JP2010106763A - Control device for internal combustion engine and internal combustion engine control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ヒータ及び検温素子を有して構成された熱式エアフローセンサを備えた内燃機関に適用された内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine applied to an internal combustion engine including a thermal airflow sensor configured to include a heater and a temperature detection element.
従来より、吸気流量をエアフローセンサで検出し、検出した吸気流量に基づき所望の空燃比(例えば理論空燃比)となるよう燃料の目標噴射量を設定し、設定した目標噴射量となるよう燃料噴射弁の作動を制御するエンジン(内燃機関)が知られている。 Conventionally, an intake flow rate is detected by an air flow sensor, a target injection amount of fuel is set based on the detected intake flow rate so as to achieve a desired air-fuel ratio (for example, a theoretical air-fuel ratio), and fuel injection is performed so that the set target injection amount is achieved. Engines (internal combustion engines) that control the operation of valves are known.
このようなエアフローセンサには、ヒータ及び検温素子を並べて配置して構成された熱式のエアフローセンサがある。ヒータは、通電により発熱する熱線をボビン状に形成して構成され、検温素子は、温度に応じて電気抵抗が変化する熱線をボビン状に形成して構成されている。そして、ヒータへ所定量通電している時の検温素子の検出値、或いは、検出値が所定値となるようヒータへ通電している時の通電量に基づき、吸気流量を算出することが一般的である(特許文献1参照)。 Such an airflow sensor includes a thermal airflow sensor configured by arranging a heater and a temperature detecting element side by side. The heater is configured by forming a heat wire that generates heat when energized in a bobbin shape, and the temperature detecting element is configured by forming a heat wire that changes in electrical resistance according to temperature in a bobbin shape. Then, it is common to calculate the intake air flow rate based on the detected value of the temperature sensing element when a predetermined amount of electricity is supplied to the heater, or the amount of electricity supplied when the heater is supplied with current so that the detected value becomes a predetermined value. (See Patent Document 1).
ここで、エアフローセンサへ電力供給してヒータへの通電を開始してから、吸気流量を正確に算出できる程度にまでヒータ温度が上昇するには数秒の時間(準備時間)を要する。そのため、エンジン始動時においては、この準備時間が経過するまでは吸気流量を正確に算出することができない。よって、準備時間が経過するまでは先述した目標噴射量を設定できないため、排気エミッション悪化を招く等、所望のエンジン運転状態に制御できなくなることが懸念される。 Here, it takes several seconds (preparation time) for the heater temperature to rise to such an extent that the intake air flow rate can be accurately calculated after supplying power to the air flow sensor and starting energizing the heater. Therefore, when the engine is started, the intake flow rate cannot be accurately calculated until this preparation time has elapsed. Therefore, since the target injection amount described above cannot be set until the preparation time elapses, there is a concern that the engine cannot be controlled to a desired engine operating state such as exhaust emission deterioration.
この懸念に対し特許文献1記載の制御装置では、エンジン停止中にもエアフローセンサへ電力供給してヒータへ通電することで、エンジン始動時点ではヒータ温度が既に十分な温度になっているよう制御している。
しかしながら、上記制御装置では、いつエンジンが始動するのか分からない状況下でエンジン停止中にエアフローセンサへの電力供給を継続させるので、所望のエンジン運転状態に制御できなくなるといった上記懸念を解消できるものの、その背反としてヒータで消費される電力量の増大を招いてしまう。 However, in the above control device, since the power supply to the air flow sensor is continued while the engine is stopped in a situation in which it is not known when the engine starts, the above-mentioned concern that it becomes impossible to control to the desired engine operating state can be solved, As a contradiction, the amount of power consumed by the heater increases.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、所望のエンジン運転状態に制御できなくなるといった懸念の低減と、エアフローセンサでの消費電力量低減との両立を図った、内燃機関の制御装置及び制御システムを提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to achieve both a reduction in concern that the engine cannot be controlled to a desired engine operating state and a reduction in power consumption by the airflow sensor. Another object of the present invention is to provide a control device and a control system for an internal combustion engine.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項1記載の発明では、ヒータ及び検温素子を有して構成されたエアフローセンサと、内燃機関(エンジン)の燃焼に供する燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備えた内燃機関に適用され、/前記エアフローセンサによる検出値を用いて燃料の目標噴射量を設定し、その目標噴射量となるよう前記燃料噴射弁の作動を制御する内燃機関の制御装置において、/前記エアフローセンサは、前記ヒータを膜状に形成して構成されており、/燃料噴射を停止するよう前記燃料噴射弁を制御している噴射停止期間中には、前記エアフローセンサへの電力供給を停止させることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is applied to an internal combustion engine including an airflow sensor configured to include a heater and a temperature sensing element, and a fuel injection valve that injects fuel to be used for combustion of the internal combustion engine (engine). In a control device for an internal combustion engine that sets a target fuel injection amount using a detection value of the air flow sensor and controls the operation of the fuel injection valve so as to be the target fuel injection amount, the air flow sensor includes the heater In the injection stop period in which the fuel injection valve is controlled to stop fuel injection, power supply to the air flow sensor is stopped. .
このように本発明では、噴射停止期間中にエアフローセンサへの電力供給を停止させるので、エアフローセンサ(ヒータ)での消費電力量を低減できる。但し、このように電力供給を停止させたのでは、燃料噴射を開始した時点でヒータへの通電を開始しなければならず、先述した準備時間において燃料の目標噴射量が設定できないことにより、所望のエンジン運転状態に制御できなくなることが懸念される。これに対し本発明では、以下に説明する構成のエアフローセンサを採用することで前記懸念を低減させている。 As described above, in the present invention, since the power supply to the air flow sensor is stopped during the injection stop period, the power consumption of the air flow sensor (heater) can be reduced. However, if the power supply is stopped in this way, energization to the heater must be started when fuel injection is started, and the target fuel injection amount cannot be set during the above-described preparation time. There is a concern that it will become impossible to control the engine operating state. On the other hand, in this invention, the said concern is reduced by employ | adopting the airflow sensor of the structure demonstrated below.
すなわち、上述した特許文献1では、ヒータがボビン状に形成されたエアフローセンサを採用している。これに対し本発明では、ヒータが膜状に形成されたエアフローセンサを採用しており、この膜状ヒータは、ボビン状ヒータに比べて熱容量が小さくなるよう小型にすることを容易に実現できる。したがって、膜状ヒータへの通電を開始してから所定温度まで上昇するのに要する準備時間を、ボビン状ヒータの場合に比べて短くできる。具体的には、ボビン状ヒータでの準備時間は一般的に数秒であるのに対し、膜状ヒータでの準備時間は数ミリ秒である。 That is, in the above-described Patent Document 1, an air flow sensor in which a heater is formed in a bobbin shape is employed. In contrast, the present invention employs an airflow sensor in which a heater is formed in a film shape, and this film heater can be easily reduced in size so as to have a smaller heat capacity than a bobbin-shaped heater. Therefore, the preparation time required to rise to a predetermined temperature after the energization of the film heater is started can be shortened compared to the case of the bobbin heater. Specifically, the preparation time for the bobbin-shaped heater is generally several seconds, whereas the preparation time for the film-shaped heater is several milliseconds.
以上により、本発明によれば、膜状ヒータのエアフローセンサを採用しつつ噴射停止期間中にエアフローセンサへの電力供給を停止するので、所望のエンジン運転状態に制御できなくなるといった懸念の低減と、消費電力量低減との両立を図ることができる。 As described above, according to the present invention, since the power supply to the airflow sensor is stopped during the injection stop period while adopting the airflow sensor of the film heater, the concern that it becomes impossible to control to the desired engine operating state, It is possible to achieve both reduction in power consumption.
ちなみに、前記検温素子についても前記ヒータと同様に膜状に形成することで、前記エアフローセンサの小型化を図ることが望ましい。 Incidentally, it is desirable to reduce the size of the airflow sensor by forming the temperature sensing element in the same manner as the heater.
請求項2記載の発明では、前記内燃機関には、前記エアフローセンサとは別に、吸気流量と相関のある物理量(例えば機関回転速度NE等)を検出する他のセンサが備えられており、/前記他のセンサによる検出値をモデル式に代入して吸気流量を推定する推定手段と、/前記エアフローセンサによる検出値に基づき吸気流量を算出する算出手段と、/前記推定手段による推定値に基づき前記目標噴射量を設定するとともに、前記算出手段による算出値と前記推定値との差分に基づき前記モデル式を補正する補正手段と、を備え、/前記エアフローセンサは、前記検温素子を膜状に形成して構成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the internal combustion engine is provided with another sensor for detecting a physical quantity (for example, engine rotational speed NE) correlated with the intake air flow rate, in addition to the air flow sensor. An estimation means for estimating the intake flow rate by substituting the detection value by another sensor into the model formula, a calculation means for calculating the intake flow rate based on the detection value by the air flow sensor, and the / based on the estimation value by the estimation means A correction unit that sets a target injection amount and corrects the model formula based on a difference between a value calculated by the calculation unit and the estimated value, and the airflow sensor forms the temperature detecting element in a film shape It is characterized by being comprised.
仮に、上記請求項2記載の発明に反し、エアフローセンサ検出値を用いた吸気流量の算出値に基づき目標噴射量を設定しようとすると、膜状ヒータでの準備時間は短いものの、燃料噴射を開始した時点から準備時間が経過するまでは目標噴射量を設定できない。これに対し上記請求項2記載の発明によれば、他のセンサによる検出値をモデル式に代入して推定した吸気流量(推定値)に基づき目標噴射量を設定するので、準備時間が経過していなくとも目標噴射量を設定できる。
Contrary to the invention of
但し、他のセンサによる推定値は、エアフローセンサによる算出値に比べると精度が低いため、所望のエンジン運転状態に精度良く制御することが困難となる。この問題に対し上記請求項2記載の発明では、吸気流量の算出値と推定値との差分に基づき、吸気流量推定に用いるモデル式を補正することで、上記問題の解決を図っている。
However, since the estimated value obtained by the other sensor is less accurate than the calculated value obtained by the air flow sensor, it is difficult to accurately control the desired engine operating state. In order to solve this problem, the invention according to
しかも、準備時間の短い膜状ヒータを採用しているので、ヒータへの通電を開始してから準備時間が経過してモデル式が補正されるまでの時間(図4の符号T11参照)を短くできる。よって、燃料の噴射を開始した後、所望のエンジン運転状態に精度良く制御できる状態になるまでの時間を短くできる。 In addition, since a film-like heater with a short preparation time is employed, the time from the start of energization to the heater to the correction of the model formula after the preparation time has elapsed (see T11 in FIG. 4) is shortened. it can. Therefore, it is possible to shorten the time after the fuel injection is started until the fuel can be accurately controlled to a desired engine operating state.
請求項3記載の発明では、前記ヒータへの通電を開始してから前記ヒータの温度が所定温度に達するまでに要する準備時間が、前記推定手段による推定演算周期よりも短くなるよう、前記エアフローセンサは構成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the air flow sensor is configured so that a preparation time required for the heater temperature to reach a predetermined temperature after the energization of the heater is started is shorter than an estimation calculation period by the estimation means. Is constructed.
推定手段が推定演算周期毎に吸気流量を推定して更新するにあたり、例えば前回演算した推定値に基づき今回の推定値を演算する場合において、準備時間を推定演算周期よりも短くしている上記請求項3記載の発明によれば、前回演算推定してから今回演算推定するまでの間に、補正手段によるモデル式の補正を済ませることができる。よって、準備時間を要することが推定手段の推定誤差を生じさせてしまう、といった懸念を回避できるので、推定手段による吸気流量の推定精度を向上できる。 When the estimation unit estimates and updates the intake flow rate for each estimation calculation cycle, for example, when calculating the current estimated value based on the previously calculated estimated value, the preparation time is shorter than the estimated calculation cycle. According to the invention described in Item 3, the correction of the model formula by the correcting means can be completed between the previous calculation estimation and the current calculation estimation. Therefore, since it is possible to avoid the concern that the preparation time requires an estimation error of the estimation means, the estimation accuracy of the intake flow rate by the estimation means can be improved.
請求項4記載の発明では、ヒータ及び検温素子を有して構成されたエアフローセンサと、内燃機関の燃焼に供する燃料を噴射する燃料噴射弁と、を備えた内燃機関に適用され、/前記エアフローセンサによる検出値を用いて燃料の目標噴射量を設定し、その目標噴射量となるよう前記燃料噴射弁の作動を制御する内燃機関の制御装置において、/燃料噴射を停止するよう前記燃料噴射弁を制御している噴射停止期間中には、前記エアフローセンサへの電力供給を停止させることを特徴とする。 The invention according to claim 4 is applied to an internal combustion engine comprising an airflow sensor having a heater and a temperature sensing element, and a fuel injection valve for injecting fuel to be used for combustion of the internal combustion engine. In a control device for an internal combustion engine that sets a target fuel injection amount using a detection value of a sensor and controls the operation of the fuel injection valve so as to achieve the target fuel injection amount, the fuel injection valve stops the fuel injection. During the injection stop period during which the air flow is controlled, the power supply to the air flow sensor is stopped.
上記請求項4記載の発明では、噴射停止期間中にエアフローセンサへの電力供給を停止させるので、エアフローセンサ(ヒータ)での消費電力量を低減できる。但し、ボビン状ヒータでの準備時間は一般的には数秒であるが、準備時間を数ミリ秒にすることを実現可能にしたボビン状ヒータを採用して、所望のエンジン運転状態に制御できなくなるといった懸念の低減を図ることを本発明は必要とする。 According to the fourth aspect of the invention, since the power supply to the air flow sensor is stopped during the injection stop period, the amount of power consumed by the air flow sensor (heater) can be reduced. However, the preparation time of the bobbin heater is generally several seconds, but it becomes impossible to control the engine to a desired engine operation state by adopting a bobbin heater that can realize the preparation time of several milliseconds. The present invention needs to reduce such concerns.
請求項5記載の発明は、上記内燃機関制御装置と、エアフローセンサ及び燃料噴射弁の少なくとも1つと、を備えることを特徴とする内燃機関制御システムである。この内燃機関制御システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。 The invention described in claim 5 is an internal combustion engine control system comprising the internal combustion engine control device and at least one of an air flow sensor and a fuel injection valve. According to this internal combustion engine control system, the various effects described above can be exhibited in the same manner.
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を車載内燃機関の制御装置に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a control device for an in-vehicle internal combustion engine will be described with reference to the drawings.
図1に、本実施形態にかかるエンジンシステムの概要を示す。 FIG. 1 shows an outline of an engine system according to the present embodiment.
このシステムの制御対象とするエンジン10(内燃機関)としては、自動車用の多気筒(例えば8気筒)内燃機関を想定している。ただし、この図1においては、説明の便宜上、1つのシリンダのみを図示している。図1に示されるエンジン10は、4ストロークの火花点火式レシプロエンジンである。すなわちエンジン10では、例えば図中のシリンダをシリンダ#1とする8つのシリンダ#1〜#8について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の4行程による1燃焼サイクルが、気筒間で行程をずらしつつ「720°CA」周期で実行されている。
As an engine 10 (internal combustion engine) to be controlled by this system, a multi-cylinder (for example, 8-cylinder) internal combustion engine for automobiles is assumed. However, in FIG. 1, for convenience of explanation, only one cylinder is shown. The
図示されるように、エンジン10は、吸気ポート噴射式内燃機関であり、シリンダブロック11によりシリンダ(気筒)が形成されて構成されている。シリンダブロック11内にはピストン12が収容され、そのピストン12の往復動により、エンジン10の出力軸(クランク軸13)が回転するようになっている。クランク軸13近傍には、クランク角センサ14(他のセンサ)が設けられている。なお、クランク軸13は、スタータモータ15によって初期回転が付与可能とされている。
As shown in the figure, the
シリンダブロック11の上端面にはシリンダヘッド16が固定されており、シリンダブロック11、シリンダヘッド16及びピストン12の上面によって燃焼室10aが区画形成されている。そして、シリンダヘッド16には、燃焼室10aに開口する吸気ポート(吸気口)と排気ポート(排気口)とが形成されており、これら吸気ポート及び排気ポートは、それぞれクランク軸13に連動するカム軸に取り付けられたカム(図示略)によって駆動される吸気バルブ17と排気バルブ18とにより開閉されるようになっている。また、吸気ポートには、エンジン10の各シリンダに外気(新気)を吸入するための吸気通路10bが接続され、排気ポートには、エンジン10の各シリンダからの燃焼ガス(排気)を排出するための排気通路10cが接続されている。
A
エンジン10の吸気系を構成する吸気通路10bには、吸気通路10b最上流部のエアクリーナ(図示略)を通じて吸入される新気量(吸気流量)を計測するために、エアフローセンサ19が設けられている。本実施形態のエアフローセンサ19には、ボビン式及びチップ式のうちチップ式が採用されている。このチップ式エアフローセンサ19は、吸気通路10bを流れる吸気の一部を内部に取り込んで通過させるサブ通路を形成するケース19aと、前記ケース19a内に配置され、サブ通路を通過する吸気流量を検出する検出チップ19bと、を備えて構成されている。
An
図2は、検出チップ19bの構造を示す図であり、図示されるように検出チップ19bは、絶縁基板191上に、発熱抵抗体192(ヒータ)及び感温抵抗体193,194(検温素子)を膜状に形成して構成されている。例えば、絶縁基板191にはシリコン、ポリイミド、セラミック等の耐熱性を有する絶縁材が用いられ、当該絶縁基板191上に白金等を蒸着することで発熱抵抗体192及び感温抵抗体193,194を膜状に形成する。これらの発熱抵抗体192及び感温抵抗体193,194は同一平面状に、空気流れ方向(図2の上下方向)に並べて配置されており、発熱抵抗体192の上流側及び下流側のそれぞれに感温抵抗体193,194を配置している。
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the
発熱抵抗体192は、通電されて所定の温度で発熱する発熱部192aを有する。また、感温抵抗体193,194は、温度に応じて抵抗値が変化する流速検出部193a、194aを有する。各抵抗体192,193,194の両端は、リード線195を介して、ケース19a内に収容された図示しない制御回路に接続されている。
The heating resistor 192 includes a
発熱抵抗体192は、制御回路からの通電を受けて所定温度(例えば、200℃程)で保持される。上流側の感温抵抗体193は、空気流によって冷却されるのに対し、下流側の感温抵抗体194は、発熱抵抗体192で加熱された空気流によって加熱される。そして、制御回路は、上下流の感温抵抗体193,191でそれぞれ検出される温度差に基づいて、空気の流れ方向を検出するとともに、吸気流量(単位時間当たりの流速)を算出する。
The heating resistor 192 is held at a predetermined temperature (for example, about 200 ° C.) when energized from the control circuit. The upstream temperature
図1の説明に戻り、エアフローセンサ19の下流側には、DCモータ等のアクチュエータ21によって電子的に開度調節される電子制御式の吸気絞り弁(スロットルバルブ20)と、このスロットルバルブ20の開度(スロットルバルブ開度)や動き(開度変動)を検出するためのスロットルセンサ23(他のセンサ)とが設けられている。また、スロットルバルブ20の下流側には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で吸気通路10bの通路面積が拡大(拡径)されたサージタンク22が設けられている。
Returning to the description of FIG. 1, on the downstream side of the
吸気通路10bは、サージタンク22の下流側で、エンジン10の各気筒の燃焼室10aに空気を導入するように分岐している。そして、この吸気通路10bの分岐路には、各気筒の吸気ポート近傍にて燃料を噴射供給する電磁駆動式(又はピエゾ駆動式等)の燃料噴射弁24が、気筒毎に取り付けられている。エンジン10では、これら気筒毎に設けられた各燃料噴射弁24により、吸気通路10b、特に各気筒の吸気ポートに対して、燃料(ガソリン)が噴射供給(ポート噴射)されるようになっている。そして、燃料噴射弁24により噴射された燃料(厳密には吸入空気との混合気)に対して点火を行うことでその燃料を燃焼させるようにしている。そのために、エンジン10の各シリンダのシリンダヘッド16には、それぞれ点火プラグ25が取り付けられている。そして、点火プラグ25に高電圧が印加されると、点火プラグ25の対向電極間に火花放電が発生し、これにより、燃焼室10a内に導入された混合気が着火し、吸気と燃料との反応に基づき燃料が燃焼する。
The
上記エンジンシステムには、上記センサのほかにも、車両で行われる各種の制御に使用するために多くのセンサが設けられている。例えばアクセル操作部(アクセルペダル)には、その状態(操作量)に応じた電気信号を出力するアクセルセンサが、ユーザによるアクセル操作量を検出するために設けられている。 In addition to the above sensors, the engine system is provided with a number of sensors for use in various controls performed in the vehicle. For example, an accelerator operation unit (accelerator pedal) is provided with an accelerator sensor that outputs an electrical signal corresponding to the state (operation amount) in order to detect the amount of accelerator operation by the user.
電子制御装置(ECU30)は、周知のマイクロコンピュータ(図示略)等を備えている。ECU30は、上記各種センサの検出信号に基づいてエンジン10の運転状態やエンジン負荷、ユーザの要求等を把握し、それに応じて上記スロットルバルブ20や燃料噴射弁24、点火プラグ25等の作動を制御することにより、エンジン10の運転状態を制御する。
The electronic control unit (ECU 30) includes a known microcomputer (not shown) and the like. The
例えば、エンジン回転速度及びアクセルペダルの操作量に基づき要求トルクを算出し、要求トルクに基づき目標吸気量(厳密には、1燃焼サイクル中の吸気行程で燃焼室10a内に吸入された空気の量)を算出し、算出した目標吸気量となるようスロットルバルブ20の開度を制御する。そして、実際に吸入された吸気量Gaを、後に詳述する手法により算出し、算出した吸気量Ga及びエンジン回転速度等に基づき燃料噴射量、噴射時期及び点火時期の目標値を設定する。そして、これらの目標値となるよう燃料噴射弁24及び点火プラグ25の作動を制御する。
For example, the required torque is calculated based on the engine rotational speed and the accelerator pedal operation amount, and the target intake air amount (strictly speaking, the amount of air taken into the combustion chamber 10a during one intake stroke in one combustion cycle). ) And the opening degree of the
燃料噴射量の目標値である目標噴射量は、所望の空燃比となるよう設定している。例えば、排気通路10cに設けられた図示しない触媒装置において排気浄化率を最大にしたい場合には、空燃比が理論空燃比となるよう吸気量Gaに応じて目標噴射量を設定している。
The target injection amount that is the target value of the fuel injection amount is set to be a desired air-fuel ratio. For example, when it is desired to maximize the exhaust purification rate in a catalyst device (not shown) provided in the
次に、吸気量Gaの算出手法について説明する。 Next, a method for calculating the intake air amount Ga will be described.
吸気流量(厳密には、単位時間当たりにスロットルバルブ20を通過する空気の量)は、エアフローセンサ19による検出値に基づき算出されるが、この算出とは別に、本実施形態ではモデル式を用いて吸気流量を推定しており、エアフローセンサ19により算出された吸気流量(以下、「エアフロー算出値」と記載)に基づき、モデル式により推定された吸気流量(以下、「モデル推定値」と記載)を補正している。或いは、エアフロー算出値に基づきモデル推定値を補正している。これらの補正は、エアフロー算出値とモデル推定値とのずれ量(差分)に応じて実行される。
The intake air flow rate (strictly speaking, the amount of air passing through the
なお、エアフロー算出値を算出している時のECU30は「算出手段」に相当し、モデル推定値を算出している時のECU30は「推定手段」に相当し、エアフロー算出値に基づきモデル推定値を補正している時のECU30は「補正手段」に相当する。
The
前記モデル式は、エアフローセンサ19以外の吸気流量と相関のある物理量をパラメータとした算出式であり、ECU30のマイコンに記憶されている。前記パラメータの具体例としては、スロットルセンサ23による検出値に基づき算出されるスロットルバルブ開度や、クランク角センサ14による検出値に基づき算出されるエンジン回転速度等が挙げられる。
The model formula is a calculation formula using a physical quantity correlated with the intake air flow rate other than the
ここで、エアフロー算出値によりモデル推定値を補正することでモデル推定値の誤差を補償しているが、そもそもこのように算出した吸気流量は、燃料の目標噴射量を設定することに用いられるものである。よって、燃料を噴射していない無噴射時には吸気流量の算出は不要であるため、前記誤差補償も不要であり、エアフロー算出値も不要である。 Here, the model estimated value is corrected by correcting the model estimated value by the airflow calculated value, but the error of the model estimated value is compensated for. In the first place, the intake flow rate calculated in this way is used to set the target injection amount of fuel. It is. Therefore, since calculation of the intake air flow rate is unnecessary when there is no fuel injection, no error compensation is required, and no calculated airflow value is required.
なお、燃料を噴射しないよう制御する時の具体例を以下に列挙する。すなわち、車両運転者がイグニッションスイッチをオフ操作してエンジン10を停止させている時には燃料噴射を停止させる。イグニッションスイッチをオンさせたままエンジン10をアイドルストップさせている時には燃料噴射を停止させる。車両運転者がアクセルペダルを踏込んでおらずエンジン回転速度が減速している状態の時には燃料の噴射をカットさせる。
Specific examples for controlling not to inject fuel are listed below. That is, when the vehicle driver turns off the ignition switch to stop the
上述の如く燃料無噴射時にはエアフロー算出値が不要である点に着目し、ECU30は、エアフローセンサ19への電力供給状態を、図3のフローチャートに示すように燃料噴射制御状態に応じて制御している。
Focusing on the fact that the calculated airflow is not required when fuel is not injected as described above, the
すなわち、ステップS10にて燃料噴射制御中であると判定された場合(S10:YES)には、続くステップS20においてエアフローセンサ19への電力供給を実行する。一方、燃料噴射制御中でないと判定された燃料無噴射の場合(S10:NO)には、続くステップS30においてエアフローセンサ19への電力供給を停止させる。これにより、燃料の噴射停止期間中には発熱抵抗体192及び制御回路への通電が停止されることとなる。
That is, when it is determined in step S10 that fuel injection control is being performed (S10: YES), power supply to the
ここで、エアフローセンサ19への電力供給を開始してから、つまり発熱抵抗体192への通電を開始してから、吸気流量を正確に算出できる程度にまで発熱抵抗体192の温度が上昇するには数秒の時間(準備時間)を要する。図4(c)は、エアフローセンサ19にチップ式を採用した本実施形態の場合の準備時間T10を示し、図4(d)は、エアフローセンサ19にボビン式を採用した場合の準備時間T20を示すタイムチャートである。ちなみに、ボビン式とは、発熱抵抗体及び感温抵抗体を、熱線をボビン状に形成して構成したものである。
Here, after the power supply to the
次に、図3の制御を実行した場合の一態様を、図4に示すタイムチャートを用いて説明する。図4(a)中の実線L1は、誤差補償されていない状態のモデル推定値を示し、実線L2は実際の吸気量を示している。また、図4(a)中の一点鎖線は、エアフローセンサ19がチップ式の場合において、誤差補償によりモデル推定値が実吸気量に近づくよう補正されていく様子を示し、二点鎖線はボビン式の場合において誤差補償される様子を示している。
Next, one mode when the control of FIG. 3 is executed will be described using the time chart shown in FIG. A solid line L1 in FIG. 4A indicates a model estimated value in a state where error compensation is not performed, and a solid line L2 indicates an actual intake air amount. In addition, a one-dot chain line in FIG. 4A shows how the model estimated value is corrected so as to approach the actual intake air amount by error compensation when the
そして、図4(b)に示すように、エンジン10が燃料噴射カット制御の状態ではエアフローセンサ19への電力供給をオフし、燃料の噴射を再開させたt1時点でエアフローセンサ19への電力供給を開始させている。その後、電力供給を開始したt1時点から準備時間T10,T20が経過すると、エアフローセンサ19による検出値に基づきエアフロー算出値が取得可能となる。したがって、準備時間がT10,T20が経過した時点からモデル推定値の誤差補償が実行され、誤差補償を実行した結果、モデル推定値が実吸気量に近づくこととなる(図4(a)中の一点鎖線及び二点鎖線参照)。
Then, as shown in FIG. 4B, when the
チップ式の場合には、ボビン時間に比べて準備時間が短いので、誤差補償を開始するタイミングを早くでき、ひいては、モデル推定値が実吸気量とほぼ一致するようになるタイミングを早くできる。換言すれば、エアフローセンサ19へ電力供給を開始した時点t1から、モデル推定値が高精度で誤差補償されるまでに要する時間は、チップ式の場合にはボビン式の場合より短くなる(T11,T21参照)。
In the case of the chip type, since the preparation time is shorter than the bobbin time, the timing for starting the error compensation can be advanced, and as a result, the timing at which the model estimated value almost coincides with the actual intake air amount can be accelerated. In other words, the time required from the time t1 when power supply to the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)エアフロー算出値が不要となる燃料の噴射停止期間中に、エアフローセンサ19への通電を停止させるので、発熱抵抗体192及び制御回路での不要な消費電力量を低減できる。
(1) Since energization to the
(2)発熱抵抗体192が膜状に形成されたチップ式エアフローセンサ19を採用し、この膜状発熱抵抗体192は、ボビン状の発熱抵抗体に比べて熱容量が小さくなるよう小型にすることを容易に実現できる。したがって、膜状発熱抵抗体192への通電を開始してから所定温度まで上昇するのに要する準備時間T10を、ボビン状の場合の準備時間T20に比べて短くできる。よって、チップ式のエアフローセンサを採用しつつ噴射停止期間中にエアフローセンサ19への電力供給を停止するので、目標噴射量を設定できずに所望のエンジン運転状態に制御できなくなるといった懸念の低減と、消費電力量低減との両立を図ることができる。
(2) The chip-
(3)スロットルバルブ開度やエンジン回転速度をモデル式に代入して推定した吸気流量(モデル推定値)に基づき目標噴射量を設定するので、準備時間T10が経過していなくとも目標噴射量を設定できる。 (3) Since the target injection amount is set based on the intake flow rate (model estimated value) estimated by substituting the throttle valve opening and the engine speed into the model formula, the target injection amount can be set even if the preparation time T10 has not elapsed. Can be set.
(4)エアフロー算出値とモデル推定値との差分に基づき吸気流量推定に用いるモデル式を補正することで、「モデル推定値では、エアフロー算出値に比べて精度が低いため所望のエンジン運転状態に精度良く制御することが困難となる」といった懸念を低減できる。しかも、準備時間T10の短いチップ式のエアフローセンサ19を採用している。具体的には、ECU30のマイコンがモデル式を用いて吸気流量を推定するよう演算するにあたり、その演算周期(マイコンの演算周期)よりも準備時間T10を短くできるエアフローセンサ19を採用している。そのため、誤差補償所要時間T11を短くできるので、燃料の噴射を開始した後、所望のエンジン運転状態に精度良く制御できる状態になるまでの時間T11を短くできる。
(4) By correcting the model formula used for intake flow rate estimation based on the difference between the calculated airflow value and the estimated model value, “the estimated model value is less accurate than the calculated airflow value, so that the desired engine operating state is achieved. It is possible to reduce the concern that it becomes difficult to control with high accuracy. Moreover, a chip type
(5)本実施形態では、モデル式を用いて推定演算周期毎に吸気流量を推定して更新するにあたり、前回演算した推定値に基づき今回の推定値を演算している。そして、推定演算周期よりも準備時間T10が短くなるようなチップ式エアフローセンサ19を採用しているので、前回演算推定してから今回演算推定するまでの間にモデル式の補正を済ませることができる。よって、準備時間T10がモデル式の演算誤差を生じさせてしまうことを回避できるので、モデル式による吸気流量の推定精度を向上できる。
(5) In the present embodiment, when the intake flow rate is estimated and updated for each estimation calculation cycle using the model formula, the current estimated value is calculated based on the previously calculated estimated value. And since the chip
(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下に記載する各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。また、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and the characteristic configurations of the embodiments described below may be arbitrarily combined. Moreover, you may implement the said embodiment, changing as follows.
・上記実施形態では、吸気流量のモデル推定値に基づき燃料の目標噴射量を設定しているが、モデル式による吸気流量の推定を廃止して、エアフローセンサ19により算出された吸気流量(エアフロー算出値)に基づき燃料の目標噴射量を設定するようにしてもよい。但しこの場合には、準備時間T10が経過するまでは目標噴射量を設定することができない。 In the above embodiment, the target fuel injection amount is set based on the model estimated value of the intake flow rate. However, the estimation of the intake flow rate based on the model formula is abolished, and the intake flow rate calculated by the airflow sensor 19 (airflow calculation) The target fuel injection amount may be set based on the value. However, in this case, the target injection amount cannot be set until the preparation time T10 has elapsed.
・上記実施形態では、チップ式のエアフローセンサ19を採用しているが、ボビン式のエアフローセンサを採用してもよい。但しこの場合には、準備時間が数ミリ秒であるような高性能のボビン式エアフローセンサを採用することが要求される。
In the above embodiment, the chip type
・上記実施形態では、推定演算周期よりも準備時間T10が短くなるようなチップ式エアフローセンサ19を採用しているが、本発明はこのようなセンサ19に限定されるものではなく、モデル推定値の誤差補償が十分に行える程度に準備時間T10を短くできればよく、例えば準備時間T10が推定演算周期の数回分程度に長くなるようなセンサを採用してもよい。
In the above embodiment, the chip
10…エンジン(内燃機関)、14…クランク角センサ(他のセンサ)、19…エアフローセンサ、23…スロットルセンサ(他のセンサ)、24…燃料噴射弁、30…ECU(推定手段,算出手段,補正手段)、192…発熱抵抗体(ヒータ)、193,194…感温抵抗体(検温素子)。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記エアフローセンサによる検出値を用いて燃料の目標噴射量を設定し、その目標噴射量となるよう前記燃料噴射弁の作動を制御する内燃機関の制御装置において、
前記エアフローセンサは、前記ヒータを膜状に形成して構成されており、
燃料噴射を停止するよう前記燃料噴射弁を制御している噴射停止期間中には、前記エアフローセンサへの電力供給を停止させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Applied to an internal combustion engine comprising a thermal airflow sensor configured with a heater and a temperature sensing element, and a fuel injection valve for injecting fuel for combustion of the internal combustion engine,
In a control device for an internal combustion engine that sets a target injection amount of fuel using a detection value of the air flow sensor and controls the operation of the fuel injection valve so as to be the target injection amount.
The air flow sensor is configured by forming the heater into a film shape,
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein power supply to the air flow sensor is stopped during an injection stop period in which the fuel injection valve is controlled to stop fuel injection.
前記他のセンサによる検出値をモデル式に代入して吸気流量を推定する推定手段と、
前記エアフローセンサによる検出値に基づき吸気流量を算出する算出手段と、
前記推定手段による推定値に基づき前記目標噴射量を設定するとともに、前記算出手段による算出値と前記推定値との差分に基づき前記モデル式を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 In addition to the air flow sensor, the internal combustion engine includes another sensor that detects a physical quantity correlated with the intake air flow rate.
An estimation means for estimating the intake air flow rate by substituting the detection value by the other sensor into a model equation;
Calculation means for calculating an intake flow rate based on a detection value by the air flow sensor;
A correction unit that sets the target injection amount based on the estimated value by the estimating unit and corrects the model formula based on a difference between the calculated value by the calculating unit and the estimated value;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記エアフローセンサによる検出値を用いて燃料の目標噴射量を設定し、その目標噴射量となるよう前記燃料噴射弁の作動を制御する内燃機関の制御装置において、
燃料噴射を停止するよう前記燃料噴射弁を制御している噴射停止期間中には、前記エアフローセンサへの電力供給を停止させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Applied to an internal combustion engine comprising a thermal airflow sensor configured with a heater and a temperature sensing element, and a fuel injection valve for injecting fuel for combustion of the internal combustion engine,
In a control device for an internal combustion engine that sets a target injection amount of fuel using a detection value of the air flow sensor and controls the operation of the fuel injection valve so as to be the target injection amount.
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein power supply to the air flow sensor is stopped during an injection stop period in which the fuel injection valve is controlled to stop fuel injection.
エアフローセンサ及び燃料噴射弁の少なくとも1つと、
を備えることを特徴とする内燃機関制御システム。 A control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
At least one of an air flow sensor and a fuel injection valve;
An internal combustion engine control system comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008279855A JP2010106763A (en) | 2008-10-30 | 2008-10-30 | Control device for internal combustion engine and internal combustion engine control system |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016109091A (en) * | 2014-12-10 | 2016-06-20 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Electronic device |
JP7489550B2 (en) | 2021-07-12 | 2024-05-23 | 日立Astemo株式会社 | Internal combustion engine control device |
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2008
- 2008-10-30 JP JP2008279855A patent/JP2010106763A/en active Pending
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