JP5527805B2 - Fuel injection control device - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

本発明は、ディーゼルエンジンに代表される圧縮着火式の内燃機関の気筒内への燃料噴射制御を実行するための燃料噴射制御装置に関する。特に、本発明は、圧縮着火式内燃機関の気筒内での空燃比を適切に制御するための燃料噴射制御装置に関する。   The present invention relates to a fuel injection control device for executing fuel injection control into a cylinder of a compression ignition type internal combustion engine represented by a diesel engine. In particular, the present invention relates to a fuel injection control device for appropriately controlling an air-fuel ratio in a cylinder of a compression ignition type internal combustion engine.

従来、内燃機関の一態様としてディーゼルエンジンでは、燃費の向上や排気ガス中の有害物質の低減のために、気筒内での吸気量と燃料噴射量との比（以下「空燃比」という。）を制御しながら燃料噴射制御が行われている。   Conventionally, in a diesel engine as an aspect of an internal combustion engine, a ratio between an intake air amount and a fuel injection amount in a cylinder (hereinafter referred to as “air-fuel ratio”) in order to improve fuel consumption and reduce harmful substances in exhaust gas. The fuel injection control is performed while controlling the above.

このような燃料噴射制御を正確に行うために、内燃機関の運転状態が色々と変化しても気筒毎の吸気量を正確に求めることができるようにした内燃機関の空燃比制御装置及び気筒毎流入空気量推定方法が提案されている。   In order to perform such fuel injection control accurately, the air-fuel ratio control device for an internal combustion engine and each cylinder can accurately determine the intake air amount for each cylinder even if the operating state of the internal combustion engine changes in various ways. An inflow air amount estimation method has been proposed.

具体的には、マニホールド内の気体の密度を計測し、スロットルを通過する空気量を計測し、内燃機関のクランクの角度を計測し、クランク角に基づき吸気行程にある気筒を識別し、吸気行程の気筒に対応する計算手段が呼び出され、計算手段は、吸気効率を推定し、吸気効率と上記センサデータに基づき気筒に流入した空気量を計算し、この空気量に基づき該気筒への燃料噴射量を計算することで空燃比を制御するようにした内燃機関の空燃比制御装置及び気筒毎流入空気量推定方法が開示されている（特許文献１参照）。   Specifically, the density of gas in the manifold is measured, the amount of air passing through the throttle is measured, the angle of the crank of the internal combustion engine is measured, the cylinder in the intake stroke is identified based on the crank angle, and the intake stroke The calculation means corresponding to the cylinder is called, and the calculation means estimates the intake efficiency, calculates the amount of air flowing into the cylinder based on the intake efficiency and the sensor data, and injects fuel into the cylinder based on the air amount An air-fuel ratio control apparatus for an internal combustion engine that controls the air-fuel ratio by calculating the amount and an inflow air amount estimation method for each cylinder are disclosed (see Patent Document 1).

特開２００１−２３４７９８号公報 （全文、全図）JP 2001-234798 A (the whole sentence, all figures)

上記特許文献１では、気筒での吸気量を計算する際に用いる吸気効率の値を以下のように算出している。まず、スロットル通過空気量が計測される。次に、密度計測手段でマニホールド内の気体の密度を求め、この密度の増加量にマニホールドの容積をかけることでマニホールド内の気体の増加量が計算される。その後に、クランク角が計算され、これを微分してクランク角速度が計算され、これとマニホールド内の気体の密度より気筒への理想流入量が計算される。これらの計算結果をもとにして吸気効率が計算される。   In Patent Document 1, the value of the intake efficiency used when calculating the intake air amount in the cylinder is calculated as follows. First, the amount of air passing through the throttle is measured. Next, the density of the gas in the manifold is obtained by the density measuring means, and the increase amount of the gas in the manifold is calculated by multiplying the increase amount of the density by the volume of the manifold. Thereafter, the crank angle is calculated, and the crank angle speed is calculated by differentiating the crank angle, and the ideal inflow amount to the cylinder is calculated from this and the gas density in the manifold. The intake efficiency is calculated based on these calculation results.

この特許文献１において、スロットル通過空気量の計測に、スロットル部分に配置されるスロットル開度センサ、スロットルよりも上流側に配置される圧力センサ及び温度センサを用いる例や、スロットルよりも上流側に配置される熱線式空気流量計を用いる例が記載されている。また、特許文献１において、密度計測手段として、マニホールドの集合部分に配置される圧力センサ及び温度センサを組み合わせて用いる例が記載されている。   In this Patent Document 1, an example of using a throttle opening sensor disposed in a throttle portion, a pressure sensor and a temperature sensor disposed upstream of the throttle, and an upstream side of the throttle is used for measuring the amount of air passing through the throttle. An example using a placed hot wire air flow meter is described. Patent Document 1 describes an example in which a pressure sensor and a temperature sensor arranged in a manifold assembly portion are used in combination as density measuring means.

この特許文献１の方法では、吸気効率を求めるために種々のセンサを配置する必要があり、少なくともマニホールド内に圧力センサや温度センサについては既存のシステムに新たに付加する必要が生じる。そのため、特許文献１の方法を既存のシステムに適用しようとするとコストの増加を伴うことになる。   In the method of Patent Document 1, it is necessary to arrange various sensors in order to obtain the intake efficiency, and at least the pressure sensor and the temperature sensor in the manifold need to be newly added to the existing system. For this reason, if the method of Patent Document 1 is applied to an existing system, the cost increases.

そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、内燃機関のクランク角速度の変動の推移を利用して吸気効率を求めることによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明は、センサ等を新たに付加することなく既存のシステムにおいて吸気量を推定できるようにした燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the inventors of the present invention have made diligent efforts and found that such a problem can be solved by obtaining the intake efficiency by utilizing the change in the crank angular speed of the internal combustion engine, thereby completing the present invention. is there. That is, an object of the present invention is to provide a fuel injection control device that can estimate an intake air amount in an existing system without newly adding a sensor or the like.

本発明によれば、複数気筒を有する圧縮着火式の内燃機関の各気筒内に対して、吸気量と燃料噴射量との比を制御しながら燃料噴射制御を実行するための燃料噴射制御装置において、各気筒への指示噴射量の演算を行う指示噴射量演算手段と、内燃機関のクランク角速度を検出する角速度検出手段と、第１の気筒への燃料噴射によって生じたクランク角速度の変動の推移から、次に燃料噴射が行われる第２の気筒への吸気量を推定する吸気量推定手段と、吸気量と第２の気筒への燃料噴射量との比が所定範囲内となるように指示噴射量の補正を行う噴射量補正手段と、を備え、吸気量推定手段は、クランク角速度の増加期間における増加率と、クランク加速度の減少期間における減少率と、を求め、増加率及び減少率に基づいて吸気量を推定することを特徴とする燃料噴射制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。 According to the present invention, in the fuel injection control device for executing the fuel injection control while controlling the ratio of the intake air amount and the fuel injection amount in each cylinder of the compression ignition type internal combustion engine having a plurality of cylinders. From the transition of the change in the crank angular speed caused by the fuel injection into the first cylinder, the command injection quantity calculation means for calculating the command injection quantity to each cylinder, the angular speed detection means for detecting the crank angular speed of the internal combustion engine Then, the intake amount estimating means for estimating the intake amount to the second cylinder where the fuel injection is performed next, and the command injection so that the ratio of the intake amount and the fuel injection amount to the second cylinder is within a predetermined range Injection amount correction means for correcting the amount, and the intake air amount estimation means obtains an increase rate in the crank angular speed increase period and a decrease rate in the crank acceleration decrease period, and based on the increase rate and the decrease rate Estimate intake air The fuel injection control device according to claim Rukoto is provided, it is possible to solve the problems described above.

また、本発明の燃料噴射制御装置を構成するにあたり、吸気量推定手段は、あらかじめ記憶されている理想吸気効率の状態での増加率及び減少率の比を基準値として、求められた増加率及び減少率の比と基準値とを比較することにより第２の気筒の吸気効率を求め、吸気量を推定することが好ましい。   Further, when configuring the fuel injection control device of the present invention, the intake air amount estimating means uses the ratio of the increase rate and the decrease rate in the state of ideal intake efficiency stored in advance as a reference value, and the obtained increase rate and It is preferable to obtain the intake efficiency of the second cylinder by comparing the reduction ratio and the reference value, and to estimate the intake amount.

本発明の燃料噴射制御装置によれば、クランク角センサを用いて検出されるクランク角速度の変動の推移から気筒内への吸気量が推定され、この吸気量に応じて燃料噴射量の補正が行われる。したがって、既存のシステムに対して新たにセンサ等を付加することなく吸気量に応じて燃料噴射量を補正することができるようになる。   According to the fuel injection control device of the present invention, the intake air amount into the cylinder is estimated from the change in the crank angular velocity detected using the crank angle sensor, and the fuel injection amount is corrected according to the intake air amount. Is called. Therefore, the fuel injection amount can be corrected according to the intake air amount without adding a new sensor or the like to the existing system.

本発明の実施の形態にかかる内燃機関の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of an internal-combustion engine concerning an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態にかかる燃料噴射制御装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the fuel-injection control apparatus concerning embodiment of this invention. 気筒内の圧力とクランク角速度との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the pressure in a cylinder, and crank angular velocity. 気筒内に生じるエネルギーとクランク角速度との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the energy which arises in a cylinder, and crank angular velocity. クランク角速度の変動の推移における増加率及び減少率から吸気効率を推定する方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of estimating intake efficiency from the increase rate and decrease rate in transition of the fluctuation | variation of crank angular velocity. 本発明の実施の形態にかかる燃料噴射量の補正方法の制御フローを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control flow of the correction method of the fuel injection quantity concerning embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の燃料噴射制御装置に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、以下の実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものは同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。   Embodiments relating to a fuel injection control device of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. However, the following embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention. In addition, what attached | subjected the same code | symbol in each figure has shown the same member, and description is abbreviate | omitted suitably.

１．内燃機関の全体的構成
図１は、本発明の実施の形態にかかる燃料噴射制御装置７０によって燃料噴射制御が行われる内燃機関４０の概略構成を示している。この図１に示す内燃機関４０は、４気筒の圧縮着火式の内燃機関であるディーゼルエンジンである。この内燃機関４０の各気筒４１ａ〜４１ｄにはそれぞれインテーク・マニホールド１１の分岐部が接続され、吸気通路１２から取り込まれる空気がインテーク・マニホールド１１を介して各気筒４１ａ〜４１ｄ内に導入される。 1. Overall Configuration of Internal Combustion Engine FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine 40 in which fuel injection control is performed by a fuel injection control device 70 according to an embodiment of the present invention. The internal combustion engine 40 shown in FIG. 1 is a diesel engine that is a four-cylinder compression ignition type internal combustion engine. A branch portion of the intake manifold 11 is connected to each cylinder 41a to 41d of the internal combustion engine 40, and air taken in from the intake passage 12 is introduced into each cylinder 41a to 41d via the intake manifold 11.

吸気通路１２には、吸入空気の流量を調整するスロットル弁１７と、吸入空気の流量を測定するエアマスセンサ１８とが設けられている。スロットル弁１７は、燃料噴射制御装置７０からの制御信号により開度が調節されて、インテーク・マニホールド１１に送られる吸入空気の流量が調整される。   The intake passage 12 is provided with a throttle valve 17 that adjusts the flow rate of intake air and an air mass sensor 18 that measures the flow rate of intake air. The throttle valve 17 is adjusted in opening degree by a control signal from the fuel injection control device 70 to adjust the flow rate of the intake air sent to the intake manifold 11.

また、各気筒４１ａ〜４１ｄにはそれぞれ燃料噴射弁３４が備えられており、クランクシャフト４３の回転に伴ってピストン４２ａ〜４２ｄが各気筒４１ａ〜４１ｄ内を往復動し、各気筒４１ａ〜４１ｄ内が圧縮状態のときに各気筒４１ａ〜４１ｄ内にディーゼル燃料が噴射される。ディーゼル燃料が噴射されると各気筒４１ａ〜４１ｄ内では爆発を生じ、ピストン４２が押し下げられてクランクシャフト４３がさらに回転させられる。この内燃機関４０には、クランクシャフト４３の回転位相であるクランク角θを検出するためのクランク角センサ４４が設けられている。   Each cylinder 41a to 41d is provided with a fuel injection valve 34. As the crankshaft 43 rotates, the pistons 42a to 42d reciprocate in the cylinders 41a to 41d, and the cylinders 41a to 41d move. When the engine is in a compressed state, diesel fuel is injected into the cylinders 41a to 41d. When diesel fuel is injected, an explosion occurs in each of the cylinders 41a to 41d, the piston 42 is pushed down, and the crankshaft 43 is further rotated. The internal combustion engine 40 is provided with a crank angle sensor 44 for detecting a crank angle θ that is a rotational phase of the crankshaft 43.

２．燃料噴射制御装置
図２は、本実施形態の燃料噴射制御装置（以下、単に「制御装置」と称する。）７０の構成を機能的なブロックで表した図を示している。この制御装置７０は、公知の構成からなるマイクロコンピュータを中心に構成されており、指示噴射量演算手段７１と、角速度検出手段７３と、吸気量推定手段７４と、噴射量補正手段７５と、燃料噴射弁制御手段７６とを備えている。これらの各手段は、具体的にはマイクロコンピュータによるプログラムの実行によって実現される。 2. Fuel Injection Control Device FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the fuel injection control device (hereinafter simply referred to as “control device”) 70 of the present embodiment. The control device 70 is mainly configured by a microcomputer having a known configuration, and includes an instruction injection amount calculation means 71, an angular velocity detection means 73, an intake air amount estimation means 74, an injection amount correction means 75, a fuel. And an injection valve control means 76. Each of these means is specifically realized by execution of a program by a microcomputer.

また、制御装置７０には、図示しない記憶手段（ＲＡＭ：Random Access Memory）が備えられている。この記憶部には、各手段で算出ないし検出された情報や、内燃機関４０に備えられたセンサの情報が記憶され、記憶された情報は必要に応じて各手段によって読込まれる。   Further, the control device 70 is provided with storage means (RAM: Random Access Memory) not shown. This storage unit stores information calculated or detected by each means and information of sensors provided in the internal combustion engine 40, and the stored information is read by each means as necessary.

（１）指示噴射量演算手段及び角速度検出手段
指示噴射量演算手段７１は、機関回転数Ne及びアクセル操作量Acc等の運転状態に基づいて、内燃機関４０の各気筒４１ａ〜４１ｄ内に噴射する燃料の指示噴射量Qtgtを算出する。また、角速度検出手段７３は、クランク角センサ４４のセンサ信号Sωを単位時間ごとに継続的に読込み、単位時間当たりのクランクシャフト４３の回転変位の角速度ωを検出する。 (1) Instruction injection amount calculation means and angular velocity detection means The instruction injection amount calculation means 71 injects the cylinders 41a to 41d of the internal combustion engine 40 based on the operating state such as the engine speed Ne and the accelerator operation amount Acc A fuel command injection amount Qtgt is calculated. Further, the angular velocity detection means 73 continuously reads the sensor signal Sω of the crank angle sensor 44 every unit time, and detects the angular velocity ω of the rotational displacement of the crankshaft 43 per unit time.

（２）吸気量推定手段
吸気量推定手段７４は、角速度検出手段７３で検出されるクランク角速度ωを継続的に読み込み、このクランク角速度ωの変動の推移に基づいて各気筒４１ａ〜４１ｄ内への吸気量Vinを推定する。以下、本実施形態の制御装置７０によって実行される吸気量Vinの推定方法について具体的に説明する。 (2) Intake air amount estimation means The intake air amount estimation means 74 continuously reads the crank angular speed ω detected by the angular speed detection means 73, and enters the cylinders 41a to 41d into the cylinders 41a to 41d based on the change of the crank angular speed ω. Estimate the intake air amount Vin. Hereinafter, the estimation method of the intake air amount Vin executed by the control device 70 of the present embodiment will be specifically described.

図３は、クランク角θと各気筒４１ａ〜４１ｄ内の圧力Pcylとクランク角速度ωとの関係を示している。第１の気筒４１ａに関し、クランク角θが０〜１８０°の期間、第１の気筒４１ａはピストンが下死点から上死点に向けて上昇する圧縮行程にあり、第１の気筒４１ａ内の圧力Pcyl1は上昇する。クランク角θが１８０°のときにピストンは上死点に達し、第１の気筒４１ａ内では燃料が噴射されて爆発を生じる。   FIG. 3 shows the relationship between the crank angle θ, the pressure Pcyl in each of the cylinders 41a to 41d, and the crank angular velocity ω. Regarding the first cylinder 41a, during the period in which the crank angle θ is 0 to 180 °, the first cylinder 41a is in a compression stroke in which the piston rises from the bottom dead center toward the top dead center. The pressure Pcyl1 increases. When the crank angle θ is 180 °, the piston reaches top dead center, and fuel is injected into the first cylinder 41a to cause an explosion.

次いで、クランク角θが１８０〜３６０°の期間、第１の気筒４１ａは膨張行程にあり、ピストンが上死点から下死点に向けてピストンが押し下げられ圧力は低下する。その後、クランク角θが３６０〜５４０°の期間、第１の気筒４１ａは排気行程にありピストンが下死点から上死点へと上昇し、クランク角θが５４０〜７２０°の期間、第１の気筒４１ａは吸気行程にあり上死点から下死点へと移動するが、この期間においては第１の気筒４１ａ内の圧力はほとんど変動しない。   Next, during the period in which the crank angle θ is 180 to 360 °, the first cylinder 41a is in the expansion stroke, and the piston is pushed down from the top dead center toward the bottom dead center, and the pressure is reduced. Thereafter, during the period in which the crank angle θ is 360 to 540 °, the first cylinder 41a is in the exhaust stroke, the piston rises from the bottom dead center to the top dead center, and the first period in which the crank angle θ is 540 to 720 °. The cylinder 41a is in the intake stroke and moves from the top dead center to the bottom dead center, but the pressure in the first cylinder 41a hardly fluctuates during this period.

他の第２の気筒４１ｂ〜第４の気筒４１ｄについても、圧縮行程、膨張行程、排気行程、吸気行程が繰り返され、気筒内の圧力は第１の気筒４１ａと同様に変化するが、その位相は１８０°づつずれている。各気筒４１ａ〜４１ｄにおけるこのようなサイクルが重なることによって、内燃機関４０のクランク角速度ωは、クランク角θが１８０°回転するごとに増加及び減少を繰り返す。この図３においては、第１の気筒４１ａ、第３の気筒４１ｃ、第４の気筒４１ｄ、第２の気筒４１ｂの順に燃料噴射が行われる例が示されている。   The compression stroke, the expansion stroke, the exhaust stroke, and the intake stroke are repeated in the other second cylinder 41b to the fourth cylinder 41d, and the pressure in the cylinder changes in the same manner as in the first cylinder 41a. Are shifted by 180 °. By overlapping such cycles in each of the cylinders 41a to 41d, the crank angular speed ω of the internal combustion engine 40 repeatedly increases and decreases every time the crank angle θ rotates 180 °. FIG. 3 shows an example in which fuel injection is performed in the order of the first cylinder 41a, the third cylinder 41c, the fourth cylinder 41d, and the second cylinder 41b.

図４（ａ）及び（ｂ）は、図３におけるクランク角θが１８０〜３６０°の期間におけるクランク角速度ωの推移を示している。図４（ａ）に示すように、クランク角θが１８０〜３６０°の期間において、第１の気筒４１ａは爆発行程から膨張行程にある一方、第３の気筒４１ｃは圧縮行程にある。すなわち、第１の気筒４１ａでは爆発によってエネルギーが発生している一方、第３の気筒４１ｃでは圧縮によってエネルギーが消失している。   4A and 4B show changes in the crank angular speed ω during the period in which the crank angle θ in FIG. 3 is 180 to 360 °. As shown in FIG. 4A, in the period where the crank angle θ is 180 to 360 °, the first cylinder 41a is in the expansion stroke from the explosion stroke, while the third cylinder 41c is in the compression stroke. That is, energy is generated by explosion in the first cylinder 41a, whereas energy is lost by compression in the third cylinder 41c.

ただし、第１の気筒４１ａで発生するエネルギーは爆発の直後が最大であり、その後は次第に減少する一方、第３の気筒４１ｃで消失するエネルギーは気筒内の圧力の上昇に伴って次第に増大する。そのため、この期間の初期においては第１の気筒４１ａでの爆発によって発生するエネルギーが支配的である一方、この期間の終期に近付くにつれて第３の気筒４１ｃでの圧縮によって消失するエネルギーが支配的になる。   However, the energy generated in the first cylinder 41a is maximum immediately after the explosion and thereafter gradually decreases, while the energy lost in the third cylinder 41c gradually increases as the pressure in the cylinder increases. For this reason, the energy generated by the explosion in the first cylinder 41a is dominant at the beginning of this period, while the energy lost by the compression in the third cylinder 41c is dominant as the end of this period is approached. Become.

換言すれば、図４（ｂ）に示すように、クランク角速度ωが増加する期間においては、第１の気筒４１ａでの爆発によって発生したエネルギーが支配的であり、そのときのクランク角速度ωの増加率δComb（＝ｂ／ａ＞０）は第１の気筒４１ａへの燃料噴射量に比例すると見ることができる。また、クランク角速度ωが減少する期間においては、第３の気筒４１ｃでの圧縮によって消失するエネルギーが支配的であり、そのときのクランク角速度ωの減少率δComp（＝Ｂ／Ａ＞０）は第３の気筒４１ｃへの吸気量Vinに比例すると見ることができる。   In other words, as shown in FIG. 4B, during the period in which the crank angular speed ω increases, the energy generated by the explosion in the first cylinder 41a is dominant, and the crank angular speed ω increases at that time. It can be seen that the rate δComb (= b / a> 0) is proportional to the amount of fuel injected into the first cylinder 41a. In addition, during the period in which the crank angular speed ω decreases, the energy lost by the compression in the third cylinder 41c is dominant, and the reduction rate δComp (= B / A> 0) of the crank angular speed ω at that time is the first. It can be seen that it is proportional to the intake air amount Vin into the third cylinder 41c.

そこで、第１の気筒４１ａへの燃料噴射によって生じたクランク角速度ωの変動の推移における増加率δComb及び減少率δCompを求め、この増加率δCombと減少率δCompとの比を、図５に示すように、理想とする吸気効率での増加率δCombと減少率δCompとの比を示す基準ラインと比較することによって、基準状態の吸気効率を１００％とした場合の第３の気筒４１ｃでの吸気効率を推定することができる。吸気効率の基準状態は、例えば、増加率δCombと減少率δCompとの比が１．０の状態に設定することができるが、これ以外の値であっても適宜所望の状態に設定することができる。   Therefore, the increase rate δComb and the decrease rate δComp in the transition of the fluctuation of the crank angular velocity ω caused by the fuel injection into the first cylinder 41a are obtained, and the ratio between the increase rate δComb and the decrease rate δComp is shown in FIG. Furthermore, the intake efficiency in the third cylinder 41c when the intake efficiency in the reference state is set to 100% by comparing with the reference line indicating the ratio of the increase rate δComb and the decrease rate δComp in the ideal intake efficiency. Can be estimated. The reference state of the intake efficiency can be set to a state where the ratio of the increase rate δComb and the decrease rate δComp is 1.0, for example, but other values can be set to a desired state as appropriate. it can.

クランク角速度ωの変動の推移の増加率δCombを求める際のクランク角θの位置については、爆発によって発生したエネルギーが支配的な期間、すなわち、燃料噴射量の違いによる増加率δCombの差が顕著に表れるような期間であれば特に制限されるものではない。同様に、クランク角速度ωの変動の推移の減少率δCompを求める際のクランク角θの位置については、圧縮によって消失するエネルギーが支配的な期間、すなわち、吸気量Vinの違いによる減少率δCompの差が顕著に表れるような期間であれば特に制限されるものではない。例えば、クランク角速度ωの増加割合又は減少割合が比較的大きい期間において求めることが好ましく、具体的には、クランク角θが２００〜２３０°の期間と、３１０〜３４０°の期間とにおいて、それぞれ増加率δComb及び減少率δCompを求めることができる。   Regarding the position of the crank angle θ when obtaining the increase rate δComb of the change in the crank angular speed ω, the difference in the increase rate δComb due to the difference in fuel injection amount is noticeable during the period when the energy generated by the explosion is dominant. There is no particular limitation as long as it appears. Similarly, with respect to the position of the crank angle θ for obtaining the decrease rate δComp of the change in the variation of the crank angular speed ω, the difference in the decrease rate δComp due to the difference in the intake air amount Vin, that is, the period in which the energy lost by compression is dominant. There is no particular limitation as long as it is a period in which is prominent. For example, it is preferable to obtain it during a period in which the increase rate or decrease rate of the crank angular speed ω is relatively large. Specifically, the crank angle θ increases in a period of 200 to 230 ° and a period of 310 to 340 °, respectively. The rate δComb and the decrease rate δComp can be obtained.

このようにして第３の気筒４１ｃでの吸気効率が推定されれば、吸気効率が１００％の場合の理想吸気量Vin0に吸気効率を乗じることによって、第３の気筒４１ｃでの吸気量Vinを推定することができる。   If the intake efficiency in the third cylinder 41c is estimated in this way, the intake amount Vin in the third cylinder 41c is obtained by multiplying the ideal intake amount Vin0 when the intake efficiency is 100% by the intake efficiency. Can be estimated.

（３）噴射量補正手段
噴射量補正手段７５は、吸気量推定手段７４で算出された吸気量Vinに基づいて、気筒内の空燃比A/Fが所望の値となるように指示噴射量演算手段７１で算出された指示噴射量Qtgtを補正し、補正後の指示噴射量Qtgt’を算出する。噴射量の補正によって調節される空燃比A/Fの値の範囲は、トレードオフの関係にある、燃焼後の排気ガスに含まれる排気微粒子（ＰＭ）及び窒素酸化物（ＮＯX）それぞれの値が許容値内に収まるようにあらかじめ実験等によって設定される。 (3) Injection amount correction means The injection amount correction means 75 calculates a commanded injection amount based on the intake air amount Vin calculated by the intake air amount estimating means 74 so that the air-fuel ratio A / F in the cylinder becomes a desired value. The command injection amount Qtgt calculated by the means 71 is corrected, and the corrected command injection amount Qtgt ′ is calculated. The range of the value of the air-fuel ratio A / F adjusted by correcting the injection amount is the value of each of the exhaust particulate (PM) and nitrogen oxide (NO x ) contained in the exhaust gas after combustion, which is in a trade-off relationship. Is set in advance by experiments or the like so as to fall within the allowable value.

（４）燃料噴射弁制御手段
燃料噴射弁制御手段７６は、噴射量補正手段７５で算出された補正後の指示噴射量Qtgt’に基づいて燃料噴射弁１３の通電制御を行う。具体的に、燃料噴射弁制御手段７６は、燃料噴射弁１３に供給されている燃料の圧力と補正後の指示噴射量Qtgt’とに基づいて燃料噴射弁１３への通電開始時期及び通電時間を決定し、燃料噴射弁１３の駆動制御を行うアクチュエータに対して指示信号を出力する。 (4) Fuel Injection Valve Control Unit The fuel injection valve control unit 76 performs energization control of the fuel injection valve 13 based on the corrected command injection amount Qtgt ′ calculated by the injection amount correction unit 75. Specifically, the fuel injection valve control means 76 determines the energization start timing and the energization time for the fuel injection valve 13 based on the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve 13 and the corrected command injection amount Qtgt ′. An instruction signal is output to the actuator that determines and drives the fuel injection valve 13.

本実施形態において、制御装置７０は、吸気量推定手段７４で推定される吸気量Vinに基づき指示噴射量演算手段７１で算出された指示噴射量Qtgtを補正するように構成されているが、これ以外にも、燃料噴射弁制御手段７６から燃料噴射弁１３に対して出力される制御指示値を補正するようにしてもよい。   In the present embodiment, the control device 70 is configured to correct the command injection amount Qtgt calculated by the command injection amount calculation unit 71 based on the intake amount Vin estimated by the intake amount estimation unit 74. In addition, the control instruction value output from the fuel injection valve control means 76 to the fuel injection valve 13 may be corrected.

３．制御の具体的フロー
次に、本実施形態の燃料噴射制御装置７０によって実行される指示噴射量補正制御の具体例な制御フローについて、図６に基づいて詳細に説明する。なお、以下の制御フローにおいては、これまで説明した内燃機関４０のうちの噴射が連続して実行される第１の気筒４１ａ及び第３の気筒４１ｃのみに着目して、第３の気筒４１ｃにおける指示噴射量の補正方法について説明する。 3. Specific Flow of Control Next, a specific control flow of the command injection amount correction control executed by the fuel injection control device 70 of the present embodiment will be described in detail based on FIG. In the following control flow, focusing on only the first cylinder 41a and the third cylinder 41c in which the injection of the internal combustion engine 40 described so far is continuously executed, the third cylinder 41c A method for correcting the command injection amount will be described.

まず、スタート後のステップＳ１において、内燃機関４０の回転数Neやアクセル操作量Acc等の運転状態を読み込んだ後、ステップＳ２において、第１の気筒４１ａ及び第３の気筒４１ｃにおける燃料の指示噴射量Qtgtを算出する。   First, in step S1 after the start, after reading the operating state such as the rotational speed Ne and the accelerator operation amount Acc of the internal combustion engine 40, in step S2, instructed injection of fuel in the first cylinder 41a and the third cylinder 41c. The quantity Qtgt is calculated.

次いで、ステップＳ３において、第１の気筒４１ａに対して燃料噴射制御を実行した後、ステップＳ４において、第１の気筒４１ａへの燃料噴射によって生じた内燃機関４０のクランク角速度ωの変動の推移を読み込む。次いで、ステップＳ５において、読み込まれたクランク角速度ωの変動の推移のうち、クランク角速度ωが増加状態にあるときの増加率δCombを求めるとともに、ステップＳ６において、クランク角速度ωが減少状態にあるときの減少率δCompを求める。   Next, in step S3, fuel injection control is executed for the first cylinder 41a. Then, in step S4, the change in the crank angular speed ω of the internal combustion engine 40 caused by the fuel injection to the first cylinder 41a is changed. Read. Next, in step S5, an increase rate δComb when the crank angular speed ω is in an increasing state is obtained out of the transition of the read crank angular speed ω, and in step S6, the crank angular speed ω is in a decreasing state. The reduction rate δComp is obtained.

次いで、ステップＳ７において、クランク角速度ωの増加率δComb及び減少率δCompに基づいて第３の気筒４１ｃでの吸気効率を求め、さらに、ステップＳ８において、第３の気筒４１ｃでの吸気量Vinを求める。   Next, in step S7, the intake efficiency in the third cylinder 41c is obtained based on the increase rate δComb and the decrease rate δComp of the crank angular velocity ω, and in step S8, the intake air amount Vin in the third cylinder 41c is obtained. .

次いで、ステップＳ９において、ステップＳ２で算出された指示噴射量QtgtとステップＳ８で求められた第３の気筒４１ｃでの吸気量Vinとに基づいて、第３の気筒４１ｃ内での空燃比A/Fを推定する。そして、ステップＳ１０において、第３の気筒４１ｃ内での空燃比A/Fが許容範囲内にあるか否かの判別を行う。   Next, in step S9, based on the command injection amount Qtgt calculated in step S2 and the intake air amount Vin in the third cylinder 41c obtained in step S8, the air-fuel ratio A / in the third cylinder 41c. Estimate F. In step S10, it is determined whether or not the air-fuel ratio A / F in the third cylinder 41c is within an allowable range.

空燃比A/Fが許容範囲内に有る場合にはそのままステップＳ１１に進み、指示噴射量Qtgtに基づいて第３の気筒４１ｃへの燃料噴射制御を実行し、本ルーチンを終了する。一方、空燃比A/Fが許容範囲外に有る場合には、ステップＳ１２に進み、空燃比A/Fが許容範囲内の値となるように指示噴射量Qtgtの補正を行った後に、ステップＳ１１に進んで補正後の指示噴射量Qtgt’に基づいて第３の気筒４１ｃへの燃料噴射制御を実行し、本ルーチンを終了する。   If the air-fuel ratio A / F is within the allowable range, the process proceeds to step S11 as it is, fuel injection control to the third cylinder 41c is executed based on the command injection amount Qtgt, and this routine is ended. On the other hand, if the air-fuel ratio A / F is outside the allowable range, the process proceeds to step S12, and after the commanded injection amount Qtgt is corrected so that the air-fuel ratio A / F becomes a value within the allowable range, step S11 is performed. The routine proceeds to, the fuel injection control to the third cylinder 41c is executed based on the corrected command injection amount Qtgt ', and this routine is terminated.

本実施形態における４気筒の内燃機関４０において、他の第１の気筒４１ａ、第２の気筒４１ｂ、第４の気筒４１ｄにおいても上述の制御フローと同様の手順に沿って、それぞれ第２の気筒４１ｂ、第４の気筒４１ｄ、第３の気筒４１ｃへの燃料噴射によって生じたクランク角速度ωの変動の推移に基づいて各気筒への吸気量Vinが推定され、気筒内での空燃比が所定の範囲内の値となるように指示噴射量の補正が行われるようになっている。   In the four-cylinder internal combustion engine 40 according to the present embodiment, the other first cylinder 41a, second cylinder 41b, and fourth cylinder 41d are each a second cylinder in the same procedure as the control flow described above. 41b, the fourth cylinder 41d, and the third cylinder 41c, the intake air amount Vin to each cylinder is estimated on the basis of the change in the crank angular velocity ω caused by the fuel injection into the third cylinder 41c, and the air-fuel ratio in the cylinder is a predetermined value. The command injection amount is corrected so as to be a value within the range.

以上説明したように、本実施形態の制御装置７０によれば、燃料噴射が実行されることによって生じたクランク角速度ωの変動の推移に基づいて、次に燃料噴射が実行される気筒への吸気量Vinが推定され、この気筒内での空燃比が所定範囲内となるように燃料噴射量の補正を行うことができる。したがって、既存の内燃機関への燃料噴射システムに対して新たにセンサ等を付加することなく、各気筒内での空燃比を所望の値に調整することができるようになる。   As described above, according to the control device 70 of the present embodiment, the intake air to the cylinder in which fuel injection is performed next is based on the transition of the variation in the crank angular speed ω caused by the fuel injection. The amount Vin is estimated, and the fuel injection amount can be corrected so that the air-fuel ratio in the cylinder is within a predetermined range. Therefore, the air-fuel ratio in each cylinder can be adjusted to a desired value without adding a new sensor or the like to the existing fuel injection system for the internal combustion engine.

１１：インテーク・マニホールド、１２：吸気通路、１７：スロットル弁、１８：エアマスセンサ、３４：燃料噴射弁、４０：内燃機関、４１ａ：第１の気筒、４１ｂ：第２の気筒、４１ｃ：第３の気筒、４１ｄ：第４の気筒、４２ａ・４２ｂ・４２ｃ・４２ｄ：ピストン、４３：クランクシャフト、４４：クランク角センサ、７０：制御装置、７１：指示噴射量演算手段、７３：角速度検出手段、７４：吸気量推定手段、７５：噴射量補正手段、７６：燃料噴射弁制御手段 11: intake manifold, 12: intake passage, 17: throttle valve, 18: air mass sensor, 34: fuel injection valve, 40: internal combustion engine, 41a: first cylinder, 41b: second cylinder, 41c: third Cylinder, 41d: fourth cylinder, 42a, 42b, 42c, 42d: piston, 43: crankshaft, 44: crank angle sensor, 70: control device, 71: command injection amount calculating means, 73: angular velocity detecting means, 74: Intake amount estimation means, 75: Injection amount correction means, 76: Fuel injection valve control means

Claims (2)

複数気筒を有する圧縮着火式の内燃機関の各気筒内に対して、吸気量と燃料噴射量との比を制御しながら燃料噴射制御を実行するための燃料噴射制御装置において、
前記各気筒への指示噴射量の演算を行う指示噴射量演算手段と、
前記内燃機関のクランク角速度を検出する角速度検出手段と、
第１の気筒への燃料噴射によって生じた前記クランク角速度の変動の推移から、次に燃料噴射が行われる第２の気筒への吸気量を推定する吸気量推定手段と、
前記吸気量と前記第２の気筒への燃料噴射量との比が所定範囲内となるように前記指示噴射量の補正を行う噴射量補正手段と、
を備え、
前記吸気量推定手段は、前記クランク角速度の増加期間における増加率と、前記クランク加速度の減少期間における減少率と、を求め、前記増加率及び前記減少率に基づいて前記吸気量を推定することを特徴とする燃料噴射制御装置。 In each fuel injection control device for executing fuel injection control while controlling the ratio between the intake air amount and the fuel injection amount in each cylinder of a compression ignition type internal combustion engine having a plurality of cylinders,
Commanded injection amount calculation means for calculating the commanded injection amount to each cylinder;
Angular velocity detection means for detecting the crank angular velocity of the internal combustion engine;
An intake air amount estimating means for estimating an intake air amount to the second cylinder in which fuel injection is to be performed next, from the transition of fluctuations in the crank angular velocity caused by fuel injection into the first cylinder;
Injection amount correction means for correcting the commanded injection amount so that a ratio between the intake amount and the fuel injection amount to the second cylinder is within a predetermined range;
Equipped with a,
The intake amount estimating means, an increase rate in the increase period of the crank angular speed, obtains a, a reduction rate in a decrease period of the crank acceleration, Rukoto to estimate the intake air amount based on the increase rate and the decrease rate A fuel injection control device. 前記吸気量推定手段は、あらかじめ記憶されている理想吸気効率の状態での前記増加率及び前記減少率の比を基準値として、求められた前記増加率及び前記減少率の比と前記基準値とを比較することにより前記第２の気筒の吸気効率を求め、前記吸気量を推定することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射制御装置。
The intake air amount estimation means uses the ratio of the increase rate and the decrease rate in the state of ideal intake efficiency stored in advance as a reference value, and the ratio of the obtained increase rate and the decrease rate and the reference value calculated intake efficiency of said second cylinder by comparing the fuel injection control device according to claim 1, wherein the estimating the intake air amount.
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