JP2012219757A - Internal combustion engine control device - Google Patents

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knock
fuel
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octane number
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Hiroyuki Sugihara
寛之 杉原
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Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly estimate a knock generation factor by a simple constitution without being affected by an operation state.SOLUTION: An ECU 50 calculates an unburnt fuel quantity in a cylinder in a knock-limit combustion ratio MFBmax as a fuel remaining quantity Kr at knock generation. The ECU also calculates the unburnt fuel quantity when the knock is not generated as a standard fuel remaining quantity Kth to calculate the difference (Kr-Kth) between both amounts as an index ΔK. Then the octane value of the fuel is estimated based on the index ΔK. Thereby the octane value of the fuel is correctly estimated based on the index ΔK not affected by a change in a load ratio to enhance the accuracy of knock avoiding control or the like. There is no need for setting the index ΔK at every operation state by a data map or a function expression, which helps to reduce the data amount necessary for control to greatly reduce the adaptive man-hours for adapting individual data to the operation state.

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、ノックの検出機能を備えた内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus, and more particularly to an internal combustion engine control apparatus having a knock detection function.

従来技術として、例えば特許文献1(特開2008−95553号公報)に開示されているように、ノックの検出機能を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、まず、内燃機関の自着火に係る状態量を測定し、測定された状態量に基いて自着火の条件が成立するクランク角を第1判定値として算出する。また、測定された状態量に基いて筒内の未燃燃料量を求め、ノックの発生に必要な量の未燃燃料が存在する限界のクランク角を第2判定値として算出する。そして、これらの判定値と、点火時期の設定値とに基いてノックの発生点火時期を算出する構成としている。   As a prior art, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-95553), a control device for an internal combustion engine having a knock detection function is known. In the related art, first, a state quantity related to self-ignition of the internal combustion engine is measured, and a crank angle at which the self-ignition condition is satisfied is calculated as a first determination value based on the measured state quantity. Further, the amount of unburned fuel in the cylinder is obtained based on the measured state quantity, and the limit crank angle at which the amount of unburned fuel necessary for the occurrence of knock exists is calculated as the second determination value. The knock generation ignition timing is calculated based on these determination values and the set value of the ignition timing.

特開2008−95553号公報JP 2008-95553 A 特開2004−332584号公報JP 2004-332584 A

ところで、上述した従来技術では、ノックの発生点火時期を算出するために、筒内の未燃燃料量や、ノックの発生に必要な量の未燃燃料が存在する限界のクランク角等をパラメータとして用いている。これらのパラメータは、例えば内燃機関の運転状態(負荷状態)、燃料のオクタン価、筒内に付着したデポジットの付着量等によっても変化する。しかし、従来技術では、これらの要因による影響を十分に考慮していないので、ノック制御を正確に実行するのが難しいという問題がある。   By the way, in the above-described prior art, in order to calculate the ignition timing of knocking, the amount of unburned fuel in the cylinder, the limit crank angle at which there is an amount of unburned fuel necessary for knocking, etc. are used as parameters. Used. These parameters also vary depending on, for example, the operating state (load state) of the internal combustion engine, the octane number of the fuel, the amount of deposit deposited in the cylinder, and the like. However, the prior art does not fully consider the influence of these factors, and therefore there is a problem that it is difficult to accurately perform knock control.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、運転状態に影響されることなく、ノックの発生要因やノックの発生タイミングを簡単な構成によって正確に推定することができ、ノック回避制御等の精度を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to accurately determine the cause of knocking and the timing of knocking with a simple configuration without being affected by the operating state. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can be estimated and can improve accuracy such as knock avoidance control.

第1の発明は、内燃機関のクランク角と筒内圧とに基いて燃焼行程中の燃焼質量割合を算出する機能を有し、ノックの発生に必要な量の未燃燃料が筒内に存在する限界の燃焼質量割合をノック限界燃焼割合として取得するノック限界燃焼割合取得手段と、
燃焼行程中の燃焼質量割合が前記ノック限界燃焼割合と一致した状態で、ノックが実際に発生した場合における前記未燃燃料の量をノック発生時燃料残量として算出する手段であって、前記筒内に供給された燃料の量と前記ノック限界燃焼割合とに基いて前記ノック発生時燃料残量を算出する燃料残量算出手段と、
燃焼行程中の燃焼質量割合が前記ノック限界燃焼割合と一致した状態で、ノックが発生しない場合の前記未燃燃料の量である基準残量が予め記憶された基準残量記憶手段と、
前記ノック発生時燃料残量から前記基準残量を減算することにより両者の差分を指標として算出する指標算出手段と、
前記指標に基いて燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、
前記オクタン価推定手段を作動させて燃料のオクタン価を推定する時期を内燃機関の運転状態に基いて設定する推定時期設定手段と、
を備えることを特徴とする。
The first invention has a function of calculating the combustion mass ratio during the combustion stroke based on the crank angle of the internal combustion engine and the in-cylinder pressure, and an amount of unburned fuel necessary for the occurrence of knock exists in the cylinder. A knock limit combustion ratio acquisition means for acquiring a limit combustion mass ratio as a knock limit combustion ratio;
A means for calculating the amount of unburned fuel as a remaining fuel amount at the time of knocking when the knocking actually occurs in a state where the combustion mass ratio during the combustion stroke coincides with the knock limit combustion ratio, Fuel remaining amount calculating means for calculating the remaining amount of fuel at the time of knock occurrence based on the amount of fuel supplied into the engine and the knock limit combustion ratio;
A reference remaining amount storage means in which a reference remaining amount that is an amount of the unburned fuel when knock does not occur in a state where a combustion mass ratio in a combustion stroke matches the knock limit combustion ratio;
Index calculating means for calculating the difference between the two by subtracting the reference remaining amount from the remaining fuel amount at the time of knock occurrence;
Octane number estimation means for estimating the octane number of the fuel based on the index;
Estimated timing setting means for setting the timing for operating the octane number estimating means to estimate the octane number of the fuel based on the operating state of the internal combustion engine;
It is characterized by providing.

第2の発明によると、前記推定時期設定手段は、前記指標が変化するときの速度が所定の急変判定値以上である場合に、前記オクタン価推定手段を作動させる構成としている。   According to the second invention, the estimated time setting means is configured to operate the octane number estimating means when the speed at which the index changes is equal to or greater than a predetermined sudden change determination value.

第3の発明によると、前記推定時期設定手段は、内燃機関の始動時に前記オクタン価推定手段を作動させる構成としている。   According to a third invention, the estimated time setting means is configured to operate the octane number estimating means when the internal combustion engine is started.

第4の発明は、筒内に付着したデポジットの付着量を前記指標に基いて推定するデポジット付着量推定手段を備え、
前記推定時期設定手段は、前記オクタン価推定手段を作動させない時期に前記デポジット付着量推定手段を作動させてデポジットの付着量を推定する構成としている。
4th invention is provided with the deposit adhesion amount estimation means which estimates the adhesion amount of the deposit adhered in the cylinder based on the above-mentioned index,
The estimation time setting means is configured to operate the deposit adhesion amount estimation means to estimate the deposit adhesion amount when the octane number estimation means is not operated.

第5の発明は、前記燃料残量算出手段により算出された前記ノック発生時燃料残量を記憶する燃料残量記憶手段と、
前記ノック発生時燃料残量の算出時と異なる運転状態を含む任意の運転状態において、前記筒内に供給される燃料の量と前記ノック発生時燃料残量の記憶値とに基いて前記ノック限界燃焼割合を算出するノック限界燃焼割合逆算手段と、
少なくとも筒内圧と筒内温度とに基いて所定の積分処理を行うことにより、ノックが発生するクランク角をノック発生予測角として算出するノック発生角予測手段と、
前記ノック発生予測角から前記ノック限界燃焼割合に対応するクランク角を減算することにより、ノックを発生させずに点火時期を進角させることが可能なクランク角の余裕度を点火進角余裕度として算出する点火進角余裕度算出手段と、を備える。
A fifth aspect of the present invention is a fuel remaining amount storage means for storing the amount of fuel remaining at the time of knock occurrence calculated by the fuel remaining amount calculating means;
The knock limit based on the amount of fuel supplied into the cylinder and the stored value of the fuel remaining amount at the time of knock generation in an arbitrary operation state including an operation state different from that at the time of calculation of the fuel remaining amount at the time of knock occurrence Knock limit combustion rate reverse calculation means for calculating the combustion rate,
Knock generation angle prediction means for calculating a crank angle at which knock occurs as a knock generation prediction angle by performing a predetermined integration process based on at least the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature;
By subtracting the crank angle corresponding to the knock limit combustion ratio from the predicted knock generation angle, the degree of crank angle that can advance the ignition timing without generating knock is defined as the ignition advance angle margin. Ignition advance margin calculation means for calculating.

第1の発明によれば、ノック限界燃焼割合での未燃燃料量であるノック発生時燃料残量を算出することができ、このノック発生時燃料残量とノックが発生しない場合の基準燃料残量との差分を指標として算出することができる。ここで、ノック発生時燃料残量は、内燃機関の負荷率が変化してもほぼ一定の値となるものであり、ノック発生時燃料残量により算出される指標も同様に、負荷率に影響されないパラメータとなる。このため、第1の発明によれば、負荷率の変化に影響されない指標に基いて、燃料のオクタン価を正確に推定することができる。そして、この推定結果に基いて各種の対応制御を的確に実行し、ノック回避制御等の精度を向上させることができる。また、指標は、負荷率に影響されないので、データマップや関数式により運転状態毎に設定する必要がない。これにより、制御に必要なデータ量を減らすことができ、また、個々のデータを運転状態に適合させるための適合工数を大幅に減少させることができる。   According to the first aspect of the present invention, it is possible to calculate the remaining amount of fuel at the time of knock occurrence, which is the amount of unburned fuel at the knock limit combustion ratio, and to determine the remaining fuel amount at the time of knock occurrence and the reference fuel remaining when no knock occurs. The difference from the quantity can be calculated as an index. Here, the amount of fuel remaining at the time of knock occurrence is substantially constant even when the load factor of the internal combustion engine changes, and the index calculated based on the amount of fuel remaining at the time of knock occurrence also affects the load factor. It becomes a parameter that is not. Therefore, according to the first aspect of the invention, the octane number of the fuel can be accurately estimated based on the index that is not affected by the change in the load factor. And various correspondence control can be performed exactly based on this estimation result, and accuracy, such as knock avoidance control, can be improved. In addition, since the index is not affected by the load factor, it is not necessary to set the index for each operation state using a data map or a function expression. As a result, the amount of data required for control can be reduced, and the number of man-hours for adapting individual data to the operating state can be greatly reduced.

第2の発明によれば、燃料のオクタン価は、給油等により急激に変化することが多いので、推定時期設定手段は、指標が急変した場合にのみ、当該指標に基いてオクタン価を推定する。これにより、例えばオクタン価を推定するタイミングを、その値が変化し易い時期に限定することができ、最小限の推定処理によって高い効果を得ることができる。   According to the second invention, since the octane number of the fuel often changes abruptly due to refueling or the like, the estimation time setting means estimates the octane number based on the index only when the index suddenly changes. Thereby, for example, the timing for estimating the octane number can be limited to a time when the value is likely to change, and a high effect can be obtained by a minimum estimation process.

第3の発明によれば、燃料のオクタン価は、内燃機関の停止中に給油等が行われることにより、内燃機関の始動時に変化していることが多い。このため、推定時期設定手段は、
内燃機関の始動時に指標に基いてオクタン価を推定する。これにより、第2の発明と同様の効果が得られる上に、始動直後に燃料のオクタン価を速やかに推定することができるので、オクタン価が異常である場合の対応処理を迅速に行うことができる。
According to the third aspect of the invention, the octane number of the fuel often changes when the internal combustion engine is started by refueling or the like while the internal combustion engine is stopped. Therefore, the estimated time setting means is
The octane number is estimated based on the index when starting the internal combustion engine. As a result, the same effect as that of the second aspect of the invention can be obtained, and the octane number of the fuel can be quickly estimated immediately after starting, so that it is possible to quickly cope with the case where the octane number is abnormal.

第4の発明によれば、筒内のデポジット付着量は、内燃機関の始動後に燃焼が繰り返されることにより徐々に増加していく傾向がある。従って、推定時期設定手段は、デポジット付着量を推定するタイミングを、その値が変化し易い時期に限定することができ、最小限の推定処理によって高い効果を得ることができる。また、センサの追加等を行わなくても、同一の指標に基いて2種類の異なるパラメータ(オクタン価とデポジット付着量)をそれぞれ個別に推定することができ、両者の推定処理を簡単な制御により適切に使い分けることができる。従って、ノックの発生要因をそれぞれ個別に検出することができ、個々の発生要因に対してそれぞれ適切な対応を行うことができる。   According to the fourth invention, the deposit amount in the cylinder tends to gradually increase as the combustion is repeated after the internal combustion engine is started. Therefore, the estimation time setting means can limit the timing for estimating the deposit adhesion amount to a time when the value is likely to change, and a high effect can be obtained by a minimum estimation process. In addition, two different parameters (octane number and deposit adhesion amount) can be estimated individually based on the same index without adding a sensor, etc. Can be used properly. Therefore, the occurrence factors of knock can be detected individually, and appropriate responses can be taken for each occurrence factor.

第5の発明によれば、ある運転状態においてノック発生時燃料残量を一旦算出すれば、その値に基いて任意の運転状態におけるノック限界燃焼割合を正確かつ容易に算出することができる。そして、このノック限界燃焼割合に対応するノック限界クランク角と、ノック発生予測角とに基いて、ノックを発生させずに点火時期の進角が可能となる点火進角余裕度を算出することができる。即ち、ノックが発生する点火時期での筒内圧(燃焼圧)を計測及び推定しなくても、ノックが実際に発生する点火時期を容易に予測することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, once the amount of fuel at the time of knock occurrence is calculated in a certain operating state, the knock limit combustion ratio in an arbitrary operating state can be accurately and easily calculated based on that value. Based on the knock limit crank angle corresponding to the knock limit combustion ratio and the predicted knock generation angle, it is possible to calculate the ignition advance allowance that allows the ignition timing to advance without generating knock. it can. That is, the ignition timing at which knocking actually occurs can be easily predicted without measuring and estimating the in-cylinder pressure (combustion pressure) at the ignition timing at which knocking occurs.

これにより、ノックを発生させない範囲で点火時期の進角量を最大化したり、ノックの発生を回避する場合の点火時期の遅角量を最小限に抑制えることができ、ノック回避制御等の精度を更に向上させることができる。また、ノック発生時燃料残量が運転状態に関係なく一定値となることを利用して、任意の運転状態での点火進角余裕度を算出するので、点火進角余裕度をデータマップや関数式により運転状態毎に設定する必要がない。これにより、制御に必要なデータ量を減らし、個々のデータを運転状態に適合させるための適合工数を大幅に減少させることができる。   As a result, the ignition timing advance amount can be maximized within a range where knock does not occur, or the ignition timing retard amount when the occurrence of knock is avoided can be minimized. Can be further improved. In addition, the ignition advance margin is calculated in any operation state using the fact that the remaining amount of fuel at the time of knock occurrence is a constant value regardless of the operation state. It is not necessary to set for each operation state by the formula. As a result, the amount of data required for control can be reduced, and the number of man-hours for adapting individual data to the operating state can be greatly reduced.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。It is a whole block diagram for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. 燃料のオクタン価と指標ΔKとの関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the octane number of fuel, and parameter | index (DELTA) K. 筒内に付着したデポジットの量と指標ΔKとの関係を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the relationship between the quantity of the deposits which adhere | attached in the cylinder, and parameter | index (DELTA) K. ノック限界燃焼割合MFBmax及びノック発生時燃料残量Krの特性を例示した説明図である。It is explanatory drawing which illustrated the characteristic of the knock limit combustion ratio MFBmax and the fuel remaining amount Kr at the time of knock generation. 本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。In Embodiment 1 of this invention, it is a flowchart of the control performed by ECU. 本発明の実施の形態2において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。In Embodiment 2 of this invention, it is a flowchart of the control performed by ECU. 本発明の実施の形態3において、Livengood-Wu積分式による積分値と、ノック限界燃焼割合MFBmaxと、ノックの発生し易さとの関係を示す説明図である。In Embodiment 3 of this invention, it is explanatory drawing which shows the relationship between the integral value by Livengood-Wu integral type | formula, a knock limit combustion ratio MFBmax, and the ease of generation | occurrence | production of a knock. 本発明の実施の形態3において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。In Embodiment 3 of this invention, it is a flowchart of the control performed by ECU.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図5を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、多気筒型の内燃機関としてのエンジン10を備えている。なお、図1では、エンジン10の1気筒のみを例示している。また、本発明は、単気筒を含む任意の気筒数のエンジンに適用されるものである。図1に示すように、エンジン10の各気筒には、ピストン12により燃焼室14が画成されており、ピストン12はエンジンのクランク軸16に連結されている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system according to the present embodiment includes an engine 10 as a multi-cylinder internal combustion engine. In FIG. 1, only one cylinder of the engine 10 is illustrated. Further, the present invention is applied to an engine having an arbitrary number of cylinders including a single cylinder. As shown in FIG. 1, a combustion chamber 14 is defined in each cylinder of the engine 10 by a piston 12, and the piston 12 is connected to a crankshaft 16 of the engine.

また、エンジン10は、各気筒の燃焼室14内(筒内)に吸入空気を吸込む吸気通路18と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路20とを備えている。吸気通路18には、アクセル開度等に基いて吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ22が設けられている。排気通路20には、排気ガスを浄化する触媒24が設けられている。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁26と、筒内の混合気に点火する点火プラグ28と、吸気ポートを筒内に対して開閉する吸気バルブ30と、排気ポートを筒内に対して開閉する排気バルブ32とが設けられている。   Further, the engine 10 includes an intake passage 18 that sucks intake air into the combustion chamber 14 (cylinder) of each cylinder, and an exhaust passage 20 that exhausts exhaust gas from each cylinder. The intake passage 18 is provided with an electronically controlled throttle valve 22 that adjusts the intake air amount based on the accelerator opening and the like. A catalyst 24 for purifying exhaust gas is provided in the exhaust passage 20. Each cylinder has a fuel injection valve 26 for injecting fuel into the intake port, an ignition plug 28 for igniting an air-fuel mixture in the cylinder, an intake valve 30 for opening and closing the intake port with respect to the cylinder, and an exhaust port. And an exhaust valve 32 that opens and closes the cylinder with respect to the inside of the cylinder.

また、本実施の形態のシステムは、センサ40〜48を含むセンサ系統と、エンジン10の運転状態を制御するECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。まず、センサ系統について説明すると、クランク角センサ40は、クランク軸16の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ42は吸入空気量を検出する。また、筒内圧センサ44は、筒内圧に対応する信号を出力する公知のセンサにより構成され、気筒毎にそれぞれ設けられている。吸気温センサ46は、吸入空気の温度を検出するもので、ノックセンサ48は、エンジンの振動状態に基いてノックの発生を検出する。この他にも、センサ系統には、エンジン制御に必要な各種のセンサ(スロットルバルブ22の開度を検出するスロットルセンサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ等)が含まれている。   The system according to the present embodiment includes a sensor system including sensors 40 to 48 and an ECU (Electronic Control Unit) 50 that controls the operating state of the engine 10. First, the sensor system will be described. The crank angle sensor 40 outputs a signal synchronized with the rotation of the crankshaft 16, and the air flow sensor 42 detects the intake air amount. The in-cylinder pressure sensor 44 is a known sensor that outputs a signal corresponding to the in-cylinder pressure, and is provided for each cylinder. The intake air temperature sensor 46 detects the temperature of intake air, and the knock sensor 48 detects the occurrence of knock based on the vibration state of the engine. In addition, the sensor system includes various sensors necessary for engine control (a throttle sensor that detects the opening of the throttle valve 22, a water temperature sensor that detects the temperature of engine cooling water, and an air-fuel ratio that detects the exhaust air-fuel ratio. Sensor, etc.).

ECU50は、例えばROM、RAM、不揮発性メモリ等を含む記憶回路を備えた演算処理装置により構成されている。ECU50の入力側には、センサ系統の各センサが接続されており、ECU50の出力側には、スロットルバルブ22、燃料噴射弁26、点火プラグ28等を含む各種のアクチュエータが接続されている。また、ECU50は、クランク角に応じて変化する各種のデータを、当該クランク角と共に時系列データとして記憶する機能を備えている。この時系列データには、各センサの出力値、及び当該出力値に基いて算出される各種の指標、パラメータ等が含まれる。   ECU50 is comprised by the arithmetic processing apparatus provided with the memory circuit containing ROM, RAM, a non-volatile memory etc., for example. Each sensor of the sensor system is connected to the input side of the ECU 50, and various actuators including the throttle valve 22, the fuel injection valve 26, the spark plug 28, and the like are connected to the output side of the ECU 50. In addition, the ECU 50 has a function of storing various data that changes in accordance with the crank angle as time series data together with the crank angle. This time-series data includes the output value of each sensor and various indexes, parameters, etc. calculated based on the output value.

そして、ECU50は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動して運転状態を制御する。具体的には、クランク角センサ40の出力に基いてエンジン回転数(機関回転数)とクランク角とを検出し、エアフローセンサ42の出力に基いて吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの負荷(負荷率)を算出する。そして、クランク角に基いて燃料噴射時期や点火時期を決定し、これらの時期が到来したときには、燃料噴射弁26や点火プラグ28を駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転することができる。   Then, the ECU 50 controls the operating state by driving each actuator while detecting engine operation information by the sensor system. Specifically, the engine speed (engine speed) and the crank angle are detected based on the output of the crank angle sensor 40, and the intake air amount is calculated based on the output of the air flow sensor 42. Further, the engine load (load factor) is calculated based on the intake air amount, the engine speed, and the like. Then, the fuel injection timing and ignition timing are determined based on the crank angle, and when these timings arrive, the fuel injection valve 26 and the spark plug 28 are driven. Thereby, the air-fuel mixture is combusted in the cylinder, and the engine can be operated.

[実施の形態1の特徴]
本実施の形態では、燃焼行程中に筒内に残存する未燃燃料の量(K値)と、ノックの発生状態とに基いて燃料のオクタン価や筒内のデポジット付着量を推定すること特徴としている。以下、その具体的な処理について説明する。
[Features of Embodiment 1]
The present embodiment is characterized in that the octane number of fuel and the deposit amount in the cylinder are estimated based on the amount of unburned fuel (K value) remaining in the cylinder during the combustion stroke and the occurrence of knocking. Yes. The specific processing will be described below.

(ノック限界燃焼割合MFBmaxの取得)
まず、最初の処理では、例えば点火時期を徐々に進角させつつ、ノックが実際に発生するクランク角を検出し、このクランク角での燃焼質量割合MFB(Mass Fraction of Burned fuel)をノック限界燃焼割合MFBmaxとして取得する。ここで、ノック限界燃焼割合MFBmaxとは、ノックの発生に必要な量の未燃燃料が筒内に存在する限界(上限)の燃焼質量割合として定義される。
(Acquisition of knock limit combustion ratio MFBmax)
First, in the first process, for example, while gradually igniting the ignition timing, the crank angle at which knock actually occurs is detected, and the combustion mass ratio MFB (Mass Fraction of Burned fuel) at this crank angle is knock limit combustion. Acquired as a ratio MFBmax. Here, the knock limit combustion ratio MFBmax is defined as the limit (upper limit) combustion mass ratio at which the amount of unburned fuel necessary for the occurrence of knock exists in the cylinder.

筒内に残存する未燃燃料の量は、燃焼質量割合が高くなるほど減少するので、燃焼質量割合がある上限値以上に高い状態では、燃える燃料が無くなってノックが発生しなくなる。即ち、燃焼質量割合には、ノックが発生し得る上限値が存在しており、この上限値がノック限界燃焼割合MFBmaxに相当している。また、燃焼行程中の任意のクランク角θにおける燃焼質量割合MFBは、燃焼行程中の発熱量と相関があるパラメータPVκ(θ)に基いて、下記(1)式により算出される。 Since the amount of unburned fuel remaining in the cylinder decreases as the combustion mass ratio increases, in a state where the combustion mass ratio is higher than a certain upper limit value, there is no burning fuel and knocking does not occur. That is, the combustion mass ratio has an upper limit value at which knocking can occur, and this upper limit value corresponds to the knock limit combustion ratio MFBmax. Further, the combustion mass ratio MFB at an arbitrary crank angle θ during the combustion stroke is calculated by the following equation (1) based on the parameter PV κ (θ) correlated with the heat generation amount during the combustion stroke.

Figure 2012219757
Figure 2012219757

ここで、PVκ(θ)は、筒内圧センサ44によりクランク角θで検出された筒内圧Pと、クランク角θでの筒内容積Vを比熱比κにより累乗した値Vκとを乗算したものである。また、PVκ(θs)は、燃焼行程が開始されるクランク角θs(例えば、爆発上死点を基準として、BTDC60°CA)におけるPVκ(θ)の値であり、PVκ(θe)は、燃焼行程が終了するクランク角θe(例えば、ATDC60°CA)におけるPVκ(θ)の値である。従って、点火時期を徐々に進角させることによりノックが発生したときに、この時点のクランク角をθとして前記(1)式の演算を実行すれば、ノック限界燃焼割合MFBmaxを取得することができる。 Here, PV κ (θ) is multiplied by the in-cylinder pressure P detected at the crank angle θ by the in-cylinder pressure sensor 44 and the value V κ obtained by raising the in-cylinder volume V at the crank angle θ by the specific heat ratio κ. Is. PV κ (θs) is a value of PV κ (θ) at a crank angle θs at which the combustion stroke is started (for example, BTDC 60 ° CA with reference to the explosion top dead center), and PV κ (θe) is The value of PV κ (θ) at the crank angle θe (for example, ATDC 60 ° CA) at which the combustion stroke ends. Accordingly, when knocking occurs by gradually advancing the ignition timing, the knock limit combustion ratio MFBmax can be obtained by performing the calculation of the above equation (1) with the crank angle at this time being θ. .

(ノック発生時燃料残量Krの算出)
次の処理では、燃焼質量割合MFBがノック限界燃焼割合MFBmaxと一致した状態でノックが実際に発生した場合のK値を、ノック発生時燃料残量Krとして算出する。即ち、ノック発生時燃料残量Krは、上記処理によりノック限界燃焼割合MFBmaxを取得した時点で筒内に残存する未燃燃料の量として定義される。そして、ノック発生時燃料残量Krは、1サイクル中に筒内に供給(吸入または噴射)された燃料の供給量Qと、ノック限界燃焼割合MFBmaxとに基いて、下記(2)式により算出される。
(Calculation of remaining fuel level Kr when knock occurs)
In the next process, the K value when knocking actually occurs in a state where the combustion mass ratio MFB coincides with the knock limit combustion ratio MFBmax is calculated as the fuel remaining amount Kr at the time of knock generation. That is, the fuel remaining amount Kr at the time of knock occurrence is defined as the amount of unburned fuel remaining in the cylinder when the knock limit combustion ratio MFBmax is obtained by the above processing. The fuel remaining amount Kr at the time of knock generation is calculated by the following equation (2) based on the supply amount Q of fuel supplied (intake or injection) into the cylinder during one cycle and the knock limit combustion ratio MFBmax. Is done.

Kr=Q×(1−MFBmax) ・・・(2) Kr = Q × (1-MFBmax) (2)

(指標ΔKの算出)
一方、ECU50には、ノックが発生しない正常燃焼時のK値である基準残量Kthが予め記憶されている。基準残量Kthは、燃焼質量割合MFBがノック限界燃焼割合MFBmaxと一致した状態でノックが発生しない場合のK値に相当するもので、例えば正常燃焼時の点火時期、クランク角、筒内圧等に応じて変化するデータマップとして設定されている。そして、次の処理では、下記(3)式に示すように、ノック発生時燃料残量Krから基準残量Kthを減算することにより、両者の差分である指標ΔKを算出する。
(Calculation of index ΔK)
On the other hand, the ECU 50 stores in advance a reference remaining amount Kth that is a K value during normal combustion in which knock does not occur. The reference remaining amount Kth corresponds to the K value when knock does not occur when the combustion mass ratio MFB coincides with the knock limit combustion ratio MFBmax. For example, the reference remaining amount Kth depends on the ignition timing, crank angle, in-cylinder pressure, etc. during normal combustion. It is set as a data map that changes accordingly. Then, in the next process, as shown in the following equation (3), the reference remaining amount Kth is subtracted from the remaining fuel amount Kr at the time of knock occurrence, thereby calculating an index ΔK that is the difference between them.

ΔK=Kr−Kth ・・・(3) ΔK = Kr−Kth (3)

(オクタン価及びデポジット付着量の推定)
このように算出された指標ΔKは、図2及び図3に示すように、燃料のオクタン価及び筒内のデポジット付着量に対して一定の相関を有している。ここで、図2は、燃料のオクタン価と指標ΔKとの関係を示す特性線図であり、図3は、筒内に付着したデポジットの量と指標ΔKとの関係を示す特性線図である。具体的に述べると、指標ΔKは、燃料のオクタン価が低いほど増加する特性を有し、また、筒内のデポジット付着量が多くなるほど増加する特性を有している。これらの図に示す特性は、データマップ等としてECU50に予め記憶されている。
(Estimation of octane number and deposit amount)
As shown in FIGS. 2 and 3, the index ΔK calculated in this way has a certain correlation with the octane number of the fuel and the deposit amount in the cylinder. Here, FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between the octane number of the fuel and the index ΔK, and FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of deposit deposited in the cylinder and the index ΔK. More specifically, the index ΔK has a characteristic that increases as the octane number of the fuel decreases, and also increases as the deposit amount in the cylinder increases. The characteristics shown in these figures are stored in advance in the ECU 50 as a data map or the like.

従って、上記特性を利用すれば、指標ΔKに基いて燃料のオクタン価及び筒内のデポジット付着量を推定し、その推定結果に応じて適切な対応制御を実行することができる。具体例を挙げると、まず、図2に示すように、指標ΔKが所定のオクタン価判定値よりも大きい場合には、燃料のオクタン価が許容範囲から外れている(異常判定ラインである閾値よりも低い)と判定する。この場合には、オクタン価が許容範囲内である場合と比較してノックが発生し易くなるので、例えばオクタン価用の警告灯を点灯して使用燃料の交換等を促したり、エンジンの出力や点火時期の進角を通常よりも規制する等の対応制御を行う。なお、オクタン価判定値は、例えばオクタン価の許容範囲の下限値に対応して設定される。   Therefore, by using the above characteristics, it is possible to estimate the octane number of the fuel and the deposit amount in the cylinder based on the index ΔK, and to execute appropriate response control according to the estimation result. As a specific example, first, as shown in FIG. 2, when the index ΔK is larger than a predetermined octane number determination value, the octane number of the fuel is out of the allowable range (lower than the threshold value that is an abnormality determination line). ). In this case, knocking is more likely to occur than when the octane number is within the allowable range.For example, the octane number warning light is turned on to prompt the user to change the fuel used, or the engine output or ignition timing. The corresponding control is performed such as restricting the advance angle of the valve more than usual. The octane number determination value is set, for example, corresponding to the lower limit value of the allowable range of the octane number.

一方、図3に示すように、指標ΔKが所定のデポジット判定値よりも大きい場合には、筒内のデポジット付着量が許容範囲から外れている(異常判定ラインである閾値よりも多い)と判定する。この場合には、ノッキングやプレイグニッション等の異常燃焼が発生し易くなるので、例えばデポジット用の警告灯を点灯してエンジンの整備を促したり、エンジンの出力や点火時期の進角を規制する等の対応制御を行う。なお、デポジット判定値は、例えばデポジット付着量の許容範囲の下限値に対応するもので、オクタン価判定値と別個に設定される。   On the other hand, as shown in FIG. 3, when the index ΔK is larger than a predetermined deposit determination value, it is determined that the deposit adhesion amount in the cylinder is out of the allowable range (more than the threshold that is the abnormality determination line). To do. In this case, abnormal combustion such as knocking or pre-ignition is likely to occur. For example, a warning light for deposit is turned on to encourage engine maintenance, or the output of the engine or the advance timing of the ignition timing is regulated. The corresponding control is performed. The deposit determination value corresponds to, for example, the lower limit value of the allowable range of deposit adhesion, and is set separately from the octane number determination value.

(推定時期の制御)
また、上述したオクタン価やデポジット付着量の推定処理(判定処理)は、それぞれの値が変化し易い時期に合わせて実行するのが好ましい。そこで、本実施の形態では、指標ΔKが急変した場合に指標ΔKに基いて燃料のオクタン価を推定し、指標ΔKが急変していない場合には、指標ΔKに基いてデポジット付着量を推定する構成としている。具体例を挙げると、まず、ECU50は、演算サイクル毎に算出される指標ΔKの最新値と、前回の演算サイクルで算出された指標ΔKの前回値との差分を指標変化量ΔKdとして算出する。この指標変化量ΔKdは、指標ΔKが変化するときの速度に対応している。そして、指標変化量ΔKdが所定の急変判定値Zよりも大きい場合には、指標ΔKが急変したものと判定し、指標変化量ΔKdが急変判定値Z以下の場合には、指標ΔKが急変していないものと判定する。なお、急変判定値Zは、実験等に基いて適宜設定する。
(Control of estimated time)
Moreover, it is preferable to perform the estimation process (determination process) of the above-mentioned octane number and deposit adhesion amount according to the time when each value is likely to change. Therefore, in the present embodiment, when the index ΔK changes suddenly, the fuel octane number is estimated based on the index ΔK, and when the index ΔK does not change suddenly, the deposit adhesion amount is estimated based on the index ΔK. It is said. As a specific example, first, the ECU 50 calculates a difference between the latest value of the index ΔK calculated for each calculation cycle and the previous value of the index ΔK calculated in the previous calculation cycle as the index change amount ΔKd. This index change amount ΔKd corresponds to the speed at which the index ΔK changes. When the index change amount ΔKd is larger than the predetermined sudden change determination value Z, it is determined that the index ΔK has suddenly changed. When the index change amount ΔKd is equal to or less than the sudden change determination value Z, the index ΔK changes suddenly. Judge that it is not. The sudden change determination value Z is appropriately set based on experiments or the like.

ここで、燃料のオクタン価は、給油等により急激に変化することがあり、また、筒内のデポジット付着量は、燃焼の繰り返しにより徐々に増加していく傾向がある。従って、指標ΔKが急変した場合には、この変化が給油等によるオクタン価の変化に起因するものと判断されるので、指標ΔKに基いてオクタン価の推定(判定)を実行する。一方、指標ΔKが急変していない(比較的緩やかに変化する)場合には、この変化がデポジット付着量の増加に起因するものと判断されるので、指標ΔKに基いてデポジットの付着量を推定(判定)する。   Here, the octane number of the fuel may change abruptly due to refueling or the like, and the deposit amount in the cylinder tends to gradually increase with repeated combustion. Accordingly, when the index ΔK changes suddenly, it is determined that this change is caused by a change in the octane number due to refueling or the like, so the estimation (determination) of the octane number is executed based on the index ΔK. On the other hand, when the index ΔK does not change suddenly (changes relatively slowly), it is determined that this change is caused by an increase in the deposit adhesion amount, so the deposit adhesion amount is estimated based on the index ΔK. (judge.

この構成によれば、例えばオクタン価やデポジット付着量を推定するタイミングを、これらのパラメータが変化し易い時期に限定することができ、最小限の推定処理によって高い効果を得ることができる。また、筒内圧センサ44以外のセンサを追加しなくても、同一の指標ΔKに基いて2種類の異なるパラメータをそれぞれ個別に推定することができ、両者の推定処理を簡単な制御により適切に使い分けることができる。従って、ノックの発生要因をそれぞれ個別に検出することができ、個々の発生要因に対してそれぞれ適切な対応を行うことができる。   According to this configuration, for example, the timing for estimating the octane number and the deposit adhesion amount can be limited to a time when these parameters are likely to change, and a high effect can be obtained by a minimum estimation process. Further, even if no sensor other than the in-cylinder pressure sensor 44 is added, two different parameters can be individually estimated based on the same index ΔK, and both estimation processes are appropriately used by simple control. be able to. Therefore, the occurrence factors of knock can be detected individually, and appropriate responses can be taken for each occurrence factor.

次に、図4を参照して、指標ΔKに基いた推定処理の効果について説明する。図4は、ノック限界燃焼割合MFBmax及びノック発生時燃料残量Krの特性を例示した説明図である。この図において、θ90,θ90は、それぞれ燃焼質量割合が90%、92%となるときのクランク角を表している。まず、図4(a)について説明すると、この図は、例えば負荷率(充填効率)KL=40%において、ノック限界燃焼割合MFBmax=90%となる運転状態を示している。この運転状態において、負荷率KLが60%に増加した場合には、図4(b)に示すように、燃料噴射量が増加するので、燃焼質量割合が90%よりも高い状態であっても、ノックが発生し得る。この場合、ノック限界燃焼割合MFBmaxは、図4(c)に示すように、例えば負荷率KLに応じて92%に上昇している。 Next, the effect of the estimation process based on the index ΔK will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating characteristics of the knock limit combustion ratio MFBmax and the fuel remaining amount Kr at the time of knock occurrence. In this figure, θ 90 and θ 90 represent crank angles when the combustion mass ratios are 90% and 92%, respectively. First, FIG. 4A will be described. This diagram shows an operating state in which the knock limit combustion ratio MFBmax = 90% when, for example, the load factor (charging efficiency) KL = 40%. In this operating state, when the load factor KL increases to 60%, as shown in FIG. 4B, the fuel injection amount increases, so even if the combustion mass ratio is higher than 90% Knocks can occur. In this case, the knock limit combustion ratio MFBmax is increased to 92%, for example, according to the load factor KL, as shown in FIG. 4 (c).

このように、ノック限界燃焼割合MFBmax(及び当該燃焼割合に対応するクランク角)は、負荷率KLによって変化する。従って、これらの値を指標としてノック回避制御や前記推定処理を行う場合には、負荷率KLに応じて指標を補正する処理が必要となる。具体的には、例えばノック限界燃焼割合MFBmaxを運転状態毎に異なるデータマップや関数式として作成し、運転状態毎に異なる個々のデータをそれぞれ適合させる作業が必要となる。これに対し、ノック限界燃焼割合MFBmaxにおける未燃燃料の量、即ち、ノック発生時燃料残量Krは、図4(a),(c)に示すように、負荷率KLが変化しても、ほぼ一定の値となる。   Thus, knock limit combustion rate MFBmax (and the crank angle corresponding to the combustion rate) varies with load factor KL. Accordingly, when knock avoidance control or the estimation process is performed using these values as indices, a process for correcting the indices according to the load factor KL is required. Specifically, for example, a knock limit combustion ratio MFBmax is created as a different data map or function formula for each operating state, and an operation for adapting different data for each operating state is required. On the other hand, the amount of unburned fuel at the knock limit combustion ratio MFBmax, that is, the fuel remaining amount Kr at the time of knock generation, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (c), even if the load factor KL changes, The value is almost constant.

また、ノック発生時燃料残量Krにより算出される指標ΔKも同様に、負荷率KLに影響されないパラメータとなる。このため、本実施の形態によれば、負荷率KLの変化に影響されない指標ΔKに基いて、燃料のオクタン価や筒内のデポジット付着量を正確に推定することができる。そして、これらの推定結果に基いて各種の対応制御を的確に実行し、ノック回避制御等の精度を向上させることができる。また、指標ΔK(ノック発生時燃料残量Kr)は負荷率KLに影響されないので、データマップや関数式により運転状態毎に設定する必要がない。これにより、制御に必要なデータ量を減らすことができ、また、個々のデータを運転状態に適合させるための適合工数を大幅に減少させることができる。   Similarly, the index ΔK calculated from the fuel remaining amount Kr at the time of knock occurrence is a parameter that is not affected by the load factor KL. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to accurately estimate the octane number of the fuel and the deposit amount in the cylinder based on the index ΔK that is not affected by the change in the load factor KL. Then, various types of response control can be accurately executed based on these estimation results, and the accuracy of knock avoidance control and the like can be improved. Further, since the index ΔK (the remaining fuel amount Kr at the time of knock occurrence) is not affected by the load factor KL, it is not necessary to set it for each operating state by a data map or a function expression. As a result, the amount of data required for control can be reduced, and the number of man-hours for adapting individual data to the operating state can be greatly reduced.

[実施の形態1を実現するための具体的な処理]
次に、図5を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図5は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図5に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、エンジンの運転状態(エンジン回転数、負荷率)を推定処理に適した所定の値に設定(制御)する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 1]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of the control executed by the ECU in the first embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is repeatedly executed while the engine is operating. In the routine shown in FIG. 5, first, in step 100, the engine operating state (engine speed, load factor) is set (controlled) to a predetermined value suitable for estimation processing.

次に、ステップ102では、点火時期を徐々に進角させてノックを意図的に発生させ、ノックセンサ48によりノックの発生を検出する。そして、ステップ104では、ノックを検出した時点の燃焼割合をノック限界燃焼割合MFBmaxとして取得する。また、ステップ106では、1サイクル中の燃料供給量Qとノック限界燃焼割合MFBmaxとに基いて、前記(2)式によりノック発生時燃料残量Krを算出し、ステップ108では、算出したノック発生時燃料残量KrをECU50に記憶する。   Next, at step 102, the ignition timing is gradually advanced to knock intentionally, and the knock sensor 48 detects the knock occurrence. In step 104, the combustion ratio at the time when the knock is detected is acquired as a knock limit combustion ratio MFBmax. Further, in step 106, based on the fuel supply amount Q and the knock limit combustion ratio MFBmax in one cycle, the fuel remaining amount Kr at the time of knock generation is calculated by the above equation (2), and in step 108, the calculated knock generation is performed. The remaining fuel amount Kr is stored in the ECU 50.

次に、ステップ110では、前記ステップ102でノックを発生させていたので、ノック回避制御を実行する。このノック回避制御としては、点火時期の遅角等を含む公知の制御を用いてもよいし、または、後述する実施の形態3で説明する制御を用いてもよい。次に、ステップ112では、ノック発生時燃料残量Krと基準残量Kthとに基いて、前記(3)式により指標ΔKを算出する。そして、ステップ114では、前述の手法により、指標ΔKが急変したか否かを判定する。   Next, at step 110, since knocking was generated at step 102, knock avoidance control is executed. As this knock avoidance control, known control including ignition timing retardation or the like may be used, or control described in a third embodiment described later may be used. Next, in step 112, the index ΔK is calculated by the above equation (3) based on the knocking fuel remaining amount Kr and the reference remaining amount Kth. In step 114, it is determined whether or not the index ΔK has changed suddenly by the method described above.

ここで、ステップ114の判定が成立した場合には、給油等により指標ΔKが急変したと判断されるので、ステップ116では、制御状態を燃焼異常判定モードに設定する。そして、ステップ118では、指標ΔKと燃料のオクタン価との関係を示すデータマップ(図2)を参照し、ステップ120では、オクタン価が前記閾値未満であるか否か、即ち、指標ΔKがオクタン価判定値よりも大きいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ122において、オクタン価用の警告灯を点灯し、必要に応じて他の対応制御を実行する。また、ステップ120の判定が不成立の場合には、そのまま本ルーチンを終了する。   Here, when the determination in step 114 is established, it is determined that the index ΔK has suddenly changed due to refueling or the like, and therefore, in step 116, the control state is set to the combustion abnormality determination mode. In step 118, a data map (FIG. 2) showing the relationship between the index ΔK and the octane number of the fuel is referred to. In step 120, whether or not the octane number is less than the threshold value, that is, the index ΔK is the octane number determination value. It is judged whether it is larger than. If this determination is established, an octane number warning lamp is turned on in step 122, and other response control is executed as necessary. If the determination in step 120 is not established, this routine is terminated as it is.

一方、ステップ114の判定が不成立の場合には、筒内のデポジット付着量が増大することにより、指標ΔKが緩やかに増加したと判断される。そこで、この場合には、ステップ124において、制御状態をデポジット判定モードに設定し、ステップ126では、指標ΔKと筒内のデポジット付着量との関係を示すデータマップ(図3)を参照する。そして、ステップ128では、デポジットの付着量が閾値よりも大きいか否か、即ち、指標ΔKがデポジット判定値よりも大きいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ130において、デポジット用の警告灯を点灯し、必要に応じて他の対応制御を実行する。また、ステップ128の判定が不成立の場合には、そのまま本ルーチンを終了する。   On the other hand, if the determination in step 114 is not established, it is determined that the index ΔK has increased moderately due to an increase in the deposit amount in the cylinder. Therefore, in this case, in step 124, the control state is set to the deposit determination mode, and in step 126, a data map (FIG. 3) showing the relationship between the index ΔK and the deposit amount in the cylinder is referred to. In step 128, it is determined whether or not the deposit adhesion amount is larger than the threshold value, that is, whether or not the index ΔK is larger than the deposit determination value. If this determination is established, a deposit warning lamp is turned on in step 130, and other response control is executed as necessary. On the other hand, if the determination in step 128 is not established, this routine is terminated as it is.

なお、前記実施の形態1では、図5中のステップ104が請求項1におけるノック限界燃焼割合取得手段の具体例を示し、ステップ106が燃料残量算出手段の具体例を示している。また、ステップ112は指標算出手段の具体例を示し、ステップ120はオクタン価推定手段の具体例を示している。さらに、ステップ114は、請求項1,2,4における推定時期設定手段の具体例を示し、ステップ128は、請求項4におけるデポジット付着量推定手段の具体例を示している。一方、ECU50は、請求項1における基準残量記憶手段の具体例を示している。   In the first embodiment, step 104 in FIG. 5 shows a specific example of the knock limit combustion ratio acquisition means in claim 1, and step 106 shows a specific example of the remaining fuel amount calculation means. Step 112 shows a specific example of the index calculation means, and step 120 shows a specific example of the octane number estimation means. Further, step 114 shows a specific example of the estimation time setting means in claims 1, 2 and 4, and step 128 shows a specific example of the deposit adhesion amount estimation means in claim 4. On the other hand, the ECU 50 shows a specific example of the reference remaining amount storage means in claim 1.

実施の形態2.
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1と同様の構成及び制御において、エンジンの始動時に燃料のオクタン価を推定し、エンジンの始動後にデポジット付着量を推定することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is characterized in that, in the same configuration and control as in the first embodiment, the octane number of the fuel is estimated when the engine is started, and the deposit adhesion amount is estimated after the engine is started. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態2の特徴]
前述したように、オクタン価やデポジット付着量の推定処理(判定処理)は、それぞれの値が変化し易い時期に合わせて実行するのが好ましい。この点について、実施の形態1と異なる観点から考察すると、燃料のオクタン価は、エンジンの停止中に給油等が行われることにより、エンジンの始動時に変化していることが多い。また、筒内のデポジット付着量は、エンジンの始動時に突然増加するものではなく、始動後にある程度の時間が経過した時点(例えば、暖機がある程度進行した時点)で増加が目立つようになる。
[Features of Embodiment 2]
As described above, it is preferable to execute the estimation process (determination process) of the octane number and the deposit adhesion amount in accordance with the time when each value is likely to change. Considering this point from a point of view different from that of the first embodiment, the octane number of the fuel often changes when the engine is started by refueling or the like while the engine is stopped. Further, the deposit adhesion amount in the cylinder does not increase suddenly when the engine is started, but increases when a certain amount of time has elapsed after the start (for example, when warm-up has progressed to some extent).

このため、本実施の形態では、エンジンの始動時に指標ΔKに基いて燃料のオクタン価を推定し、始動後に指標ΔKに基いて筒内のデポジット付着量を推定する構成としている。ここで、「始動時」とは、例えばエンジンのクランキング中、及びエンジンの自立運転が開始されてから所定の時間が経過するまでの期間を意味している。また、「始動後」とは、前記所定の時間が経過した後を意味している。前記所定の時間は、例えば指標ΔKに基いて燃料のオクタン価を推定するのに必要な時間として設定される。   For this reason, in the present embodiment, the octane number of the fuel is estimated based on the index ΔK when the engine is started, and the deposit amount in the cylinder is estimated based on the index ΔK after the start. Here, “at the time of start” means, for example, a period during cranking of the engine and until a predetermined time elapses after the start of the engine independent operation. Further, “after starting” means after the predetermined time has elapsed. The predetermined time is set as a time necessary for estimating the octane number of the fuel based on the index ΔK, for example.

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態1とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、エンジンの始動直後に燃料のオクタン価を速やかに推定することができるので、オクタン価が異常である場合の対応処理を迅速に行うことができる。   In the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as in the first embodiment. In particular, in the present embodiment, the octane number of the fuel can be quickly estimated immediately after the engine is started, so that it is possible to quickly cope with the case where the octane number is abnormal.

[実施の形態2を実現するための具体的な処理]
次に、図6を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図6は、本発明の実施の形態2において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンでは、ステップ214を除いて、実施の形態1(図5)と同様の処理を実行する。また、ステップ214では、上述の方法によりエンジンが始動時であるか否かを判定する。そして、この判定が成立した場合には、ステップ216〜222において、オクタン価の推定処理を実行し、ステップ214の判定が不成立の場合には、ステップ224〜230において、デポジット付着量の推定処理を実行する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 2]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart of control executed by the ECU in the second embodiment of the present invention. In the routine shown in this figure, processing similar to that in the first embodiment (FIG. 5) is executed except for step 214. In step 214, it is determined whether or not the engine is in a starting state by the above-described method. If this determination is true, the octane number estimation process is executed in steps 216 to 222. If the determination in step 214 is not true, the deposit adhesion amount estimation process is executed in steps 224 to 230. To do.

なお、前記実施の形態2では、図6中のステップ214が請求項1,3,4における推定時期設定手段の具体例を示している。その他の手段の具体例については、実施の形態1と同様である。   In the second embodiment, step 214 in FIG. 6 shows a specific example of the estimated time setting means in claims 1, 3 and 4. Specific examples of other means are the same as those in the first embodiment.

実施の形態3.
次に、図7及び図8を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態1または2と同様の構成及び制御に加えて、ノック発生時燃料残量Kr等に基いてノックの発生時期を予測し、ノック回避制御を実行することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. 7 and FIG. In the present embodiment, in addition to the same configuration and control as in the first or second embodiment, the knock occurrence timing is predicted based on the fuel remaining amount Kr at the time of knock occurrence, and the knock avoidance control is executed. It is a feature. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

[実施の形態3の特徴]
前記図4において説明したように、ノック発生時燃料残量Krは、負荷率KLによって変動することがない。このため、本実施の形態では、現在の点火時期におけるノックの発生し易さ、及びノックを発生させずに現在の点火時期を進角させることが可能な量を、ノック発生時燃料残量Kr等に基いて推定する構成としている。以下、この推定処理について具体的に説明する。
[Features of Embodiment 3]
As described with reference to FIG. 4, the fuel remaining amount Kr at the time of knock occurrence does not vary depending on the load factor KL. For this reason, in the present embodiment, the ease of occurrence of knock at the current ignition timing and the amount by which the current ignition timing can be advanced without generating knock are determined as the fuel remaining amount Kr at the time of knock occurrence. The configuration is estimated based on the above. Hereinafter, this estimation process will be specifically described.

まず、図7は、本発明の実施の形態3において、Livengood-Wu積分式による積分値と、ノック限界燃焼割合MFBmaxと、ノックの発生し易さとの関係を示す説明図である。この図において、ノック限界クランク角θmfbmaxとは、ノック限界燃焼割合MFBmaxに対応するクランク角であり、燃焼質量割合がノック限界燃焼割合MFBmaxと等しくなるクランク角として定義される。   First, FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the integral value based on the Livengood-Wu integral equation, the knock limit combustion ratio MFBmax, and the ease of occurrence of knock in Embodiment 3 of the present invention. In this figure, the knock limit crank angle θmfbmax is a crank angle corresponding to the knock limit combustion ratio MFBmax, and is defined as a crank angle at which the combustion mass ratio becomes equal to the knock limit combustion ratio MFBmax.

また、Livengood-Wu積分式とは、少なくとも筒内圧と筒内温度とに基いて所定の積分処理を行うことにより、ノックが発生するクランク角を予測する公知の予測モデルである。この予測モデルについては、例えば特開2004−332584号公報、特開2008−95593号公報、特開2010−84621号公報等に記載されているので、詳細な説明は省略する。Livengood-Wu積分式の積分値が1となるクランク角では、ノックの発生が予測される。以下の説明では、上記積分値が1となるクランク角をノック発生予測角θknockと称するものとする。   The Livengood-Wu integral equation is a known prediction model that predicts a crank angle at which knocking occurs by performing a predetermined integration process based on at least the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature. Since this prediction model is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-332584, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-95593, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-84621, etc., detailed description thereof is omitted. At the crank angle at which the integral value of the Livengood-Wu integral formula is 1, the occurrence of knocking is predicted. In the following description, the crank angle at which the integral value is 1 is referred to as a knock occurrence prediction angle θknock.

図7には、点火時期が異なる3つのサイクルA,B,Cが例示されている。各サイクルの特性線は、点火時期を進角させるほど、特性線が急激に立ち上がる特性、即ち、ノック発生予測角θknockが小さくなる(進角される)特性を有している。また、例えばサイクルA,Bでは、上記積分値が1となるノック発生予測角θknockがノック限界クランク角θmfbmax以下となっている。このため、サイクルA,Bでは、ノックが発生し得る燃焼質量割合の領域において、クランク角がノック予測角θknockに到達することになる。このことは、サイクルA,Bにおいて、現在の点火時期でもノックが発生する可能性があり、ノックの発生までにクランク角の余裕がない(点火時期を進角させる余裕がない)ことを意味している。   FIG. 7 illustrates three cycles A, B, and C having different ignition timings. The characteristic line of each cycle has a characteristic that the characteristic line rises more rapidly as the ignition timing is advanced, that is, the characteristic that the predicted knock occurrence angle θknock becomes smaller (advanced). For example, in cycles A and B, the predicted knock occurrence angle θknock at which the integral value is 1 is equal to or smaller than the knock limit crank angle θmfbmax. Therefore, in cycles A and B, the crank angle reaches the predicted knock angle θknock in the region of the combustion mass ratio where knocking can occur. This means that in cycles A and B, knocking may occur even at the current ignition timing, and there is no room for the crank angle until the knocking occurs (there is no room for advancement of the ignition timing). ing.

一方、例えばサイクルCでは、ノック発生予測角θknockがノック限界クランク角θmfbmaxよりも大きくなっている。即ち、サイクルCでは、ノックが発生しない燃焼質量割合の領域において、クランク角がノック予測角θknockに到達することになる。また、サイクルCにおいて、点火時期を進角させた場合には、その進角量が大きくなるほど、ノック発生予測角θknockがノック限界クランク角θmfbmaxに接近し、両者が一致した時点でノックが発生する。   On the other hand, in cycle C, for example, the predicted knock occurrence angle θknock is larger than the knock limit crank angle θmfbmax. That is, in the cycle C, the crank angle reaches the knock prediction angle θknock in the region of the combustion mass ratio where knock does not occur. In the cycle C, when the ignition timing is advanced, the larger the amount of advance, the closer the knock generation predicted angle θknock approaches the knock limit crank angle θmfbmax, and knocking occurs when both coincide. .

このことは、サイクルCにおいて、ノックが発生するまでにクランク角の余裕度(点火時期を進角させる余裕度)があることを意味している。この余裕度を点火進角余裕度Δθと定義すれば、点火進角余裕度Δθは、図7に示すように、ノック発生予測角θknockとノック限界クランク角θmfbmaxとに基いて、下記(4)式により算出される。サイクルCのように、点火進角余裕度Δθが正となるサイクルでは、ノックを発生させずに点火時期をΔθ分だけ進角させることができる。   This means that in cycle C, there is a crank angle margin (a margin for advancing the ignition timing) before knocking occurs. If this margin is defined as the ignition advance margin Δθ, as shown in FIG. 7, the ignition advance margin Δθ is based on the knock occurrence predicted angle θknock and the knock limit crank angle θmfbmax as shown in (4) below. Calculated by the formula. In the cycle in which the ignition advance margin Δθ is positive as in the cycle C, the ignition timing can be advanced by Δθ without causing knock.

Δθ=θknock−θmfbmax ・・・(4) Δθ = θknock−θmfbmax (4)

上記(4)式において、ノック発生予測角θknockは、前述したようにLivengood-Wu積分式の積分値が1となるクランク角として求めることができる。また、ノック限界クランク角θmfbmaxは、予め記憶したデータマップ、関数式等に基いて、燃焼質量割合がノック限界燃焼割合MFBmaxと一致するクランク角として求められるものであり、このノック限界燃焼割合MFBmaxは、実施の形態1,2で算出されたノック発生時燃料残量Krと、筒内の燃料供給量Qとに基いて、下記(5)式により算出される。   In the above equation (4), the predicted knock occurrence angle θknock can be obtained as the crank angle at which the integral value of the Livengood-Wu integral equation is 1 as described above. The knock limit crank angle θmfbmax is obtained as a crank angle at which the combustion mass ratio matches the knock limit combustion ratio MFBmax based on a previously stored data map, function equation, etc., and this knock limit combustion ratio MFBmax is Based on the knock occurrence fuel remaining amount Kr and the in-cylinder fuel supply amount Q calculated in the first and second embodiments, the following equation (5) is used.

MFBmax=1−Kr/Q ・・・(5) MFBmax = 1-Kr / Q (5)

ここで、上記(5)式は、前記(2)式を変形したものである。即ち、ノック発生時燃料残量Krは、前記(2)式を算出した時点と比較してエンジンの運転状態(エンジン回転数や負荷率)が変化したとしても、一定の値に保持される。従って、本実施の形態では、前記(2)式によりノック発生時燃料残量Krを算出した時点で、その値を記憶しておく。そして、運転状態が変化した場合でも、当該運転状態での燃料供給量Qとノック発生時燃料残量Krの記憶値とに基いて上記(5)式の演算を行うことにより、新たな運転状態に対応するノック限界燃焼割合MFBmaxを算出(逆算)する。   Here, the above equation (5) is a modification of the above equation (2). That is, the remaining fuel amount Kr at the time of knock generation is maintained at a constant value even if the operating state of the engine (engine speed or load factor) changes compared to the time point when the equation (2) is calculated. Therefore, in the present embodiment, when the knocking occurrence fuel remaining amount Kr is calculated by the equation (2), the value is stored. Even when the operating state changes, a new operating state is obtained by performing the calculation of the above equation (5) based on the fuel supply amount Q in the operating state and the stored value of the fuel remaining amount Kr at the time of knock occurrence. The knock limit combustion ratio MFBmax corresponding to is calculated (back calculation).

このように、本実施の形態によれば、ある運転状態においてノック発生時燃料残量Krを一旦算出すれば、その値に基いて任意の運転状態におけるノック限界燃焼割合MFBmaxを正確かつ容易に算出することができる。そして、このノック限界燃焼割合MFBmaxに対応するノック限界クランク角θmfbmaxと、ノック発生予測角θknockとに基いて、ノックを発生させずに現在の点火時期を進角させることが可能な最大の進角量である点火進角余裕度Δθを算出することができる。即ち、本実施の形態では、例えばノックが発生する点火時期での筒内圧(燃焼圧)を計測及び推定しなくても、ノックが実際に発生する点火時期を容易に予測することができる。   As described above, according to the present embodiment, once the knocked fuel remaining amount Kr is calculated in a certain operating state, the knock limit combustion ratio MFBmax in an arbitrary operating state is accurately and easily calculated based on that value. can do. Based on the knock limit crank angle θmfbmax corresponding to the knock limit combustion ratio MFBmax and the predicted knock generation angle θknock, the maximum advance angle at which the current ignition timing can be advanced without generating a knock The ignition advance margin Δθ, which is a quantity, can be calculated. That is, in the present embodiment, for example, the ignition timing at which knocking actually occurs can be easily predicted without measuring and estimating the in-cylinder pressure (combustion pressure) at the ignition timing at which knocking occurs.

これにより、ノックを発生させない範囲で点火時期の進角量を最大化したり、ノックの発生を回避する場合の点火時期の遅角量を最小限に抑制えることができ、ノックを回避しつつ点火時期の制御を適切に行うことができる。従って、実施の形態1,2の作用効果に加えて、ノック回避制御等の精度を更に向上させることができる。しかも、ノック発生時燃料残量Krが運転状態に関係なく一定値となることを利用して、任意の運転状態での点火進角余裕度Δθを算出するので、点火進角余裕度Δθをデータマップや関数式により運転状態毎に設定する必要がない。これにより、制御に必要なデータ量を減らして制御を簡略化することができる。また、個々のデータを運転状態に適合させるための適合工数を大幅に減少させることができる。   As a result, the ignition timing advance amount can be maximized within the range where knock does not occur, or the ignition timing retard amount when avoiding knock can be minimized, and ignition is avoided while avoiding knock. The timing can be controlled appropriately. Therefore, in addition to the effects of the first and second embodiments, the accuracy of knock avoidance control and the like can be further improved. In addition, since the ignition advance margin Δθ is calculated in an arbitrary operating state by utilizing the fact that the remaining fuel amount Kr at the time of knock occurrence is a constant value regardless of the operating state, the ignition advance margin Δθ is data There is no need to set it for each operating state using a map or function expression. Thereby, the amount of data required for control can be reduced and control can be simplified. Further, the number of man-hours for adapting individual data to the operating state can be greatly reduced.

[実施の形態3を実現するための具体的な処理]
次に、図8を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図8は、本発明の実施の形態3において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態1,2(図5,図6)で説明したルーチンのステップ110または210において実行されるものである。そして、図8に示すルーチンにおいて、まず、ステップ300では、エンジンの運転状態を、前記ステップ106または206でノック発生時燃料残量Krを算出したときと異なる任意の運転状態(エンジン回転数または負荷率)に変更する。
[Specific Processing for Realizing Embodiment 3]
Next, specific processing for realizing the above-described control will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart of control executed by the ECU in the third embodiment of the present invention. The routine shown in this figure is executed in step 110 or 210 of the routine described in the first and second embodiments (FIGS. 5 and 6). In the routine shown in FIG. 8, first, in step 300, the engine operating state is set to an arbitrary operating state (engine speed or load) that is different from the time when the knocked fuel remaining amount Kr is calculated in step 106 or 206. Rate).

次に、ステップ302では、前記ステップ108または208で記憶しておいたノック発生時燃料残量Kr等に基いて前記(5)式の演算を実行し、変更された運転状態に対応するノック限界燃焼割合MFBmaxを算出する。そして、ステップ304では、このノック限界燃焼割合MFBmaxに対応するノック限界クランク角θmfbmaxを算出する。また、ステップ306では、Livengood-Wu積分式の積分値が1となるノック発生予測角θknockを算出し、ステップ308では、前記(4)式により点火進角余裕度Δθを算出する。   Next, in step 302, the calculation of the equation (5) is executed based on the knocking remaining fuel amount Kr stored in step 108 or 208, and the knock limit corresponding to the changed operating state is executed. A combustion ratio MFBmax is calculated. In step 304, a knock limit crank angle θmfbmax corresponding to the knock limit combustion ratio MFBmax is calculated. In step 306, a predicted knock occurrence angle θknock at which the integral value of the Livengood-Wu integral equation is 1 is calculated, and in step 308, the ignition advance margin Δθ is calculated by the equation (4).

次に、ステップ310では、点火進角余裕度Δθが零よりも大きいか否かを判定し、この判定が成立した場合には、ステップ312において、現在の点火時期をΔθ分だけ進角できるものと予測し、ステップ314において、点火時期を実際に進角させる。そして、ステップ316では、点火時期の制御を終了するタイミングであるか否かを判定し、この判定が成立した場合には、本ルーチンを終了する。また、制御を終了しない場合には、ステップ302に戻ってステップ302〜318の処理を繰り返す。   Next, in step 310, it is determined whether or not the ignition advance margin Δθ is greater than zero. If this determination is satisfied, in step 312, the current ignition timing can be advanced by Δθ. In step 314, the ignition timing is actually advanced. In step 316, it is determined whether it is time to end the control of the ignition timing. If this determination is satisfied, this routine is ended. If the control is not terminated, the process returns to step 302 and the processes of steps 302 to 318 are repeated.

一方、ステップ310の判定が不成立の場合には、ステップ318において、ノックが発生するものと予測し、必要に応じて点火時期の遅角等を含む対応制御を実行する。そして、ステップ300に戻ってステップ300〜318の処理を繰り返す。   On the other hand, if the determination in step 310 is not established, in step 318, it is predicted that knocking will occur, and if necessary, countermeasure control including retarding of the ignition timing and the like is executed. Then, returning to step 300, the processing of steps 300 to 318 is repeated.

なお、前記実施の形態3では、図5または図6中のステップ108,208が請求項5における燃料残量記憶手段の具体例を示し、図8中のステップ302がノック限界燃焼割合逆算手段の具体例を示している。また、ステップ306はノック発生角予測手段の具体例を示し、ステップ308は点火進角余裕度算出手段の具体例を示している。   In the third embodiment, steps 108 and 208 in FIG. 5 or FIG. 6 show a specific example of the remaining fuel amount storage means in claim 5, and step 302 in FIG. 8 is the knock limit combustion rate reverse calculation means. A specific example is shown. Step 306 shows a specific example of the knock generation angle prediction means, and step 308 shows a specific example of the ignition advance margin calculation means.

また、前記実施の形態1〜3では、それぞれの構成を個別に説明したが、本発明はこれに限らず、例えば実施の形態1〜3のうち何れか2つまたは3つの構成を組合わせてもよい。即ち、実施の形態1,2を組合わせることにより、指標ΔKの急変時及びエンジンの始動時に燃料のオクタン価を推定し、それ以外の場合には筒内のデポジット付着量を推定する構成としてもよい。また、実施の形態1,2の何れか一方の構成、または両者を組合わせた構成において、実施の形態3で説明した制御を実行する構成としてもよい。   Moreover, although each structure was demonstrated separately in the said Embodiment 1-3, this invention is not restricted to this, For example, any 2 or 3 structures in Embodiment 1-3 are combined. Also good. That is, by combining the first and second embodiments, the octane number of the fuel is estimated when the index ΔK changes suddenly and when the engine is started, and in other cases, the deposit amount in the cylinder may be estimated. . Moreover, it is good also as a structure which performs the control demonstrated in Embodiment 3 in the structure of any one of Embodiment 1, 2, or the combination of both.

また、前記実施の形態1,2では、オクタン価とデポジット付着量の両方を推定するものとしたが、本発明はこれに限らず、例えば指標ΔKの急変時やエンジンの始動時にオクタン価のみを推定し、デポジット付着量の推定処理は実行しない構成としてもよい。また、前記実施の形態1,2では、オクタン価やデポジット付着量の推定処理を判定値(閾値)との比較により行うものとした。しかし、本発明はこれに限らず、指標ΔKに基いて図2及び図3に示す特性データを参照することにより、オクタン価及びデポジット付着量を連続的に変化する値として推定してもよい。   In the first and second embodiments, both the octane number and the deposit amount are estimated. However, the present invention is not limited to this. For example, only the octane number is estimated when the index ΔK changes suddenly or when the engine is started. The deposit adhesion amount estimation process may not be executed. Moreover, in the said Embodiment 1, 2, the estimation process of an octane number or deposit adhesion amount shall be performed by comparison with a determination value (threshold value). However, the present invention is not limited to this, and the octane number and the deposit adhesion amount may be estimated as values that continuously change by referring to the characteristic data shown in FIGS. 2 and 3 based on the index ΔK.

また、前記実施の形態では、燃料噴射弁26により吸気ポート内に燃料を噴射するエンジンを例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射型のエンジンに適用してもよい。   In the above-described embodiment, the engine in which fuel is injected into the intake port by the fuel injection valve 26 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to an in-cylinder injection type engine in which fuel is directly injected into the cylinder.

10 エンジン(内燃機関)
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気通路
20 排気通路
22 スロットルバルブ
24 触媒
26 燃料噴射弁
28 点火プラグ
30 吸気バルブ
32 排気バルブ
40 クランク角センサ
42 エアフローセンサ
44 筒内圧センサ
46 吸気温センサ
48 ノックセンサ
50 ECU(基準残量記憶手段、燃料残量記憶手段)
MFBmax ノック限界燃焼割合
Q 筒内の燃料供給量
Kr ノック発生時燃料残量(K値)
Kth 基準燃料残量(K値)
ΔK 指標
Z 急変判定値
θknock ノック発生予測角
θmfbmax ノック限界クランク角
Δθ 点火進角余裕度
10 Engine (Internal combustion engine)
12 Piston 14 Combustion chamber 16 Crankshaft 18 Intake passage 20 Exhaust passage 22 Throttle valve 24 Catalyst 26 Fuel injection valve 28 Spark plug 30 Intake valve 32 Exhaust valve 40 Crank angle sensor 42 Air flow sensor 44 In-cylinder pressure sensor 46 Intake temperature sensor 48 Knock sensor 50 ECU (reference remaining amount storage means, remaining fuel amount storage means)
MFBmax Knock limit combustion ratio Q Fuel supply amount in cylinder Kr Fuel remaining amount (K value) when knock occurs
Kth reference fuel level (K value)
ΔK index Z sudden change judgment value θknock knock occurrence prediction angle θmfbmax knock limit crank angle Δθ ignition advance margin

Claims (5)

内燃機関のクランク角と筒内圧とに基いて燃焼行程中の燃焼質量割合を算出する機能を有し、ノックの発生に必要な量の未燃燃料が筒内に存在する限界の燃焼質量割合をノック限界燃焼割合として取得するノック限界燃焼割合取得手段と、
燃焼行程中の燃焼質量割合が前記ノック限界燃焼割合と一致した状態で、ノックが実際に発生した場合における前記未燃燃料の量をノック発生時燃料残量として算出する手段であって、前記筒内に供給された燃料の量と前記ノック限界燃焼割合とに基いて前記ノック発生時燃料残量を算出する燃料残量算出手段と、
燃焼行程中の燃焼質量割合が前記ノック限界燃焼割合と一致した状態で、ノックが発生しない場合の前記未燃燃料の量である基準残量が予め記憶された基準残量記憶手段と、
前記ノック発生時燃料残量から前記基準残量を減算することにより両者の差分を指標として算出する指標算出手段と、
前記指標に基いて燃料のオクタン価を推定するオクタン価推定手段と、
前記オクタン価推定手段を作動させて燃料のオクタン価を推定する時期を内燃機関の運転状態に基いて設定する推定時期設定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
It has the function of calculating the combustion mass ratio during the combustion stroke based on the crank angle and the in-cylinder pressure of the internal combustion engine, and determines the limit combustion mass ratio at which the amount of unburned fuel necessary to generate knock exists in the cylinder. A knock limit combustion rate acquisition means for acquiring as a knock limit combustion rate;
A means for calculating the amount of unburned fuel as a remaining fuel amount at the time of knocking when the knocking actually occurs in a state where the combustion mass ratio during the combustion stroke coincides with the knock limit combustion ratio, Fuel remaining amount calculating means for calculating the remaining amount of fuel at the time of knock occurrence based on the amount of fuel supplied into the engine and the knock limit combustion ratio;
A reference remaining amount storage means in which a reference remaining amount that is an amount of the unburned fuel when knock does not occur in a state where a combustion mass ratio in a combustion stroke matches the knock limit combustion ratio;
Index calculating means for calculating the difference between the two by subtracting the reference remaining amount from the remaining fuel amount at the time of knock occurrence;
Octane number estimation means for estimating the octane number of the fuel based on the index;
Estimated timing setting means for setting the timing for operating the octane number estimating means to estimate the octane number of the fuel based on the operating state of the internal combustion engine;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記推定時期設定手段は、前記指標が変化するときの速度が所定の急変判定値以上である場合に、前記オクタン価推定手段を作動させる構成としてなる請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the estimated time setting means is configured to operate the octane number estimating means when a speed at which the index changes is equal to or greater than a predetermined sudden change determination value. 前記推定時期設定手段は、内燃機関の始動時に前記オクタン価推定手段を作動させる構成としてなる請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the estimation time setting means is configured to operate the octane number estimation means when the internal combustion engine is started. 筒内に付着したデポジットの付着量を前記指標に基いて推定するデポジット付着量推定手段を備え、
前記推定時期設定手段は、前記オクタン価推定手段を作動させない時期に前記デポジット付着量推定手段を作動させてデポジットの付着量を推定する構成としてなる請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
A deposit adhesion amount estimating means for estimating the adhesion amount of the deposit adhered in the cylinder based on the index;
The said estimation time setting means becomes a structure which operates the said deposit adhesion amount estimation means at the time when the said octane number estimation means is not operated, and becomes a structure which estimates the adhesion amount of deposit. Control device for internal combustion engine.
前記燃料残量算出手段により算出された前記ノック発生時燃料残量を記憶する燃料残量記憶手段と、
前記ノック発生時燃料残量の算出時と異なる運転状態を含む任意の運転状態において、前記筒内に供給される燃料の量と前記ノック発生時燃料残量の記憶値とに基いて前記ノック限界燃焼割合を算出するノック限界燃焼割合逆算手段と、
少なくとも筒内圧と筒内温度とに基いて所定の積分処理を行うことにより、ノックが発生するクランク角をノック発生予測角として算出するノック発生角予測手段と、
前記ノック発生予測角から前記ノック限界燃焼割合に対応するクランク角を減算することにより、ノックを発生させずに点火時期を進角させることが可能なクランク角の余裕度を点火進角余裕度として算出する点火進角余裕度算出手段と、
を備えてなる請求項1乃至4のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
Fuel remaining amount storage means for storing the amount of fuel remaining at the time of knock occurrence calculated by the fuel remaining amount calculating means;
The knock limit based on the amount of fuel supplied into the cylinder and the stored value of the fuel remaining amount at the time of knock generation in an arbitrary operation state including an operation state different from that at the time of calculation of the fuel remaining amount at the time of knock occurrence Knock limit combustion rate reverse calculation means for calculating the combustion rate,
Knock generation angle prediction means for calculating a crank angle at which knock occurs as a knock generation prediction angle by performing a predetermined integration process based on at least the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature;
By subtracting the crank angle corresponding to the knock limit combustion ratio from the predicted knock generation angle, the degree of crank angle that can advance the ignition timing without generating knock is defined as the ignition advance angle margin. Means for calculating the ignition advance angle margin to be calculated;
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
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