JP4004656B2 - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料供給量、点火時期および排気ガス還流量を調整可能な内燃機関制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の燃料供給量、点火時期および排気ガス還流量を調整可能な内燃機関制御装置として例えば特公平3−39183号公報に記載されたものがある。この内燃機関制御装置は、内燃機関の気筒内の圧力を検出する筒内圧センサを有しており、該筒内圧センサからの出力に基づいて、燃料供給量、点火時期および排気ガス還流量を制御して内燃機関の燃焼状態を制御するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関の各気筒間の筒内圧(平均有効圧力)のバラツキを抑えることにより内燃機関の燃費および出力を向上させることができることから、上記のような筒内圧センサの出力を用いて、内燃機関の各気筒間の筒内圧のバラツキを抑えるように燃料供給量、点火時期および排気ガス還流量を制御することを考えた。
しかしながら、内燃機関の各気筒間の筒内圧のバラツキを抑えるために、燃料供給量、点火時期および排気ガス還流量をどのように制御すればよいかの具体的技術は開発されていなかった。
【0004】
したがって、本発明の目的は、燃料供給量、点火時期および排気ガス還流量を最適に制御して内燃機関の各気筒間の筒内圧のバラツキを抑え、その結果、燃費および出力を向上させることができる内燃機関制御装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の内燃機関制御装置は、内燃機関の燃料供給量を各気筒毎に制御する燃料制御手段(例えば発明の実施の形態における燃料制御部45)と、前記内燃機関の点火時期を各気筒毎に制御する点火時期制御手段(例えば発明の実施の形態における点火時期制御部46)と、前記内燃機関の排気ガス還流量を各気筒毎に制御するEGR制御手段(例えば発明の実施の形態におけるEGR制御部47)と、前記内燃機関の気筒内の圧力を各気筒毎に検出する筒内圧センサ(例えば発明の実施の形態における筒内圧センサ38a〜38d)と、前記EGR制御手段によるすべての気筒に対する排気ガス還流量が0の時に、前記筒内圧センサで検出される筒内圧が燃料供給用許容範囲外にあるすべての気筒について前記燃料制御手段による燃料供給量の制御データを筒内圧が前記燃料供給用許容範囲内に入るよう補正するとともに、該補正によりすべての気筒の筒内圧が前記燃料供給用許容範囲内に入ったことが前記筒内圧センサで検出されると、前記筒内圧センサで検出される筒内圧が点火時期用許容範囲外にあるすべての気筒について前記点火時期制御手段による点火時期の制御データを筒内圧が前記点火時期用許容範囲内に入るよう補正する燃料供給量・点火時期調整手段(例えば発明の実施の形態における燃料供給量・点火時期調整部49)と、前記燃料供給量・点火時期調整手段による燃料供給量および点火時期の制御データの補正によりすべての気筒の筒内圧が前記点火時期用許容範囲内に入ったことが前記筒内圧センサで検出されると、前記EGR制御手段で排気ガス還流を発生させるとともに前記筒内圧センサで検出される筒内圧がEGR用許容範囲外にあるすべての気筒について前記EGR制御手段による排気ガス還流量の制御データを筒内圧が前記EGR用許容範囲内に入るよう補正するEGR調整手段(例えば発明の実施の形態におけるEGR調整部50)と、を具備している。
【0006】
そして、まず、燃料供給量・点火時期調整手段が、EGR制御手段によるすべての気筒に対する排気ガス還流量が0の時に、筒内圧センサで検出される筒内圧が燃料供給用許容範囲外にあるすべての気筒について燃料制御手段による燃料供給量の制御データを筒内圧が燃料供給用許容範囲内に入るよう補正する。このように、排気ガス還流量の影響を排除した状態で燃料供給量を調整し、該燃料供給量に起因する各気筒間の筒内圧のバラツキを抑える。
【0007】
次いで、燃料供給量・点火時期調整手段は、上記補正によりすべての気筒の筒内圧が燃料供給用許容範囲内に入ったことが筒内圧センサで検出されると筒内圧センサで検出される筒内圧が点火時期用許容範囲外にあるすべての気筒について点火時期制御手段による点火時期の制御データを筒内圧が点火時期用許容範囲内に入るよう補正する。このように、排気ガス還流量の影響を排除しかつ燃料供給量を調整した状態で点火時期を調整し、該点火時期に起因する各気筒間の筒内圧のバラツキを抑える。
【0008】
次に、EGR調整手段が、燃料供給量・点火時期調整手段による燃料供給量および点火時期の制御データの補正によりすべての気筒の筒内圧が点火時期用許容範囲内に入ったことが筒内圧センサで検出されると、EGR制御手段で排気ガス還流を生じさせるとともにこの排気ガス還流の発生により筒内圧センサで検出される筒内圧がEGR用許容範囲外にある気筒についてEGR制御手段による排気ガス還流量の制御データを筒内圧が前記EGR用許容範囲内に入るよう補正する。このように、燃料供給量・点火時期調整手段による燃料供給量および点火時期の各制御データを補正してこれらを最適値にした後に、EGR制御手段による排気ガス還流量の制御データを調整し、該排気ガス還流量に起因する各気筒間の筒内圧のバラツキを抑える。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の一の実施の形態を図面を参照して以下に説明する。
図1および図2は内燃機関10を示すもので、符号11は内燃機関本体を、符号12は吸気管を、符号13は排気管をそれぞれ示している。ここでは、内燃機関本体11が気筒11a〜11dを有する4気筒の場合を例にとり説明する。
【0010】
吸気管11は、空気を取り入れる一本の管部15と、該管部15から四つに分岐してそれぞれ内燃機関本体11の各気筒の対応するものに接続される分岐管部16a〜16dとを有しており、管部15には、空気の流れ方向における上流側に、取り入れた空気を清浄するエアクリーナ17が、該エアクリーナ17より下流側に空気の流量を調整するスロットルバルブ18が、それぞれ配置されている。
【0011】
また、管部15のスロットルバルブ18より下流側にはバキュームセンサ19が設けられている。
さらに、各分岐管部16a〜16dには、内燃機関本体11に燃料を供給するインジェクタ20a〜20dがそれぞれ設けられており、言い換えれば、インジェクタ20a〜20dが各気筒11a〜11d毎に設けられている。
【0012】
排気管13は、各気筒11a〜11d毎に設けられる管部22a〜22dと、管部22a,22dの内燃機関本体11に対し反対側同士を合流させる管部23と、管部22b,22cの内燃機関本体11に対し反対側同士を合流させる管部24と、さらに管部23,24の内燃機関本体11に対し反対側同士を合流させる管部25とを有している。
【0013】
管部22dと吸気管12の各分岐管部16a〜16dとの間には、排気ガスを還流させる排気ガス還流装置27が設けられている。
この排気ガス還流装置27は、管部22dと吸気管12の各分岐管部16a〜16dとの間に接続される還流管部28を有している。
この還流管部28は、管部22dに接続される一本の管部29と、該管部29の管部22dに対し反対側から四つに分岐してそれぞれ吸気管12の分岐管部16a〜16dの対応するものに接続される分岐管部30a〜30dとを有している。
【0014】
また、排気ガス還流装置27は、管部29に、排気管13側から吸気管12側へ排気ガスを圧送するためのポンプ31を有しており、該ポンプ31より管部22d側に、吸気管12側から排気管13側への空気の流れを防止する逆流防止バルブ32を有している。これにより、ポンプ31の駆動で排気管13から吸気管12の各分岐管部16a〜16dに排気ガスを還流させる。
【0015】
さらに、排気ガス還流装置27は、各分岐管部30a〜30dに、開口量を調整することにより排気管13から吸気管12の各分岐管部16a〜16dへの排気ガス還流量を調整するEGRバルブ33a〜33dをそれぞれ有している(言い換えれば、内燃機関10の排気ガス還流量を調整するEGRバルブ33a〜33dが各気筒11a〜11d毎に設けられている)。
【0016】
内燃機関本体11には、点火を行う点火プラグ35a〜35dが各気筒11a〜11d毎に設けられており、点火プラグ35a〜35dに対して点火を行わせる点火装置36a〜36d(図2においては36dのみ図示。図3参照)が各点火プラグ35a〜35d毎に設けられている。
【0017】
また、内燃機関本体11には、気筒11a〜11d内の圧力を各気筒11a〜11d毎に検出する筒内圧センサ38a〜38d(図2においては38dのみ図示。図3参照)が設けられている。ここで、筒内圧センサ38a〜38dは、各点火プラグ35a〜35dを締結させる際の座金として用いられ、圧電素子からなっている。
さらに、内燃機関本体11には、クランクシャフト40の回転角度を検出する回転角度検出装置41が設けられている。
【0018】
そして、筒内圧センサ38a〜38d、バキュームセンサ19および回転角度検出装置41の出力は、インジェクタ20a〜20d、点火装置36a〜36dおよびEGRバルブ33a〜33dを個々に制御する制御装置(内燃機関制御装置)43に導入されている。
【0019】
図3に示すように、制御装置43には、バキュームセンサ19および回転角度検出装置41等の検出データから、インジェクタ20a〜20dによる燃料供給開始のタイミングの制御データおよび燃料供給時間(燃料供給量に相当)の制御データと、点火装置36a〜36dによる点火プラグ35a〜35dの点火時期の制御データと、EGRバルブ33a〜33dの開口量(すなわち排気ガス還流量に相当)の制御データとを求めるためのデータマップが各気筒毎に設定記憶された記憶部44が設けられている。ここで、記憶部44は、車両側の電源とは無関係の電源で記憶内容が保持される、いわゆるバッテリバックアップRAMである。
【0020】
また、制御装置43は、バキュームセンサ19および回転角度検出装置41等の検出データに基づいて、記憶部44から燃料供給開始のタイミングおよび燃料供給時間の制御データを各気筒11a〜11d毎に読み込みそれぞれのタイミングで燃料供給を開始させかつこの燃料供給時間の間だけ燃料供給を行うように各インジェクタ20a〜20dを個別に制御する(言い換えれば、内燃機関10の燃料供給開始のタイミングおよび燃料供給量を各気筒11a〜11d毎に制御する)燃料制御部(燃料制御手段)45を有している。
【0021】
さらに、制御装置43は、バキュームセンサ19および回転角度検出装置41等の検出データに基づいて、記憶部44から点火時期の制御データを各気筒11a〜11d毎に読み込みそれぞれのタイミングで各点火プラグ35a〜35dに点火させるように各点火装置36a〜36dをそれぞれ個別に制御する(言い換えれば内燃機関10の点火時期を各気筒11a〜11d毎に制御する)点火時期制御部(点火時期制御手段)46を有している。
【0022】
加えて、制御装置43は、バキュームセンサ19および回転角度検出装置41等の検出データに基づいて、記憶部44からEGRバルブ33a〜33dの開口量の制御データを各気筒11a〜11d毎に読み込んでそれぞれの開口量となるよう各EGRバルブ33a〜33dをそれぞれ個別に制御する(言い換えれば内燃機関10の排気ガス還流量を各気筒11a〜11d毎に制御する)EGR制御部(EGR制御手段)47を有している。
【0023】
通常、制御装置43は、バキュームセンサ19および回転角度検出装置41等の検出データに基づいて、その燃料制御部45が記憶部44から読み込んだ燃料供給開始のタイミングおよび燃料供給時間の制御データで各インジェクタ20a〜20dを個別に制御するとともにその点火時期制御部46が記憶部44から読み込んだ点火時期の制御データで各点火装置36a〜36dを個別に制御しさらにそのEGR制御部47が記憶部44から読み込んだ開口量の制御データで各EGRバルブ33a〜33dを個別に制御する。
【0024】
そして、この実施の形態において、制御装置43は、内燃機関本体11の各気筒11a〜11d間の筒内圧のバラツキを抑えるための調整制御を行う燃料供給量・点火時期調整部(燃料供給量・点火時期調整手段)49およびEGR調整部(EGR調整手段)50を有している。
以下に、これら燃料供給量・点火時期調整部49およびEGR調整部50による調整制御の制御内容を図4および図5のフローチャートを参照して説明する。
【0025】
内燃機関10の始動直後等、内燃機関10の作動中における予め定められた所定のタイミングで、調整制御を行うため、燃料供給量・点火時期調整部49が、まず、定常運転状態か否かを判定し(ステップS1)、定常運転状態にないと判定した場合は、この調整制御を実行せずに終了させる。なお、定常運転状態とは、例えば、エンジンの負荷及びエンジン回転数ともに変動の無い状態であり、これ以外の状態は定常運転状態にない状態となる。次に、定常運転状態にある場合、燃料供給量・点火時期調整部49が、EGR制御部47によりすべてのEGRバルブ33a〜33dを閉塞させることより該EGR制御部47によるすべての気筒11a〜11dに対する排気ガス還流量すなわちEGRを0とする(ステップS2)。
【0026】
次に、燃料供給量・点火時期調整部49は、バキュームセンサ19および回転角度検出装置41等の検出データに基づいて、記憶部44から、燃料供給開始のタイミングの制御データおよび燃料供給量に相当する燃料供給時間の制御データを各気筒11a〜11d毎に読み込むとともに点火時期の制御データを各気筒11a〜11d毎に読み込む(ステップS3)。
【0027】
次に、燃料供給量・点火時期調整部49は、読み込んだ各気筒11a〜11d毎の燃料供給開始のタイミングの制御データおよび燃料供給時間の制御データを燃料制御部45に出力するとともに、読み込んだ各気筒11a〜11d毎の点火時期の制御データを点火時期制御部46に出力する(ステップS4)。すると、燃料制御部45はこのように入力された制御データで各インジェクタ20a〜20dにそれぞれ燃料供給を行わせることになり、点火時期制御部46は入力された制御データで各点火装置36a〜36dにそれぞれ点火プラグ35a〜35dの点火を行わせることになる。すなわち、記憶部44に既に記憶されている制御データで燃料供給および点火を行うことになる。
【0028】
そして、この状態で、燃料供給量・点火時期調整部49は、すべての筒内圧センサ38a〜38dで検出される平均有効圧力である筒内圧Pij(i:気筒番号(1〜4)、j:サイクル数(1〜n))をサンプリングして記憶する(ステップS5)。
【0029】
次に、燃料供給量・点火時期調整部49は、筒内圧Pijのサンプリングを行う予め定められたnサイクルが経過したか否かを判定し(ステップS6)、nサイクルが経過していない場合、ステップS4に戻る。ここで、nの値は、例えば、データの一部にノイズ等の影響が含まれた場合に、このノイズの影響を無視できる程度に小さくできる値が設定される。なお、nサイクルの検出は、例えば、回転角度検出装置41の検出データに基づいて行うことになる。
【0030】
ステップS6でnサイクルが経過したと判定した場合、燃料供給量・点火時期調整部49は、全気筒の全1〜nサイクルの筒内圧Pijの合計値からその平均値である全体平均値*Pijを算出するとともに(ステップS7)、各気筒11a〜11d別の全1〜nサイクルの筒内圧Pijの合計値から各気筒11a〜11d別の平均値である気筒別平均値*P1j,*P2j,*P3j,*P4jを算出する(ステップS8)。さらに、気筒別平均値*P1j,*P2j,*P3j,*P4jのそれぞれと全体平均値*Pijとの差ΔPiを算出する(ステップS9)。
【0031】
そして、燃料供給量・点火時期調整部49は、各気筒11a〜11d毎の差ΔPiをそれぞれ、予め設定された燃料供給用許容値ΔPGFと比較する(ステップS10)。ここで、燃料供給用許容値ΔPGFは、例えば、実験により求められた差ΔPiであって、EGR=0の状態で燃料供給時間の変更のみにより必ず調整可能な値の最小値にほぼ設定されている。
【0032】
ステップS10で、燃料供給用許容値ΔPGFより大きい差ΔPiがある場合には、燃料供給量・点火時期調整部49は、対象となる気筒について、差ΔPiに予め定められた補正係数kをかけた補正値Tpiを求める(ステップS11)。そして、対象となる気筒について、この補正値Tpiで燃料供給時間の制御データを補正し記憶部44に更新記憶させて(ステップS12)、ステップS3に戻る。すなわち、気筒別平均値が全体平均値より大きい場合は、筒内圧を下げるように、サンプリング時に使用した燃料供給時間の制御データから補正値Tpiを減算した値を新たな燃料供給時間の制御データとして記憶部44に更新記憶させる。他方、気筒別平均値が全体平均値より小さい場合は、筒内圧を上げるように、サンプリング時に使用した燃料供給時間の制御データに補正値Tpiを加算した値を新たな燃料供給時間の制御データとして記憶部44に更新記憶させる。これにより、以降の制御では、燃料供給時間の制御データとして、この更新記録された最新の制御データが用いられることになる。ここで、補正値Tpiを算出するための補正係数kは、補正を行うことにより各気筒11a〜11d間で生じる得る筒内圧のバラツキを、その最大値に対し例えば20%程度に抑えることができる値に設定されている。
【0033】
以上により、燃料供給量・点火時期調整部49は、筒内圧の気筒別平均値と全体平均値との差ΔPiが燃料供給用許容値ΔPGFより大きいすべての気筒、言い換えれば筒内圧センサで検出される筒内圧の気筒別平均値が燃料供給用許容範囲(全体平均値を中心とした±ΔPGFの範囲)外にあるすべての気筒について、燃料制御部45による燃料供給時間(燃料供給量に相当)の制御データを、差ΔPiが燃料供給用許容値ΔPGF内に、すなわち筒内圧の気筒別平均値が燃料供給用許容範囲内に入るよう補正することになる。
そして、燃料供給量・点火時期調整部49は、最終的に、ステップS10で、燃料供給用許容値ΔPGFより大きい差ΔPiがすべての気筒11a〜11dでなくなった場合、すなわち上記した補正によりすべての気筒11a〜11dの筒内圧の気筒別平均値が燃料供給用許容範囲内に入ったことが筒内圧センサ38a〜38dで検出された場合、以下のステップS13以降を実行する。
【0034】
燃料供給量・点火時期調整部49は、ステップS13において、直前のステップS10で燃料供給用許容値ΔPGF以下と判定された各気筒11a〜11d毎の差ΔPiをそれぞれ、予め設定された点火時期用許容値ΔPGIと比較する。ここで、点火時期用許容値ΔPGIは、例えば、実験により求められた差ΔPiであって、EGR=0とし上記した燃料供給時間の変更により調整した状態で点火時期の変更により必ず調整可能な値の最小値にほぼ設定されている。
【0035】
ステップS13で、点火時期用許容値ΔPGIより大きい差ΔPiがある場合に、燃料供給量・点火時期調整部49は、対象となる気筒について、差ΔPiに予め定められた補正係数kをかけた補正値Ipiを求める(ステップS14)。そして、対象となる気筒について、補正値Ipiで点火時期の制御データを補正し記憶部44に更新記憶させて(ステップS15)、ステップS3に戻る。すなわち、気筒別平均値が全体平均値より大きい場合は、筒内圧を下げるように、サンプリング時に使用した点火時期の制御データに対し補正値Ipiを遅角した値を新たな点火時期の制御データとして記憶部44に更新記憶させる。他方、気筒別平均値が全体平均値より小さい場合は、筒内圧を上げるように、サンプリング時に使用した点火時期の制御データに対し補正値Ipiを進角した値を新たな点火時期の制御データとして記憶部44に更新記憶させる。これにより、以降の制御では、点火時期の制御データとして、この更新記録された最新の制御データが用いられることになる。ここで、補正値Ipiを算出するための補正係数kは、補正を行うことにより各気筒11a〜11d間で生じる得る筒内圧のバラツキを、その最大値に対し例えば6〜7%程度に抑えることができる値に設定されている。
【0036】
以上により、燃料供給量・点火時期調整部49は、筒内圧の気筒別平均値と全体平均値との差ΔPiが点火時期用許容値ΔPGIより大きいすべての気筒、言い換えれば筒内圧センサで検出される筒内圧の気筒別平均値が点火時期用許容範囲(全体平均値を中心とした±ΔPGIの範囲)外にあるすべての気筒について、点火時期制御部46による点火時期の制御データを、差ΔPiが点火時期用許容値ΔPGI内、すなわち筒内圧の気筒別平均値が点火時期用許容範囲内に入るよう補正することになる。そして、最終的に、ステップS13で、点火時期用許容値ΔPGIより大きい差ΔPiがすべての気筒11a〜11dでなくなった場合、すなわち上記した補正によりすべての気筒11a〜11dの筒内圧の気筒別平均値が点火時期用許容範囲内に入ったことが筒内圧センサ38a〜38dで検出された場合、次に、EGR調整部50が以下のステップS16以降を実行する。
【0037】
EGR調整部50は、バキュームセンサ19および回転角度検出装置41等の検出データに基づいて、記憶部44からEGRバルブ33a〜33dの開口量(すなわち排気ガス還流量)の制御データを各気筒11a〜11d毎に読み込む(ステップS16)。
【0038】
次に、EGR調整部50は、各気筒11a〜11d毎のEGRバルブ33a〜33dの開口量の制御データをEGR制御部47に出力する(ステップS17)。すると、EGR制御部47は制御データで各EGRバルブ33a〜33dを開口させてそれぞれ排気ガス還流を発生させることになる。すなわち、記憶部44に既に記憶されている制御データで排気ガス還流を発生させることになる。
【0039】
そして、このように該排気ガス還流を発生させた後に、EGR調整部50は、すべての筒内圧センサ38a〜38dで検出される筒内圧Pijをサンプリングして記憶する(ステップS18)。
【0040】
次に、EGR調整部50は、筒内圧Pijのサンプリングを行う予め定められたnサイクルが経過したか否かを判定し(ステップS19)、nサイクルが経過していない場合、ステップS17に戻る。ここで、nの値は、上述と同様に、データの一部にノイズ等の影響が含まれた場合に、このノイズの影響を無視できる程度に小さくできる値等が設定されることになり、また、nサイクルの検出は、例えば、回転角度検出装置41の検出データに基づき行うことになる。
【0041】
ステップS19でnサイクルが経過したと判定した場合、EGR調整部50は、全気筒11a〜11dの全1〜nサイクルの筒内圧Pijの合計値からその平均値である全体平均値*Pijを算出するとともに(ステップS20)、各気筒11a〜11d別の全1〜nサイクルの筒内圧Pijの合計値から各気筒11a〜11d別の平均値である気筒別平均値*P1j,*P2j,*P3j,*P4jを算出する(ステップS21)。さらに、気筒別平均値*P1j,*P2j,*P3j,*P4jのそれぞれと全体平均値*Pijとの差ΔPiを算出する(ステップS22)。
【0042】
そして、EGR調整部50は、各気筒11a〜11d毎の差ΔPiをそれぞれ、予め設定されたEGR用許容値ΔPGEと比較する(ステップS23)。ここで、EGR用許容値ΔPGEは、実験により求められた差ΔPiであって、上記した燃料供給量および点火時期の変更により調整した状態で排気ガス還流量の変更により必ず調整可能な値の最小値にほぼ設定されている。
【0043】
ステップS23で、EGR用許容値ΔPGEより大きい差ΔPiがある場合に、EGR調整部50は、対象となる気筒について、差ΔPiに予め定められた補正係数kをかけた補正値Qpiを求める(ステップS24)。そして、対象となる気筒について、この補正値QpiでEGRバルブの制御データを補正し記憶部44に更新記憶させて(ステップS25)、ステップS16に戻る。すなわち、気筒別平均値が全体平均値より大きい場合は、筒内圧を下げるように、サンプリング時に使用したEGRバルブの開口量の制御データに対し補正値Qpiを増大、即ちEGR量を増やした値を新たなEGRバルブの開口量の制御データとして記憶部44に更新記憶させる。他方、気筒別平均値が全体平均値より小さい場合は、筒内圧を上げるように、サンプリング時に使用したEGRバルブの開口量の制御データに対し補正値Qpiを減少した値を新たなEGRバルブの開口量の制御データとして記憶部44に更新記憶させる。これにより、以降の制御では、EGRバルブの開口量の制御データとして、この更新記録された最新の制御データが用いられることになる。
【0044】
以上により、EGR調整部50は、筒内圧の気筒別平均値と全体平均値との差ΔPiがEGR用許容値ΔPGEより大きいすべての気筒、言い換えれば筒内圧センサで検出される筒内圧の気筒別平均値がEGR用許容範囲(全体平均値を中心とした±ΔPGEの範囲)外にあるすべての気筒について、EGR制御部47によるEGRバルブの開口量(排気ガス還流量に相当)の制御データを、差ΔPiがEGR用許容値ΔPGE内に、すなわち筒内圧の気筒別平均値がEGR用許容範囲内に入るよう補正することになる。そして、最終的に、ステップS23で、EGR用許容値ΔPGEより大きい差ΔPiがすべての気筒11a〜11dでなくなった場合、すなわち上記した補正によりすべての気筒11a〜11dの筒内圧の気筒別平均値がEGR用許容範囲内に入ったことが筒内圧センサ38a〜38dで検出された場合、調整制御を終了させる。
【0045】
以上に述べた制御装置43によれば、まず、燃料供給量・点火時期調整部49が、内燃機関10の作動中であってEGR制御部47によるすべての気筒11a〜11dに対する排気ガス還流量が0の時に、既存の制御データで燃料供給および点火を行った後、筒内圧センサ38a〜38dで検出される筒内圧が燃料供給用許容範囲外にあるすべての気筒11a〜11dについて燃料制御部45による燃料供給量の制御データを筒内圧が燃料供給用許容範囲内に入るよう補正する。このように、排気ガス還流量の影響を排除した状態で燃料供給量を調整し、該燃料供給量に起因する各気筒11a〜11d間の筒内圧のバラツキを抑える。
【0046】
次いで、燃料供給量・点火時期調整部49は、上記補正によりすべての気筒11a〜11dの筒内圧が燃料供給用許容範囲内に入ったことが筒内圧センサ38a〜38dで検出されると筒内圧センサ38a〜38dで検出される筒内圧が点火時期用許容範囲外にあるすべての気筒11a〜11dについて点火時期制御部46による点火時期の制御データを筒内圧が点火時期用許容範囲内に入るよう補正する。このように、排気ガス還流量の影響を排除しかつ燃料供給量を調整した状態で点火時期を調整し、該点火時期に起因する各気筒11a〜11d間の筒内圧のバラツキを抑える。
【0047】
次に、EGR調整部50が、燃料供給量・点火時期調整部49による燃料供給量および点火時期の制御データの補正によりすべての気筒11a〜11dの筒内圧が点火時期用許容範囲内に入ったことが筒内圧センサ38a〜38dで検出されると、既存の制御データによりEGR制御部47で排気ガス還流を生じさせるとともにこの排気ガス還流の発生後に筒内圧センサ38a〜38dで検出される筒内圧がEGR用許容範囲外にある気筒11a〜11dについてEGR制御部47による排気ガス還流量の制御データを筒内圧がEGR用許容範囲内に入るよう補正する。このように、燃料供給量・点火時期調整部49による燃料供給量および点火時期の各制御データを補正してこれらを最適値にした後に、EGR制御部47による排気ガス還流量の制御データを調整し、該排気ガス還流量に起因する各気筒11a〜11d間の筒内圧のバラツキを抑える。
【0048】
以上により、燃料供給量、点火時期および排気ガス還流量の各制御データを順序立てて補正して内燃機関10の各気筒11a〜11d間の筒内圧のバラツキを抑えることにより、燃費および出力を向上させることができる。
【0049】
なお、以上においては、排気ガス還流装置27が、排気ガスを圧送するためのポンプ31を有している場合を例にとり説明したが、このポンプ31を設けずに吸気管12の負圧で吸入させるようにしてもよい。
また、以上においては、排気ガス還流量を強制的に0にする場合を例にとり説明したが、排気ガス還流量が0となるタイミングで上記調整制御を行えば、排気ガス還流量を強制的に0にするステップS2は不要となる。
【0050】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の内燃機関制御装置によれば、燃料供給量、点火時期および排気ガス還流量の各制御データを順序立てて補正して内燃機関の各気筒間の筒内圧のバラツキを抑えることにより、燃費および出力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一の実施の形態による内燃機関制御装置により制御される内燃機関を概略的に示す平面図である。
【図2】 本発明の一の実施の形態による内燃機関制御装置により制御される内燃機関を概略的に示す側面図である。
【図3】 本発明の一の実施の形態による内燃機関制御装置等を示すブロック図である。
【図4】 本発明の一の実施の形態による内燃機関制御装置の制御内容の一部を示すフローチャートである。
【図5】 本発明の一の実施の形態による内燃機関制御装置の制御内容の他の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
10 内燃機関
11a〜11d 記憶部
38a〜38d 筒内圧センサ
43 制御装置(内燃機関制御装置)
44 記憶部
45 燃料制御部(燃料制御手段)
46 点火時期制御部(点火時期制御手段)
47 EGR制御部(EGR制御手段)
49 燃料供給量・点火時期調整手段(燃料供給量・点火時期調整部)
50 EGR調整部(EGR調整手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus capable of adjusting the fuel supply amount, ignition timing, and exhaust gas recirculation amount of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
For example, Japanese Patent Publication No. 3-39183 discloses an internal combustion engine controller capable of adjusting the fuel supply amount, ignition timing, and exhaust gas recirculation amount of the internal combustion engine. This internal combustion engine control device has an in-cylinder pressure sensor that detects the pressure in the cylinder of the internal combustion engine, and controls the fuel supply amount, ignition timing, and exhaust gas recirculation amount based on the output from the in-cylinder pressure sensor. Thus, the combustion state of the internal combustion engine is controlled.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, since the fuel consumption and output of the internal combustion engine can be improved by suppressing variations in the in-cylinder pressure (average effective pressure) between the cylinders of the internal combustion engine, the output of the in-cylinder pressure sensor as described above is used. It was considered to control the fuel supply amount, ignition timing, and exhaust gas recirculation amount so as to suppress variations in the in-cylinder pressure between the cylinders of the engine.
However, no specific technique has been developed on how to control the fuel supply amount, the ignition timing, and the exhaust gas recirculation amount in order to suppress variations in the in-cylinder pressure between the cylinders of the internal combustion engine.
[0004]
Accordingly, an object of the present invention is to optimally control the fuel supply amount, the ignition timing, and the exhaust gas recirculation amount to suppress the variation in the in-cylinder pressure between the cylinders of the internal combustion engine, and as a result, improve the fuel consumption and output. An internal combustion engine control device that can be provided.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an internal combustion engine control apparatus according to the present invention comprises a fuel control means (for example, a fuel control unit 45 in an embodiment of the invention) for controlling the fuel supply amount of an internal combustion engine for each cylinder, and the internal combustion engine. Ignition timing control means for controlling the ignition timing of each cylinder (for example, the ignition
[0006]
First, when the fuel supply amount / ignition timing adjusting means has zero exhaust gas recirculation amounts for all cylinders by the EGR control means, the cylinder pressure detected by the cylinder pressure sensor is all outside the fuel supply allowable range. The control data of the fuel supply amount by the fuel control means is corrected so that the in-cylinder pressure falls within the allowable range for fuel supply. In this way, the fuel supply amount is adjusted in a state where the influence of the exhaust gas recirculation amount is eliminated, and variation in the in-cylinder pressure between the cylinders due to the fuel supply amount is suppressed.
[0007]
Next, the fuel supply amount / ignition timing adjusting means detects the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor when the in-cylinder pressure sensor detects that the in-cylinder pressures of all the cylinders are within the allowable range for fuel supply. Is corrected so that the in-cylinder pressure falls within the allowable range for ignition timing, for all the cylinders that are outside the allowable range for ignition timing. In this way, the ignition timing is adjusted in a state where the influence of the exhaust gas recirculation amount is eliminated and the fuel supply amount is adjusted, and variation in the in-cylinder pressure between the cylinders due to the ignition timing is suppressed.
[0008]
Next, the in-cylinder pressure sensor indicates that the in-cylinder pressures of all cylinders are within the allowable range for ignition timing by correcting the fuel supply amount and ignition timing control data by the fuel supply amount / ignition timing adjusting unit. Is detected, the exhaust gas recirculation is caused by the EGR control means, and the exhaust gas return by the EGR control means is performed for the cylinder whose in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor is outside the allowable range for EGR due to the occurrence of the exhaust gas recirculation. The flow rate control data is corrected so that the in-cylinder pressure falls within the allowable range for EGR. In this way, after correcting each control data of the fuel supply amount and ignition timing by the fuel supply amount / ignition timing adjusting means to make these optimum values, the control data of the exhaust gas recirculation amount by the EGR control means is adjusted, Variations in the in-cylinder pressure between the cylinders due to the exhaust gas recirculation amount are suppressed.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and FIG. 2 show an
[0010]
The
[0011]
A
Further, the
[0012]
The
[0013]
An exhaust
The exhaust
The
[0014]
Further, the exhaust
[0015]
Further, the exhaust
[0016]
The internal
[0017]
The internal combustion engine
Further, the internal
[0018]
The outputs of the in-
[0019]
As shown in FIG. 3, the
[0020]
Further, the
[0021]
Further, the
[0022]
In addition, the
[0023]
Normally, the
[0024]
In this embodiment, the
The control contents of the adjustment control by the fuel supply amount / ignition
[0025]
In order to perform adjustment control at a predetermined timing during operation of the
[0026]
Next, the fuel supply amount / ignition
[0027]
Next, the fuel supply amount / ignition
[0028]
In this state, the fuel supply amount / ignition
[0029]
Next, the fuel supply amount / ignition
[0030]
When it is determined in step S6 that n cycles have elapsed, the fuel supply amount / ignition
[0031]
Then, the fuel supply amount / ignition
[0032]
In step S10, when there is a difference ΔPi that is larger than the fuel supply allowable value ΔPGF, the fuel supply amount / ignition
[0033]
As described above, the fuel supply amount / ignition
Then, the fuel supply amount / ignition
[0034]
In step S13, the fuel supply amount / ignition
[0035]
In step S13, when there is a difference ΔPi that is larger than the ignition timing allowable value ΔPGI, the fuel supply amount / ignition
[0036]
As described above, the fuel supply amount / ignition
[0037]
The
[0038]
Next, the
[0039]
After the exhaust gas recirculation is thus generated, the
[0040]
Next, the
[0041]
When it is determined in step S19 that n cycles have elapsed, the
[0042]
Then, the
[0043]
If there is a difference ΔPi that is larger than the EGR allowable value ΔPGE in step S23, the
[0044]
As described above, the
[0045]
According to the
[0046]
Next, when the in-
[0047]
Next, the
[0048]
As described above, the fuel supply amount, the ignition timing, and the exhaust gas recirculation amount control data are corrected in order to suppress the variation in the in-cylinder pressure between the
[0049]
In the above, the case where the exhaust
In the above description, the case where the exhaust gas recirculation amount is forcibly set to 0 has been described as an example. However, if the adjustment control is performed at the timing when the exhaust gas recirculation amount becomes zero, the exhaust gas recirculation amount is forcibly set. Step S2 for setting to 0 is not necessary.
[0050]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the internal combustion engine control device of the present invention, the control data of the fuel supply amount, the ignition timing, and the exhaust gas recirculation amount are corrected in order to adjust the in-cylinder pressure between the cylinders of the internal combustion engine. By suppressing variation, fuel consumption and output can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view schematically showing an internal combustion engine controlled by an internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view schematically showing an internal combustion engine controlled by the internal combustion engine control apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an internal combustion engine control device and the like according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart showing a part of control contents of the internal combustion engine control apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing another part of the control content of the internal combustion engine control apparatus according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine
11a to 11d storage unit
38a-38d In-cylinder pressure sensor
43 Controller (Internal combustion engine controller)
44 storage
45 Fuel control unit (fuel control means)
46 Ignition timing control unit (ignition timing control means)
47 EGR control unit (EGR control means)
49 Fuel supply amount / ignition timing adjustment means (fuel supply amount / ignition timing adjustment unit)
50 EGR adjuster (EGR adjuster)
Claims (1)
前記内燃機関の点火時期を各気筒毎に制御する点火時期制御手段と、
前記内燃機関の排気ガス還流量を各気筒毎に制御するEGR制御手段と、
前記内燃機関の気筒内の圧力を各気筒毎に検出する筒内圧センサと、
前記EGR制御手段によるすべての気筒に対する排気ガス還流量が0の時に、前記筒内圧センサで検出される筒内圧が燃料供給用許容範囲外にあるすべての気筒について前記燃料制御手段による燃料供給量の制御データを筒内圧が前記燃料供給用許容範囲内に入るよう補正するとともに、該補正によりすべての気筒の筒内圧が前記燃料供給用許容範囲内に入ったことが前記筒内圧センサで検出されると、前記筒内圧センサで検出される筒内圧が点火時期用許容範囲外にあるすべての気筒について前記点火時期制御手段による点火時期の制御データを筒内圧が前記点火時期用許容範囲内に入るよう補正する燃料供給量・点火時期調整手段と、
前記燃料供給量・点火時期調整手段による燃料供給量および点火時期の制御データの補正によりすべての気筒の筒内圧が前記点火時期用許容範囲内に入ったことが前記筒内圧センサで検出されると、前記EGR制御手段で排気ガス還流を発生させるとともに前記筒内圧センサで検出される筒内圧がEGR用許容範囲外にあるすべての気筒について前記EGR制御手段による排気ガス還流量の制御データを筒内圧が前記EGR用許容範囲内に入るよう補正するEGR調整手段と、
を具備する内燃機関制御装置。Fuel control means for controlling the fuel supply amount of the internal combustion engine for each cylinder;
Ignition timing control means for controlling the ignition timing of the internal combustion engine for each cylinder;
EGR control means for controlling the exhaust gas recirculation amount of the internal combustion engine for each cylinder;
An in-cylinder pressure sensor for detecting the pressure in the cylinder of the internal combustion engine for each cylinder;
When the exhaust gas recirculation amount for all cylinders by the EGR control means is 0, the fuel supply amount by the fuel control means for all cylinders whose in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor is outside the allowable range for fuel supply. The control data is corrected so that the in-cylinder pressure falls within the permissible range for fuel supply, and the in-cylinder pressure sensor detects that the in-cylinder pressure of all cylinders falls within the permissible range for fuel supply. Control data of ignition timing by the ignition timing control means for all cylinders whose in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor is outside the allowable range for ignition timing, so that the in-cylinder pressure falls within the allowable range for ignition timing. Fuel supply amount / ignition timing adjusting means to be corrected;
When the in-cylinder pressure sensor detects that the in-cylinder pressures of all cylinders are within the allowable range for ignition timing by correcting the fuel supply amount and ignition timing control data by the fuel supply amount / ignition timing adjusting means. The EGR control means generates exhaust gas recirculation and the control data of the exhaust gas recirculation amount by the EGR control means for all cylinders whose in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor is outside the allowable range for EGR. EGR adjusting means for correcting the EGR to be within the allowable range for EGR;
An internal combustion engine control device comprising:
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