JP5033254B1 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】ＥＧＲ装置の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化に応じて目標点火時期を適切な値に補正することにより、内燃機関のノッキングを未然に回避する。
【解決手段】ＥＧＲ装置による還流が実施されているときのノック学習値と、還流弁を強制的に閉弁状態に制御しているときのノック学習値との差に基づいて、ＥＧＲ装置による還流が実施されているときの目標点火時期を補正する内燃機関の制御装置において、ＥＧＲ装置による還流が実施されているときの吸入空気量充填効率に対して還流弁を強制的に閉弁状態に制御しているときの吸入空気量充填効率の変動量が所定値以内に収まるようにスロットル開度を閉じ側に制御する。
【選択図】図２An object of the present invention is to avoid knocking of an internal combustion engine by correcting a target ignition timing to an appropriate value according to a change in a recirculation amount of exhaust gas accompanying an abnormality of an EGR device or a secular change.
Based on a difference between a knock learning value when the recirculation by the EGR device is performed and a knock learning value when the recirculation valve is forcibly controlled to be closed, the recirculation by the EGR device is performed. In the control device for an internal combustion engine that corrects the target ignition timing when the recirculation is performed, the recirculation valve is forcibly closed to the intake air amount charging efficiency when the recirculation by the EGR device is performed The throttle opening is controlled to the closed side so that the fluctuation amount of the intake air amount charging efficiency during this time falls within a predetermined value.
[Selection] Figure 2
Description
この発明は、排気系から排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）装置を備える内燃機関において、ＥＧＲ装置の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化に応じて目標点火時期を適切な値に補正する内燃機関の制御装置に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine having an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device that recirculates a part of exhaust gas from an exhaust system to an intake system in response to a change in exhaust gas recirculation amount due to abnormality of the EGR device or secular change. The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that corrects a target ignition timing to an appropriate value.
従来、自動車用内燃機関において、排気ガス中のＮＯｘを低減するための装置として、排気系から排気ガスの一部を吸気系に還流することにより、シリンダ内における燃焼温度を下げて、ＮＯｘの生成量を減少させるＥＧＲ装置が知られている。ここで、ＥＧＲ装置による還流が実施されるとシリンダ内における混合気の燃焼伝播は遅くなる傾向にあるため、ＥＧＲ運転領域における目標点火時期はＥＧＲ非運転領域における目標点火時期に対して所定角量だけ進角側に設定することにより燃焼効率の良い点火を行うようにしている。 Conventionally, in an internal combustion engine for automobiles, as a device for reducing NOx in exhaust gas, a part of the exhaust gas is recirculated from the exhaust system to the intake system, thereby lowering the combustion temperature in the cylinder and generating NOx. EGR devices that reduce the amount are known. Here, when the recirculation by the EGR device is performed, the combustion propagation of the air-fuel mixture in the cylinder tends to be delayed, so the target ignition timing in the EGR operation region is a predetermined angular amount with respect to the target ignition timing in the EGR non-operation region. By setting only on the advance side, ignition with good combustion efficiency is performed.
しかし、ＥＧＲ運転領域であるにも関わらずＥＧＲ装置の異常や経年変化により、排気ガスが吸気系に目標通りに還流されない場合には、予め設定される還流が実施されているときの目標点火時期で点火するとノッキングが発生したり、ノッキング発生領域より遅角側で点火することにより燃焼効率が悪くなってしまう。 However, if the exhaust gas is not recirculated to the intake system as intended due to an abnormality or aging of the EGR device in spite of being in the EGR operation region, the target ignition timing when the recirculation set in advance is performed. When ignition is performed, the knocking occurs, or the ignition efficiency is deteriorated by igniting on the retard side from the knock generation region.
ところが、ノッキングの発生は吸気系に還流される排気ガスの還流量だけにより決定されるものではなく、その他の要因、例えば、燃料の性状、シリンダ内のデポジットの堆積量、シリンダ内の温度、等によっても引き起こされる。すなわち、燃料のオクタン価が低い場合、シリンダ内のデポジットの堆積量が多い場合、あるいは吸入空気温度や冷却水温度が高い場合にはノッキングが発生し易くなる。 However, the occurrence of knocking is not determined only by the recirculation amount of the exhaust gas recirculated to the intake system, but other factors such as fuel properties, deposit amount in the cylinder, temperature in the cylinder, etc. Also caused by. That is, knocking is likely to occur when the octane number of the fuel is low, when the deposit amount in the cylinder is large, or when the intake air temperature or the cooling water temperature is high.
従って、ＥＧＲ運転領域におけるノッキングの発生頻度や強さ（以下、ノック強度と称する。）のみでＥＧＲ装置の異常や経年変化により還流量が変化したことを判定しようとすると、ＥＧＲ装置が正常であるにも関わらずその他の要因から誤判定される可能性がある。そこで従来、こうしたＥＧＲ装置の異常のみを判定したり、さらには、ＥＧＲ装置の異常に応じた点火時期を設定する技術として、特開平６−２００８３３号公報（特許文献１）、特開２０１０−５３７１９号公報（特許文献２）に開示されている技術が知られている。 Therefore, when it is attempted to determine that the return amount has changed due to abnormality or aging of the EGR device only with the occurrence frequency or strength (hereinafter referred to as knock strength) of knocking in the EGR operation region, the EGR device is normal. Nevertheless, misjudgment may occur due to other factors. Therefore, conventionally, as a technique for determining only such an abnormality of the EGR device or setting an ignition timing according to the abnormality of the EGR device, Japanese Patent Laid-Open Nos. Hei 6-20000833 (Patent Document 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-53719. The technique disclosed in Japanese Patent Publication (Patent Document 2) is known.
前記特許文献１には、ＥＧＲ装置の異常を内燃機関のその他の要因と混同することなく、正確に判定する技術が開示されている。具体的には、ＥＧＲ運転領域とＥＧＲ非運転領域それぞれの運転状態でのノッキングの発生による点火時期の遅角量を比較することにより、ＥＧＲ装置の異常を判定するようにしている。
また、前記特許文献２には、ＥＧＲ領域が広く設定してある内燃機関においてもＥＧＲ装置の異常のみを判定し、運転状態に応じた点火時期を設定する技術が開示されている。具体的には、排気ガスの還流を強制的に停止する期間を設け、同期間とＥＧＲ装置による還流が実施されているときとのノッキングの発生による点火時期の遅角量を比較することにより、ＥＧＲ装置の異常に起因する点火時期の遅角量を定量している。
まず、説明の都合上、図１３を参照しながらＥＧＲ装置による還流が実施されることによる運転状態、特に吸入空気量充填効率（以下、単に充填効率と称する。）への影響を説明する。図１３は、ＥＧＲ装置による還流が実施されるか否かにおける運転状態を示すパラメータのタイムチャートである。内燃機関の吸気通路に設けた電子制御式スロットルバルブのスロットル開度ＴＶが一定である状態で、ＥＧＲ装置のＥＧＲ開度ＥＶを開いた状態から閉じた状態へ変化させると、排気ガスが還流されなくなる分のインマニ圧ｐｅが低下する。また、一般的にスロットル部の吸入空気の流速ｕｔを等エントロピ流れと仮定すると、流速ｕｔは次式で表されるため、インマニ圧ｐｅが低下するほど流速ｕｔが上昇し、スロットル部の通過流量、及びシリンダ内への吸入空気流量が多くなり充填効率が高くなる。 First, for the convenience of explanation, the influence on the operation state, particularly the intake air amount charging efficiency (hereinafter simply referred to as charging efficiency) due to the recirculation by the EGR device will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a time chart of parameters indicating the operation state in whether or not reflux by the EGR device is performed. If the EGR opening EV of the EGR device is changed from the open state to the closed state while the throttle opening TV of the electronically controlled throttle valve provided in the intake passage of the internal combustion engine is constant, the exhaust gas is recirculated. The intake manifold pressure pe corresponding to the disappearance decreases. In general, assuming that the flow velocity ut of the intake air in the throttle portion is an isentropic flow, the flow velocity ut is expressed by the following equation. Therefore, the flow velocity ut increases as the intake manifold pressure pe decreases, and the flow rate through the throttle portion In addition, the flow rate of intake air into the cylinder increases, and the charging efficiency increases.
ここで、ａ０は音速、κは比熱比、ｐ０は大気圧を示す。つまり、スロットル開度ＴＶを一定の値で固定した状態でＥＧＲ開度ＥＶを変更すると、充填効率が変化してしまい、その充填効率により設定される基本点火時期、燃料噴射量、吸排気バルブタイミングといった図１３に図示されないパラメータも変化してしまう。 Here, a 0 represents the speed of sound, κ represents the specific heat ratio, and p 0 represents atmospheric pressure. That is, if the EGR opening EV is changed with the throttle opening TV fixed at a constant value, the charging efficiency changes, and the basic ignition timing, fuel injection amount, intake / exhaust valve timing set by the charging efficiency are changed. Such parameters not shown in FIG. 13 also change.
これらの内燃機関の特性によると、例えばＥＧＲ装置の還流弁を開弁状態から閉弁状態に制御すると、充填効率が変化してしまい、それに応じて点火時期、燃料噴射量、吸排気バルブタイミングも変化する。そのため、開弁状態と閉弁状態でのノッキングの発生による点火時期の遅角量を比較して目標点火時期を設定するような場合、異なる運転状態での遅角量を比較してしまい、ＥＧＲ以外の要因を含んで点火時期を設定してしまうという問題がある。その結果、ＥＧＲ装置の異常や経年変化によるノッキングへの影響を正確に見極めることができず、誤った点火時期で点火することにより余計にノッキングが発生してしまったり、ノッキング発生領域より遅角側で点火することにより燃焼効率が悪くなるといった制御性能の悪化が懸念される。 According to the characteristics of these internal combustion engines, for example, when the recirculation valve of the EGR device is controlled from the open state to the closed state, the charging efficiency changes, and the ignition timing, fuel injection amount, and intake / exhaust valve timing also change accordingly. Change. Therefore, when the target ignition timing is set by comparing the retard amount of the ignition timing due to the occurrence of knocking in the valve open state and the valve closed state, the retard amount in the different operation states is compared, and EGR There is a problem that the ignition timing is set including other factors. As a result, it is not possible to accurately determine the impact on knocking due to abnormalities in the EGR device or changes over time, and excessive knocking may occur due to ignition at the wrong ignition timing, or the retarded side from the knocking occurrence region There is a concern that the control performance deteriorates such that the combustion efficiency is deteriorated by ignition.
しかしながら、前記特許文献１あるいは前記特許文献２に開示されている技術は、このような問題点を積極的に解消するものとはなっていない。
However, the technique disclosed in
前記特許文献１に開示されている技術では、そもそもＥＧＲ運転領域とＥＧＲ非運転領域とで運転状態が全く異なるため、運転状態の違いによる点火時期の違いにより、ＥＧＲ装置の異常を誤判定する可能性がある。
In the technique disclosed in
また、前記特許文献２に開示されている技術では、還流を強制的に停止することにより運転状態が変化することについて対策されていないため、ＥＧＲ装置の異常によるノッキングへの影響だけを抽出して点火時期を適切な値に設定することができない。
Further, in the technique disclosed in
この発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、ＥＧＲ装置の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化に応じて目標点火時期を適切な値に補正することにより、内燃機関のノッキングを未然に回避することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and corrects the target ignition timing to an appropriate value in accordance with a change in the recirculation amount of the exhaust gas accompanying an abnormality of the EGR device or a secular change. An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can avoid knocking of the engine.
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を制御することにより、前記吸気通路の開口面積を変化させて吸入空気流量の制御を行うスロットル開度制御手段と、前記内燃機関の排気系から排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲ装置の還流弁を強制的に開閉制御する強制開閉制御手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて算出される基本点火時期に対し、少なくとも機関温度による温度補正と前記ＥＧＲ装置による還流が実施されているか否かによる還流有無補正を行った目標点火時期を算出する目標点火時期算出手段と、前記内燃機関のノッキングの発生を検出するノック検出手段によりノッキングが検出された場合は、前記内燃機関の点火時期を遅角側へ制御し、前記ノッキングが検出されない場合は、前記点火時期を進角側へ制御するノック制御手段と、前記ノック制御手段により制御された遅角量や進角量を学習するノック学習手段と、前記ＥＧＲ装置による還流が実施されているときの前記ノック学習手段によるノック学習値と、前記強制開閉制御手段により前記還流弁を強制的に閉弁状態に制御しているときの前記ノック学習手段によるノック学習値の２つのノック学習値に基づいて前記ＥＧＲ装置による還流が実施されているときの目標点火時期を補正する還流時目標点火時期算出手段と、前記強制開閉制御手段により前記還流弁を強制的に閉弁状態に制御している期間において、前記ＥＧＲ装置による還流が実施されているときの内燃機関の充填効率に対して、前記強制開閉制御手段により前記還流弁が強制的に閉弁状態に制御されるときの充填効率が所定値以内の変動量に収まるように前記スロットルバルブの開度を調整する還流時スロットル開度制御手段と、を備えたものである。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention controls the opening of a throttle valve provided in the intake passage of the internal combustion engine, thereby changing the opening area of the intake passage to control the intake air flow rate. Based on the operating state of the internal combustion engine, a degree control means, a forced open / close control means for forcibly opening and closing a recirculation valve of an EGR device that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust system of the internal combustion engine to the intake system Target ignition timing calculation means for calculating a target ignition timing obtained by performing at least temperature correction based on the engine temperature on the calculated basic ignition timing and whether or not recirculation is performed based on whether or not recirculation is performed by the EGR device; When knocking is detected by a knock detection means for detecting occurrence of engine knocking, the ignition timing of the internal combustion engine is controlled to the retard side, and the knocking Is detected, knock control means for controlling the ignition timing to the advance side, knock learning means for learning the retard amount and advance amount controlled by the knock control means, and reflux by the EGR device The knock learning value by the knock learning means when being implemented, and the knock learning value by the knock learning means when the reflux valve is forcibly controlled to be closed by the forced opening / closing control means The recirculation target ignition timing calculation means for correcting the target ignition timing when the recirculation by the EGR device is performed based on the knock learning value, and the recirculation valve is forcibly closed by the forced open / close control means. For the charging period of the internal combustion engine when the recirculation by the EGR device is being performed during the controlled period, the recirculation valve is Charging efficiency is obtained and a reflux when the throttle opening degree control means for adjusting an opening degree of the throttle valve to fit on the amount of variation within a predetermined value when the braking to be controlled in a closed state.
この発明に係る内燃機関の制御装置によれば、前記構成により、ＥＧＲ装置の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化に応じて目標点火時期を適切に補正し、内燃機関のノッキングを未然に回避することができる。 According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, with the above configuration, the target ignition timing is appropriately corrected according to the change in the recirculation amount of the exhaust gas due to the abnormality of the EGR device or the secular change, and the internal combustion engine is knocked. It can be avoided in advance.
以下、添付の図面を参照して、この発明に係る内燃機関の制御装置について好適な実施の形態を詳細に説明する。 Preferred embodiments of a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置が適用される内燃機関（以下、エンジンと称する。）の概略構成を示すブロック図である。
図１において、エンジン１の吸気通路の上流に吸入空気流量を調整するために電子的に制御される電子制御式スロットルバルブ２が設けられている。また、電子制御式スロットルバルブ２の開度（以下、スロットル開度と称する。）を測定するために、スロットル開度センサ３が設けられている。さらに、電子制御式スロットルバルブ２の上流には吸入空気流量を測定するエアフロセンサ４が設けられており、電子制御式スロットルバルブ２の下流のエンジン１側には、サージタンク５内の圧力を測定するインマニ圧センサ６が設けられている。なお、エアフロセンサ４とインマニ圧センサ６は、両方とも設けてもよいし、いずれか一方のみを設けることでもよい。
1 is a block diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) to which an internal combustion engine control apparatus according to
In FIG. 1, an electronically controlled
さらに、サージタンク５には、排気系の排気ガスを吸気系へ還流して排気再循環を行うＥＧＲ装置７が設けられており、このＥＧＲ装置７の還流弁の開度（以下、ＥＧＲ開度と称する。）に応じて排気ガスの還流量が調整される。このように排気ガスの一部を吸気系に還流することにより、エンジン１のシリンダ内における燃焼温度を下げて、ＮＯｘの生成量の低減が図られる。
Further, the
さらに、サージタンク５の下流の吸気通路には、燃料を噴射するインジェクタ８が設けられている。インジェクタ８は、エンジン１のシリンダに直接噴射できるように設けてもよい。サージタンク５の下流の吸気通路の端には吸気バルブ９が設けられており、この吸気バルブ９がシリンダ内に入る混合気を規制する。吸気バルブ９の上端は、エンジン１の駆動状態に応じて回転するカムシャフト１０のカム面に当接している。このカムシャフト１０の回転位置に応じて吸気バルブ９の軸方向位置を変化させて、シリンダの通路を開閉する可変吸気バルブタイミング機構１１が備えられている。なお、可変吸気バルブタイミング機構１１は、カムシャフト１０の位置（角度）を検出する図示しないカム角センサと、吸気バルブ９の閉弁タイミングを電動もしくは油圧で調整する機能を備えている。さらに、エンジン１のシリンダ内の混合気に点火するための点火コイル１２、及び点火プラグ１３が設けられている。点火プラグ１３は、その電極がエンジン１のシリンダ内に臨むようにして配置されており、要求電圧が印加されたときに火花を飛ばして混合気に点火する。
Further, an
また、エンジン１にはエンジン１のノッキングの発生を検出するノック検出手段としてノックセンサ１４が設けられている。エンジン１にノッキングが発生するとシリンダ内では高周波の圧力振動が発生し、この圧力振動がシリンダブロックに伝わる。ノックセンサ１４は、圧電素子によりシリンダブロックに伝わる振動を検出し、この振動を電気信号に変換する。なお、ノック強度は、振動の振幅や、特定周波数におけるピークホールド値、圧力振動を離散フーリエ変換することによって得られるスペクトル信号、等によって推定することができる。
Further, the
さらに、エンジン１の回転速度やクランク角度を検出するために、クランク軸に設けられたプレートのエッジを検出するクランク角センサ１５がエンジン１に設けられている。また、エンジン１には図示しないバッテリを充電するオルタネータや車載エアコンが設けられている。
Further, in order to detect the rotation speed and crank angle of the
エンジン１は、前記のように構成されており、エアフロセンサ４で測定された吸入空気流量Ｓ１と、インマニ圧センサ６で測定されたインマニ圧Ｓ２と、スロットル開度センサ３で測定された電子制御式スロットルバルブ２のスロットル開度Ｓ３と、クランク角センサ１５より出力されるクランク軸に設けられたプレートのエッジに同期したパルスＳ４と、ノックセンサ１４で測定されたシリンダブロックに伝わる振動Ｓ５は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する。）１６に入力される。なお、ＥＣＵ１６は、マイクロコンピュータを主体に構成されるユニットであり、前記各センサ及び検出装置の出力信号に加え、図示しないバッテリの出力電圧、スタータスイッチのオン・オフ信号、吸気温センサで測定された吸入空気温度（以下、吸気温と称する。）、水温センサで測定された冷却水温度（以下、水温と称する。）、大気圧センサで測定された大気圧力（以下、大気圧と称する。）、可変吸気バルブタイミング機構１１で測定されたカムシャフト１０の位置（角度）の信号が入力される。
The
ＥＣＵ１６は、入力された各種信号より電子制御式スロットルバルブ２の目標スロットル開度を設定し、電子制御式スロットルバルブ２のスロットル開度が目標値となるようにフィードバック制御を行うための目標スロットル開度Ｓ６を電子制御式スロットルバルブ２へ出力する。また、ＥＣＵ１６は、入力された各種信号に応じて点火コイル１２へ通電／遮断信号Ｓ７を出力することにより点火時期を制御する。さらに、入力された各種信号に応じてＥＧＲ装置７の還流弁の目標ＥＧＲ開度を設定し、ＥＧＲ開度が目標値となるように、フィードバック制御を行うための目標ＥＧＲ開度Ｓ８をＥＧＲ装置７へ出力する。さらに、ＥＣＵ１６は前記以外の各種アクチュエータへの指示信号も出力する。
The
図２は、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の基本的構成を説明するブロック図である。図２に示すように、ＥＣＵ１６は、吸気通路に設けられたスロットル開度を制御して吸入空気流量の可変制御を行うスロットル開度制御手段Ｍ１と、ＥＧＲ装置７の図示しない還流弁を強制的に開閉制御する強制開閉制御手段Ｍ２と、エンジン１の運転状態に基づいて算出される基本点火時期に対し、少なくとも機関温度による温度補正とＥＧＲ装置７による還流が実施されているか否かによる還流有無補正を行った目標点火時期を算出する目標点火時期算出手段Ｍ３と、ノックセンサ１４によってノッキングが検出された場合にエンジン１の点火時期を遅角側へ制御し、ノッキングが検出されない場合に点火時期を進角側へ制御するノック制御手段Ｍ４と、ノック制御手段Ｍ４により制御された遅角量や進角量を学習するノック学習手段Ｍ５と、ＥＧＲ装置７による還流が実施されているときのノック学習手段Ｍ５によるノック学習値と、強制開閉制御手段Ｍ２により還流弁を強制的に閉弁状態に制御しているときのノック学習値の２つのノック学習値に基づいてＥＧＲ装置７による還流が実施されているときの目標点火時期を補正する還流時目標点火時期算出手段Ｍ６と、強制開閉制御手段Ｍ２により還流弁を強制的に閉弁状態に制御している期間において、ＥＧＲ装置７による還流が実施されているときのエンジン１の充填効率に対して、強制開閉制御手段Ｍ２により還流弁が強制的に閉弁状態に制御されるときの充填効率が所定値以内の変動量に収まるようにスロットル開度を調整する還流時スロットル開度制御手段Ｍ７と、を備えている。なお、前記スロットル開度制御手段Ｍ１、強制開閉制御手段Ｍ２、目標点火時期算出手段Ｍ３、ノック制御手段Ｍ４、ノック学習手段Ｍ５、還流時目標点火時期算出手段Ｍ６、還流時スロットル開度制御手段Ｍ７は、ソフトウェアにより構成されている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a basic configuration of the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the
前記のように構成された実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の基本動作を説明すれば、次のとおりである。図３は、ＥＧＲ装置７による還流が実施されるか否かにおける運転状態を示すパラメータのタイムチャートである。図３において、ＥＧＲ開度ＥＶを強制的に閉弁状態に制御している期間（図中Ａ）の充填効率の変動量が、ＥＧＲ開度ＥＶが開弁状態にある期間（図中Ｂ）の充填効率に対して、所定値（図中Ｃ）以内に収まるようにスロットル開度ＴＶを閉じ側に制御する。その結果、強制的に閉弁状態にする前後の期間において同一の負荷状態に制御することができ、ＥＧＲ装置の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化に応じた点火時期の遅角量を速やかに且つ正確に検出し、運転状態に応じて目標点火時期を適切な値（例えば、図４に示す点火時期と出力トルクの関係図によると、出力トルクが最大となるＭＢＴ：Minimum spark advance for Best Torqueとノッキングを許容できる進角限界を表すＢＬＤ：Border line of Detonationとの遅角側である図中Ａ点）に制御することができる。 The basic operation of the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment configured as described above will be described as follows. FIG. 3 is a parameter time chart showing the operation state in whether or not the reflux by the EGR device 7 is performed. In FIG. 3, the fluctuation amount of the charging efficiency during the period in which the EGR opening degree EV is forcibly controlled to the valve closing state (A in the figure) is the period in which the EGR opening degree EV is in the valve opening state (B in the figure). The throttle opening TV is controlled to the closed side so that the charging efficiency falls within a predetermined value (C in the figure). As a result, the same load state can be controlled in the period before and after the valve is forcibly closed, and the ignition timing is retarded in accordance with the change in the exhaust gas recirculation amount due to the abnormality of the EGR device or the secular change. The amount is detected promptly and accurately, and the target ignition timing is set to an appropriate value according to the operating state (for example, the relationship between the ignition timing and the output torque shown in FIG. It can be controlled to advance for Best Torque and a BLD (Border line of Detonation) representing the advance angle limit that allows knocking, which is on the retard angle side.
次に、上述した実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の詳細動作について、図５〜図７に示すフローチャートに基づいて説明する。図５は、還流時目標点火時期算出手段Ｍ６の動作を説明するフローチャートである。
図５において、還流時目標点火時期算出手段Ｍ６は、ステップ１０１において、クランク軸に設けられたプレートのエッジに同期したパルスＳ４の間隔から演算される回転速度と、吸入空気流量Ｓ１やインマニ圧Ｓ２から演算される実充填効率（以下、実Ｅｃと称する。）をパラメータとして、ＥＧＲ装置７による還流が実施されていないときの基本点火時期を設定する。ここで、この基本点火時期に対して、ノック制御実行条件が成立している場合にはノック学習値だけ遅角制御し、水温や吸気温による温度補正量だけ進角または遅角制御を実施する。ノック制御実行条件の具体例としては、水温が所定値以上、回転速度が所定値以上、充填効率が所定値以上、のうち少なくとも１つを満たすときにノック制御実行条件が成立していると判定するとよい。
Next, the detailed operation of the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment will be described based on the flowcharts shown in FIGS. FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the recirculation target ignition timing calculation means M6.
In FIG. 5, the recirculation target ignition timing calculation means M6, in step 101, calculates the rotational speed calculated from the interval of the pulse S4 synchronized with the edge of the plate provided on the crankshaft, the intake air flow rate S1 and the intake manifold pressure S2. The basic ignition timing when the recirculation by the EGR device 7 is not performed is set using the actual charging efficiency calculated from (hereinafter referred to as actual Ec) as a parameter. Here, if the knock control execution condition is satisfied with respect to the basic ignition timing, the retard control is performed by the knock learning value, and the advance or retard control is performed by the temperature correction amount based on the water temperature or the intake air temperature. . As a specific example of the knock control execution condition, it is determined that the knock control execution condition is satisfied when the water temperature satisfies at least one of the predetermined value, the rotation speed is the predetermined value or more, and the charging efficiency is the predetermined value or more. Good.
ステップ１０２では、ＥＧＲ装置７による還流の実行条件が成立しているか否かを判定する。ＥＧＲ装置７による還流の実行条件の具体例としては、回転速度が所定の範囲内、充填効率が所定の範囲内、吸気温が所定の範囲内、のうち少なくとも１つを満たすときに実行条件が成立していると判定するとよい。ステップ１０２で肯定判定されるとステップ１０３に進み、一方、否定判定されるとＥＧＲ運転領域ではないと判定し、本処理を終了する。 In step 102, it is determined whether or not the conditions for executing the reflux by the EGR device 7 are satisfied. As a specific example of the execution condition of the recirculation by the EGR device 7, the execution condition is satisfied when at least one of the rotational speed is within a predetermined range, the charging efficiency is within a predetermined range, and the intake air temperature is within a predetermined range. It is good to determine that it has been established. If an affirmative determination is made in step 102, the process proceeds to step 103. On the other hand, if a negative determination is made, it is determined that the vehicle is not in the EGR operation region, and the present process is terminated.
ステップ１０３では、ＥＧＲ装置７による還流が実施されるか否かによる還流有無補正を行うことで目標点火時期を算出する。ここで、還流が実施されているときの基本点火時期は、還流が実施されていないときの基本点火時期とは個別に設定する構成としてもよいし、還流が実施されていないときの基本点火時期に対して所定量だけ進角側に設定する構成としてもよい。ステップ１０３の処理後はステップ１０４に進み、後述する方法を用いて算出される還流時補正量に基づいて、ステップ１０３にて設定された還流有無補正後の目標点火時期に対して補正を行うことで還流時目標点火時期を算出する。この処理を実行することで、例えば燃料のオクタン価が低い場合、シリンダ内のデポジットの堆積量が多い場合、吸入空気温度や冷却水温度が高い場合、等によって生じるノック遅角量を予め遅角設定することができる。ステップ１０４を実行後は、本処理を終了する。 In step 103, the target ignition timing is calculated by performing the recirculation presence / absence correction based on whether or not the recirculation by the EGR device 7 is performed. Here, the basic ignition timing when the recirculation is performed may be set separately from the basic ignition timing when the recirculation is not performed, or the basic ignition timing when the recirculation is not performed. Alternatively, a predetermined amount may be set on the advance side. After the processing of step 103, the process proceeds to step 104, and correction is made to the target ignition timing after correction of the presence / absence of recirculation set in step 103 based on a correction amount during recirculation calculated using a method described later. To calculate the target ignition timing during recirculation. By executing this process, for example, when the octane number of the fuel is low, when there is a large amount of deposit in the cylinder, when the intake air temperature or the cooling water temperature is high, etc. can do. After executing step 104, the present process is terminated.
次に、ＥＧＲ装置７による還流が実施されているときの還流時補正量を算出するために、ＥＣＵ１６にて実行される動作について、図６のフローチャートに基づいて説明する。
図６において、ステップ２０１では、ノック制御手段Ｍ４によりノック制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。ステップ２０１で肯定判定されるとステップ２０２に進み、一方、否定判定されるとノック制御運転領域ではないと判定し、本処理を終了する。
Next, an operation executed by the
In FIG. 6, in step 201, it is determined whether or not the knock control execution condition is satisfied by the knock control means M4. If an affirmative determination is made in step 201, the process proceeds to step 202. On the other hand, if a negative determination is made, it is determined that the vehicle is not in the knock control operation region, and the present process is terminated.
ステップ２０２では、ノッキングが発生したか否かを判定する。ステップ２０２で肯定判定されるとステップ２０３へ進み、点火時期を遅角側へ制御し、その遅角量をノック学習値ＫＣＳＬとしてノック学習手段Ｍ５で学習する。ここで、点火時期の遅角量はノック強度や運転状態に応じて設定されることにより、ノッキングの発生頻度やノック強度を低減することができる。一方、ステップ２０２で否定判定されるとステップ２０４へ進み、点火時期を進角側へ制御し、その進角量をノック学習値ＫＣＳＬとして学習する。ここで、点火時期の制御可能範囲のうち、進角側に制限値を設定しておくことで、過進角による出力トルクの低下を防止することができる。ステップ２０３、及びステップ２０４の処理後はステップ２０５に進む。ステップ２０５ではノック学習値ＫＣＳＬが安定しているか否かを判定する。所定の期間におけるノック学習値ＫＣＳＬの変動量が所定値以内の場合に肯定判定してステップ２０６に進み、一方、否定判定されるとステップ２０１に戻り、点火時期がノッキングの発生する限界の点火時期に設定されてノック学習値ＫＣＳＬが安定するまで繰返し行われる。 In step 202, it is determined whether knocking has occurred. If an affirmative determination is made in step 202, the routine proceeds to step 203, where the ignition timing is controlled to the retard side, and the retard amount is learned by the knock learning means M5 as the knock learning value KCSL. Here, the retarding amount of the ignition timing is set according to the knock strength and the operating state, so that the frequency of knocking and the knock strength can be reduced. On the other hand, if a negative determination is made in step 202, the routine proceeds to step 204, where the ignition timing is controlled to the advance side, and the advance amount is learned as the knock learning value KCSL. Here, by setting a limit value on the advance side in the controllable range of the ignition timing, it is possible to prevent a decrease in output torque due to an excessive advance angle. After step 203 and step 204, the process proceeds to step 205. In step 205, it is determined whether or not the knock learning value KCSL is stable. If the amount of variation in knock learning value KCSL within a predetermined period is within the predetermined value, an affirmative determination is made and the routine proceeds to step 206. On the other hand, if a negative determination is made, the routine returns to step 201 and the ignition timing is the limit ignition timing at which knocking occurs. Until the knock learning value KCSL is stabilized.
次に、ステップ２０６ではノック学習値ＫＣＳＬを、還流が実施されているときのノック学習値ＫＣＳＬ１としてノック学習手段Ｍ５に記憶し、ステップ２０７に進む。ステップ２０７では強制開閉制御手段Ｍ２により、ＥＧＲ装置７の還流弁を強制的に開閉制御するための実行条件が成立しているか否かを判定する。この強制開閉制御の実行条件については詳細を後述する。ステップ２０７で肯定判定されるとステップ２０８に進み、一方、否定判定されるとステップ２０９に進んで還流弁を運転状態に応じた目標通りのＥＧＲ開度に制御して、本処理を終了する。ステップ２０８では、還流弁を強制的に閉弁制御することにより還流を実施しない。ここで、強制開閉制御により閉弁状態に制御する際は、目標ＥＧＲ開度をテーリング変化または段階的なステップ変化により徐徐に変化させることで、ノック強度の強いノッキングが頻繁に発生することを抑制することができる。この強制開閉制御手段Ｍ２での強制開閉制御が実施されているときの電子制御式スロットルバルブ２の目標スロットル開度については詳細を後述する。ステップ２０８の処理後はステップ２１０に進む。
Next, at step 206, the knock learning value KCSL is stored in the knock learning means M5 as the knock learning value KCSL1 when the reflux is being performed, and the routine proceeds to step 207. In step 207, the forced opening / closing control means M2 determines whether or not an execution condition for forcibly opening / closing the reflux valve of the EGR device 7 is established. Details of execution conditions of this forced opening / closing control will be described later. If an affirmative determination is made in step 207, the process proceeds to step 208. On the other hand, if a negative determination is made, the process proceeds to step 209, where the reflux valve is controlled to a target EGR opening degree according to the operating state, and this process ends. In step 208, the recirculation valve is forcibly closed and the recirculation is not performed. Here, when controlling the valve closed state by forced open / close control, the target EGR opening is gradually changed by tailing change or stepwise step change to suppress frequent occurrence of knocking with strong knock strength. can do. The target throttle opening degree of the electronically controlled
ステップ２１０では、ノック制御手段Ｍ４によりノッキングが発生したか否かを判定する。ステップ２１０で肯定判定されるとステップ２１１へ進み、点火時期を遅角側へ制御し、その遅角量をノック学習値ＫＣＳＬとしてノック学習手段Ｍ５で学習する。一方、ステップ２１０で否定判定されるとステップ２１２へ進み、点火時期を進角側へ制御し、その進角量をノック学習値ＫＣＳＬとしてノック学習手段Ｍ５で学習する。ステップ２１１及びステップ２１２の処理後はステップ２１３に進む。ステップ２１３ではステップ２０５と同様にノック学習値ＫＣＳＬが安定しているか否かを判定する。ステップ２１３で肯定判定されるとステップ２１４に進み、一方否定判定されるとステップ２０７に戻り、還流弁が強制的に閉弁制御されている状態での点火時期がノッキングの発生する限界の点火時期に設定されてノック学習値ＫＣＳＬが安定するまで繰返し行われる。 In step 210, it is determined whether or not knocking has occurred by the knock control means M4. If an affirmative determination is made in step 210, the routine proceeds to step 211, where the ignition timing is controlled to the retard side, and the retard amount is learned by the knock learning means M5 as the knock learning value KCSL. On the other hand, when a negative determination is made at step 210, the routine proceeds to step 212, where the ignition timing is controlled to the advance side, and the advance amount is learned by the knock learning means M5 as the knock learning value KCSL. After step 211 and step 212, the process proceeds to step 213. In step 213, it is determined whether the knock learning value KCSL is stable as in step 205. If an affirmative determination is made in step 213, the process proceeds to step 214, while if a negative determination is made, the process returns to step 207, and the ignition timing in a state where the recirculation valve is forcibly closed is the ignition timing at which knocking occurs. Until the knock learning value KCSL is stabilized.
次に、ステップ２１４ではノック学習値ＫＣＳＬを、還流が実施されていないときのノック学習値ＫＣＳＬ２としてノック学習手段Ｍ５に記憶し、ステップ２０８で実施した強制開閉制御手段Ｍ２での強制開閉制御による閉弁状態を解除してから本処理を終了する。ここで、強制開閉制御Ｍ２での閉弁状態を解除する際は、目標ＥＧＲ開度をテーリング変化または段階的なステップ変化により徐徐に変化させることで、急激に還流量が増加して運転状態が変化することによる出力トルクの急激な変化を抑制することができる。ステップ２０６で記憶されるノック学習値ＫＣＳＬ１と、ステップ２１４で記憶されるノック学習値ＫＣＳＬ２に基づいて、還流時目標点火時期算出手段Ｍ６により還流時の目標点火時期の補正量を算出する。この還流時目標点火時期補正量については詳細を後述する。 Next, at step 214, the knock learning value KCSL is stored in the knock learning means M5 as the knock learning value KCSL2 when the reflux is not performed, and is closed by the forced opening / closing control performed by the forced opening / closing control means M2 performed at step 208. This processing is terminated after the valve state is released. Here, when releasing the valve closing state in the forced opening / closing control M2, by gradually changing the target EGR opening degree by tailing change or stepwise step change, the recirculation amount increases rapidly and the operating state changes. A sudden change in output torque due to the change can be suppressed. Based on the knock learning value KCSL1 stored in step 206 and the knock learning value KCSL2 stored in step 214, the correction amount of the target ignition timing at the time of recirculation is calculated by the recirculation target ignition timing calculation means M6. Details of the recirculation target ignition timing correction amount will be described later.
次に、強制開閉制御手段Ｍ２で強制開閉制御が実施されているときの電子制御式スロットルバルブ２の目標スロットル開度の演算について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
図７において、還流時スロットル開度制御手段Ｍ７は、ステップ３０１で、強制開閉制御手段Ｍ２の強制開閉制御による閉弁制御が実施される前の実ＥｃをＥｃ１として記憶し、ステップ３０２に進む。ステップ３０２では強制開閉制御手段Ｍ２での強制開閉制御の実行条件が成立しているか否かを判定する。ステップ３０２で肯定判定されるとステップ３０３に進み、一方、否定判定されるとステップ３０４に進んで還流弁を運転状態に応じた目標通りのＥＧＲ開度及びスロットル開度に制御して、本処理を終了する。ステップ３０３では、還流弁を強制的に閉弁制御することにより還流を実施しない。ステップ３０３の処理後はステップ３０５に進む。
Next, the calculation of the target throttle opening degree of the electronically controlled
In FIG. 7, the recirculation throttle opening degree control means M7 stores the actual Ec before the valve closing control by the forced opening / closing control of the forced opening / closing control means M2 in step 301 as Ec1, and proceeds to step 302. In step 302, it is determined whether or not a condition for executing forced opening / closing control by the forced opening / closing control means M2 is satisfied. If an affirmative determination is made in step 302, the process proceeds to step 303. On the other hand, if a negative determination is made, the process proceeds to step 304, and the recirculation valve is controlled to the target EGR opening and throttle opening according to the operating state. Exit. In step 303, the recirculation valve is forcibly closed and the recirculation is not performed. After step 303, the process proceeds to step 305.
次に、ステップ３０５では実Ｅｃの変動量が所定値以上か否かを判定する。具体的には、ステップ３０１において記憶されたＥｃ１と実Ｅｃとの差δ（＝実Ｅｃ−Ｅｃ１）を求め、その差δが所定値Ｋ１以上であるか否かを判定する。差δが所定値Ｋ１未満である場合はステップ３０２に戻り、電子制御式スロットルバルブ２の目標スロットル開度に対して、還流時スロットル開度制御手段Ｍ７での還流時スロットル開度制御を実施しない。また、ステップ３０５において差δが所定値Ｋ１以上である場合には、ステップ３０６に進み、電子スロットルバルブ２の目標スロットル開度を所定量Ｋ２だけ閉じ側に制御して、ステップ３０２に戻る。このステップ３０６の処理を実行することで、強制的に閉弁状態にする前後が同等の負荷状態となり、基本点火時期、燃料噴射量、吸排気バルブタイミングも変化することなく、開弁状態と閉弁状態でのノッキングによる点火時期の遅角量を比較して点火時期を設定する際に、異なる運転状態での遅角量を比較してしまうことを防止できる。
Next, in step 305, it is determined whether or not the fluctuation amount of the actual Ec is greater than or equal to a predetermined value. Specifically, a difference δ (= real Ec−Ec1) between Ec1 and real Ec stored in step 301 is obtained, and it is determined whether or not the difference δ is equal to or greater than a predetermined value K1. When the difference δ is less than the predetermined value K1, the routine returns to step 302, and the return throttle opening control means M7 is not implemented with respect to the target throttle opening of the electronically controlled
なお、所定値Ｋ１や所定量Ｋ２は、負荷とスロットル開度に関する予備テスト（実際のエンジンを用いた試験により予め特性データを採取すること）により設定された値である。例えば、所定値Ｋ１には、スロットル開度を一定の値に保持したときの、吸気脈動によって生じる実Ｅｃの最大振幅値を設定すればよい。また、所定量Ｋ２には、所定値Ｋ１に相当する充填効率または出力トルクの偏差に相当する分を補えるだけのスロットル開度の偏差を設定すればよい。 The predetermined value K1 and the predetermined amount K2 are values set by a preliminary test on the load and the throttle opening (collecting characteristic data in advance by a test using an actual engine). For example, the maximum amplitude value of the actual Ec generated by the intake pulsation when the throttle opening is held at a constant value may be set as the predetermined value K1. The predetermined amount K2 may be set with a deviation in throttle opening that can compensate for the amount corresponding to the deviation in charging efficiency or output torque corresponding to the predetermined value K1.
次に、図５のステップ１０４で算出される還流時補正量について、図８及び図９を参照しながら説明する。
図８はＥＧＲ開度と点火時期の関係を示す図である。θ１、θ２はそれぞれ閉弁状態、開弁状態での還流有無補正後の基本点火時期である。ここで、閉弁状態と開弁状態とでは、還流弁の開度以外の回転速度や充填効率といった運転状態は同等とする。つまり開弁状態は強制開閉制御手段Ｍ２での閉弁制御が実施される前の状態であり、一方、閉弁状態は強制開閉制御手段Ｍ２での閉弁制御が実施されている最中の状態である。このθ１、θ２に対して、ノック制御により遅角側に学習された点火時期を、それぞれθ１Ｌ、θ２Ｌとする。θ１とθ１Ｌの差△１は、燃料の性状、シリンダ内のデポジットの堆積量、シリンダ内の温度、等によって発生するノッキングを学習したものであり、還流を実行することによる学習値分は含まれていない。この△１は、図６のステップ２１４にて記憶されたノック学習値ＫＣＳＬ２に相当する。一方、開弁状態でのθ２とθ２Ｌの差△２には、△１の学習値分を考慮した点火時期θ２Ｌ’に対して還流を実行することによる学習値分△Ｘを考慮した値となる。この△２は、図６のステップ２０６にて記憶されたノック学習値ＫＣＳＬ１に相当する。上述の通り、ノック学習値としては、閉弁状態、開弁状態によらず△１を設定し、還流を実行しているときだけ、ノック学習値偏差に相当する△Ｘを還流時補正量を考慮することにより、ＥＧＲ装置の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化による点火時期の遅角量を速やかに且つ正確に検出し、運転状態に応じて目標点火時期を適切な値（例えば、ＭＢＴとＢＬＤとの遅角側）に制御することができる。
Next, the correction amount at reflux calculated in step 104 of FIG. 5 will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the EGR opening degree and the ignition timing. θ1 and θ2 are the basic ignition timings after the recirculation presence / absence correction in the closed state and the open state, respectively. Here, in the valve-closed state and the valve-opened state, the operation states such as the rotational speed and the charging efficiency other than the opening degree of the reflux valve are the same. That is, the valve open state is a state before the valve closing control by the forced opening / closing control means M2 is performed, while the valve closing state is the state during the valve closing control by the forced opening / closing control means M2. It is. With respect to θ1 and θ2, ignition timings learned on the retard side by knock control are set to θ1L and θ2L, respectively. The difference Δ1 between θ1 and θ1L is obtained by learning knocking that occurs due to the properties of fuel, the amount of deposits in the cylinder, the temperature in the cylinder, etc., and includes the learning value obtained by performing the reflux. Not. This Δ1 corresponds to the knock learning value KCSL2 stored in step 214 of FIG. On the other hand, the difference Δ2 between θ2 and θ2L in the opened state is a value that takes into account the learning value ΔX that is obtained by performing recirculation on the ignition timing θ2L ′ that takes into account the learning value of Δ1. . This Δ2 corresponds to the knock learning value KCSL1 stored in step 206 of FIG. As described above, the knock learning value is set to Δ1 regardless of the valve closed state or the valve opening state, and ΔX corresponding to the knock learning value deviation is set as the correction amount at the time of reflux only when the reflux is executed. By taking into account, the amount of retarded ignition timing due to the change in the exhaust gas recirculation amount due to the abnormality of the EGR device or the secular change can be detected quickly and accurately, and the target ignition timing can be set to an appropriate value ( For example, it can be controlled to the retard side of MBT and BLD.
次に、図９に示す運転状態と還流補正後の目標点火時期との関係によると、強制開閉制御手段Ｍ２での強制開閉制御を実行した運転状態Ａにおいて、閉弁状態、開弁状態での還流有無補正後の点火時期をそれぞれθ１、θ２とし、ノック学習値△１とノック学習値偏差△Ｘを考慮したθ２Ｌを還流時目標点火時期とする。これに対し、回転速度や実Ｅｃが変化して運転状態Ｂとなったときの還流時目標点火時期θ４Ｌは次式で表される。 Next, according to the relationship between the operating state shown in FIG. 9 and the target ignition timing after the recirculation correction, in the operating state A in which the forced opening / closing control by the forced opening / closing control means M2 is executed, The ignition timings after recirculation presence / absence correction are θ1 and θ2, respectively, and θ2L in consideration of the knock learning value Δ1 and the knock learning value deviation ΔX is the target ignition timing at recirculation. On the other hand, the recirculation target ignition timing θ4L when the rotational speed and the actual Ec change to the operating state B is expressed by the following equation.
ここで、運転状態Ｂでの閉弁状態、開弁状態での還流有無補正後の基本点火時期をそれぞれθ３、θ４とし、ノック学習値△１とノック学習値偏差△Ｘは、強制開閉制御を実行した運転状態Ａでの値である。ただし、ノック学習値△１は強制開閉制御を実行した後、更に更新されていてもよい。また、上式において△Ｘ’が還流時補正量を表す。 Here, the basic ignition timings after the recirculation presence / absence correction in the operation state B and the recirculation presence / absence correction are θ3 and θ4, respectively, and the knock learning value Δ1 and the knock learning value deviation ΔX are controlled by the forced opening / closing control. This is a value in the executed operation state A. However, the knock learning value Δ1 may be further updated after the forced opening / closing control is executed. In the above equation, ΔX ′ represents the correction amount during reflux.
ここまでの実施の形態１に係る内燃機関の制御装置による効果を、図１０のＥＧＲ開度と点火時期の挙動を示すタイムチャートを参照しながら説明する。
図１０において、運転状態Ａから運転状態Ｂへと変化してＥＧＲ開度ＥＶが開き側へ制御されたとき、還流有無補正後の基本点火時期に対してノック学習値△１を考慮し、更に還流時補正量△Ｘ’を考慮したものが、最終的な還流時目標点火時期となる。上述の構成にすることにより、ＥＧＲ運転領域全域において、その運転状態に応じた目標点火時期を適切に補正することができる。
The effects of the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment will be described with reference to the time chart showing the behavior of the EGR opening degree and the ignition timing in FIG.
In FIG. 10, when the operation state A changes to the operation state B and the EGR opening degree EV is controlled to the open side, the knock learning value Δ1 is considered with respect to the basic ignition timing after the recirculation presence / absence correction, The final target ignition timing at recirculation is determined in consideration of the recirculation correction amount ΔX ′. With the above-described configuration, the target ignition timing corresponding to the operation state can be corrected appropriately in the entire EGR operation region.
次に、強制開閉制御手段Ｍ２における強制開閉制御の実行条件について、図１１のＥＧＲ装置７による還流が実施される運転領域を示す図を参照しながら説明する。
図１１において、ＥＧＲ運転領域とＥＧＲ非運転領域は、回転速度と充填効率をパラメータとして領域分けされる。ここでＥＧＲ運転領域内において、目標値通りにＥＧＲ開度を開弁制御したときの還流量が所定値Ｋ３以上となる運転領域を強制開閉制御の実行可能領域とする。つまり、強制開閉制御の実行可能領域を、回転速度と充填効率により予め設定しておく。前記実行可能領域でのみ強制開閉制御を実施することにより、還流制御中の排気還流量が少ない運転領域で還流時の実際の還流量が低下していたときの目標点火時期の補正量に比べて、還流時の実際の還流量が低下していたときの目標点火時期の補正量が大きく算出でき、もともと微量の排ガスしか還流されない運転状態において強制開閉制御を実行することによるＥＧＲ装置７の異常や経年変化に関する判断不良を回避することができる。また、強制開閉制御手段Ｍ２において、強制開閉制御を実施している最中に、アクセル開度の変化量が所定値Ｋ４以上になったときには強制開閉制御を解除して、運転状態に応じた目標ＥＧＲ開度に制御することにより、アクセル開度が変化して運転状態が変化することによる還流時補正量△Ｘ’の誤差を除くことができる。
Next, the execution conditions of the forced open / close control in the forced open / close control means M2 will be described with reference to a diagram showing an operation region where the EGR device 7 in FIG.
In FIG. 11, the EGR operation region and the EGR non-operation region are divided into regions using the rotation speed and the charging efficiency as parameters. Here, in the EGR operation region, the operation region in which the recirculation amount when the EGR opening degree is controlled to open according to the target value is equal to or greater than the predetermined value K3 is set as the executable region of forced opening / closing control. That is, the executable region for forced opening / closing control is set in advance by the rotational speed and the charging efficiency. By performing forced open / close control only in the feasible region, compared with the correction amount of the target ignition timing when the actual recirculation amount during recirculation is reduced in the operation region where the exhaust gas recirculation amount is small during the recirculation control. The correction amount of the target ignition timing when the actual recirculation amount at the time of recirculation can be greatly calculated, and abnormalities in the EGR device 7 due to the forced open / close control being executed in the operating state where only a small amount of exhaust gas is recirculated originally. It is possible to avoid poor judgment regarding secular change. In addition, when the forced opening / closing control means M2 is performing the forced opening / closing control, the forced opening / closing control is canceled when the change amount of the accelerator opening is equal to or greater than the predetermined value K4, and the target according to the operating state is released. By controlling to the EGR opening, it is possible to eliminate an error in the correction amount ΔX ′ during recirculation caused by a change in the operating state due to a change in the accelerator opening.
前記を設定しない場合、ＥＧＲ装置７の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化に応じた目標点火時期を適切に補正することができず、内燃機関のノッキングを未然に回避することができなくなる。なお、所定値Ｋ３、Ｋ４は判断不良を想定した予備テストにより設定された値である。例えば、所定値Ｋ３には、ＥＧＲ装置７が故障していない状態での定常運転状態において、還流量毎に強制開閉制御を実行することにより、ＥＧＲ装置７が故障しているとの判断不良が発生しない最低限度の還流量を設定すればよい。また、所定値Ｋ４には、強制開閉制御の最中にアクセル開度を変化させることによる還流時補正量△Ｘ’のばらつきが、許容範囲内に収まるように、アクセル開度の変化量の上限値を設定すればよい。 If the above is not set, the target ignition timing corresponding to the change in the exhaust gas recirculation amount due to the abnormality of the EGR device 7 or the secular change cannot be corrected appropriately, and knocking of the internal combustion engine can be avoided in advance. become unable. Note that the predetermined values K3 and K4 are values set by a preliminary test assuming a determination failure. For example, the predetermined value K3 includes a failure to judge that the EGR device 7 has failed by performing forced opening / closing control for each return amount in a steady operation state where the EGR device 7 has not failed. What is necessary is just to set the minimum reflux amount which does not generate | occur | produce. In addition, the predetermined value K4 has an upper limit of the amount of change in the accelerator opening so that the variation in the correction amount ΔX ′ during recirculation caused by changing the accelerator opening during the forced opening / closing control falls within the allowable range. A value should be set.
次に、この実施の形態における目標スロットル開度Ｓ６、通電／遮断信号Ｓ７、目標ＥＧＲ開度Ｓ８以外のＥＣＵ１６からの指示信号に関して、図１２のＥＧＲ装置７とインマニ圧とトルクの挙動を示すタイムチャートを参照しながら説明する。
図１２において、開弁状態から閉弁状態へと変化してＥＧＲ開度ＥＶが閉じ側へ制御されたとき、還流量の低下によりサージタンク５の負圧が上がることによりインマニ圧ｐｅが低下する。インマニ圧ｐｅが低下すると吸気損失によるロストルクが大きくなるため、その吸気損失に相当するトルク△Ｐｌｏｓｓを吸気損失トルク補正手段により補正する。
Next, with respect to the instruction signals from the
In FIG. 12, when the EGR opening degree EV is controlled to the closed side from the valve opening state to the valve closing state, the intake manifold pressure pe decreases due to the negative pressure of the
吸気損失トルク補正手段の具体例としては、オルタネータの発電電流量と車載エアコンの冷媒圧のうち少なくとも１つに上限の制限値を新たに設け、オルタ負荷トルクとエアコン負荷トルクの和がトルク△Ｐｌｏｓｓ相当だけ低減する方向に制御するものを用いる。つまり、吸気損失によるロストルクが大きくなる分、オルタネータや車載エアコンの負荷トルクを低減させることにより、エンジン１に付加されるロストルクの合計が変化しないように制御することができるため、ロストルクが大きくなることによるエンジン１の回転速度の低下を抑制でき、その結果として、回転速度を一定に維持することが可能となり、強制開閉制御を実施する前後の期間で同一の運転状態となって、ＥＧＲ装置７の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化による点火時期の遅角量を速やかに、且つ正確に検出し、運転状態に応じて目標点火時期を適切な値に補正することができる。
As a specific example of the intake loss torque correction means, an upper limit value is newly provided for at least one of the generated current amount of the alternator and the refrigerant pressure of the in-vehicle air conditioner, and the sum of the alternator load torque and the air conditioner load torque is the torque ΔPloss. What controls in the direction to reduce considerably is used. In other words, since the loss torque due to intake loss increases, the load torque of the alternator and the on-vehicle air conditioner can be reduced to control the total loss torque added to the
以上詳述したように、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置によれば、ＥＧＲ装置７の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化に応じて目標点火時期を適切に補正し、エンジン１のノッキングを未然に回避することができる。
As described above in detail, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, the target ignition timing is appropriately corrected in accordance with the change in the exhaust gas recirculation amount due to the abnormality of the EGR device 7 or the secular change. The knocking of the
また、還流時目標点火時期算出手段Ｍ６は、少なくともＥＧＲ装置７による還流が実施されているときのノック学習手段Ｍ５によるノック学習値と、強制開閉制御手段Ｍ２により還流弁を強制的に閉弁状態に制御しているときのノック学習値との差であるノック学習値偏差、及びＥＧＲ装置７による還流が実施されているか否かの還流有無補正による補正量に基づいて、ＥＧＲ装置７による還流が実施されているときの目標点火時期を補正することにより、ＥＧＲ運転領域全域において、その運転状態に応じた目標点火時期を適切に補正することができる。 Further, the recirculation target ignition timing calculation means M6 forcibly closes the recirculation valve by the knock learning value by the knock learning means M5 when the recirculation by the EGR device 7 is performed and the forced open / close control means M2. Based on the knock learning value deviation, which is the difference from the knock learning value when the control is performed, and the correction amount by the return presence / absence correction of whether or not the return by the EGR device 7 is performed, the return by the EGR device 7 is By correcting the target ignition timing when it is implemented, it is possible to appropriately correct the target ignition timing corresponding to the operating state in the entire EGR operating region.
また、強制開閉制御手段Ｍ２は、還流弁をテーリング変化または段階的なステップ変化により徐徐に変化させる構成にすることにより、急激に還流量が低下して強いノッキングが頻繁に発生することを抑制したり、急激に還流量が増加して運転状態が変化することによる出力トルクの急激な変化を抑制することができる。 In addition, the forced opening / closing control means M2 is configured to gradually change the reflux valve by tailing change or stepwise step change, thereby suppressing the frequent occurrence of strong knocking due to a sudden decrease in the reflux amount. Or a sudden change in the output torque due to a sudden increase in the amount of reflux and a change in the operating state can be suppressed.
また、強制開閉制御手段Ｍ２は、排気還流の流量が所定値以上となる運転領域をエンジン１の運転状態を示す回転速度、充填効率、機関温度のうち少なくとも１つの情報により予め記憶しておき、前記運転領域でのみ実施するようにしているので、還流制御中の排気還流量が少ない運転領域で還流時の実際の還流量が低下していたときの目標点火時期の補正量に比べて、還流時の実際の還流量が低下していたときの目標点火時期の補正量が大きく算出でき、もともと微量の排気ガスしか還流されない運転状態において強制開閉制御手段Ｍ２で強制開閉制御を実施することによるＥＧＲ装置７の異常や経年変化に関する判断不良を回避することができる。
Further, the forced opening / closing control means M2 stores in advance an operation region where the flow rate of the exhaust gas recirculation is a predetermined value or more based on at least one information among the rotational speed indicating the operation state of the
また、強制開閉制御手段Ｍ２は、アクセル開度の変化量が所定値以上のときに強制的な開閉制御を解除する構成にすることにより、アクセル開度が変化して運転状態が変化することによる還流時補正量の誤差を除くことができる。前記を設定しない場合、ＥＧＲ装置７の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化に応じた目標点火時期を適切に補正することができず、エンジン１のノッキングを未然に回避することができなくなる。
Further, the forced opening / closing control means M2 is configured to cancel the forced opening / closing control when the amount of change in the accelerator opening is equal to or greater than a predetermined value, thereby changing the operating state by changing the accelerator opening. The error of the correction amount during reflux can be eliminated. If the above is not set, the target ignition timing according to the change in the exhaust gas recirculation amount due to the abnormality of the EGR device 7 or the secular change cannot be corrected appropriately, and knocking of the
また、ＥＧＲ装置７による還流が実施されているときのインマニ圧と、強制開閉制御手段Ｍ２により還流弁を強制的に閉弁状態に制御しているときのインマニ圧との差に相当する吸気損失分のトルクを、吸気損失分のトルクを補正することにより、吸気損失が増大することによるエンジン１の回転速度の低下を抑制できる。その結果、回転速度を一定に維持することが可能となり、強制開閉制御を実施する前後の期間で同一の運転状態となり、ＥＧＲ装置７の異常や経年変化に伴う排気ガスの還流量の変化による点火時期の遅角量を速やかに且つ正確に検出し、運転状態に応じて目標点火時期を適切な値に補正することができる。
Further, the intake air loss corresponding to the difference between the intake manifold pressure when the recirculation by the EGR device 7 is performed and the intake manifold pressure when the recirculation valve is forcibly controlled to be closed by the forced opening / closing control means M2. By correcting the torque for the minute and the torque for the intake loss, it is possible to suppress a decrease in the rotational speed of the
なお、前記実施の形態はこの発明を実施するための例にすぎず、この発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されたこの発明の要旨の範囲内において、すべての変更が含まれることが意図される。 The above embodiment is merely an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the specific embodiment, and the scope of the gist of the present invention described in the claims. It is intended that all changes be included within.
１ エンジン（内燃機関） ２ 電子制御式スロットルバルブ
３ スロットル開度センサ ４ エアフロセンサ
５ サージタンク ６ インマニ圧センサ
７ ＥＧＲ装置 ８ インジェクタ
９ 吸気バルブ １０ カムシャフト
１１ 可変バルブタイミング機構 １２ 点火コイル
１３ 点火プラグ １４ ノックセンサ
１５ クランク角センサ １６ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｓ１ 吸入空気流量 Ｓ２ インマニ圧
Ｓ３ 電子制御式スロットルバルブの開度 Ｓ４ クランク軸のプレートのエッジに同期したパルス
Ｓ５ シリンダブロックに伝わる振動 Ｓ６ 目標スロットル開度
Ｓ７ 通電／遮断信号 Ｓ８ 目標ＥＧＲ開度
Ｍ１ ルロットル開閉制御手段 Ｍ２ 強制開閉制御手段
Ｍ３ 目標点火時期算出手段 Ｍ４ ノック制御手段
Ｍ５ ノック学習手段 Ｍ６ 環流時目標点火時期算出手段
Ｍ７ 環流時スロットル開度制御手段
DESCRIPTION OF
S1 Intake air flow rate S2 Intake manifold pressure S3 Opening of electronically controlled throttle valve S4 Pulse synchronized with crankshaft plate edge S5 Vibration transmitted to cylinder block S6 Target throttle opening S7 Energization / cutoff signal S8 Target EGR opening M1 Open / close control means M2 Forced open / close control means M3 Target ignition timing calculation means M4 Knock control means M5 Knock learning means M6 Recirculation target ignition timing calculation means M7 Recirculation throttle opening degree control means
Claims (6)
前記内燃機関の排気系から排気ガスの一部を吸気系に還流するＥＧＲ装置の還流弁を強制的に開閉制御する強制開閉制御手段と、
前記内燃機関の運転状態に基づいて算出される基本点火時期に対し、少なくとも機関温度による温度補正と前記ＥＧＲ装置による還流が実施されているか否かによる還流有無補正を行った目標点火時期を算出する目標点火時期算出手段と、
前記内燃機関のノッキングの発生を検出するノック検出手段によりノッキングが検出された場合は、前記内燃機関の点火時期を遅角側へ制御し、前記ノッキングが検出されない場合は、前記点火時期を進角側へ制御するノック制御手段と、
前記ノック制御手段により制御された遅角量や進角量を学習するノック学習手段と、
前記ＥＧＲ装置による還流が実施されているときの前記ノック学習手段によるノック学習値と、前記強制開閉制御手段により前記還流弁を強制的に閉弁状態に制御しているときの前記ノック学習手段によるノック学習値の２つのノック学習値に基づいて前記ＥＧＲ装置による還流が実施されているときの目標点火時期を補正する還流時目標点火時期算出手段と、
前記強制開閉制御手段により前記還流弁を強制的に閉弁状態に制御している期間において、前記ＥＧＲ装置による還流が実施されているときの内燃機関の充填効率に対して、前記強制開閉制御手段により前記還流弁が強制的に閉弁状態に制御されるときの充填効率が所定値以内の変動量に収まるように前記スロットルバルブの開度を調整する還流時スロットル開度制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Throttle opening control means for controlling the intake air flow rate by changing the opening area of the intake passage by controlling the opening of a throttle valve provided in the intake passage of the internal combustion engine;
Forced open / close control means for forcibly opening / closing a recirculation valve of an EGR device that recirculates part of the exhaust gas from the exhaust system of the internal combustion engine to the intake system;
A target ignition timing is calculated with respect to a basic ignition timing calculated based on an operating state of the internal combustion engine, at least a temperature correction based on the engine temperature and a recirculation presence / absence correction based on whether or not the recirculation is performed by the EGR device. Target ignition timing calculation means,
When knocking is detected by the knock detection means for detecting the occurrence of knocking in the internal combustion engine, the ignition timing of the internal combustion engine is controlled to the retard side, and when the knocking is not detected, the ignition timing is advanced. Knock control means for controlling to the side,
Knock learning means for learning the amount of retardation and advance angle controlled by the knock control means;
The knock learning value by the knock learning means when the EGR device is recirculating and the knock learning means when the recirculation valve is forcibly controlled to be closed by the forced opening / closing control means Recirculation target ignition timing calculation means for correcting a target ignition timing when recirculation by the EGR device is performed based on two knock learning values of the knock learning value;
The forced opening / closing control means with respect to the charging efficiency of the internal combustion engine when the reflux by the EGR device is performed during the period when the reflux valve is forcibly controlled to be closed by the forced opening / closing control means. A recirculation throttle opening degree control means for adjusting the opening degree of the throttle valve so that the charging efficiency when the recirculation valve is forcibly controlled to be in the closed state is controlled to fall within a fluctuation amount within a predetermined value. A control device for an internal combustion engine.
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