DE112022000672T5 - COMBUSTION ENGINE CONTROL DEVICE - Google Patents

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Yoshihiro Sukegawa
Yoshihiko Akagi
Kazuhiro ORYOJI
Kengo Kumano
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Abstract

Eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung weist eine Verbrennungszustands-Schätzeinheit, die den Verbrennungszustand eines Motors auf der Grundlage eines in der Nähe eines Zündzeitpunkts erfassten ersten Zylinderinnendrucks und eines in der Nähe eines Verbrennungsendzeitpunkts erfassten zweiten Zylinderinnendrucks schätzt, auf. Die Verbrennungszustands-Schätzeinheit berechnet die Differenz zwischen dem ersten Zylinderinnendruck und dem zweiten Zylinderinnendruck in mehreren Zyklen und schätzt den Betrag der Drehmomentvariation des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der Variationsrate der Differenz in den mehreren Zyklen.An internal combustion engine control device includes a combustion state estimating unit that estimates the combustion state of an engine based on a first in-cylinder pressure detected near an ignition timing and a second in-cylinder pressure detected near a combustion end timing. The combustion state estimation unit calculates the difference between the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure in multiple cycles and estimates the amount of torque variation of the internal combustion engine based on the variation rate of the difference in the multiple cycles.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung.The present invention relates to an internal combustion engine control device.

Technischer HintergrundTechnical background

In den letzten Jahren wurden Vorschriften für den Kraftstoffverbrauch und schädliche Komponenten in Abgasen für Fahrzeuge in der Art von Automobilen verschärft, und es besteht die Tendenz, dass diese Vorschriften in der Zukunft weiter verschärft werden. In dieser Hinsicht ist eine Technologie zum Schätzen des Zustands in einer Verbrennungskammer eines Motors und zum Steuern des Motors auf der Grundlage des Schätzergebnisses bekannt. Durch geeignetes Steuern des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, des Zündzeitpunkts und dergleichen gemäß dem aktuellen Verbrennungszustand kann der thermische Wirkungsgrad des Motors erhöht werden und können Emissionen schädlicher Gase verringert werden.In recent years, regulations on fuel consumption and harmful components in exhaust gases for automobile-type vehicles have been tightened, and there is a tendency that these regulations will be further tightened in the future. In this regard, a technology for estimating the state in a combustion chamber of an engine and controlling the engine based on the estimation result is known. By appropriately controlling the air-fuel ratio, ignition timing, and the like according to the current combustion state, the thermal efficiency of the engine can be increased and emissions of harmful gases can be reduced.

Ein Verfahren zum Erhalten einer Wärmeerzeugungsverteilung und eines Verbrennungsdrehmoments anhand eines Ergebnisses einer Erfassung eines Zylinderinnendrucks durch einen Drucksensor wird weit verbreitet auf die Schätzung des Verbrennungszustands des Motors angewendet. Eine solche Technologie zum Schätzen des Verbrennungszustands ist beispielsweise in PTL 1 und PTL 2 offenbart.A method of obtaining a heat generation distribution and a combustion torque from a result of detection of an in-cylinder pressure by a pressure sensor is widely applied to the estimation of the combustion state of the engine. Such technology for estimating the state of combustion is disclosed, for example, in PTL 1 and PTL 2.

PTL 1 beschreibt, dass ein Zylinderinnendrucksensor bereitgestellt wird, der den Druck innerhalb eines Zylinders erfasst, ein angegebenes Drehmoment und ein Pumpverlust-Drehmoment auf der Grundlage des vom Zylinderinnendrucksensor erfassten Zylinderinnendrucks berechnet werden und ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors unter Verwendung des angegebenen Drehmoments und des Pumpverlust-Drehmoments berechnet wird.PTL 1 describes that providing an in-cylinder pressure sensor that detects the pressure within a cylinder, calculating a specified torque and a pumping loss torque based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor, and calculating a torque of an internal combustion engine using the specified torque and the pumping loss Torque is calculated.

PTL 2 beschreibt eine Technologie, bei der der Zylinderinnendruck an einer Kurbelwellenwinkelposition von 60° vor dem oberen Totpunkt und bei einer Kurbelwellenwinkelposition von 60° hinter dem oberen Totpunkt abgetastet wird und das erfasste Druckverhältnis als Verbrennungszustandsparameter verwendet wird.PTL 2 describes a technology in which the in-cylinder pressure is sampled at a crankshaft angle position of 60° before top dead center and at a crankshaft angle position of 60° after top dead center, and the detected pressure ratio is used as a combustion state parameter.

ZitatlisteQuote list

PatentliteraturPatent literature

  • PTL 1: JP 2017-57803 A PTL 1: JP 2017-57803 A
  • PTL 2: JP 2002-97996 A PTL 2: JP 2002-97996 A

Kurzfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Das in PTL 1 beschriebene Verfahren zum Schätzen des Verbrennungszustands auf der Grundlage eines Messergebnisses (Zylinderinnendrucks) des Zylinderinnendrucksensors benötigt einen Zeitreihen-Druckwert in einem vorbestimmten Abschnitt eines Motorzyklus, beispielsweise einem Abschnitt mit einem Kurbelwellenwinkel von 360°, der am oberen Kompressionstotpunkt zentriert ist. Ferner ist es zum ausreichend genauen Schätzen des Verbrennungszustands erforderlich, den Druck bei einem Intervall von etwa 1° oder weniger des Kurbelwellenwinkels abzutasten. Deshalb muss eine Steuervorrichtung, welche den Verbrennungszustand schätzt, eine hohe Speicherkapazität und eine hohe Rechenleistung aufweisen. Zusätzlich ist auch ein Drucksensor, der eine schnelle Abtastung unterstützt, erforderlich. Daraus ergibt sich das Problem, dass die Kosten des Motorsystems zunehmen.The method described in PTL 1 for estimating the combustion state based on a measurement result (in-cylinder pressure) of the in-cylinder pressure sensor requires a time series pressure value in a predetermined portion of an engine cycle, for example, a portion with a crankshaft angle of 360° centered at the compression top dead center. Further, in order to estimate the combustion state with sufficient accuracy, it is necessary to sample the pressure at an interval of about 1° or less of the crankshaft angle. Therefore, a control device that estimates the combustion state must have a large storage capacity and a high computing power. In addition, a pressure sensor that supports fast scanning is also required. This results in the problem that the cost of the engine system increases.

Ferner beschreibt PTL 2, dass der Zylinderinnendruck an der Kurbelwellenwinkelposition von 60° vor dem oberen Totpunkt und der Kurbelwellenwinkelposition von 60° hinter dem oberen Totpunkt erfasst wird, es wurde jedoch herausgefunden, dass der Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors (Motors) nicht genau auf der Grundlage des an den Positionen erfassten Zylinderinnendrucks geschätzt werden kann.Further, PTL 2 describes that the in-cylinder pressure is detected at the crankshaft angle position of 60° before top dead center and the crankshaft angle position of 60° after top dead center, but it was found that the combustion state of the internal combustion engine (engine) is not accurately determined based on the Inner cylinder pressure recorded at the positions can be estimated.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieser Situation gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, den Verbrennungszustand eines Verbrennungsmotors kostengünstig zu schätzen.The present invention has been made in view of this situation, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine control apparatus capable of estimating the combustion state of an internal combustion engine at low cost.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Verbrennungszustands-Schätzeinheit auf, welche den Verbrennungszustand eines Verbrennungsmotors auf der Grundlage eines in der Nähe eines Zündzeitpunkts erfassten ersten Zylinderinnendrucks und eines in der Nähe eines Verbrennungsendzeitpunkts erfassten zweiten Zylinderinnendrucks schätzt.An internal combustion engine control device according to the present invention includes a combustion state estimating unit that estimates the combustion state of an internal combustion engine based on a first in-cylinder pressure detected near an ignition timing and a second in-cylinder pressure detected near a combustion end timing.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous effects of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung bereitgestellt werden, die in der Lage ist, den Verbrennungszustand eines Verbrennungsmotors kostengünstig zu schätzen.According to the present invention, an internal combustion engine control apparatus capable of estimating the combustion state of an internal combustion engine at low cost can be provided.

Probleme, Konfigurationen und Wirkungen, die von den vorstehend beschriebenen verschieden sind, werden anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen verständlich werden.Problems, configurations and effects different from those described above will be understood from the following description of embodiments.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:

  • 1 eine Schnittansicht eines Gesamtkonfigurationsbeispiels eines Motors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ein Blockdiagramm eines Konfigurationsbeispiels einer Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 ein Flussdiagramm eines Beispiels der Verarbeitung zum Schätzen des Betrags der Motordrehmomentvariation, wobei die Verarbeitung durch eine Drehmomentvariation-Schätzeinheit der Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,
  • 4 ein Kennfeld einer Korrelation zwischen der Zyklusvariationsrate eines Differenzdrucks und dem Betrag der Motordrehmomentvariation gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 5 einen Graph eines Beispiels eines Zeitablaufs für die Erfassung des Zylinderinnendrucks gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 6 ein Kennfeld eines Beispiels eines Schätzfehlers der Drehmomentvariation in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks und dem Zündzeitpunkt gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 7 ein Diagramm eines wünschenswerten Modus einer Änderung des Erfassungszeitpunkts des ersten Zylinderinnendrucks in Abhängigkeit von einer Änderung des Zündzeitpunkts gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 8 ein Kennfeld eines Beispiels eines Schätzfehlers der Motordrehmomentvariation in Abhängigkeit von der Differenz zwischen der Erfassungszeit des zweiten Zylinderinnendrucks und CA90 + 20° gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 9 ein Kennfeld einer Beziehung zwischen dem Verbrennungszeitpunkt und dem Integralwert der Wärmeerzeugungsrate gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 10 ein Diagramm eines wünschenswerten Modus einer Änderung der Erfassungszeit für den zweiten Zylinderinnendruck in Abhängigkeit von einer Änderung von CA90 + 20° gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 11 ein Diagramm eines Beispiels eines Steuerblocks der Steuereinrichtung, welche die Abgasrezirkulations(EGR)-Steuerung ausführt, gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 12 ein Diagramm eines Beispiels der Steuerung eines Aktuators auf der Grundlage der Abweichung δCoV in einem EGR-System gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 13 ein Diagramm eines Beispiels, bei dem die Steuereinrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Zündenergiemenge, die Gasströmungsintensität, das Kompressionsverhältnis und die Ansauglufttemperatur auf der Grundlage der Abweichung δCoV steuert,
  • 14 ein Diagramm eines Beispiels der Steuerung des Aktuators auf der Grundlage der Abweichung δCoV in einem Magerverbrennungssystem gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 15 ein Blockdiagramm eines Konfigurationsbeispiels einer Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 16 ein Kennfeld einer Korrelation zwischen dem Referenz-Verbrennungsschwerpunkt und dem Verhältnis zwischen dem ersten Zylinderinnendruck und dem zweiten Zylinderinnendruck gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 17 ein Diagramm eines Beispiels eines Korrekturbetrags für den Referenz-Verbrennungsschwerpunkt in Abhängigkeit von einer Änderung des volumetrischen Wirkungsgrads gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 18 ein Diagramm eines Beispiels eines Korrekturbetrags für den Referenz-Verbrennungsschwerpunkt in Abhängigkeit von einer Änderung der Motordrehzahl gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 19 ein Flussdiagramm eines Beispiels einer Prozedur zum Schätzen des Verbrennungsschwerpunkts, wobei die Prozedur von einer Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit der Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird,
  • 20 ein Diagramm einer allgemeinen Beziehung zwischen einem optimalen Verbrennungsschwerpunkt und der Kraftstoffverbrauchsrate eines Motors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 21 ein Diagramm eines Beispiels eines Steuerblocks der Steuereinrichtung, die eine EGR-Steuerung ausführt, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 22 ein Kennfeld einer Korrelation zwischen der Differenz zwischen dem ersten Zylinderinnendruck und dem zweiten Zylinderinnendruck und dem Referenz-Verbrennungsschwerpunkt gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 23 ein Diagramm eines Beispiels eines zeitlichen Verlaufs des Zündsignals, der Primärspannung und der Sekundärspannung einer Zündspule und des Sekundärstroms gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 24 ein Kennfeld einer Korrelation zwischen dem Maximalwert der Primärspannung und dem Maximalwert der Sekundärspannung unmittelbar nach Beginn der Entladung und dem Zylinderinnendruck während der Entladung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 25 ein Blockdiagramm eines Konfigurationsbeispiels von der Zündspule bis zur Steuereinrichtung, falls die Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zylinderinnendruck auf der Grundlage der Sekundärspannung der Zündspule erhält,
  • 26 ein Kennfeld einer Korrelation zwischen der Entladungsperiode und dem Zylinderinnendruck während der Entladung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
  • 27 ein Blockdiagramm eines Konfigurationsbeispiels von einem Kurbelwellenwinkelsensor bis zur Steuereinrichtung, falls die Steuereinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Zylinderinnendruck auf der Grundlage der Winkelbeschleunigung einer Kurbelwelle erhält.
Show it:
  • 1 1 is a sectional view of an overall configuration example of an engine according to a first embodiment of the present invention,
  • 2 a block diagram of a configuration example of a control device according to the first embodiment of the present invention,
  • 3 is a flowchart of an example of processing for estimating the amount of engine torque variation, the processing being carried out by a torque variation estimating unit of the controller according to the first embodiment of the present invention,
  • 4 a map of a correlation between the cycle variation rate of a differential pressure and the amount of engine torque variation according to the first embodiment of the present invention,
  • 5 12 is a graph showing an example of timing for detecting the in-cylinder pressure according to the first embodiment of the present invention,
  • 6 1 is a map of an example of an estimation error of the torque variation depending on the difference between the detection timing of the first in-cylinder pressure and the ignition timing according to the first embodiment of the present invention,
  • 7 a diagram of a desirable mode of change in detection timing of the first in-cylinder pressure depending on a change in ignition timing according to the first embodiment of the present invention,
  • 8th 1 is a map of an example of an estimation error of the engine torque variation depending on the difference between the detection time of the second in-cylinder pressure and CA90 + 20° according to the first embodiment of the present invention,
  • 9 a map of a relationship between the combustion timing and the integral value of the heat generation rate according to the first embodiment of the present invention,
  • 10 12 is a diagram of a desirable mode of change in detection time for the second in-cylinder pressure depending on a change of CA90 + 20° according to the first embodiment of the present invention,
  • 11 12 is a diagram of an example of a control block of the control device that executes the exhaust gas recirculation (EGR) control according to the first embodiment of the present invention,
  • 12 a diagram of an example of controlling an actuator based on the deviation δCoV in an EGR system according to the first embodiment of the present invention,
  • 13 a diagram of an example in which the control device according to the first embodiment of the present invention controls the ignition energy amount, the gas flow intensity, the compression ratio and the intake air temperature based on the deviation δCoV,
  • 14 a diagram of an example of control of the actuator based on the deviation δCoV in a lean-burn system according to the first embodiment of the present invention,
  • 15 a block diagram of a configuration example of a control device according to a second embodiment of the present invention,
  • 16 a map of a correlation between the reference center of combustion and the ratio between the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure according to the second embodiment of the present invention,
  • 17 is a diagram showing an example of a correction amount for the reference center of combustion depending on a change in volumetric efficiency according to the second embodiment of the present invention,
  • 18 is a diagram showing an example of a reference combustion center correction amount depending on a change in engine speed according to the second embodiment of the present invention,
  • 19 a flowchart of an example of a procedure for estimating the center of combustion, the procedure being carried out by a center of combustion estimating unit of the control device according to the second embodiment of the present invention,
  • 20 12 is a diagram of a general relationship between an optimal center of combustion and the fuel consumption rate of an engine according to the second embodiment of the present invention,
  • 21 12 is a diagram of an example of a control block of the controller executing EGR control according to the second embodiment of the present invention,
  • 22 a map of a correlation between the difference between the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure and the reference center of combustion according to the second embodiment of the present invention,
  • 23 a diagram of an example of a time profile of the ignition signal, the primary voltage and the secondary voltage of an ignition coil and the secondary current according to the second embodiment of the present invention,
  • 24 a map of a correlation between the maximum value of the primary voltage and the maximum value of the secondary voltage immediately after the start of the discharge and the in-cylinder pressure during the discharge according to the second embodiment of the present invention,
  • 25 a block diagram of a configuration example from the ignition coil to the controller if the controller according to the second embodiment of the present invention obtains the in-cylinder pressure based on the secondary voltage of the ignition coil,
  • 26 a map of a correlation between the discharge period and the in-cylinder pressure during discharge according to the second embodiment of the present invention and
  • 27 1 is a block diagram of a configuration example from a crankshaft angle sensor to the controller if the controller according to the second embodiment of the present invention obtains the in-cylinder pressure based on the angular acceleration of a crankshaft.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of embodiments

Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. In der vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen werden Komponenten, die im Wesentlichen die gleiche Funktion oder Konfiguration haben, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und es wird auf eine überlappende Beschreibung verzichtet.Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the present description and drawings, components having substantially the same function or configuration are referred to by the same reference numeral and overlapping description is omitted.

<Erste Ausführungsform><First Embodiment>

[Konfigurationsbeispiel eines Motors][Configuration example of a motor]

Zunächst wird mit Bezug auf 1 ein Beispiel für einen Motor beschrieben, auf den die vorliegende Erfindung angewendet wird.First, with reference to 1 describes an example of an engine to which the present invention is applied.

1 ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel für die Gesamtkonfiguration eines Motors 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 1 is a sectional view showing an example of the overall configuration of an engine 1 according to a first embodiment of the present invention.

Der Motor 1 ist ein Beispiel für einen Viertakt-Benzinmotor mit Fremdzündung. Eine Verbrennungskammer des Motors 1 wird durch einen Motorkopf, einen Zylinder 13, einen Kolben 14, ein Einlassventil 15 und ein Auslassventil 16 gebildet. In dem Motor 1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil 18 an einem Ansaugkanal 21 bereitgestellt, und eine Einspritzdüse des Kraftstoffeinspritzventils 18 dringt in den Ansaugkanal 21 ein, so dass ein sogenannter Verbrennungsmotor mit Saugrohreinspritzung gebildet ist.Engine 1 is an example of a four-stroke gasoline engine with spark ignition. A combustion chamber of the engine 1 is formed by an engine head, a cylinder 13, a piston 14, an intake valve 15 and an exhaust valve 16. In the engine 1, a fuel injection valve 18 is provided at an intake passage 21, and an injector of the fuel injection valve 18 penetrates into the intake passage 21, so that a so-called port injection internal combustion engine is formed.

Am Motorkopf ist eine Zündkerze 17b angebracht, und auf der Zündkerze 17b ist eine Zündspule 17a angebracht. Am Motorkopf ist ein Drucksensor 10 bereitgestellt. Der Drucksensor 10 erfasst zum Beispiel den Zylinderinnendruck in einem Zylinder 13 durch Erfassen der Verformung einer Metallmembran aufgrund eines Differenzdrucks durch ein piezoresistives Element.A spark plug 17b is mounted on the engine head, and an ignition coil 17a is mounted on the spark plug 17b. A pressure sensor 10 is provided on the motor head. For example, the pressure sensor 10 detects the in-cylinder pressure in a cylinder 13 by detecting the deformation of a metal diaphragm due to a differential pressure through a piezoresistive element.

Luft zur Verbrennung wird über einen Luftreiniger 19, eine Drosselklappe 20 und den Ansaugkanal 21 in die Verbrennungskammer angesaugt. Das aus der Verbrennungskammer austretende Verbrennungsgas (Abgas) wird über einen Abgaskanal 24 und einen Katalysator 25 in die Atmosphäre abgeleitet.Air for combustion is sucked into the combustion chamber via an air cleaner 19, a throttle valve 20 and the intake duct 21. The combustion gas (exhaust gas) emerging from the combustion chamber is discharged into the atmosphere via an exhaust gas duct 24 and a catalytic converter 25.

Die in die Verbrennungskammer angesaugte Luftmenge wird von einem Luftströmungssensor 22 gemessen, der vor der Drosselklappe 20 bereitgestellt wird. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des aus der Verbrennungskammer ausgestoßenen Gases (Abgases) wird von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor 27 erfasst, der vor dem Katalysator 25 bereitgestellt wird.The amount of air drawn into the combustion chamber is measured by an air flow sensor 22 provided in front of the throttle valve 20. The air-fuel ratio of the gas (exhaust gas) exhausted from the combustion chamber is detected by an air-fuel ratio sensor 27 provided in front of the catalyst 25.

Der Abgaskanal 24 und der Ansaugkanal 21 stehen über eine Abgasrückführleitung 28 miteinander in Verbindung, und es ist ein sogenanntes Abgasrückführsystem (EGR-System) gebildet, bei dem ein Teil des durch den Abgaskanal 24 strömenden Abgases in das Innere des Ansaugkanals 21 zurückgeführt wird. Die Menge des durch die EGR-Leitung 28 strömenden Abgases wird durch ein EGR-Ventil 29 eingestellt.The exhaust duct 24 and the intake duct 21 are connected to one another via an exhaust gas recirculation line 28, and a so-called exhaust gas recirculation system (EGR system) is formed, in which part of the exhaust gas flowing through the exhaust duct 24 enters the interior of the intake duct 21 is returned. The amount of exhaust gas flowing through the EGR line 28 is adjusted by an EGR valve 29.

Weiterhin ist in einem Schaftabschnitt einer Kurbelwelle ein Steuerrotor 26 (Signalrotor) bereitgestellt. Ein Kurbelwinkelsensor 11 (Erfassungseinheit), der in der Nähe des Steuerrotors 26 (Erfassungszieleinheit) angeordnet ist, erfasst die Drehung des Steuerrotors 26, um die Drehung und die Phase der Kurbelwelle, d. h. die Motordrehzahl, zu erfassen. Erfassungssignale des Drucksensors 10, des Kurbelwinkelsensors 11, des Luftströmungssensors 22 und des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors 27 werden in die Steuereinrichtung 12 eingespeist.Furthermore, a control rotor 26 (signal rotor) is provided in a shaft section of a crankshaft. A crank angle sensor 11 (detection unit) disposed near the control rotor 26 (detection target unit) detects the rotation of the control rotor 26 to detect the rotation and phase of the crankshaft, i.e. H. the engine speed. Detection signals of the pressure sensor 10, the crank angle sensor 11, the air flow sensor 22 and the air-fuel ratio sensor 27 are input to the controller 12.

Die Steuereinrichtung 12 ist ein Beispiel für eine Steuervorrichtung des Motors 1, und es wird beispielsweise eine Motorsteuereinheit (ECU) verwendet. Die Steuereinrichtung 12 gibt Befehle in der Art des Öffnungsgrads des Drosselventils 20, des Öffnungsgrads des EGR-Ventils 29, des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil 18 und der dadurch eingespritzten Kraftstoffmenge sowie des Zeitpunkts der Zündung durch die Zündkerze 17b auf der Grundlage der Erfassungswerte verschiedener Sensoren aus und steuert den Motor 1 derart, dass er sich in einem vorbestimmten Betriebszustand befindet.The controller 12 is an example of a control device of the engine 1, and an engine control unit (ECU), for example, is used. The controller 12 gives commands such as the opening degree of the throttle valve 20, the opening degree of the EGR valve 29, the timing of fuel injection by the fuel injection valve 18 and the amount of fuel injected thereby, and the timing of ignition by the spark plug 17b based on the detection values of various Sensors and controls the motor 1 so that it is in a predetermined operating state.

Obwohl in 1 zur Veranschaulichung der Konfiguration der Verbrennungskammer des Motors 1 nur ein einzelner Zylinder dargestellt ist, kann der Motor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Mehrzylindermotor sein, der mehrere Zylinder aufweist.Although in 1 Although only a single cylinder is shown to illustrate the configuration of the combustion chamber of the engine 1, the engine according to the present embodiment may be a multi-cylinder engine having a plurality of cylinders.

[Konfigurationsbeispiel der Steuereinrichtung][Configuration Example of Control Device]

2 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel der Steuereinrichtung 12 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 is a block diagram showing a configuration example of the controller 12 according to the first embodiment of the present invention.

Die Steuereinrichtung 12 weist eine Ein-/Ausgabeeinheit 121, eine Steuereinheit 122 und eine Speichereinheit 123 auf, die über einen Systembus (nicht dargestellt) elektrisch miteinander verbunden sind.The control device 12 has an input/output unit 121, a control unit 122 and a memory unit 123, which are electrically connected to one another via a system bus (not shown).

Die Ein-/Ausgabeeinheit 121 weist einen Eingabeport und einen Ausgabeport (nicht dargestellt) auf und führt eine Verarbeitung der Eingabe und Ausgabe verschiedener Signale an jede Vorrichtung und jeden Sensor in dem Fahrzeug aus, an dem der Motor 1 angebracht ist. Zum Beispiel liest die Ein-/Ausgabeeinheit 121 ein Signal des Drucksensors 10 und sendet das Signal zur Steuereinheit 122. Zusätzlich gibt die Ein-/Ausgabeeinheit 121 ein Steuersignal an jede Vorrichtung gemäß einem Befehl der Steuereinheit 122 aus.The input/output unit 121 has an input port and an output port (not shown), and performs input and output processing of various signals to each device and sensor in the vehicle on which the engine 1 is mounted. For example, the input/output unit 121 reads a signal from the pressure sensor 10 and sends the signal to the control unit 122. In addition, the input/output unit 121 outputs a control signal to each device according to a command from the control unit 122.

Die Steuereinheit 122 steuert den Betrieb des Motors 1. Beispielsweise steuert die Steuereinheit 122 den Drosselöffnungsgrad, den EGR-Öffnungsgrad, die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von einem Verbrennungsstabilitätszustand des Motors 1. Die Steuereinheit 122 gemäß der ersten Ausführungsform weist eine Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a und eine Motorsteuereinheit 122b auf. Die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a wird als ein Beispiel für eine Verbrennungszustands-Schätzeinheit verwendet.The control unit 122 controls the operation of the engine 1. For example, the control unit 122 controls the throttle opening degree, the EGR opening degree, the fuel injection amount and the ignition timing depending on a combustion stability state of the engine 1. The control unit 122 according to the first embodiment has a torque variation estimation unit 122a and an engine control unit 122b. The torque variation estimation unit 122a is used as an example of a combustion state estimation unit.

Die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a schätzt den Betrag der Motordrehmomentvariation auf der Grundlage des von dem Drucksensor 10 erfassten Zylinderinnendrucks. Der Verbrennungszustand des Motors 1, der gemäß der vorliegenden Ausführungsform geschätzt wird, ist der Betrag von der Drehmomentvariation-Schätzeinheit des Motors. Die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a) schätzt den Verbrennungszustand des Verbrennungsmotors (Motor 1) auf der Grundlage eines ersten Zylinderinnendrucks P1, der in der Nähe des Zündzeitpunkts erfasst wird, und eines zweiten Zylinderinnendrucks P2, der in der Nähe eines Verbrennungsendzeitpunkts erfasst wird. Daher berechnet die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a) die Differenz zwischen dem ersten Zylinderinnendruck P1 und dem zweiten Zylinderinnendruck P2 in einer Anzahl von Zyklen und schätzt den Betrag der Drehmomentvariation des Verbrennungsmotors (Motors 1) auf der Grundlage der Variationsrate der Differenz in der Anzahl von Zyklen.The torque variation estimation unit 122a estimates the amount of engine torque variation based on the in-cylinder pressure detected by the pressure sensor 10. The combustion state of the engine 1 estimated according to the present embodiment is the amount from the torque variation estimation unit of the engine. The combustion state estimation unit (torque variation estimation unit 122a) estimates the combustion state of the internal combustion engine (engine 1) based on a first in-cylinder pressure P1 detected near an ignition timing and a second in-cylinder pressure P2 detected near a combustion end timing . Therefore, the combustion state estimation unit (torque variation estimation unit 122a) calculates the difference between the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder pressure P2 in a number of cycles and estimates the amount of torque variation of the internal combustion engine (engine 1) based on the variation rate of the difference in the Number of cycles.

Die Motorsteuereinheit (Motorsteuereinheit 122b) steuert die EGR-Rate oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage des Betrags der Motordrehmomentvariation. Beispielsweise kann die Motorsteuereinheit 122b die EGR-Rate oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis steuern, indem sie den EGR-Öffnungsgrad, den Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Kraftstoffeinspritzmenge des Motors 1 auf der Grundlage des Betrags der Motordrehmomentvariation, die von der Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a erhalten wird, ändert. Die Motorsteuereinheit (Motorsteuereinheit 122b) kann auf der Grundlage des Betrags der Motordrehmomentvariation auch die Zündenergie, die Intensität der Strömung im Zylinder, das Kompressionsverhältnis oder die Ansauglufttemperatur steuern.The engine control unit (engine control unit 122b) controls the EGR rate or the air-fuel ratio based on the amount of engine torque variation. For example, the engine control unit 122b may control the EGR rate or the air-fuel ratio by estimating the EGR opening degree, the throttle opening degree, and the fuel injection amount of the engine 1 based on the amount of engine torque variation estimated by the torque variation estimating unit 122a is received, changes. The engine control unit (engine control unit 122b) may also control ignition energy, in-cylinder flow intensity, compression ratio, or intake air temperature based on the amount of engine torque variation.

Bei der Speichereinheit 123 handelt es sich um einen flüchtigen Speicher wie beispielsweise einen Direktzugriffsspeicher (RAM) oder einen nichtflüchtigen Speicher wie beispielsweise einen Nurlesespeicher (ROM). In der Steuereinheit 123 ist ein Steuerprogramm aufgezeichnet, das von einer Rechenverarbeitungsvorrichtung (nicht dargestellt) ausgeführt wird, die in der Steuereinrichtung 12 enthalten ist. Die Rechenverarbeitungsvorrichtung liest das Steuerprogramm aus der Speichereinheit 123 und führt das Steuerprogramm aus, wodurch die Funktion jedes Blocks der Steuereinheit 122 implementiert wird. Als Rechenverarbeitungsvorrichtung wird zum Beispiel eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) oder eine Mikroprozessoreinheit (MPU) verwendet. Die Steuereinrichtung 12 kann eine nichtflüchtige Hilfsspeichervorrichtung aufweisen, die einen Halbleiterspeicher oder dergleichen enthält, und das oben beschriebene Steuerprogramm kann in der Hilfsspeichervorrichtung gespeichert werden.The memory unit 123 may or may not be a volatile memory such as a random access memory (RAM). volatile memory such as read-only memory (ROM). Recorded in the control unit 123 is a control program that is executed by an arithmetic processing device (not shown) included in the control device 12. The arithmetic processing device reads the control program from the storage unit 123 and executes the control program, thereby implementing the function of each block of the control unit 122. As the calculation processing device, for example, a central processing unit (CPU) or a microprocessor unit (MPU) is used. The controller 12 may include a non-volatile auxiliary storage device including a semiconductor memory or the like, and the control program described above may be stored in the auxiliary storage device.

[Verarbeitung der Schätzung des Betrags der Motordrehmomentvariation][Processing of Estimation of Engine Torque Variation Amount]

Als nächstes wird ein Beispiel für die Verarbeitung der Schätzung des Betrags der Motordrehmomentvariation, die von der Steuereinrichtung 12 ausgeführt wird, mit Bezug auf 3 beschrieben.Next, an example of processing the estimation of the amount of engine torque variation performed by the controller 12 will be described with reference to 3 described.

3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für die Verarbeitung der Schätzung des Betrags der Motordrehmomentvariation darstellt, die von der Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a der Steuereinrichtung 12 ausgeführt wird. 3 is a flowchart illustrating an example of processing the estimation of the amount of engine torque variation performed by the torque variation estimating unit 122a of the controller 12.

Zunächst initialisiert die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a eine Variable S und eine Variable Q auf 0 (S1). Dann erfasst die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a den ersten Zylinderinnendruck P1 (in der Zeichnung als „Zylinderinnendruck P1“ bezeichnet) in der Nähe des vom Drucksensor 10 erfassten Zündzeitpunkts (S2). Anschließend erfasst die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a den zweiten Zylinderinnendruck P2 (in der Zeichnung als „Zylinderinnendruck P2“ bezeichnet) in der Nähe des vom Drucksensor 10 erfassten Verbrennungsendzeitpunkts (S3).First, the torque variation estimation unit 122a initializes a variable S and a variable Q to 0 (S1). Then, the torque variation estimation unit 122a detects the first in-cylinder pressure P1 (referred to as “in-cylinder pressure P1” in the drawing) near the ignition timing (S2) detected by the pressure sensor 10. Subsequently, the torque variation estimating unit 122a detects the second in-cylinder pressure P2 (referred to as “in-cylinder pressure P2” in the drawing) near the combustion end timing (S3) detected by the pressure sensor 10.

Anschließend berechnet die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a den Differenzdruck dP = P2 - P1 zwischen dem zweiten Zylinderinnendruck P2 und dem ersten Zylinderinnendruck P1 (S4) und addiert dP zu der Variablen S (S5). Ferner wird der quadratische Wert von dP zu der Variablen Q addiert (S6). Die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a wiederholt die Verarbeitung von Schritt S2 bis Schritt S6 N Mal (z. B. N = 100), was als vorbestimmte Anzahl von Zyklen festgelegt ist, um einen integrierten Wert der Druckdifferenzen dP für N Zyklen als die Variable S zu erhalten. Zusätzlich erhält die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a einen integrierten Wert der Quadrate der Druckdifferenzen dP für N Zyklen als die Variable Q.Subsequently, the torque variation estimating unit 122a calculates the differential pressure dP = P2 - P1 between the second in-cylinder pressure P2 and the first in-cylinder pressure P1 (S4) and adds dP to the variable S (S5). Further, the squared value of dP is added to the variable Q (S6). The torque variation estimating unit 122a repeats the processing from step S2 to step S6 N times (e.g., N = 100), which is set as a predetermined number of cycles, to assign an integrated value of the pressure differences dP for N cycles as the variable S receive. In addition, the torque variation estimation unit 122a obtains an integrated value of the squares of the pressure differences dP for N cycles as the variable Q.

Als nächstes dividiert die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a den integrierten Wert S der Druckdifferenzen dP durch die vorbestimmte Anzahl N von Zyklen, um einen Zyklusmittelwert dPmean der Druckdifferenzen dP zu erhalten (S7).Next, the torque variation estimation unit 122a divides the integrated value S of the pressure differences dP by the predetermined number N of cycles to obtain a cycle average value dPmean of the pressure differences dP (S7).

Als nächstes erhält die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a die Zyklusvariationsrate Cov von dP des Differenzdrucks dP (S8). Die Zyklusvariationsrate Cov von dP des Differenzdrucks dP wird durch die folgende Formel (1) durch Normierung der Zyklusstandardabweichung des Differenzdrucks dP mit dem Zyklusmittelwert dPmean der Druckdifferenzen dP erhalten und als Prozentsatz ausgedrückt. Ein Variationskoeffizient wird durch Cov repräsentiert.

[Math. 1] CoV von dP = [ { Q / N d P m e a n 2 } 1 / 2 / d P m e a n ] × 100

Figure DE112022000672T5_0001
Next, the torque variation estimation unit 122a obtains the cycle variation rate Cov from dP of the differential pressure dP (S8). The cycle variation rate Cov of dP of the differential pressure dP is obtained by the following formula (1) by normalizing the cycle standard deviation of the differential pressure dP with the cycle mean dPmean of the pressure differences dP and expressed as a percentage. A coefficient of variation is represented by Cov.

[Math. 1] CoV from dP = [ { Q / N d P m e a n 2 } 1 / 2 / d P m e a n ] × 100
Figure DE112022000672T5_0001

Als nächstes berechnet die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a den Betrag Cov von IMEP der Motordrehmomentvariation aus der Zyklusvariationsrate Cov von dP des Differenzdrucks dP (S9). Hier wird ein Verfahren zur Berechnung des Betrags der Motordrehmomentvariation in Schritt S9 mit Bezug auf 4 beschrieben.Next, the torque variation estimation unit 122a calculates the amount Cov of IMEP of the engine torque variation from the cycle variation rate Cov of dP of the differential pressure dP (S9). Here, a method of calculating the amount of engine torque variation in step S9 is described with reference to 4 described.

4 ist ein Kennfeld, das eine Korrelation zwischen der Zyklusvariationsrate Cov von dP [%] des Differenzdrucks dP und des Betrags (Cov von IMEP [%]) der Motordrehmomentvariation zeigt. Dieses Kennfeld veranschaulicht die Ergebnisse der tatsächlichen Messung der Zyklusvariationsrate Cov von dP des Differenzdrucks dP und des Betrags (Cov von IMEP) der Motordrehmomentvariation unter Verwendung eines Motors mit Fremdzündung. 4 is a map showing a correlation between the cycle variation rate Cov of dP [%] of the differential pressure dP and the amount (Cov of IMEP [%]) of the engine torque variation. This map illustrates the results of actually measuring the cycle variation rate Cov of dP, the differential pressure dP and the amount (Cov of IMEP) of engine torque variation using a spark ignition engine.

Der Betrag der Motordrehmomentvariation ist definiert als Cov von IMEP [%], wobei es sich um einen Betrag handelt, der durch Normierung der Standardabweichung des angegebenen mittleren effektiven Drucks (IMEP) in N Zyklen mit dem Mittelwert der IMEPs in N Zyklen erhalten wird.The amount of engine torque variation is defined as Cov of IMEP [%], which is an amount obtained by normalizing the standard deviation of the specified mean effective pressure (IMEP) in N cycles with the mean of the IMEPs in N cycles.

Gemäß der neuen Erkenntnis des Erfinders der vorliegenden Anmeldung wurde festgestellt, dass eine starke Korrelation zwischen dem Indikator Cov von IMEP, der den Betrag (den Grad) der Motordrehmomentvariation angibt, und der Zyklusvariationsrate Cov von dP des Differenzdrucks dP erhalten wird, wie in 4 dargestellt. Daher hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass der Betrag der Motordrehmomentvariation anhand der Zyklusvariationsrate Cov von dP des Differenzdrucks dP geschätzt werden kann.According to the new finding of the inventor of the present application, it was found that a strong correlation is obtained between the indicator Cov of IMEP, which indicates the amount (degree) of engine torque variation, and the cycle variation rate Cov of dP of the differential pressure dP, as in 4 shown. Therefore, the inventor of the present application has found that the amount of engine torque variation can be estimated from the cycle variation rate Cov of dP of the differential pressure dP.

In der Speichereinheit 123 der Steuereinrichtung 12 wird die durch Kalibrierung im Voraus erhaltene Korrelation zwischen Cov von IMEP und Cov von dP als Korrelationsformel oder Tabellendaten vorgehalten. Die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a bezieht sich auf die Korrelationsformel oder die Tabellendaten aus der Speichereinheit 123 und erhält den Betrag Cov von IMEP der Motordrehmomentvariation aus Cov von dP.In the memory unit 123 of the control device 12, the correlation between Cov of IMEP and Cov of dP obtained in advance by calibration is stored as a correlation formula or table data. The torque variation estimation unit 122a refers to the correlation formula or the table data from the storage unit 123 and obtains the amount Cov of IMEP of the engine torque variation from Cov of dP.

Dann sendet die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a die erhaltene Größe Cov von IMEP der Motordrehmomentvariation zur Motorsteuereinheit 122b (S10). Nach einer vorbestimmten Zeit wird die Verarbeitung dieses Flussdiagramms ab Schritt S1 erneut ausgeführt.Then, the torque variation estimating unit 122a sends the obtained amount Cov of IMEP of the engine torque variation to the engine control unit 122b (S10). After a predetermined time, the processing of this flowchart is executed again from step S1.

Hier wird mit Bezug auf 5 ein Zeitablauf für die Erfassung des Zylinderinnendrucks beschrieben.
5 ist ein Graph, der ein Beispiel für den Zeitpunkt der Erfassung des Zylinderinnendrucks zeigt. In dem in 5 dargestellten Diagramm repräsentiert die horizontale Achse einen Kurbelwinkel [Grad] und repräsentiert die vertikale Achse den Zylinderinnendruck [bar].
Here is with reference to 5 a time sequence for recording the internal cylinder pressure is described.
5 is a graph showing an example of the timing of in-cylinder pressure detection. In the in 5 In the diagram shown, the horizontal axis represents a crank angle [degrees] and the vertical axis represents the cylinder internal pressure [bar].

Der Graph (1) von 5 zeigt ein Beispiel für den Zeitablauf der Erfassung des Zylinderinnendrucks gemäß dem Stand der Technik. Aus dem in Graph (1) gezeigten Zustand einer Änderung des Zylinderinnendrucks ist ersichtlich, dass der Zylinderinnendruck maximal wird, wenn der Kurbelwinkel etwa 360° beträgt.The graph (1) of 5 shows an example of the timing of the detection of the internal cylinder pressure according to the prior art. From the state of change in in-cylinder pressure shown in graph (1), it can be seen that the in-cylinder pressure becomes maximum when the crank angle is about 360°.

Eine Steuereinrichtung gemäß dem Stand der Technik, wie sie in PTL 1 offenbart ist, erfasst den von einem Zylinderinnendrucksensor gemessenen Zylinderinnendruck mit einer hohen Abtastrate (z. B. einem Intervall, in dem der Kurbelwinkel 1 Grad oder weniger beträgt), um den Verbrennungszustand in einer Verbrennungskammer zu schätzen. Die im Graph eingezeichneten Kreise zeigen die Zeitpunkte der Erfassung des Zylinderinnendrucks. Beim Verfahren gemäß dem Stand der Technik, bei dem die Steuereinrichtung den Zylinderinnendruck mit einer hohen Abtastrate erfasst, wird jedoch nicht nur der Steuereinrichtung eine Rechenlast auferlegt, sondern es muss auch die Speicherkapazität für die Speicherung des von der Steuereinrichtung erfassten Zylinderinnendrucks erhöht werden. Aus diesem Grund steigen bei Anwendung des Verfahrens gemäß dem Stand der Technik die Kosten für das Motorsystem.A prior art control device disclosed in PTL 1 detects the in-cylinder pressure measured by an in-cylinder pressure sensor at a high sampling rate (e.g., an interval in which the crank angle is 1 degree or less) to determine the combustion state of a combustion chamber. The circles drawn in the graph show the times when the internal cylinder pressure was recorded. However, in the method according to the prior art, in which the control device detects the in-cylinder pressure at a high sampling rate, not only is a computing load imposed on the control device, but the storage capacity for storing the in-cylinder pressure detected by the control device must also be increased. For this reason, when using the prior art method, the cost of the engine system increases.

Eine Steuereinrichtung gemäß dem Stand der Technik, wie sie in PTL 2 offenbart ist, erfasst auch den Verbrennungszustand eines Motors unter Verwendung von Zylinderinnendrücken, die an zwei Punkten einer Kurbelwinkelposition von 60° vor einem oberen Totpunkt und einer Kurbelwinkelposition von 60° nach dem oberen Totpunkt erfasst werden, was sich jedoch von der Erfassungszeit für den Zylinderinnendruck gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet. Um den Verbrennungszustand mit der in PTL 2 offenbarten Technologie zu erfassen, sind daher komplizierte Berechnungen erforderlich, und der Verbrennungszustand kann nicht mit geringen Kosten genau geschätzt werden.A prior art control device disclosed in PTL 2 also detects the combustion state of an engine using in-cylinder pressures at two points of a crank angle position of 60° before a top dead center and a crank angle position of 60° after top dead center can be detected, which, however, is different from the detection time for the in-cylinder pressure according to the present embodiment. Therefore, to detect the combustion state with the technology disclosed in PTL 2, complicated calculations are required and the combustion state cannot be accurately estimated at low cost.

[Zeitablauf der Druckerfassung][Print Capture Timing]

Der Graph (2) in 5 zeigt ein Beispiel für den Zeitablauf der Erfassung des Zylinderinnendrucks gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die in Graph (2) gezeigte Änderung des Zylinderinnendrucks ähnelt der in Graph (1) gezeigten Änderung des Zylinderinnendrucks. In der Zeichnung sind ein durch eine Zündmarke repräsentierter Zündzeitpunkt und eine durch eine dicke Balkenlinie repräsentierte Verbrennungsdauer neu hinzugefügt worden.The graph (2) in 5 shows an example of the timing of detecting the in-cylinder pressure according to the present embodiment. The change in in-cylinder pressure shown in graph (2) is similar to the change in in-cylinder pressure shown in graph (1). An ignition point represented by an ignition mark and a combustion duration represented by a thick bar line have been newly added to the drawing.

Bei der Verbrennungszustands-Schätzverarbeitung, die von der Steuereinrichtung 12 gemäß der ersten Ausführungsform ausgeführt wird, wird der Zylinderinnendruck zu zwei Zeitpunkten in einem Zyklus erfasst. Die beiden Zeitpunkte umfassen einen Zeitpunkt, zu dem der erste Zylinderinnendruck P1 in einem Komprimierungshub erfasst wird („Erfassung von P1 -Druck“ in der Zeichnung), und einen Zeitpunkt, zu dem der zweite Zylinderinnendruck P2 in einem Expansionshub erfasst wird („Erfassung von P2-Druck“ in der Zeichnung). Der Zeitpunkt, zu dem die Steuereinrichtung 12 den ersten Zylinderinnendruck P1 erfasst, liegt in der Nähe des Zündzeitpunkts. Der Zeitpunkt, zu dem die Steuereinrichtung 12 den zweiten Zylinderinnendruck P2 erfasst, liegt in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts. Der Grund, aus dem der Erfassungszeitpunkt für den Zylinderinnendruck auf diese Weise definiert wird, liegt darin, dass der Betrag der durch die Verbrennung erzeugten Verbrennungsenergie als Differenz zwischen den Zylinderinnendrücken vor und nach der Verbrennung wiedergegeben wird.In the combustion state estimation processing executed by the controller 12 according to the first embodiment, the in-cylinder pressure is detected at two times in one cycle. The two times include a time at which the first in-cylinder pressure P1 is detected in a compression stroke (“Detection of P1 pressure” in the drawing), and a time at which the second in-cylinder pressure P2 is detected in an expansion stroke (“Detection of P2 pressure” in the drawing). The time at which the control device 12 detects the first cylinder internal pressure P1 is close to the ignition point. The time at which the control device 12 detects the second cylinder internal pressure P2 is close to the end of combustion time. The reason why the detection timing of the in-cylinder pressure is defined in this way is that the amount of combustion energy generated by combustion is represented as the difference between the in-cylinder pressures before and after combustion.

Falls der Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks P1 beispielsweise vor dem Zündzeitpunkt liegt, wird die Energie der Kompression des Gases im Zylinder von der Druckerfassungszeit bis zum Zündzeitpunkt, wobei es sich um den Anfangszeitpunkt der Verbrennung handelt, durch die Differenz zwischen dem ersten Zylinderinnendruck P1 und dem zweiten Zylinderinnendruck P2 wiedergegeben. Falls der Erfassungszeitpunkt des zweiten Zylinderinnendrucks P2 beispielsweise nach dem Endzeitpunkt der Verbrennung liegt, wird die Energie der Ausdehnung des Gases im Zylinder vom Endzeitpunkt der Verbrennung bis zur Druckerfassungszeit durch die Differenz zwischen dem ersten Zylinderinnendruck P1 und dem zweiten Zylinderinnendruck P2 wiedergegeben.For example, if the detection timing of the first in-cylinder pressure P1 is before the ignition timing, the energy of compression of the gas in the cylinder from the pressure detection time to the ignition timing, which is the start timing of combustion, is determined by the difference between the first in-cylinder pressure P1 and the second Inner cylinder pressure P2 is shown. For example, if the detection time of the second cylinder internal pressure P2 is after the end time of combustion, the energy of expansion of the gas in the cylinder from the end time of combustion to the printer detection time is represented by the difference between the first internal cylinder pressure P1 and the second internal cylinder pressure P2.

Die Kompressionsenergie und die Expansionsenergie beeinflussen die durch die Verbrennung erzeugte Energie in zu hohem Maße und bewirken einen Schätzfehler bei der Verbrennungszustands-Schätzverarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform. Daher liegt der Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks P1 zur genauen Schätzung des Verbrennungszustands durch die Steuereinrichtung 12 vorzugsweise so nahe wie möglich beim Zündzeitpunkt und liegt der Erfassungszeitpunkt des zweiten Zylinderinnendrucks P2 vorzugsweise so nahe wie möglich beim Verbrennungsendzeitpunkt. Dann bestimmt die Steuereinrichtung 12 den Verbrennungszustand (den Zündzeitpunkt oder dergleichen) des Motors 1 auf der Grundlage des ersten Zylinderinnendrucks P1 und des zweiten Zylinderinnendrucks P2, die zu zwei Zeitpunkten erfasst werden. Dadurch wird die Rechenlast der Steuereinrichtung 12 verringert und kann die Speicherkapazität für das Speichern des Zylinderinnendrucks verringert werden.The compression energy and the expansion energy influence the energy generated by combustion too much and cause an estimation error in the combustion state estimation processing according to the first embodiment. Therefore, for accurate estimation of the combustion state by the control device 12, the detection timing of the first in-cylinder pressure P1 is preferably as close as possible to the ignition timing, and the detection timing of the second in-cylinder pressure P2 is preferably as close as possible to the combustion end timing. Then, the controller 12 determines the combustion state (the ignition timing or the like) of the engine 1 based on the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder pressure P2 detected at two times. As a result, the computing load of the control device 12 is reduced and the storage capacity for storing the in-cylinder pressure can be reduced.

6 ist ein Kennfeld, das ein Beispiel eines Schätzfehlers der Motordrehmomentvariation in Bezug auf die Differenz (ms) zwischen dem Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks P1 und dem Zündzeitpunkt zeigt. Der Zündzeitpunkt ist die Zeit, zu der die Entladung für die Zündung in der Zündkerze 17b eingeleitet wird. Dieses Kennfeld zeigt, wie ein Fehler [%] zwischen einem geschätzten Wert und einem gemessenen Wert des Betrags der Motordrehmomentvariation gemäß der ersten Ausführungsform von der Differenz zwischen der Erfassungszeit des ersten Zylinderinnendrucks P1 und dem Zündzeitpunkt abhängt. 6 is a map showing an example of an estimation error of the engine torque variation with respect to the difference (ms) between the detection timing of the first in-cylinder pressure P1 and the ignition timing. The ignition timing is the time at which the discharge for ignition is initiated in the spark plug 17b. This map shows how an error [%] between an estimated value and a measured value of the amount of engine torque variation according to the first embodiment depends on the difference between the detection time of the first in-cylinder pressure P1 and the ignition timing.

Wie in 6 dargestellt ist, nimmt der Schätzfehler des Betrags der Motordrehmomentvariation mit der Differenz zwischen der Erfassungszeit des ersten Zylinderinnendrucks P1 und dem Zündzeitpunkt zu. Daher wird ein zulässiger Fehler für die Schätzung des Betrags der Motordrehmomentvariation festgelegt. Um den Schätzfehler des Betrags der Motordrehmomentvariation kleiner als einen bei der Motorsteuerung erforderlichen Fehler zu machen, ist die Differenz zwischen dem Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks P1 und dem Zündzeitpunkt wünschenswerterweise höchstens 1 ms. Daher legt die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a) die Differenz zwischen dem Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks P1 und dem Zündzeitpunkt des Zylinders auf höchstens 1 ms.As in 6 As shown, the estimation error of the amount of engine torque variation increases with the difference between the detection time of the first in-cylinder pressure P1 and the ignition timing. Therefore, an allowable error is set for estimating the amount of engine torque variation. In order to make the estimation error of the amount of engine torque variation smaller than an error required in engine control, the difference between the detection timing of the first in-cylinder pressure P1 and the ignition timing is desirably at most 1 ms. Therefore, the combustion state estimation unit (torque variation estimation unit 122a) sets the difference between the detection timing of the first in-cylinder pressure P1 and the ignition timing of the cylinder to at most 1 ms.

7 ist ein Diagramm, das einen wünschenswerten Modus einer Änderung des Erfassungszeitpunkts für den ersten Zylinderinnendruck P1 in Abhängigkeit von einer Änderung des Zündzeitpunkts zeigt. In 7 gibt die gepunktete Linie an, dass der Zündzeitpunkt und der Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks P1 gleich sind. Die durchgezogene Linie gibt an, dass die Differenz zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks P1 1 ms ist. Das heißt, dass ein Bereich, der sich zwischen den beiden durchgezogenen Linien befindet, eine gewünschte Erfassungszeit für den ersten Zylinderinnendruck P1 ist. Daher ändert die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a) den Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks P1 entsprechend dem Zündzeitpunkt des Zylinders. 7 is a diagram showing a desirable mode of changing the detection timing for the first in-cylinder pressure P1 depending on a change in the ignition timing. In 7 the dotted line indicates that the ignition timing and the detection timing of the first in-cylinder pressure P1 are the same. The solid line indicates that the difference between the ignition timing and the detection timing of the first in-cylinder pressure P1 is 1 ms. That is, a range located between the two solid lines is a desired detection time for the first in-cylinder pressure P1. Therefore, the combustion state estimating unit (torque variation estimating unit 122a) changes the detection timing of the first in-cylinder pressure P1 according to the ignition timing of the cylinder.

8 ist ein Kennfeld, das ein Beispiel eines Schätzfehlers der Motordrehmomentvariation in Bezug auf die Differenz (°) zwischen dem Erfassungszeitpunkt des zweiten Zylinderinnendrucks P2 und einem um 20° gegenüber einem 90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 (nachstehend als „CA90 + 20°“ abgekürzt) verzögerten Zeitpunkt zeigt. Dieses Kennfeld zeigt, wie ein Fehler [%] zwischen einem geschätzten Wert und einem gemessenen Wert des Betrags der Motordrehmomentvariation von der Differenz zwischen der Erfassungszeit des zweiten Zylinderinnendrucks P2 und CA90 + 20° abhängt. Daher ändert die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a) den Erfassungszeitpunkt des zweiten Zylinderinnendrucks P2 entsprechend dem 90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 des Zylinders. 8th is a map showing an example of an estimation error of the engine torque variation with respect to the difference (°) between the detection timing of the second in-cylinder pressure P2 and a timing delayed by 20° from a 90% combustion timing CA90 (hereinafter abbreviated as “CA90 + 20°”) timing shows. This map shows how an error [%] between an estimated value and a measured value of the amount of engine torque variation depends on the difference between the detection time of the second in-cylinder pressure P2 and CA90 + 20°. Therefore, the combustion state estimation unit (torque variation estimation unit 122a) changes the detection timing of the second in-cylinder pressure P2 according to the 90% combustion timing CA90 of the cylinder.

Wie in 8 dargestellt ist, nimmt der Schätzfehler des Betrags der Motordrehmomentvariation zu, wenn die Differenz zwischen der Erfassungszeit des zweiten Zylinderinnendrucks P2 und CA90 + 20° zunimmt. Daher wird ein zulässiger Fehler für die Schätzung des Betrags der Motordrehmomentvariation festgelegt. Um den Schätzfehler des Betrags der Motordrehmomentvariation kleiner als den bei der Motorsteuerung erforderlichen Fehler zu machen, beträgt die Differenz zwischen der Erfassungszeit des zweiten Zylinderinnendrucks P2 und CA90 + 20° wünschenswerterweise höchstens 10°.As in 8th As shown, the estimation error of the amount of engine torque variation increases as the difference between the detection time of the second in-cylinder pressure P2 and CA90 + 20° increases. Therefore, an allowable error is set for estimating the amount of engine torque variation. In order to make the estimation error of the amount of engine torque variation smaller than the error required in engine control, the difference between the detection time of the second in-cylinder pressure P2 and CA90 + 20° is desirably at most 10°.

9 ist ein Kennfeld, das eine Beziehung zwischen dem Verbrennungszeitpunkt und einem Integralwert der Wärmeerzeugungsrate zeigt. 9 is a map showing a relationship between the combustion timing and an integral value of the heat generation rate.

Der in der Zeichnung dargestellte 90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 ist als Kurbelwellenwinkel (°) definiert, bei dem der Integralwert der Wärmeerzeugungsrate 90 % ist, wenn der Integralwert der Wärmeerzeugungsrate am Ende der Verbrennung 100 % ist. Ähnlich ist ein 50 %-Verbrennungszeitpunkt CA50 als Kurbelwinkel definiert, bei dem der Integralwert der Wärmeerzeugungsrate 50 % ist. Der Verbrennungszeitpunkt CA50 wird auch als Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref bezeichnet.The 90% combustion timing CA90 shown in the drawing is defined as the crankshaft angle (°) at which the integral value of the heat generation rate is 90% when the integral value of the heat generation rate at the end of combustion is 100%. Similar is a 50% burn time Point CA50 is defined as the crank angle at which the integral value of the heat generation rate is 50%. The combustion time CA50 is also referred to as the reference combustion center CA50ref.

Weil sich die Verbrennungsgeschwindigkeit für jeden Zyklus ändert, ändert sich auch der 90 %-Verbrennungszeitpunkt für jeden Zyklus. Daher gibt der in 9 dargestellte 90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 gemäß der ersten Ausführungsform den über eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen (beispielsweise 100 Zyklen) gemittelten 90 %-Verbrennungszeitpunkt an.Because the combustion rate changes for each cycle, the 90% combustion timing also changes for each cycle. Therefore the in 9 90% combustion time CA90 shown according to the first embodiment indicates the 90% combustion time averaged over a predetermined number of cycles (for example 100 cycles).

10 ist ein Diagramm, das einen wünschenswerten Modus einer Änderung des Erfassungszeitpunkts des zweiten Zylinderinnendrucks P2 in Abhängigkeit von einer Änderung von CA90 + 20° zeigt. In 10 gibt die gepunktete Linie an, dass CA90 + 20° und der Erfassungszeitpunkt des zweiten Zylinderinnendrucks P2 gleich sind. Die durchgezogene Linie gibt an, dass die Differenz zwischen CA90 + 20° und dem Erfassungszeitpunkt des zweiten Zylinderinnendrucks P2 10° ist. Das heißt, dass ein Bereich, der sich zwischen den beiden durchgezogenen Linien befindet, eine gewünschte Erfassungszeit für den zweiten Zylinderinnendruck P2 ist. Daher legt die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a) die Differenz zwischen dem Erfassungszeitpunkt des zweiten Zylinderinnendrucks P2 und dem um 20° gegenüber dem 90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 (90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 + 20°) des Zylinders verzögerten Zeitpunkt auf höchstens 10°. 10 is a diagram showing a desirable mode of changing the detection timing of the second in-cylinder pressure P2 depending on a change of CA90 + 20°. In 10 the dotted line indicates that CA90 + 20° and the detection time of the second in-cylinder pressure P2 are the same. The solid line indicates that the difference between CA90 + 20° and the detection time of the second in-cylinder pressure P2 is 10°. That is, a range located between the two solid lines is a desired detection time for the second in-cylinder pressure P2. Therefore, the combustion state estimation unit (torque variation estimation unit 122a) sets the difference between the detection timing of the second in-cylinder pressure P2 and the timing delayed by 20° from the 90% combustion timing CA90 (90% combustion timing CA90 + 20°) of the cylinder to at most 10 °.

Im Allgemeinen hängt der 90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 von Motorbetriebszustandsparametern in der Art der Motordrehzahl, der Last, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, der EGR-Rate, des Zündzeitpunkts und der Kühlwassertemperatur ab. In der Speichereinheit 123 der Steuereinrichtung 12 ist der vorab durch Kalibrierung erhaltene 90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 für den Motorbetriebszustandsparameter als Kennfelddaten gespeichert. Die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a kann den 90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 durch Bezugnehmen auf die Kennfelddaten auf der Grundlage des aktuellen Motorbetriebszustandsparameters erhalten.In general, the 90% combustion timing CA90 depends on engine operating condition parameters such as engine speed, load, air-fuel ratio, EGR rate, ignition timing and cooling water temperature. In the memory unit 123 of the control device 12, the 90% combustion time CA90 for the engine operating state parameter, obtained in advance through calibration, is stored as map data. The torque variation estimation unit 122a may obtain the 90% combustion timing CA90 by referring to the map data based on the current engine operating state parameter.

[EGR-System][EGR system]

Als nächstes wird ein Beispiel der Motorsteuerung durch die Motorsteuereinheit 122b beschrieben.Next, an example of engine control by the engine control unit 122b will be described.

Beispielsweise muss die Steuereinrichtung 12 im im Motor 1 enthaltenen EGR-System die EGR-Rate geeignet steuern, um den thermischen Wirkungsgrad des Motors 1 zu erhöhen. Im Allgemeinen wird, wenn die EGR-Rate bei einer Teillast erhöht wird, der Pumpverlust verringert und wird der thermische Wirkungsgrad erhöht. Zusätzlich ist es auch möglich, den Kühlverlust und NOx-Emissionen zu verringern, weil die Verbrennungstemperatur durch Erhöhen der EGR-Rate verringert wird. Ferner ist es auch möglich, das Klopfen zu unterdrücken und den Abgasverlust zu verringern, indem die EGR-Rate bei einer hohen Last erhöht wird.For example, in the EGR system included in the engine 1, the controller 12 must appropriately control the EGR rate in order to increase the thermal efficiency of the engine 1. In general, when the EGR rate is increased at part load, the pumping loss is reduced and the thermal efficiency is increased. In addition, it is also possible to reduce cooling loss and NOx emissions because the combustion temperature is reduced by increasing the EGR rate. Further, it is also possible to suppress knocking and reduce exhaust loss by increasing the EGR rate at a high load.

Andererseits wird, wenn die EGR-Rate zu hoch ist, die Zündqualität des Luft-Kraftstoff-Gemisches oder eine Flammenausbreitungseigenschaft verringert, wodurch die Möglichkeit des Auftretens von Fehlzündungen erhöht wird. Daher ist es wichtig, dass die Steuereinrichtung 12 die EGR-Rate innerhalb eines Bereichs, in dem keine Fehlzündungen auftreten, oder eines Bereichs, in dem Fehlzündungen zulässig sind, so weit wie möglich erhöht, um den thermischen Wirkungsgrad des Motors 1 zu erhöhen.On the other hand, if the EGR rate is too high, the ignition quality of the air-fuel mixture or a flame propagation property is reduced, thereby increasing the possibility of misfire occurring. Therefore, it is important that the controller 12 increases the EGR rate as much as possible within a misfire-free range or a misfire-permissible range in order to increase the thermal efficiency of the engine 1.

Falls beim Betrieb des Motors 1 ein Fehlzündungszyklus auftritt, nimmt die Motordrehmomentvariation zu. Daher kann die Steuereinrichtung 12 den thermischen Wirkungsgrad des Motors erhöhen, während Fehlzündungen unterdrückt werden, indem der Betrag der Motordrehmomentvariation geschätzt wird und die EGR-Rate auf der Grundlage des Betrags der Motordrehmomentvariation geändert wird.If a misfire cycle occurs during operation of the engine 1, the engine torque variation increases. Therefore, the controller 12 can increase the thermal efficiency of the engine while suppressing misfires by estimating the amount of engine torque variation and changing the EGR rate based on the amount of engine torque variation.

11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Steuerblocks der Steuereinrichtung 12, wodurch die EGR-Steuerung ausgeführt wird, zeigt. Die Drehmomentvariation-Schätzeinheit 122a schätzt den aktuellen Betrag CoV von IMEP der Motordrehmomentvariation auf der Grundlage der Ausgabe des Drucksensors 10 des Motors 1. 11 is a diagram showing an example of a control block of the controller 12 whereby the EGR control is executed. The torque variation estimation unit 122a estimates the current amount CoV of IMEP of the engine torque variation based on the output of the pressure sensor 10 of the engine 1.

Eine in der Motorsteuereinheit 122b enthaltene Abweichungsberechnungseinheit 122c berechnet eine Abweichung δCoV durch Subtrahieren eines Zielbetrags (Ziel-CoV) der Motordrehmomentvariation vom aktuellen Betrag CoV von IMEP der Motordrehmomentvariation. Der Ziel-CoV wird von der Motorsteuereinheit 122b aus dem ROM der Speichereinheit 123 ausgelesen.A deviation calculation unit 122c included in the engine control unit 122b calculates a deviation δCoV by subtracting a target amount (target CoV) of the engine torque variation from the current amount CoV of IMEP of the engine torque variation. The target CoV is read out from the ROM of the storage unit 123 by the engine control unit 122b.

Eine in der Motorsteuereinheit 122b enthaltene Betätigungsstärken-Berechnungseinheit 122d berechnet eine Betätigungsstärke für einen Aktuator des Motors 1 auf der Grundlage der Abweichung δCoV. Der Aktuator ist beispielsweise eine im Motor 1 bereitgestellte Vorrichtung zum Einstellen der Öffnungsgrade des Drosselventils 20 und des EGR-Ventils 29 und zum Einstellen des Zündzeitpunkts der Zündkerze 17b. Die Betätigungsstärken-Berechnungseinheit 122d weist beispielsweise einen PID-Regler auf. Die Betätigungsstärken-Berechnungseinheit 122d erhält die Betätigungsstärke des Aktuators des Motors 1, so dass sich der aktuelle Betrag CoV von IMEP der Motordrehmomentvariation dem Zielbetrag (Ziel-CoV) der Motordrehmomentvariation nähert. Dann sendet die Motorsteuereinheit 122b die Betätigungsstärke des Aktuators des Motors 1 zum Motor 1, um den Betriebszustand des Motors 1 zu steuern.An operation amount calculation unit 122d included in the engine control unit 122b calculates an operation amount for an actuator of the engine 1 based on the deviation δCoV. The actuator is, for example, a device provided in the engine 1 for adjusting the opening degrees of the throttle valve 20 and the EGR valve 29 and for adjusting the ignition timing of the spark plug 17b. The actuation strength calculation Power unit 122d has, for example, a PID controller. The operation amount calculation unit 122d obtains the operation amount of the actuator of the engine 1 so that the current amount CoV of IMEP of the engine torque variation approaches the target amount (target CoV) of the engine torque variation. Then, the engine control unit 122b sends the operation strength of the actuator of the engine 1 to the engine 1 to control the operating state of the engine 1.

(Beispiel der Steuerung des Aktuators im EGR-System)(Example of controlling the actuator in the EGR system)

12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Steuerung des Aktuators auf der Grundlage der Abweichung δCoV im EGR-System zeigt. Die horizontale Achse repräsentiert die Abweichung δCoV [%], und die vertikale Achse repräsentiert einen Zustand des Aktuators oder dergleichen. 12 is a diagram showing an example of controlling the actuator based on the deviation δCoV in the EGR system. The horizontal axis represents the deviation δCoV [%], and the vertical axis represents a state of the actuator or the like.

Wenn der Aktuator auf der Grundlage der Abweichung δCoV gesteuert wird, unterdrückt die Steuereinrichtung 12 des EGR-Systems beispielsweise den Betrag der Motordrehmomentvariation, wenn die Abweichung δCoV zunimmt. Daher nimmt die Steuereinrichtung 12 die Steuerung so vor, dass der Öffnungsgrad (gepunktete Linie) des EGR-Ventils 29 und der Öffnungsgrad (durchgezogene Linie) des Drosselventils 20 klein werden. Weil die EGR-Rate durch diese Steuerung verringert wird, wird die Zündverzögerungszeit verkürzt und wird die Verbrennungsgeschwindigkeit erhöht. Daher steuert die Steuereinrichtung 12 einen Zündvorlaufwinkel (die Linie mit abwechselnden langen und kurzen Strichen) so, dass sein Betrag gering ist, um den Verbrennungszeitpunkt geeignet festzulegen (auf einen Zeitpunkt für einen optimalen Kraftstoffverbrauch).For example, when the actuator is controlled based on the deviation δCoV, the controller 12 of the EGR system suppresses the amount of engine torque variation as the deviation δCoV increases. Therefore, the controller 12 controls so that the opening degree (dotted line) of the EGR valve 29 and the opening degree (solid line) of the throttle valve 20 become small. Because the EGR rate is reduced by this control, the ignition delay time is shortened and the combustion rate is increased. Therefore, the controller 12 controls an ignition advance angle (the line with alternating long and short dashes) so that its magnitude is small to properly set the combustion timing (at a timing for optimal fuel consumption).

Falls der Betrag der Motordrehmomentvariation größer oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, wird die EGR-Rate von der Steuereinrichtung 12 gesteuert auf einen niedrigen Wert gelegt, um eine Zyklusvariation des Drehmoments zu unterdrücken. Dadurch wird die Verbrennung des Motors 1 so gesteuert, dass sie stabil ist. Falls der Betrag der Motordrehmomentvariation kleiner als der vorbestimmte Wert ist, kann die Steuereinrichtung 12 den thermischen Wirkungsgrad des Motors 1 erhöhen, indem sie die EGR-Rate auf einen hohen Wert setzt.If the amount of engine torque variation is greater than or equal to a predetermined value, the EGR rate is controlled to a low value by the controller 12 to suppress a cycle variation of the torque. This controls the combustion of the engine 1 to be stable. If the amount of engine torque variation is less than the predetermined value, the controller 12 may increase the thermal efficiency of the engine 1 by setting the EGR rate to a high value.

Es ist auch vorstellbar, dass die der Zündkerze 17b zugeführte Zündenergiemenge, die Gasströmungsintensität im Zylinder, das Kompressionsverhältnis und die Ansauglufttemperatur einstellbar sind und die Steuereinrichtung 12 die Beträge dieser Einstellung auf der Grundlage der Abweichung δCoV steuert.It is also conceivable that the amount of ignition energy supplied to the spark plug 17b, the gas flow intensity in the cylinder, the compression ratio and the intake air temperature are adjustable, and the controller 12 controls the amounts of this adjustment based on the deviation δCoV.

13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem die Steuereinrichtung 12 die Zündenergiemenge, die Gasströmungsintensität, das Kompressionsverhältnis und die Ansauglufttemperatur auf der Grundlage der Abweichung δCoV steuert. In 13 repräsentiert die horizontale Achse die Abweichung δCoV [%] und repräsentiert die vertikale Achse die Zündenergie oder dergleichen. 13 is a diagram showing an example in which the controller 12 controls the ignition energy amount, the gas flow intensity, the compression ratio and the intake air temperature based on the deviation δCoV. In 13 the horizontal axis represents the deviation δCoV [%] and the vertical axis represents the ignition energy or the like.

Im Allgemeinen wird die Zündung oder die Flammenausbreitung gefördert und wird die Drehmomentvariation unterdrückt, wenn die Zündenergiemenge, die Gasströmungsintensität im Zylinder, das Kompressionsverhältnis und die Ansauglufttemperatur höhere Werte aufweisen. Daher ist es, wie in 13 dargestellt, erwünscht, dass die Steuereinrichtung 12 eine Steuerung vornimmt, bei der die Werte dieser Gegebenheiten bei einer Erhöhung der Abweichung δCoV zunehmen.In general, ignition or flame propagation is promoted and torque variation is suppressed when the ignition energy amount, in-cylinder gas flow intensity, compression ratio and intake air temperature are higher. Therefore it is as in 13 shown, it is desirable that the control device 12 carries out a control in which the values of these conditions increase as the deviation δCoV increases.

Beispielsweise kann die Zündenergiemenge dadurch von der Steuereinrichtung 12 eingestellt werden, dass sie den Betrag des der Zündkerze 17b zugeführten Stroms steuert. Die Gasströmungsintensität im Zylinder kann dadurch von der Steuereinrichtung 12 eingestellt werden, dass sie die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Ansaugkanal 21 steuert. Das Kompressionsverhältnis kann dadurch von der Steuereinrichtung 12 eingestellt werden, dass sie die Position des oberen Totpunkts des Kolbens 14 steuert. Die Ansauglufttemperatur kann dadurch von der Steuereinrichtung 12 eingestellt werden, dass sie das Ein-/Ausschalten einer im Ansaugkanal 21 bereitgestellten Heizung steuert.For example, the amount of ignition energy can be adjusted by the control device 12 by controlling the amount of current supplied to the spark plug 17b. The gas flow intensity in the cylinder can be adjusted by the control device 12 by controlling the flow speed of the air in the intake duct 21. The compression ratio can be adjusted by the control device 12 by controlling the position of the top dead center of the piston 14. The intake air temperature can be adjusted by the control device 12 by controlling the switching on/off of a heater provided in the intake duct 21.

Bei der Steuerung von diesen kann die Steuereinrichtung 12 die Gasströmungsintensität, das Kompressionsverhältnis oder die Ansauglufttemperatur allein steuern oder einige von ihnen in Kombination steuern. Zusätzlich zur Steuerung von ihnen kann die Steuereinrichtung 12 die vorstehend beschriebene Steuerung des Öffnungsgrads des EGR-Ventils, des Öffnungsgrads des Drosselventils oder des Zündvorlaufwinkels kombinieren.In controlling these, the controller 12 may control the gas flow intensity, the compression ratio, or the intake air temperature alone or control some of them in combination. In addition to controlling them, the controller 12 may combine the above-described control of the EGR valve opening degree, the throttle valve opening degree, or the ignition advance angle.

[Magerverbrennungssystem][lean burn system]

Ferner ist es auch beim im Verbrennungsmotor 1 enthaltenen Magerverbrennungssystem erforderlich, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis geeignet zu steuern, um den thermischen Wirkungsgrad des Motors 1 zu erhöhen. Im Allgemeinen wird der Pumpverlust verringert und wird der thermische Wirkungsgrad erhöht, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei einer Teillast erhöht wird. Zusätzlich ist es, weil die Verbrennungstemperatur durch Erhöhen des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verringert wird, auch möglich, den Kühlverlust und die NOx-Emission zu verringern. Andererseits wird, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu hoch ist, die Zündqualität des Luft-Kraftstoff-Gemisches oder die Flammenausbreitungseigenschaft verringert, wodurch die Möglichkeit des Auftretens von Fehlzündungen erhöht wird. Daher ist es wichtig, dass die Steuereinrichtung 12 eine Steuerung vornimmt, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb eines Bereichs, in dem keine Fehlzündungen auftreten, oder eines Bereichs, in dem Fehlzündungen zulässig sind, so weit wie möglich zu erhöhen, um den thermischen Wirkungsgrad des Motors 1 zu erhöhen.Further, in the lean combustion system included in the internal combustion engine 1, it is also necessary to appropriately control the air-fuel ratio in order to increase the thermal efficiency of the engine 1. In general, when the air-fuel ratio is increased at part load, pumping loss is reduced and thermal efficiency is increased. In addition, because the combustion temperature is reduced by increasing the air-fuel ratio, it is also possible to reduce the cooling loss and NOx emission. On the other hand, if the air-fuel ratio is too high, the ignition quality of the air-fuel Fuel mixture or flame propagation characteristics are reduced, thereby increasing the possibility of misfires occurring. Therefore, it is important that the controller 12 performs control to increase the air-fuel ratio as much as possible within a range in which misfire does not occur or a range in which misfire is permitted in order to achieve the thermal To increase the efficiency of motor 1.

(Beispiel der Steuerung des Aktuators im Magerverbrennungssystem)(Example of controlling the actuator in the lean combustion system)

14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Steuerung des Aktuators auf der Grundlage der Abweichung δCoV im Magerverbrennungssystem zeigt. In 14 repräsentiert die horizontale Achse die Abweichung δCoV [%] und repräsentiert die vertikale Achse den Zustand des Aktuators oder dergleichen. 14 is a diagram showing an example of controlling the actuator based on the deviation δCoV in the lean-burn system. In 14 the horizontal axis represents the deviation δCoV [%] and the vertical axis represents the state of the actuator or the like.

Die Steuereinrichtung 12 im Magerverbrennungssystem steuert den Aktuator auf der Grundlage der Abweichung δCoV. Beispielsweise steuert die Steuereinrichtung 12 zur Unterdrückung der Zyklusvariation des Drehmoments den Aktuator derart, dass der Öffnungsgrad (durchgezogene Linie) des Drosselventils 20 abnimmt, wenn die Abweichung δCoV zunimmt. Weil das Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch diese Steuerung verringert wird, wird die Zündverzögerungszeit verkürzt und wird die Verbrennungsgeschwindigkeit erhöht. Daher steuert die Steuereinrichtung 12 den Aktuator derart, dass der Zündvorlaufwinkel (die Linie mit abwechselnden langen und kurzen Strichen) abnimmt, um den Verbrennungszeitpunkt geeignet festzulegen (auf einen Zeitpunkt für einen optimalen Kraftstoffverbrauch).The control device 12 in the lean-burn system controls the actuator based on the deviation δCoV. For example, to suppress the cycle variation of torque, the controller 12 controls the actuator such that the opening degree (solid line) of the throttle valve 20 decreases as the deviation δCoV increases. Because the air-fuel ratio is reduced by this control, the ignition delay time is shortened and the combustion rate is increased. Therefore, the controller 12 controls the actuator such that the ignition advance angle (the line with alternating long and short dashes) decreases to appropriately set the combustion timing (at a timing for optimal fuel consumption).

Durch diese Steuerung wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Fall, in dem der Betrag der Motordrehmomentvariation einem vorbestimmten Wert gleicht oder größer als dieser ist, auf einen niedrigen Wert gelegt, um die Zyklusvariation des Drehmoments zu unterdrücken. Indem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen niedrigen Wert gelegt wird, wird die Verbrennung des Motors 1 so gesteuert, dass sie stabil ist. In einem Fall, in dem der Betrag der Motordrehmomentvariation kleiner als der vorbestimmte Wert ist, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen hohen Wert gelegt, so dass der thermische Wirkungsgrad erhöht werden kann.By this control, in a case where the amount of engine torque variation is equal to or greater than a predetermined value, the air-fuel ratio is set to a low value to suppress the cycle variation of torque. By setting the air-fuel ratio to a low value, the combustion of the engine 1 is controlled to be stable. In a case where the amount of engine torque variation is smaller than the predetermined value, the air-fuel ratio is set to a high value so that the thermal efficiency can be increased.

Die Steuerung der Zündenergiemenge, der Gasströmungsintensität im Zylinder, des Kompressionsverhältnisses und der Ansauglufttemperatur, wie in 13 dargestellt, kann auch ebenso wie beim vorstehend beschriebenen EGR-System auf das Magerverbrennungssystem angewendet werden.The control of the ignition energy amount, the gas flow intensity in the cylinder, the compression ratio and the intake air temperature, as in 13 shown can also be applied to the lean combustion system as with the EGR system described above.

<Zweite Ausführungsform><Second Embodiment>

[Schätzung des Verbrennungsschwerpunkts][Estimation of Center of Combustion]

Als nächstes wird eine Steuereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche den Verbrennungsschwerpunkt CA50 auf der Grundlage eines in der Nähe eines Zündzeitpunkts erfassten ersten Zylinderinnendrucks P1 und eines in der Nähe eines Verbrennungsendzeitpunkts erfassten zweiten Zylinderinnendrucks P2 schätzt, beschrieben.Next, a control device according to a second embodiment of the present invention, which estimates the combustion center CA50 based on a first in-cylinder pressure P1 detected near an ignition timing and a second in-cylinder pressure P2 detected near a combustion end timing, will be described.

Wie in 9 dargestellt ist, ist der Verbrennungsschwerpunkt CA50 als Kurbelwellenwinkel definiert, bei dem der Integralwert einer Wärmeerzeugungsrate 100 % beträgt, wenn der Integralwert der Wärmeerzeugungsrate am Ende der Verbrennung 50 % beträgt. Ferner ändert sich der Verbrennungsschwerpunkt für jeden Zyklus in Abhängigkeit von einer Zyklusvariation der Verbrennungsgeschwindigkeit und gibt der Verbrennungsschwerpunkt CA50 gemäß der zweiten Ausführungsform den über eine vorbestimmte Anzahl von Zyklen (beispielsweise 100 Zyklen) gemittelten Verbrennungsschwerpunkt an.As in 9 As shown, the center of combustion CA50 is defined as a crankshaft angle at which the integral value of a heat generation rate is 100% when the integral value of the heat generation rate at the end of combustion is 50%. Further, the center of combustion changes for each cycle depending on a cycle variation of the combustion rate, and the center of combustion CA50 according to the second embodiment indicates the center of combustion averaged over a predetermined number of cycles (for example, 100 cycles).

15 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Steuereinrichtung 12A gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt. 15 is a block diagram showing a configuration example of a controller 12A according to the second embodiment.

Die Steuereinrichtung 12A weist eine Ein-/Ausgabeeinheit 121, eine Steuereinheit 124 und eine Speichereinheit 123 auf, die über einen Systembus (nicht dargestellt) elektrisch miteinander verbunden sind.The control device 12A has an input/output unit 121, a control unit 124 and a memory unit 123, which are electrically connected to one another via a system bus (not shown).

Die Ein-/Ausgabeeinheit 121 und die Speichereinheit 123 ähneln der Ein-/Ausgabeeinheit 121 und der Speichereinheit 123 der Steuereinrichtung 12 gemäß der ersten Ausführungsform, so dass auf eine detaillierte Beschreibung davon verzichtet wird.The input/output unit 121 and the storage unit 123 are similar to the input/output unit 121 and the storage unit 123 of the controller 12 according to the first embodiment, so a detailed description thereof is omitted.

Die Steuereinheit 124 steuert den Betrieb eines Motors 1. Beispielsweise steuert die Steuereinheit 124 den Drosselöffnungsgrad, den EGR-Öffnungsgrad, die Kraftstoffeinspritzmenge und den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von einem Verbrennungsstabilitätszustand des Motors 1. Die Steuereinheit 124 gemäß der zweiten Ausführungsform weist eine Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a und eine Motorsteuereinheit 124b auf.The control unit 124 controls the operation of an engine 1. For example, the control unit 124 controls the throttle opening degree, the EGR opening degree, the fuel injection amount and the ignition timing depending on a combustion stability state of the engine 1. The control unit 124 according to the second embodiment has a combustion center estimation unit 124a and an engine control unit 124b.

Die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a schätzt den Verbrennungsschwerpunkt CA50 auf der Grundlage eines von einem Drucksensor 10 erfassten Zylinderinnendrucks. Der gemäß der vorliegenden Ausführungsform geschätzte Verbrennungszustand des Motors 1 ist der Verbrennungsschwerpunkt CA50.The combustion center estimation unit 124a estimates the combustion center CA50 based on an in-cylinder pressure detected by a pressure sensor 10. The combustion state of the engine 1 estimated according to the present embodiment is the combustion center CA50.

Eine Motorsteuereinheit (Motorsteuereinheit 122b) steuert den Zündzeitpunkt auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen einem ersten Zylinderinnendruck P1 und einem zweiten Zylinderinnendruck P2. Beispielsweise steuert die Motorsteuereinheit 124b den Zündzeitpunkt und dergleichen des Motors 1 auf der Grundlage des von der Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a erhaltenen Verbrennungsschwerpunkts CA50.An engine control unit (engine control unit 122b) controls ignition timing based on the ratio between a first in-cylinder pressure P1 and a second in-cylinder pressure P2. For example, the engine control unit 124b controls the ignition timing and the like of the engine 1 based on the combustion center CA50 obtained from the combustion center estimating unit 124a.

[Prinzip der Schätzung des Verbrennungsschwerpunkts][Principle of center of combustion estimation]

Als nächstes wird ein Prinzip der Schätzung des Verbrennungsschwerpunkts mit Bezug auf die 16 bis 18 beschrieben.Next, a principle of estimating the center of combustion with respect to the 16 until 18 described.

16 ist ein Kennfeld, das eine Korrelation zwischen einem Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref (°) und dem Verhältnis zwischen dem ersten Zylinderinnendruck P1 und dem zweiten Zylinderinnendruck P2 zeigt. Dieses Kennfeld repräsentiert Ergebnisse einer tatsächlichen Messung des Druckverhältnisses P2/P1 und des Referenz-Verbrennungsschwerpunkts CA50ref bei Verwendung eines Motors mit Fremdzündung. Die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a erfasst den ersten Zylinderinnendruck P1 in der Nähe des Zündzeitpunkts durch den Drucksensor 10 und den zweiten Zylinderinnendruck P2 in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts. 16 zeigt das Ergebnis der Messung des Druckverhältnisses P2/P1 und des Referenz-Verbrennungsschwerpunkts CA50ref, während der volumetrische Wirkungsgrad und die Drehzahl des Motors 1 konstant gehalten werden. Hier ist der volumetrische Wirkungsgrad als volumetrischer Referenzwirkungsgrad ηref definiert und ist die Drehzahl als Referenzdrehzahl Nref definiert. 16 is a map showing a correlation between a reference combustion center CA50ref (°) and the ratio between the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder pressure P2. This map represents results of an actual measurement of the pressure ratio P2/P1 and the reference combustion center CA50ref when using a spark ignition engine. The combustion center estimation unit 124a detects the first in-cylinder pressure P1 near the ignition timing through the pressure sensor 10 and the second in-cylinder pressure P2 near the combustion end timing. 16 shows the result of measuring the pressure ratio P2/P1 and the reference combustion center CA50ref while keeping the volumetric efficiency and speed of the engine 1 constant. Here the volumetric efficiency is defined as the volumetric reference efficiency ηref and the speed is defined as the reference speed Nref.

Es wurde gemäß neuen Erkenntnissen des Erfinders der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass eine in 16 dargestellte starke Korrelation zwischen dem Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref und dem Verhältnis P2/P1 zwischen dem in der Nähe des Zündzeitpunkts erfassten ersten Zylinderinnendruck P1 und dem in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts erfassten zweiten Zylinderinnendruck P2 erhalten wird. Daher hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass der Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref anhand des Druckverhältnisses P2/P1 geschätzt werden kann.According to new findings by the inventor of the present application, it was found that one in 16 shown strong correlation between the reference center of combustion CA50ref and the ratio P2/P1 between the first internal cylinder pressure P1 detected near the ignition point and the second internal cylinder pressure P2 recorded near the end of combustion time. Therefore, the inventor of the present application has found that the reference combustion center CA50ref can be estimated from the pressure ratio P2/P1.

Zusätzlich wurde gemäß neuen Erkenntnissen des Erfinders der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a den Verbrennungsschwerpunkt CA50 bei der aktuellen Drehzahl und beim aktuellen volumetrischen Wirkungsgrad durch Korrigieren des mit dem volumetrischen Referenzwirkungsgrad ηref und der Referenzdrehzahl Nref geschätzten Referenz-Verbrennungsschwerpunkts CA50ref schätzen kann, wenn der volumetrische Wirkungsgrad vom volumetrischen Referenzwirkungsgrad ηref verschieden ist und die Motordrehzahl von der Referenzdrehzahl Nref verschieden ist.In addition, according to new findings of the inventor of the present application, it has been found that the combustion center of gravity estimating unit 124a can estimate the combustion center of gravity CA50 at the current rotational speed and the current volumetric efficiency by correcting the reference combustion center of gravity CA50ref estimated with the reference volumetric efficiency ηref and the reference rotational speed Nref, if the volumetric efficiency is different from the reference volumetric efficiency ηref and the engine speed is different from the reference speed Nref.

17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Korrekturbetrags ΔCA50_1 (°) für den Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref in Abhängigkeit von einer Änderung des volumetrischen Wirkungsgrads (%) zeigt. 17 is a diagram showing an example of a correction amount ΔCA50_1 (°) for the reference combustion center CA50ref depending on a change in volumetric efficiency (%).

18 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Korrekturbetrags ΔCA50_2 (°) für den Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref in Abhängigkeit von einer Änderung der Motorgeschwindigkeit (1/min) zeigt. 18 is a diagram showing an example of a correction amount ΔCA50_2 (°) for the reference combustion center CA50ref depending on a change in engine speed (rpm).

Auf der Grundlage dieser Korrekturbeträge ΔCA50_1 und ΔCA50_2 wird der Verbrennungsschwerpunkt CA50 bei der aktuellen Drehzahl und beim aktuellen volumetrischen Wirkungsgrad durch die folgende Formel (2) erhalten.

[Math. 2] CA 50 = CA 50 ref + Δ CA 50 _ 1 + Δ CA 50 _ 2

Figure DE112022000672T5_0002
Based on these correction amounts ΔCA50_1 and ΔCA50_2, the combustion center CA50 at the current speed and volumetric efficiency is obtained by the following formula (2).

[Math. 2] APPROX 50 = APPROX 50 ref + Δ APPROX 50 _ 1 + Δ APPROX 50 _ 2
Figure DE112022000672T5_0002

Zusätzlich kann die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a den Verbrennungsschwerpunkt CA50 durch Erhalten des Korrekturbetrags für den Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref für jeden Referenzwert nicht nur für den volumetrischen Wirkungsgrad und die Drehzahl, sondern auch beispielsweise für die EGR-Rate, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, den Zündzeitpunkt, die Kühlwassertemperatur und dergleichen und Ausführen der Korrektur am Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref mit höherer Genauigkeit schätzen.In addition, the combustion center estimation unit 124a can calculate the combustion center CA50 by obtaining the correction amount for the reference combustion center CA50ref for each reference value of not only the volumetric efficiency and the rotational speed but also, for example, the EGR rate, the air-fuel ratio, etc Estimate the ignition timing, the cooling water temperature and the like and make the correction to the reference combustion center CA50ref with higher accuracy.

Als nächstes wird die von der Steuereinrichtung 12A ausgeführte Verarbeitung zum Schätzen des Verbrennungsschwerpunkts CA50 mit Bezug auf 19 beschrieben.
19 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Prozedur zum Schätzen des Verbrennungsschwerpunkts durch die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a der Steuereinrichtung 12A zeigt.
Next, the processing for estimating the combustion center CA50 executed by the controller 12A is performed with reference to 19 described.
19 is a flowchart showing an example of a procedure for estimating the center of combustion by the center of combustion estimating unit 124a of the controller 12A.

Zuerst initialisiert die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a eine Variable R auf 0 (S21). Als nächstes nimmt die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a den vom Drucksensor 10 erfassten ersten Zylinderinnendruck P1 in der Nähe des Zündzeitpunkts entgegen (S22). Anschließend nimmt die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a den vom Drucksensor 10 erfassten zweiten Zylinderinnendruck P2 in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts entgegen (S23).First, the combustion center estimation unit 124a initializes a variable R to 0 (S21). Next, the combustion center estimation unit 124a receives the first in-cylinder pressure P1 near the ignition timing detected by the pressure sensor 10 (S22). The combustion center estimation unit 124a then receives the second in-cylinder pressure P2 detected by the pressure sensor 10 in the vicinity of the combustion end time (S23).

Als nächstes erhält die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a das Verhältnis PR = P2/P1 zwischen dem zweiten Zylinderinnendruck P2 und dem ersten Zylinderinnendruck P1 (S24) und addiert das Verhältnis PR zur Variable R (S25). Die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a wiederholt die Schritte S22 bis S25 mit einer vorgegebenen Anzahl N von Malen (beispielsweise N = 100), wodurch der integrierte Wert der Druckverhältnisse PR für N Zyklen als R erhalten wird.Next, the combustion center estimating unit 124a obtains the ratio PR=P2/P1 between the second in-cylinder pressure P2 and the first in-cylinder pressure P1 (S24), and adds the ratio PR to the variable R (S25). The combustion center estimating unit 124a repeats steps S22 to S25 a predetermined number N times (for example, N = 100), thereby obtaining the integrated value of the pressure ratios PR for N cycles as R.

Nachdem N Zyklen verstrichen sind, erhält die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a einen Zyklusmittelwert PRmean der Druckverhältnisse PR durch Dividieren des integrierten Werts R von PR durch die vorbestimmte Anzahl N von Zyklen (S26).After N cycles have elapsed, the combustion center estimation unit 124a obtains a cycle average PRmean of the pressure ratios PR by dividing the integrated value R of PR by the predetermined number N of cycles (S26).

Als nächstes berechnet die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a den Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref anhand des Mittelwerts PRmean des Druckverhältnisses PR (S27). In der Speichereinheit 123 der Steuereinrichtung 12A wird eine Korrelation zwischen dem vorab durch Kalibrieren erhaltenen Druckverhältnis PR und dem Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref als Korrelationsformel oder Tabellendaten vorgehalten. Die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a berechnet den Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref anhand des Mittelwerts PRmean des Druckverhältnisses PR durch Bezugnahme auf die Korrelationsformel oder die Tabellendaten.Next, the combustion center estimation unit 124a calculates the reference combustion center CA50ref based on the average value PRmean of the pressure ratio PR (S27). In the storage unit 123 of the control device 12A, a correlation between the pressure ratio PR obtained in advance by calibration and the reference combustion center CA50ref is stored as a correlation formula or table data. The combustion center estimating unit 124a calculates the reference combustion center CA50ref based on the average value PRmean of the pressure ratio PR by referring to the correlation formula or the table data.

Anschließend berechnet die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a den Verbrennungsschwerpunkt CA50 anhand des Referenz-Verbrennungsschwerpunkts CA50ref und des Korrekturwerts ΔCA50 für den Verbrennungsschwerpunkt. In der Speichereinheit 123 der Steuereinrichtung 12A werden eine Korrelation zwischen dem volumetrischen Wirkungsgrad und dem Korrekturwert für den Verbrennungsschwerpunkt, eine Korrelation zwischen der Drehzahl und dem Korrekturwert für den Verbrennungsschwerpunkt und dergleichen, die vorab durch Kalibrierung erhalten wurden, als Korrelationsformeln oder Tabellendaten vorgehalten. Die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a erhält die Summe der Korrekturwerte ΔCA50 für den Verbrennungsschwerpunkt durch Bezugnehmen auf die Korrelationsformel oder die Tabellendaten und addiert die Summe zum Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref, um den Verbrennungsschwerpunkt CA50 zu erhalten (S28).Then, the combustion center estimation unit 124a calculates the combustion center CA50 based on the reference combustion center CA50ref and the combustion center correction value ΔCA50. In the storage unit 123 of the controller 12A, a correlation between the volumetric efficiency and the center of combustion correction value, a correlation between the rotation speed and the center of combustion correction value, and the like obtained in advance by calibration are maintained as correlation formulas or table data. The combustion center estimation unit 124a obtains the sum of the combustion center correction values ΔCA50 by referring to the correlation formula or the table data, and adds the sum to the reference combustion center CA50ref to obtain the combustion center CA50 (S28).

Schließlich sendet die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a den erhaltenen Verbrennungsschwerpunkt CA50 zur Motorsteuereinheit 124b (S29).Finally, the combustion center estimation unit 124a sends the obtained combustion center CA50 to the engine control unit 124b (S29).

[Motorsteuerung][Motor control]

Als nächstes wird ein Beispiel der Motorsteuerung durch die Motorsteuereinheit 124b beschrieben.Next, an example of engine control by the engine control unit 124b will be described.

Um den thermischen Wirkungsgrad des Motors zu erhöhen, muss der Verbrennungsschwerpunkt geeignet festgelegt werden.In order to increase the thermal efficiency of the engine, the center of combustion must be set appropriately.

20 ist ein Diagramm, das eine allgemeine Beziehung zwischen einem optimalen Verbrennungsschwerpunkt CA50 und der Kraftstoffverbrauchsrate des Motors zeigt. 20 is a graph showing a general relationship between an optimal center of combustion CA50 and the engine's fuel consumption rate.

Im Allgemeinen nimmt die Kompressionsarbeit des Kolbens zu und nimmt der thermische Wirkungsgrad ab, wenn der Verbrennungsschwerpunkt gegenüber einem geeigneten Zeitpunkt vorgezogen wird. Zusätzlich nimmt die Abgasenergie zu und nimmt der thermische Wirkungsgrad ab, wenn der Verbrennungsschwerpunkt gegenüber dem geeigneten Zeitpunkt (Ziel) verzögert wird.In general, the work of compression of the piston increases and thermal efficiency decreases as the center of combustion is advanced from an appropriate point in time. Additionally, exhaust energy increases and thermal efficiency decreases as the center of combustion is delayed from the appropriate point in time (target).

Normalerweise wird der Zündzeitpunkt im Motor vorab für jede Last und Drehzahl festgelegt, so dass der Verbrennungsschwerpunkt an einem optimalen Zeitpunkt liegt. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der Verbrennungsschwerpunkt durch eine Änderung einer Umgebungsbedingung, eine zeitliche Änderung von Eigenschaften von Motorkomponenten und dergleichen gegenüber dem optimalen Zeitpunkt verschoben wird. Daher kann die Motorsteuereinheit 124b durch Steuern des Zündzeitpunkts und Legen des Verbrennungsschwerpunkts auf einen vorbestimmten optimalen Zeitpunkt selbst dann einen hohen thermischen Wirkungsgrad des Motors aufrechterhalten, wenn sich die Umgebungsbedingung oder die Eigenschaft der Motorkomponente im Laufe der Zeit ändert.Normally, the ignition timing in the engine is set in advance for each load and speed so that the center of combustion is at an optimal time. However, it is also conceivable that the center of combustion is shifted from the optimal point in time due to a change in an environmental condition, a change in properties of engine components over time, and the like. Therefore, by controlling the ignition timing and setting the combustion center at a predetermined optimal timing, the engine control unit 124b can maintain a high thermal efficiency of the engine even if the environmental condition or the characteristic of the engine component changes over time.

21 zeigt ein Beispiel eines Steuerblocks der Steuereinrichtung 12A, wodurch die EGR-Steuerung ausgeführt wird. 21 shows an example of a control block of the controller 12A, whereby the EGR control is carried out.

Die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a schätzt den aktuellen Verbrennungsschwerpunkt CA50 auf der Grundlage der Ausgabe (des Zylinderinnendrucks) des im Motor 1 bereitgestellten Drucksensors 10.The combustion center estimation unit 124a estimates the current combustion center CA50 based on the output (in-cylinder pressure) of the pressure sensor 10 provided in the engine 1.

Eine in der Motorsteuereinheit 124b enthaltene Abweichungsberechnungseinheit 124c erhält eine Abweichung δCA50 zwischen dem aktuellen Verbrennungsschwerpunkt CA50 und einem Zielverbrennungsschwerpunkt CA50 (in der Zeichnung als „Ziel-CA50“ bezeichnet).A deviation calculation unit 124c included in the engine control unit 124b obtains a deviation δCA50 between the current combustion center CA50 and a target combustion center CA50 (referred to as “target CA50” in the drawing).

Eine in der Motorsteuereinheit 124b enthaltene Zündzeitpunkt-Berechnungseinheit 124d berechnet den Zündzeitpunkt des Motors 1 auf der Grundlage der Abweichung δCA50. Die Zündzeitpunkt-Berechnungseinheit 124d wird beispielsweise durch einen PID-Regler implementiert und erhält den Zündzeitpunkt des Motors 1 derart, dass sich der aktuelle Verbrennungsschwerpunkt dem Zielverbrennungsschwerpunkt nähert. Dann sendet die Motorsteuereinheit 124b den von der Zündzeitpunkt-Berechnungseinheit 124d erhaltenen Zündzeitpunkt zum Motor 1 und wird der Betrieb des Motors 1 bei einem neuen Zündzeitpunkt ausgeführt.An ignition timing calculation unit 124d included in the engine control unit 124b calculates the ignition timing of engine 1 based on the deviation δCA50. The ignition timing calculation unit 124d is implemented, for example, by a PID controller and obtains the ignition timing of the engine 1 such that the current combustion center of gravity approaches the target combustion center of gravity. Then, the engine control unit 124b sends the ignition timing obtained from the ignition timing calculation unit 124d to the engine 1, and the operation of the engine 1 is carried out at a new ignition timing.

Wenngleich in der vorliegenden Ausführungsform das Verfahren zum Schätzen des Verbrennungsschwerpunkts CA50 beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Verbrennungsschwerpunkt CA50 beschränkt. Die Verbrennungszustands-Schätzeinheit kann eine Verbrennungsphase auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen dem ersten Zylinderinnendruck P1 und dem zweiten Zylinderinnendruck P2 schätzen. Beispielsweise kann die Verbrennungsphase so geschätzt werden, dass ein 10 %-Verbrennungszeitpunkt CA10 und der 90 %-Verbrennungszeitpunkt CA90 von der Verbrennungszustands-Schätzeinheit unter Verwendung des Verhältnisses P2/P1 zwischen dem in der Nähe des Zündzeitpunkts erfassten ersten Zylinderinnendruck P1 und dem in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts erfassten zweiten Zylinderinnendruck P2 geschätzt werden können.Although the method for estimating the combustion center CA50 has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to the combustion center CA50. The combustion state estimation unit may estimate a combustion phase based on the ratio between the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder pressure P2. For example, the combustion phase may be estimated to have a 10% combustion timing CA10 and the 90% combustion timing CA90 by the combustion state estimating unit using the ratio P2/P1 between the first in-cylinder pressure P1 detected near the ignition timing and that nearby second internal cylinder pressure P2 detected at the end of combustion can be estimated.

Ferner ist das Druckverhältnis nicht auf P2/P1 beschränkt und kann auch P1/P2 sein. Darüber hinaus kann, wenn die DruckdifferenzΔP = P2 - P1 oder ΔP = P1 - P2 anstelle des Druckverhältnisses verwendet wird, die Verbrennungsphase durch ein ähnliches Verfahren geschätzt werden. Ein Beispiel, bei dem die Druckdifferenz ΔP = P2 - P1 verwendet wird, wird mit Bezug auf 22 beschrieben.Furthermore, the pressure ratio is not limited to P2/P1 and may also be P1/P2. In addition, if the pressure difference ΔP = P2 - P1 or ΔP = P1 - P2 is used instead of the pressure ratio, the combustion phase can be estimated by a similar method. An example using the pressure difference ΔP = P2 - P1 is given with reference to 22 described.

22 ist ein Kennfeld, das eine Korrelation zwischen der Differenz zwischen dem ersten Zylinderinnendruck P1 und dem zweiten Zylinderinnendruck P2 und dem Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref (°) zeigt. Dieses Kennfeld repräsentiert Ergebnisse einer tatsächlichen Messung der Druckdifferenz P2 - P1 und des Referenz-Verbrennungsschwerpunkts CA50ref bei Verwendung eines Motors mit Fremdzündung. Hier werden ähnlich der erste Zylinderinnendruck P1 in der Nähe des Zündzeitpunkts durch den Drucksensor 10 und der zweite Zylinderinnendruck P2 in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts erfasst. 22 zeigt ein Ergebnis einer Messung der Druckdifferenz P2 - P1 und des Referenz-Verbrennungsschwerpunkts CA50ref, während der volumetrische Wirkungsgrad und die Drehzahl des Motors 1 konstant gehalten werden. Hier ist der volumetrische Wirkungsgrad als volumetrischer Referenzwirkungsgrad ηref definiert und ist die Drehzahl als Referenzdrehzahl Nref definiert. 22 is a map showing a correlation between the difference between the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder pressure P2 and the reference combustion center CA50ref (°). This map represents results of an actual measurement of the pressure difference P2 - P1 and the reference combustion center CA50ref when using a spark ignition engine. Here, similarly, the first cylinder internal pressure P1 is detected near the ignition timing by the pressure sensor 10 and the second cylinder internal pressure P2 is detected near the combustion end timing. 22 shows a result of a measurement of the pressure difference P2 - P1 and the reference combustion center CA50ref while keeping the volumetric efficiency and the speed of the engine 1 constant. Here the volumetric efficiency is defined as the volumetric reference efficiency ηref and the speed is defined as the reference speed Nref.

Es wurde gemäß neuen Erkenntnissen des Erfinders der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass eine in 22 dargestellte starke Korrelation zwischen dem Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref und der Druckdifferenz P2 - P1 zwischen dem in der Nähe des Zündzeitpunkts erfassten ersten Zylinderinnendruck P1 und dem in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts erfassten zweiten Zylinderinnendruck P2 erhalten wird. Daher hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass der Referenz-Verbrennungsschwerpunkt CA50ref anhand der Druckdifferenz P2 - P1 geschätzt werden kann.According to new findings by the inventor of the present application, it was found that one in 22 shown strong correlation between the reference combustion center CA50ref and the pressure difference P2 - P1 between the first cylinder internal pressure P1 detected near the ignition point and the second cylinder internal pressure P2 recorded near the end of combustion time. Therefore, the inventor of the present application has found that the reference combustion center CA50ref can be estimated from the pressure difference P2 - P1.

Zusätzlich wurde gemäß neuen Erkenntnissen des Erfinders der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass die Verbrennungsschwerpunkt-Schätzeinheit 124a den Verbrennungsschwerpunkt CA50 bei der aktuellen Drehzahl und beim aktuellen volumetrischen Wirkungsgrad durch Korrigieren des mit dem volumetrischen Referenzwirkungsgrad ηref und der Referenzdrehzahl Nref geschätzten Referenz-Verbrennungsschwerpunkts CA50ref schätzen kann, wenn der volumetrische Wirkungsgrad vom volumetrischen Referenzwirkungsgrad ηref verschieden ist und die Motordrehzahl von der Referenzdrehzahl Nref verschieden ist.In addition, according to new findings of the inventor of the present application, it has been found that the combustion center of gravity estimating unit 124a can estimate the combustion center of gravity CA50 at the current rotational speed and the current volumetric efficiency by correcting the reference combustion center of gravity CA50ref estimated with the reference volumetric efficiency ηref and the reference rotational speed Nref, if the volumetric efficiency is different from the reference volumetric efficiency ηref and the engine speed is different from the reference speed Nref.

<Beispiel für das Erhalten des Zylinderinnendrucks unter Verwendung der Entladungsspannung><Example of Obtaining In-Cylinder Pressure Using Discharge Voltage>

Wenngleich das Beispiel beschrieben wurde, bei dem die Steuereinrichtungen 12 und 12A gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen den Zylinderinnendruck unter Verwendung des Drucksensors 10 erfassen, kann der Zylinderinnendruck auch unter Verwendung eines Verfahrens, bei dem der Drucksensor 10 nicht verwendet wird, erhalten werden.Although the example has been described in which the controllers 12 and 12A according to the above-described embodiments detect the in-cylinder pressure using the pressure sensor 10, the in-cylinder pressure can also be obtained using a method in which the pressure sensor 10 is not used.

Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 12 den Zylinderinnendruck anhand der Entladungsspannung der Zündspule 17a erhalten. Daher kann die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Druckberechnungseinheit 31a) den ersten Zylinderinnendruck P1 und den zweiten Zylinderinnendruck P2 auf der Grundlage eines Spannungswerts der Zündspule (Zündspule 17a), eines Stromwerts der Zündspule (Zündspule 17a) oder einer Entladungszeit der Zündspule (Zündspule 17a) erhalten.For example, the control device 12 can obtain the in-cylinder pressure based on the discharge voltage of the ignition coil 17a. Therefore, the combustion state estimation unit (pressure calculation unit 31a) can obtain the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder pressure P2 based on a voltage value of the ignition coil (ignition coil 17a), a current value of the ignition coil (ignition coil 17a), or a discharge time of the ignition coil (ignition coil 17a).

23 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des zeitlichen Verlaufs eines Zündsignals, einer Primärspannung und einer Sekundärspannung der Zündspule 17a und eines Sekundärstroms zeigt. Für die Zündspule 17a wird das Zündsignal von der Steuereinrichtung 12 erzeugt. Dann ändern sich die Spannung (Primärspannung) auf der Primärseite der Zündspule 17a, die Spannung (Sekundärspannung) auf der Sekundärseite und der Strom (Sekundärstrom) auf der Sekundärseite im Laufe der Zeit. Die Entladungsperiode ist als die Periode definiert, in der sich der Sekundärstrom zu ändern beginnt, wenn das Zündsignal von einem hohen Pegel zu einem niedrigen Pegel übergeht, und auf den Originalwert zurückkehrt. 23 is a diagram showing an example of the timing of an ignition signal, a primary voltage and a secondary voltage of the ignition coil 17a, and a secondary current. The ignition signal for the ignition coil 17a is generated by the control device 12. Then they change Voltage (primary voltage) on the primary side of the ignition coil 17a, the voltage (secondary voltage) on the secondary side and the current (secondary current) on the secondary side over time. The discharge period is defined as the period in which the secondary current begins to change when the ignition signal goes from a high level to a low level and returns to the original value.

24 ist ein Kennfeld, das eine Korrelation zwischen einem Maximalwert V1max der Primärspannung unmittelbar nach Beginn der Entladung, einem Maximalwert V2max der Sekundärspannung und einem Zylinderinnendruck während der Entladung zeigt. 24 zeigt einen Zustand, in dem Änderungen des Zündsignals, der Primärspannung und der Sekundärspannung der Zündspule 17a und des Sekundärstroms auftreten. 24 is a map showing a correlation between a maximum value V1max of the primary voltage immediately after the start of the discharge, a maximum value V2max of the secondary voltage and an in-cylinder pressure during the discharge. 24 shows a state in which changes occur in the ignition signal, the primary voltage and the secondary voltage of the ignition coil 17a and the secondary current.

Wenn das Zündsignal vom hohen zum niedrigen Pegel übergeht, werden eine große Potentialdifferenz auf der Sekundärseite der Zündspule 17a erzeugt und eine Entladung in der Zündkerze 17b eingeleitet. Der Maximalwert V2max (kV) der Sekundärspannung unmittelbar nach Beginn der Entladung hat eine hohe Korrelation mit dem Zylinderinnendruck während der Entladung, wie in 24 dargestellt ist. Daher kann der Zylinderinnendruck während der Entladung durch Messen des Maximalwerts V2max der Sekundärspannung erhalten werden.When the ignition signal goes from high to low level, a large potential difference is generated on the secondary side of the ignition coil 17a and a discharge is initiated in the spark plug 17b. The maximum value V2max (kV) of the secondary voltage immediately after the start of the discharge has a high correlation with the in-cylinder pressure during the discharge, as in 24 is shown. Therefore, the in-cylinder pressure during discharge can be obtained by measuring the maximum value V2max of the secondary voltage.

Zusätzlich wird eine gegenelektromotorische Kraft auf der Primärseite der Zündspule 17a unmittelbar nach der Entladung der Zündkerze 17b erzeugt und hat der Maximalwert V1max (V) der Primärspannung unmittelbar nach Beginn der Entladung auch eine hohe Korrelation mit dem Zylinderinnendruck während der Entladung, wie in 24 dargestellt ist. Daher kann die Steuereinrichtung 12 den Zylinderinnendruck während der Entladung auch durch Messen des Maximalwerts V1max der Primärspannung der Zündspule 17a erhalten.In addition, a counter electromotive force is generated on the primary side of the ignition coil 17a immediately after the discharge of the spark plug 17b, and the maximum value V1max (V) of the primary voltage immediately after the start of the discharge also has a high correlation with the in-cylinder pressure during the discharge, as shown in 24 is shown. Therefore, the controller 12 can also obtain the in-cylinder pressure during discharge by measuring the maximum value V1max of the primary voltage of the ignition coil 17a.

25 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel von der Zündspule 17a bis zur Steuereinrichtung 12 in einem Fall zeigt, in dem die Steuereinrichtung 12 den Zylinderinnendruck auf der Grundlage der Sekundärspannung der Zündspule 17a erhält. 25 is a block diagram showing a configuration example from the ignition coil 17a to the controller 12 in a case where the controller 12 obtains the in-cylinder pressure based on the secondary voltage of the ignition coil 17a.

Der Verbrennungsmotor (Motor 1) weist die Zündspule (Zündspule 17a) und eine Spannungsspitzenwert-Halteeinheit (Spitzenwert-Halteschaltung 30) auf, welche die Spannung der Zündspule (Zündspule 17a) erfasst und den Spitzenwert der Spannung der Zündspule (Zündspule 17a) hält. Dann berechnet die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Druckberechnungseinheit 31a) den ersten Zylinderinnendruck P1 und den zweiten Zylinderinnendruck P2 auf der Grundlage des Spitzenwerts.The internal combustion engine (engine 1) has the ignition coil (ignition coil 17a) and a voltage peak holding unit (peak holding circuit 30), which detects the voltage of the ignition coil (ignition coil 17a) and holds the peak value of the voltage of the ignition coil (ignition coil 17a). Then, the combustion state estimation unit (pressure calculation unit 31a) calculates the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder pressure P2 based on the peak value.

Die Sekundärspannung der Zündspule 17a wird zur Spitzenwert-Halteschaltung 30 gesendet, der Spitzenwert der innerhalb einer vorbestimmten Zeit gemessenen Sekundärspannung wird von der Spitzenwert-Halteschaltung 30 gehalten, und der Spitzenwert der Sekundärspannung wird als Maximalwert V2max der Sekundärspannung erfasst. Die Spitzenwert-Halteschaltung 30 kann in einer Schaltung bereitgestellt werden, die das Zündsignal der Zündspule 17a zuführt.The secondary voltage of the ignition coil 17a is sent to the peak holding circuit 30, the peak value of the secondary voltage measured within a predetermined time is held by the peak holding circuit 30, and the peak value of the secondary voltage is detected as the maximum value V2max of the secondary voltage. The peak hold circuit 30 may be provided in a circuit that supplies the ignition signal to the ignition coil 17a.

Die Spitzenwert-Halteschaltung 30 sendet den Maximalwert V2max der Sekundärspannung zur Steuereinrichtung 12. Die Druckberechnungseinheit 31a in der Steuereinrichtung 12 erhält den Zylinderinnendruck während der Entladung unter Verwendung einer vorab durch Kalibrierung erhaltenen Korrelationsformel zwischen der maximalen Sekundärspannung V2max und dem Zylinderinnendruck oder von Tabellendaten.The peak holding circuit 30 sends the maximum value V2max of the secondary voltage to the controller 12. The pressure calculation unit 31a in the controller 12 obtains the in-cylinder pressure during discharge using a correlation formula between the maximum secondary voltage V2max and the in-cylinder pressure obtained in advance by calibration or from table data.

Zusätzlich führt die Druckberechnungseinheit 31a eine Verarbeitung zum Erhalten des Zylinderinnendrucks anhand der Primärspannung der Zündspule 17a in der gleichen Weise wie die Verarbeitung zum Erhalten des Zylinderinnendrucks anhand der Sekundärspannung aus. Das heißt, dass der Maximalwert V1max der Primärspannung der Zündspule 17a von der Spitzenwert-Halteschaltung 30 erfasst und zur Steuereinrichtung 12 gesendet wird. Die in der Steuereinrichtung 12 bereitgestellte Druckberechnungseinheit 31a erhält den Zylinderinnendruck während der Entladung unter Verwendung einer vorab durch Kalibrierung erhaltenen Korrelationsformel zwischen dem Primärspannungs-Maximalwert V1max und dem Zylinderinnendruck oder von Tabellendaten.In addition, the pressure calculation unit 31a performs processing for obtaining the in-cylinder pressure based on the primary voltage of the ignition coil 17a in the same manner as the processing for obtaining the in-cylinder pressure based on the secondary voltage. That is, the maximum value V1max of the primary voltage of the ignition coil 17a is detected by the peak holding circuit 30 and sent to the controller 12. The pressure calculation unit 31a provided in the controller 12 obtains the in-cylinder pressure during discharge using a correlation formula between the primary voltage maximum value V1max and the in-cylinder pressure obtained in advance by calibration or table data.

Wenn die Erfassung des Zylinderinnendrucks durch die Zündspule 17a auf ein Verbrennungszustands-Schätzverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird, erhält die Druckberechnungseinheit 31a zuerst den Zylinderinnendruck P1 auf der Grundlage des Sekundärspannungs-Maximalwerts V2max oder des Primärspannungs-Maximalwerts V1max, der mit der Entladung zum Zündzeitpunkt einhergeht. Zusätzlich sendet die Steuereinrichtung 12 in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts das Zündsignal zur Zündspule 17a und wird die Entladung von der Zündspule 17a ausgeführt. Die zweite Entladung geschieht beim Erhalten des zweiten Zylinderinnendrucks P2, die Zündung erfolgt jedoch nicht zu diesem Zeitpunkt. Die Druckberechnungseinheit 31a erhält den zweiten Zylinderinnendruck P2 auf der Grundlage des Sekundärspannungs-Maximalwerts V2max oder des Primärspannungs-Maximalwerts V1max der Zündspule 17a während der Entladung.When the detection of the in-cylinder pressure by the ignition coil 17a is applied to a combustion state estimation method according to the present embodiment, the pressure calculation unit 31a first obtains the in-cylinder pressure P1 based on the secondary voltage maximum value V2max or the primary voltage maximum value V1max associated with the discharge at the ignition timing comes along. In addition, in the vicinity of the combustion end timing, the controller 12 sends the ignition signal to the ignition coil 17a, and the discharge is carried out from the ignition coil 17a. The second discharge occurs upon obtaining the second in-cylinder pressure P2, but ignition does not occur at this time. The pressure calculation unit 31a obtains the second in-cylinder pressure P2 based on the secondary voltage maximum value V2max or the primary voltage maximum value V1max of the ignition coil 17a during discharge.

Falls die Druckberechnungseinheit 31a den Zylinderinnendruck auf der Grundlage der Spannung der Zündspule 17a erhält, muss die Zündspule 17a geladen und entladen werden, so dass die Erfassung des Zylinderinnendrucks in regelmäßigen Intervallen (beispielsweise 4 ms oder mehr) ausgeführt werden muss. Beim Verbrennungszustands-Erfassungsverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Druckberechnungseinheit 31a den Zylinderinnendruck jedoch in der Nähe des Zündzeitpunkts und in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts erfassen. Gewöhnlich ist das Intervall zwischen dem Zündzeitpunkt und dem Verbrennungsendzeitpunkt länger als die Zeit für das Laden/Entladen der Zündspule 17a. Daher ist es beim Verbrennungszustands-Schätzverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt, ein Verfahren anzuwenden, bei dem der Zylinderinnendruck auf der Grundlage der Spannung der Zündspule 17a erfasst wird.If the pressure calculation unit 31a obtains the in-cylinder pressure based on the voltage of the ignition coil 17a, the ignition coil 17a must be charged and discharged, so the detection of the in-cylinder pressure must be carried out at regular intervals (for example, 4 ms or more). However, in the combustion state detection method according to the present embodiment, the pressure calculation unit 31a can detect the in-cylinder pressure near the ignition timing and near the combustion end timing. Usually, the interval between the ignition timing and the combustion end timing is longer than the time for charging/discharging the ignition coil 17a. Therefore, in the combustion state estimation method according to the present embodiment, it is preferable to adopt a method in which the in-cylinder pressure is detected based on the voltage of the ignition coil 17a.

Wenn die Druckberechnungseinheit 31a den Zylinderinnendruck wie vorstehend beschrieben auf der Grundlage der Spannung der Zündspule 17a erfasst, wird der Drucksensor 10 unnötig und können die Kosten des Motorsystems verringert werden. Zusätzlich braucht kein Platz für das Anbringen des Drucksensors 10 vorgesehen werden, was zu dem Vorteil führt, dass der Freiheitsgrad für den Entwurf des Motors beispielsweise in Hinblick auf einen Kühlwasserdurchgang und die Form der Verbrennungskammer vergrößert wird.When the pressure calculation unit 31a detects the in-cylinder pressure based on the voltage of the ignition coil 17a as described above, the pressure sensor 10 becomes unnecessary and the cost of the engine system can be reduced. In addition, no space needs to be provided for mounting the pressure sensor 10, resulting in the advantage that the degree of freedom for designing the engine with respect to, for example, a cooling water passage and the shape of the combustion chamber is increased.

(Beispiel für das Erhalten des Zylinderinnendrucks unter Verwendung der Entladungsperiode)(Example of Obtaining In-Cylinder Pressure Using Discharge Period)

Der Zylinderinnendruck kann nicht nur unter Verwendung der maximalen Spannung der Zündspule 17a, sondern auch unter Verwendung der Entladungsperiode erhalten werden. Im Allgemeinen nimmt die Entladungsperiode der Zündspule 17a ab, wenn der Zylinderinnendruck zunimmt. 26 zeigt als Entladungsperiode die Periode vom Beginn der Entladung bis zum Zeitpunkt, zu dem der Sekundärstrom der Zündspule 17a gleich einem vorbestimmten Wert oder kleiner als dieser wird.The in-cylinder pressure can be obtained not only using the maximum voltage of the ignition coil 17a but also using the discharge period. In general, the discharge period of the ignition coil 17a decreases as the in-cylinder pressure increases. 26 shows as a discharge period the period from the start of discharge to the time when the secondary current of the ignition coil 17a becomes equal to or smaller than a predetermined value.

26 ist ein Kennfeld, das eine Korrelation zwischen der Entladungsperiode und dem Zylinderinnendruck bei der Entladung zeigt. Dieses Kennfeld zeigt Ergebnisse einer tatsächlichen Messung der Entladungsperiode [ms] und des Zylinderinnendrucks bei der Entladung bei Verwendung eines Motors mit Fremdzündung. 26 is a map showing a correlation between the discharge period and the in-cylinder pressure during discharge. This map shows results of an actual measurement of the discharge period [ms] and the in-cylinder pressure during discharge when using a spark ignition engine.

Es wurde gemäß neuen Erkenntnissen des Erfinders der vorliegenden Anmeldung herausgefunden, dass eine starke Korrelation zwischen der Entladungsperiode und dem Zylinderinnendruck bei der Entladung erhalten werden kann, wie in 26 dargestellt ist. Die Druckberechnungseinheit 31a kann den Zylinderinnendruck unter Verwendung der Korrelation zwischen dem Zylinderinnendruck und der Entladungsperiode der Zündspule 17a erhalten. Daher kann der Verbrennungsschwerpunkt CA50 auf der Grundlage des in der Nähe des Zündzeitpunkts erfassten ersten Zylinderinnendrucks P1 und des in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts erfassten zweiten Zylinderinnendrucks P2 anhand der Entladungsperiode geschätzt werden.It has been found, according to new findings of the inventor of the present application, that a strong correlation can be obtained between the discharge period and the in-cylinder pressure at discharge, as shown in 26 is shown. The pressure calculation unit 31a can obtain the in-cylinder pressure using the correlation between the in-cylinder pressure and the discharge period of the ignition coil 17a. Therefore, the combustion center CA50 can be estimated based on the first in-cylinder pressure P1 detected near the ignition timing and the second in-cylinder pressure P2 detected near the combustion end timing based on the discharge period.

(Beispiel für das Erhalten des Zylinderinnendrucks unter Verwendung der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle)(Example of Obtaining In-Cylinder Pressure Using Crankshaft Angular Acceleration)

Ferner kann die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Druckberechnungseinheit 31b) den ersten Zylinderinnendruck P1 und den zweiten Zylinderinnendruck P2 auf der Grundlage der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle erhalten.Further, the combustion state estimation unit (pressure calculation unit 31b) may obtain the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder pressure P2 based on the angular acceleration of the crankshaft.

Die Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle wird durch die folgende Formel (3) ausgedrückt. ω repräsentiert die Kurbelwellen-Drehzahl, J repräsentiert das Trägheitsmoment, Te repräsentiert das Verbrennungsdrehmoment, und TL repräsentiert das Lastdrehmoment. Das Lastdrehmoment TL wird auf der Grundlage der Drehzahl des Motors 1 geschätzt.

[Math. 3] J d ω d t = T e T L

Figure DE112022000672T5_0003
The angular acceleration of the crankshaft is expressed by the following formula (3). ω represents the crankshaft speed, J represents the moment of inertia, T e represents the combustion torque, and T L represents the load torque. The load torque T L is estimated based on the speed of the engine 1.

[Math. 3] J d ω d t = T e T L
Figure DE112022000672T5_0003

Das Verbrennungsdrehmoment Te wird durch die folgende Formel (4) ausgedrückt, die eine Funktion des Zylinderinnendrucks Pc und des Kurbelwellenwinkels θ ist.

[Math. 4] T e = f u n c . ( P c ,   θ )

Figure DE112022000672T5_0004
The combustion torque T e is expressed by the following formula (4), which is a function of the in-cylinder pressure Pc and the crankshaft angle θ.

[Math. 4] T e = f u n c . ( P c , θ )
Figure DE112022000672T5_0004

Die Steuereinrichtung 12 kann den Zylinderinnendruck Pc beim Kurbelwellenwinkel θ durch Einsetzen der Winkelbeschleunigung dω/dt der Kurbelwelle beim Kurbelwellenwinkel θ in Formel (3) und gleichzeitiges Lösen der Gleichung mit Formel (4) erhalten.The controller 12 can obtain the in-cylinder pressure Pc at the crankshaft angle θ by substituting the angular acceleration dω/dt of the crankshaft at the crankshaft angle θ into formula (3) and simultaneously solving the equation using formula (4).

27 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel vom Kurbelwellenwinkelsensor 11 bis zur Steuereinrichtung 12 in einem Fall zeigt, in dem die Steuereinrichtung 12 den Zylinderinnendruck auf der Grundlage der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle erhält. 27 is a block diagram showing a configuration example from the crank angle sensor 11 to the controller 12 in a case where the controller 12 obtains the in-cylinder pressure based on the angular acceleration of the crankshaft.

Der Verbrennungsmotor (Motor 1) weist eine Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinheit (Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinheit 32) auf, welche die Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle berechnet.The internal combustion engine (engine 1) has an angular acceleration calculation unit (angular acceleration calculation unit 32) which calculates the angular acceleration of the crankshaft.

Die Verbrennungszustands-Schätzeinheit (Druckberechnungseinheit 31b) berechnet den ersten Zylinderinnendruck P1 und den zweiten Zylinderinnendruck P2 auf der Grundlage der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle.The combustion state estimation unit (pressure calculation unit 31b) calculates the first in-cylinder pressure P1 and the second in-cylinder pressure P2 based on the angular acceleration of the crankshaft.

Der vom Kurbelwellenwinkelsensor 11 erfasste Kurbelwellenwinkel θ wird zur Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinheit 32 gesendet. Die Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinheit 32 berechnet die Winkelbeschleunigung dω/dt der Kurbelwelle unter Verwendung des Kurbelwellenwinkels θ. Dann sendet die Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinheit 32 die Winkelbeschleunigung dω/dt der Kurbelwelle und den Kurbelwellenwinkel θ zur Steuereinrichtung 12. Die Druckberechnungseinheit 31b in der Steuereinrichtung 12 erhält den Zylinderinnendruck durch gleichzeitiges Lösen der Gleichungen aus den Formeln (3) und (4).The crankshaft angle θ detected by the crankshaft angle sensor 11 is sent to the angular acceleration calculation unit 32. The angular acceleration calculation unit 32 calculates the angular acceleration dω/dt of the crankshaft using the crankshaft angle θ. Then, the angular acceleration calculation unit 32 sends the angular acceleration dω/dt of the crankshaft and the crankshaft angle θ to the controller 12. The pressure calculation unit 31b in the controller 12 obtains the in-cylinder pressure by simultaneously solving the equations from the formulas (3) and (4).

Falls die Erfassung des Zylinderinnendrucks auf der Grundlage der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle auf das Verbrennungszustands-Schätzverfahren gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewendet wird, erfasst die Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinheit 32 die Winkelbeschleunigung dω/dt der Kurbelwelle unter Verwendung des Kurbelwellenwinkelsensors 11 in der Nähe des Zündzeitpunkts und in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts. Die Druckberechnungseinheit 31b löst die Gleichungen der Formeln (3) und (4) gleichzeitig unter Verwendung der Winkelbeschleunigung dω/dt, um den ersten Zylinderinnendruck P1 in der Nähe des Zündzeitpunkts und den zweiten Zylinderinnendruck P2 in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts zu erhalten.If the detection of the in-cylinder pressure based on the angular acceleration of the crankshaft is applied to the combustion state estimation method according to the present embodiment, the angular acceleration calculation unit 32 detects the angular acceleration dω/dt of the crankshaft using the crankshaft angle sensor 11 in the vicinity of the ignition timing and in the Proximity to the end of combustion time. The pressure calculation unit 31b solves the equations of formulas (3) and (4) simultaneously using the angular acceleration dω/dt to obtain the first in-cylinder pressure P1 near the ignition timing and the second in-cylinder pressure P2 near the combustion end timing.

Wenn der Zylinderinnendruck Pc auf diese Weise auf der Grundlage der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle erfasst wird, wird der Drucksensor 10 unnötig und können die Kosten des Motorsystems verringert werden.When the in-cylinder pressure Pc is detected based on the angular acceleration of the crankshaft in this way, the pressure sensor 10 becomes unnecessary and the cost of the engine system can be reduced.

Die vorstehend beschriebene Steuereinrichtung 12 gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform kann den Verbrennungszustand (die Drehmomentvariation und die Verbrennungsphase) unter Verwendung des Zylinderinnendrucks genau schätzen. Gemäß der ersten und der zweiten Ausführungsform kann der Verbrennungszustand unter Verwendung zweier in der Nähe des Zündzeitpunkts und in der Nähe des Verbrennungsendzeitpunkts erfasster Zylinderinnendrücke pro Zyklus für die Schätzung des Verbrennungszustands genau geschätzt werden. Weil die Berechnung unter Verwendung zweier Zylinderinnendrücke ausgeführt wird, können zusätzlich der benötigte Speicher und die benötigte Rechenlast verringert werden.The above-described controller 12 according to the first and second embodiments can accurately estimate the combustion state (the torque variation and the combustion phase) using the in-cylinder pressure. According to the first and second embodiments, the combustion state can be accurately estimated using two in-cylinder pressures detected near the ignition timing and near the combustion end timing per cycle for estimating the combustion state. Additionally, because the calculation is performed using two internal cylinder pressures, the required memory and computational load can be reduced.

Weil die schnelle Druckabtastung unnötig ist, kann die Steuereinrichtung 12 den Zylinderinnendruck zusätzlich unter Verwendung existierender Motorvorrichtungen in der Art der Zündspule 17a und des Kurbelwellenwinkelsensors 11 erfassen, ohne einen Zylinderinnendrucksensor zu verwenden. Dadurch können die für das Schätzen des Verbrennungszustands erforderlichen Systemkosten verringert werden. In addition, because the rapid pressure sensing is unnecessary, the controller 12 may detect the in-cylinder pressure using existing engine devices such as the ignition coil 17a and the crank angle sensor 11 without using an in-cylinder pressure sensor. This can reduce the system cost required for estimating the combustion state.

<Andere><Other>

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die jeweiligen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es sind natürlich verschiedene andere Anwendungsbeispiele und modifizierte Beispiele möglich, solange der in den Ansprüchen beschriebene Grundgedanke der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird.The present invention is not limited to the respective embodiments described above, and various other application examples and modified examples are of course possible as long as the spirit of the present invention as described in the claims is not impaired.

Beispielsweise wurde die Konfiguration der Steuereinrichtung 12 in jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform detailliert beschrieben, um die vorliegende Erfindung leicht verständlich zu beschreiben, wobei die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise darauf beschränkt ist, dass sie alle beschriebenen Komponenten aufweist. Ferner können einige der Komponenten einer bestimmten Ausführungsform durch die Komponenten einer anderen Ausführungsform ersetzt werden. Zusätzlich können die Komponenten einer bestimmten Ausführungsform zur Konfiguration einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. Zusätzlich kann ein Teil der Konfiguration jeder Ausführungsform zu einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden, daraus entnommen werden oder durch eine andere Konfiguration ersetzt werden.For example, the configuration of the controller 12 in each embodiment described above has been described in detail in order to describe the present invention in an easy-to-understand manner, but the present invention is not necessarily limited to having all of the components described. Further, some of the components of a particular embodiment may be replaced with the components of another embodiment. Additionally, the components of a particular embodiment may be added to configure another embodiment. Additionally, a portion of the configuration of each embodiment may be added to, removed from, or replaced with another embodiment.

Zusätzlich können einige oder alle der vorstehend beschriebenen Konfigurationen, Funktionen, Verarbeitungseinheiten und dergleichen der Steuereinrichtung 12 durch Hardware, beispielsweise durch Entwurf mit einer integrierten Schaltung, implementiert werden. Ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder dergleichen kann als Hardware verwendet werden.In addition, some or all of the above-described configurations, functions, processing units, and the like of the controller 12 may be implemented by hardware, for example, by integrated circuit design. A field programmable gate array (FPGA), an application specific integrated circuit (ASIC), or the like can be used as hardware.

Zusätzlich geben die Steuerleitungen und Informationsleitungen jene an, die als für die Erklärung notwendig angesehen werden, und sie geben nicht notwendigerweise alle Steuerleitungen und Informationsleitungen im Produkt an. In der Praxis kann davon ausgegangen werden, dass fast alle Konfigurationen verbunden sind.In addition, the control lines and information lines indicate those considered necessary for the explanation, and they do not necessarily indicate all the control lines and information lines in the product. In practice it can be assumed that almost all configurations are connected.

Ferner können im in den 3 und 19 dargestellten Flussdiagramm mehrere Verarbeitungen parallel ausgeführt werden oder kann die Verarbeitungsreihenfolge innerhalb eines das Verarbeitungsergebnis nicht beeinflussenden Bereichs geändert werden.Furthermore, in the 3 and 19 In the flowchart shown, several processing processes can be carried out in parallel or the processing sequence can be changed within an area that does not influence the processing result.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11
Motorengine
1010
DrucksensorPressure sensor
1212
SteuereinrichtungControl device
17a17a
Zündspuleignition coil
17b17b
Zündkerzespark plug
3030
Spitzenwert-HalteschaltungPeak hold circuit
31a31a
DruckberechnungseinheitPressure calculation unit
31b31b
DruckberechnungseinheitPressure calculation unit
3232
Winkelbeschleunigungs-BerechnungseinheitAngular acceleration calculation unit
121121
Ein-/AusgabeeinheitInput/output unit
122122
SteuereinheitControl unit
122a122a
Drehmomentvariation-SchätzeinheitTorque variation estimation unit
122b122b
MotorsteuereinheitEngine control unit
122c122c
AbweichungsberechnungseinheitDeviation calculation unit
122d122d
Betätigungsstärken-BerechnungseinheitActuation strength calculation unit
123123
SpeichereinheitStorage unit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • JP 2017057803 A [0005]JP 2017057803 A [0005]
  • JP 2002097996 A [0005]JP 2002097996 A [0005]

Claims (14)

Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung, aufweisend: eine Verbrennungszustands-Schätzeinheit, die den Verbrennungszustand eines Verbrennungsmotors auf der Grundlage eines in der Nähe eines Zündzeitpunkts erfassten ersten Zylinderinnendrucks und eines in der Nähe eines Verbrennungsendzeitpunkts erfassten zweiten Zylinderinnendrucks schätzt.Internal combustion engine control device, comprising: a combustion state estimation unit that estimates the combustion state of an internal combustion engine based on a first in-cylinder pressure detected near an ignition timing and a second in-cylinder pressure detected near a combustion end timing. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustands-Schätzeinheit die Differenz zwischen dem ersten Zylinderinnendruck und dem zweiten Zylinderinnendruck in mehreren Zyklen berechnet und den Betrag der Drehmomentvariation des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der Variationsrate der Differenz in den mehreren Zyklen schätzt.Internal combustion engine control device Claim 1 , wherein the combustion state estimating unit calculates the difference between the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure in multiple cycles and estimates the amount of torque variation of the internal combustion engine based on the variation rate of the difference in the multiple cycles. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine Motorsteuereinheit, welche die Abgasrezirkulations (EGR)-Rate oder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage des Betrags der Drehmomentvariation steuert.Internal combustion engine control device Claim 2 , further comprising: an engine control unit that controls the exhaust gas recirculation (EGR) rate or the air-fuel ratio based on the amount of torque variation. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 2, ferner aufweisend: eine Motorsteuereinheit, welche die Zündenergie, die Intensität der Strömung im Zylinder, das Kompressionsverhältnis und/oder die Ansauglufttemperatur auf der Grundlage des Betrags der Drehmomentvariation steuert.Internal combustion engine control device Claim 2 , further comprising: an engine control unit that controls the ignition energy, the intensity of the flow in the cylinder, the compression ratio and / or the intake air temperature based on the amount of torque variation. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustands-Schätzeinheit den Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks entsprechend dem Zündzeitpunkt des Zylinders ändert.Internal combustion engine control device Claim 1 , wherein the combustion state estimation unit changes the detection timing of the first in-cylinder pressure according to the ignition timing of the cylinder. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Verbrennungszustands-Schätzeinheit die Differenz zwischen dem Erfassungszeitpunkt des ersten Zylinderinnendrucks und dem Zündzeitpunkt des Zylinders auf höchstens 1 ms setzt.Internal combustion engine control device Claim 5 , wherein the combustion state estimation unit sets the difference between the detection timing of the first cylinder internal pressure and the ignition timing of the cylinder to at most 1 ms. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustands-Schätzeinheit den Erfassungszeitpunkt des zweiten Zylinderinnendrucks entsprechend einem 90 %-Verbrennungszeitpunkt des Zylinders ändert.Internal combustion engine control device Claim 1 , wherein the combustion state estimating unit changes the detection timing of the second in-cylinder pressure according to a 90% combustion timing of the cylinder. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Verbrennungszustands-Schätzeinheit die Differenz zwischen dem Erfassungszeitpunkt des zweiten Zylinderinnendrucks und einem um 20° gegenüber dem 90 %-Verbrennungszeitpunkt des Zylinders verzögerten Zeitpunkt auf höchstens 10° legt.Internal combustion engine control device Claim 7 , wherein the combustion state estimation unit sets the difference between the detection timing of the second cylinder internal pressure and a timing delayed by 20° compared to the 90% combustion timing of the cylinder to at most 10°. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustands-Schätzeinheit die Verbrennungsphase auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen dem ersten Zylinderinnendruck und dem zweiten Zylinderinnendruck schätzt.Internal combustion engine control device Claim 1 , wherein the combustion state estimating unit estimates the combustion phase based on the ratio between the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 9, ferner aufweisend: eine Motorsteuereinheit, welche den Zündzeitpunkt auf der Grundlage des Verhältnisses zwischen dem ersten Zylinderinnendruck und dem zweiten Zylinderinnendruck steuert.Internal combustion engine control device Claim 9 , further comprising: an engine control unit that controls the ignition timing based on the ratio between the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustands-Schätzeinheit den ersten Zylinderinnendruck und den zweiten Zylinderinnendruck auf der Grundlage des Spannungswerts einer Zündspule, des Stromwerts der Zündspule oder der Entladungszeit der Zündspule erhält.Internal combustion engine control device Claim 1 , wherein the combustion state estimating unit obtains the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure based on the voltage value of an ignition coil, the current value of the ignition coil, or the discharge time of the ignition coil. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor eine Zündspule und eine Spannungsspitzenwert-Halteeinheit, welche die Spannung der Zündspule erfasst und den Spitzenwert der Spannung der Zündspule hält, aufweist und die Verbrennungszustands-Schätzeinheit den ersten Zylinderinnendruck und den zweiten Zylinderinnendruck auf der Grundlage des Spitzenwerts berechnet.Internal combustion engine control device Claim 1 , wherein the internal combustion engine includes an ignition coil and a voltage peak holding unit that detects the voltage of the ignition coil and holds the peak value of the voltage of the ignition coil, and the combustion state estimation unit calculates the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure based on the peak value. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Verbrennungszustands-Schätzeinheit den ersten Zylinderinnendruck und den zweiten Zylinderinnendruck auf der Grundlage der Winkelbeschleunigung einer Kurbelwelle erhält.Internal combustion engine control device Claim 1 , wherein the combustion state estimation unit obtains the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure based on the angular acceleration of a crankshaft. Verbrennungsmotor-Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor eine Winkelbeschleunigungs-Berechnungseinheit aufweist, welche die Winkelbeschleunigung einer Kurbelwelle berechnet, und die Verbrennungszustands-Schätzeinheit den ersten Zylinderinnendruck und den zweiten Zylinderinnendruck auf der Grundlage der Winkelbeschleunigung der Kurbelwelle berechnet.Internal combustion engine control device Claim 1 , wherein the internal combustion engine includes an angular acceleration calculation unit that calculates the angular acceleration of a crankshaft, and the combustion state estimation unit calculates the first in-cylinder pressure and the second in-cylinder pressure based on the angular acceleration of the crankshaft.
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