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図面 (18)

課題

要求噴射量過渡時に従来よりも応答遅れなく与える。

解決手段

アクセル開度APOを検出するアクセル開度検出手段42と、アクセル開度APOに応じて作動目標が定まると共に、実際にその目標通りに作動するまでに所定の応答遅れを有する吸気制御装置22と、空気流量Qaを検出する空気量検出手段32と、この検出される空気流量Qaに対し前記アクセル開度APOに対する前記吸気制御装置の応答遅れ分を補償した空気流量をアクセル開度相当流量Qaaとして算出するアクセル開度相当流量算出手段58と、このアクセル開度相当流量Qaaに基づいて要求噴射量Tpfを算出する要求噴射量算出手段59〜61と、この要求噴射量Tpfを燃料噴射制御に用いる燃料噴射制御手段31とを備え、吸気制御装置22は、吸気制御装置の応答遅れの時間よりも噴射セット時間のほうが長いときには、作動タイミングを遅らせる。

概要

背景

サイクル当たりシリンダ空気量Qc[g/cycle]に対して理論空燃比(14.7)を得るための噴射量であるシリンダ空気量相当噴射量Tp[ms]を算出し、このシリンダ空気量相当噴射量Tpを10ms進めた噴射量を10ms先取り噴射量とし、この10ms先取り噴射量の燃料燃料噴射弁からエンジンに供給するものがある(特許文献1参照)。
特開平1−305144号公報

概要

要求噴射量過渡時に従来よりも応答遅れなく与える。アクセル開度APOを検出するアクセル開度検出手段42と、アクセル開度APOに応じて作動目標が定まると共に、実際にその目標通りに作動するまでに所定の応答遅れを有する吸気制御装置22と、空気流量Qaを検出する空気量検出手段32と、この検出される空気流量Qaに対し前記アクセル開度APOに対する前記吸気制御装置の応答遅れ分を補償した空気流量をアクセル開度相当流量Qaaとして算出するアクセル開度相当流量算出手段58と、このアクセル開度相当流量Qaaに基づいて要求噴射量Tpfを算出する要求噴射量算出手段59〜61と、この要求噴射量Tpfを燃料噴射制御に用いる燃料噴射制御手段31とを備え、吸気制御装置22は、吸気制御装置の応答遅れの時間よりも噴射量セット時間のほうが長いときには、作動タイミングを遅らせる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
3件

この技術が所属する分野

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請求項1

アクセルペダル踏み込み量アクセル開度として検出するアクセル開度検出手段と、前記アクセル開度に応じて作動目標が定まると共に、実際にその目標通りに作動するまでに所定の応答遅れを有する吸気制御装置と、空気流量を検出する空気量検出手段と、この検出される空気流量に対し前記アクセル開度に対する前記吸気制御装置の応答遅れ分を補償した空気流量を吸気絞り弁先取り流量として算出する吸気絞り弁先取り流量算出手段と、この吸気絞り弁先取り流量に基づいて要求噴射量を算出する要求噴射量算出手段と、この要求噴射量を燃料噴射制御に用いる燃料噴射制御手段と、を備え、前記吸気制御装置は、吸気制御装置の応答遅れの時間よりも噴射セット時間のほうが長いときには、作動タイミングを遅らせる、ことを特徴とするエンジン制御装置

請求項2

前記空気量検出手段は、前記吸気絞り弁上流の空気流量を検出し、前記吸気制御装置は、前記アクセルペダルと機械的に接続されておらず前記アクセル開度に応じて吸気絞り弁開度目標値が定まると共に、実際に吸気絞り弁開度が前記吸気絞り弁目標値と一致するまでに所定の応答遅れを有する吸気絞り弁装置であって、吸気絞り弁装置の応答遅れの時間よりも噴射量セット時間のほうが長いときには、吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせる、ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。

請求項3

前記要求噴射量算出手段は、前記吸気絞り弁先取り流量に所定の遅れを持たせた値に基づいて要求噴射量を算出する、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のエンジンの制御装置。

請求項4

前記吸気絞り弁装置は、エンジンが低回転速度域のときに、吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせる、ことを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のエンジンの制御装置。

請求項5

前記低回転速度域は、エンジンの回転速度が略1500rpm以下の領域である、ことを特徴とする請求項4に記載のエンジンの制御装置。

請求項6

前記吸気絞り弁装置の応答遅れは、前記吸気絞り弁装置の無駄時間に一次または数次の遅れを加えたものである、ことを特徴とする請求項2から請求項5までのいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。

請求項7

前記吸気絞り弁装置の応答遅れは、前記吸気絞り弁装置の無駄時間である、ことを特徴とする請求項2から請求項5までのいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。

請求項8

前記所定の遅れを無駄時間として与え、この無駄時間を、前記吸気絞り弁装置の時間と噴射量セット時間とに基づいて算出する、ことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のエンジンの制御装置。

請求項9

前記噴射量セット時間は、同期噴射タイミングより吸気弁閉時期までのクランク角区間に要する時間である、ことを特徴とする請求項8に記載のエンジンの制御装置。

請求項10

前記同期噴射タイミングより吸気弁閉時期までのクランク角区間に要する時間をエンジン回転速度に基づいて算出する、ことを特徴とする請求項9に記載のエンジンの制御装置。

請求項11

前記吸気絞り弁装置は、前記応答遅れ時間が噴射量セット時間と同じになるように、吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせる、ことを特徴とする請求項2から請求項10までのいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。

請求項12

前記吸気絞り弁装置は、前記応答遅れ時間から噴射量セット時間を引いた値が負のときは、吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせる、ことを特徴とする請求項2から請求項10までのいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。

請求項13

前記吸気絞り弁装置は、前記吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせた時間を、吸気絞り弁の遅れ時間に反映させる、ことを特徴とする請求項2から請求項12までのいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。

請求項14

アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出手段と、前記アクセルペダルと機械的に接続されておらず前記アクセル開度に応じて吸気絞り弁開度目標値が定まると共に、実際に吸気絞り弁開度が前記吸気絞り弁目標値と一致するまでに所定の応答遅れを有する吸気絞り弁装置と、前記吸気絞り弁の上流の空気流量を検出する空気量検出手段と、前記アクセル開度により定まる吸気絞り弁先取り面積及び吸気絞り弁の開度により定まる絞り弁面積の比と、前記空気流量と、に基づいて吸気絞り弁先取り流量を算出する吸気絞り弁先取り流量算出手段と、前記吸気絞り弁先取り流量に基づいて現在のシリンダ空気量相当の噴射量を算出するシリンダ空気量相当噴射量算出手段と、このシリンダ空気量相当噴射量をエンジン負荷当量として用いてエンジン制御を行う手段と、を備え、前記吸気絞り弁装置は、前記吸気絞り弁装置の応答遅れの時間よりも噴射量セット時間のほうが長いときには、吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせる、ことを特徴とするエンジンの制御装置。

請求項15

前記シリンダ空気量相当噴射量算出手段は、前記吸気絞り弁先取り流量に所定の遅れを持たせた値に基づいて現在のシリンダ空気量相当の噴射量を算出する、ことを特徴とする請求項14に記載のエンジンの制御装置。

請求項16

前記シリンダ空気量相当噴射量は、前記吸気絞り弁先取り流量に前記吸気絞り弁装置の応答遅れを持たせた値に基づく値である、ことを特徴とする請求項14又は請求項15に記載のエンジンの制御装置。

請求項17

アクセルペダルの踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度検出手段と、前記アクセルペダルと機械的に接続されておらず前記アクセル開度に応じて吸気絞り弁開度目標値が定まると共に、実際に吸気絞り弁開度が前記吸気絞り弁目標値と一致するまでに所定の応答遅れを有する吸気絞り弁装置と、前記吸気絞り弁の上流の空気流量を検出する空気量検出手段と、前記アクセル開度により定まる吸気絞り弁先取り面積及び吸気絞り弁の開度により定まる絞り弁面積の比と、前記空気流量と、に基づいて吸気絞り弁先取り流量を算出する吸気絞り弁先取り流量算出手段と、前記吸気絞り弁先取り流量に基づいてシリンダ空気量を算出するシリンダ空気量算出手段と、このシリンダ空気量を用いてエンジン制御を行う手段と、を備え、前記吸気絞り弁装置は、前記吸気絞り弁装置の応答遅れの時間よりも噴射量セット時間のほうが長いときには、吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせる、ことを特徴とするエンジンの制御装置。

請求項18

前記シリンダ空気量算出手段は、前記吸気絞り弁先取り流量に所定の遅れを持たせた値に基づいてシリンダ空気量を算出する、ことを特徴とする請求項17に記載のエンジンの制御装置。

請求項19

前記シリンダ空気量は、前記吸気絞り弁先取り流量に前記吸気絞り弁装置の応答遅れを持たせた値に基づく値である、ことを特徴とする請求項17又は請求項18に記載のエンジンの制御装置。

請求項20

前記吸気絞り弁装置の応答遅れは、前記吸気絞り弁装置の無駄時間に一次または数次の遅れを加えたものである、ことを特徴とする請求項14から請求項19までのいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。

請求項21

前記吸気絞り弁装置の応答遅れは、前記吸気絞り弁装置の無駄時間である、ことを特徴とする請求項14から請求項19までのいずれか1項に記載のエンジンの制御装置。

請求項22

前記空気量検出手段は、シリンダ空気量を検出し、前記吸気制御装置は、前記アクセル開度に応じて吸気弁又は排気弁の作動目標が定まると共に、実際に吸気弁又は排気弁が目標通りに作動するまでに所定の応答遅れを有する可変動弁装置であって、可変動弁装置の応答遅れの時間よりも噴射量セット時間のほうが長いときには、吸気弁又は排気弁の作動タイミングを遅らせる、ことを特徴とする請求項1に記載のエンジンの制御装置。

請求項23

前記要求噴射量算出手段は、前記吸気絞り弁先取り流量に所定の遅れを持たせた値に基づいて要求噴射量を算出する、ことを特徴とする請求項22に記載のエンジンの制御装置。

請求項24

前記可変動弁装置の応答遅れは、前記可変動弁装置の無駄時間に一次または数次の遅れを加えたものである、ことを特徴とする請求項22又は請求項23に記載のエンジンの制御装置。

請求項25

前記可変動弁装置の応答遅れは、前記可変動弁装置の無駄時間である、ことを特徴とする請求項22又は請求項23に記載のエンジンの制御装置。

請求項26

前記所定の遅れを無駄時間として与え、この無駄時間を、前記吸気絞り弁装置の時間と噴射量セット時間とに基づいて算出する、ことを特徴とする請求項24又は請求項25に記載のエンジンの制御装置。

技術分野

0001

本発明はエンジン制御装置に関する。

背景技術

0002

サイクル当たりシリンダ空気量Qc[g/cycle]に対して理論空燃比(14.7)を得るための噴射量であるシリンダ空気量相当噴射量Tp[ms]を算出し、このシリンダ空気量相当噴射量Tpを10ms進めた噴射量を10ms先取り噴射量とし、この10ms先取り噴射量の燃料燃料噴射弁からエンジンに供給するものがある(特許文献1参照)。
特開平1−305144号公報

発明が解決しようとする課題

0003

ところで、図3図4は、加速により吸気絞り弁開度TVOを大きくしたときにシリンダ空気量相当噴射量Tp及び10ms先取り噴射量の変化について示している。図3図4においてエンジン回転速度Neは一定(例えば所定回転速度N0)とし、同期噴射タイミングITは時刻t1より少し遅れた時刻t2である。時刻t3から時刻t6までは吸気弁開期間である。同期噴射タイミングITはクランク角に同期しており、通常は図示のように吸気行程の手前である。

0004

さて、吸気弁閉時期VCである時刻t6でシリンダ空気量(図示しない)が確定する。確定するとは、1つのシリンダに空気量Qc1が閉じこめられたことを意味している。したがって、このときに目標空燃比を得るためにはこのシリンダ空気量Qc1に対応する噴射量Tf1を時刻t2の同期噴射タイミングで与える必要がある。ということは、要求噴射量は(t2、Tf1)の点を通過する波形であり、かつ要求噴射量の応答波形そのものはシリンダ空気量相当噴射量Tp(Tpの応答位相はシリンダ空気量の応答の位相と同じ)の応答波形とそっくり同じであるので、シリンダ空気量相当噴射量Tpの応答の位相を図示の位置まで進めた応答波形が要求噴射量の応答波形になる(図3図4破線参照)。

0005

しかしながら、10ms先取り噴射量の応答波形では要求噴射量の応答波形に間に合わないため、実空燃比は一時的にリーンとなる(図4(D))。

0006

特に、急加速時リーン失火放置できないため、図4に示したように同期噴射タイミングITの後に割り込み噴射を行ってリーン失火が生じないようにしているが、割り込み噴射量と急加速の程度との間には本来何の相関関係もないので、急加速時の割り込み噴射を導入していると、図4(D)において実線で示したように加速初期リーン化は防止できるものの、加速後期には却ってリッチになっている(つまり噴射量の演算精度不足する)。

0007

また、従来より壁流補正を付加することで味付けもしているが、このときには図4(D)において一点鎖線で示したように加速後半に補正過剰となることが避け難く壁流補正にも限界がある。

0008

このように現状のシステムではここまでが限界であり、過渡時の運転性や排気浄化ベルの点で大きな不満が出るレベルではないものの、近年の運転性や排気規制動向を考えると、さらなる過渡運転性や排気浄化レベルの改善が求められる。

0009

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、新たに従来装置と異なるエンジンの制御装置を提案することを目的としている。

課題を解決するための手段

0010

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

0011

本発明は、アクセルペダル(41)の踏み込み量アクセル開度APOとして検出するアクセル開度検出手段(42)と、前記アクセル開度APOに応じて作動目標が定まると共に、実際にその目標通りに作動するまでに所定の応答遅れを有する吸気制御装置(22)と、空気流量Qaを検出する空気量検出手段(32)と、この検出される空気流量Qaに対し前記アクセル開度APOに対する前記吸気制御装置の応答遅れ分を補償した空気流量を吸気絞り弁先取り流量Qaaとして算出する吸気絞り弁先取り流量算出手段(58)と、この吸気絞り弁先取り流量Qaaに基づいて要求噴射量Tpfを算出する要求噴射量算出手段(59,60,61)と、この要求噴射量Tpfを燃料噴射制御に用いる燃料噴射制御手段(31)とを備え、前記吸気制御装置(22)は、吸気制御装置の応答遅れの時間よりも噴射量セット時間のほうが長いときには、作動タイミングを遅らせることを特徴とする。

発明の効果

0012

本発明によれば、吸気制御装置の応答遅れの時間よりも噴射量セット時間のほうが長いときには、作動タイミングを遅らせるようにした。このようにしたので、例えばエンジン回転速度が遅く、エンジン回転速度Neが低い場合であっても、実際に燃料が噴射されるタイミングとスロットルの作動タイミングとが合うので、応答遅れなく燃料を噴射することができ、過渡時のレスポンス排気性能及び燃費の向上を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

0014

図1は本発明の一実施形態を示す概略構成図である。

0015

吸気絞り弁23により調量される空気は、吸気コレクタ2に蓄えられた後、吸気マニフォルド3を介して各気筒燃焼室5に導入される。燃料は各気筒の吸気ポート4に配置された燃料噴射弁21より、所定のタイミングで吸気ポート4内に間欠的に噴射供給される。ここで、燃料噴射弁21に与える燃料噴射量は、エンジンコントローラ31がエアフローメータ32(空気流量検出手段)により検出される吸入空気流量と、クランク角センサ(33、34)からの信号に基づいて演算されるエンジン回転速度とに応じて算出している。

0016

噴射された燃料は吸気と混合して混合気を作り、この混合気は吸気弁15を閉じることで燃焼室5内に閉じこめられ、ピストン6の上昇によって圧縮され、点火プラグ14により着火されて燃焼する。この燃焼によるガス圧がピストン6を押し下げ仕事を行い、このピストン6の往復運動クランクシャフト7の回転運動へと変換される。燃焼後のガス排気)は排気弁16が開いたとき排気通路8へと排出される。

0017

排気通路8には三元触媒9、10を備える。三元触媒9、10は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲にあるとき、排気に含まれるHC、CO及びNOxを同時に効率よく除去できる。このため、エンジンコントローラ31では運転条件に応じて燃料噴射弁21からの基本噴射量を定めるとともに、三元触媒9の上流に設けたO2センサ35からの信号に基づいて空燃比をフィードバック制御する。

0018

吸気絞り弁23はスロットルモータ24により駆動される。運転者要求トルクはアクセルペダル41の踏み込み量(アクセル開度)に現れる。そこで、エンジンコントローラ31はアクセルセンサ42(アクセル開度検出手段)からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ24を介して吸気絞り弁23の開度を制御する。

0019

ここで、吸気絞り弁23とスロットルモータ24からなる吸気絞り弁装置22は、アクセルペダル41と機械的に接続されておらずアクセル開度に応じて吸気絞り弁開度目標値が定まるとともに、実際に吸気絞り弁開度が吸気絞り弁目標値と一致するまでに所定の応答遅れを有している。

0020

吸気弁15のリフト量及び作動角を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブ機構(以下、「VEL機構」という。)26と、クランクシャフト7と吸気バルブ用カムシャフト25との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気弁15のバルブタイミングを進遅角する可変バルブタイミング機構(以下「VTC機構」という。)27とを備える。これらの具体的な構成は特開2003−314347公報により公知であるのでその詳しい説明は省略する。

0021

図2は加速時の応答波形、具体的にはアクセル開度APOが第1開度APO1である状態から時刻t1で第2開度APO2まで踏み増ししてその第2開度APO2を保持したときの波形図である。このとき、吸気絞り弁装置22には応答遅れがあるので、吸気絞り弁開度TVOは時刻t4でやっと大きくなる。吸気絞り弁開度TVOが大きくなって吸気絞り弁23下流に流入する空気流量が増えても、この増えた空気はコレクタ2に一旦蓄えられた後に燃焼室5(シリンダ)へと吸入されるので、1つのシリンダに実際に吸入される空気量(この空気量を以下「シリンダ空気量」という。)Qcは、時刻t4よりもさらに遅れた時刻t5で立ち上がる。

0022

本発明では過渡時例えば加速時における噴射量の応答と空気量の応答の間の位相のズレだけを問題にするため、図2では噴射量と空気量とを同じ高さに揃えている。理論空燃比を目標空燃比とするとき、実際には噴射量が1であるのに対して空気量は14.7倍が必要であり、したがって本来なら噴射量が加速時に例えば10から13へと大きくなるとき、空気量は14.7×10から14.7×13へと14.7×3だけ大きくなるのであるが、図2においては噴射量について縦軸方向に14.7倍に拡大していると思えばよく、したがって噴射量が加速時に上記のように10から13へと3大きくなるとき、空気量も10から13へと3だけ大きくなる。また、シリンダ空気量Qcの単位は[g/cycle]であり、要求噴射量Tpfの単位は[ms]であって、同じではないが、こうした単位の違いも無視する。こうして簡略化すると、噴射量と空気量の応答波形は時間軸方向にずれているだけで、平行移動させるとぴったり重なることとなる。言い換えると、図2においてはシリンダ空気量Qcが1に対して要求噴射量Tpfとして1を与えれば目標空燃比が得られることとなる。

0023

さて、本発明の燃料噴射制御の基本的な考え方は次の通りである。すなわち、吸気絞り弁装置22の場合、アクセル開度APOに対し絞り弁開度TVOは時刻t1から時刻t4までの応答遅れ、実際には約40〜50msの無駄時間T2が生じる。ということは、燃料噴射量の演算にアクセル開度APOを用いれば、吸気絞り弁開度TVOの応答の位相よりも先行した要求噴射量の応答を実現できる。そのためにはシリンダ空気量Qcが応答する際の位相をアクセル開度APOが応答する際の位相と一致するまで、シリンダ空気量Qcを進めた値をアクセル開度相当シリンダ空気量Qcaとして算出する。このアクセル開度相当シリンダ空気量Qcaに、要求噴射量Tpfと同期させるための遅れ処理、図では無駄時間T1の遅れ処理を行って破線で示す要求噴射量Tpfを演算する。

0024

図2においてエンジン回転速度Neは一定(例えば所定回転速度N0)とし、同期噴射タイミングITは時刻t1より少し遅れた時刻t2にあるものとする。時刻t3から時刻t6までは吸気弁開期間である。同期噴射タイミングITはクランク角に同期しており、通常は図示のように吸気行程の手前にくる。

0025

吸気弁閉時期IVCである時刻t6でシリンダ空気量が確定する。確定するとは、1つのシリンダに空気量Qc1が閉じこめられたことを意味している。したがって、このときに目標空燃比を得るためにはこのシリンダ空気量Qc1と同じ量の噴射量Tpf1を時刻t2の同期噴射タイミングで与える必要がある。ということは、要求噴射量Tpfは(t2、Tpf1)の点を通過する応答波形であり、かつ要求噴射量Tpfの応答波形そのものはアクセル開度相当シリンダ空気量Qcaの応答波形とそっくり同じであるので、アクセル開度相当シリンダ空気量Qcaの応答の位相を所定の無駄時間T1だけ遅らせた応答波形を要求噴射量Tpfの応答波形とする。

0026

図2横軸時間軸であるため、エンジン回転速度Neが上記の所定回転速度N0より高くなったり低くなったりすると同期噴射タイミングITが変化する。エンジン回転速度Neが所定回転速度N0より低くなったときには同期噴射タイミングITが図示の位置より遅れ(図で右側に移動し)、逆にエンジン回転速度Neが所定回転速度N0より高くなったときには同期噴射タイミングITが図示の位置より早まる(図で左側に移動する)。つまり、エンジン回転速度Neにより無駄時間T1が変化するので、無駄時間T1はエンジン回転速度Neに応じて定める必要がある。

0027

なお、図2において同期噴射タイミングITが動き得る範囲については、進角側(図で左側)へは時刻t1に一致するまでである。ただし、エンジン回転速度Neが所定回転速度N0より低くなったときには同期噴射タイミングITが図示の位置より遅れる(図で右側に移動する)ので、エンジン回転速度Neが低い場合は、同期噴射タイミングITが時刻t1を超えて進角させなければ噴射タイミングが遅れてしまう状況も想定しうる。しかし、時刻t1よりも進角させるということは、アクセルペダルを踏み込む以前に燃料を噴射するということであり、現実的ではない。したがってこのようなときには、吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせることで、実際に燃料が噴射されるタイミングと吸気絞り弁の作動タイミングとを合わせ、応答遅れなく燃料を噴射することで、過渡時のレスポンス、排気性能及び燃費の向上を図る。

0028

なおエンジン回転速度Neが遅いか否かの具体的な判定速度は、後述の(10)式に基づいて求める。すなわち、無駄時間T1を負にすることはできないので、
T2−(60×1000/Ne)×(X1/360)<0、
ただし、
T2;機構によって定まるアクセル開度に対する絞り弁開度の応答遅れ[ms]、
X1;先取りクランク角区間[deg](詳細は後述)。

0029

これを変形して、
Ne<(500/3)×(X1/T2)
となるときには、吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせなければならない。具体的には、アクセル開度に対する絞り弁開度の応答遅れ時間T2から噴射量セット時間を引いた時間が正になるように、吸気絞り弁の作動タイミングを遅らせる。

0030

比較のため現状の燃料噴射制御を図3図4に示す。図3図4図2と同じ運転条件で考えている。ただし、図3(C)、図4(C)では図2と異なり応答波形はすべて噴射量である。

0031

さて、図3図4においてシリンダ空気量相当噴射量Tp[ms]は1サイクル当たりシリンダ空気量Qc[mg/cycle]を用いて次式により算出される。

0032

Tp=(Qc/14.7)×K1 …(補1)
ただし、K1;空気量を同期噴射パルス幅に変換するための係数一定値)。

0033

つまり、シリンダ空気量相当噴射量Tpは1サイクル当たりシリンダ空気量Qcに対して理論空燃比(14.7)を得るための噴射量である。このシリンダ空気量相当噴射量Tpを現状では10ms進めた応答波形を作ってこれを10ms先取り噴射量とし、この10ms先取り噴射量の燃料を燃料噴射弁21よりエンジンに供給している。

0034

しかしながら、この10ms先取り噴射量でも同期噴射タイミングITが図2と同じ位置にあるときには要求噴射量の応答波形に間に合わないため、実空燃比は加速時にリーンとなる(図4(D)の破線参照)。

0035

特に、急加速時のリーン失火を放置できないため、図4に示したように同期噴射タイミングITの後に割り込み噴射を行ってリーン失火が生じないようにしている。しかし、割り込み噴射量と急加速の程度との間には本来何の相関関係もないので、急加速時の割り込み噴射を導入していると、図4(D)において実線で示したように加速初期のリーン化は防止できるものの、加速後期に却ってリッチになっている(つまり噴射量の演算精度が不足する)。

0036

また、従来より壁流補正(後述する(11)式の過渡補正量Kathosによる補正のこと)を付加することで味付けもしているが、このときには図4(D)において一点鎖線で示したように加速後半に補正過剰となることが避け難く壁流補正にも限界がある。

0037

このように現状のシステムではここまでが限界であり、過渡の運転性や排気浄化レベルの点で大きな不満が出るレベルではないものの、近年の運転性や排気規制の動向を考えると、さらなる過渡運転性や排気浄化レベルの改善が求められるところであり、今回新たに従来装置と異なる燃料噴射制御を提案するものである。

0038

エンジンコントローラ31により実行される、新たな燃料噴射制御の制御内容を以下のブロック図に基づいて詳述する。ただし、本実施形態は可変動弁装置(VEL機構26及びVTC機構27)を備えているが、先に可変動弁装置を備えない場合で説明し、その後で可変動弁装置を備える場合に言及する。

0039

図5図6は2つの実施形態の制御ブロック図、図7図5図6の一部詳細ブロック図、図8図6のみの一部詳細ブロック図、図9は2つの実施形態に共通する加速時の応答を示す波形図である。図5図7に示す実施形態と図6図7図8に示す実施形態とはほぼ等価な構成あり、要求に応じていずれかの実施形態を採用すればよい。ここでは図5図7を第1実施形態、図6図7図8を第2実施形態として区別し、2つの実施形態に共通する部分を先に説明し、第2実施形態については第1実施形態との違いを主に説明する。

0040

第1、第2の実施形態の図5図6は要求噴射量Tpf[ms]、燃料噴射量Ti[ms]及びシリンダ空気量相当噴射量Tp[ms]を算出するためのもので、所定時間Δt毎(例えば1ms毎)に繰り返し実行する。

0041

図5図6において、AFM出力遅れ進み補償部51は、エアフローメータ32から信号を入力し、応答遅れ進み補償を行って、エアフローメータ流量Qa[kg/h]を求める。ただし、ここでは1/3600を乗じて、流量の単位としては[g/ms]で扱う。エアフローメータ出力の遅れ進み補償を行う方法は特開2003−314347公報に詳しいのでその説明は省略する。

0042

アクセル面積算出部52は、アクセルセンサ42により検出されるアクセル開度APOから図10に示したテーブルを検索することにより吸気絞り弁先取り面積としてのアクセル面積AAPO[m2]を求める。また絞り弁面積算出部53は、スロットルセンサ36により検出される吸気絞り弁23の開度TVOから図11に示したテーブルを検索することにより絞り弁面積ATVO[m2]を求める。面積比算出部54は、これらアクセル面積AAPOと絞り弁面積ATVOとの比AAPO/ATVOを算出する。

0043

ここで、アクセル面積AAPOはアクセル開度APOにより定まる仮想面積である。また絞り弁面積ATVOは吸気絞り弁の開度TVOにより定まる仮想面積である。アクセル面積AAPOは絞り弁面積ATVOと1対1で対応するように設定されている。つまり、図10図11においてアクセル開度APOの最大値は吸気絞り弁開度TVOの最大値に等しく、またアクセル面積AAPOの最大値は吸気絞り弁面積ATVOの最大値に等しい。このため、アクセルペダル41を全部踏み込んだときのアクセル面積AAPOは絞り弁23の全開時の絞り弁面積ATVOに等しい。アクセルペダル41を半分まで踏み込んだときのアクセル面積AAPOは絞り弁23の半開時の絞り弁面積ATVOに等しい。

0044

ただし、加速時(もちろん減速時も)には図2(A)に示したように、アクセル開度APOの立ち上がりに対して、吸気絞り弁装置22の応答遅れの分だけ絞り弁開度TVOの立ち上がりが遅れる。同様に、図9(A)に示したように、アクセル面積AAPOの立ち上がりに対して吸気絞り弁装置22の応答遅れの分だけ吸気絞り弁面積ATVOの立ち上がりが遅れる。

0045

ここで、アクセル面積AAPOに対する絞り弁面積ATVOの応答遅れ(つまり吸気絞り弁装置22の応答遅れ)を吸気絞り弁装置22の無駄時間T2であるとみなす。ただし、これに限られるものでなく、吸気絞り弁装置22の応答遅れを吸気絞り弁装置22の無駄時間T2に一次(又は数次)の遅れが加わったものとみなしてもよい。吸気絞り弁装置22の応答遅れを吸気絞り弁装置22の無駄時間T2とみなすときは、絞り弁面積ATVOの応答波形は、アクセル面積AAPOの応答波形を右側に平行移動させただけの波形(図示せず)となるが、吸気絞り弁装置22の応答遅れを吸気絞り弁装置22の無駄時間T2に一次遅れが加わったものとみなすときには、絞り弁開度TVOや絞り弁面積ATVOの応答波形は図2(A)、図9(A)に示したようになる。

0046

圧力比算出部55は、マニフォルド部圧力の先行圧であるアクセル開度相当マニフォルド部圧力Pma[Pa]と、大気圧センサ43により検出される大気圧Pa[Pa]の比Pma/Paから図12に示したテーブルを検索することにより補正圧力比PRA[無名数]を求める。圧力比算出部56は、マニフォルド部圧力Pm[Pa]そのものと、大気圧センサ43により検出される大気圧Pa[Pa]の比Pm/Paから図13に示したテーブルを検索することにより補正圧力比PR[無名数]を求める。圧力比比算出部57は、これら補正圧力比PRAとPRの比である圧力比比PRRを次式により算出する。

0047

PRR=PRA/PR …(1)。

0048

アクセル開度相当流量算出部58は、エアフローメータ流量Qaを、上記の面積比AAPO/ATVO及び圧力比比PRRとで補正して、つまり次式により吸気絞り弁先取り流量としてのアクセル開度相当流量Qaa[g/ms]を算出する。

0049

Qaa=Qa×(AAPO/ATVO)×PRR…(2)。

0050

ここで、加速時にこのアクセル開度相当流量Qaaがどうなるかを図9を参照して考えてみる。図9において加速前のアクセル面積を第1面積AAPO1、加速後のアクセル面積を第2面積AAPO2とする。また加速前のマニフォルド部圧力を第1圧力Pm1、加速後のマニフォルド部圧力を第2圧力Pm2とする。

0051

また、簡単のため補正圧力比PRA≒Pma/Pm、補正圧力比PR≒Pm/Paとする。このとき、PRR=PRA/PR=Pma/Pmとなる。したがって、上記(2)式に代えて次式を考える。

0052

Qaa=Qa×(AAPO/ATVO)×(Pma/Pm) …(補2)。

0053

まず、(補2)式右辺の面積比(AAPO/ATVO)は、アクセル面積が第1面積AAPO1より第2面積AAPO2に達するまでは1.0より徐々に大きくなり、アクセル面積が第2面積AAPO2に達したときより吸気絞り弁面積ATVOが立ち上がるまでは一定を保ち、吸気絞り弁面積ATVOが立ち上がってから第2面積AAPO2に一致するまでは徐々に小さくなり、吸気絞り弁面積ATVOが第2面積AAPO2に一致したとき1.0になる。一方、圧力比(Pma/Pm)は、アクセル開度相当マニフォルド部圧力Pmaが第1圧力Pm1より第2圧力Pm2に達するまでは1.0より徐々に大きくなり、アクセル開度相当マニフォルド部圧力Pmaが第2圧力Pm2に達したときよりマニフォルド部圧力Pmが立ち上がるまでは一定を保ち、マニフォルド部圧力Pmが立ち上がってから第2圧力Pm2に一致するまでは徐々に小さくなり、マニフォルド部圧力Pmが第2圧力Pm2に一致したとき、1.0になる。そして、流量Qaaはこのように変化する面積比及び圧力比比に比例するのであるから、図9(B)に示したように流量Qaaは、時刻t1で急激に立ち上がってピークをとり、その後は徐々に小さくなってエアフローメータ流量Qaと一致する波形となる。

0054

このように、アクセル開度相当流量Qaaは、このエアフローメータ流量Qaが応答する際の位相をアクセル開度APOが応答する際の位相と一致するまで、エアフローメータ流量Qaを進めた値、つまりエアフローメータ流量Qaを吸気絞り弁装置22の無駄時間T2だけ進めた値である。

0055

実際には、図12図13に示したように、圧力比Pma/Pm、Pm/Pmに代えて補正圧力比PRA、PRを用いており、補正圧力比PRA、PRは圧力比Pma/Pa、Pm/Paが1.0に近い付近で1.0より小さくなる値である。圧力比Pma/Pa、Pm/Paが1.0に近い付近で補正圧力比PRA、PRを1.0より小さくしているのは、次の理由からである。すなわち、圧力比Pma/Pa、Pm/Paが1.0に近い付近とは高負荷域であり、高負荷域では上記(補2)式により算出される流量Qaaより実際の流量が低下するので、補正圧力比PRA、PRを導入し、流量Qaaを高負荷域での実際の流量に適合させるようにしたものである。

0056

図12の補正圧力比PRAの特性は図13の補正圧力比PRの特性と同一であり、これらの特性は吸気絞り弁装置22の流量特性によって決定される。

0057

このようにして算出されるアクセル開度相当流量Qaaを入力するマニフォルド充填モデル59では、マニフォルド部空気量Cmaを算出し、1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量算出部60が、このマニフォルド部空気量Cmを用いて、1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量Qca[g/cycle]を算出する。

0058

ここで、マニフォルド充填モデルと1サイクル当たりシリンダ空気量算出部との組み合わせは、特開2001−50091公報の技術により公知であり、本発明においても図8に示したようにそっくり流用している。本発明は、この公知の技術を応用し、マニフォルド充填モデル59及び1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量算出部60を図7に示したように構成する。図7と、公知の技術そのものである図8とを比較すれば分かるように、本発明は、エアフローメータ流量Qaに代えて、アクセル開度相当流量Qaaをマニフォルド部流入空気量算出部から入力する。この違いにより、本発明では、1サイクル当たりシリンダ空気量Qcが応答する際の位相をアクセル開度APOが応答する際の位相と一致するまで、1サイクル当たりシリンダ空気量Qcを進めた値、つまり、図2に示したように1サイクル当たりシリンダ空気量Qcを吸気絞り弁装置22の無駄時間T2だけ進めた値を新たに求めることになる。そこで、この新たに求まる値を1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量Qcaと定義する(参照)。

0059

なお、図9にも1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量Qcaを示しているが、このときには応答の位相の違いだけを考えおり、したがって噴射量(Tp、Tpf)との単位の違いは無視されている。

0060

2つの実施例に共通する図7の詳細ブロック図を説明する。図7においてマニフォルド充填モデル59は、マニフォルド部流入空気量算出部81、マニフォルド部空気量収支計算部82を備える。また1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量算出部60は、アクセル開度相当シリンダ空気量算出部85、加重平均処理部86、単位換算部87を備えており、所定時間Δt毎に1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量Qca[g/cycle]を繰り返し算出する。所定時間Δtは制御周期であり、例えば1msとする。

0061

ここでは前提として、マニフォルド部(図1でコレクタ2、マニフォルド3及びポート4の総称)の圧力をPm[Pa]、マニフォルド部容積をVm[m3]、マニフォルド部空気量をCm[g]、マニフォルド部温度をTm[K]とする。また、シリンダ部(図1で燃焼室5のこと)の圧力をPc[Pa]、シリンダ容積をVc[m3]、シリンダ部温度をTc[K]とする。さらに、マニフォルド部とシリンダ部とでPm=Pc、Tm=Tc(圧力及び温度は変化しない)と仮定する。

0062

マニフォルド部流入空気量算出部81は、アクセル開度相当流量Qaa[g/ms]に制御周期Δt(=1ms)を乗算して、つまり次式により制御周期Δt当たりにマニフォルド部へ流入する空気量Caa[g]を算出する。

0063

Caa=Qaa×Δt …(3)。

0064

マニフォルド部空気量収支計算部82は、マニフォルド部空気量の前回値Cm(n-1)にこのマニフォルド部へ流入する空気量Caa[g]を加算し、またマニフォルド部からシリンダ部へと流出するアクセル開度相当シリンダ空気量Cca(n)[g]を減算して、つまり次式によりマニフォルド部空気量Cma(n)[g]を算出する。

0065

Cma(n)=Cma(n-1)+Caa−Cca(n) …(4)
(4)式右辺のアクセル開度相当シリンダ空気量Cca(n)は、前回(今回より制御周期Δtだけ前)にアクセル開度相当シリンダ空気量算出部85により算出されているアクセル開度相当シリンダ空気量Ccaである。

0066

アクセル開度相当シリンダ空気量算出部85では、マニフォルド部空気量Cma(n)、シリンダ容積Vc[m3]、マニフォルド部容積Vm[m3](Vc、Vmは一定値)を用いて次式によりアクセル開度相当シリンダ空気量Cca(n)[g]を算出する。

0067

Cca(n)=Vc×Cma(n)/Vm …(5)。

0068

(5)式は、次のようにして求めたものである。気体状態方程式P・V=C・R・Tより、C=P・V/(R・T)であるので、シリンダ部について次式が成立する。

0069

Cc=Pc・Vc/(R・Tc) …(補3)。

0070

ここで、シリンダ部圧力Pcとマニフォルド部圧力Pmは等しく、かつシリンダ部温度Tcとマニフォルド部温度Tmは等しいと仮定しているので、次式が得られる。

0071

Cc=Pm・Vc/(R・Tm) …(補4)。

0072

一方、気体の状態方程式P・V=C・R・Tより、P/(R・T)=C/Vであるので、マニフォルド部について次式が成立する。

0073

Pm/(R・Tm)=Cm/Vm …(補5)。

0074

この(補5)式を(補4)式に代入すれば以下が成立する。

0075

Cc=Vc・〔Pm/(R・Tm)〕=Vc・〔Cm/Vm〕。

0076

ここではシリンダ空気量Ccに代えて、アクセル開度相当シリンダ空気量Ccaを求めているので、Ccに代えてCcaを用いれば上記の(5)式が得られる。

0077

アクセル開度相当シリンダ空気量算出部85で今回算出されたアクセル開度相当シリンダ空気量Cca(n)は次回にマニフォルド部空気量収支計算部82で用いられる。このように、マニフォルド部空気量収支計算部82とアクセル開度相当シリンダ空気量算出部85とでは互いに相手の値を用いてサイクリックに算出する。

0078

加重平均処理部86では、このアクセル開度相当シリンダ空気量Cca(=Cca(n))を加重平均処理して、つまり次式によりアクセル開度相当シリンダ空気量の加重平均値Ccak[g]を算出する。

0079

Ccak(n)=Ccak(n-1)×(1−M)+Cca×M …(6)
ただし、Ccak(n) ;今回のアクセル開度相当シリンダ空気量の加重平均値、
Ccak(n-1);Δt前のアクセル開度相当シリンダ空気量の加重平均値
M ;加重平均係数(0<M<1)。

0080

単位換算部87では、このアクセル開度相当シリンダ空気量の加重平均値Ccak(=Ccak(n))をサイクル周期に対応させるため、エンジン回転速度Ne[rpm]を用いて、次式により1サイクル(4気筒エンジンであればクランク角で720°)当たりのアクセル開度相当シリンダ空気量Qca[g/cycle]に変換する。

0081

Qca=Ccak/(120/Ne) …(7)。

0082

一方、マニフォルド部圧力算出部83では、マニフォルド部空気量Cma(=Cma(n))、温度センサ44により検出されるマニフォルド部温度Tm[K]、マニフォルド部容積Vm[m3]を用いて次式によりマニフォルド部圧力Pm[Pa]を算出する。

0083

Pm=Cma×R×(Tm/Vm) …(8)
(8)式は、上記の(補5)式を変形したものである。

0084

アクセル開度相当マニフォルド部圧力算出部84では、このマニフォルド部圧力Pmを吸気絞り弁装置22の無駄時間T2だけ進ませた圧力を、アクセル開度相当マニフォルド部圧力Pma[Pa]として算出する。

0085

このようにして1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量Qca[g/cycle]、マニフォルド部圧力Pm、アクセル開度相当マニフォルド部圧力Pmaの算出を終了したら、図5戻り、要求噴射量算出部61及びシリンダ空気量相当噴射量算出部62では、1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量Qcaを理論空燃比(14.7)で除算して、つまり次式により理論空燃比の得られるアクセル開度相当噴射量Tca[ms]を求める。

0086

Tca=(Qca/14.7)×K1 …(9)
ただし、K1;空気量を同期噴射パルス幅に変換するための係数(一定値)。

0087

そして、このアクセル開度相当噴射量Tcaを、要求噴射量算出部61では無駄時間T1だけ遅らせた値(TcaにT1の遅れを持たせた値)を要求噴射量Tpf[ms]として算出する。同様にして、アクセル開度相当噴射量Tcaをシリンダ空気量相当噴射量算出部62では吸気絞り弁装置22の無駄時間T2だけ遅らせた値(TcaにT2の遅れを持たせた値)をシリンダ空気量相当噴射量Tp[ms](現在のシリンダ空気量相当の噴射量)として算出する。噴射量として表現しているが、実体は同期噴射パルス幅である。

0088

また、シリンダ空気量算出部65では、1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量Qcaを吸気絞り弁装置22の無駄時間T2[ms]だけ遅らせた値(QcaにT2の遅れを持たせた値)をシリンダ空気量Qc[g/cycle]として算出する。

0089

上記の無駄時間T1[ms]は、無駄時間算出部63が、エンジン回転速度Ne[rpm]と吸気絞り弁装置22の時間(例えば無駄時間T2)とから次式により算出する。

0090

T1=T2−(60×1000/Ne)×(X1/360) …(10)
ただし、X1;先取りクランク角区間[deg]。

0091

ここで、先取りクランク角区間X1は図2図9において同期噴射タイミングITより吸気弁閉時期IVCまでのクランク角区間で、(10)式右辺第2項はそのときのエンジン回転速度Neでこの先取りクランク角区間X1を経過するに要する時間(つまり噴射量セット時間)を計算したものである。その際、60を乗算して1分当たりを1秒当たり換算し、さらに1000を乗算して秒[s]の単位をミリ秒[ms]の単位に換算している。したがって、吸気絞り弁装置22の無駄時間T2[ms]よりこの先取りクランク角区間K1相当の時間である噴射量セット時間を差し引くことで、無駄時間T1[ms]を求めることができる。

0092

上記の先取りクランク角区間X1は、同期噴射タイミングITが予め決まっており、かつ可変動弁装置を備えない場合には一定値である。

0093

燃料噴射量算出部64では、上記の要求噴射量Tpfを用いて、つまり次式によりシーケンシャル噴射かつ同期噴射の燃料噴射量Ti[ms]を算出する。

0094

Ti=(Tpf+Kathos)×Tfbya×(α+αm−1)×2+Ts …(11)
ただし、Kathos;過渡補正量[ms]、
Tfbya ;目標当量比[無名数]、
α ;空燃比フィードバック補正係数[無名数]、
αm ;空燃比学習値[無名数]、
Ts ;無効パルス幅[ms]、
Tpf;本発明では要求噴射量[ms]、
従来装置では10ms先取り噴射量[ms]。

0095

(11)式の過渡補正量は壁流燃料の補正のために必要となる値である。目標当量比Tfbyaは理論空燃比を目標空燃比とするとき1.0となり、理論空燃比よりリーン側の空燃比を目標空燃比とするとき1.0より小さく、この反対に理論空燃比よりリッチ側の空燃比を目標空燃比とするとき1.0より大きくなる値である。

0096

そして、図示しない噴射制御において、吸気弁開時期IVOの前に設定されている所定の同期噴射タイミングITになると、気筒別にこのTiだけ燃料噴射弁21を開く。

0097

なお、本発明においても、シリンダシリンダ空気量相当噴射量算出部62を設けて、シリンダ空気量相当噴射量Tpを算出しているのは、従来装置とのつなぎのためである。すなわち、本発明では要求噴射量Tpfに基づいて燃料噴射量Tiを算出するので、燃料噴射制御上はシリンダ空気量相当噴射量Tpは不要であるが、従来装置ではシリンダ空気量相当噴射量Tpをエンジン負荷として用いている場合があり、この場合に供する必要があるため、本発明でも 1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量Qcaに基づいてシリンダ空気量相当噴射量Tpを求めているのである。そして、従来装置と同様に、このシリンダ空気量相当噴射量Tpをエンジン負荷相当量として用いてエンジン制御を行う。また、シリンダ空気量Qcを用いてエンジン制御を行う。

0098

次に、第2実施形態に移ると、第2実施形態は、シリンダ空気量相当噴射量の算出方法が第1実施形態と異なり、図6に示したように、シリンダ空気量相当噴射量Tp[ms]を、 1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量Qcaからではなく、従来装置と同じにエアフローメータ流量Qaから求めるようにしたものである。すなわち、エアフローメータ流量Qaに基づいてマニフォルド充填モデル71及び1サイクル当たりシリンダ空気量算出部72により、1サイクル当たりシリンダ空気量Qck[g/cycle]を算出し、この1サイクル当たりシリンダ空気量Qckに基づいて、シリンダ空気量相当噴射量算出部73において次式によりシリンダ空気量相当噴射量Tp[ms]を算出する。

0099

Tp=(Qck/14.7)×K1 …(12)
ただし、K1;空気量を同期噴射パルス幅に変換するための係数(一定値)、
(12)式は上記の(補1)式と同じものである。

0100

また、シリンダ空気量算出部74では、1サイクル当たりシリンダ空気量Qckをそのままシリンダ空気量Qc[g/cycle]として算出する。

0101

図8はこれらマニフォルド充填モデル71及び1サイクル当たりシリンダ空気量算出部72の詳細ブロック図である。図8において、マニフォルド充填モデル71はマニフォルド部流入空気量算出部91、マニフォルド部空気量収支計算部92を、また1サイクル当たりシリンダ空気量算出部72はシリンダ空気量算出部95、加重平均処理部96、単位換算部97をそれぞれ備えており、所定時間Δt毎に1サイクル当たりシリンダ空気量Qck[g/cycle]を繰り返し算出する。所定時間Δtは制御周期であり、例えば1msとする。ただし、図8の構成は特開2001−50091公報の技術そのものであるので、その詳細な説明は省略する。

0102

第1、第2の実施形態とも制御ブロック図で示したが、これをフローチャートで構成することもできる。このときには、そのフローチャートにより要求噴射量Tpf、燃料噴射量Ti及びシリンダ空気量相当噴射量Tpを短い周期毎(例えば10ms毎)に繰り返し算出すればよい。図5図8においては制御周期Δtを1msとしているが、これに限られるものでない。

0103

ここで第1、第2の実施形態の作用を説明する。

0104

アクセル開度APOと応答の位相を同じくするエアフローメータ流量Qaを、このエアフローメータ流量Qaが応答する際の位相をアクセル開度APOが応答する際の位相と一致するまで進めた値であるアクセル開度相当流量Qaaは、過渡時例えば加速時にはアクセル開度APOが立ち上がるのと位相を同じくして立ち上がる(図9(B)参照)。一方、吸気絞り弁開度TVOは、アクセル開度APOが立ち上がった後に所定の応答遅れ(T2)をもって立ち上がるのであるから、アクセル開度相当流量Qaaを用いれば、吸気絞り弁開度TVOの応答の位相よりも先行した噴射量の応答を実現できる。

0105

この場合に、図2に示したように、アクセル開度APOが変化したタイミング(t1)より遅れたt2に同期噴射タイミングITが訪れるとき、この同期噴射タイミングIT(=t2)で要求噴射量Tpfを与える必要があり、この要求噴射量Tpfは、上記のアクセル開度相当流量Qaaに基づいてあるいはこのアクセル開度相当流量Qaaに対して、要求噴射量Tpfと同期させるための遅れ処理を行った値に基づけば算出することができる。

0106

また、シリンダ空気量相当噴射量Tpは、上記のアクセル開度相当流量Qaaに対して、吸気絞り弁装置22の応答遅れ(T2)だけ遅らせた値に基づいて算出することができる。これを逆にいうと、アクセル開度相当流量Qaaに吸気絞り弁装置22の応答遅れ(T2)を持たせた値に基づいてシリンダ空気量相当噴射量(Tp)を算出することができる。

0107

また、シリンダ空気量Qcについても、上記のアクセル開度相当流量Qaaに対して、吸気絞り弁装置22の応答遅れ(T2)だけ遅らせた値に基づいて算出することができる。

0108

このように、第1、第2の実施形態によれば、実際に吸気絞り弁開度が吸気絞り弁開度目標値と一致するまでに応答遅れを有する吸気絞り弁装置22を備えるエンジンを前提として、エアフローメータ32により吸気絞り弁上流の空気流量Qaを検出し、この検出される空気流量Qaに対しアクセル開度相当流量Qaaとして算出し、このアクセル開度相当流量Qaaに基づいてまたはアクセル開度相当流量Qaaに所定の遅れを持たせた値に基づいて要求噴射量Tpfを算出する。具体的には、エアフローメータ流量Qaを、アクセル開度相当流量算出部58でこの検出されるエアフローメータ流量Qaが応答する際の位相をアクセル開度APOが応答する際の位相と一致するまで進めた値をアクセル開度相当流量Qaaとして算出し、マニフォルド充填モデル59、1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量算出部60、要求噴射量算出部61により、このアクセル開度相当流量Qaaに吸気絞り弁装置22の応答遅れ(T2)よりも短い所定の応答遅れ(T1)を持たせた値に基づいて要求噴射量Tpfを算出するので、要求噴射量Tpfを過渡時(加速時又は減速時)に従来よりも応答遅れなく与えることができることから過渡時の空燃比制御精度が向上し、これにより過渡時のレスポンス、排気性能及び燃費を向上できる。特に、加速時の空燃比制御精度が向上することになると、割り込み噴射を廃止できることになり、そのぶん過渡の適合が簡素化される。また過渡時の空燃比制御精度の向上により壁流補正の適合が容易ともなる。

0109

また、第1、第2の実施形態によれば、実際に吸気絞り弁開度が吸気絞り弁開度目標値と一致するまでに応答遅れを有する吸気絞り弁装置を備えるエンジンを前提として、エアフローメータ32により吸気絞り弁上流の空気流量Qaを検出し、この検出される空気流量Qaに対しアクセル開度APOに対する吸気絞り弁開度TVOの応答遅れ分を補償した空気流量をアクセル開度相当流量Qaaとして算出し、このアクセル開度相当流量Qaaに基づいてまたはアクセル開度相当流量Qaaに所定の遅れ(T1)を持たせた値に基づいてシリンダ空気量相当噴射量Tpを算出し、このシリンダ空気量相当噴射量Tpをエンジン負荷相当量として用いてエンジン制御を行うので、従来装置とは異なる構成で、従来装置と同じシリンダ空気量相当噴射量Tpを得ることができる。

0110

また、第1、第2の実施形態によれば、実際に吸気絞り弁開度が吸気絞り弁開度目標値と一致するまでに応答遅れを有する吸気絞り弁装置を備えるエンジンを前提として、エアフローメータ32により吸気絞り弁上流の空気流量Qaを検出し、この検出される空気流量Qaに対しアクセル開度APOに対する吸気絞り弁開度TVOの応答遅れ分を補償した空気流量をアクセル開度相当流量Qaaとして算出し、このアクセル開度相当流量Qaaに基づいてまたはアクセル開度相当流量Qaaに所定の遅れ(T1)を持たせた値に基づいてシリンダ空気量Qcを算出し、このシリンダ空気量Qcを用いてエンジン制御を行うので、従来装置とは異なる構成で、従来装置と同じシリンダ空気量Qcを得ることができる。

0111

また、第1、第2の実施形態によれば、吸気絞り弁装置22の応答遅れが吸気絞り弁装置の無駄時間T2であるので、構成を簡素にすることができる。

0112

また、吸気弁閉時期IVCにシリンダ空気量Qcが確定するので、このときに理論空燃比(目標空燃比)を得るためにはこの確定したシリンダ空気量に対応する噴射量を同期噴射タイミングITで与える必要があるところ、第1、第2の実施形態によれば、上記(10)式に示したように、同期噴射タイミングITより吸気弁閉時期IVCまでのクランク角区間(先取りクランク角区間X)に要する時間を噴射量セット時間としているので、噴射弁閉時期IVCに確定するシリンダ空気量のときに目標空燃比を得るための過不足のない要求噴射量Tpfを、同期噴射タイミングITで応答遅れなく与えることが可能となり、これにより過渡時の空燃比制御精度が向上する。

0113

さらに第1、第2の実施形態によれば、上記(10)式に示したように、同期噴射タイミングITより吸気弁閉時期IVCまでのクランク角区間(先取りクランク角区間X)に要する時間をエンジン回転速度Neに基づいて算出しているので、エンジン回転速度Neが相違しても、噴射弁閉時期IVCに確定するシリンダ空気量のときに目標空燃比を得るための過不足のない要求噴射量Tpfを、同期噴射タイミングITで応答遅れなく与えることが可能となり、これによりエンジン回転速度Neに関係なく過渡時の空燃比制御精度が向上する。

0114

図14は、吸気絞り弁装置22に加えてVTC機構27を備える場合を対象とする第3実施形態で、第1実施形態の図7と置き換わるものである。図14において第1実施形態の図7と同一部分には同一番号をつけている。

0115

図14図5の一部詳細ブロック図)のブロック図の説明に入る前に、可変動弁装置を備えるエンジンの燃料噴射制御の考え方を図16を参照して説明する。

0116

図16は可変動弁装置の目標値を変化させた場合の応答を示す波形図である。

0117

ここで、可変動弁装置の目標値とは、吸気弁開時期、吸気弁閉時期、排気弁開時期排気弁閉時期、吸気弁バルブリフトまたは吸気弁作動角の少なくともひとつの目標値のことである。

0118

ここでは話を簡単にするため、吸気絞り弁装置はなく、吸気弁開時期、吸気弁閉時期、排気弁開時期、排気弁閉時期、吸気弁バルブリフトまたは吸気弁作動角のうち少なくとも一つを任意に制御可能な可変動弁装置を備える、いわゆるノンスロットルエンジンのうち、吸気弁の開閉時期を任意に制御可能なVTC機構27のみを備えるノンスロットルエンジンで考える。このノンスロットルエンジンにおいては、可変動弁装置の目標値は、吸気弁開時期目標値及び吸気弁閉時期目標値である。この場合に、VTC機構27の機構上、吸気弁開時期IVOから吸気弁閉時期IVCまでのクランク角(開弁クランク角)は一定で変化しないので、図16には吸気弁閉時期で代表させて示している。

0119

エンジン回転速度とエンジン負荷とから定まる運転条件に応じて、吸気弁開時期目標値や吸気弁閉時期目標値をどのように定めているかについては、特開2003−129871、特開2003−65131、特開平11−2140号に記載があるので、その説明は省略するが、例えば低負荷状態から高負荷状態へと移行する加速時には、図17に示したように吸排気弁15、16のオーバーラップが拡大する向き、つまり吸気弁15の開閉時期目標値が進角側へと変化する。

0120

図16は、吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmが吸気弁15の第1開時期IVOm1、第1閉時期IVCm1である状態より加速が行われたためにt11のタイミングで吸気弁15の第2開時期IVOm2、第2閉時期IVCm2へと進角しその後は第2開時期IVOm2、第2閉時期IVCm2が保持されたときの応答波形図である。このとき、可変動弁装置にも、第1、第2の実施形態で説明した吸気絞り弁装置22と同様の、所定の応答遅れ(Tv2)があるため吸気弁15の実際の開閉時期である吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrはt14のタイミングでやっと進角する。吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrが進角しても空気の応答には遅れがあるため、シリンダ空気量Qcはt14のタイミングよりも更に遅れたt15のタイミングで立ち上がる。なお、図16においても図2と同様に、便宜上、噴射量と空気量とを同じ高さに揃えている。

0121

さて、可変動弁装置を備える場合の燃料噴射制御の基本的考え方は、吸気絞り弁装置を備える場合の燃料噴射制御の基本的考え方と同様である。すなわち、可変動弁装置の場合には、吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmに対し吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrはt11よりt14までの応答遅れ、実際には約40〜50msの無駄時間Tv2を生じる。ということは、燃料噴射量の演算に吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmを用いれば、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrの応答の位相よりも先行した要求噴射量の応答を実現できる。そのためには吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrを、この吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrが応答する際の位相を吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmが応答する際の位相と一致するまで進めた値を、吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffとして算出する(図16(B)参照)。この吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに、要求噴射量Tpfと同期させるための遅れ処理、図では無駄時間Tv1の遅れ処理を行って図16(B)に破線で示す吸気弁15の開時期要求値IVOf、閉時期要求値IVCfを算出する。

0122

これをシリンダ空気量や噴射量の変化でみると、図16(D)に示したように、吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに対応するシリンダ空気量である先取り値相当シリンダ空気量Qcffは、シリンダ空気量Qcよりも可変動弁装置の応答遅れ(Tv2)の分だけ先に立ち上がり、この先取り値相当シリンダ空気量Qcffより無駄時間Tv1の後に、吸気弁15の開時期要求値IVOf、閉時期要求値IVCfに対応する要求噴射量Tpfが立ち上がっている。

0123

ここでは、吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmに対する吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrの応答遅れ(つまり可変動弁装置の応答遅れ)を可変動弁装置の無駄時間Tv2であるとみなしている。ただし、これに限られるものでなく、可変動弁装置の応答遅れを可変動弁装置の無駄時間Tv2に一次(または数次)の遅れが加わったものとみなしてもかまわない。可変動弁装置の応答遅れを可変動弁装置の無駄時間Tv2とみなすときは、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrの応答波形は、吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmの応答波形を右側に平行移動させただけの波形(図示せず)となるが、可変動弁装置の応答遅れを可変動弁装置の無駄時間Tv2に一次遅れが加わったものとみなすときには、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrの応答波形は図16(A)、図16(B)に示したようになる。

0124

図16で横軸は時間軸であるため、エンジン回転速度Neが上記の所定値N0より高くなったり低くなったりすると同期噴射タイミングITが変化する。エンジン回転速度Neが所定値N0より低くなったときには同期噴射タイミングITが図示の位置より遅れ(図で右側に移動し)、この逆にエンジン回転速度Neが所定値N0より高くなったときには同期噴射タイミングITが図示の位置より早まる(図で左側に移動する)。つまり、エンジン回転速度Neにより無駄時間Tv1が変化するので、無駄時間Tv1はエンジン回転速度Neに応じて定める必要がある。

0125

これで、可変動弁装置を備える場合の燃料噴射制御の基本的考え方の説明を終了する。

0126

第1実施形態と相違する部分を主に説明すると、図14においては第1実施形態の図7と相違して、新たにシリンダ容積算出部101が設けられ、このシリンダ容積算出部101では吸気弁閉時期実値IVCrに基づいてシリンダ容積Vcを算出し、アクセル開度相当シリンダ空気量算出部85では、この算出したシリンダ容積Vcを用いて上記(5)式により、アクセル開度相当シリンダ空気量Cca(n)[g]を算出する。

0127

ここで、吸気弁閉時期実値IVCrに基づいてシリンダ容積Vcを算出するのは次の理由からである。すなわち、可変動弁装置を備える場合には、吸気弁閉時期実値IVCrの相違により新気分のシリンダ容積Vcが実質的に変化し、これに伴ってシリンダ空気量Vcが変化する。ということは、アクセル開度相当シリンダ空気量Qca(n)[g]もシリンダ容積Vcの相違により変化する。そこで、吸気弁閉時期実値IVCrに基づいてシリンダ容積Vcを算出するようにしたものである。

0128

シリンダ容積Vcの算出については図15図14のシリンダ容積算出部101の詳細ブロック図)のブロック図により詳述する。図15はシリンダ容積Vcを算出するものであり、所定時間Δt毎(例えば1ms毎)に実行する。

0129

ここで、シリンダ容積の算出については基本的に特開2001−50091に記載の技術を用いている。そして、この基本的な技術に対して、第3実施形態では新たに吸気弁開閉時期要求値算出部111を新たに追加している。吸気弁開閉時期要求値算出部111は、吸気弁閉時期先取り値算出部112、吸気弁開時期先取り値算出部113、無駄時間算出部114、吸気弁閉時期要求値算出部115、吸気弁開時期要求値算出部116を備えている。

0130

まず、吸気弁閉時期先取り値算出部112では、吸気弁閉時期実値IVCrを可変動弁装置の無駄時間Tv2だけ進ませた吸気弁閉時期を、吸気弁閉時期先取り値IVCffとして算出する。同様にして、吸気弁開時期先取り値算出部113では、吸気弁開時期実値IVOrを可変動弁装置の無駄時間Tv2だけ進ませた吸気弁開時期を、吸気弁開時期先取り値IVOffとして算出する。

0131

上記の吸気弁閉時期実値IVCr、吸気弁開時期実値IVOrは、吸気弁15に対しリフトセンサ46を設けて直接的に検出する。

0132

吸気弁閉時期要求値算出部115では、吸気弁閉時期先取り値IVCffを無駄時間Tv1だけ遅らせた値を吸気弁閉時期要求値IVCfとして算出する。同様にして、吸気弁開時期要求値算出部116では、吸気弁開時期先取り値IVOffを無駄時間Tv1だけ遅らせた値を吸気弁開時期要求値IVOfとして算出する。

0133

上記の無駄時間Tv1[ms]は、無駄時間算出部114が、エンジン回転速度Ne[rpm]と可変動弁装置の無駄時間Tv2とから次式により算出する。

0134

Tv1=Tv2−(60×1000/Ne)×(X1/360) …(13)
ただし、X1;先取りクランク角区間[deg]。

0135

ここで、先取りクランク角区間X1は図16において同期噴射タイミングITより吸気弁閉時期実値IVCrまでのクランク角区間で、(13)式右辺第2項はそのときのエンジン回転速度Neでこの先取りクランク角区間X1を経過するに要する時間(つまり噴射量セット時間)を計算したものである。その際、60を乗算して1分当たりを1秒当たりに換算し、さらに1000を乗算して秒の単位[s]をミリ秒[ms]の単位に換算している。従って、可変動弁装置の無駄時間Tv2[ms]よりこの先取りクランク角区間K1相当の時間である噴射量セット時間を差し引くことで、無駄時間Tv1[ms]を求めることができる。

0136

ただし、図16において同期噴射タイミングITが動き得る範囲については、進角側(図で左側)へは時刻t11に一致するまでである。時刻t11よりも進角するということは、アクセルペダルを踏み込む以前に燃料を噴射するということであり、現実的ではない。したがってこのようなときには、可変動弁の作動タイミングを遅らせることで、実際に燃料が噴射されるタイミングと可変動弁の作動タイミングとを合わせ、応答遅れなく燃料を噴射することで、過渡時のレスポンス、排気性能及び燃費の向上を図る。

0137

したがって、無駄時間Tv1[ms]が負にならないように、可変動弁機構アクチュエータの応答遅れよりも、噴射セット時間が長い場合には、以下が成立するように可変動弁機構の作動タイミングを遅らせる。

0138

Tv2−(60×1000/Ne)×(X1/360)>0
上記の先取りクランク角区間X2としては、リフトセンサ46により検出される吸気弁閉時期実値IVCrと同期噴射タイミングITとからクランク角単位[deg]で計算する。

0139

目標シリンダ容積算出部117では、吸気弁閉時期要求値IVCfから、そのときのシリンダ容積を算出し、これを目標シリンダ容積Vcm[m3]とする。

0140

シリンダ内新気割合算出部118では、吸気弁開時期要求値IVOf、排気弁閉時期EVC(一定値)、また必要によりEGR率により、シリンダ内新気割合η[%]を算出し、実シリンダ容積算出部119で、目標シリンダ容積Vcmにこのシリンダ内新気割合ηを乗じて、実シリンダ容積Vcr[m3]=Vcm・ηを算出する。これはシリンダ内の新気だけのシリンダ容積を求めるものである。

0141

排気弁閉時期EVCと吸気弁開時期実値IVOrとによりオーバーラップ量が定まり、オーバーラップ量が多くなるほどシリンダ内に残留する不活性ガス量内部EGR量)が多くなるので、上記のシリンダ内新気割合ηは基本的にオーバーラップ量に基づいて求める。また、可変動弁装置を備えるエンジンでは、オーバーラップ量の制御により内部EGR量を自在に制御できるので、一般にはEGR装置外部EGR装置)は設けないが、外部EGR装置を設ける場合には、更に外部EGR装置のEGR率により補正して、最終的なシリンダ内新気割合ηを求める。

0142

実シリンダ容積変化速度算出部120では、実シリンダ容積Vcr[m3]にエンジン回転速度Ne[rpm]を乗じて、つまり次式により実シリンダ容積変化速度ΔVc[m3/ms]を算出する。

0143

ΔVc=Vcr×Ne×K2 …(14)。

0144

ここで、(14)式のK2は単位を揃えるための定数で、K2=(1/30)×(1/1000)である。1/30は、エンジン回転速度Neの単位を[rpm]から[180deg/sec]へと変換するためのものであり、1/1000は、実シリンダ容積変化速度ΔVcの単位を[m3/s]より[m3/ms]へと変換するためのものである。

0145

シリンダ容積算出部121では、実シリンダ容積変化速度ΔVcに制御周期Δtを乗算して、つまり次式によりシリンダ容積Vc[m3]を算出する。

0146

Vc=ΔVc×Δt …(15)。

0147

ここで、第3実施形態の作用効果を、図16を参照して説明する。

0148

吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrを、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrが応答する際の位相を吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmが応答する際の位相と一致するまで進めた値である吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffは、過渡時例えば加速時には、吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmが進角側に変化するのと位相を同じくして進角側に変化する(図16(B)参照)。一方、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrは、吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmが進角側へと変化した後に可変動弁装置の応答遅れ(Tv2)をもって変化する。

0149

このとき上記の吸気弁閉時期の変化に対応してシリンダ空気量がどのように変化するのかを示したのが図16(D)である。吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに対応する先取り値相当シリンダ空気量Qcffは、吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmが進角側に変化するのと位相を同じくして立ち上がり、一方、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrに対応するシリンダ空気量Qcは、先取り値相当シリンダ空気量Qcffが立ち上がった後に可変動弁装置の応答遅れ(Tv2)をもって立ち上がっている。従って、先取り値相当シリンダ空気量Qcffつまり吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffを用いれば、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrの応答の位相よりも先行した噴射量の応答を実現できる。

0150

この場合に、吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmが変化したタイミングあるいはそのタイミングより遅れて同期噴射タイミングITが訪れるとして、この同期噴射タイミングITで要求噴射量Tpfを与える必要があり、この要求噴射量Tpfは、吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに対して、要求噴射量Tpfと同期させるための遅れ処理(Tv1)を行った値(吸気弁15の開時期要求値IVOf、閉時期要求値IVCf)に基づけば算出することができる。

0151

また、シリンダ空気量相当噴射量Tpは、吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに対して、可変動弁装置の応答遅れ(Tv2)だけ遅らせた値に基づけば算出することができる。これを逆に言うと、吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに可変動弁装置の応答遅れ(Tv2)を持たせた値に基づいて算出することができる。

0152

また、シリンダ空気量Qcについても、吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに可変動弁装置の応答遅れ(Tv2)を持たせた値に基づいて算出することができる。

0153

このように、第3実施形態によれば、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCr(制御量の実値)が吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCm(制御量の目標値)と一致するまでに応答遅れ(Tv2)を有する可変動弁装置を備えるエンジンを前提として、吸気通路の空気流量Qaをエアフローメータ32により検出し、前記応答遅れを補償した値を吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffとして算出し、この吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffと前記検出される空気流量Qaとに基づいてまたは吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに所定の遅れ(Tv1)を持たせた値である吸気弁15の開時期要求値IVOf、閉時期要求値IVCfと前記検出される空気流量Qaとに基づいて要求噴射量Tpfを算出し、この要求噴射量Tpfを燃料噴射制御に用いるので、要求噴射量Tpfを、吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmが進角側や遅角側に変化する過渡時に従来よりも応答遅れなく与えることができることから過渡時の空燃比制御精度が向上し、これにより可変動弁装置を備えるエンジンにおいても、過渡時のレスポンス、排気性能及び燃費を向上できる。特に、加速時の空燃比制御精度が向上することになると、割り込み噴射を廃止できることになり、そのぶん過渡の適合が簡素化される。また過渡時の空燃比制御精度の向上により壁流補正の適合が容易ともなる。

0154

また、第3実施形態によれば、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrが吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmと一致するまでに応答遅れ(Tv2)を有する可変動弁装置を備えるエンジンを前提として、吸気通路の空気流量Qaをエアフローメータ32により検出し、前記応答遅れを補償した値を吸気弁15の開時期先取り値IVOrr、閉時期先取り値IVCffとして算出し、この吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffと前記検出される空気流量Qaとに基づいてまたはこの吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに所定の遅れ(Tv1)を持たせた値である吸気弁15の開時期要求値IVOf、閉時期要求値IVCfと前記検出される空気流量Qaとに基づいてシリンダ空気量相当噴射量Tpを算出し、このシリンダ空気量相当噴射量Tpをエンジン負荷相当量として用いてエンジン制御を行うので、可変動弁装置を備えるエンジンにおいても、従来装置とは異なる構成で、従来装置と同じシリンダ空気量相当噴射量(Tp)を得ることができる。

0155

また、第3実施形態によれば、吸気弁15の開時期実値IVOr、閉時期実値IVCrが吸気弁15の開時期目標値IVOm、閉時期目標値IVCmと一致するまでに応答遅れ(Tv2)を有する可変動弁装置を備えるエンジンを前提として、吸気通路の空気流量Qaをエアフローメータ32により検出し、前記応答遅れを補償した値を吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffとして算出し、この吸気弁15の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffと前記検出される空気流量Qaとに基づいてまたは吸気弁の開時期先取り値IVOff、閉時期先取り値IVCffに所定の遅れ(Tv1)を持たせた値である吸気弁15の開時期要求値IVOf、閉時期要求値IVCfと前記検出される空気流量Qaとに基づいてシリンダ空気量Qcを算出し、このシリンダ空気量Qcを用いてエンジン制御を行うので、従来装置とは異なる構成で、従来装置と同じシリンダ空気量Qcを得ることができる。

0156

また、第3実施形態によれば、可変動弁装置の応答遅れが可変動弁装置の無駄時間Tv2であるので、構成を簡素にすることができる。

0157

また、吸気弁閉時期実値IVCrにシリンダ空気量Qcが確定するので、このときに理論空燃比(目標空燃比)を得るためにはこの確定したシリンダ空気量に対応する噴射量を同期噴射タイミングITで与える必要があるところ、第3実施形態によれば、上記(13)式に示したように、同期噴射タイミングITより吸気弁閉時期実値IVCrまでのクランク角区間(先取りクランク角区間X2)に要する時間を噴射量セット時間としているので、噴射弁閉時期実値IVCrに確定するシリンダ空気量のときに目標空燃比を得るための過不足のない要求噴射量Tpfを、同期噴射タイミングITで応答遅れなく与えることが可能となり、これにより過渡時の空燃比制御精度が向上する。

0158

また、第3実施形態によれば、上記(13)式に示したように、同期噴射タイミングITより吸気弁閉時期実値IVCrまでのクランク角区間(先取りクランク角区間X2)に要する時間をエンジン回転速度Neに基づいて算出しているので、エンジン回転速度Neが相違しても、噴射弁閉時期実値IVCrに確定するシリンダ空気量のときに目標空燃比を得るための過不足のない要求噴射量Tpfを、同期噴射タイミングITで応答遅れなく与えることが可能となり、これによりエンジン回転速度Neに関係なく過渡時の空燃比制御精度が向上する。

0159

特許請求の範囲に記載の吸気絞り弁先取り流量算出手段の機能は図5のアクセル開度相当流量算出部58により、要求噴射量算出手段の機能は図5のマニフォルド充填モデル59、1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量算出部60、要求噴射量算出部61により、シリンダ空気量相当噴射量算出手段の機能は図5のシリンダ空気量相当噴射量算出部62によりそれぞれ果たされている。

0160

またシリンダ空気量算出手段の機能は図5のシリンダ空気量算出部65により果たされている。

0161

また特許請求の範囲に記載の吸気絞り弁先取り面積は実施形態に記載のアクセル面積が対応し、特許請求の範囲に記載の吸気絞り弁先取り流量は、実施形態に記載のアクセル開度相当流量が対応する。

図面の簡単な説明

0162

本発明の一実施形態を示す概略構成図。
本発明の燃料噴射制御の基本的考え方を説明するための波形図。
現状の燃料噴射制御とその限界を示す波形図。
現状の燃料噴射制御とその限界を示す波形図。
第1、第3の実施形態の制御ブロック図。
第2実施形態の制御ブロック図。
第1、第2の実施形態に共通するマニフォルド充填モデル及び1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量算出部の詳細ブロック図。
第2実施形態のマニフォルド充填モデル及び1サイクル当たりシリンダ空気量算出部の詳細ブロック図。
第1、第2の実施形態に共通する加速時の作用を説明するための波形図。
アクセル面積の特性図。
絞り弁面積の特性図。
補正圧力比の特性図。
補正圧力比の特性図。
第3実施形態のマニフォルド充填モデル及び1サイクル当たりアクセル開度相当シリンダ空気量算出部の詳細ブロック図。
シリンダ容積算出部の詳細ブロック図。
第3実施形態の燃料噴射制御の基本的考え方を説明するための波形図。
吸排気弁のバルブリフトの特性図。

符号の説明

0163

21燃料噴射弁
22吸気絞り弁装置
26VEL機構(可変動弁装置)
27VTC機構(可変動弁装置)
31エンジンコントローラ
32エアフローメータ(空気流量検出手段)
41アクセルペダル
42アクセルセンサ(アクセル開度検出手段)

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