JP3733669B2

JP3733669B2 - Control device for internal combustion engine

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Publication number: JP3733669B2
Application number: JP32696596A
Authority: JP
Inventors: 直秀不破
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-12-06
Filing date: 1996-12-06
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: JPH10169469A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に、電子制御スロットル弁を備えた内燃機関において吸入空気量を先行させ、燃料供給量をこれに追従させて空燃比を制御する方式の内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子制御燃料噴射制御方式の内燃機関においては、吸入空気量を計測し、それに見合う燃料噴射量を演算して空燃比を調節している。この空燃比の調節方法は、吸入空気量はアクセルペダルの踏込み量に応じて決まるという考え方に基づいている。このため、機関の加速時や減速時等のように吸入空気量の変化が大きい時には、機関を制御するコンピュータにおける吸入空気量の計測誤差が生じるという問題があった。
【０００３】
そこで、アクセルペダルの踏込み量に応じてスロットル弁を電気的なアクチュエータを用いて制御する電子制御スロットル弁を使用し、噴射燃料量を先に決定し、後から吸入空気量を追従させる燃料供給量先行、空気量追従制御方式のエンジン制御装置がある（特公平７−３３７８１号公報参照）。
特公平７−３３７８１号公報に記載のエンジン制御装置には、アクセルペダルの操作位置に応じて燃料供給量とスロットル弁開度を調節するようにした燃料供給量先行、空気量追従制御方式のエンジンにおいて、燃料供給量の制御に対して、アクセルペダルの操作位置とエンジンの回転速度に応じて、燃料が実際にシリンダに吸入されるまでの時間を所定遅れ時間として、スロットル弁の開度制御にこの所定時間の遅れ時間を設定する技術が開示されている。
【０００４】
この遅れ時間の設定により、噴射された燃料が実際にシリンダ内に吸入されるまでの時間が考慮され、シリンダ内における燃料量と吸入空気量とが精密に制御されることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平７−３３７８１号公報に記載のエンジン制御装置においては、実際には、頻繁にエンジンの運転条件が変化するため、前述のように演算された遅れ時間はエンジン回転数、燃料噴射量の変化によって変動する時間であり、特に急激なアクセルペダルの操作時には変動量が過大であるため、スロットル弁が応答しきれない場合が発生し、毎回のスロットル弁開度制御に当てはめてスロットル弁開度を目標値に制御することが困難であり、正確な空燃比を常に得ることができないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、吸入空気量を先に決定し、燃料供給量をこれに追従させて空燃比を制御する空気量先行、燃料供給量追従制御方式を採用し、電子制御スロットル弁装置に本質的に内在するスロットル弁開度の目標値に対する実際の制御値の遅れに鑑み、スロットル弁開度の目標値に対する制御の遅れを積極的に設定し、この遅れに対して燃料供給時期を対応させることにより、常に正確な空燃比を得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している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明の原理的な構成が図１に示される。本発明に記載の内燃機関の制御装置は、アクセルペダルの操作位置に応じてスロットル弁開度と燃料供給量を制御するようにした空気量先行燃料追従制御方式の内燃機関の制御装置であって、アクセルペダルの操作位置に応じたスロットル弁開度の目標値を演算するスロットル弁開度目標値演算手段と、演算されたスロットル弁開度目標値を一時的に記憶するスロットル弁開度目標値記憶手段と、記憶されたスロットル弁開度目標値を記憶した時点から所定時間の経過後にスロットル弁開度制御値として出力するスロットル弁開度制御値出力手段と、このスロットル弁開度制御値に従ってスロットル弁を開閉駆動するスロットル弁駆動手段と、機関の運転状態に応じて燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時期を演算する吸気弁閉弁時期演算手段と、この吸気弁閉弁時期よりも所定時間経過後の時期が後の場合、記憶されたスロットル弁開度目標値から、燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時期におけるスロットル開度を演算する吸気弁閉弁時の第１のスロットル弁開度演算手段と、吸気弁閉弁時期よりも所定時間経過後の時期が前の場合、記憶されたスロットル弁開度目標値から、所定時間内のスロットル開度の推移を演算し、この推移に基づいて、燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時期におけるスロットル開度を演算する吸気弁閉弁時の第２のスロットル弁開度演算手段と、吸気弁閉弁時期迄のスロットル弁開度の推移に応じた吸入空気量と目標空燃比とから、燃料供給量を演算する燃料供給量演算手段と、演算された燃料供給量の燃料を供給する燃料供給手段とから構成されることを特徴としている。
【０００８】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、アクセルペダルの操作位置に応じてスロットル弁開度の目標値が演算され、演算されたスロットル弁開度目標値が一時的に記憶され、記憶されたスロットル弁開度目標値が記憶した時点から所定時間の経過後にスロットル弁開度制御値として出力され、機関の運転状態に応じた吸気弁閉弁時期が演算され、吸気弁閉弁時期よりも所定時間経過後の時期が後の場合は、記憶されたスロットル弁開度目標値と燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時期とから吸気弁閉弁時期におけるスロットル開度が演算され、吸気弁閉弁時期よりも所定時間経過後の時期が前の場合は、所定時間内のスロットル開度の推移から燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時期におけるスロットル開度が演算され、吸気弁閉弁時期迄のスロットル弁開度の推移に応じた吸入空気量と目標空燃比とから燃料供給量が演算され、演算された燃料供給量の燃料が供給される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
図２には本発明の一実施例の制御装置を備えた電子制御燃料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に示されている。図２において、内燃機関１の吸気通路２には図示しないエアクリーナの下流側にスロットル弁３が設けられており、このスロットル弁３の軸の一端にはこのスロットル弁３を駆動するアクチュエータ４が設けられており、他端にはスロットル弁３の開度を検出するスロットル開度センサ５が設けられている。即ち、この実施例のスロットル弁３はアクチュエータ４によって開閉駆動される電子制御スロットルである。
【００１０】
スロットル弁３の下流側の吸気通路２にはサージタンク６があり、このサージタンク６内には吸気の圧力を検出する圧力センサ７が設けられている。更に、サージタンク６の下流側には、各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁８が設けられている。スロットル開度センサ５の出力と圧力センサ７の出力は、マイクロコンピュータを内蔵したＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１０に入力される。
【００１１】
また、内燃機関１のシリンダブロックの冷却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温センサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ₂センサ１３が設けられている。Ｏ₂センサ１３は排気ガス中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら水温センサ１１及びＯ₂センサ１３の出力はＥＣＵ１０に入力される。
【００１２】
更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダル１４に取り付けられたアクセル踏込量センサ１５からのアクセル踏込量信号や、図示しないディストリビュータに取付けられたクランク角センサからの機関回転数Ｎｅが入力される。
以上のような構成において、図示しないキースイッチがオンされると、ＥＣＵ１０が通電されてプログラムが起動し、各センサからの出力を取り込み、スロットル弁３を開閉するアクチュエータ４や燃料噴射弁８、或いはその他のアクチュエータを制御する。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各種センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータを駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡＭ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられており、これらはバス１０６で相互に接続されている。ＥＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の説明を省略する。
【００１３】
以上のように構成された内燃機関の制御装置において、本発明では、運転者による現在のアクセルペダルの操作量に対して、電子制御スロットルにおけるスロットル弁のこのアクセルペダルの操作量に対する開度を所定時間だけ記憶してその出力を保留し、所定時間後に電子制御スロットルのアクチュエータに出力するようにする。従って、現在のアクセルペダルの操作量は、極僅かな所定時間だけ意図的に遅延させられて電子制御スロットルのアクチュエータに伝えられ、スロットル弁はこの所定時間だけ遅れてアクセルペダルの操作量に追従する。
【００１４】
この発明では、この出力の保留中に次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻を演算する。一方、吸気弁の閉弁時刻は、機関の回転数に応じて、現在の時間より意図的な遅延時間である所定時間が経過する前になる時と後になる時がある。
いずれの場合も、演算した吸気弁の閉弁時刻におけるスロットル弁のアクセル操作量に対する開度を、記憶したスロットル弁の開度値の中から読み出し、このスロットル弁開度に応じた燃料噴射量を演算する。そして、演算したこの燃料噴射量を、吸気弁の閉弁時刻よりも前の所定のタイミングにおいて、つまり所定のクランク角位置であることを検出して、噴射している。
【００１５】
即ち、空気量先行、燃料追従方式の空燃比の制御方式では、スロットル弁３のアクセルペダルの操作量に対する追従を意図的に遅らせた分だけ、これからスロットル弁３がどのように動くかが把握でき、それに合わせて吸入空気量がどのように推移するかを計算で求めることができる。この結果、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時期におけるスロットル弁３の開度から吸入空気量が分かるので、この吸入空気量に合わせた燃料を、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻を演算した時点で算出することができ、この算出した燃料を吸気弁の閉弁時刻よりも前の所定のタイミング、つまり所定のクランク角位置であることを検出して噴射できるのである。
【００１６】
この意図的な遅延時間は、内燃機関１において多用される所定の回転数Ｎｅより大きい時に、燃料噴射量を演算する時点から次の燃料噴射気筒の吸気弁が閉弁する時刻迄の時間よりも長くなるような値を予め計算してＥＣＵ１０のメモリ内に格納しておき、必要に応じて読み出せば良い。
以下に、この発明の制御手順の一例を図３，図４に示すフローチャートを用いて説明する。図３の燃料噴射演算ルーチンは所定クランク角毎に実行され、図４の噴射制御ルーチンは所定時間毎に実行される。
【００１７】
なお、スロットル弁開度の制御値に対して、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ４にはどうしても応答性の遅れがある。アクチュエータ４に応答性の遅れがある場合には、アクセルペダルの踏込量（アクセル開度目標値）が直線的に変化しても、スロットル弁の目標開度がこれに遅れて追従する。この場合には、所定時間Ｄだけ遅延させたスロットル弁開度は、アクチュエータ４がタイムラグなく応答する場合に比べて小さくなる。よって、この場合には、燃料噴射気筒（例えば第１気筒♯１）の吸気弁の閉弁時におけるスロットル弁の開度を小さめに推定する必要がある。一方、時刻Ｔにおけるアクチュエータ４の駆動は、アクセルペダルの踏込量に対して遅れのない目標値によって行わねばならない。
【００１８】
図３のステップ３０１ではまず、内燃機関１の運転状態の検出を行う。この運転状態の検出は、機関回転数Ｎｅ、吸気圧力Ｐ、アクセルペダルの踏込み量（操作位置）等の運転状態パラメータを各種センサからＥＣＵ１０に記憶することによって行うことができる。続くステップ３０２では、記憶したアクセルペダルの操作位置に対応するスロットル弁開度の目標値を演算する。そして、ステップ３０４ではステップ３０３で演算したスロットル弁開度の目標値をＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶する。
【００１９】
続くステップ３０４では、ステップ３０３で演算したスロットル弁開度の目標値に基づいて、アクチュエータの応答特性からスロットル弁開度の推定値（推定開度）を演算して求める。そして、ステップ３０５においては演算したスロットル弁開度の推定開度をＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶する。
ステップ３０６ではスロットル弁駆動の遅延時間ＤをＥＣＵ１０のメモリ内から読み出す演算を行い、続くステップ３０７ではステップ３０１で検出した機関の運転状態から、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔを演算する。
【００２０】
続くステップ３０８では、ステップ３０６で演算したスロットル弁駆動の遅延時間Ｄだけ現在の時刻ｔ０から経過した時刻と、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔのどちらが早いかを判定する。そして、現在の時刻ｔ０から遅延時間Ｄだけ経過した時刻が次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔよりも遅い場合（ＹＥＳ）はステップ３０９に進み、現在の時刻ｔ０から遅延時間Ｄだけ経過した時刻が次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔよりも早い場合（ＮＯ）はステップ３１０に進む。
【００２１】
現在の時刻ｔ０から遅延時間Ｄだけ経過した時刻が次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔよりも遅い場合に進むステップ３０９では、ステップ３０５で記憶したスロットル弁開度の推定開度と吸気弁の閉弁時刻Ｔとから、燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時におけるスロットル弁３の開度を演算する。即ち、吸気弁の閉弁時刻Ｔから所定遅延時間Ｄだけ前の時刻ｔｎを演算して求め、この時刻ｔｎにおけるスロットル弁開度の推定値を、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおけるスロットル弁開度とする。このようにして、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおけるスロットル弁３の開度を演算した後は、ステップ３１１に進む。
【００２２】
一方、現在の時刻ｔ０から遅延時間Ｄだけ経過した時刻が次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔよりも早い場合に進むステップ３１０では、ステップ３０５で記憶したスロットル弁開度の推定開度と吸気弁の閉弁時刻Ｔ、及び遅延時間Ｄとから、燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時におけるスロットル弁３の開度を演算する。即ち、現在の時間ｔ０から所定遅延時間Ｄだけ後の時刻ｔｒを演算して求め、この時刻ｔｒと吸気弁の閉弁時刻Ｔとの時間差Ｅを求める。そして、現在の時刻ｔｏからこの時間差Ｅだけ経過した時刻ｔｐにおけるスロットル弁開度の推定値を、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおけるスロットル弁開度とする。このようにして、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおけるスロットル弁３の開度を演算した後は、ステップ３１１に進む。
【００２３】
ステップ３１１では吸気弁の閉弁時期Ｔまでのスロットル弁開度推移に応じた吸入空気量と燃料供給量を演算し、ステップ３１２において燃料供給量の演算結果に応じて燃料を供給してこのルーチンを終了する。なお、ステップ３１１における吸気弁の閉弁時期Ｔまでのスロットル弁開度推移に応じた吸入空気量の演算については後述する。
【００２４】
一方、図４に示す噴射制御ルーチンでは、ステップ４０１において所定時間毎に吸気弁の閉弁時刻Ｔよりも前の所定タイミングを表す所定クランク角位置か否かが判定される。そして、所定クランク角位置である時にはステップ４０２に進み、この所定クランク角位置に対応する燃料噴射量をＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４から読み出し、この燃料噴射量を噴射弁８から噴射してステップ４０３に進む。一方、ステップ４０１で所定クランク角位置ではない時にはそのままステップ４０３に進む。
【００２５】
ステップ４０３では、現在の時刻から所定時間Ｄだけ前にＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶したスロットル弁開度の目標値を読み出し、これをスロットル弁開度の制御値としてアクチュエータ４に出力する。アクチュエータ４はこのスロットル弁開度の制御値に基づいてステップ４０４においてスロットル弁３を開閉駆動する。
【００２６】
図５は、図３，図４の制御手順における現在の時刻ｔ０から遅延時間Ｄだけ経過した時刻が、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔよりも遅い場合の、アクセル開度の目標値、スロットル開度、及び吸気弁の閉弁時期の関係を時間の経過と共に示す説明図である。
ここでは、機関の第１気筒♯１の燃料噴射量を算出する時点を現在の時刻ｔ０とし、スロットル弁開度の目標値を遅延する時間をＤとし、機関の第１気筒♯１の吸気弁の閉弁時刻をＴとする。
【００２７】
現在の時刻ｔ０では、内燃機関１の機関回転数Ｎｅ、吸気圧力Ｐ、アクセルペダルの踏込み量（操作位置）等の運転状態パラメータは各種センサからＥＣＵ１０に取り込まてれおり、現在のアクセルペダルの操作位置に応じたスロットル弁の目標開度（目標値）を演算すると共に、機関の運転状態から第１気筒♯１の吸気行程の終了時点、即ち、吸気弁の閉弁時刻Ｔを演算する。演算したスロットル弁の目標開度はＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶しておく。
【００２８】
現在の時刻ｔ０で第１気筒♯１の閉弁時刻Ｔを求めた後は、時刻Ｔから所定遅延時間Ｄだけ前の時刻ｔｎを演算し、この時刻ｔｎにおけるスロットル弁の推定開度を演算する。時刻ｔｎにおけるスロットル弁の推定開度は既にＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶されているものである。
この時刻ｔｎにおけるスロットル弁の推定開度が、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおけるスロットル弁の推定開度である。このようにして、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおけるスロットル弁３の推定開度が演算されると、それに応じた空気量から燃料噴射量を演算することができる。時刻ｔ１における第２気筒♯２についても、第１気筒♯１と同様の方法で、第２気筒♯２の吸気弁の閉弁時刻Ｔ１における燃料噴射量を演算することができる。
【００２９】
図６は、図３，図４の制御手順における現在の時刻ｔ０から遅延時間Ｄだけ経過した時刻が、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔよりも早い場合の、アクセル開度の目標値、スロットル開度、及び吸気弁の閉弁時期の関係を時間の経過と共に示す説明図である。
図５と同様に、機関の第１気筒♯１の燃料噴射量を算出する時点が現在の時刻ｔ０であり、Ｄがスロットル弁開度の目標値の遅延時間であり、Ｔが機関の第１気筒♯１の吸気弁の閉弁時刻である。現在の時刻ｔ０では、同様に機関の運転状態から、アクセルペダルの操作位置に応じたスロットル弁の目標開度を演算すると共に、第１気筒♯１の吸気弁の閉弁時刻Ｔを演算する。演算したスロットル弁の目標開度はＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に記憶しておく。
【００３０】
また、時刻ｔ０では現在の時刻ｔ０から所定遅延時間Ｄだけ後の時刻ｔｒを演算して求め、この時刻ｔｒと吸気弁の閉弁時刻Ｔとの時間差Ｅを求める。そして、現在の時刻ｔｏからこの時間差Ｅだけ経過した時刻ｔｐにおけるスロットル弁開度の推定値を演算する。この時刻ｔｐにおけるスロットル弁の推定開度が、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおけるスロットル弁の推定開度である。
【００３１】
このようにして、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおけるスロットル弁３の推定開度が演算されると、それに応じた空気量から燃料噴射量を演算することができる。
以上の制御において、現在の時刻ｔ０までのスロットル弁開度はアクセルペダルの操作位置の推移から知ることができる。従って、現在の時刻ｔ０から遅延時間Ｄだけ経過した時刻が、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔよりも遅い場合（図５の制御）は、今までのアクセル開度の推移からスロットル弁開度の推移を知ることが出来るので、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおける吸入空気量を演算することができる。
【００３２】
一方、現在の時刻ｔ０から遅延時間Ｄだけ経過した時刻が、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻Ｔよりも早い場合（図６の制御）は、今までのアクセルペダルの操作位置の推移から現在の時刻ｔ０までのスロットル弁開度の推移は分かっているが、吸気弁の閉弁時刻Ｔにおけるスロットル弁の推定開度、即ち、時刻ｔｐにおけるスロットル弁の推定開度は分かっていない。しかしながら、電子制御スロットル弁はアクセルペダルの操作量に対して急激な動きをすることができず、また、応答遅れがあるので、その動きはある程度予測することができる。よって、本発明では、図６のように、現在の時刻ｔ０から時刻ｔｐまでのスロットル弁の推定開度の推移を、実線で示す現在時刻ｔ０までのスロットル弁の推定開度の推移に基づいて、点線で示すように推定しているのである。
【００３３】
そして、時刻ｔ０から時刻ｔｐまでのスロットル開度の推定値の推移が演算できれば、図５の場合と同様に、その特性から吸気弁の閉弁時刻Ｔまでの吸入空気量を求めることができる。
ところが、現実的には、スロットル弁開度の推定値の推移と、吸気弁の閉弁時刻Ｔのスロットル弁の推定開度が分かっても、吸気弁の閉弁時刻Ｔまでの吸入空気量は決まらない。この理由は、スロットル弁が開いても、吸入空気量には応答遅れがあるので、これを考える必要があるからであり、図６に網点で示すように、実際の吸入空気量は点線で示すスロットル弁の推定開度による吸入空気量よりも少ないと考えられる。従って、本発明では、スロットル弁がどのように開いてきているかの推移から、吸入空気量の応答遅れを計算して、現実的な吸入空気量の推移を演算する。この演算の方法を図７〜図９を用いて説明する。
【００３４】
図７は図３で説明した制御手順のステップ３１１における、吸気弁の閉弁時刻Ｔまでのスロットル弁の推定開度の推移に応じた吸入空気量を演算する手順を示すフローチャートであり、この制御は８ｍｓ毎に実行される。
ステップ７０１では、演算されたスロットル推定開度と機関回転数Ｎｅを基にして、各時間毎のスロットル推定開度における定常状態における機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮＴＡＦ（応答遅れを考慮しない値）を演算する。この演算は、予め実験によって求められた図８(a) に示すマップを用いて以下の式、
ＧＮＴＡＦ＝ｍａｐ（ＴＡＦ，Ｎｅ）
によって演算することができる。ここで、ＴＡＦは、図６の時刻ｔｐにおけるスロットル弁の推定開度である。
【００３５】
続くステップ７０２では、演算された定常状態における機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮＴＡＦと、機関回転数Ｎｅとにより、吸入空気量の応答時定数ＴＩＭＣＦを演算する。この演算は、予め実験によって求められた図８(b) に示すマップを用いて、以下の式、
ＴＩＭＣＦ＝ｍａｐ（ＧＮＴＡＦ，Ｎｅ）
によって演算することができる。
【００３６】
次のステップ７０３では、前回の機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮＣＲＴＦi-1 と、今回ステップ７０１で演算した定常状態における機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮＴＡＦと、ステップ７０２で演算した吸入空気量の応答時定数ＴＩＭＣＦとにより、吸入空気の応答遅れを考慮した機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮＣＲＴＦi を演算する。この演算は以下の式、
GNCRTFi ＝GNCRTFi-1 ＋ ( GNTAF−GNCRTFi-1)×TIMCF
によって演算することができる。
【００３７】
図９(a) ，(b) は以上の演算の手順を図示したものである。図９(a) ，(b) に示される縦の線の間隔は８ｍｓを示している。
今、図９(b) に示すように、スロットル弁の推定開度が次第に大きくなっていく状態を考える。この時は、スロットル弁推定開度の推移の変化量が一定に変化すると仮定して、現在の時刻ｔ０から３つ前のデータ（８ｍｓ×３だけ前のデータ）からのスロットル弁推定開度の推移の変化量ΔＴＡfwd1, ΔＴＡfwd2, 及びΔＴＡfwd3を調べる。そして、これらのデータを基にして時刻ｔ０以降のスロットル弁推定開度の推移の変化量を推定して時刻ｔｐにおけるスロットル弁の推定開度を演算することができる。
【００３８】
なお、時刻ｔｐにおけるスロットル弁の推定開度は、スロットル弁の開度の変化から求める以外にも、アクセルペダルの踏込み量の変化から求めることもできる。即ち、現在の時刻ｔ０から３つ前のアクセルペダル踏込み量のデータを基にして時刻ｔｐのアクセルペダルの踏込み量を推定し、この推定値からスロットル弁の推定開度を求めることもできる。
【００３９】
今、図９(a) において、符号Ｘで示す点が図９(b) の時刻ｔｐにおけるスロットル弁の推定開度であったとする。この点Ｘにおけるスロットル弁の推定開度により、図９(b) に示す機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮＴＡＦ（吸入空気量の応答遅れを考慮しない値）が求められる。このようにして、機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮＴＡＦが求められると、応答遅れを考慮しない吸入空気量ＧＮＴＡＦから応答遅れを考慮した前回の吸入空気量ＧＮＣＲＴＦi-1 を引いた値に応答時定数ＴＩＭＣＦを乗算した値に、前回の応答遅れを考慮した吸入空気量ＧＮＣＲＴＦi-1 を加えたものとして、吸入空気の応答遅れを考慮した機関１回転当たりの吸入空気量ＧＮＣＲＴＦi が求められる。
【００４０】
最後に、燃料噴射量の算出時点、即ち、燃料の噴射を実行する現在の時刻ｔ０から吸気弁の閉弁時刻Ｔまでの時間ＴＦＷＤの算出方法について説明する。この現在の時刻ｔ０から吸気弁の閉弁時刻Ｔまでの時間ＴＦＷＤは、図６に示すように、燃料噴射時間ＴＡＵ（ｍｓ）に目標燃料到達終了タイミングＴＦＷＥを加えたものである。この目標燃料到達終了タイミングＴＦＷＥは、電子制御燃料噴射装置を備えた内燃機関では所定値、例えば、吸気弁の閉弁時点よりも２６０°ＣＡだけ前になるように燃料噴射タイミングが制御されているので、以下の式で表される。
【００４１】
ＴＦＷＥ＝Ｔ９０×２６０／９０（ｍｓ）
ここで、Ｔ９０はクランク角にして９０°だけ回転するのに要する所要時間であり、機関の回転数Ｎｅによって変化する値であり、２６０は噴射タイミングから吸気弁の閉弁までのクランク角度である。２６０°ＣＡを９０°ＣＡで割り、９０°ＣＡ回転するのに要する時間を乗算し、これに噴射時間を加えると、現在の時点ｔ０から吸気弁の閉弁までのクランク角度を回転するのに必要な時間が演算される。なお、実際にはこのＴＦＷＤの値に燃料の輸送遅れ時間ＴＢが加算されることになる。
【００４２】
以上説明したように、本発明によれば、スロットル弁開度の制御に所定の遅延時間を設定することにより、逆に所定時間の間のスロットル弁開度の挙動を先に把握でき、吸気弁閉弁時までの空気量を求めることにより、必要な燃料供給量が把握でき、正確な空燃比制御を得ることができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スロットル弁開度の制御に所定の遅延時間を設定することにより、逆に所定時間の間のスロットル弁開度の挙動を先に把握できることになり、アクセルペダルの操作に対して、過大なタイムラグを必要とすることなく、吸気弁の閉弁時刻におけるスロットル弁の開度を正確に演算することができるため、運転性の悪化を生じることなく空燃比を目標値に一致させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置の構成を示す原理構成図である。
【図２】本発明の内燃機関の制御装置の一実施例の全体構成を示す構成図である。
【図３】本発明の内燃機関の制御装置における燃料噴射量の演算手順の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の内燃機関の制御装置における噴射制御手順を示すフローチャートである。
【図５】図３の制御手順において、現在の時刻から遅延時間だけ経過した時刻が、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻よりも遅い場合の、アクセル開度、スロットル開度、及び吸気弁の閉弁時期の関係を時間の経過と共に示す説明図である。
【図６】図３の制御手順において、現在の時刻から遅延時間だけ経過した時刻が、次の燃料噴射気筒の吸気弁の閉弁時刻よりも早い場合の、アクセル開度、スロットル開度、及び吸気弁の閉弁時期の関係を時間の経過と共に示す説明図である。
【図７】図３の制御手順における吸入空気量の演算手順の一例を示すフローチャートである。
【図８】 (a) は図７の制御手順における機関１回転当たりの吸入空気量を演算するのに使用するマップ図であり、(b) は図７の制御手順における吸入空気量の応答時定数を演算するのに使用するマップ図である。
【図９】 (a) はスロットル弁の推定開度から演算された所定時間後の吸入空気量を演算する手順を図示した説明図、(b) は現在の時点から吸気弁の閉弁時刻に対応する時刻のスロットル弁の推定開度を演算する方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気通路
３…スロットル弁
４…アクチュエータ
５…スロットル開度センサ
７…圧力センサ
８…燃料噴射弁
１０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）
１１…水温センサ
１２…排気通路
１３…Ｏ₂センサ
１４…アクセルペダル
１５…アクセル踏込量センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly, to a control device for an internal combustion engine that controls an air-fuel ratio by causing an intake air amount to precede and controlling a fuel supply amount in an internal combustion engine having an electronically controlled throttle valve. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an internal combustion engine of an electronically controlled fuel injection control system, an intake air amount is measured, and a fuel injection amount corresponding to the intake air amount is calculated to adjust an air-fuel ratio. This method of adjusting the air-fuel ratio is based on the idea that the intake air amount is determined according to the depression amount of the accelerator pedal. For this reason, when the change in the intake air amount is large, such as when the engine is accelerating or decelerating, there is a problem that a measurement error of the intake air amount occurs in the computer that controls the engine.
[0003]
Therefore, an electronically controlled throttle valve that controls the throttle valve using an electric actuator according to the amount of depression of the accelerator pedal is used to determine the amount of fuel to be injected first, and the fuel supply amount that follows the intake air amount later There is an engine control device of the preceding, air amount follow-up control system (see Japanese Patent Publication No. 7-33781).
The engine control device described in Japanese Examined Patent Publication No. 7-33781 includes a fuel supply amount preceding and air amount tracking control type engine in which the fuel supply amount and the throttle valve opening are adjusted according to the operation position of the accelerator pedal. In the control of the fuel supply amount, the opening time of the throttle valve is controlled by setting the time until the fuel is actually drawn into the cylinder as a predetermined delay time according to the operation position of the accelerator pedal and the rotational speed of the engine. A technique for setting the delay time of the predetermined time is disclosed.
[0004]
By setting the delay time, the time until the injected fuel is actually sucked into the cylinder is taken into consideration, and the fuel amount and the intake air amount in the cylinder are precisely controlled.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the engine control device described in Japanese Examined Patent Publication No. 7-33781, since the engine operating conditions frequently change in practice, the delay time calculated as described above is the engine speed and the fuel injection amount. This is a time that fluctuates due to changes in the throttle valve, and the amount of fluctuation is particularly large when the accelerator pedal is operated suddenly. It is difficult to control the degree to the target value, and there is a problem that an accurate air-fuel ratio cannot always be obtained.
[0006]
Therefore, the present invention adopts an air amount preceding and fuel supply amount tracking control method in which the intake air amount is determined first and the fuel supply amount follows this to control the air-fuel ratio, and the electronic control throttle valve device is essential. In view of the actual control value delay with respect to the inherent throttle valve opening target value, the control delay with respect to the throttle valve opening target value is positively set, and the fuel supply timing is made to correspond to this delay. Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can always obtain an accurate air-fuel ratio.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A basic configuration of the present invention for achieving the above object is shown in FIG. An internal combustion engine control apparatus according to the present invention is an internal combustion engine control apparatus of an air amount preceding fuel follow-up control system that controls a throttle valve opening and a fuel supply amount in accordance with an operation position of an accelerator pedal. , A throttle valve opening target value calculating means for calculating a target value of the throttle valve opening corresponding to the operation position of the accelerator pedal, and the calculated throttle valve opening target value Temporarily Throttle valve opening target value storage means for storing, and stored throttle valve opening target value From the time you remember Throttle valve opening control value output means for outputting as a throttle valve opening control value after elapse of a predetermined time, throttle valve driving means for opening and closing the throttle valve according to the throttle valve opening control value, and depending on the operating state of the engine Intake valve closing timing calculating means for calculating the intake valve closing timing of the fuel injection cylinder, and the intake valve closing timing than Predetermined time The time after the later A first throttle valve opening calculating means for closing the intake valve for calculating the throttle opening at the intake valve closing timing of the fuel injection cylinder from the stored throttle valve opening target value, and the intake valve closing season than Predetermined time The time after the previous In this case, an intake valve that calculates the throttle opening degree within a predetermined time from the stored throttle valve opening target value and calculates the throttle opening degree at the closing timing of the intake valve of the fuel injection cylinder based on this change. Second throttle valve opening calculation means at the time of valve closing, and intake valve closing timing Until Throttle valve opening Transition of The fuel supply amount calculation means for calculating the fuel supply amount from the intake air amount and the target air-fuel ratio according to the fuel consumption, and the fuel supply means for supplying the calculated fuel supply amount of fuel .
[0008]
According to the control device for an internal combustion engine of the present invention, the target value of the throttle valve opening is calculated according to the operation position of the accelerator pedal, and the calculated throttle valve opening target value is calculated. Temporarily The stored throttle valve opening target value is stored From the time you remember It is output as the throttle valve opening control value after the lapse of a predetermined time, and the intake valve closing timing is calculated according to the engine operating state, and the intake valve closing timing is calculated. than Predetermined time The time after the later In this case, the throttle opening at the intake valve closing timing is calculated from the stored throttle valve opening target value and the intake valve closing timing of the fuel injection cylinder, and the intake valve closing timing is calculated. than Predetermined time The time after the previous In this case, the throttle opening at the intake valve closing timing of the fuel injection cylinder is calculated from the transition of the throttle opening within a predetermined time, and the intake valve closing timing is calculated. Until Throttle valve opening Transition of The fuel supply amount is calculated from the intake air amount corresponding to the target air-fuel ratio and the target air-fuel ratio, and the calculated fuel supply amount of fuel is supplied.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 2 schematically shows an electronically controlled fuel injection type multi-cylinder internal combustion engine 1 equipped with a control device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, a throttle valve 3 is provided in the intake passage 2 of the internal combustion engine 1 downstream of an air cleaner (not shown), and an actuator 4 for driving the throttle valve 3 is provided at one end of the shaft of the throttle valve 3. At the other end, a throttle opening sensor 5 for detecting the opening of the throttle valve 3 is provided. That is, the throttle valve 3 of this embodiment is an electronically controlled throttle that is driven to open and close by the actuator 4.
[0010]
A surge tank 6 is provided in the intake passage 2 on the downstream side of the throttle valve 3, and a pressure sensor 7 for detecting the pressure of intake air is provided in the surge tank 6. Further, on the downstream side of the surge tank 6, a fuel injection valve 8 is provided for supplying pressurized fuel from the fuel supply system to the intake port for each cylinder. The output of the throttle opening sensor 5 and the output of the pressure sensor 7 are input to an ECU (Engine Control Unit) 10 incorporating a microcomputer.
[0011]
A coolant temperature sensor 11 for detecting the coolant temperature is provided in the coolant passage 9 of the cylinder block of the internal combustion engine 1. The water temperature sensor 11 generates an analog voltage electrical signal corresponding to the temperature of the cooling water. The exhaust passage 12 is provided with a three-way catalytic converter (not shown) that simultaneously purifies three harmful components HC, CO, and NOx in the exhaust gas. O is a kind of air-fuel ratio sensor ₂ A sensor 13 is provided. O ₂ The sensor 13 generates an electrical signal according to the oxygen component concentration in the exhaust gas. These water temperature sensors 11 and O ₂ The output of the sensor 13 is input to the ECU 10.
[0012]
Further, the ECU 10 receives an accelerator depression amount signal from an accelerator depression amount sensor 15 attached to the accelerator pedal 14 and an engine speed Ne from a crank angle sensor attached to a distributor (not shown).
In the configuration as described above, when a key switch (not shown) is turned on, the ECU 10 is energized to start the program, take in the output from each sensor, and open / close the throttle valve 3 or the fuel injection valve 8 or Control other actuators. The ECU 10 includes an A / D converter that converts analog signals from various sensors into digital signals, an input / output interface 101 through which input digital signals from various sensors and signals for driving the actuators enter and exit, and arithmetic processing. A CPU 102, a memory such as a ROM 103 and a RAM 104, a clock 105, and the like are provided, and these are connected to each other via a bus 106. Since the configuration of the ECU 10 is publicly known, further explanation is omitted.
[0013]
In the control apparatus for an internal combustion engine configured as described above, in the present invention, the opening degree of the throttle valve in the electronically controlled throttle with respect to the operation amount of the accelerator pedal is predetermined with respect to the current operation amount of the accelerator pedal by the driver. Only the time is stored and the output is suspended, and the output is output to the actuator of the electronically controlled throttle after a predetermined time. Therefore, the current operation amount of the accelerator pedal is intentionally delayed by a very short predetermined time and transmitted to the actuator of the electronic control throttle, and the throttle valve follows the operation amount of the accelerator pedal with a delay by this predetermined time. .
[0014]
In this invention, the closing time of the intake valve of the next fuel injection cylinder is calculated while the output is suspended. On the other hand, the closing time of the intake valve may be before or after a predetermined time, which is an intentional delay time, elapses from the current time, depending on the engine speed.
In any case, the calculated opening of the throttle valve relative to the accelerator operation amount at the closing time of the intake valve is read from the stored throttle valve opening value, and the fuel injection amount corresponding to the throttle valve opening is calculated. Calculate. The calculated fuel injection amount is injected at a predetermined timing before the intake valve closing time, that is, at a predetermined crank angle position.
[0015]
That is, in the air-fuel ratio control method of the air amount preceding and fuel follow-up method, it is possible to grasp how the throttle valve 3 moves from the intentionally delayed follow-up with respect to the operation amount of the throttle valve 3 by the accelerator pedal. Thus, how the intake air amount changes in accordance with this can be calculated. As a result, the intake air amount can be determined from the opening degree of the throttle valve 3 at the closing timing of the intake valve of the next fuel injection cylinder. Therefore, the fuel corresponding to the intake air amount is closed to the intake valve of the next fuel injection cylinder. It can be calculated at the time when the valve time is calculated, and the calculated fuel can be injected by detecting a predetermined timing before the valve closing time of the intake valve, that is, a predetermined crank angle position.
[0016]
This intentional delay time is greater than the time from the time when the fuel injection amount is calculated to the time when the intake valve of the next fuel injection cylinder is closed when it is greater than a predetermined rotational speed Ne frequently used in the internal combustion engine 1. A long value may be calculated in advance and stored in the memory of the ECU 10 and read as necessary.
Below, an example of the control procedure of this invention is demonstrated using the flowchart shown to FIG. 3, FIG. The fuel injection calculation routine of FIG. 3 is executed at every predetermined crank angle, and the injection control routine of FIG. 4 is executed every predetermined time.
[0017]
The actuator 4 that drives the throttle valve 3 inevitably has a delay in response to the control value of the throttle valve opening. When the actuator 4 has a delay in response, the target opening of the throttle valve follows with a delay even if the accelerator pedal depression amount (accelerator opening target value) changes linearly. In this case, the throttle valve opening delayed by the predetermined time D is smaller than the case where the actuator 4 responds without time lag. Therefore, in this case, it is necessary to estimate the opening of the throttle valve smaller when the intake valve of the fuel injection cylinder (for example, the first cylinder # 1) is closed. On the other hand, the driving of the actuator 4 at time T must be performed with a target value that is not delayed with respect to the depression amount of the accelerator pedal.
[0018]
In step 301 of FIG. 3, first, the operating state of the internal combustion engine 1 is detected. This operation state can be detected by storing operation state parameters such as the engine speed Ne, the intake pressure P, and the accelerator pedal depression amount (operation position) from various sensors in the ECU 10. In the subsequent step 302, a target value of the throttle valve opening corresponding to the stored accelerator pedal operation position is calculated. In step 304, the target value of the throttle valve opening calculated in step 303 is stored in the RAM 104 of the ECU 10.
[0019]
In the subsequent step 304, based on the target value of the throttle valve opening calculated in step 303, an estimated value (estimated opening) of the throttle valve opening is calculated from the response characteristic of the actuator. In step 305, the calculated estimated opening of the throttle valve opening is stored in the RAM 104 of the ECU 10.
In step 306, calculation for reading the delay time D of the throttle valve drive from the memory of the ECU 10 is performed. In the subsequent step 307, the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder is determined from the engine operating state detected in step 301. Calculate.
[0020]
In the following step 308, it is determined which of the time elapsed from the current time t0 by the throttle valve driving delay time D calculated in step 306 and the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder is earlier. If the time after the delay time D has elapsed from the current time t0 is later than the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder (YES), the process proceeds to step 309, and only the delay time D from the current time t0. When the elapsed time is earlier than the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder (NO), the routine proceeds to step 310.
[0021]
In step 309 which proceeds when the time elapsed by the delay time D from the current time t0 is later than the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder, the estimated opening of the throttle valve stored in step 305 and From the closing time T of the intake valve, the opening degree of the throttle valve 3 when the intake valve of the fuel injection cylinder is closed is calculated. That is, a time tn that is a predetermined delay time D before the closing time T of the intake valve is calculated and obtained, and an estimated value of the throttle valve opening at this time tn is obtained as the throttle valve opening at the closing time T of the intake valve. And Thus, after calculating the opening degree of the throttle valve 3 at the closing time T of the intake valve, the routine proceeds to step 311.
[0022]
On the other hand, in step 310 which proceeds when the time elapsed by the delay time D from the current time t0 is earlier than the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder, the estimated opening of the throttle valve opening stored in step 305 is estimated. The degree of opening of the throttle valve 3 when the intake valve of the fuel injection cylinder is closed is calculated from the degree, the closing time T of the intake valve, and the delay time D. That is, a time tr after a predetermined delay time D from the current time t0 is calculated and obtained, and a time difference E between the time tr and the intake valve closing time T is obtained. The estimated value of the throttle valve opening at time tp when this time difference E has elapsed from the current time to is taken as the throttle valve opening at the closing time T of the intake valve. Thus, after calculating the opening degree of the throttle valve 3 at the closing time T of the intake valve, the routine proceeds to step 311.
[0023]
In step 311, the intake air amount and the fuel supply amount are calculated according to the transition of the throttle valve opening until the closing timing T of the intake valve, and in step 312, fuel is supplied according to the calculation result of the fuel supply amount. Exit. The calculation of the intake air amount in accordance with the change in the throttle valve opening until the intake valve closing timing T in step 311 will be described later.
[0024]
On the other hand, in the injection control routine shown in FIG. 4, it is determined in step 401 whether or not the predetermined crank angle position represents a predetermined timing before the intake valve closing time T every predetermined time. When the predetermined crank angle position is reached, the routine proceeds to step 402, the fuel injection amount corresponding to the predetermined crank angle position is read from the RAM 104 of the ECU 10, the fuel injection amount is injected from the injection valve 8, and the routine proceeds to step 403. On the other hand, if it is not the predetermined crank angle position in step 401, the process proceeds to step 403 as it is.
[0025]
In step 403, the target value of the throttle valve opening stored in the RAM 104 of the ECU 10 a predetermined time D before the current time is read and output to the actuator 4 as a control value of the throttle valve opening. The actuator 4 opens and closes the throttle valve 3 in step 404 based on the control value of the throttle valve opening.
[0026]
FIG. 5 shows the accelerator opening when the time after the delay time D has elapsed from the current time t0 in the control procedure of FIGS. 3 and 4 is later than the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder. It is explanatory drawing which shows the relationship between a target value, throttle opening, and the valve closing timing of an intake valve with progress of time.
Here, the time point at which the fuel injection amount of the first cylinder # 1 of the engine is calculated is the current time t0, the time for delaying the target value of the throttle valve opening is D, and the intake valve of the first cylinder # 1 of the engine Let T be the valve closing time.
[0027]
At the current time t0, the operating state parameters such as the engine speed Ne, the intake pressure P, and the accelerator pedal depression amount (operation position) of the internal combustion engine 1 are taken into the ECU 10 from various sensors, and the current operation of the accelerator pedal is performed. The target opening (target value) of the throttle valve according to the position is calculated, and the end time of the intake stroke of the first cylinder # 1, that is, the closing time T of the intake valve is calculated from the operating state of the engine. The calculated target opening of the throttle valve is stored in the RAM 104 of the ECU 10.
[0028]
After obtaining the valve closing time T of the first cylinder # 1 at the current time t0, a time tn that is a predetermined delay time D before the time T is calculated, and an estimated opening of the throttle valve at this time tn is calculated. . The estimated opening of the throttle valve at time tn is already stored in the RAM 104 of the ECU 10.
The estimated opening of the throttle valve at the time tn is the estimated opening of the throttle valve at the closing time T of the intake valve. Thus, when the estimated opening degree of the throttle valve 3 at the closing time T of the intake valve is calculated, the fuel injection amount can be calculated from the corresponding air amount. Also for the second cylinder # 2 at time t1, the fuel injection amount at the closing time T1 of the intake valve of the second cylinder # 2 can be calculated in the same manner as the first cylinder # 1.
[0029]
FIG. 6 shows the accelerator opening when the time after the delay time D has elapsed from the current time t0 in the control procedure of FIGS. 3 and 4 is earlier than the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder. It is explanatory drawing which shows the relationship between a target value, throttle opening, and the valve closing timing of an intake valve with progress of time.
Similarly to FIG. 5, the time point at which the fuel injection amount of the first cylinder # 1 of the engine is calculated is the current time t0, D is the delay time of the target value of the throttle valve opening, and T is the first time of the engine. This is the valve closing time of the intake valve of cylinder # 1. At the current time t0, similarly, from the engine operating state, the target opening of the throttle valve corresponding to the operation position of the accelerator pedal is calculated, and the closing time T of the intake valve of the first cylinder # 1 is calculated. The calculated target opening of the throttle valve is stored in the RAM 104 of the ECU 10.
[0030]
At time t0, a time tr after a predetermined delay time D from the current time t0 is calculated and obtained, and a time difference E between the time tr and the intake valve closing time T is obtained. Then, an estimated value of the throttle valve opening at the time tp when the time difference E has elapsed from the current time to is calculated. The estimated opening of the throttle valve at this time tp is the estimated opening of the throttle valve at the closing time T of the intake valve.
[0031]
Thus, when the estimated opening degree of the throttle valve 3 at the closing time T of the intake valve is calculated, the fuel injection amount can be calculated from the corresponding air amount.
In the above control, the throttle valve opening until the current time t0 can be known from the transition of the operation position of the accelerator pedal. Therefore, when the time after the delay time D has elapsed from the current time t0 is later than the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder (control in FIG. 5), the transition of the accelerator opening thus far Since the transition of the throttle valve opening can be known, the intake air amount at the intake valve closing time T can be calculated.
[0032]
On the other hand, when the time elapsed by the delay time D from the current time t0 is earlier than the closing time T of the intake valve of the next fuel injection cylinder (control in FIG. 6), the operation position of the accelerator pedal so far is The transition of the throttle valve opening from the transition to the current time t0 is known, but the estimated opening of the throttle valve at the closing time T of the intake valve, that is, the estimated opening of the throttle valve at the time tp is not known. . However, the electronically controlled throttle valve cannot make a sudden movement with respect to the operation amount of the accelerator pedal, and since there is a response delay, the movement can be predicted to some extent. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 6, the transition of the estimated opening of the throttle valve from the current time t0 to the time tp is changed based on the transition of the estimated opening of the throttle valve from the current time t0 indicated by the solid line. This is estimated as indicated by a dotted line.
[0033]
Then, if the transition of the estimated value of the throttle opening from time t0 to time tp can be calculated, the intake air amount from the characteristic to the closing time T of the intake valve can be obtained from the characteristic as in the case of FIG.
In reality, however, even if the transition of the estimated value of the throttle valve opening and the estimated opening of the throttle valve at the closing time T of the intake valve are known, the amount of intake air until the closing time T of the intake valve is not decided. This is because even if the throttle valve is opened, there is a response delay in the intake air amount, so this must be considered. As shown by the halftone dots in FIG. 6, the actual intake air amount is indicated by a dotted line. It is considered that the intake air amount is smaller than the estimated opening of the throttle valve shown. Therefore, in the present invention, the actual response of the intake air amount is calculated by calculating the response delay of the intake air amount from the change of how the throttle valve is opened. This calculation method will be described with reference to FIGS.
[0034]
FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for calculating the intake air amount in accordance with the transition of the estimated opening of the throttle valve up to the intake valve closing time T in step 311 of the control procedure described in FIG. Is executed every 8 ms.
In step 701, based on the calculated estimated throttle opening and the engine speed Ne, the intake air amount GNATF per engine rotation in a steady state at the estimated throttle opening for each hour (a value not considering the response delay) Is calculated. This calculation is performed by using the map shown in FIG.
GNTAF = map (TAF, Ne)
Can be calculated by Here, TAF is the estimated opening of the throttle valve at time tp in FIG.
[0035]
In the subsequent step 702, a response time constant TIMCF of the intake air amount is calculated from the calculated intake air amount GNTAF per engine rotation in the steady state and the engine speed Ne. This calculation is performed by using the map shown in FIG.
TIMCF = map (GNTAF, Ne)
Can be calculated by
[0036]
In the next step 703, the intake air amount GNCRTFi-1 per previous rotation of the engine, the intake air amount GNTAF in the steady state calculated in step 701 this time, and the intake air amount calculated in step 702 are calculated. Based on the response time constant TIMCF, the intake air amount GNCRTFi per engine revolution is calculated in consideration of the response delay of the intake air. This operation is the following formula:
GNCRTFi = GNCRTFi-1 + (GNTAF−GNCRTFi-1) × TIMCF
Can be calculated by
[0037]
FIGS. 9A and 9B illustrate the procedure of the above calculation. The interval between the vertical lines shown in FIGS. 9A and 9B is 8 ms.
Now, let us consider a state in which the estimated opening of the throttle valve gradually increases as shown in FIG. 9 (b). At this time, assuming that the amount of change in the transition of the estimated throttle valve opening changes constantly, the estimated throttle valve opening from the data three times before the current time t0 (data 8 ms × 3 before) The change amounts ΔTAfwd1, ΔTAfwd2, and ΔTAfwd3 of the transition are examined. Based on these data, the estimated change amount of the throttle valve at time tp can be calculated by estimating the amount of change in the transition of the estimated throttle valve opening after time t0.
[0038]
Note that the estimated opening of the throttle valve at time tp can be obtained from a change in the amount of depression of the accelerator pedal in addition to a change in the opening of the throttle valve. That is, it is possible to estimate the depression amount of the accelerator pedal at the time tp based on the data of the depression amount of the accelerator pedal three times before the current time t0, and obtain the estimated opening of the throttle valve from this estimated value.
[0039]
Now, in FIG. 9 (a), it is assumed that the point indicated by X is the estimated opening of the throttle valve at time tp in FIG. 9 (b). Based on the estimated opening of the throttle valve at this point X, an intake air amount GNTAF (a value that does not take into account a response delay of the intake air amount) shown in FIG. Thus, when the intake air amount GNTAF per engine revolution is obtained, the response time constant is obtained by subtracting the previous intake air amount GNCRTFi-1 considering the response delay from the intake air amount GNTAF not considering the response delay. The intake air amount GNCRTFi per engine revolution considering the response delay of intake air is obtained by adding the intake air amount GNCRTFi-1 considering the previous response delay to the value multiplied by TIMCF.
[0040]
Finally, a method for calculating the time TFWD from the time when the fuel injection amount is calculated, that is, the current time t0 at which fuel injection is performed to the intake valve closing time T will be described. The time TFWD from the current time t0 to the intake valve closing time T is obtained by adding the target fuel arrival end timing TFWE to the fuel injection time TAU (ms) as shown in FIG. The fuel injection timing is controlled so that this target fuel arrival end timing TFWE is a predetermined value, for example, 260 ° CA before the closing time of the intake valve in an internal combustion engine equipped with an electronically controlled fuel injection device. Therefore, it is represented by the following formula.
[0041]
TFWE = T90 × 260/90 (ms)
Here, T90 is the time required to rotate the crank angle by 90 °, and is a value that changes depending on the engine speed Ne, and 260 is the crank angle from the injection timing to the closing of the intake valve. . Dividing 260 ° CA by 90 ° CA, multiplying by the time required to rotate 90 ° CA, and adding this to the injection time, the crank angle from the current time t0 to the closing of the intake valve is rotated. The required time is calculated. In practice, the fuel transport delay time TB is added to the TFWD value.
[0042]
As described above, according to the present invention, by setting a predetermined delay time for controlling the throttle valve opening, conversely, the behavior of the throttle valve opening during the predetermined time can be grasped first, and the intake valve By obtaining the amount of air until the valve is closed, the required fuel supply amount can be grasped, and accurate air-fuel ratio control can be obtained.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by setting a predetermined delay time in the control of the throttle valve opening, on the contrary, the behavior of the throttle valve opening during the predetermined time can be grasped first, The throttle valve opening at the closing time of the intake valve can be accurately calculated without requiring an excessive time lag for the operation of the accelerator pedal. Can be made to match the target value.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle configuration diagram showing a configuration of a control device for an internal combustion engine of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an overall configuration of an embodiment of a control apparatus for an internal combustion engine of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing an example of a procedure for calculating a fuel injection amount in the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing an injection control procedure in the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention.
FIG. 5 is a flow chart illustrating a case where the accelerator opening, the throttle opening, and the time when the delay time elapses from the current time are later than the closing time of the intake valve of the next fuel injection cylinder in the control procedure of FIG. It is explanatory drawing which shows the relationship of the valve closing timing of an intake valve with progress of time.
FIG. 6 is a flow chart illustrating a case where the accelerator opening, the throttle opening, and the time when the delay time has elapsed from the current time are earlier than the closing time of the intake valve of the next fuel injection cylinder in the control procedure of FIG. It is explanatory drawing which shows the relationship of the valve closing timing of an intake valve with progress of time.
7 is a flowchart showing an example of a procedure for calculating an intake air amount in the control procedure of FIG. 3;
8A is a map diagram used to calculate the intake air amount per one rotation of the engine in the control procedure of FIG. 7, and FIG. 8B is a response time of the intake air amount in the control procedure of FIG. It is a map figure used for calculating a constant.
FIG. 9A is an explanatory diagram illustrating a procedure for calculating the intake air amount after a predetermined time calculated from the estimated opening of the throttle valve, and FIG. 9B is a diagram illustrating the intake valve closing time from the current time point. It is explanatory drawing explaining the method of calculating the estimated opening degree of the throttle valve of the corresponding time.
[Explanation of symbols]
1. Internal combustion engine
2 ... Intake passage
3 ... Throttle valve
4 ... Actuator
5 ... Throttle opening sensor
7 ... Pressure sensor
8 ... Fuel injection valve
10 ... ECU (Engine Control Unit)
11 ... Water temperature sensor
12 ... Exhaust passage
13 ... O ₂ Sensor
14 ... Accelerator pedal
15 ... accelerator depression amount sensor

Claims

アクセルペダルの操作位置に応じてスロットル弁開度と燃料供給量を制御するようにした空気量先行燃料追従制御方式の内燃機関の制御装置であって、
アクセルペダルの操作位置に応じたスロットル弁開度の目標値を演算するスロットル弁開度目標値演算手段と、
演算されたスロットル弁開度目標値を一時的に記憶するスロットル弁開度目標値記憶手段と、
記憶されたスロットル弁開度目標値を前記記憶した時点から所定時間の経過後にスロットル弁開度制御値として出力するスロットル弁開度制御値出力手段と、
このスロットル弁開度制御値に従ってスロットル弁を開閉駆動するスロットル弁駆動手段と、
機関の運転状態に応じて燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時期を演算する吸気弁閉弁時期演算手段と、
この吸気弁閉弁時期よりも前記所定時間経過後の時期が後の場合、前記記憶されたスロットル弁開度目標値から、燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時期におけるスロットル開度を演算する吸気弁閉弁時の第１のスロットル弁開度演算手段と、
前記吸気弁閉弁時期よりも前記所定時間経過後の時期が前の場合、前記記憶されたスロットル弁開度目標値から、前記所定時間内のスロットル開度の推移を演算し、この推移に基づいて、燃料噴射気筒の吸気弁閉弁時期におけるスロットル開度を演算する吸気弁閉弁時の第２のスロットル弁開度演算手段と、
前記吸気弁閉弁時期迄のスロットル弁開度の推移に応じた吸入空気量と目標空燃比とから、燃料供給量を演算する燃料供給量演算手段と、
演算された燃料供給量の燃料を供給する燃料供給手段と、
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 of an air amount preceding fuel follow-up control system configured to control a throttle valve opening and a fuel supply amount according to an operation position of an accelerator pedal,
Throttle valve opening target value calculating means for calculating a target value of the throttle valve opening corresponding to the operation position of the accelerator pedal;
Throttle valve opening target value storage means for temporarily storing the calculated throttle valve opening target value;
Throttle valve opening control value output means for outputting the stored throttle valve opening target value as a throttle valve opening control value after a predetermined time has elapsed from the stored time;
Throttle valve drive means for opening and closing the throttle valve according to the throttle valve opening control value;
Intake valve closing timing calculating means for calculating the intake valve closing timing of the fuel injection cylinder according to the operating state of the engine;
An intake valve that calculates the throttle opening at the intake valve closing timing of the fuel injection cylinder from the stored throttle valve opening target value when the timing after the predetermined time has elapsed after the intake valve closing timing A first throttle valve opening calculating means when the valve is closed;
When the timing after the elapse of the predetermined time is earlier than the intake valve closing timing, a transition of the throttle opening within the predetermined time is calculated from the stored throttle valve opening target value, and based on this transition A second throttle valve opening calculating means for calculating the throttle opening at the intake valve closing timing of the fuel injection cylinder when the intake valve is closed;
Fuel supply amount calculation means for calculating a fuel supply amount from an intake air amount and a target air-fuel ratio according to a transition of the throttle valve opening until the intake valve closing timing;
Fuel supply means for supplying fuel of the calculated fuel supply amount;
A control device for an internal combustion engine, comprising: