JP2005207366A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の制御技術に関し、特に、アイドル時におけるHCの排出の抑制に用いて好適な内燃機関の制御技術に関する。 The present invention relates to a control technique for an internal combustion engine, and more particularly to a control technique for an internal combustion engine that is suitable for use in suppressing HC emissions during idling.
従来、内燃機関では、冷間始動直後の冷間ファーストアイドルにおいて、排気対策の観点から空燃比のリーン化と点火時期の遅角が行われている。空燃比のリーン化は有害物質であるHCの排出の抑制に有効であり、点火時期の遅角は排気温度の上昇によって触媒の早期活性化を可能にする。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an internal combustion engine, lean air-fuel ratio and retarded ignition timing are performed in cold first idle immediately after cold start from the viewpoint of exhaust countermeasures. Making the air-fuel ratio lean is effective in suppressing the emission of HC, which is a harmful substance, and retarding the ignition timing enables early activation of the catalyst by raising the exhaust temperature.
ところが、空燃比のリーン化はHCの排出抑制に有効な一方で燃焼を不安定にし、内燃機関の燃焼状態を変動させる原因にもなる。燃焼状態の変動は、トルク変動を招いてドライバビリティを低下させてしまうだけでなく、排気ガス性能の悪化を招いてしまう虞もある。このため、冷間ファーストアイドル時の空燃比制御においては、燃焼状態を変動させないリーン化の限界を判別し、限界を超えないよう空燃比を制御することが望まれる。 However, lean air-fuel ratio is effective in suppressing HC emission, but also makes combustion unstable and causes the combustion state of the internal combustion engine to fluctuate. The fluctuation of the combustion state not only causes torque fluctuation and decreases drivability, but also may cause deterioration of exhaust gas performance. For this reason, in the air-fuel ratio control at the time of cold first idling, it is desirable to determine the lean limit that does not change the combustion state and to control the air-fuel ratio so as not to exceed the limit.
リーン化の限界を判別して空燃比を抑制する技術としては、従来、例えば特許文献1に記載された技術が知られている。特許文献1に記載の技術では、筒内圧を所定の積分区間で積分して筒内圧積分値を求め、所定サイクル間における筒内圧積分値の標準偏差と所定サイクル間における筒内圧積分値の平均値とを算出し、標準偏差を平均値で除算した値を出力変動の限界を判別するための指標としている。そして、出力変動限界を超えない範囲で最大限に空燃比がリーン化されることで、トルク変動の抑制とHCの排出の抑制との両立が図られている。
しかしながら、リーン化の限界を判別するための指標としては、上記の従来技術のように燃焼状態の個々の状態量を考慮するよりも、寧ろ燃焼状態そのもののばらつきを指標とするほうが、リーン化の限界を正確に判別できるものと考えられる。上記の従来技術では燃焼状態の個々の状態量である筒内圧積分値の標準偏差と平均値を指標値に用いているが、この場合、一度の大きなトルクの増減が指標値に大きく反映されてしまうことになりかねない。 However, as an index for discriminating the limit of leaning, rather than taking into account the individual state quantities of the combustion state as in the prior art described above, it is rather the case that the variation in the combustion state itself is used as an index. It is considered that the limit can be accurately determined. In the above prior art, the standard deviation and average value of the in-cylinder pressure integral values, which are individual state quantities of the combustion state, are used as the index value. In this case, a large increase / decrease in torque is greatly reflected in the index value. It may end up.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃焼状態を変動させないリーン化の限界を正確に判別し、トルク変動の抑制とHCの排出の抑制とを両立できるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can accurately determine the limit of leaning that does not fluctuate the combustion state so as to achieve both suppression of torque fluctuation and suppression of HC emission. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
定常時において各気筒の燃焼毎に当該燃焼が適正な通常燃焼であるか、部分燃焼であるか、或いは急速燃焼であるかを判定する燃焼状態判定手段と、
前記燃焼状態判定手段の判定結果から通常燃焼に対する部分燃焼と急速燃焼の発生頻度を演算する発生頻度演算手段と、
前記発生頻度に基づき目標空燃比を補正する目標空燃比補正手段とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
Combustion state determining means for determining whether the combustion is proper normal combustion, partial combustion, or rapid combustion for each combustion of each cylinder at a constant time;
An occurrence frequency calculating means for calculating an occurrence frequency of partial combustion and rapid combustion with respect to normal combustion from the determination result of the combustion state determining means;
And target air-fuel ratio correcting means for correcting the target air-fuel ratio based on the occurrence frequency.
また、第2の発明は、第1の発明において、前記発生頻度演算手段は気筒毎に前記発生頻度を演算し、
前記目標空燃比補正手段は気筒毎に求められた前記発生頻度に基づき気筒毎に前記目標空燃比を補正することを特徴としている。
In a second aspect based on the first aspect, the occurrence frequency calculating means calculates the occurrence frequency for each cylinder,
The target air-fuel ratio correcting means corrects the target air-fuel ratio for each cylinder based on the occurrence frequency obtained for each cylinder.
第1の発明によれば、通常燃焼に対する部分燃焼と急速燃焼の発生頻度を指標値としているので、燃焼状態の個々の状態量の影響を受けることなく、燃焼状態を変動させないリーン化の限界を正確に判別することができる。そして、前記発生頻度に基づき目標空燃比を補正することで、トルク変動を生じさせることなく、空燃比を限界までリーン化してHCの排出を抑制することが可能になる。 According to the first invention, since the occurrence frequency of partial combustion and rapid combustion with respect to normal combustion is used as an index value, the limit of leaning that does not change the combustion state without being affected by the individual state quantities of the combustion state is set. It can be determined accurately. Then, by correcting the target air-fuel ratio based on the frequency of occurrence, it becomes possible to reduce the air-fuel ratio to the limit and suppress the discharge of HC without causing torque fluctuation.
また、第2の発明によれば、各気筒のリーン化の限界を個別に設定して気筒毎に空燃比を制御することができるので、HCの排出をより一層、抑制することが可能になる。 Further, according to the second invention, the limit of leaning of each cylinder can be individually set and the air-fuel ratio can be controlled for each cylinder, so that it is possible to further suppress HC emission. .
実施の形態1.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態1について説明する。
図1〜図6は本発明の実施の形態1としての内燃機関の制御装置について説明するための図である。本実施形態の内燃機関の制御装置は、ECU(Electronic Control Unit)として構成されている。ECU2は、複数のセンサの出力信号に基づき、内燃機関の運転状態に係わる各種アクチュエータを総合的に制御する。本実施形態では、図2に示すように、ECU2の入力側には、A/Fセンサ4とクランク角センサ6が接続され、その出力側には、燃料噴射弁10が接続されている。A/Fセンサ4は内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガスの空燃比に応じた信号をECU2に出力している。クランク角センサ6はクランク軸の近傍に設けられ、所定のクランク角位置でECU2に信号を出力している。ECU2は、A/Fセンサ4やクランク角センサ6から出力信号の供給を受けていると共に、燃料噴射弁10に対して駆動信号を供給している。燃料噴射弁10は気筒毎に設けられているが、ここでは代表して1つのみ示している。なお、ECU2には、これらのセンサ4,6や燃料噴射弁10以外にも複数のセンサ(例えば筒内圧センサ)やアクチュエータ(例えば点火プラグ、ISCバルブ)が接続されているが、ここではその説明は省略する。
FIGS. 1-6 is a figure for demonstrating the control apparatus of the internal combustion engine as
ECU2は、図1に示すように内燃機関の燃焼状態が変動している状況において、空燃比の制御により燃焼を安定化させ燃焼状態の変動を抑制する燃焼安定化制御を実施する。図1は冷間ファーストアイドルにおいて空燃比が過剰にリーン化されたときに生じる特定気筒のトルク変化について示したグラフである。図1において上下2つの閾値ではさまれたトルク領域がアイドル時の通常燃焼領域(適正トルク領域)を示し、通常燃焼領域よりも高い領域は急速燃焼領域、通常燃焼領域よりも低い領域は部分燃焼領域を示している。ここでは、部分燃焼とは大きなトルクの発生しない燃焼を意味し、急速燃焼とは大きなトルクの発生する燃焼を意味するものとする。図中では通常燃焼領域に入ったサイクルは白丸で示し、通常燃焼領域から外れたサイクルは黒丸で示している。この図に示すように、部分燃焼によってトルクが低下した場合、次回のサイクルでは、その気筒の燃焼は急速燃焼となりトルクは急激に上昇する。逆に、急速燃焼によってトルクが上昇した場合には、次回のサイクルでは、その気筒の燃焼は部分燃焼となりトルクは急激に低下する。
The
部分燃焼の次のサイクルで急速燃焼が起きる理由としては、部分燃焼では燃料のエネルギーがトルクの発生に用いられなかった分だけ排気温度が高くなるため、次サイクルでの残留ガス割合が低下したり、未燃ガス温度が上昇したりするためだと考えられる。多くの残留HCの発生により次サイクルでの当量比が増大することも、次サイクルで急速燃焼が起きる理由の一つと考えられる。また、急速燃焼の次のサイクルで部分燃焼が起きるのは、以上の理由とは逆の理由によるものと考えられる。いずれにしても、冷間ファーストアイドルにおいて過剰な空燃比のリーン化が行われると部分燃焼と急速燃焼とが交互に起こり、これがトルク変動を誘発してドライバビリティを低下させることになる。 The reason why rapid combustion occurs in the next cycle of partial combustion is that in partial combustion, the exhaust gas temperature is increased by the amount that fuel energy was not used to generate torque, so the residual gas ratio in the next cycle decreased. This is probably because the temperature of unburned gas increases. The increase in the equivalent ratio in the next cycle due to the generation of a large amount of residual HC is considered to be one of the reasons why rapid combustion occurs in the next cycle. In addition, it is considered that the partial combustion occurs in the next cycle of the rapid combustion due to the opposite reason. In any case, when the air-fuel ratio is made excessively lean in the cold first idling, partial combustion and rapid combustion occur alternately, which induces torque fluctuation and reduces drivability.
本実施形態にかかる燃焼安定化制御の概要は、通常燃焼に対する部分燃焼と急速燃焼の発生頻度が所定の閾値を超えるまでは空燃比F/B制御における目標排気空燃比をリーン側に補正し、発生頻度が所定の閾値を超えたら目標排気空燃比をリッチ側に補正するというものである。具体的には、本実施形態においてECU2が行う燃焼安定化制御の内容は図3のフローチャートで示される。なお、図3の燃焼安定化制御ルーチンは、燃焼が特に不安定になりやすい冷間ファーストアイドル中において、膨張行程単位(例えば4気筒では180度、6気筒では120度)で実行される。
The outline of the combustion stabilization control according to the present embodiment is that the target exhaust air-fuel ratio in the air-fuel ratio F / B control is corrected to the lean side until the occurrence frequency of partial combustion and rapid combustion with respect to normal combustion exceeds a predetermined threshold, When the occurrence frequency exceeds a predetermined threshold, the target exhaust air-fuel ratio is corrected to the rich side. Specifically, the content of the combustion stabilization control performed by the
まず、ステップ100で内燃機関が始動したか否か判定される。最初のステップ100の判定は、イグニッションスイッチのオンによりECU2が起動されたときに実行される。ECU2は内燃機関の始動に先立ち、本燃焼安定化制御にかかる各パラメータの初期値として、目標排気空燃比AFrを所定値(例えば理論空燃比)に設定し、後述するカウント値N1,N2を0に設定する。
First, in
ステップ100の判定において内燃機関の始動が検出されたら、次のステップ102で空燃比F/B(フィードバック)制御が開始されているか否か判定される。空燃比F/B制御は、実排気空燃比が目標排気空燃比になるよう、実排気空燃比と目標排気空燃比との偏差に応じて燃料噴射量を補正する制御である。実排気空燃比はA/Fセンサ4によって検出されるが、A/Fセンサ4のセンサ素子は所定の温度まで上昇しないと活性化しない。このため、内燃機関の始動後、排気温度が上昇してA/Fセンサ4が活性化するまでの間は空燃比F/B制御を実施することができない。ECU2は、空燃比F/B制御が開始されるまでの間は、オープンループ制御によって燃料噴射量を制御する。
If the start of the internal combustion engine is detected in the determination in
ステップ102の判定の結果、空燃比F/Bが開始されたときには、内燃機関のトルクが算出される(ステップ104)。トルクは、例えば、以下に説明するように、クランク角センサ6から供給される出力信号(クランク角信号)から運動方程式に則って算出することができる。
As a result of the determination in
以下の(1)式,及び(2)式は、クランク角センサ6から供給される出力信号からトルクを算出するための式である。
Ti=J×(dω/dt)+Tf+Tl ・・・(1)
Ti=Tgas+Tinertia ・・・(2)
上記の(1)式、(2)式において、Tiはエンジンの燃焼によってクランク軸に発生する図示トルクである。ここで、(2)式の右辺は図示トルクTiを発生させるトルクを示しており、(1)式の右辺は図示トルクTiを消費するトルクを示している。
The following formulas (1) and (2) are formulas for calculating torque from the output signal supplied from the crank angle sensor 6.
Ti = J × (dω / dt) + Tf + Tl (1)
Ti = Tgas + Tinertia (2)
In the above equations (1) and (2), Ti is the indicated torque generated on the crankshaft by engine combustion. Here, the right side of equation (2) indicates the torque that generates the indicated torque Ti, and the right side of equation (1) indicates the torque that consumes the indicated torque Ti.
(1)式の右辺において、Jは混合気の燃焼によって駆動される駆動部材の慣性モーメント、dω/dtはクランク軸の角加速度、Tfは駆動部のフリクショントルク、Tlは走行時に路面から受ける負荷トルク、を示している。ここで、J×(dω/dt)はクランク軸の角加速度に起因する動的な損失トルク(=Tac)である。フリクショントルクTfは、ピストンとシリンダ内壁の摩擦など各嵌合部の機械的な摩擦によるトルクであって、補機類の機械的な摩擦によるトルクを含むものである。負荷トルクTlは、走行時の路面状態などの外乱によるトルクである。冷間ファーストアイドル時はシフトギヤはニュートラル状態であるので、以下の説明ではTl=0とする。 In the right side of equation (1), J is the moment of inertia of the drive member driven by the combustion of the air-fuel mixture, dω / dt is the angular acceleration of the crankshaft, Tf is the friction torque of the drive unit, and Tl is the load received from the road surface during travel Torque. Here, J × (dω / dt) is a dynamic loss torque (= Tac) resulting from the angular acceleration of the crankshaft. The friction torque Tf is a torque due to mechanical friction of each fitting portion such as friction between the piston and the inner wall of the cylinder, and includes torque due to mechanical friction of auxiliary machinery. The load torque Tl is a torque due to a disturbance such as a road surface condition during traveling. Since the shift gear is in the neutral state during cold first idling, Tl = 0 is assumed in the following description.
また、(2)式の右辺において、Tgasはシリンダの筒内ガス圧によるトルク、Tinertiaはピストンなどの往復慣性質量による慣性トルクを示している。筒内ガス圧によるトルクTgasは、シリンダ内の混合気の燃焼によって発生するトルクである。燃焼状態を正確に推定するためには、筒内ガス圧によるトルクTgasを求める必要がある。 In the right side of the equation (2), Tgas represents torque due to cylinder cylinder gas pressure, and Tinertia represents inertial torque due to reciprocating inertial mass such as a piston. The torque Tgas due to the in-cylinder gas pressure is a torque generated by the combustion of the air-fuel mixture in the cylinder. In order to accurately estimate the combustion state, it is necessary to obtain the torque Tgas by the cylinder gas pressure.
(1)式に示されるように、図示トルクTiは、角加速度に起因する動的な損失トルクJ×(dω/dt)、フリクショントルクTf、及び負荷トルクTlの和として求めることができる。しかし、(2)式に示されるように、図示トルクTiと筒内ガス圧によるトルクTgasは一致しないため、図示トルクTiから燃焼状態を正確に推定することはできない。 As shown in the equation (1), the indicated torque Ti can be obtained as the sum of dynamic loss torque J × (dω / dt) due to angular acceleration, friction torque Tf, and load torque Tl. However, as shown in the equation (2), the indicated torque Ti and the torque Tgas due to the in-cylinder gas pressure do not match, so the combustion state cannot be accurately estimated from the indicated torque Ti.
図4は、(2)式の各トルクとクランク角との関係を示す特性図である。図4において、縦軸は各トルクの大きさを、横軸はクランク角を示しており、図4中の一点鎖線は図示トルクTiを、実線は筒内ガス圧によるトルクTgasを、破線は往復慣性質量による慣性トルクTinertiaをそれぞれ示している。ここで、図4は4気筒の場合の特性を示したものであり、図4中のTDC、BDCは、4気筒のうちの1気筒のピストン34が上死点(TDC)、または下死点(BDC)の位置にある場合のクランク角(0°,180°)を示している。内燃機関が4気筒の場合、クランク軸が180°回転する度に1気筒ずつ爆発行程が行われ、1回の爆発毎に図4中のTDCからBDCまでのトルク特性が繰り返し現れる。 FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between each torque and crank angle in equation (2). In FIG. 4, the vertical axis indicates the magnitude of each torque, the horizontal axis indicates the crank angle, the one-dot chain line in FIG. 4 indicates the indicated torque Ti, the solid line indicates the torque Tgas due to the in-cylinder gas pressure, and the broken line reciprocates. Inertia torque Tinertia due to inertial mass is shown. Here, FIG. 4 shows the characteristics in the case of four cylinders. TDC and BDC in FIG. 4 are the top dead center (TDC) or the bottom dead center of the piston 34 of one of the four cylinders. The crank angle (0 °, 180 °) in the (BDC) position is shown. When the internal combustion engine has four cylinders, an explosion stroke is performed for each cylinder every time the crankshaft rotates 180 °, and torque characteristics from TDC to BDC in FIG.
図4中の実線に示すように、筒内ガス圧によるトルクTgasは、TDCからBDCの間で急激に増加し、減少する。ここで、Tgasの急激な増加は、爆発行程で燃焼室内の混合気が爆発するためである。爆発後、Tgasは減少し、他の圧縮行程或いは排気行程にある気筒の影響により、負の値となる。その後、クランク角がBDCに達するとシリンダの容積変化がゼロとなり、Tgasは0になる。 As shown by the solid line in FIG. 4, the torque Tgas due to the in-cylinder gas pressure rapidly increases and decreases between TDC and BDC. Here, the rapid increase in Tgas is due to the explosion of the air-fuel mixture in the combustion chamber during the explosion stroke. After the explosion, Tgas decreases and becomes a negative value due to the influence of the cylinders in other compression strokes or exhaust strokes. Thereafter, when the crank angle reaches BDC, the change in volume of the cylinder becomes zero and Tgas becomes zero.
一方、往復慣性質量による慣性トルクTinertiaは、筒内ガス圧によるトルクTgasとは無関係に、ピストンなど往復運動する部材の慣性質量によって発生する慣性トルクである。往復運動する部材は加減速を繰り返しており、Tinertiaはクランクが回転していれば角速度一定の場合であっても常に発生する。図4中の破線に示すように、クランク角がTDCの位置では往復運動する部材は停止しており、Tinertia=0である。クランク角がTDCからBDCに向かって進むと、往復運動する部材が停止状態から運動し始める。この際、これらの部材の慣性によってTinertiaは負の方向に増加する。クランク角が90°近傍に達した時点では、往復運動する部材が所定の速度で運動しているため、これらの部材の慣性によってクランク軸が回転する。従って、TinertiaはTDCとBDCの間で負の値から正の値へ変わる。その後、クランク角がBDCまで到達すると往復運動する部材は停止し、Tinertia=0となる。 On the other hand, the inertia torque Tinertia due to the reciprocating inertial mass is an inertial torque generated by the inertial mass of a reciprocating member such as a piston, regardless of the torque Tgas due to the in-cylinder gas pressure. The reciprocating member repeatedly accelerates and decelerates, and Tinertia always occurs as long as the crank rotates, even if the angular velocity is constant. As shown by the broken line in FIG. 4, the member that reciprocates is stopped at the position where the crank angle is TDC, and Tinertia = 0. When the crank angle advances from TDC toward BDC, the reciprocating member starts to move from the stopped state. At this time, Tinertia increases in the negative direction due to the inertia of these members. When the crank angle reaches around 90 °, the reciprocating members are moving at a predetermined speed, so that the crankshaft rotates due to the inertia of these members. Therefore, Tinertia changes from a negative value to a positive value between TDC and BDC. After that, when the crank angle reaches BDC, the reciprocating member stops and Tinertia = 0.
(2)式に示されるように、図示トルクTiは筒内ガス圧によるトルクTgasと往復慣性質量による慣性トルクTinertiaの和である。このため、図4の一点鎖線に示されるように、TDCとBDCの間では、図示トルクTiは混合気の爆発によるTgasの増加によって増加し、一旦減少した後、Tinertiaによって再び増加するという複雑な挙動を示している。 As shown in the equation (2), the indicated torque Ti is the sum of the torque Tgas caused by the in-cylinder gas pressure and the inertia torque Tinertia caused by the reciprocating inertial mass. For this reason, as shown by the one-dot chain line in FIG. 4, between TDC and BDC, the indicated torque Ti increases due to an increase in Tgas due to the explosion of the mixture, once decreases, and then increases again due to Tinertia. The behavior is shown.
しかし、TDCからBDCまでのクランク角180°の区間に着目すると、この区間での往復慣性質量による慣性トルクTinertiaの平均値は0となる。これは、往復慣性質量を有する部材が、クランク角0°〜90°とクランク角90°〜180°で反対の動きをするためである。従って、(1)式および(2)式の各トルクをTDCからBDCまでの平均値として算出すると、往復慣性質量による慣性トルクTinertia=0として計算することができる。これにより、往復慣性質量による慣性トルクTinertiaが図示トルクTiに与える影響を排除することができ、正確な燃焼状態を簡単に推定することが可能となる。 However, when attention is paid to a section with a crank angle of 180 ° from TDC to BDC, the average value of inertia torque Tinertia due to reciprocating inertia mass in this section is zero. This is because a member having a reciprocating inertia mass moves in the opposite direction at a crank angle of 0 ° to 90 ° and a crank angle of 90 ° to 180 °. Therefore, when the torques in the equations (1) and (2) are calculated as average values from TDC to BDC, the inertia torque Tinertia = 0 by the reciprocating inertia mass can be calculated. As a result, the influence of the inertia torque Tinertia due to the reciprocating inertia mass on the indicated torque Ti can be eliminated, and an accurate combustion state can be easily estimated.
そして、TDCからBDCまでの区間において各トルクの平均値を求めると、Tinertiaの平均値が0となるため、(2)式から、図示トルクTiの平均値と筒内ガス圧によるトルクTgasの平均値とが等しくなる。このため、図示トルクTiに基づいて正確に燃焼状態を推定することができる。 Then, when the average value of each torque is obtained in the section from TDC to BDC, the average value of Tinertia becomes 0. From the equation (2), the average value of the indicated torque Ti and the average of the torque Tgas due to the in-cylinder gas pressure are obtained. The value becomes equal. Therefore, the combustion state can be accurately estimated based on the indicated torque Ti.
さらに、TDCからBDCまでの区間でクランク軸の角加速度の平均値を求めると、この区間でのTinertiaの平均値は0であるため、往復慣性質量が角加速度に与える影響を排除して角加速度を求めることができる。従って、燃焼状態のみに起因する角加速度を算出することができ、角加速度に基づいて正確に燃焼状態を推定することが可能となる。 Further, when the average value of the angular acceleration of the crankshaft in the section from TDC to BDC is obtained, the average value of Tinertia in this section is 0, so that the influence of the reciprocating inertia mass on the angular acceleration is eliminated. Can be requested. Therefore, it is possible to calculate the angular acceleration caused only by the combustion state, and it is possible to accurately estimate the combustion state based on the angular acceleration.
次に、(1)式の右辺の各トルクを算出する方法を説明する。最初に、角加速度に起因する動的な損失トルクTac=J×(dω/dt)の算出方法を説明する。図5は、クランク軸の角加速度を求める方法を示す模式図であり、クランク角信号とトルク算出タイミングを示す図である。図5に示すように、本実施形態では、クランク軸の回転の10°毎にクランク角センサ6からクランク角信号が供給される。 Next, a method for calculating each torque on the right side of the equation (1) will be described. First, a method of calculating dynamic loss torque Tac = J × (dω / dt) resulting from angular acceleration will be described. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a method for obtaining the angular acceleration of the crankshaft, and is a diagram illustrating a crank angle signal and torque calculation timing. As shown in FIG. 5, in this embodiment, a crank angle signal is supplied from the crank angle sensor 6 every 10 ° of rotation of the crankshaft.
ECU2は、角加速度に起因する動的な損失トルクTacをTDCからBDCまでの平均値として算出する。このために、本実施形態の装置は、TDCとBDCの2ヶ所のクランク角位置で角速度ω0(k),ω0(k+1)をそれぞれ求め、同時にクランク軸がTDCからBDCまで回転する時間Δt(k)を求める。
The
角速度ω0(k)を求める際には、例えば図5に示すように、クランク角がTDCの位置から前後10°ずつ回転している間の時間Δt0(k),Δt10(k)をクランク角センサ6から検出する。そして、時間Δt0(k)+Δt10(k)の間にクランク軸が20°回転しているため、ω0(k)=(20/(Δt0(k)+Δt10(k))×(π/180)を演算することによってω0(k)[rad/s]を算出できる。同様に、ω0(k+1)を算出する際は、クランク角がBDCの位置から前後10°ずつ回転している間の時間Δt0(k+1),Δt10(k+1)を検出する。そして、ω0(k+1)=(20/(Δt0(k+1)+Δt10(k+1)))×(π/180)を演算することによってω0(k+1)[rad/s]を算出できる。角速度ω0(k),ω0(k+1)を求めた後は、(ω0(k+1)−ω0(k))/Δt(k)を演算し、TDCからBDCまでクランク軸が回転する間の角加速度の平均値を算出する。 When obtaining the angular velocity ω 0 (k), for example, as shown in FIG. 5, the times Δt 0 (k) and Δt 10 (k) during which the crank angle is rotated by 10 ° forward and backward from the TDC position are calculated. It is detected from the crank angle sensor 6. Since the crankshaft rotates 20 ° during the time Δt 0 (k) + Δt 10 (k), ω 0 (k) = (20 / (Δt 0 (k) + Δt 10 (k)) × ( π / 180) can be calculated to calculate ω 0 (k) [rad / s] Similarly, when calculating ω 0 (k + 1), the crank angle is 10 ° forward and backward from the BDC position. Times Δt 0 (k + 1) and Δt 10 (k + 1) during rotation are detected, and ω 0 (k + 1) = (20 / (Δt 0 (k + 1) + Δt 10 ( k + 1))) × (π / 180) can be calculated to calculate ω 0 (k + 1) [rad / s], and angular velocities ω 0 (k) and ω 0 (k + 1) were obtained. After that, (ω 0 (k + 1) −ω 0 (k)) / Δt (k) is calculated, and the average value of the angular acceleration during the rotation of the crankshaft from TDC to BDC is calculated.
そして、角加速度の平均値を求めた後は、(1)式の右辺に従って、角加速度の平均値と慣性モーメントJを乗算する。これにより、クランク軸がTDCからBDCまで回転する間の動的な損失トルクJ×(dω/dt)の平均値を算出できる。なお、駆動部の慣性モーメントJは、駆動部品の慣性質量から予め求めておく。 After the average value of angular acceleration is obtained, the average value of angular acceleration and the moment of inertia J are multiplied according to the right side of equation (1). As a result, an average value of dynamic loss torque J × (dω / dt) while the crankshaft rotates from TDC to BDC can be calculated. The inertia moment J of the drive unit is obtained in advance from the inertia mass of the drive component.
次にフリクショントルクTfの算出方法を説明する。図6はフリクショントルクTfと内燃機関の機関回転数Ne、冷却水温thwとの関係を表したマップである。図6において、フリクショントルクTf、機関回転数Ne、冷却水温thwは、TDCからBDCまでクランク軸が回転した場合の平均値である。また、冷却水温は、thw1→thw2→thw3の順に高温になる。図6に示すように、フリクショントルクTfは機関回転数(Ne)が増えると増加し、また冷却水温thwが低くなると増加する。図6のマップは、機関回転数Ne、冷却水温thwをパラメータとして可変し、TDCからBDCまでクランク軸を回転させた際に発生するフリクショントルクTfを測定し、その平均値を算出することで予め作成しておく。そして、燃焼状態を推定する際には、TDCからBDCまでの区間における冷却水温の平均値、機関回転数の平均値を図6のマップに当てはめて、フリクショントルクTfの平均値を求める。この際、冷却水温は水温センサ(図示略)から、機関回転数はクランク角センサ6からそれぞれ検出する。 Next, a method for calculating the friction torque Tf will be described. FIG. 6 is a map showing the relationship between the friction torque Tf, the engine speed Ne of the internal combustion engine, and the coolant temperature thw. In FIG. 6, the friction torque Tf, the engine speed Ne, and the coolant temperature thw are average values when the crankshaft rotates from TDC to BDC. Further, the cooling water temperature becomes higher in the order of thw1 → thw2 → thw3. As shown in FIG. 6, the friction torque Tf increases as the engine speed (Ne) increases, and increases as the cooling water temperature thw decreases. In the map of FIG. 6, the engine rotational speed Ne and the coolant temperature thw are varied as parameters, the friction torque Tf generated when the crankshaft is rotated from TDC to BDC is measured, and the average value is calculated in advance. Create it. When estimating the combustion state, the average value of the cooling water temperature and the average value of the engine speed in the section from TDC to BDC are applied to the map of FIG. 6 to obtain the average value of the friction torque Tf. At this time, the coolant temperature is detected from a water temperature sensor (not shown), and the engine speed is detected from a crank angle sensor 6.
クランク角の変動に伴うフリクショントルクTfの挙動は非常に複雑であり、バラツキも大きい。しかし、フリクショントルクTfの挙動は主としてピストンの速度に依存しているため、往復慣性質量による慣性トルクTinertiaの平均値が0となる区間毎のフリクショントルクTfの平均値はほぼ一定している。従って、往復慣性質量による慣性トルクTinertiaの平均値が0となる区間(TDC→BDC)毎にフリクショントルクTfの平均値を求めることで、複雑な瞬時挙動を示すフリクショントルクTfを精度良く求めることができる。また、フリクショントルクTfをこの区間毎の平均値とすることで、図6に示すマップを正確に作成することができる。 The behavior of the friction torque Tf accompanying the variation of the crank angle is very complicated and has a large variation. However, since the behavior of the friction torque Tf mainly depends on the speed of the piston, the average value of the friction torque Tf for each section where the average value of the inertia torque Tinertia due to the reciprocating inertia mass is zero is substantially constant. Therefore, by obtaining the average value of the friction torque Tf for each section (TDC → BDC) where the average value of the inertia torque Tinertia due to the reciprocating inertia mass is 0, the friction torque Tf showing a complex instantaneous behavior can be obtained with high accuracy. it can. Further, by making the friction torque Tf an average value for each section, the map shown in FIG. 6 can be created accurately.
また、上述したようにフリクショントルクTfには補機類の摩擦によるトルクが含まれる。ここで、補機類の摩擦によるトルクは、補機類が動作しているか否かによって値が異なる。例えば、補機の1つであるエアコンのコンプレッサには、エンジンの回転がベルト等によって伝達されており、エアコンが実際に動作していない状態であっても摩擦によるトルクが発生している。 Further, as described above, the friction torque Tf includes torque due to friction of auxiliary machinery. Here, the value of the torque due to the friction of the auxiliary machines varies depending on whether or not the auxiliary machines are operating. For example, the rotation of the engine is transmitted to a compressor of an air conditioner, which is one of the auxiliary machines, by a belt or the like, and torque due to friction is generated even when the air conditioner is not actually operating.
一方、補機類を動作させた場合、例えばエアコンのスイッチをONした場合は、エアコンを動作させていない状態に比べてコンプレッサで消費されるトルクは大きくなる。このため、補機類の摩擦によるトルクが大きくなり、フリクショントルクTfの値も増大する。従って、フリクショントルクTfを正確に求めるためには、補機類の動作状態を検出し、補機類のスイッチがONしている場合には、図6のマップから求めたフリクショントルクTfの値を補正することが望ましい。 On the other hand, when the auxiliary machines are operated, for example, when the air conditioner switch is turned on, the torque consumed by the compressor becomes larger than in the state where the air conditioner is not operated. For this reason, the torque due to the friction of the auxiliary machinery increases, and the value of the friction torque Tf also increases. Therefore, in order to accurately determine the friction torque Tf, the operation state of the auxiliary machinery is detected, and when the auxiliary machinery is switched on, the value of the friction torque Tf obtained from the map of FIG. It is desirable to correct.
なお、極冷間始動時などにおいては、実際にフリクショントルクTfが発生している部位の温度と冷却水温との差を考慮して、フリクショントルクTfを補正することがより好適である。この場合、冷間始動後の機関始動時間、筒内流入燃料量等を考慮して補正を行うことが望ましい。 It is more preferable to correct the friction torque Tf in consideration of the difference between the temperature of the portion where the friction torque Tf is actually generated and the cooling water temperature at the time of extremely cold start. In this case, it is desirable to perform correction in consideration of the engine start time after the cold start, the in-cylinder inflow fuel amount, and the like.
本実施形態では、上記の図示トルク(推定図示トルクとも言う)Tiが機関のトルクの代表値として用いられ、ECU2は各気筒についてトルク(図示トルクTi)を算出する。そして、次のステップ106では、算出されたトルクから内燃機関の燃焼状態が急速燃焼か部分燃焼か、或いは適正な通常燃焼であるのかが判定される。具体的には、算出されたトルクはまず所定の判定値T1と比較され、トルクが判定値T1よりも小さいときには、そのサイクルでの燃焼状態は部分燃焼であると判定される。判定値T1は適正トルク領域の下限値である。部分燃焼でないと判定された場合には、さらにトルクと所定の判定値T2との比較が行われ、トルクが判定値T2よりも大きいときには、そのサイクルでの燃焼状態は急速燃焼であると判定される。判定値T2は適正トルク領域の上限値であり、当然、判定値T1よりも大きい値である。部分燃焼とも急速燃焼とも判定されなかった場合、つまり、トルクが判定値T1以上T2以下の場合には、燃焼状態は通常燃焼であると判定される。
In the present embodiment, the indicated torque (also referred to as estimated indicated torque) Ti is used as a representative value of the engine torque, and the
ステップ106の判定の結果、通常燃焼と判定された場合には、カウント値N1に1が加算され(ステップ108)、急速燃焼或いは部分燃焼と判定された場合には、カウント値N2に1が加算される(ステップ110)。次のステップ112では、二つのカウント値N1,N2の合計値と所定の閾値との比較が行われる。カウント値N1,N2の合計値は空燃比F/B制御の開始からのトルク算出回数を表しており、閾値は、ステップ114以降の処理を実施するのに十分なデータが収集できる程度のトルク算出回数に設定されている。
If the result of determination in
ステップ112の判定の結果、カウント値N1,N2の合計値が閾値を超えたら、まず、ステップ114において急速燃焼、部分燃焼の通常燃焼に対する割合R(R=N2/N1)が算出される。そして、ステップ116では急速・部分燃焼割合Rと所定の閾値Roとの比較が行われる。急速・部分燃焼割合Rは空燃比によって変化し、空燃比が変わることでHCの排出量が変化する。閾値Roは、ドライバビリティとHCの排出量の双方が満足できるレベルにあるときの急速燃焼、部分燃焼の通常燃焼に対する割合を実験等によって求めた値である。
If the total value of the count values N1 and N2 exceeds the threshold value as a result of the determination in
ステップ116の比較の結果、急速・部分燃焼割合Rが閾値Roを超える場合には、空燃F/B制御にかかる目標排気空燃比AFrのリッチ側への補正が行われる(ステップ118)。つまり、現在の目標排気空燃比AFrから所定値αを減算された値が新たな目標排気空燃比AFrとして設定される。これにより、次回の燃料噴射では空燃比F/B制御によって燃料噴射量が増量されることになり、実空燃比のリッチ化によって燃焼の安定化が図られる。また、燃焼が安定することで、急速燃焼、部分燃焼の通常燃焼に対する割合Rは低下することになる。
As a result of the comparison in
一方、ステップ116の比較において急速・部分燃焼割合Rが閾値Ro以下と判定された場合には、空燃F/B制御にかかる目標排気空燃比AFrのリーン側への補正が行われる(ステップ120)。つまり、現在の目標排気空燃比AFrに所定値αを加算された値が新たな目標排気空燃比AFrとして設定される。これにより、次回の燃料噴射では空燃比F/B制御によって燃料噴射量が減量されることになり、HCの排出が抑制される。また、空燃比のリーン化により燃焼は不安定になるので、急速燃焼、部分燃焼の通常燃焼に対する割合Rは増加することになる。なお、本実施形態では、所定値αの加算/減算によって目標排気空燃比AFrを補正しているが、基準空燃比に係数を掛けたものを目標排気空燃比AFrとし、その係数を増減させることで目標排気空燃比AFrを補正するようにしてもよい。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した燃焼安定化制御ルーチンの実行により、急速燃焼、部分燃焼の通常燃焼に対する割合Rが閾値Roに収束するように空燃比F/B制御時の目標排気空燃比AFrが設定される。これにより、ドライバビリティを損なうことなく排気空燃比を限界までリーン化することができ、ドライバビリティとHCの排出量の双方が満足できる理想的な燃焼状態を得ることが可能になる。 By executing the combustion stabilization control routine described above, the target exhaust air-fuel ratio AFr at the time of air-fuel ratio F / B control is set so that the ratio R of rapid combustion and partial combustion to normal combustion converges to the threshold value Ro. As a result, the exhaust air-fuel ratio can be leaned to the limit without impairing drivability, and an ideal combustion state that satisfies both drivability and HC emissions can be obtained.
また、本実施形態の制御装置によれば、通常燃焼に対する部分燃焼と急速燃焼の発生頻度を示す急速・部分燃焼割合Rを指標値としているので、燃焼状態の個々の状態量の影響を受けることなく、リーン化の限界を正確に判別することができるという利点もある。 Further, according to the control device of the present embodiment, since the rapid / partial combustion ratio R indicating the frequency of occurrence of partial combustion and rapid combustion with respect to normal combustion is used as an index value, it is influenced by the individual state quantities of the combustion state. There is also an advantage that the limit of leaning can be accurately determined.
なお、上述した実施の形態においては、ECU2による上記ステップ104,106の処理の実行により、第1の発明の「燃焼状態判定手段」が実現されている。また、ECU2による上記ステップ108,110,112,114の処理の実行により、第1の発明の「発生頻度演算手段」が実現されている。さらに、ECU2による上記ステップ116,118,120の処理の実行により、第1の発明の「目標空燃比補正手段」が実現されている。
In the above-described embodiment, the “combustion state determining means” of the first invention is realized by the execution of the processing of
実施の形態2.
以下、図7を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
本実施形態の内燃機関の制御装置は、実施の形態1において、ECU2に、図3のルーチンに代えて図7のルーチンを実行させることにより実現することができる。
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
The control apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment can be realized by causing the
実施の形態1では空燃比F/B制御の開始後に燃焼安定化制御を実施しているが、HCの排出をさらに抑制するためには、空燃比F/B制御の開始前においても空燃比のリーン化を行いたい。ただし、この場合も単に空燃比をリーン化するのではなく、ドライバビリティを損なわない範囲で限界までリーン化するようにしたい。そこで、本実施形態では、以下に説明する燃焼安定化制御によって、空燃比F/B制御の開始前からでも空燃比を限界までリーン化できるようにした。 In the first embodiment, the combustion stabilization control is performed after the start of the air-fuel ratio F / B control. However, in order to further suppress the emission of HC, the air-fuel ratio is reduced even before the start of the air-fuel ratio F / B control. I want to make lean. In this case, however, the air / fuel ratio is not simply made lean, but it is desired to make the air / fuel ratio lean to the limit without impairing drivability. Therefore, in the present embodiment, the air-fuel ratio can be leaned to the limit even before the start of the air-fuel ratio F / B control by the combustion stabilization control described below.
図7は、本実施形態において、内燃機関の制御装置としてのECU2が実行する燃焼安定化制御の流れを説明するためのフローチャートである。図7の燃焼安定化制御ルーチンは、燃焼が特に不安定になりやすい冷間ファーストアイドル中において、膨張行程単位(例えば4気筒では180度、6気筒では120度)で実行される。
FIG. 7 is a flowchart for explaining the flow of the combustion stabilization control executed by the
まず、ステップ200で内燃機関が始動したか否か判定される。最初のステップ200の判定は、イグニッションスイッチのオンによりECU2が起動されたときに実行される。ECU2は、イグニッションスイッチのオンにより起動されたら、内燃機関の始動に先立ち、本燃焼安定化制御にかかる各パラメータの初期値として、目標筒内空燃比AFcを所定値(例えば理論空燃比)に設定し、カウント値N1,N2を0に設定する。
First, at
ステップ200の判定において内燃機関の始動が検出されたら、次のステップ202で筒内空気量mc(k)が算出される。kは始動からの算出回数を示している。筒内空気量mc(k)は、例えば、吸気通路において吸入空気量を検出するエアフローメータの検出信号から算出することができる。ただし、空気がエアフローメータを通過して気筒内に流入するまでにはタイムラグがあるので、ECU2はエアフローメータの検出信号をそのまま用いるのではなく、吸気系の物理モデルを用い、タイムラグを考慮して筒内空気量mc(k)を推定する。
If the start of the internal combustion engine is detected in the determination in
ステップ204では、ステップ202で算出された筒内空気量mc(k)を現在の目標筒内空燃比AFcで除算することで目標筒内燃料量fc(k)が算出される。目標筒内燃料量fc(k)は、目標筒内空燃比AFcを実現するのに必要な筒内燃料量であるが、吸気ポート等の壁面への燃料の付着や付着燃料の蒸発により、燃料噴射弁10から噴射される燃料量(燃料噴射量)と筒内燃料量とは必ずしも一致しない。そこで、本実施形態では、燃料噴射量と筒内燃料量との関係が実験等によって燃料モデルとして予め設定されており、ステップ206では、その燃料モデルを用いて目標筒内燃料量fc(k)を実現するための燃料噴射量が算出される。算出された燃料噴射量は、今回が燃料噴射行程となる気筒の燃料噴射弁10に出力され、当該気筒において燃料噴射が実行される。
In
ステップ206での燃料噴射の実施後は、実施の形態1にかかるステップ104乃至ステップ114の処理と同内容の処理が実施される(ステップ208)。この処理により、ステップ206での燃料噴射によって得られた内燃機関の燃焼状態が適正な通常燃焼であるか、部分燃焼であるか、或いは急速燃焼であるか判定され、通常燃焼に対する部分燃焼と急速燃焼の発生頻度を示す急速・部分燃焼割合Rが演算される。
After the fuel injection in
ステップ210では急速・部分燃焼割合Rと所定の閾値Roとの比較が行われる。ステップ210の比較の結果、急速・部分燃焼割合Rが閾値Roを超える場合には、目標筒内空燃比AFcのリッチ側への補正が行われる(ステップ212)。つまり、現在の目標筒内空燃比AFcから所定値αを減算された値が新たな目標筒内空燃比AFcとして設定される。これにより、次回の目標筒内燃料量fc(k+1)は今回の目標筒内燃料量fc(k)よりも増量されることになり、筒内空燃比のリッチ化によって燃焼の安定化が図られる。また、燃焼が安定することで、急速燃焼、部分燃焼の通常燃焼に対する割合Rは低下することになる。
In
一方、ステップ210の比較において急速・部分燃焼割合Rが閾値Ro以下と判定された場合には、目標筒内空燃比AFcのリーン側への補正が行われる(ステップ214)。つまり、現在の目標筒内空燃比AFcに所定値αを加算された値が新たな目標筒内空燃比AFcとして設定される。これにより、次回の目標筒内燃料量fc(k+1)は今回の目標筒内燃料量fc(k)よりも減量されることになり、HCの排出が抑制される。また、空燃比のリーン化により燃焼は不安定になるので、急速燃焼、部分燃焼の通常燃焼に対する割合Rは増加することになる。なお、本実施形態では、所定値αの加算/減算によって目標筒内空燃比AFcを補正しているが、基準空燃比に係数を掛けたものを目標筒内空燃比AFcとし、その係数を増減させることで目標筒内空燃比AFcを補正するようにしてもよい。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した燃焼安定化制御ルーチンの実行により、急速燃焼、部分燃焼の通常燃焼に対する割合Rが閾値Roに収束するように目標筒内空燃比AFcが設定される。本実施形態で実施される空燃比制御はオープンループ制御であるので、必ずしも実際の筒内空燃比は目標筒内空燃比AFcに一致しているとはかぎらないが、上記の燃焼安定化制御の結果として、急速・部分燃焼割合Rが閾値Roに収束するような筒内空燃比が実現される。これにより、ドライバビリティを損なうことなく筒内空燃比を限界までリーン化することができ、空燃比F/B制御の開始前でもドライバビリティとHCの排出量の双方が満足できる理想的な燃焼状態を得ることが可能になる。 By executing the combustion stabilization control routine described above, the target in-cylinder air / fuel ratio AFc is set so that the ratio R of the rapid combustion and the partial combustion to the normal combustion converges to the threshold value Ro. Since the air-fuel ratio control performed in the present embodiment is open loop control, the actual in-cylinder air-fuel ratio does not necessarily match the target in-cylinder air-fuel ratio AFc, but the above-described combustion stabilization control As a result, the in-cylinder air-fuel ratio is realized such that the rapid / partial combustion ratio R converges to the threshold value Ro. As a result, the in-cylinder air-fuel ratio can be made lean without impairing drivability, and an ideal combustion state that satisfies both drivability and HC emissions even before the start of air-fuel ratio F / B control. Can be obtained.
また、本実施形態の制御装置によれば、実施の形態1と同様、通常燃焼に対する部分燃焼と急速燃焼の発生頻度を示す急速・部分燃焼割合Rを指標値としているので、燃焼状態の個々の状態量の影響を受けることなく、リーン化の限界を正確に判別することができるという利点もある。さらに、本実施形態にかかる制御装置によれば、空燃比F/B制御の開始前からトルク変動を積極的に抑制することができるので、始動直後におけるドライバビリティのロバスト性を格段に向上させることができるという利点もある。 Further, according to the control device of the present embodiment, as in the first embodiment, the rapid / partial combustion ratio R indicating the frequency of occurrence of partial combustion and rapid combustion with respect to normal combustion is used as an index value. There is also an advantage that the lean limit can be accurately determined without being affected by the state quantity. Furthermore, according to the control device of the present embodiment, torque fluctuation can be positively suppressed before the start of air-fuel ratio F / B control, so that the robustness of drivability immediately after starting can be significantly improved. There is also an advantage of being able to.
なお、上述した実施の形態においては、ECU2による上記ステップ208の処理の実行により、第1の発明の「燃焼状態判定手段」と「発生頻度演算手段」が実現されている。さらに、ECU2による上記ステップ210,212,214の処理の実行により、第1の発明の「目標空燃比補正手段」が実現されている。
In the above-described embodiment, the “combustion state determination means” and the “occurrence frequency calculation means” of the first invention are realized by the execution of the processing of
その他.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、実施の形態2にかかる燃焼安定化制御に実施の形態1にかかる燃焼安定化制御を組み合わせてもよい。つまり、空燃比F/B制御が可能になるまでは、実施の形態2にかかる燃焼安定化制御を実行し、空燃比F/B制御の開始後は、実施の形態1にかかる燃焼安定化制御を実行する。これによれば、HCの排出をさらに抑制することが可能になる。
Others.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the combustion stabilization control according to the first embodiment may be combined with the combustion stabilization control according to the second embodiment. That is, until the air-fuel ratio F / B control becomes possible, the combustion stabilization control according to the second embodiment is executed, and after the start of the air-fuel ratio F / B control, the combustion stabilization control according to the first embodiment. Execute. According to this, it becomes possible to further suppress the discharge of HC.
また、実施の形態1にかかる燃焼安定化制御も、実施の形態2にかかる燃焼安定化制御も何れも気筒毎に実施してもよい。すなわち、気筒毎に通常燃焼に対する部分燃焼と急速燃焼の発生頻度を演算し、気筒毎に求められた発生頻度に基づき気筒毎に目標空燃比(目標排気空燃比、目標筒内空燃比)を補正するようにしてもよい。吸気管形状の不揃い、吸気干渉などによる吸気量の不均一、筒内ガス流動の若干の違いによる燃焼速度のばらつき、冷却水順路によって生じる気筒間の若干の燃焼温度の違い、各気筒の燃焼室容積、ピストン形状などの製造上のばらつき、燃料噴射弁の製造誤差などによる燃料噴射量の違い等、気筒間における種々の相違によって同一空燃比であっても通常燃焼に対する部分燃焼と急速燃焼の発生頻度は気筒毎に異なっており、リーン化の限界も気筒毎に異なっている。上記の燃焼安定化制御を気筒毎に実施することで、各気筒のリーン化の限界を個別に設定して気筒毎に空燃比を制御することができ、HCの排出をより一層、抑制することが可能になる。 Further, both the combustion stabilization control according to the first embodiment and the combustion stabilization control according to the second embodiment may be performed for each cylinder. That is, the frequency of occurrence of partial combustion and rapid combustion with respect to normal combustion is calculated for each cylinder, and the target air-fuel ratio (target exhaust air-fuel ratio, target in-cylinder air-fuel ratio) is corrected for each cylinder based on the occurrence frequency obtained for each cylinder. You may make it do. Intake pipe shape irregularity, non-uniform intake volume due to intake interference, etc., variation in combustion speed due to slight difference in in-cylinder gas flow, slight difference in combustion temperature between cylinders caused by cooling water path, combustion chamber of each cylinder Occurrence of partial combustion and rapid combustion even with the same air-fuel ratio due to various differences among cylinders, such as differences in fuel injection amount due to manufacturing variations such as volume and piston shape, manufacturing errors of fuel injection valves, etc. The frequency is different for each cylinder, and the limit of leaning is also different for each cylinder. By performing the above-described combustion stabilization control for each cylinder, the limit of leaning of each cylinder can be individually set to control the air-fuel ratio for each cylinder, and HC emissions can be further suppressed. Is possible.
なお、上記の燃焼安定化制御を気筒毎に実施する場合、気筒間の空燃比の違いによって気筒間でトルク差(平均トルクの差)が生じる可能性がある。気筒間のトルク差はトルク変動の原因となってドライバビリティを悪化させてしまう。したがって、好ましくは、気筒間のトルク差(或いは、全気筒のトルクのばらつき)を判定し、トルク差やばらつきが許容範囲を越える場合には、気筒別の目標空燃比(目標排気空燃比、目標筒内空燃比)にリーン上限値を設けてトルク差を許容範囲内に収めるようにする。 When the above-described combustion stabilization control is performed for each cylinder, a torque difference (average torque difference) may occur between the cylinders due to the difference in the air-fuel ratio between the cylinders. The torque difference between the cylinders causes torque fluctuation and deteriorates drivability. Therefore, preferably, the torque difference between the cylinders (or the torque variation of all cylinders) is determined, and if the torque difference or variation exceeds the allowable range, the target air-fuel ratio (target exhaust air-fuel ratio, target A lean upper limit value is provided for the in-cylinder air-fuel ratio so that the torque difference falls within an allowable range.
ところで、上述した実施の形態においては、トルクによって燃焼状態を判断しているが、トルク以外の出力パラメータに基づいて燃焼状態を判断してもよい。例えば、燃焼割合、熱発生量、燃焼速度等が燃焼状態を判断するための出力パラメータとして用いることができる。何れも筒内圧センサを実装している内燃機関であれば、その出力信号に基づいて算出することができる。また、クランク軸の各加速度も燃焼状態を判断するための出力パラメータとして用いることができる。 In the above-described embodiment, the combustion state is determined based on the torque. However, the combustion state may be determined based on an output parameter other than the torque. For example, the combustion ratio, heat generation amount, combustion speed, etc. can be used as output parameters for determining the combustion state. Any of the internal combustion engines equipped with the in-cylinder pressure sensor can be calculated based on the output signal. Each acceleration of the crankshaft can also be used as an output parameter for determining the combustion state.
また、上述の実施の形態では、図3,図7のルーチンを冷間ファーストアイドル時に実行しているが、これらルーチンによる制御は、冷間ファーストアイドル時にしか効果が得られないものではない。つまり、燃焼状態が変動している状況であれば、上記ルーチンによる制御を実行することで燃焼状態の変動を抑制することができる。ただし、加速時や登坂時のように負荷が変動する状況では、燃焼状態は負荷の変動に応じて制御されており、このときの燃焼状態の変動は積極的な制御の結果生じたものであるので、このような状況では上記ルーチンによる制御を実行する必要はない。上記ルーチンによる制御が効果を発揮するのは、負荷の変動のない定常時において燃焼状態が変動している状況である。したがって、定常時であれば逐次、図3或いは図7のルーチンを実行するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the routines of FIGS. 3 and 7 are executed at the time of the cold first idle. However, the control by these routines is not effective only at the time of the cold first idle. That is, if the combustion state is fluctuating, the fluctuation of the combustion state can be suppressed by executing the control according to the above routine. However, in a situation where the load fluctuates, such as when accelerating or climbing, the combustion state is controlled according to the load fluctuation, and the fluctuation of the combustion state at this time is the result of active control. Therefore, in such a situation, it is not necessary to execute control by the above routine. The control by the above routine is effective when the combustion state fluctuates in a steady state where there is no load fluctuation. Therefore, the routine shown in FIG. 3 or FIG.
2 ECU
4 A/Fセンサ
6 クランク角センサ
8 点火プラグ
10 燃料噴射弁
2 ECU
4 A / F sensor 6 Crank angle sensor 8
Claims (2)
前記燃焼状態判定手段の判定結果から通常燃焼に対する部分燃焼と急速燃焼の発生頻度を演算する発生頻度演算手段と、
前記発生頻度に基づき目標空燃比を補正する目標空燃比補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Combustion state determining means for determining whether the combustion is proper normal combustion, partial combustion, or rapid combustion for each combustion of each cylinder at a constant time;
An occurrence frequency calculating means for calculating an occurrence frequency of partial combustion and rapid combustion with respect to normal combustion from the determination result of the combustion state determining means;
Target air-fuel ratio correcting means for correcting the target air-fuel ratio based on the occurrence frequency;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記目標空燃比補正手段は気筒毎に求められた前記発生頻度に基づき気筒毎に前記目標空燃比を補正することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The occurrence frequency calculating means calculates the occurrence frequency for each cylinder,
2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the target air-fuel ratio correcting means corrects the target air-fuel ratio for each cylinder based on the occurrence frequency obtained for each cylinder.
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JP2007071172A (en) * | 2005-09-09 | 2007-03-22 | Nissan Motor Co Ltd | Idle rotation speed control method and idle rotation speed controller of diesel engine |
JP2008138681A (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Robert Bosch Gmbh | Method for determining combustion characteristics for each cylinder of internal combustion engine and control device thereof |
JP2008151036A (en) * | 2006-12-18 | 2008-07-03 | Fuji Heavy Ind Ltd | Stop control device of diesel engine |
-
2004
- 2004-01-26 JP JP2004016968A patent/JP2005207366A/en active Pending
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