JP2000008941A - Combustion state detection device for internal combustion engine - Google Patents

Combustion state detection device for internal combustion engine

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JP2000008941A
JP2000008941A JP10174943A JP17494398A JP2000008941A JP 2000008941 A JP2000008941 A JP 2000008941A JP 10174943 A JP10174943 A JP 10174943A JP 17494398 A JP17494398 A JP 17494398A JP 2000008941 A JP2000008941 A JP 2000008941A
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JP
Japan
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combustion
engine
rotation
combustion state
fuel
Prior art date
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JP10174943A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Sadakane
伸治 定金
Iku Otsuka
郁 大塚
Kazuhisa Mogi
和久 茂木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect a combustion state as well as fuel property in a short time in the area where the number of rotation of an engine just after starting is not stabilized, namely in an early stage after starting. SOLUTION: When a favorable combustion is compared with a rough combustion by a heavy quality fuel, a rapid increase in rotation speed is seen in either case, in the term from a start up to a complete explosion but at the dropping area of rotation speed thereafter, the rotation change rate in the rough combustion case is a vary bigger value than that of the favorable combustion. The increase of a rotation required time, namely the drop of the rotation speed between the last ignition cycle and a present ignition cycle is detected and the rotation change rate is found out. When this rotation change rate exceeds a judging base value, by judging that the combustion is deteriorated due to the heavy quality of a fuel property, the combustion state is detected immediately in the area just after starting, while removing the rapid increase area of rotation speed at the starting time.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関における
燃焼の状態を検出する装置に関する。
The present invention relates to an apparatus for detecting a state of combustion in an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、内燃機関の始動時においては、
吸入空気量も少なく、吸気管圧力も不安定であるため、
吸入空気量を正確に計測し又は推定することができな
い。そのため、始動時には、吸入空気量にかかわらず、
機関冷却水温度に基づいて燃料噴射量が算出される。こ
の始動時燃料噴射量は、機関が冷えているほど、壁面に
付着した燃料が気化しにくくなるため、低温側で増量せ
しめられている。
2. Description of the Related Art Generally, when starting an internal combustion engine,
Because the intake air volume is small and the intake pipe pressure is unstable,
The amount of intake air cannot be accurately measured or estimated. Therefore, when starting, regardless of the amount of intake air,
The fuel injection amount is calculated based on the engine cooling water temperature. The fuel injection amount at the start is increased on the low temperature side because the fuel adhering to the wall surface is less likely to evaporate as the engine cools.

【0003】しかし、壁面に付着する燃料の量は、同一
の機関冷却水温度であっても、燃料の性状によって相違
してくる。すなわち、揮発性の良くない重質燃料の場合
には、気化しにくく、従って壁面に付着しやすい。一
方、揮発性の良い軽質燃料の場合には、気化しやすく、
従って壁面に付着しにくい。そのため、機関始動時にお
いては、燃料性状を反映させた燃料噴射制御を行うこと
が好ましい。
However, the amount of fuel adhering to the wall surface differs depending on the properties of the fuel even at the same engine coolant temperature. That is, in the case of a heavy fuel having poor volatility, it is difficult to vaporize, and therefore, it is easily attached to the wall surface. On the other hand, in the case of light fuel with good volatility, it is easy to vaporize,
Therefore, it does not easily adhere to the wall surface. Therefore, when starting the engine, it is preferable to perform fuel injection control that reflects fuel properties.

【0004】燃料性状を検出する最も単純な方法として
燃料タンク内の燃料を直接検出することが考えられる
が、このような直接的方法は実用的でない。そのため、
例えば特開平8−284708号公報に開示されるよう
に、機関の回転変動に基づいて燃焼状態ひいては燃料性
状を検出する装置が知られている。
[0004] The simplest method for detecting the fuel property is to directly detect the fuel in the fuel tank, but such a direct method is not practical. for that reason,
For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-284708, there is known an apparatus for detecting a combustion state and, consequently, a fuel property based on engine speed fluctuations.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来技術の装
置では、始動後所定時間が経過して機関の回転が安定し
た状態すなわちアイドル定常状態に至ってから、回転変
動すなわち燃焼状態の検出を開始している。しかしなが
ら、燃料性状による燃焼状態の差異は、始動直後に顕著
に現れるのに対し、従来の方法では、検出するまでに時
間がかかりすぎ、燃料噴射量の補正が遅れるという問題
がある。
In the above-mentioned prior art apparatus, detection of rotation fluctuation, that is, combustion state, is started after a predetermined time elapses after the engine starts and the engine rotation reaches a stable state, that is, an idling steady state. ing. However, the difference in the combustion state due to the fuel property appears remarkably immediately after starting, whereas the conventional method has a problem that it takes too much time to detect the fuel, and the correction of the fuel injection amount is delayed.

【0006】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、その目的は、早期にすなわち始動直後の機関回
転が安定していない領域にて短時間に燃焼状態を検出す
ることができる内燃機関の燃焼状態検出装置を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an internal combustion system capable of detecting a combustion state in an early stage, that is, in a region in which engine rotation is not stable immediately after starting. An object of the present invention is to provide a combustion state detecting device for an engine.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、機関回転速度が低下しつつあると
きの点火サイクルごとの機関回転速度の変動率を機関始
動時より算出し始める変動率算出手段と、前記変動率算
出手段によって算出される変動率が所定の判定基準値を
超えたとき燃焼が悪化したと判定する燃焼状態判定手段
と、を具備する、内燃機関の燃焼状態検出装置が提供さ
れる。
According to the present invention, a change rate of the engine speed for each ignition cycle when the engine speed is decreasing is calculated from the time when the engine is started. A combustion state of the internal combustion engine, comprising: a fluctuation rate calculating means to be started; and a combustion state determining means for determining that combustion has deteriorated when the fluctuation rate calculated by the fluctuation rate calculating means exceeds a predetermined determination reference value. A detection device is provided.

【0008】また、本発明によれば、前記燃焼状態判定
手段によって燃焼が悪化したと判定される場合には燃料
性状が重質であると判定する。
According to the present invention, when the combustion state determining means determines that the combustion has deteriorated, it is determined that the fuel property is heavy.

【0009】また、本発明によれば、前記判定基準値
は、スロットル開度及び始動後の経過時間に応じて変更
される。
Further, according to the present invention, the determination reference value is changed according to the throttle opening and the elapsed time after starting.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0011】図1は、本発明の一実施形態に係る燃焼状
態検出装置を備えた電子制御式内燃機関の全体概要図で
ある。内燃機関1は、車両搭載用の直列4気筒4ストロ
ークサイクルレシプロガソリン機関である。機関1は、
シリンダブロック2及びシリンダヘッド3を備えてい
る。シリンダブロック2には、上下方向へ延びる4個の
シリンダ4が紙面の厚み方向へ並設され、各シリンダ4
内には、ピストン5が往復動可能に収容されている。各
ピストン5は、コネクティングロッド6を介し共通のク
ランクシャフト7に連結されている。各ピストン5の往
復運動は、コネクティングロッド6を介してクランクシ
ャフト7の回転運動に変換される。
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine provided with a combustion state detecting device according to one embodiment of the present invention. The internal combustion engine 1 is an in-line 4-cylinder 4-stroke cycle reciprocating gasoline engine mounted on a vehicle. Institution 1
A cylinder block 2 and a cylinder head 3 are provided. In the cylinder block 2, four cylinders 4 extending in the vertical direction are arranged in parallel in the thickness direction of the paper.
The piston 5 is accommodated therein so as to be able to reciprocate. Each piston 5 is connected to a common crankshaft 7 via a connecting rod 6. The reciprocating motion of each piston 5 is converted into a rotational motion of a crankshaft 7 via a connecting rod 6.

【0012】シリンダブロック2とシリンダヘッド3と
の間において、各ピストン5の上側は燃焼室8となって
いる。シリンダヘッド3には、その両外側面と各燃焼室
8とを連通させる吸気ポート9及び排気ポート10がそ
れぞれ設けられている。これらのポート9及び10を開
閉するために、シリンダヘッド3には吸気バルブ11及
び排気バルブ12がそれぞれ略上下方向への往復動可能
に支持されている。また、シリンダヘッド3において、
バルブ11及び12の上方には、それぞれ吸気側カムシ
ャフト13及び排気側カムシャフト14が回転可能に設
けられている。カムシャフト13及び14には、バルブ
11及び12を駆動するためのカム15及び16がそれ
ぞれ取り付けられている。カムシャフト13及び14の
端部にそれぞれ設けられたタイミングプーリ17及び1
8は、クランクシャフト7の端部に設けられたタイミン
グプーリ19へタイミングベルト20により連結されて
いる。
A combustion chamber 8 is provided between the cylinder block 2 and the cylinder head 3 above each piston 5. The cylinder head 3 is provided with an intake port 9 and an exhaust port 10 for communicating both outer surfaces thereof with the respective combustion chambers 8. In order to open and close these ports 9 and 10, an intake valve 11 and an exhaust valve 12 are supported on the cylinder head 3 so as to be able to reciprocate substantially vertically. In the cylinder head 3,
Above the valves 11 and 12, an intake camshaft 13 and an exhaust camshaft 14 are rotatably provided, respectively. Cams 15 and 16 for driving the valves 11 and 12 are attached to the camshafts 13 and 14, respectively. Timing pulleys 17 and 1 provided at ends of camshafts 13 and 14, respectively.
8 is connected to a timing pulley 19 provided at an end of the crankshaft 7 by a timing belt 20.

【0013】吸気ポート9には、エアクリーナ31、ス
ロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホル
ド34等を備えた吸気通路30が接続されている。機関
1外部の空気(外気)は、燃焼室8へ向けて吸気通路3
0の各部31,32,33及び34を順に通過する。ス
ロットルバルブ32は、軸32aにより吸気通路30に
回動可能に設けられている。軸32aは、ワイヤ等を介
して運転席のアクセルペダル(図示しない)に連結され
ており、運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作に
連動してスロットルバルブ32と一体で回動する。この
際のスロットルバルブ32の傾斜角度に応じて、吸気通
路30を流れる空気の量が決定される。また、スロット
ルバルブ32をバイパスするアイドルアジャスト通路3
5には、アイドル時の空気流量を調節するためのアイド
ル回転速度制御弁(ISCV)36が設けられている。
吸気マニホルド34には、各吸気ポート9へ向けて燃料
を噴射するインジェクタ40が取付けられている。燃料
は、燃料タンク41に貯蔵されており、そこから燃料ポ
ンプ42によりくみ上げられ、燃料配管43を経てイン
ジェクタ40に供給される。そして、インジェクタ40
から噴射される燃料と吸気通路30内を流れる空気とか
らなる混合気は、吸気バルブ11を介して燃焼室8へ導
入される。
The intake port 9 is connected to an intake passage 30 having an air cleaner 31, a throttle valve 32, a surge tank 33, an intake manifold 34 and the like. Air (outside air) outside the engine 1 is supplied to the intake passage 3 toward the combustion chamber 8.
0 sequentially passes through the respective parts 31, 32, 33 and 34. The throttle valve 32 is rotatably provided in the intake passage 30 by a shaft 32a. The shaft 32a is connected to an accelerator pedal (not shown) in the driver's seat via a wire or the like, and rotates integrally with the throttle valve 32 in conjunction with the depression operation of the accelerator pedal by the driver. The amount of air flowing through the intake passage 30 is determined according to the inclination angle of the throttle valve 32 at this time. In addition, the idle adjustment passage 3 that bypasses the throttle valve 32
5 is provided with an idle rotation speed control valve (ISCV) 36 for adjusting the air flow during idling.
An injector 40 that injects fuel toward each intake port 9 is attached to the intake manifold 34. Fuel is stored in a fuel tank 41, is pumped up by a fuel pump 42, and is supplied to an injector 40 through a fuel pipe 43. And the injector 40
An air-fuel mixture composed of fuel injected from the air and air flowing through the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 8 via the intake valve 11.

【0014】この混合気に着火するために、シリンダヘ
ッド3には点火プラグ50が取付けられている。点火時
には、点火信号を受けたイグナイタ51が、点火コイル
52の1次電流の通電及び遮断を制御し、その2次電流
が、点火ディストリビュータ53を介して点火プラグ5
0に供給される。
An ignition plug 50 is attached to the cylinder head 3 to ignite the mixture. At the time of ignition, the igniter 51 that has received the ignition signal controls the supply and cutoff of the primary current of the ignition coil 52, and the secondary current is supplied to the ignition plug 5 via the ignition distributor 53.
0 is supplied.

【0015】燃焼した混合気は、排気ガスとして排気バ
ルブ12を介して排気ポート10に導かれる。排気ポー
ト10には、排気マニホルド61、触媒コンバータ62
等を備えた排気通路60が接続されている。触媒コンバ
ータ62には、不完全燃焼成分であるHC(炭化水素)
及びCO(一酸化炭素)の酸化と、空気中の窒素と燃え
残りの酸素とが反応して生成されるNOx (窒素酸化
物)の還元とを同時に促進する三元触媒が収容されてい
る。こうして触媒コンバータ62において浄化された排
気ガスが大気中に排出される。
The burned air-fuel mixture is guided to an exhaust port 10 via an exhaust valve 12 as exhaust gas. The exhaust port 10 has an exhaust manifold 61 and a catalytic converter 62.
The exhaust passage 60 provided with the above is connected. HC (hydrocarbon), which is an incomplete combustion component, is supplied to the catalytic converter 62.
And a three-way catalyst that simultaneously promotes the oxidation of CO (carbon monoxide) and the reduction of NO x (nitrogen oxide) generated by the reaction of nitrogen in the air with unburned oxygen. . The exhaust gas thus purified in the catalytic converter 62 is discharged into the atmosphere.

【0016】機関1には各種のセンサが取付けられてい
る。シリンダブロック2には、機関1の冷却水の温度を
検出するための水温センサ74が取付けられている。吸
気通路30には、吸入空気流量を検出するためのエアフ
ローメータ70が取り付けられている。吸気通路30に
おいてエアクリーナ31の近傍には、吸入空気の温度を
検出するための吸気温センサ73が取付けられている。
吸気通路30において、スロットルバルブ32の近傍に
は、その軸の回動角度(スロットル開度)を検出するた
めのスロットル開度センサ72が設けられている。ま
た、スロットルバルブ32が全閉状態のときには、アイ
ドルスイッチ82がオンとなり、その出力であるスロッ
トル全閉信号がアクティブとなる。サージタンク33に
は、その内部の圧力を検出するための吸気圧センサ71
が取付けられている。排気通路60の触媒コンバータ6
2より上流側の部分には、排気ガスの空燃比が理論空燃
比に対してリッチかリーンかを検出するO2 センサ75
が取付けられている。
The engine 1 is provided with various sensors. A water temperature sensor 74 for detecting the temperature of the cooling water of the engine 1 is attached to the cylinder block 2. An air flow meter 70 for detecting an intake air flow rate is attached to the intake passage 30. An intake air temperature sensor 73 for detecting the temperature of the intake air is attached near the air cleaner 31 in the intake passage 30.
In the intake passage 30, near the throttle valve 32, a throttle opening sensor 72 for detecting a rotation angle of the shaft (throttle opening) is provided. When the throttle valve 32 is in the fully closed state, the idle switch 82 is turned on, and the throttle fully closed signal output from the idle switch 82 becomes active. An intake pressure sensor 71 for detecting the pressure inside the surge tank 33 is provided.
Is installed. Catalytic converter 6 in exhaust passage 60
An O 2 sensor 75 that detects whether the air-fuel ratio of the exhaust gas is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio
Is installed.

【0017】ディストリビュータ53には、クランクシ
ャフト7の回転に同期して回転する2個のロータが内蔵
されており、クランクシャフト7の基準位置を検出する
ために一方のロータの回転に基づいてクランク角(C
A)に換算して720°CAごとに基準位置検出用パル
スを発生させるクランク基準位置センサ80が設けら
れ、また、クランクシャフト7の回転速度を検出するた
めに他方のロータの回転に基づいて30°CAごとに回
転速度検出用パルスを発生させるクランク角センサ81
が設けられている。なお、車両には、トランスミッショ
ン出力軸の回転速度すなわち車速に比例した数の出力パ
ルスを単位時間当たりに発生する車速センサ83が取り
付けられている。
The distributor 53 incorporates two rotors that rotate in synchronization with the rotation of the crankshaft 7, and detects the reference angle of the crankshaft 7 based on the rotation of one of the rotors. (C
A) is provided with a crank reference position sensor 80 that generates a reference position detection pulse every 720 ° CA in terms of A), and detects a rotation speed of the crankshaft 7 based on the rotation of the other rotor. Crank angle sensor 81 that generates a rotation speed detection pulse for each CA
Is provided. The vehicle is provided with a vehicle speed sensor 83 that generates a number of output pulses per unit time in proportion to the rotation speed of the transmission output shaft, that is, the vehicle speed.

【0018】機関電子制御装置(エンジンECU)90
は、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転速度制
御等を実行するマイクロコンピュータシステムである。
点火時期制御は、クランク角センサ81から得られる機
関回転速度及びその他のセンサからの信号により、機関
の状態を総合的に判定し、最適な点火時期を決定し、イ
グナイタ51に点火信号を送るものである。また、アイ
ドル回転速度制御は、アイドルスイッチ82からのスロ
ットル全閉信号及び車速センサ83からの車速信号によ
ってアイドル状態を検出するとともに、水温センサ74
からの機関冷却水温度等によって決められる目標回転速
度と実際の機関回転速度とを比較し、その差に応じて目
標回転速度となるように制御量を決定し、ISCV36
を制御して空気量を調節することにより、最適なアイド
ル回転速度を維持するものである。
Engine electronic control unit (engine ECU) 90
Is a microcomputer system that executes fuel injection control, ignition timing control, idle speed control, and the like.
The ignition timing control is based on the engine speed obtained from the crank angle sensor 81 and signals from other sensors, comprehensively determines the state of the engine, determines the optimal ignition timing, and sends an ignition signal to the igniter 51. It is. The idle speed control detects an idle state based on a throttle fully-closed signal from an idle switch 82 and a vehicle speed signal from a vehicle speed sensor 83, and a water temperature sensor 74.
The actual engine speed is compared with the target engine speed determined by the engine cooling water temperature and the like, and the control amount is determined so as to reach the target engine speed according to the difference.
To maintain the optimum idle rotation speed by controlling the air amount.

【0019】また、燃料噴射制御は、基本的には、機関
1サイクル当たりの吸入空気量に基づいて、所定の目標
空燃比を達成する燃料噴射量すなわちインジェクタ40
による噴射時間を演算し、所定のクランク角に達した時
点で燃料を噴射すべく、インジェクタ40を制御するも
のである。なお、機関1サイクル当たりの吸入空気量
は、エアフローメータ70により計測される吸入空気流
量とクランク角センサ81から得られる機関回転速度と
から算出されるか、又は吸気圧センサ71から得られる
吸気管圧力と機関回転速度とによって推定される。そし
て、かかる燃料噴射量演算の際には、スロットル開度セ
ンサ72、吸気温センサ73、水温センサ74等の各セ
ンサからの信号に基づく基本的な補正、O2 センサ75
からの信号に基づく空燃比フィードバック補正等が加え
られる。
The fuel injection control is basically based on the amount of intake air per one cycle of the engine, that is, the fuel injection amount that achieves a predetermined target air-fuel ratio, that is, the injector 40.
Is calculated, and the injector 40 is controlled to inject fuel when a predetermined crank angle is reached. The intake air amount per engine cycle is calculated from the intake air flow rate measured by the air flow meter 70 and the engine rotation speed obtained from the crank angle sensor 81, or the intake pipe obtained from the intake pressure sensor 71. Estimated by pressure and engine speed. In the calculation of the fuel injection amount, basic correction based on signals from sensors such as a throttle opening sensor 72, an intake air temperature sensor 73, and a water temperature sensor 74, an O 2 sensor 75
The air-fuel ratio feedback correction based on the signal from

【0020】特に、始動時においては、前述のように、
機関冷却水温度に基づいて燃料噴射量が算出されるが、
その際、燃焼状態ひいては燃料性状を早期に検出し、制
御に反映させることが肝要である。次に、本発明に係る
燃焼状態検出処理について詳細に説明する。
In particular, at the time of starting, as described above,
The fuel injection amount is calculated based on the engine cooling water temperature,
At that time, it is important to detect the combustion state and thus the fuel property at an early stage and reflect it in the control. Next, the combustion state detection processing according to the present invention will be described in detail.

【0021】本発明では、燃焼状態を検出するために、
点火サイクルごとの機関回転速度の変動率を算出する。
具体的には、本実施形態では、まず、各気筒ごとに、ク
ランクシャフトが圧縮上死点から圧縮上死点後(ATD
C)30°の角度位置まで回転するのに要する時間T3
0を算出する。4気筒機関の場合、かかる回転所要時間
T30は、図2に示されるように180°CAごとに算
出されることとなる。なお、T30i は、最新の点火気
筒に関する回転所要時間を表し、T30i-1 は、1点火
サイクル前の点火気筒に関する回転所要時間を表してい
る。
In the present invention, in order to detect the combustion state,
The variation rate of the engine speed for each ignition cycle is calculated.
Specifically, in the present embodiment, first, for each cylinder, the crankshaft is moved from the compression top dead center to after the compression top dead center (ATD
C) Time T3 required to rotate to an angle position of 30 °
Calculate 0. In the case of a four-cylinder engine, the required rotation time T30 is calculated every 180 ° CA as shown in FIG. Incidentally, T30 i represents the time required for the rotation about the latest ignition cylinders, T30 i-1 represents the time required for the rotation about the ignition cycle preceding the ignition cylinder.

【0022】ただし、始動開始から完爆までは、燃焼状
態にかかわらず、回転速度の急激な上昇が見られ、燃焼
状態の検出に適しないため、本発明では、完爆後の機関
回転速度が低下しつつある領域、すなわちT30i >T
30i-1 が成立する領域でのみ、回転変動に基づく燃焼
状態検出を行うようにしている。
However, from the start to the complete explosion, a rapid increase in the rotational speed is observed regardless of the combustion state, which is not suitable for detecting the combustion state. The area that is decreasing, ie, T30 i > T
The combustion state detection based on the rotation fluctuation is performed only in a region where 30 i-1 is satisfied.

【0023】そして、T30i >T30i-1 が成立する
とき、現点火サイクルでの回転変動率VRNECが、 VRNEC←〔(T30i −T30i-1 )/T30i 〕×100 [%] なる演算により求められる。なお、1点火ごとの検出精
度のばらつきを考慮して、算出された回転変動率VRN
ECに対し鈍化処理(いわゆるなまし処理)を施すこと
が好ましい。
[0023] Then, T30 i> T30 when i-1 is satisfied, rotational variation VRNEC in the current ignition cycle, VRNEC ← [(T30 i -T30 i-1) / T30 i ] × 100 [%] becomes It is obtained by calculation. The rotation variation rate VRN calculated in consideration of the variation in the detection accuracy for each ignition.
It is preferable to perform a dulling process (so-called annealing process) on EC.

【0024】図3は、始動開始時からの機関回転速度及
び回転変動率の挙動を示すタイムチャートであって、そ
れぞれ、(A)は良好燃焼の場合、(B)は重質燃料に
よるラフ燃焼の場合を示す。始動開始から完爆までは、
いずれの場合も急激な回転速度の上昇が見られるが、そ
の後の回転速度が低下する領域では、ラフ燃焼の場合の
回転変動率は、良好燃焼の場合の回転変動率よりも非常
に大きな値をとる。そこで、本発明では、この回転変動
率が所定の判定基準値を超えるとき、燃焼が悪化してい
ると判定し、ひいては燃料性状が重質であると判定する
ようにしている。
FIGS. 3A and 3B are time charts showing the behavior of the engine speed and the rate of change of the engine speed from the start of the engine start, where (A) shows good combustion, and (B) shows rough combustion with heavy fuel. The case of is shown. From the start to the complete explosion,
In both cases, a sharp increase in the rotation speed is observed, but in the region where the rotation speed thereafter decreases, the rotation fluctuation rate for rough combustion is much larger than the rotation fluctuation rate for good combustion. Take. Therefore, according to the present invention, when the rotation fluctuation rate exceeds a predetermined determination reference value, it is determined that combustion is deteriorating, and that the fuel property is determined to be heavy.

【0025】このように、本発明では、前点火サイクル
と現点火サイクルとの間における回転所要時間の増加す
なわち回転速度の低下を検出し、回転変動率を求めてい
るため、図4のR1に示されるような、始動時の急激な
回転速度上昇領域を排除しつつ、始動直後の領域すなわ
ち機関回転速度が低下しつつあり安定していない領域に
おいて即時に燃焼状態を判定することができる。また、
回転変動率という無次元化されたパラメータを用いてい
るため、機関回転速度等に応じた燃焼判定用の基準値を
マップから算出する必要はない。なお、図4のR2に示
されるような、完爆後、機関回転速度が安定するまでの
領域においても、燃焼によりその挙動に差が現れるた
め、その領域でも燃焼状態が検出される。さらには、従
来の装置と同様に、アイドル定常状態においても燃焼状
態が検出される。
As described above, in the present invention, an increase in the required rotation time between the previous ignition cycle and the current ignition cycle, that is, a decrease in the rotation speed is detected, and the rotation fluctuation rate is obtained. As shown, it is possible to immediately determine the combustion state in a region immediately after the start, that is, in a region where the engine rotational speed is decreasing and is not stable, while excluding a sudden increase in the rotational speed at the time of start as shown. Also,
Since the dimensionless parameter called the rotation fluctuation rate is used, it is not necessary to calculate a reference value for combustion determination according to the engine rotation speed or the like from the map. Note that even in a region such as indicated by R2 in FIG. 4 after the complete explosion and until the engine rotation speed is stabilized, a difference in behavior appears due to combustion, so that a combustion state is detected in that region. Further, similarly to the conventional device, the combustion state is detected even in the idling steady state.

【0026】また、本発明は、始動直後の燃焼状態検出
を第1の目的とするものであるが、本発明の構成によれ
ば、冷間ヘジテーション(もたつき)の検出も可能とな
る。ヘジテーションとは、アクセルペダル踏み込み時の
車両の応答遅れのことで、一般的には、アクセル踏み込
み中又はアクセル踏み込み後短時間に起こる一時的な機
関出力低下のことをいう。すなわち、図5に示されるよ
うに、アクセル踏み込みによりスロットル開度が大きく
なったとき、正常時には機関回転速度が上昇するのに対
し、ヘジテーション発生時には機関回転速度が低下す
る。その結果、ヘジテーション発生時には、回転変動率
が上昇するため、本発明によれば、冷間ヘジテーション
すなわち冷間時のドライバビリティ悪化も、燃焼状態の
悪化として検出されることとなる。
Although the first object of the present invention is to detect the combustion state immediately after starting, according to the structure of the present invention, it is possible to detect cold hesitation. Hesitation is a response delay of the vehicle when the accelerator pedal is depressed, and generally refers to a temporary decrease in engine output that occurs during or shortly after the accelerator is depressed. That is, as shown in FIG. 5, when the throttle opening is increased by depressing the accelerator, the engine speed increases in a normal state, whereas the engine speed decreases when hesitation occurs. As a result, when hesitation occurs, the rotation fluctuation rate increases. Therefore, according to the present invention, cold hesitation, that is, deterioration of drivability during cold, is also detected as deterioration of the combustion state.

【0027】図6は、以上説明した本発明に係る燃焼状
態検出処理を具体的に実現すべくECU90によって実
行される燃焼状態検出ルーチンのフローチャートであ
る。本ルーチンは、始動時より、点火サイクルごと、す
なわち180°CA周期の所定クランク角ごとに実行さ
れる。なお、回転変動率に対して適用される燃焼状態判
定基準値は、始動直後用、アイドル定常状態用及び冷間
ヘジテーション用として別個に適合せしめられた値が使
用され、検出精度の向上が図られている。
FIG. 6 is a flowchart of a combustion state detection routine executed by the ECU 90 to specifically realize the above-described combustion state detection processing according to the present invention. This routine is executed every ignition cycle, that is, every predetermined crank angle of a 180 ° CA cycle from the start. As the combustion state determination reference value applied to the rotation fluctuation rate, a value separately adapted for immediately after start-up, for idle steady state, and for cold hesitation is used, and the detection accuracy is improved. ing.

【0028】まず、ステップ102では、現在、点火サ
イクルにある気筒について、クランクシャフトが圧縮上
死点から30°ATDCの角度位置まで回転するのに要
する時間T30i を算出する。次いで、ステップ104
では、今回算出された回転所要時間T30i と前回の点
火サイクルで算出された回転所要時間T30i-1 とを比
較し、T30i >T30i-1 のときにはステップ106
に進む一方、T30i≦T30i-1 のときには本ルーチ
ンを終了する。
[0028] First, in step 102, the current, the cylinder in the ignition cycle, the crankshaft calculates the time T30 i required to rotate from the compression top dead center to the angular position of 30 ° ATDC. Next, step 104
In compares the time required for the rotation T30 i-1 which is calculated in the present calculated rotation required time T30 i and the previous ignition cycle, step when the T30 i> T30 i-1 106
On the other hand, when T30 i ≦ T30 i−1 , this routine ends.

【0029】ステップ106では、前述したように、V
RNEC←〔(T30i −T30i-1 )/T30i 〕×
100 [%]なる演算により、現サイクルでの回転変
動率VRNECを求める。次いで、ステップ108で
は、VRNE←VRNEC*k+VRNE*(1−k)
なる演算により、なまし処理後の回転変動率VRNEを
算出する。このなまし演算は、前回までのなまし処理後
回転変動率VRNEに1−kの重みを付け、今回算出さ
れた現サイクルでの回転変動率VRNECにkの重みを
付けて、加重平均をとり、それを新たななまし処理後回
転変動率VRNEとするものであり、係数kとしては、
例えば1/32が採用される。
In step 106, as described above, V
RNEC ← [(T30 i −T30 i−1 ) / T30 i ] ×
By the calculation of 100 [%], the rotation fluctuation rate VRNEC in the current cycle is obtained. Next, at step 108, VRNE ← VRNE * k + VRNE * (1-k)
By performing the above calculation, the rotation fluctuation rate VRNE after the averaging process is calculated. In this smoothing operation, a weight of 1-k is applied to the rotation fluctuation rate VRNE after the previous annealing processing, and a weight of k is applied to the rotation fluctuation rate VRNEC of the current cycle calculated this time to obtain a weighted average. , And set it as the new post-smoothing rotation fluctuation rate VRNE.
For example, 1/32 is adopted.

【0030】次いで、ステップ110では、現在、アイ
ドル状態にあるか否かを判定し、非アイドル状態にある
場合には、ステップ118に進み、回転変動率VRNE
に対して適用される燃焼状態判定基準値(変数)JVR
NEに、予め設定されている冷間ヘジテーション用基準
値JVRNE3を代入する。なお、詳細には、ステップ
110は、アイドル状態から非アイドル状態への移行時
点から少なくとも所定時間の間は、ステップ118に進
み、図5に示されるような冷間ヘジテーション検出が可
能となるように構成されている。
Next, at step 110, it is determined whether or not the engine is currently idling. If the engine is not idling, the routine proceeds to step 118, where the rotational fluctuation rate VRNE is determined.
Condition value (variable) JVR applied to combustion
The reference value JVRNE3 for cold hesitation set in advance is substituted for NE. More specifically, step 110 proceeds to step 118 for at least a predetermined time from the transition from the idle state to the non-idle state so that cold hesitation detection as shown in FIG. 5 is enabled. It is configured.

【0031】一方、ステップ110においてアイドル状
態にあると判定されるときには、ステップ112に進
み、始動から所定時間が経過しているか否かを判定し、
所定時間経過前である場合には、ステップ114に進
み、燃焼状態判定基準値JVRNEとして始動直後用基
準値JVRNE1を採用する一方、所定時間経過後であ
る場合には、ステップ116に進み、燃焼状態判定基準
値JVRNEとしてアイドル定常状態用基準値JVRN
E2を採用する。
On the other hand, when it is determined in step 110 that the vehicle is in the idle state, the process proceeds to step 112, in which it is determined whether a predetermined time has elapsed from the start.
If the predetermined time has not elapsed, the routine proceeds to step 114, where the immediately after starting reference value JVRNE1 is adopted as the combustion state determination reference value JVRNE. Idle steady state reference value JVRN as determination reference value JVRNE
E2 is adopted.

【0032】ステップ114、116又は118に次い
で実行されるステップ120においては、なまし処理後
回転変動率VRNEが燃焼状態判定基準値JVRNEよ
り大きいか否かを判定し、VRNE>JVRNEのとき
にはステップ122に進んで燃焼状態が悪化している、
すなわち燃料性状が重質である、と判定した後、本ルー
チンを終了する一方、VRNE≦JVRNEのときには
そのまま本ルーチンを終了する。
In step 120 executed after step 114, 116 or 118, it is determined whether or not the post-annealing rotation fluctuation rate VRNE is larger than a combustion state determination reference value JVRNE. If VRNE> JVRNE, step 122 is executed. The combustion state is getting worse,
That is, after it is determined that the fuel property is heavy, this routine is terminated, while when VRNE ≦ JVRNE, this routine is terminated as it is.

【0033】かくして燃焼状態ひいては燃料性状が判定
された後には、燃料性状に応じて燃料噴射量、点火時期
等のマップを切り替えてもよいし、燃焼状態に応じて燃
料噴射量の増量、点火時期の変更等を実施してもよい。
また、特に、冷間時のヘジテーション発生すなわちドラ
イバビリティ悪化が検出されたときには、それらの処理
に加え、過渡状態での燃料補正量を変更することが好ま
しい。
After the combustion state and thus the fuel properties are determined, the map of the fuel injection amount, ignition timing, etc. may be switched according to the fuel properties, or the fuel injection quantity increase, ignition timing, etc., depending on the combustion state. May be implemented.
In particular, when the occurrence of hesitation during cold, that is, the deterioration of drivability is detected, it is preferable to change the fuel correction amount in the transient state in addition to the processing.

【0034】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を採用することが可能である。例え
ば、本実施形態においては、回転変動を検出するための
回転所要時間として圧縮上死点から30°ATDCまで
30°回転するのに要する時間を求めているが、これに
限られない。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments, and various embodiments can be adopted. For example, in the present embodiment, the time required to rotate 30 ° from the compression top dead center to 30 ° ATDC is determined as the rotation required time for detecting the rotation fluctuation, but is not limited to this.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
始動後、早期に燃焼状態を検出することができるように
なる上、冷間ヘジテーションを検出することも可能とな
る。
As described above, according to the present invention,
After starting, it is possible to detect the combustion state early, and it is also possible to detect cold hesitation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態に係る燃焼状態検出装置を
備えた電子制御式内燃機関の全体概要図である。
FIG. 1 is an overall schematic diagram of an electronically controlled internal combustion engine including a combustion state detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】回転所要時間T30について説明するための図
である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a required rotation time T30.

【図3】始動開始時からの機関回転速度及び回転変動率
の挙動を例示するタイムチャートであって、それぞれ、
(A)は良好燃焼の場合、(B)は重質燃料によるラフ
燃焼の場合を示す。
FIG. 3 is a time chart illustrating behaviors of an engine rotation speed and a rotation fluctuation rate from the start of a start, and
(A) shows the case of good combustion, and (B) shows the case of rough combustion with heavy fuel.

【図4】機関回転速度及び回転変動率の挙動について説
明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining behaviors of an engine rotation speed and a rotation fluctuation rate.

【図5】冷間ヘジテーションの検出について説明すべ
く、スロットル開度、機関回転速度及び回転変動率の挙
動を示すタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart showing behaviors of a throttle opening, an engine rotation speed, and a rotation fluctuation rate for explaining detection of cold hesitation.

【図6】ECUによって実行される燃焼状態検出ルーチ
ンの処理手順を示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of a combustion state detection routine executed by the ECU.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…直列4気筒4ストロークサイクルレシプロガソリン
機関 2…シリンダブロック 3…シリンダヘッド 4…シリンダ 5…ピストン 6…コネクティングロッド 7…クランクシャフト 8…燃焼室 9…吸気ポート 10…排気ポート 11…吸気バルブ 12…排気バルブ 13…吸気側カムシャフト 14…排気側カムシャフト 15…吸気側カム 16…排気側カム 17,18,19…タイミングプーリ 20…タイミングベルト 30…吸気通路 31…エアクリーナ 32…スロットルバルブ 32a…スロットルバルブの軸 33…サージタンク 34…吸気マニホルド 35…アイドルアジャスト通路 36…アイドル回転速度制御弁(ISCV) 40…インジェクタ 41…燃料タンク 42…燃料ポンプ 43…燃料配管 50…点火プラグ 51…イグナイタ 52…点火コイル 53…点火ディストリビュータ 60…排気通路 61…排気マニホルド 62…触媒コンバータ 70…エアフローメータ 71…吸気圧センサ 72…スロットル開度センサ 73…吸気温センサ 74…水温センサ 75…O2 センサ 80…クランク基準位置センサ 81…クランク角センサ 82…アイドルスイッチ 83…車速センサ 90…機関ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... In-line 4-cylinder 4-stroke cycle reciprocating gasoline engine 2 ... Cylinder block 3 ... Cylinder head 4 ... Cylinder 5 ... Piston 6 ... Connecting rod 7 ... Crankshaft 8 ... Combustion chamber 9 ... Intake port 10 ... Exhaust port 11 ... Intake valve 12 ... Exhaust valve 13 ... Intake side camshaft 14 ... Exhaust side camshaft 15 ... Intake side cam 16 ... Exhaust side cam 17,18,19 ... Timing pulley 20 ... Timing belt 30 ... Intake passage 31 ... Air cleaner 32 ... Throttle valve 32a ... Throttle valve shaft 33 Surge tank 34 Intake manifold 35 Idle adjust passage 36 Idle speed control valve (ISCV) 40 Injector 41 Fuel tank 42 Fuel pump 43 Fuel pipe 50 Ignition plug 51 Ig Naita 52 ... ignition coil 53 ... ignition distributor 60 ... exhaust passage 61 ... exhaust manifold 62 ... catalytic converter 70 ... air flow meter 71 ... intake pressure sensor 72 ... Throttle opening sensor 73 ... intake air temperature sensor 74 ... water temperature sensor 75 ... O 2 sensor 80: Crank reference position sensor 81: Crank angle sensor 82: Idle switch 83: Vehicle speed sensor 90: Engine ECU

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 茂木 和久 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 3G084 CA01 CA02 EA05 EA07 EA11 EB12 EB22 FA10 FA14 FA19 FA34 FA35 FA38  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Kazuhisa Mogi 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G084 CA01 CA02 EA05 EA07 EA11 EB12 EB22 FA10 FA14 FA19 FA34 FA35 FA38

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 機関回転速度が低下しつつあるときの点
火サイクルごとの機関回転速度の変動率を機関始動時よ
り算出し始める変動率算出手段と、 前記変動率算出手段によって算出される変動率が所定の
判定基準値を超えたとき燃焼が悪化したと判定する燃焼
状態判定手段と、 を具備する、内燃機関の燃焼状態検出装置。
1. A rate-of-change calculating means which starts calculating a rate of change of an engine speed for each ignition cycle from the time of engine start when the engine speed is decreasing; A combustion state detection device for an internal combustion engine, comprising: combustion state determination means for determining that combustion has deteriorated when a value exceeds a predetermined determination reference value.
【請求項2】 前記燃焼状態判定手段によって燃焼が悪
化したと判定される場合には燃料性状が重質であると判
定する、請求項1に記載の内燃機関の燃焼状態検出装
置。
2. The combustion state detection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein when the combustion state determination means determines that the combustion has deteriorated, it is determined that the fuel property is heavy.
【請求項3】 前記判定基準値は、スロットル開度及び
始動後の経過時間に応じて変更される、請求項1に記載
の内燃機関の燃焼状態検出装置。
3. The internal combustion engine combustion state detection device according to claim 1, wherein the determination reference value is changed according to a throttle opening and an elapsed time after starting.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6684153B2 (en) 2001-05-25 2004-01-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Fuel nature judging device for internal combustion engine
JP2007332877A (en) * 2006-06-15 2007-12-27 Toyota Motor Corp Control unit of internal combustion engine

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