JP5998731B2

JP5998731B2 - Engine control device

Info

Publication number: JP5998731B2
Application number: JP2012175638A
Authority: JP
Inventors: 亜紀吹谷; 敏行宮田
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2012-08-08
Filing date: 2012-08-08
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-08-08
Also published as: JP2014034908A

Description

本発明は、エンジンの筒内に吸入する吸気流量の目標値を演算する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that calculates a target value of an intake air flow rate sucked into a cylinder of an engine.

従来、エンジンに要求される出力が変化する過渡状態において、スロットルバルブを通過する吸気の流速特性の変化を考慮して目標流量を演算する手法が知られている。すなわち、スロットルバルブ部の上流側と下流側との圧力比に応じて、スロットル開度を変化させるものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a method for calculating a target flow rate in consideration of a change in flow velocity characteristics of intake air passing through a throttle valve in a transient state in which an output required for an engine changes. That is, the throttle opening is changed according to the pressure ratio between the upstream side and the downstream side of the throttle valve portion.

一般に、ノズル（ベンチュリ管）の最狭部を通過する流体の流速は、上下流の圧力比（下流圧÷上流圧）が臨界圧力比以下になるとほぼ一定の速度となる。一方、圧力比が臨界圧力比よりも大きい状態では、圧力比が増加するほど流速が低下する。同様に、スロットルバルブを通過する吸気の流速も、スロットルバルブ部の圧力比に応じて変化する。したがって、圧力比に応じてスロットル開度を制御することで、その圧力比に応じた目標流量を精度よく実現することが可能となる。 In general, the flow rate of the fluid passing through the narrowest part of the nozzle (Venturi tube) becomes a substantially constant speed when the upstream / downstream pressure ratio (downstream pressure / upstream pressure) is less than or equal to the critical pressure ratio. On the other hand, in a state where the pressure ratio is larger than the critical pressure ratio, the flow velocity decreases as the pressure ratio increases. Similarly, the flow rate of the intake air passing through the throttle valve also changes according to the pressure ratio of the throttle valve portion. Therefore, by controlling the throttle opening according to the pressure ratio, it is possible to accurately realize the target flow rate according to the pressure ratio.

例えば特許文献１には、スロットルバルブ部の圧力比に応じて流量係数φを設定し、目標吸入空気量Ｑ（目標流量）を流量係数φで除算した値に比例する大きさのスロットル開口面積Ａを設定する演算手法が開示されている。この技術では、圧力比Ｐｒに応じて定まるスロットルバルブの通過空気量とシリンダーへの吸入空気量との流量比が流量係数φとして設定される。また、圧力比Ｐｒは、スロットルバルブの下流側の吸気管圧力Ｐｍ（インマニ圧）と上流側の大気圧Ｐａとから演算される。このような流量係数φを用いた演算により、実際の流量特性に合致する目標スロットル開度を適切に算出することができるとされている。 For example, in Patent Document 1, a flow coefficient φ is set according to the pressure ratio of the throttle valve portion, and a throttle opening area A having a size proportional to a value obtained by dividing the target intake air amount Q (target flow rate) by the flow coefficient φ. An arithmetic method for setting the value is disclosed. In this technique, the flow rate ratio between the amount of air passing through the throttle valve and the amount of air taken into the cylinder determined according to the pressure ratio Pr is set as the flow coefficient φ. The pressure ratio Pr is calculated from the intake pipe pressure Pm (intake manifold pressure) on the downstream side of the throttle valve and the atmospheric pressure Pa on the upstream side. It is said that the target throttle opening degree that matches the actual flow rate characteristic can be appropriately calculated by such calculation using the flow rate coefficient φ.

特許第4539846号公報Japanese Patent No. 4539846

しかしながら、上記のような従来技術では、制御を実施する時点で実測された圧力比に応じてオープンループ的にスロットル開度が制御される。そのため、目標とする吸気が導入された後の圧力比がその吸気の導入前の圧力比と相違する場合には、実吸気流量と目標流量との間にずれが生じ、目標流量を精度よく実現することができない。このような流量のずれは、圧力比が臨界圧力比を超える非臨界域で顕著となり、目標状態に対する実際の状態の制御応答性を大きく低下させる要因となる。 However, in the conventional technique as described above, the throttle opening is controlled in an open loop according to the pressure ratio actually measured at the time of performing the control. Therefore, if the pressure ratio after the target intake air is introduced is different from the pressure ratio before the intake air is introduced, a deviation occurs between the actual intake air flow rate and the target flow rate, and the target flow rate is realized accurately. Can not do it. Such a flow rate deviation becomes noticeable in a non-critical region where the pressure ratio exceeds the critical pressure ratio, and becomes a factor of greatly reducing the control response of the actual state with respect to the target state.

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、吸気流量制御の遅れ時間を短縮し、応答性を改善することのできるエンジンの制御装置を提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。 One of the objects of the present invention has been devised in view of the above problems, and is to provide an engine control device that can reduce the delay time of intake flow rate control and improve the responsiveness.
The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and other effects of the present invention are to obtain a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned.

（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、スロットルバルブを通過する吸気の目標流量を設定する設定手段と、前記設定手段で設定された前記目標流量に基づき、前記目標流量の吸気が前記スロットルバルブを通過するときの、前記スロットルバルブの上流圧に対する下流圧の比である圧力比に相当する目標圧力比を演算する演算手段とを備える。また、前記演算手段で演算された前記目標圧力比に基づき、前記設定手段で設定された前記目標流量を補正する補正手段を備える。 (1) An engine control apparatus disclosed herein includes a setting unit that sets a target flow rate of intake air that passes through a throttle valve, and the intake air of the target flow rate is based on the target flow rate that is set by the setting unit. And calculating means for calculating a target pressure ratio corresponding to a pressure ratio that is a ratio of the downstream pressure to the upstream pressure of the throttle valve when passing through the valve . Further, a correction unit is provided for correcting the target flow rate set by the setting unit based on the target pressure ratio calculated by the calculation unit .

また、ここでいう「前記目標圧力比」は、前記目標流量が設定された時点での実際の圧力比（例えば、圧力センサーで検出されたスロットルバルブ部の上流圧に対する下流圧の比）ではなく、仮に前記目標流量の吸気が前記スロットルバルブを通過している状態を想定した場合の圧力比である。前記目標流量が前記エンジンのシリンダーに導入すべき目標値としての流量を意味するのと同様に、前記目標圧力比は、目標とすべき圧力比を意味する。なお、実際の前記スロットルバルブの開度は、前記目標流量と前記目標圧力比とに基づいて補正された補正目標流量に応じて、例えば公知の制御手段によって制御される。 Further, the “target pressure ratio” here is not an actual pressure ratio at the time when the target flow rate is set (for example, a ratio of the downstream pressure to the upstream pressure of the throttle valve portion detected by the pressure sensor). The pressure ratio is based on the assumption that the intake air at the target flow rate passes through the throttle valve. Just as the target flow rate means the flow rate as a target value to be introduced into the cylinder of the engine, the target pressure ratio means the pressure ratio to be targeted. The actual opening degree of the throttle valve is controlled by, for example, a known control means according to the corrected target flow rate corrected based on the target flow rate and the target pressure ratio.

（２）また、前記演算手段が、前記目標流量と前記設定手段が前記目標流量を設定した時点の前記エンジンの運転状態における前記吸気の最大流量との比に基づき、前記目標圧力比を演算することが好ましい。
ここでいう「前記吸気の最大流量」とは、その時点（前記設定手段が前記目標流量を設定した時点）のエンジンの運転状態でスロットルバルブの開度を調節することでシリンダー内に充填され得る吸気の流量の最大値を意味する。この「最大流量」は、例えばその時点のエンジン回転数（エンジン回転速度），バルブリフト量，バルブタイミング，点火時期等を固定して、スロットル開度のみを調節した場合に、最大でどの程度の吸気流量が得られるかを示すものである。 (2) Further, the calculation means calculates the target pressure ratio based on a ratio between the target flow rate and the maximum intake air flow rate in the operating state of the engine when the setting means sets the target flow rate. It is preferable.
The “maximum intake air flow rate” here can be filled in the cylinder by adjusting the opening of the throttle valve in the engine operating state at that time (when the setting means sets the target flow rate). It means the maximum value of intake flow rate. This “maximum flow rate” is, for example, what is the maximum when the engine speed (engine speed), valve lift, valve timing, ignition timing, etc. at that time is fixed and only the throttle opening is adjusted. It shows whether the intake flow rate can be obtained.

（３）また、前記演算手段が、前記設定手段が前記目標流量を設定した時点の前記エンジンの回転速度に対応する体積効率の最大値に基づき、前記吸気の最大流量を演算することが好ましい。
ここでいう「体積効率」とは、一定の大気条件下で、行程容積に相当する空気質量を100[%]とした吸入空気質量の割合である。また、ここでいう「体積効率の最大値」とは、上記の「最大流量」に対応するものであり、その時点（前記設定手段が前記目標流量を設定した時点）のエンジンの運転状態でスロットルバルブの開度を調節することで得られる体積効率の最大値を意味する。 (3) Moreover, it is preferable that the said calculating means calculates the maximum flow volume of the said intake air based on the maximum value of the volumetric efficiency corresponding to the rotational speed of the said engine at the time of the said setting means setting the said target flow volume.
The “volumetric efficiency” here is a ratio of the intake air mass with the air mass corresponding to the stroke volume being 100 [%] under a certain atmospheric condition. The “maximum value of volumetric efficiency” here corresponds to the “maximum flow rate” described above, and throttles in the engine operating state at that time (when the setting means sets the target flow rate). It means the maximum volumetric efficiency obtained by adjusting the opening of the valve.

（４）また、前記演算手段は、前記目標圧力比が大きいほど低下する特性を持った補正係数を演算することが好ましい。この場合、前記補正手段が、前記補正係数で前記目標流量を除した値を補正後の目標流量とすることが好ましい。
つまり、前記目標圧力比と前記補正係数との関係を、前記スロットルバルブ部の実際の圧力比と流速との関係に対応させることが好ましい。ここで、実際の圧力比と流速との関係において、流速がほぼ一定となる圧力比の領域を臨界域と呼び、これより圧力比が大きく、流速が低下する領域を非臨界域と呼ぶ。また、臨界域と非臨界域との境界となる圧力比を臨界圧力比と呼ぶ。前記目標圧力比が臨界圧力比以下の状態では、前記補正係数を1で一定とすることが好ましい。また、前記目標圧力比が臨界圧力比を超える状態では、前記目標圧力比が増大するほど前記補正係数を小さくすることが好ましい。 (4) Further, it is preferable that the calculating means calculates a correction coefficient having a characteristic that decreases as the target pressure ratio increases. In this case, it is preferable that the correction means sets a value obtained by dividing the target flow rate by the correction coefficient as a corrected target flow rate.
That is, it is preferable that the relationship between the target pressure ratio and the correction coefficient corresponds to the relationship between the actual pressure ratio of the throttle valve unit and the flow velocity. Here, in the relationship between the actual pressure ratio and the flow velocity, a region of the pressure ratio where the flow velocity is almost constant is called a critical region, and a region where the pressure ratio is larger and the flow velocity decreases is called a non-critical region. The pressure ratio that becomes the boundary between the critical region and the non-critical region is called the critical pressure ratio. In a state where the target pressure ratio is equal to or lower than the critical pressure ratio, it is preferable that the correction coefficient is constant at 1. In the state where the target pressure ratio exceeds the critical pressure ratio, it is preferable that the correction coefficient is reduced as the target pressure ratio increases.

開示のエンジンの制御装置では、演算時点での圧力比ではなく、目標流量の吸気がスロットルバルブを通過するときの圧力比に相当する目標圧力比が予測される。この目標圧力比に基づいて目標流量を補正することで、実現したい流量（又は到達したい流量）と実吸気流量との間のずれや遅れ時間を短縮することができる。
例えば、従来の制御ではその時点の圧力比が目標流量に対応する圧力比になるまでの時間を短縮することができず、すなわち、実吸気流量が目標流量に一致するまでの遅れ時間を短縮することができない場合がある。これに対し、本制御装置では実吸気流量と目標流量とをほぼ一致させることができ、エンジンの制御応答性を改善することができる。 In the disclosed engine control apparatus, the target pressure ratio corresponding to the pressure ratio when the intake air of the target flow rate passes through the throttle valve is predicted, not the pressure ratio at the time of calculation. By correcting the target flow rate based on this target pressure ratio, it is possible to reduce a deviation or delay time between the flow rate desired to be realized (or the flow rate desired to be achieved) and the actual intake flow rate.
For example, in the conventional control, the time until the pressure ratio at that time reaches the pressure ratio corresponding to the target flow rate cannot be reduced, that is, the delay time until the actual intake flow rate matches the target flow rate is reduced. It may not be possible. On the other hand, in the present control device, the actual intake flow rate and the target flow rate can be substantially matched, and the control response of the engine can be improved.

一実施形態に係るエンジンの制御装置のブロック構成及びこの制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the block configuration of the control apparatus of the engine which concerns on one Embodiment, and the structure of the engine to which this control apparatus was applied. 本制御装置での演算内容を説明するためのブロック構成図である。It is a block block diagram for demonstrating the calculation content in this control apparatus. 本制御装置で演算される流速補正係数と目標圧力比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the flow velocity correction coefficient calculated with this control apparatus, and a target pressure ratio. 本制御装置の作用を説明するための図であり、（ａ）は吸気流量の目標値及び実吸気流量の変動を示すグラフ、（ｂ）は実圧力比及び目標圧力比の変動を示すグラフ、（ｃ）はエンジンの実回転数の変動を示すグラフである。It is a figure for demonstrating the effect | action of this control apparatus, (a) is a graph which shows the fluctuation | variation of the target value of an intake flow rate, and an actual intake flow rate, (b) is a graph which shows the fluctuation | variation of an actual pressure ratio and a target pressure ratio, (C) is a graph which shows the fluctuation | variation of the actual rotation speed of an engine.

図面を参照してエンジンの制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。 An engine control apparatus will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment. Each configuration of the present embodiment can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present embodiment, and can be selected or combined as necessary.

［１．エンジン］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示す車載のガソリンエンジン１０に適用される。ここでは、多気筒のエンジン１０に設けられた複数のシリンダーのうちの一つを示す。ピストン１６は、中空円筒状に形成されたシリンダー１９の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン１６の上面とシリンダー１９の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジンの燃焼室２６として機能する。 [1. engine]
The engine control device of the present embodiment is applied to the in-vehicle gasoline engine 10 shown in FIG. Here, one of a plurality of cylinders provided in the multi-cylinder engine 10 is shown. The piston 16 is provided so as to be slidable back and forth along the inner peripheral surface of a cylinder 19 formed in a hollow cylindrical shape. The space surrounded by the upper surface of the piston 16 and the inner peripheral surface and top surface of the cylinder 19 functions as a combustion chamber 26 of the engine.

ピストン１６の下部は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフト１７の軸心から偏心した中心軸を持つクランクアームに連結される。これにより、ピストン１６の往復動作がクランクアームに伝達され、クランクシャフト１７の回転運動に変換される。 The lower portion of the piston 16 is connected to a crank arm having a central axis that is eccentric from the axis of the crankshaft 17 via a connecting rod. Thereby, the reciprocating motion of the piston 16 is transmitted to the crank arm and converted into the rotational motion of the crankshaft 17.

シリンダー１９の頂面には、吸入空気を燃焼室２６内に供給するための吸気ポート１１と、燃焼室２６内で燃焼した後の排気を排出するための排気ポート１２とが穿孔形成される。吸気ポート１１，排気ポート１２の燃焼室２６側の端部には、吸気弁１４及び排気弁１５が設けられる。これらの吸気弁１４，排気弁１５は、エンジン１０の上部に設けられる可変動弁機構２７によって各々の動作を個別に制御される。また、シリンダー１９の頂部には、点火プラグ１３がその先端を燃焼室２６側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１３による点火時期は、後述するエンジン制御装置１で制御される。 An intake port 11 for supplying intake air into the combustion chamber 26 and an exhaust port 12 for discharging exhaust gas after combustion in the combustion chamber 26 are formed in the top surface of the cylinder 19. An intake valve 14 and an exhaust valve 15 are provided at the ends of the intake port 11 and the exhaust port 12 on the combustion chamber 26 side. The operations of the intake valve 14 and the exhaust valve 15 are individually controlled by a variable valve mechanism 27 provided in the upper part of the engine 10. A spark plug 13 is provided at the top of the cylinder 19 with its tip projecting toward the combustion chamber 26. The ignition timing by the spark plug 13 is controlled by the engine control device 1 described later.

可変動弁機構２７は、吸気弁１４及び排気弁１５のそれぞれについて、最大バルブリフト量及びバルブタイミングを個別に、又は、連動させつつ変更する機構である。可変動弁機構２７は、ロッカアームの揺動量と揺動のタイミングとを変更する機構として、ＶＶＬ装置２７ａ及びＶＶＴ装置２７ｂを備える。 The variable valve mechanism 27 is a mechanism that changes the maximum valve lift amount and the valve timing individually or in conjunction with each of the intake valve 14 and the exhaust valve 15. The variable valve mechanism 27 includes a VVL device 27a and a VVT device 27b as a mechanism for changing the rocking amount and rocking timing of the rocker arm.

ＶＶＬ装置２７ａは、吸気弁１４や排気弁１５の最大バルブリフト量を連続的（又は段階的）に変更する機構である。このＶＶＬ装置２７ａは、カムシャフトに固定されたカムからロッカアームに伝達される揺動の大きさを変更する機能を有する。ロッカアームの揺動の大きさを変更するための具体的な構造は任意である。 The VVL device 27a is a mechanism that changes the maximum valve lift amount of the intake valve 14 and the exhaust valve 15 continuously (or stepwise). The VVL device 27a has a function of changing the magnitude of the swing transmitted from the cam fixed to the camshaft to the rocker arm. A specific structure for changing the magnitude of the rocker arm swing is arbitrary.

ＶＶＴ装置２７ｂは、吸気弁１４や排気弁１５の開閉のタイミング（バルブタイミング）を連続的（又は段階的）に変更する機構である。このＶＶＴ装置２７ｂは、ロッカアームに揺動を生じさせるカム又はカムシャフトの回転位相を変更する機能を有する。カム又はカムシャフトの回転位相を変更することで、クランクシャフト１７の回転位相に対するロッカアームの揺動のタイミングを変化させる（ずらす）ことが可能となる。 The VVT device 27b is a mechanism that changes the opening / closing timing (valve timing) of the intake valve 14 and the exhaust valve 15 continuously (or stepwise). The VVT device 27b has a function of changing the rotational phase of the cam or camshaft that causes the rocker arm to swing. By changing the rotational phase of the cam or the camshaft, it is possible to change (shift) the rocker arm swing timing with respect to the rotational phase of the crankshaft 17.

吸気ポート１１内には、燃料を噴射するインジェクター１８が設けられる。インジェクター１８から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置１によって制御される。また、インジェクター１８よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド２０（以下、インマニと呼ぶ）が設けられる。このインマニ２０には、吸気ポート１１側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク２１が設けられる。サージタンク２１よりも下流側のインマニ２０は、複数のシリンダー１９の吸気ポート１１に向かって分岐するように形成され、サージタンク２１はその分岐点に位置する。サージタンク２１は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。 An injector 18 for injecting fuel is provided in the intake port 11. The amount of fuel injected from the injector 18 is controlled by the engine control device 1 described later. Further, an intake manifold 20 (hereinafter referred to as an intake manifold) is provided upstream of the injector 18 in the intake air flow. The intake manifold 20 is provided with a surge tank 21 for temporarily storing air flowing toward the intake port 11 side. The intake manifold 20 on the downstream side of the surge tank 21 is formed to branch toward the intake ports 11 of the plurality of cylinders 19, and the surge tank 21 is located at the branch point. The surge tank 21 functions to alleviate intake pulsation and intake interference that can occur in each cylinder.

インマニ２０の上流側には、スロットルボディ２２が接続される。スロットルボディ２２の内部には電子制御式のスロットルバルブ２３が内蔵され、インマニ２０側へと流れる空気量がスロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）に応じて調節される。このスロットル開度は、エンジン制御装置１によって制御される。 A throttle body 22 is connected to the upstream side of the intake manifold 20. An electronically controlled throttle valve 23 is built in the throttle body 22, and the amount of air flowing to the intake manifold 20 is adjusted according to the opening (throttle opening) of the throttle valve 23. The throttle opening is controlled by the engine control device 1.

スロットルボディ２２のさらに上流側には吸気通路２４が接続され、吸気通路２４のさらに上流側にはエアフィルター２５が介装される。これにより、エアフィルター２５で濾過された新気が吸気通路２４及びインマニ２０を介してエンジン１０の各シリンダー１９に供給される。 An intake passage 24 is connected further upstream of the throttle body 22, and an air filter 25 is interposed further upstream of the intake passage 24. Thus, fresh air filtered by the air filter 25 is supplied to each cylinder 19 of the engine 10 via the intake passage 24 and the intake manifold 20.

エンジン１０のクランクシャフト１７には、その回転角や回転速度を検出するエンジン回転速度センサー３１が設けられる。以下、ここで検出された回転速度のことを、単に実回転数Neとも呼ぶ。なお、エンジン回転速度センサー３１で検出された回転角に基づいてエンジン制御装置１の内部で実回転数Neを演算する制御構成としてもよい。 The crankshaft 17 of the engine 10 is provided with an engine rotation speed sensor 31 that detects its rotation angle and rotation speed. Hereinafter, the rotational speed detected here is also simply referred to as an actual rotational speed Ne. A control configuration in which the actual rotational speed Ne is calculated inside the engine control device 1 based on the rotational angle detected by the engine rotational speed sensor 31 may be adopted.

［２．制御装置］
上記のエンジン１０を搭載する車両には、エンジン制御装置１（Engine Electronic Control Unit，制御装置）が設けられる。このエンジン制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置，変速機制御装置，車両安定制御装置，空調制御装置，電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。エンジン制御装置１以外の電子制御装置のことを外部制御システムと呼び、外部制御システムによって制御される装置のことを外部負荷装置と呼ぶ。 [2. Control device]
A vehicle equipped with the engine 10 is provided with an engine control device 1 (Engine Electronic Control Unit). The engine control device 1 is configured as, for example, an LSI device or a built-in electronic device in which a microprocessor, ROM, RAM, and the like are integrated, and is connected to a communication line of an in-vehicle network provided in the vehicle. Note that various known electronic control devices such as a brake control device, a transmission control device, a vehicle stability control device, an air conditioning control device, and an electrical component control device are communicably connected to each other on the in-vehicle network. An electronic control device other than the engine control device 1 is called an external control system, and a device controlled by the external control system is called an external load device.

エンジン制御装置１は、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広範なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、各シリンダー１９に供給される空気量や燃料噴射量，点火時期，最大バルブリフト量，バルブタイミング等を制御するものである。本実施形態では、スロットルバルブ２３のスロットル開度を制御対象とした吸気制御について詳述する。 The engine control device 1 is an electronic control device that comprehensively controls a wide range of systems such as an ignition system, a fuel system, an intake / exhaust system, and a valve system related to the engine 10. The amount of air supplied to each cylinder 19 and fuel injection This controls the amount, ignition timing, maximum valve lift, valve timing, and the like. In the present embodiment, intake control with the throttle opening of the throttle valve 23 as a control target will be described in detail.

このエンジン制御装置１には、目標流量設定部２，演算部３及び制御部４が設けられる。これらの各要素は電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。 The engine control device 1 is provided with a target flow rate setting unit 2, a calculation unit 3, and a control unit 4. Each of these elements may be realized by an electronic circuit (hardware), may be programmed as software, or some of these functions are provided as hardware, and the other part is software. It may be a thing.

目標流量設定部２（設定手段）は、エンジン１０に要求される出力を発生させるのに必要な吸気の目標流量Q_A（目標吸気流量，質量流量）を設定するものである。エンジン１０に要求される出力の大きさは、例えば外部負荷装置や図示しないアクセルペダルの踏み込み量等に応じて設定される。目標流量設定部２は、エンジン１０に要求される出力や実回転数Neに基づき、目標流量Q_Aを設定する。ここで設定された目標流量Q_Aの値は、演算部３に伝達される。なお、具体的な目標流量Q_Aの設定手法は任意であり、公知の多様な手法を適用可能である。 The target flow rate setting unit 2 (setting means) sets a target flow rate Q _A (target intake flow rate, mass flow rate) necessary for generating the output required for the engine 10. The magnitude of the output required for the engine 10 is set according to, for example, the amount of depression of an external load device or an accelerator pedal (not shown). The target flow rate setting unit 2 sets the target flow rate Q _A based on the output required for the engine 10 and the actual rotational speed Ne. The value of the target flow rate Q _A set here is transmitted to the calculation unit 3. _A specific method for setting the target flow rate Q _A is arbitrary, and various known methods can be applied.

演算部３は、目標流量設定部２で設定された目標流量Q_Aが得られるように、スロットルバルブ２３の目標開度を演算するものである。ここでは、目標流量Q_Aとスロットル開度との対応関係が目標圧力比K_PQに応じて変化するような演算が実施される。 The calculation unit 3 calculates the target opening degree of the throttle valve 23 so that the target flow rate Q _A set by the target flow rate setting unit 2 is obtained. Here, a calculation is performed such that the correspondence between the target flow rate Q _A and the throttle opening changes in accordance with the target pressure ratio K _PQ .

目標圧力比K_PQとは、目標流量設定部２で目標流量Q_Aが設定された時点での実際の圧力比ではなく、仮に目標流量Q_Aの吸気がスロットルバルブ２３を通過している状態を想定した場合の圧力比である。目標流量Q_Aがエンジン１０のシリンダー１９に導入すべき目標値としての流量を意味するのと同様に、目標圧力比K_PQは、目標とすべき圧力比を意味する。なお、実際のスロットルバルブ２３のスロットル開度は、目標流量Q_Aと目標圧力比K_PQとに基づいて補正された補正目標流量Q_Bに応じて、例えば公知の制御手段によって制御される。 The target pressure ratio K _PQ is not an actual pressure ratio at the time when the target flow rate setting unit 2 sets the target flow rate Q _A, but a state where the intake air of the target flow rate Q _A passes through the throttle valve 23. This is the pressure ratio when assumed. Just as the target flow rate Q _A means the flow rate as a target value to be introduced into the cylinder 19 of the engine 10, the target pressure ratio K _PQ means the pressure ratio to be targeted. Note that the actual throttle opening of the throttle valve 23 is controlled by, for example, a known control means according to the corrected target flow rate Q _B corrected based on the target flow rate Q _A and the target pressure ratio K _PQ .

図１及び図２に示すように、演算部３には、最大体積効率演算部３ａ，最大吸気流量演算部３ｂ，目標圧力比演算部３ｃ，補正係数演算部３ｄ及び補正目標流量演算部３ｅが設けられる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the calculation unit 3 includes a maximum volume efficiency calculation unit 3a, a maximum intake flow rate calculation unit 3b, a target pressure ratio calculation unit 3c, a correction coefficient calculation unit 3d, and a correction target flow rate calculation unit 3e. Provided.

最大体積効率演算部３ａは、最大体積効率Ev_MAX（体積効率Evの最大値）を演算するものである。最大体積効率Ev_MAXとは、その時点のエンジン１０の運転状態でスロットルバルブ２３を調節したときに得られる体積効率Evの最大値である。なお、体積効率Evとは、一定の大気条件下でシリンダー１９の行程容積Vに相当する空気質量を100[%]とした吸入空気質量の割合である。 The maximum volume efficiency calculation unit 3a calculates the maximum volume efficiency Ev _MAX (the maximum value of the volume efficiency Ev). The maximum volumetric efficiency Ev _MAX is the maximum value of the volumetric efficiency Ev obtained when the throttle valve 23 is adjusted in the operating state of the engine 10 at that time. The volumetric efficiency Ev is a ratio of the intake air mass with the air mass corresponding to the stroke volume V of the cylinder 19 being 100 [%] under a constant atmospheric condition.

最大体積効率Ev_MAXは、例えばエンジン１０の実回転数Ne，最大バルブリフト量，バルブタイミング等をその時点での値に固定してスロットル開度のみを調節した場合に、最大でどの程度の体積効率Evが得られるかを表すパラメーターである。最大体積効率演算部３ａは、その時点のエンジン１０の運転状態に基づいて最大体積効率Ev_MAXを演算する。 The maximum volumetric efficiency Ev _MAX is, for example, what is the maximum volume when the actual engine speed Ne, the maximum valve lift, the valve timing, etc. of the engine 10 are fixed to the values at that time and only the throttle opening is adjusted. This parameter indicates whether the efficiency Ev can be obtained. The maximum volumetric efficiency calculation unit 3a calculates the maximum volumetric efficiency Ev _MAX based on the operating state of the engine 10 at that time.

可変動弁機構２７の状態が一定であるとき、最大体積効率Ev_MAXはエンジン１０の実回転数Neに対応した値をとる。そこで本実施形態では、可変動弁機構２７の状態が一定であるものとして、エンジン１０の実回転数Neを引数としたマップに基づいて最大体積効率Ev_MAXを演算する。ここで演算された最大体積効率Ev_MAXの値は、最大吸気流量演算部３ｂに伝達される。 When the state of the variable valve mechanism 27 is constant, the maximum volumetric efficiency Ev _MAX takes a value corresponding to the actual rotational speed Ne of the engine 10. Therefore, in this embodiment, assuming that the state of the variable valve mechanism 27 is constant, the maximum volumetric efficiency Ev _MAX is calculated based on a map using the actual rotational speed Ne of the engine 10 as an argument. The value of the maximum volume efficiency Ev _MAX calculated here is transmitted to the maximum intake flow rate calculation unit 3b.

最大吸気流量演算部３ｂは、最大体積効率Ev_MAXに対応する最大吸気流量Q_MAX（最大流量）を演算するものである。この最大吸気流量Q_MAXとは、その時点のエンジン１０の運転状態でスロットルバルブ２３を調節したときに得られる吸気流量の最大値である。言い換えると、例えばエンジン１０の実回転数Ne，最大バルブリフト量，バルブタイミング等をその時点での値に固定してスロットル開度のみを調節した場合に、最大でどの程度の吸気流量が得られるかを表すパラメーターである。 The maximum intake flow rate calculation unit 3b calculates a maximum intake flow rate Q _MAX (maximum flow rate) corresponding to the maximum volumetric efficiency Ev _MAX . This maximum intake flow rate Q _MAX is the maximum value of the intake flow rate obtained when the throttle valve 23 is adjusted in the operating state of the engine 10 at that time. In other words, for example, when the actual engine speed Ne, the maximum valve lift amount, the valve timing, etc. of the engine 10 are fixed to the values at that time and only the throttle opening is adjusted, what is the maximum intake flow rate can be obtained. Is a parameter that represents

この最大吸気流量演算部３ｂは、体積効率Evと吸気流量との関係を利用して、最大体積効率Ev_MAXに対応する最大吸気流量Q_MAXを演算する。本実施形態では、シリンダー１９内でピストン１６が往復する行程容積V（すなわち、一つのシリンダー１９の排気量），実回転数Ne及び比例定数Kを最大体積効率Ev_MAXに乗じたものが最大吸気流量Q_MAXとして演算される。 The maximum intake flow rate calculation unit 3b calculates the maximum intake flow rate Q _MAX corresponding to the maximum volume efficiency Ev _MAX using the relationship between the volume efficiency Ev and the intake flow rate. In the present embodiment, the maximum intake efficiency is obtained by multiplying the maximum volume efficiency Ev _MAX by the stroke volume V (that is, the displacement of one cylinder 19) in which the piston 16 reciprocates in the cylinder 19, the actual rotational speed Ne, and the proportionality constant K. Calculated as flow rate Q _MAX .

比例定数Kは、例えばエンジン１０の種類等に応じて設定される係数であり、実回転数Neの時間単位（例えば実回転数Neの単位が[rpm]であれば分単位）を最大吸気流量Q_MAXの時間単位（例えば秒単位やミリ秒単位）へ変換し、さらにエンジン１０の気筒数に依存する１サイクルあたりのエンジン全体の吸入回数を与えるための係数である。ここで演算された最大吸気流量Q_MAXの値は、目標圧力比演算部３ｃに伝達される。なお、最大体積効率演算部３ａでの演算内容を最大吸気流量演算部３ｂに負担させて、最大体積効率演算部３ａを省略してもよい。 The proportional constant K is a coefficient set according to, for example, the type of the engine 10 and the maximum intake flow rate is expressed in units of time of the actual rotational speed Ne (for example, in minutes if the unit of the actual rotational speed Ne is [rpm]). This is a coefficient for converting to the time unit of Q _MAX (for example, second unit or millisecond unit) and giving the number of intake times of the entire engine per cycle depending on the number of cylinders of the engine 10. The value of the maximum intake flow rate Q _MAX calculated here is transmitted to the target pressure ratio calculation unit 3c. Note that the maximum volume efficiency calculation unit 3a may be omitted by causing the maximum intake flow rate calculation unit 3b to bear the calculation contents in the maximum volume efficiency calculation unit 3a.

目標圧力比演算部３ｃ（演算手段）は、目標流量設定部２で設定された目標流量Q_Aと同量の吸気がスロットルバルブ２３を通過する状態を仮定したときの圧力比に相当する目標圧力比K_PQを演算するものである。ここでは、目標流量Q_Aと最大吸気流量Q_MAXとに基づき、目標流量Q_Aを最大吸気流量Q_MAXで除算した値が目標圧力比K_PQとして演算される。 The target pressure ratio calculation unit 3c (calculation means) is a target pressure corresponding to the pressure ratio when it is assumed that the same amount of intake air as the target flow rate Q _A set by the target flow rate setting unit 2 passes through the throttle valve 23. The ratio K _PQ is calculated. Here, based on the target flow rate Q _A and the maximum intake air flow rate Q _MAX, divided by the peak inspiratory flow rate Q _MAX the target flow rate Q _A is calculated as a target pressure ratio K _PQ.

この目標圧力比K_PQは、目標流量Q_Aが設定された時点での実際の圧力比ではなく、仮に目標流量Q_Aの吸気がスロットルバルブ２３を通過している状態を想定した場合の圧力比である。例えば、インマニ圧センサーや大気圧センサーで検出されるような、実測された圧力から算出される圧力比とは異なるものである。つまり、目標流量Q_Aがエンジン１０のシリンダー１９に導入すべき目標値としての流量を意味するのと同様に、目標圧力比K_PQは、目標とすべきスロットルバルブ部の圧力比を意味する。ここで演算された目標圧力比K_PQの値は、補正係数演算部３ｄに伝達される。 This target pressure ratio K _PQ is not an actual pressure ratio at the time when the target flow rate Q _A is set, but is a pressure ratio when it is assumed that the intake air of the target flow rate Q _A passes through the throttle valve 23. It is. For example, it is different from the pressure ratio calculated from the actually measured pressure as detected by the intake manifold pressure sensor or the atmospheric pressure sensor. That is, the target pressure ratio K _PQ means the pressure ratio of the throttle valve portion to be targeted, as the target flow rate Q _A means the flow rate as the target value to be introduced into the cylinder 19 of the engine 10. The value of the target pressure ratio K _PQ calculated here is transmitted to the correction coefficient calculation unit 3d.

補正係数演算部３ｄは、目標圧力比演算部３ｃで演算された目標圧力比K_PQに基づき、目標流量Q_Aを補正するための流速補正係数K_flowを演算，設定するものである。ここでは、例えば図３に示すような目標圧力比K_PQと流速補正係数K_flowとの関係が規定されたマップに基づいて、流速補正係数K_flowが演算される。図３中の目標圧力比K_PQと流速補正係数K_flowとの関係は、スロットルバルブ部の実際の圧力比と流速との関係に対応するように設定されたものである。 The correction coefficient calculator 3d calculates and sets a _flow velocity correction coefficient K _flow for correcting the target flow rate Q _A based on the target pressure ratio K _PQ calculated by the target pressure ratio calculator 3c. Here, for example, the flow velocity correction coefficient K _flow is calculated based on a map in which the relationship between the target pressure ratio K _PQ and the flow velocity correction coefficient K _flow is defined as shown in FIG. The relationship between the target pressure ratio K _PQ and the flow velocity correction coefficient K _{flow in} FIG. 3 is set to correspond to the relationship between the actual pressure ratio of the throttle valve portion and the flow velocity.

ここで、実際の圧力比と流速との関係において、流速がほぼ一定となる圧力比の領域を臨界域と呼び、これより圧力比が大きく、流速が低下する領域を非臨界域と呼ぶ。また、臨界域と非臨界域との境界となる圧力比を臨界圧力比K₀と呼ぶ。図３中の目標圧力比K_PQと流速補正係数K_flowとの関係において、目標圧力比K_PQが臨界圧力比K₀以下の領域は臨界域に対応し、目標圧力比K_PQが臨界圧力比K₀を超える領域は非臨界域に対応する。一般に、臨界圧力比K₀の値は、吸気の比熱比κに基づき以下の式１から求められる。 Here, in the relationship between the actual pressure ratio and the flow velocity, a region of the pressure ratio where the flow velocity is almost constant is called a critical region, and a region where the pressure ratio is larger and the flow velocity decreases is called a non-critical region. The pressure ratio that becomes the boundary between the critical region and the non-critical region is referred to as a critical pressure ratio K ₀ . In the relationship between the target pressure ratio K _PQ and the flow velocity correction coefficient K _{flow in} FIG. 3, the region where the target pressure ratio K _PQ is less than the critical pressure ratio K ₀ corresponds to the critical region, and the target pressure ratio K _PQ is the critical pressure ratio. The region above K ₀ corresponds to the non-critical region. In general, the value of the critical pressure ratio K ₀ is obtained from the following equation 1 based on the specific heat ratio κ of the intake air.

本実施形態の補正係数演算部３ｄは、目標圧力比K_PQが臨界圧力比K₀以下の状態では、流速補正係数K_flowの値を1.0に設定する。また、目標圧力比K_PQが臨界圧力比K₀を超える状態では、目標圧力比K_PQが増大するほど流速補正係数K_flowを小さく設定する。流速補正係数K_flowは、臨界域での吸気流量を基準とした流量の低下割合を表すパラメーターとなる。ここで得られた流速補正係数K_flowの値は、補正目標流量演算部３ｅに伝達される。 The correction coefficient calculator 3d of the present embodiment sets the value of the _flow velocity correction coefficient K _flow to 1.0 when the target pressure ratio K _PQ is equal to or less than the critical pressure ratio K ₀ . The target pressure ratio K _PQ is in a state exceeding the critical pressure ratio K _0, setting a small flow rate correction coefficient K _flow as the target pressure ratio K _PQ is increased. The flow velocity correction coefficient K _flow is a parameter representing the rate of decrease in flow rate based on the intake flow rate in the critical region. The value of the _flow velocity correction coefficient K _flow obtained here is transmitted to the corrected target flow rate calculation unit 3e.

なお、非臨界域での流速補正係数K_flowの値は、以下の式２に基づいて演算してもよい。式２中のαは、目標圧力比K_PQが臨界圧力比K₀のときに流速補正係数K_flowの値を1.0にするような定数である。この式２中の目標圧力比K_PQの定義域はK₀≦K_PQ≦1.0であり、流速補正係数K_flowの値域は0≦K_flow≦1.0である。 Note that the value of the _flow velocity correction coefficient K _{flow in} the non-critical region may be calculated based on Equation 2 below. Α in Equation 2 is a constant that sets the value of the _flow velocity correction coefficient K _flow to 1.0 when the target pressure ratio K _PQ is the critical pressure ratio K ₀ . The range of definition of the target pressure ratio K _{PQ in} Equation 2 is K ₀ ≦ K _PQ ≦ 1.0, and the value range of the _flow velocity correction coefficient K _flow is 0 ≦ K _flow ≦ 1.0.

補正目標流量演算部３ｅ（補正手段）は、目標流量設定部２で設定された目標流量Q_Aと、補正係数演算部３ｄで得られた流速補正係数K_flowとに基づき、目標流量Q_Aを補正した値である補正目標流量Q_B（補正目標吸気流量）を演算するものである。なお、流速補正係数K_flowが目標圧力比K_PQに基づいて演算，設定されたものであることから、捉え方を変えれば、補正目標流量演算部３ｅは目標圧力比K_PQに基づいて補正目標流量Q_Bを演算するものであるといえる。 Correction target flow rate calculation unit 3e (correction means), a target flow rate Q _A, which is set by the target flow rate setting unit 2, based on the obtained correction coefficient calculating unit 3d flow rate correction coefficient K _flow, the target flow rate Q _A A corrected target flow rate Q _B (corrected target intake air flow rate), which is a corrected value, is calculated. Since the flow velocity correction coefficient K _flow is calculated and set based on the target pressure ratio K _PQ , the correction target flow rate calculation unit 3e changes the correction target based on the target pressure ratio K _PQ if the way of understanding is changed. It can be said that the flow rate Q _B is calculated.

この補正目標流量演算部３ｅでは、目標流量Q_Aを流速補正係数K_flowで除算した値が補正目標流量Q_Bとして演算される。流速補正係数K_flowは臨界域での吸気流量を基準とした流量の低下割合に相当するため、補正目標流量Q_Bはその低下割合に応じて増量された値となる。ここで演算された補正目標流量Q_Bの値は、制御部４に伝達される。 In the correction target flow rate calculation unit 3e, a value obtained by dividing the target flow rate Q _A at a flow rate correction coefficient K _flow is calculated as the correction target flow rate Q _B. Since the flow velocity correction coefficient K _flow corresponds to the rate of decrease in the flow rate based on the intake air flow rate in the critical region, the corrected target flow rate Q _B is increased according to the rate of decrease. The value of the corrected target flow rate Q _B calculated here is transmitted to the control unit 4.

制御部４（制御手段）は、補正目標流量演算部３ｅで演算された補正目標流量Q_Bに基づき、スロットルバルブ２３のスロットル開度を制御するものである。ここでは、例えば目標圧力比演算部３ｃで演算された目標圧力比K_PQに基づき、スロットルバルブ２３を通過する吸気の流速V_thが演算される。また、流速V_thと補正目標流量Q_Bとから、スロットルバルブ２３の目標開口面積Sが演算され、その目標開口面積Sに対応する目標開度電圧Eが制御部４からスロットルバルブ２３へと出力される。 The control unit 4 (control means) controls the throttle opening of the throttle valve 23 based on the corrected target flow rate Q _B calculated by the corrected target flow rate calculation unit 3e. Here, for example, the flow velocity V _{th of} the intake air passing through the throttle valve 23 is calculated based on the target pressure ratio K _PQ calculated by the target pressure ratio calculation unit 3c. Further, the target opening area S of the throttle valve 23 is calculated from the flow velocity V _th and the corrected target flow rate Q _B, and the target opening voltage E corresponding to the target opening area S is output from the control unit 4 to the throttle valve 23. Is done.

なお、具体的なスロットル開度の制御手法はこれに限定されない。例えば、補正目標流量Q_Bと目標開度電圧E（あるいはスロットル開度の目標値）との対応関係を予めマップ，数式等に定義しておき、これらのマップ，数式等に基づいてスロットル開度を制御してもよい。 A specific control method of the throttle opening is not limited to this. For example, the correspondence between the corrected target flow rate Q _B and the target opening voltage E (or the target value of the throttle opening) is defined in advance in a map, a mathematical expression, etc., and the throttle opening based on the map, the mathematical expression, etc. May be controlled.

［３．作用］
図４（ａ）〜（ｃ）は、エンジン１０の実回転数Neをアイドル回転数に維持するためのアイドルフィードバック制御中の吸気流量，圧力比及び実回転数の変動を示すものである。また、図中の時刻t₁は、外部負荷装置である空調制御装置とオルタネーターとが同時に作動し始めた時刻である。 [3. Action]
4A to 4C show fluctuations in the intake air flow rate, the pressure ratio, and the actual rotational speed during idle feedback control for maintaining the actual rotational speed Ne of the engine 10 at the idle rotational speed. Also, time t ₁ in the figure is the time when the air conditioning control device, which is an external load device, and the alternator start to operate simultaneously.

エンジン１０に作用する負荷が増大すると、図４（ａ）中に細破線で示すように、目標流量設定部２で設定される目標流量Q_Aが増加する。一方、目標流量Q_Aの増加に伴ってスロットル開度が開放方向に制御されると、スロットルバルブ部の実圧力比が上昇し、スロットルバルブ部の吸気の流速が低下する。 When the load acting on the engine 10 increases, the target flow rate Q _A set by the target flow rate setting unit 2 increases as shown by a thin broken line in FIG. On the other hand, when the throttle opening is controlled in the opening direction as the target flow rate Q _A increases, the actual pressure ratio of the throttle valve unit increases and the flow rate of the intake air of the throttle valve unit decreases.

したがって、目標流量Q_Aに基づいてスロットル開度を制御するような従来の制御装置では、図４（ａ）中に矢印Xで示すように、実吸気流量が目標流量Q_Aに対して目減りし、シリンダー１９に導入される吸気量が不足する。また、このような吸気量の不足によってエンジン１０の出力が不足するとともに、図４（ｃ）中に破線で示すように、時刻t₁以降の実回転数Neがアイドル回転数よりも低い状態に落ち込んだ後に、徐々にアイドル回転数に収束するように緩慢に推移する。 Therefore, in a conventional control device that controls the throttle opening based on the target flow rate Q _A , the actual intake flow rate decreases with respect to the target flow rate Q _A as indicated by an arrow X in FIG. The intake air amount introduced into the cylinder 19 is insufficient. Further, the insufficient output of the engine 10 by the lack of such intake air amount, as indicated by the broken line in FIG. 4 (c), the time t ₁ after the actual revolution speed Ne is in a low state than idle speed After falling, it gradually changes so as to gradually converge to the idle speed.

これに対し、上記のエンジン制御装置１では、目標流量Q_Aに基づいて目標圧力比K_PQが演算され、この目標圧力比K_PQに基づいて目標流量Q_Aが補正される。目標圧力比K_PQの値は、目標流量Q_Aが設定された時点での実際の圧力比ではなく、目標とする吸気状態での圧力比の予測値である。したがって、図４（ｂ）に示すように、実現したい圧力比に早期に到達できる。 In contrast, in the engine control apparatus 1, the target pressure ratio K _PQ is calculated based on the target flow rate Q _A, target flow rate Q _A is corrected based on the target pressure ratio K _PQ. The value of the target pressure ratio K _PQ is not an actual pressure ratio at the time when the target flow rate Q _A is set, but a predicted value of the pressure ratio in the target intake state. Therefore, as shown in FIG. 4B, the pressure ratio desired to be realized can be reached early.

また、エンジン制御装置１の補正係数演算部３ｄでは、目標圧力比K_PQの上昇によって吸気流量がどの程度減少するのかを示す指標となる流速補正係数K_flowが演算される。この流速補正係数K_flowは、図４（ａ）中に矢印Xで示された流量の目減り分を、目標流量Q_Aに対する割合で表現したものとなる。一方、エンジン制御装置１の補正目標流量演算部３ｅでは、流速補正係数K_flowの逆数を目標流量Q_Aに乗じた補正目標流量Q_Bが演算される。これにより補正目標流量Q_Bは、図４（ａ）中に矢印Yで示すように、目標流量Q_Aに対して流量が目減りする分を割り増しして補正された値となる。 In addition, the correction coefficient calculation unit 3d of the engine control apparatus 1 calculates a flow velocity correction coefficient K _flow that serves as an index indicating how much the intake flow rate decreases due to the increase in the target pressure ratio K _PQ . This flow velocity correction coefficient K _flow is a representation of the reduced flow rate indicated by the arrow X in FIG. 4A as a ratio to the target flow rate Q _A. On the other hand, the correction target flow rate calculation unit 3e of the engine control device 1, the corrected target flow rate Q _B multiplied by the reciprocal of the velocity correction coefficient K _flow to target flow rate Q _A is calculated. As a result, the corrected target flow rate Q _B becomes a value corrected by multiplying the target flow rate Q _A by the amount by which the flow rate decreases, as indicated by the arrow Y in FIG.

このように、目標流量Q_Aに対する実吸気流量の不足分が予め補償された補正目標流量Q_Bを用いてスロットル開度を制御することで、本来の吸気流量の目標値である目標流量Q_Aが実現される。補正目標流量Q_Bを用いたスロットル開度の制御による実吸気流量を図４（ａ）中に太実線で示すと、この太実線は目標流量Q_Aに相当する細破線にほぼ一致した軌跡をたどることになる。また、実吸気流量が目標流量Q_Aに一致することからエンジン１０の出力が確保されるため、図４（ｃ）に示すように、実回転数Neがアイドル回転数から大きく低下することなく速やかに収束し、安定したエンジン回転が維持される。 In this way, by controlling the throttle opening using the corrected target flow rate Q _{B in} which the shortage of the actual intake flow rate with respect to the target flow rate Q _A is compensated in advance, the target flow rate Q _A that is the target value of the original intake flow rate Is realized. When the actual intake air flow rate by control of the throttle opening using the corrected target flow rate Q _B is indicated by a thick solid line in FIG. 4A, this thick solid line shows a locus that substantially coincides with the thin broken line corresponding to the target flow rate Q _A. Will follow. Further, since the actual intake flow rate coincides with the target flow rate Q _A , the output of the engine 10 is ensured, and therefore, as shown in FIG. 4C, the actual rotation speed Ne is not rapidly reduced from the idle rotation speed. And stable engine rotation is maintained.

［４．効果］
（１）上述のように、本実施形態のエンジン制御装置１では、演算時点での圧力比ではなく、目標流量Q_Aの吸気がスロットルバルブ２３を通過するときの圧力比に相当する目標圧力比K_PQが予測演算される。この目標圧力比K_PQに基づいて目標流量Q_Aを補正した補正目標流量Q_Bを用いて実際の吸気量を制御することで、実吸気流量を目標流量Q_Aに近づけることができ、すなわち目標流量Q_Aと実吸気流量との間の時間遅れを短縮することができる。 [4. effect]
(1) As described above, in the engine control device 1 of the present embodiment, the target pressure ratio corresponding to the pressure ratio when the intake air of the target flow rate Q _A passes through the throttle valve 23, not the pressure ratio at the time of calculation. K _PQ is predicted. By controlling the actual intake air amount using the corrected target flow rate Q _B obtained by correcting the target flow rate Q _A based on this target pressure ratio K _PQ , the actual intake air flow rate can be brought close to the target flow rate Q _A , that is, the target The time delay between the flow rate Q _A and the actual intake flow rate can be shortened.

例えば、従来の制御では、負荷変動に伴って吸気遅れが生じ、エンジン１０の実回転数Neの応答性が低下する場合があった。これに対し、上記のエンジン制御装置１ではこのような応答性を高めることができ、ドライブフィーリングを改善することができるとともに、エンジン１０の制御性を向上させることができる。 For example, in the conventional control, there is a case where an intake air delay occurs with a load change, and the responsiveness of the actual rotational speed Ne of the engine 10 is lowered. On the other hand, in the engine control apparatus 1 described above, such responsiveness can be improved, drive feeling can be improved, and controllability of the engine 10 can be improved.

（２）また、上記のエンジン制御装置１では、目標圧力比演算部３ｃにおいて、目標流量Q_Aと最大吸気流量Q_MAXとの比が目標圧力比K_PQとして演算される。つまり、流量比（最大吸気流量Q_MAXに対する目標流量Q_Aの比）とスロットルバルブ部の圧力比との相関を利用して、目標圧力比K_PQが演算される。このような演算構成により、圧力比の目標値である目標圧力比を精度よく把握することができ、目標圧力比を実現するために要する目標流量の不足分を正確に求めることができる。したがって、図４（ａ）に示すように、目標流量Q_Aと実吸気流量との一致度を高めることができる。 (2) In the engine control apparatus 1 described above, the target pressure ratio calculation unit 3c calculates the ratio between the target flow rate Q _A and the maximum intake flow rate Q _MAX as the target pressure ratio K _PQ . That is, the target pressure ratio K _PQ is calculated using the correlation between the flow rate ratio (the ratio of the target flow rate Q _A to the maximum intake flow rate Q _MAX ) and the pressure ratio of the throttle valve section. With such a calculation configuration, the target pressure ratio, which is the target value of the pressure ratio, can be accurately grasped, and the deficiency of the target flow rate required to realize the target pressure ratio can be accurately obtained. Accordingly, as shown in FIG. 4A, the degree of coincidence between the target flow rate Q _A and the actual intake flow rate can be increased.

（３）また、上記のエンジン制御装置１では、最大吸気流量演算部３ｂにおいて、エンジン１０の実回転数Neに対応する体積効率Evの最大値Ev_MAXに基づいて最大吸気流量Q_MAXが演算される。これにより、エンジン１０のその時点の運転状態における吸気の最大流量を容易かつ高精度に把握することができる。したがって、目標圧力比K_PQを演算するまでに要する演算時間を短縮することができ、確実に応答性を向上させることができる。 (3) Further, in the engine control apparatus 1, the maximum intake flow rate calculation unit 3b, the maximum intake air flow rate Q _MAX is calculated on the basis of the maximum value Ev _MAX volumetric efficiency Ev corresponding to the actual revolution speed Ne of the engine 10 The Thereby, the maximum flow rate of the intake air in the current operating state of the engine 10 can be easily and accurately grasped. Accordingly, it is possible to shorten the calculation time required to calculate the target pressure ratio K _PQ and to improve the responsiveness reliably.

（４）また、上記のエンジン制御装置１で設定，演算される補正係数K_flowは、図３に示すように、目標圧力比K_PQが大きいほど低下する特性を持つ。つまり、目標圧力比K_PQが比較的大きい非臨界域において、吸気の流速が小さいほど補正係数K_flowが小さく設定され、補正目標流量Q_Bが大きく設定される。このように補正された目標流量Q_Bを用いてスロットルバルブ２３を制御することで、目標流量Q_Aと実吸気流量との一致度を高めることができ、目標流量Q_Aと実吸気流量との間の時間遅れを短縮することができる。 (4) Further, as shown in FIG. 3, the correction coefficient K _flow set and calculated by the engine control apparatus 1 has a characteristic that it decreases as the target pressure ratio K _PQ increases. That is, in the non-critical region where the target pressure ratio K _PQ is relatively large, the correction coefficient K _flow is set smaller as the intake air flow velocity is smaller, and the correction target flow rate Q _B is set larger. By controlling the throttle valve 23 by using the thus corrected target flow rate Q _B, it is possible to increase the degree of coincidence between target flow rate Q _A and the actual intake air flow rate, the target flow rate Q _A and the actual intake air flow rate The time delay between them can be shortened.

また、非臨界域において、吸気の流速が大きいほど補正係数K_flowが大きく設定され、目標流量Q_Aに対する補正目標流量Q_Bの増分が小さくされる。したがって、例えば実圧力比が臨界圧力比K₀を僅かに超えているような状態では、補正目標流量Q_Bが過剰に大きく設定されるようなことがなく、エンジン１０の運転状態に適した量の吸気を得ることができる。さらに、臨界域では補正係数K_flowが1.0に設定され、補正目標流量Q_Bが目標流量Q_Aと同一値とされる。したがって、吸気の流速がほぼ一定となる臨界域での運転状態では、従来の制御装置と同様の吸気制御を実施することができる。 Further, in the non-critical region, the correction coefficient K _flow is set to be larger as the intake air flow rate is larger, and the increment of the correction target flow rate Q _{B with} respect to the target flow rate Q _A is decreased. Therefore, for example, in a state where the actual pressure ratio slightly exceeds the critical pressure ratio K ₀ , the corrected target flow rate Q _B is not set excessively large, and is an amount suitable for the operating state of the engine 10. You can get inspiration. Further, in the critical region, the correction coefficient K _flow is set to 1.0, and the corrected target flow rate Q _B is set to the same value as the target flow rate Q _A. Therefore, in the operation state in the critical region where the flow velocity of the intake air is almost constant, intake air control similar to that of the conventional control device can be performed.

（５）なお、上記のエンジン制御装置１で演算される目標圧力比K_PQとは、目標とする吸気状態での圧力比の予測値である。この『目標圧力比K_PQに基づいてスロットル開度を制御する』ということは、『目標とする吸気状態を先取りしてスロットルバルブ２３を制御する』ということを意味する。つまり、ある時点での実際の圧力比が臨界域に属していたとしても、目標とする吸気状態での圧力比が非臨界域に属するだろうと考えられる場合には、非臨界域での特性に合った制御がスロットルバルブ２３に適用される。 (5) The target pressure ratio K _PQ calculated by the engine control apparatus 1 is a predicted value of the pressure ratio in the target intake state. This “controlling the throttle opening based on the target pressure ratio K _PQ ” means “controlling the throttle valve 23 in advance of the target intake state”. In other words, even if the actual pressure ratio at a certain point belongs to the critical region, if it is considered that the target pressure ratio in the intake state will belong to the non-critical region, the characteristics in the non-critical region The matched control is applied to the throttle valve 23.

したがって、上記のエンジン制御装置１によれば、圧力比が臨界域と非臨界域との間で変化するような臨界過渡状態での実吸気流量を極めて適切に制御することができ、エンジン１０の出力や実回転数Ne等の制御性，応答性及び安定性を改善することができる。 Therefore, according to the engine control apparatus 1 described above, the actual intake air flow rate in the critical transient state in which the pressure ratio changes between the critical region and the non-critical region can be very appropriately controlled. Controllability, responsiveness and stability such as output and actual rotational speed Ne can be improved.

［５．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
例えば、最大吸気流量演算部３ｂにおいて、最大体積効率Ev_MAXの代わりに最大充填効率Ec_MAXを用いて最大吸気流量Q_MAXを演算する構成としてもよい。最大充填効率Ec_MAXとは、上述の実施形態における最大体積効率Ev_MAXに対応する充填効率Ecであり、その時点のエンジン１０の運転状態でスロットルバルブ２３を調節したときに得られる充填効率Ecの最大値である。なお、大気条件が定まれば、体積効率Ev及び充填効率Ecは互いに換算することができる。 [5. Modified example]
Regardless of the embodiment described above, various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Each structure of this embodiment can be selected as needed, or may be combined appropriately.
For example, the maximum intake flow rate calculation unit 3b may be configured to calculate the maximum intake flow rate Q _MAX using the maximum filling efficiency Ec _MAX instead of the maximum volumetric efficiency Ev _MAX . The maximum charging efficiency Ec _MAX is a charging efficiency Ec corresponding to the maximum volumetric efficiency Ev _MAX in the above-described embodiment. The charging efficiency Ec obtained when the throttle valve 23 is adjusted in the operating state of the engine 10 at that time. It is the maximum value. If the atmospheric conditions are determined, the volumetric efficiency Ev and the filling efficiency Ec can be converted into each other.

また、上記の実施形態では、目標流量Q_Aと最大吸気流量Q_MAXとの比を目標圧力比K_PQとしたものを例示したが、目標圧力比K_PQの演算手法はこれに限定されない。例えば、目標流量Q_Aに対応する目標充填効率Ec_Aと最大吸気流量Q_MAXに対応する最大充填効率Ec_MAXとを演算し、最大充填効率Ec_MAXに対する目標充填効率Ec_Aの比を目標圧力比K_PQとして演算してもよい。あるいは、目標流量Q_Aに対応する目標トルクPi_Aと最大吸気流量Q_MAXに対応する最大トルクPi_MAXとを演算し、最大トルクPi_MAXに対する目標トルクPi_Aの比を目標圧力比K_PQとして演算してもよい。これらの場合の目標圧力比K_PQも、目標とする吸気状態での圧力比の予測値となる。したがって、上述の実施形態と同様の作用，効果を奏するものとなる。 In the above embodiment, the target pressure ratio K _PQ is exemplified as the ratio between the target flow rate Q _A and the maximum intake flow rate Q _MAX . However, the calculation method of the target pressure ratio K _PQ is not limited to this. For example, the maximum charging efficiency Ec calculated and _MAX, the target charging efficiency Ec ratio target pressure ratio of _A to the maximum charging efficiency Ec _MAX corresponding to the target flow rate Q _A target charging efficiency Ec _A and the maximum intake air flow rate corresponding to Q _MAX It may be calculated as K _PQ . Alternatively, the target torque Pi _A corresponding to the target flow rate Q _A and the maximum torque Pi _MAX corresponding to the maximum intake flow rate Q _MAX are calculated, and the ratio of the target torque Pi _A to the maximum torque Pi _MAX is calculated as the target pressure ratio K _PQ. May be. The target pressure ratio K _{PQ in} these cases is also a predicted value of the pressure ratio in the target intake state. Accordingly, the same operations and effects as those of the above-described embodiment are exhibited.

また、上述の実施形態では、エンジン１０の実回転数Neに基づいて最大体積効率Ev_MAXを演算するものを例示したが、この最大体積効率Ev_MAXはエンジン１０の実回転数Neのみならず、最大バルブリフト量，バルブタイミング等に応じて変化しうる。したがって、これらのパラメーターを考慮して最大体積効率Ev_MAXを演算又は補正してもよい。このように変形した実施形態の場合であっても、上述の実施形態と同様の作用，効果を得られる。
なお、上述の実施形態ではアイドルフィードバック制御中の圧力比，吸気流量及び実回転数の変動について説明したが、上記のエンジン制御装置１による制御はエンジン１０のアイドリング時のみに限定的に実施されるものではなく、例えば車両の走行時の吸気制御として実施することができる。 In the embodiment described above has exemplified the one which calculates the maximum volumetric efficiency Ev _MAX on the basis of the actual rotational speed Ne of the engine 10, the maximum volumetric efficiency Ev _MAX is not only the actual rotational speed Ne of the engine 10, It can vary depending on the maximum valve lift, valve timing, etc. Therefore, the maximum volumetric efficiency Ev _MAX may be calculated or corrected in consideration of these parameters. Even in the case of the embodiment modified in this way, the same operation and effect as the above-described embodiment can be obtained.
In the above-described embodiment, the pressure ratio, the intake flow rate, and the actual rotational speed during idle feedback control have been described. However, the control by the engine control device 1 is performed only when the engine 10 is idling. For example, it can be implemented as intake control during travel of the vehicle.

１エンジン制御装置
２目標流量設定部（設定手段）
３演算部
３ａ最大体積効率演算部
３ｂ最大吸気流量演算部
３ｃ目標圧力比演算部（演算手段）
３ｄ補正係数演算部
３ｅ補正目標流量演算部（補正手段）
４制御部（制御手段）
Q_A 目標流量
Q_B 補正目標流量
K_PQ 目標圧力比
K_flow 流速補正係数 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine control apparatus 2 Target flow volume setting part (setting means)
3 Calculation unit 3a Maximum volumetric efficiency calculation unit 3b Maximum intake flow rate calculation unit 3c Target pressure ratio calculation unit (calculation means)
3d Correction coefficient calculation unit 3e Correction target flow rate calculation unit (correction means)
4 Control unit (control means)
Q _A target flow rate
Q _B Corrected target flow rate
K _PQ target pressure ratio
K _flow velocity correction factor

Claims

Setting means for setting a target flow rate of the intake air passing through the throttle valve;
Based on the target flow rate set by the setting means, a target pressure ratio corresponding to a pressure ratio that is a ratio of the downstream pressure to the upstream pressure of the throttle valve when intake air of the target flow rate passes through the throttle valve is Computing means for computing;
An engine control apparatus, comprising: a correction unit that corrects the target flow rate set by the setting unit based on the target pressure ratio calculated by the calculation unit.

The calculation means calculates the target pressure ratio based on a ratio between the target flow rate and a maximum flow rate of the intake air in an operating state of the engine when the setting means sets the target flow rate. The engine control device according to claim 1.

The said calculating means calculates the maximum flow volume of the said intake air based on the maximum value of the volumetric efficiency corresponding to the rotation speed of the said engine at the time of the said setting means setting the said target flow volume. The engine control device described.

The calculation means calculates a correction coefficient having a characteristic that decreases as the target pressure ratio increases,
The engine control apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the correction unit sets a value obtained by dividing the target flow rate by the correction coefficient as a corrected target flow rate.