to the target intake manifold pressure PM * is larger than when the deviation ΔP is small. Done.
こうした圧力比補正処理Ｐ４に続いて実施する目標開度算出処理Ｐ５では、スロットル前後圧力比が補正後目標圧力比ρ＊となった状態でスロットル通過流量が目標空気量ＱＳＴ＊となるスロットル開度ＴＡが、目標開度ＴＡ＊の値として算出される。目標開度算出処理Ｐ５における目標開度ＴＡ＊の算出は、下記の手順で行われる。 In the target opening degree calculation process P5 performed following such pressure ratio correction process P4, the throttle opening degree at which the throttle passage flow rate becomes the target air amount QST * in a state where the throttle front-rear pressure ratio becomes the corrected target pressure ratio ρ *. TA is calculated as the value of the target opening degree TA *. The calculation of the target opening TA * in the target opening calculation process P5 is performed according to the following procedure.
目標開度ＴＡ＊の算出に際してはまず、補正係数演算マップＭ５を用いて補正後目標圧力比ρ＊から補正係数Ｋの値が求められる。続いて、目標空気量ＱＳＴ＊を補正係数Ｋで除算した商が目標臨界流量ＱＬＭ＊の値として求められる。そして、開度換算マップＭ６を用いて、目標臨界流量ＱＬＭ＊から目標開度ＴＡ＊の値が求められる。 In calculating the target opening degree TA *, first, the value of the correction coefficient K is obtained from the corrected target pressure ratio ρ * using the correction coefficient calculation map M5. Subsequently, a quotient obtained by dividing the target air amount QST * by the correction coefficient K is obtained as the value of the target critical flow rate QLM *. Then, using the opening conversion map M6, the value of the target opening TA * is obtained from the target critical flow rate QLM *.
図４に、補正係数演算マップＭ５における補正後目標圧力比ρ＊と補正係数Ｋとの関係を示す。スロットル開度ＴＡが一定の場合のスロットル通過流量は、スロットル前後圧力比により決まる。具体的には、スロットル前後圧力比が「１」のときのスロットル通過流量は「０」となる。スロットル前後圧力比を「１」から次第に小さくしていくと、スロットルバルブ１６を通過する吸気の流速が音速に達する臨界圧力比βに達するまでは、スロットル通過流量は増大する。そして、スロットル前後圧力比が臨界圧力比β以下となると、スロットル通過流量は一定の流量（臨界流量）となる。この臨界流量は、スロットル開度ＴＡにより一義に定まる量となる。 FIG. 4 shows the relationship between the corrected target pressure ratio ρ * and the correction coefficient K in the correction coefficient calculation map M5. The throttle passage flow rate when the throttle opening degree TA is constant is determined by the throttle front-rear pressure ratio. Specifically, the throttle flow rate when the throttle front-rear pressure ratio is “1” is “0”. As the throttle front-rear pressure ratio is gradually reduced from “1”, the throttle flow rate increases until the flow velocity of the intake air passing through the throttle valve 16 reaches the critical pressure ratio β at which the sonic speed is reached. When the throttle front-rear pressure ratio becomes equal to or lower than the critical pressure ratio β, the throttle passage flow rate becomes a constant flow rate (critical flow rate). This critical flow rate is an amount that is uniquely determined by the throttle opening degree TA.
補正係数演算マップＭ５は、こうしたスロットル前後圧力比とスロットル通過流量との関係に基づいて作成されている。ここで、スロットル前後圧力比が補正後目標圧力比ρ＊であるときのスロットル通過流量を目標流量とする。このときの補正係数Ｋの値は、臨界流量に対する目標流量の比を表している。すなわち、補正係数Ｋの値は、補正後目標圧力比ρ＊の値が「１」のときには「０」となり、補正後目標圧力比ρ＊の値が臨界圧力比β以下のときには「１」となる。そして、補正後目標圧力比ρ＊が「１」と臨界圧力比βとの間の値にあるときには、「１」から臨界圧力比βへの補正後目標圧力比ρ＊の減少に従って「０」から「１」へと次第に増加していくように変化する値となる。 The correction coefficient calculation map M5 is created based on the relationship between the throttle front-rear pressure ratio and the throttle passage flow rate. Here, the flow rate through the throttle when the throttle front-rear pressure ratio is the corrected target pressure ratio ρ * is defined as the target flow rate. The value of the correction coefficient K at this time represents the ratio of the target flow rate to the critical flow rate. That is, the value of the correction coefficient K is “0” when the value of the corrected target pressure ratio ρ * is “1”, and is “1” when the value of the corrected target pressure ratio ρ * is less than or equal to the critical pressure ratio β. Become. When the corrected target pressure ratio ρ * is between “1” and the critical pressure ratio β, “0” as the corrected target pressure ratio ρ * decreases from “1” to the critical pressure ratio β. The value changes so as to gradually increase from “1” to “1”.
図５に、開度換算マップＭ６における目標臨界流量ＱＬＭ＊と目標開度ＴＡ＊との関係を示す。開度換算マップＭ６における目標臨界流量ＱＬＭ＊と目標開度ＴＡ＊との関係は、臨界流量とスロットル開度ＴＡとの関係と同じとなっている。スロットル前後圧力比が補正後目標圧力比ρ＊となった状態においてスロットル通過流量が目標空気量ＱＳＴ＊となるスロットル開度ＴＡは、同状態において臨界流量が目標臨界流量ＱＬＭ＊（＝ＱＳＴ＊／Ｋ）となるスロットル開度ＴＡと等しくなる。よって、上記態様により、スロットル前後圧力比が補正後目標圧力比ρ＊となった状態でスロットル通過流量が目標空気量ＱＳＴ＊となるスロットル開度ＴＡを目標開度ＴＡ＊の値として求めることができる。 FIG. 5 shows the relationship between the target critical flow rate QLM * and the target opening TA * in the opening conversion map M6. The relationship between the target critical flow QLM * and the target opening TA * in the opening conversion map M6 is the same as the relationship between the critical flow and the throttle opening TA. In the state where the throttle front-rear pressure ratio is the corrected target pressure ratio ρ *, the throttle opening TA where the throttle passage flow rate becomes the target air amount QST * is the critical flow rate in the same state, the target critical flow rate QLM * (= QST * / K) is equal to the throttle opening degree TA. Therefore, according to the above aspect, the throttle opening degree TA at which the throttle passage flow rate becomes the target air amount QST * in the state where the throttle front-rear pressure ratio becomes the corrected target pressure ratio ρ * can be obtained as the value of the target opening degree TA *. it can.
本実施形態の作用及び効果について説明する。
スロットル前後圧力比が「１」に近い領域では、スロットル通過流量に対するスロットル開度ＴＡの感度が高くなり、スロットルハンチングが発生し易くなる。これに対しては、スロットルハッチングの発生を回避可能な上限値である「ρ２」以下の範囲にスロットル前後圧力比が留まるように、目標開度ＴＡ＊の値を設定すれば、その発生を回避することは可能である。
The operation and effect of this embodiment will be described.
In a region where the throttle front-rear pressure ratio is close to “1”, the sensitivity of the throttle opening degree TA with respect to the throttle passage flow rate becomes high, and throttle hunting is likely to occur. In response to this, if the target opening degree TA * is set so that the throttle front-rear pressure ratio stays within the range of “ρ2”, which is the upper limit value that can avoid the occurrence of throttle hatching, it can be avoided. It is possible to do.
一方、上記のように本実施形態では、スロットル前後圧力比が補正後目標圧力比ρ＊となった状態において、スロットル通過流量が目標空気量ＱＳＴ＊となるスロットル開度ＴＡを目標開度ＴＡ＊の値として求めている。この場合、補正後目標圧力比ρ＊が常に「ρ２」以下の値となっていれば、スロットル前後圧力比が確実に「ρ２」を超えないようにスロットル開度ＴＡを制御することができる。ただし、そうした場合には、スロットル開度ＴＡの制御範囲が制限されてしまい、加速時等のスロットル通過流量の増量に遅れが生じてしまう。 On the other hand, in the present embodiment as described above, in the state where the throttle front-rear pressure ratio becomes the corrected target pressure ratio ρ *, the throttle opening TA at which the throttle passage flow rate becomes the target air amount QST * is set as the target opening TA *. As the value of In this case, if the corrected target pressure ratio ρ * is always equal to or less than “ρ2”, the throttle opening degree TA can be controlled so that the throttle front-rear pressure ratio does not reliably exceed “ρ2”. However, in such a case, the control range of the throttle opening degree TA is limited, and a delay occurs in the increase in the throttle passage flow rate during acceleration or the like.
なお、スロットル開度ＴＡの変化に対して、実インマニ圧ＰＭやスロットル前後圧力比、スロットル通過流量は遅れて変化する。すなわち、補正後目標圧力比ρ＊を「ρ２」以上の値まで増加しても、実際のスロットル前後圧力比が「ρ２」以上の値となるまでには、ある程度の時間が掛かる。 Note that the actual intake manifold pressure PM, the throttle front-rear pressure ratio, and the flow rate through the throttle change with a delay with respect to the change in the throttle opening TA. That is, even if the corrected target pressure ratio ρ * is increased to a value equal to or higher than “ρ2”, it takes some time until the actual throttle front-rear pressure ratio becomes a value equal to or higher than “ρ2”.
本実施形態のエンジンのスロットル制御装置１９では、目標インマニ圧ＰＭ＊に対する実インマニ圧ＰＭの偏差ΔＰが大きい間は、上限値が「１」となるように補正後目標圧力比ρ＊の値が設定される。そして、偏差ΔＰが小さくなったときに、上限値が「ρ２」となるように補正後目標圧力比ρ＊の値が設定される。そのため、スロットル前後圧力比が、スロットルハンチングが発生する領域に入らないようにスロットル開度ＴＡの制御範囲を制限する一方で、スロットル前後圧力比が増加していく過渡時には一時的にスロットル開度ＴＡをその制限を超えて大きくすることが可能となる。したがって、本実施形態のエンジンのスロットル制御装置１９によれば、加速時等の運転者のアクセルペダル操作に対するスロットル通過流量の、ひいてはエンジントルクの応答の悪化を抑えつつも、スロットルハンチングの発生を抑えることができる。 In the engine throttle control device 19 of the present embodiment, while the deviation ΔP of the actual intake manifold pressure PM with respect to the target intake manifold pressure PM * is large, the value of the corrected target pressure ratio ρ * is set so that the upper limit value is “1”. Is set. Then, the value of the corrected target pressure ratio ρ * is set so that the upper limit value becomes “ρ2” when the deviation ΔP becomes small. Therefore, while restricting the control range of the throttle opening TA so that the throttle front-rear pressure ratio does not enter the region where the throttle hunting occurs, the throttle opening TA temporarily changes during the transient time when the throttle front-rear pressure ratio increases. Can be increased beyond that limit. Therefore, according to the engine throttle control device 19 of the present embodiment, the occurrence of throttle hunting is suppressed while suppressing the deterioration of the response of the throttle passage flow rate and the engine torque to the driver's accelerator pedal operation during acceleration and the like. be able to.
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・自然吸気式のエンジンに適用された上記実施形態のスロットル制御装置では、大気圧ＰＡをスロットル上流圧力として用いていた。吸気通路に設けられたコンプレッサにより過給を行う過給式のエンジンに適用する場合には、吸気通路におけるコンプレッサとスロットルバルブとの間の部分の吸気の圧力、すなわち過給圧の検出値又は推定値を、スロットル上流圧力の値として用いるようにするとよい。
This embodiment can be implemented with the following modifications. The present embodiment and the following modifications can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the throttle control device of the above embodiment applied to a naturally aspirated engine, the atmospheric pressure PA is used as the throttle upstream pressure. When applied to a supercharged engine that performs supercharging with a compressor provided in the intake passage, the intake pressure in the portion between the compressor and the throttle valve in the intake passage, that is, the detected value or estimation of the supercharging pressure The value may be used as the value of the throttle upstream pressure.
・上記実施形態では、エアモデルを用いた推定値を実インマニ圧ＰＭの値として用いていたが、吸気通路１１におけるスロットルバルブ１６よりも下流側の部分に圧力センサを設置し、その圧力センサの検出値を実インマニ圧ＰＭの値として用いるようにしてもよい。 In the above embodiment, the estimated value using the air model is used as the value of the actual intake manifold pressure PM. However, a pressure sensor is installed in a portion of the intake passage 11 downstream of the throttle valve 16, and the pressure sensor detects it. The value may be used as the value of the actual intake manifold pressure PM.
・上記実施形態では、偏差ΔＰに応じて、上限値が３段階に変化するように補正後目標圧力比ρ＊を算出していたが、偏差ΔＰに応じて上限値が２段階、或いは４段階以上に変化するようにしてもよい。また、偏差ΔＰの変化に対して上限値が連続的に変化するように、補正後目標圧力比ρ＊の算出を行うようにしてもよい。 In the above embodiment, the corrected target pressure ratio ρ * is calculated so that the upper limit value changes in three steps according to the deviation ΔP, but the upper limit value is two steps or four steps depending on the deviation ΔP. It may be changed as described above. Further, the corrected target pressure ratio ρ * may be calculated so that the upper limit value changes continuously with respect to the change in the deviation ΔP.
１０…燃焼室、１１…吸気通路、１２…排気通路、１３…エアクリーナ、１４…エアフローメータ、１５…スロットルモータ、１６…スロットルバルブ、１７…インジェクタ、１８…点火プラグ、１９…スロットル制御装置、２０…演算処理回路、２１…メモリ、２２…駆動回路、Ｐ１…目標空気量算出処理、Ｐ２…目標インマニ圧算出処理、Ｐ３…目標圧力比算出処理、Ｐ４…圧力比補正処理、Ｐ５…目標開度算出処理。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Combustion chamber, 11 ... Intake passage, 12 ... Exhaust passage, 13 ... Air cleaner, 14 ... Air flow meter, 15 ... Throttle motor, 16 ... Throttle valve, 17 ... Injector, 18 ... Spark plug, 19 ... Throttle control device, 20 ... arithmetic processing circuit, 21 ... memory, 22 ... drive circuit, P1 ... target air amount calculation process, P2 ... target intake manifold pressure calculation process, P3 ... target pressure ratio calculation process, P4 ... pressure ratio correction process, P5 ... target opening Calculation process.
Claims (1)
前記スロットル通過流量が前記目標空気量となる前記スロットル下流圧力を目標インマニ圧の値として算出する目標インマニ圧算出処理と、
前記スロットル上流圧力の現在の値に対する前記目標インマニ圧の比を目標圧力比の値として算出する目標圧力比算出処理と、
１以下の正の値である上限値以下の値となるように前記目標圧力比の値を補正する圧力比補正処理と、
前記スロットル上流圧力に対する前記スロットル下流圧力の比が前記圧力比補正処理による補正後の前記目標圧力比となった状態で前記スロットル通過流量が前記目標空気量となる前記スロットルバルブの開度を、前記目標開度の値として算出する目標開度算出処理と、
を行い、且つ前記目標インマニ圧に対する前記スロットル下流圧力の現在の値の偏差が大きいときには、同偏差が小さいときよりも、前記上限値が大きい値となる
エンジンのスロットル制御装置。 When the pressure of the intake air before passing through the throttle valve is the throttle upstream pressure, the pressure of the intake air after passing through the throttle valve is the downstream pressure of the throttle, and the flow rate of intake air passing through the throttle valve is the throttle passage flow rate, the throttle In the throttle control device for an engine that controls the opening degree of the throttle valve so as to be a target opening degree that is set according to a target air amount that is a target value of the passing flow rate,
Target intake manifold pressure calculation processing for calculating the throttle downstream pressure at which the throttle flow rate becomes the target air amount as a value of the target intake manifold pressure;
A target pressure ratio calculation process for calculating a ratio of the target intake manifold pressure to a current value of the throttle upstream pressure as a value of the target pressure ratio;
A pressure ratio correction process for correcting the value of the target pressure ratio so as to be a value equal to or less than an upper limit that is a positive value equal to or less than 1.
The throttle valve opening at which the throttle flow rate becomes the target air amount in a state where the ratio of the throttle downstream pressure to the throttle upstream pressure becomes the target pressure ratio corrected by the pressure ratio correction processing, A target opening calculation process for calculating the value of the target opening;
And when the deviation of the current value of the throttle downstream pressure with respect to the target intake manifold pressure is large, the upper limit value becomes a larger value than when the deviation is small.
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