JP2006284533A - Abnormality detector for cylinder pressure sensor - Google Patents

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修介 赤崎
Tetsuya Ishiguro
哲矢 石黒
Yuji Yamamoto
裕司 山本
Hideyuki Oki
秀行 沖
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abnormality detecting technique capable of absorbing fluctuation of an output characteristic in a sensor and capable of enhancing precision of abnormality detection. <P>SOLUTION: This abnormality detector of the present invention for a pressure detecting means is provided with the pressure detecting means (sensor) for detecting a cylinder pressure of a combustion chamber in an internal combustion engine, a crank angle detecting means for detecting a crank angle of the internal combustion engine, a calculation means for calculating a volume of the combustion chamber, based on the crank angle detected by the crank angle detecting means, an estimation means for estimating motoring pressure of the internal combustion engine by a computation expression including the calculated volume, an identification means for identifying a correction parameter for minimizing a deviation, based on the deviation between the pressure detected by the pressure detecting means, and the motoring pressure estimated by the estimation means, in a compression stroke of the internal combustion engine, and an abnormality detecting means for detecting abnormality of the pressure detecting means, based on the correction parameter, when fuel is cut off. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に設置された筒内圧力センサの異常検知手法に関する。   The present invention relates to an abnormality detection method for an in-cylinder pressure sensor installed in a combustion chamber of an internal combustion engine.

内燃機関の燃焼室に設置された筒内圧力センサの異常を判別する従来手法として、例えば特許文献1には、燃料カット(非燃焼)中のセンサ出力および燃焼中のセンサ出力に基づいてセンサ異常を判別する手法が開示されている。この手法は、燃料カット時の1燃焼サイクル間の平均圧力と、燃焼時の1燃焼サイクル間の平均圧力とを比較することにより、両者の差分の大小に応じてセンサ異常を判別する。
特許第3544228号
As a conventional method for discriminating an abnormality of a cylinder pressure sensor installed in a combustion chamber of an internal combustion engine, for example, Patent Document 1 discloses a sensor abnormality based on a sensor output during fuel cut (non-combustion) and a sensor output during combustion. A method for discriminating the above is disclosed. This technique compares the average pressure during one combustion cycle at the time of fuel cut with the average pressure during one combustion cycle at the time of combustion, and determines sensor abnormality according to the difference between the two.
Patent No. 3544228

しかし、筒内圧力センサの取り付け部の温度変化や経年劣化に起因して、センサの出力特性が変動する場合がある。このような状況で計測されたセンサ出力の平均値は信頼性が低いものとなり、センサ異常の誤った検出が増えるという問題がある。   However, the output characteristics of the sensor may fluctuate due to a temperature change or aging of the mounting portion of the in-cylinder pressure sensor. The average value of the sensor output measured in such a situation is low in reliability, and there is a problem that false detection of sensor abnormality increases.

従って、センサの出力特性の変動を吸収し、異常検知の精度を向上させることを可能とする手法が必要とされている。   Therefore, there is a need for a technique that can absorb fluctuations in the output characteristics of the sensor and improve the accuracy of abnormality detection.

本発明は、内燃機関の燃焼室の筒内圧力を検出する圧力検出手段(センサ)と、内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、クランク角度検出手段で検出されるクランク角度に基づいて燃焼室の容積を算出する算出手段と、算出された容積を含む演算式により前記内燃機関のモータリング圧力を推定する推定手段と、内燃機関の圧縮行程において、前記圧力検出手段で検出される圧力と、推定手段で推定されるモータリング圧力との偏差に基づいて、該偏差を最小とするための補正パラメータを同定する同定手段と、燃料カット時に、補正パラメータに基づいて圧力検出手段の異常を検知する異常検知手段と、を備える、圧力検出手段の異常検出装置を提供する。   The present invention is based on pressure detection means (sensor) for detecting the in-cylinder pressure of a combustion chamber of an internal combustion engine, crank angle detection means for detecting a crank angle of the internal combustion engine, and a crank angle detected by the crank angle detection means. And calculating means for calculating the volume of the combustion chamber, estimating means for estimating the motoring pressure of the internal combustion engine by an arithmetic expression including the calculated volume, and detecting the pressure in the compression stroke of the internal combustion engine. Based on a deviation between the pressure and the motoring pressure estimated by the estimation means, an identification means for identifying a correction parameter for minimizing the deviation, and an abnormality of the pressure detection means based on the correction parameter at the time of fuel cut An abnormality detection device for pressure detection means is provided.

本発明によれば、補正パラメータの大きさと変動に基づいてセンサ異常を判別する。補正パラメータは、補正前のセンサ出力とモータリング圧力との適合性を反映している。また、モータリング圧力は、センサ出力の変動の影響を受けずに求められる。したがって、本発明は、従来技術と比較して異常検知の精度を向上させることが可能となる。   According to the present invention, the sensor abnormality is determined based on the magnitude and fluctuation of the correction parameter. The correction parameter reflects the compatibility between the sensor output before correction and the motoring pressure. Further, the motoring pressure is obtained without being affected by fluctuations in sensor output. Therefore, the present invention can improve the accuracy of abnormality detection as compared with the prior art.

本発明の一実施形態では、異常検知手段は、補正パラメータが所定範囲外のときに異常と判定する。   In one embodiment of the present invention, the abnormality detection means determines that an abnormality has occurred when the correction parameter is outside a predetermined range.

また、本発明の一実施形態では、異常検知手段は、補正パラメータの所定回数分の平均値と該補正パラメータとの差分を求め、該差分が所定値より大きい場合に異常と判定する。   In one embodiment of the present invention, the abnormality detection means obtains a difference between an average value of the correction parameter for a predetermined number of times and the correction parameter, and determines that the abnormality is abnormal when the difference is larger than the predetermined value.

次に図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態である燃焼状態検出装置の全体的構成を示すブロック図である。電子制御ユニット10は、中央演算装置(CPU)を備えたコンピュータである。電子制御ユニットは、コンピュータ・プログラムを格納する読取専用メモリ(ROM)およびプロセサに作業領域を提供し、データおよびプログラムを一時記憶するランダムアクセス・メモリ(RAM)を備えている。入出力インタフェイス11は、エンジンの各部から検出信号を受け取って、A/D(アナログ・ディジタル)変換を行って次の段階に渡す。また、入出力インタフェイス11は、CPUの演算結果に基づく制御信号をエンジンの各部に送る。図1では、電子制御ユニットをこの発明に関連する機能を示す機能ブロックで示している。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a combustion state detection apparatus according to an embodiment of the present invention. The electronic control unit 10 is a computer provided with a central processing unit (CPU). The electronic control unit includes a read only memory (ROM) that stores computer programs and a random access memory (RAM) that provides a work area for the processor and temporarily stores data and programs. The input / output interface 11 receives detection signals from various parts of the engine, performs A / D (analog / digital) conversion, and passes them to the next stage. Further, the input / output interface 11 sends a control signal based on the calculation result of the CPU to each part of the engine. In FIG. 1, the electronic control unit is shown by functional blocks showing functions related to the present invention.

まず図2を参照して、この発明の一実施形態におけるセンサ出力補正手法の原理を説明する。図2は、クランク角度-180度から180度の領域における気筒の燃焼室の圧力を示しており、およそクランク角度-180度から0度の範囲が圧縮行程であり、0度から180度までが膨張(燃焼)行程である。曲線1は、エンジンの1つの気筒のモータリング圧力(失火時の圧力)の推移を示し、曲線3は、同じ気筒において正常な燃焼が行われたときの筒内圧力の推移を示す。クランク角0度が上死点であり、モータリング圧力は上死点でピークとなり、燃焼時の筒内圧力(曲線3)は、上死点を過ぎた点火時点付近でピークとなる。   First, the principle of the sensor output correction method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the pressure in the combustion chamber of the cylinder in the range of the crank angle from -180 degrees to 180 degrees. The range of the crank angle from -180 degrees to 0 degrees is the compression stroke, and from 0 degrees to 180 degrees. Expansion (combustion) stroke. Curve 1 shows the transition of the motoring pressure (pressure at the time of misfire) of one cylinder of the engine, and curve 3 shows the transition of the in-cylinder pressure when normal combustion is performed in the same cylinder. The crank angle of 0 degrees is the top dead center, the motoring pressure peaks at the top dead center, and the in-cylinder pressure during combustion (curve 3) peaks near the ignition time after the top dead center.

この実施形態では、圧縮行程において上死点に達する前の期間、たとえば図2に”a”で示す期間において、圧力検出手段(図1の筒内圧力センサ12)の検出出力を補正する補正式のパラメータを同定する。黒色のドット5は、筒内圧力センサ12による検出出力を示す。筒内圧力センサ12は、エンジンの燃焼室という過酷な環境に置かれており、温度の影響、経年変化などによって特性が変化する。この実施形態では、筒内圧力センサ12の検出出力がほぼモータリング圧力の曲線1上にくるよう、検出出力を補正する。こうして補正された検出出力を白色のドット7で示す。   In this embodiment, a correction formula for correcting the detection output of the pressure detection means (in-cylinder pressure sensor 12 in FIG. 1) in a period before reaching top dead center in the compression stroke, for example, a period indicated by “a” in FIG. Identify the parameters. A black dot 5 indicates a detection output by the in-cylinder pressure sensor 12. The in-cylinder pressure sensor 12 is placed in a harsh environment such as an engine combustion chamber, and its characteristics change due to the influence of temperature, aging, and the like. In this embodiment, the detection output is corrected so that the detection output of the in-cylinder pressure sensor 12 is substantially on the curve 1 of the motoring pressure. The detection output corrected in this way is indicated by white dots 7.

検出出力の補正は、筒内圧力センサの検出出力PS(θ)に、補正式 PS = PS(θ)k1 + C1 を適用することによって行われる。k1 は補正係数であり、C1 は定数である。θはクランク角度である。この補正式の2つのパラメータk1およびC1は、圧縮行程の、たとえば図2に”a”で示す期間において、モータリング圧力の推定値PMと、筒内圧力センサの検出出力を上述の補正式によって補正した値PSとの差(PM−PS)の二乗が最小になるよう、最小二乗法により演算して算出される。 The detection output is corrected by applying the correction expression PS = PS (θ) k 1 + C 1 to the detection output PS (θ) of the in-cylinder pressure sensor. k 1 is a correction coefficient, and C 1 is a constant. θ is a crank angle. The two parameters k 1 and C 1 of this correction formula are the above-described correction of the estimated value PM of the motoring pressure and the detection output of the in-cylinder pressure sensor during the compression stroke, for example, the period indicated by “a” in FIG. Calculation is performed by the least square method so that the square of the difference (PM−PS) from the value PS corrected by the equation is minimized.

このように補正されるセンサ出力を利用して、気筒の燃焼状態を判定することができる。燃焼(膨張)行程において混合気の燃焼開始後、たとえば図2に”b”で示す期間において、筒内圧力センサ12の出力を補正して得られる検出出力7(白色のドット)と、状態方程式で算出されるモータリング圧力PM(曲線1)との関係に基づいて、燃焼状態、たとえば、失火が生じたかどうかを判定する。例えば、PS/PMが予め定めたしきい値より小さいとき、失火が生じたと判定することができる。   The combustion state of the cylinder can be determined using the sensor output corrected in this way. After the start of combustion of the air-fuel mixture in the combustion (expansion) stroke, for example, during the period indicated by “b” in FIG. 2, the detection output 7 (white dot) obtained by correcting the output of the in-cylinder pressure sensor 12 and the state equation Based on the relationship with the motoring pressure PM (curve 1) calculated in step 1, it is determined whether a combustion state, for example, misfire has occurred. For example, when PS / PM is smaller than a predetermined threshold value, it can be determined that a misfire has occurred.

再び図1を参照すると、筒内圧力センサ12は、圧電素子であり、エンジンの各気筒(シリンダ)の点火プラグ付近に設けられている。圧力センサ12は、気筒内の圧力に応じた電荷信号を出力する。この信号をチャージアンプ31により電圧信号に変換して出力し、ローパスフィルタ33を介して入出力インタフェイス11に出力する。入出力インタフェイス11は、圧力センサ12からの信号をサンプリング部13に送る。サンプリング部13は、この信号を所定の周期、たとえば10kHz分の1の周期でサンプリングし、サンプル値をセンサ出力検出部15に渡す。   Referring to FIG. 1 again, the in-cylinder pressure sensor 12 is a piezoelectric element and is provided in the vicinity of a spark plug of each cylinder (cylinder) of the engine. The pressure sensor 12 outputs a charge signal corresponding to the pressure in the cylinder. This signal is converted into a voltage signal by the charge amplifier 31 and outputted, and then outputted to the input / output interface 11 through the low-pass filter 33. The input / output interface 11 sends a signal from the pressure sensor 12 to the sampling unit 13. The sampling unit 13 samples this signal at a predetermined period, for example, a period of 1/10 kHz, and passes the sample value to the sensor output detection unit 15.

センサ出力補正部17は、上述の補正式 PS = PS(θ)k1 + C1 に従って、センサ出力PS(θ)を補正する。センサ出力補正部17は、クランク角15度ごとに補正されたセンサ出力値PSを失火判定部27に渡す。 The sensor output correction unit 17 corrects the sensor output PS (θ) according to the above-described correction formula PS = PS (θ) k 1 + C 1 . The sensor output correction unit 17 passes the sensor output value PS corrected for each crank angle of 15 degrees to the misfire determination unit 27.

一方において、燃焼室容積計算部19は、クランク角θに応じた気筒の燃焼室の容積Vcを次の数式により計算する。

Figure 2006284533
On the other hand, the combustion chamber volume calculation unit 19 calculates the cylinder combustion chamber volume V c according to the crank angle θ using the following equation.
Figure 2006284533

上の式で、mは、図3の関係から計算される、ピストン8の上死点からの変位を示す。rをクランク半径、l(エル)をコンロッド長とすると、λ=l/r である。Vdeadは、ピストンが上死点にあるときの燃焼室の容積、Apstnは、ピストンの断面積である。 In the above equation, m represents the displacement from the top dead center of the piston 8 calculated from the relationship of FIG. λ = l / r where r is the crank radius and l is the connecting rod length. V dead is the volume of the combustion chamber when the piston is at top dead center, and Apstn is the cross-sectional area of the piston.

一般に燃焼室の状態方程式は、次の(3)式で表されることが知られている。

Figure 2006284533
In general, it is known that the state equation of the combustion chamber is expressed by the following equation (3).
Figure 2006284533

(3)式で、Gは、例えばエアフローメータ、またはエンジン回転数および吸気圧に基づいて得られる吸入空気量、Rは気体定数、Tは、例えば吸気温度センサ、またはエンジン水温などの運転状態に基づいて得られる吸気温度である。kは補正係数、Cは定数である。    In Equation (3), G is an air flow meter or intake air amount obtained based on the engine speed and intake pressure, R is a gas constant, T is an operating state such as an intake air temperature sensor or engine water temperature, for example. This is the intake air temperature obtained based on this. k is a correction coefficient, and C is a constant.

本実施形態では、予めセンサ取り付け部の温度変化等の影響を受けない水晶圧電式の圧力センサを用いて燃焼室の圧力を実測し、この実測値を(3)式と対応させることによりkの値k0およびCの値C0を求めておく。これを(3)式に代入して得られる次の(4)式を用いてモータリング圧力を推定する。

Figure 2006284533
In this embodiment, the pressure in the combustion chamber is measured in advance using a quartz piezoelectric pressure sensor that is not affected by the temperature change of the sensor mounting portion in advance, and this measured value is made to correspond to the equation (3) to The value k 0 and the value C 0 of C are obtained. The motoring pressure is estimated using the following equation (4) obtained by substituting this into equation (3).
Figure 2006284533

モータリング圧力推定部20は、基本モータリング圧力計算部21およびモータリング圧力補正部22から構成される。基本モータリング圧力計算部21が(3)式の中の基本項目である基本モータリング圧力GRT/Vを計算する。モータリング圧力補正部22は、上述のようにして予め求められているパラメータk0およびC0を用いて、基本モータリング圧力を補正する。このパラメータk0およびC0は、吸気管圧力またはエンジン回転数などエンジンの負荷状態を表すパラメータに従って参照することができるテーブルとして用意されている。 The motoring pressure estimation unit 20 includes a basic motoring pressure calculation unit 21 and a motoring pressure correction unit 22. The basic motoring pressure calculator 21 calculates a basic motoring pressure GRT / V, which is a basic item in the equation (3). The motoring pressure correction unit 22 corrects the basic motoring pressure using the parameters k 0 and C 0 obtained in advance as described above. The parameters k 0 and C 0 are prepared as a table that can be referred to according to a parameter representing the engine load state such as the intake pipe pressure or the engine speed.

パラメータ同定部23は、圧縮行程においてモータリング圧力推定部20が算出するモータリング圧力推定値PMとセンサ出力補正部17が出力する筒内圧力センサ12に基づく筒内圧力PMとの誤差(PM-PS)が最小になるよう、最小二乗法によりセンサ出力を補正する補正式のパラメータk1およびC1を同定する。センサ出力検出部15は、たとえば10kHz分の1の周期で圧力センサの出力をサンプリングし、クランク角度に同期したタイミングでサンプル値の平均値をセンサ出力値PS(θ)として、パラメータ同定部23に渡す。パラメータ同定部23は、気筒の圧縮行程において補正式のパラメータを同定する演算を実行する。モータリング圧力補正部から得られるクランク角度に応じたモータリング圧力推定値PM(θ)と、同じクランク角度におけるセンサ出力値PS(θ)に補正式PS = PS(θ)k1 + C1 を適用した値PSとの差の二乗、すなわち(PM(θ) - PS(θ)k1 - C12 が最小になる k1 および C1を既知の最小二乗法により求める。 The parameter identification unit 23 calculates an error (PM− between the estimated motoring pressure value PM calculated by the motoring pressure estimation unit 20 in the compression stroke and the in-cylinder pressure PM based on the in-cylinder pressure sensor 12 output from the sensor output correction unit 17. The parameters k 1 and C 1 of the correction formula for correcting the sensor output by the least square method are identified so that (PS) is minimized. The sensor output detection unit 15 samples the output of the pressure sensor at a period of, for example, 1/10 kHz, and sets the average value of the sample values as the sensor output value PS (θ) at the timing synchronized with the crank angle. hand over. The parameter identification unit 23 executes a calculation for identifying parameters of the correction formula in the compression stroke of the cylinder. The correction formula PS = PS (θ) k 1 + C 1 is applied to the motoring pressure estimation value PM (θ) corresponding to the crank angle obtained from the motoring pressure correction unit and the sensor output value PS (θ) at the same crank angle. The square of the difference from the applied value PS, that is, k 1 and C 1 at which (PM (θ) −PS (θ) k 1 −C 1 ) 2 is minimized is determined by a known least square method.

PMの離散値をy(i)で表し、筒内圧力センサから得られる筒内圧力PSのサンプル値(離散値)をx(i)で表すと、X(i)T=[x(0), x(1), …,x(n)]、Y(i)T=[y(0), y(1), …,y(n)]と表される。誤差の離散値の二乗の和は、次の式(5)で表される。サンプル値は、10kHz分の1の周期でとられ、iの値は、たとえば100までとする。

Figure 2006284533
When the discrete value of PM is represented by y (i) and the sample value (discrete value) of the in-cylinder pressure PS obtained from the in-cylinder pressure sensor is represented by x (i), X (i) T = [x (0) , x (1),..., x (n)], Y (i) T = [y (0), y (1),..., y (n)]. The sum of the squares of the discrete values of errors is expressed by the following equation (5). The sample value is taken at a period of 1/10 kHz, and the value of i is up to 100, for example.
Figure 2006284533

このFの値を最小にするkおよびCを求めるには、F(k,C)のkおよびCに関する偏微分が0となるkおよびCを求めればよい。これを数式で表すと、次のようになる。

Figure 2006284533
In order to obtain k and C that minimize the value of F, it is only necessary to obtain k and C at which the partial differentiation of F (k, C) with respect to k and C is zero. This can be expressed as follows:
Figure 2006284533

式(6)および(7)の右辺を整理すると、次のようになる。

Figure 2006284533
The right side of Equations (6) and (7) is organized as follows.
Figure 2006284533

これを行列で表現すると、次のようになる。

Figure 2006284533
This can be expressed as a matrix as follows.
Figure 2006284533

この式を逆行列を使って変形すると、次のようになる。

Figure 2006284533
When this equation is transformed using an inverse matrix, it becomes as follows.
Figure 2006284533

ここで、右辺の逆行列は、次の式で表される。

Figure 2006284533
Here, the inverse matrix on the right side is expressed by the following equation.
Figure 2006284533

センサ出力補正部17は、こうして同定されたパラメータを用いて燃焼行程においてセンサ出力を補正する。   The sensor output correction unit 17 corrects the sensor output in the combustion stroke using the parameters thus identified.

失火判定部27は、点火時点以後の期間b(図2)において、筒内圧力センサ12で検出されセンサ出力補正部17で補正された筒内圧力の値PS、および同じ時刻にモータリング圧力推定部20で算出されるモータリング圧力推定値PMに基づいて失火の有無を判定する。この実施例では、失火判定部27は、PS/PMが予め定めたしきい値αより小さいとき、失火が生じたと判定する。   The misfire determination unit 27 estimates the in-cylinder pressure PS detected by the in-cylinder pressure sensor 12 and corrected by the sensor output correction unit 17 in the period b (FIG. 2) after the ignition time, and the motoring pressure estimation at the same time. The presence or absence of misfire is determined based on the estimated motoring pressure value PM calculated by the unit 20. In this embodiment, the misfire determination unit 27 determines that a misfire has occurred when PS / PM is smaller than a predetermined threshold value α.

次に、図4を参照して、本実施形態のセンサ異常検知手法について説明する。図4は、モータリング圧力PM(点線1)と、燃料カット時の筒内圧力PS(実線9)を示すグラフである。グラフの横軸はクランク角度であり、縦軸は1燃焼サイクル内の最大圧力を100[%]とした圧力である。燃料カット時には気筒内への燃料噴射が中止されるので、膨張行程において爆発が発生しない。したがって筒内圧力はモータリング圧力に等しくなるはずである。つまり、最も容積が小さくなる上死点(クランク角度0度)の圧力が最大となり、クランク角度が増大して容積も増大するに連れて圧力は減少する。また、上述のセンサ出力補正手法により、センサ出力にドリフトや感度劣化がある場合も高精度に補正されており、特に圧縮行程においては補正パラメータの同定が行われることもあり両者の波形はほぼ同一になるように補正されている。   Next, a sensor abnormality detection method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a graph showing the motoring pressure PM (dotted line 1) and the in-cylinder pressure PS at the time of fuel cut (solid line 9). The horizontal axis of the graph is the crank angle, and the vertical axis is the pressure with the maximum pressure in one combustion cycle being 100 [%]. Since the fuel injection into the cylinder is stopped when the fuel is cut, no explosion occurs in the expansion stroke. Therefore, the in-cylinder pressure should be equal to the motoring pressure. That is, the pressure at the top dead center (crank angle 0 degree) with the smallest volume becomes maximum, and the pressure decreases as the crank angle increases and the volume also increases. In addition, the sensor output correction method described above corrects the sensor output even when there is a drift or sensitivity deterioration. In particular, the correction parameters are identified during the compression stroke, and the waveforms of both are almost the same. It has been corrected to become.

このように、燃料カット時において、モータリング圧力と、上述の補正手法によって補正されたセンサ検出圧力は、高い適合度を有するという特徴がある。また、センサ出力は、当初は補正なしでもモータリング圧力と一致するものであり(このときのパラメータはK1=1、C1=0である)、補正パラメータは、現在のセンサ出力とモータリング圧力との適合度を反映した値である。つまり、補正パラメータはセンサ検出性能の劣化やドリフトに伴って増大する傾向があり、その値が大きくなりすぎることはセンサに何らかの不具合が生じて正確な検出が行われていないことを示すものである。   As described above, at the time of fuel cut, the motoring pressure and the sensor detection pressure corrected by the above-described correction method have a feature of having high adaptability. In addition, the sensor output initially matches the motoring pressure without correction (the parameters at this time are K1 = 1 and C1 = 0), and the correction parameters are the current sensor output and the motoring pressure. It is a value reflecting the degree of fitness of. In other words, the correction parameter tends to increase as the sensor detection performance deteriorates or drifts, and an excessively large value indicates that some kind of malfunction has occurred in the sensor and accurate detection has not been performed. .

そこで、本実施形態では、燃料カット時のセンサ出力の補正パラメータの値を検証することにより、センサの異常の検知を行う。   Therefore, in this embodiment, the sensor abnormality is detected by verifying the value of the correction parameter of the sensor output at the time of fuel cut.

再び図1を参照すると、センサ異常検知部29は、パラメータ同定部23から補正パラメータk1およびC1を受け取る。またセンサ異常検知部29は、対象の気筒が燃料カット状態かどうかを示す燃料カットフラグも併せて受け取る。一般に、燃料カットは、主に燃費向上を目的として燃料の噴射を停止する処理のことである。具体的にはエンジンの高回転時、スロットル弁の全閉時、吸気管内圧力の低下時、またはトラクションコントロールの実行時などに行われる。 Referring to FIG. 1 again, the sensor abnormality detection unit 29 receives the correction parameters k 1 and C 1 from the parameter identification unit 23. The sensor abnormality detection unit 29 also receives a fuel cut flag indicating whether or not the target cylinder is in a fuel cut state. In general, fuel cut is a process of stopping fuel injection mainly for the purpose of improving fuel consumption. Specifically, it is performed when the engine is running at high speed, when the throttle valve is fully closed, when the pressure in the intake pipe is reduced, or when traction control is executed.

燃料カットフラグによって燃料カット状態であると判断されるとき、センサ異常検出部29は、補正パラメータK1およびC1を用いてセンサの異常判別を行う。上述のように、センサが正常に動作しているならば、補正パラメータは、モータリング圧力とセンサ出力が完全に一致するときのパラメータ(K1=1、C1=0)から大きく逸脱することはないと考えられる。そこで、適切な補正パラメータの範囲を予め設定しておき、補正パラメータが所定範囲から外れるとき、センサが異常であると判定する。所定範囲は、例えば0.5<K1<2.0、−0.3<C1<0.3である。 When it is determined by the fuel cut flag that the fuel is cut, the sensor abnormality detection unit 29 performs sensor abnormality determination using the correction parameters K 1 and C 1 . As described above, if the sensor is operating normally, the correction parameter will not deviate significantly from the parameter (K1 = 1, C1 = 0) when the motoring pressure and the sensor output completely match. it is conceivable that. Therefore, an appropriate correction parameter range is set in advance, and when the correction parameter is out of the predetermined range, it is determined that the sensor is abnormal. The predetermined ranges are, for example, 0.5 <K1 <2.0 and −0.3 <C1 <0.3.

補正パラメータK1、C1が所定の範囲内にあった場合、センサ異常検出部29は、続いて次式により補正パラメータの偏差DK1、DC1を算出する。   When the correction parameters K1 and C1 are within a predetermined range, the sensor abnormality detection unit 29 subsequently calculates correction parameter deviations DK1 and DC1 by the following equations.

DK1 = | K1 − K1_ave | (11)
DC1 = | C1 − C1_ave | (12)
ここで、K1_aveおよびC1_aveは現在のK1 およびC1の値も含めた複数サイクル分の補正パラメータの平均値である。平均値を算出するサイクル数は任意の回数で良く、例えば16回分である。
DK1 = | K1 − K1_ave | (11)
DC1 = | C1 − C1_ave | (12)
Here, K1_ave and C1_ave are average values of correction parameters for a plurality of cycles including the current values of K1 and C1. The number of cycles for calculating the average value may be any number, for example, 16 times.

偏差DK1、DC1が大きいということは、これまでの補正パラメータと比較して現在の補正パラメータの値が極端に変動したことを示す。また、補正パラメータの急激な変動は、センサに何らかの異常が突然発生したことを示すものである。そこで所定のしきい値を設定しておき、DK1、DC1がしきい値以上であれば、センサが異常であると判定する。しきい値は、例えば、DK1>1.0、DC1>0.2である。   The large deviations DK1 and DC1 indicate that the value of the current correction parameter has changed extremely compared to the correction parameters so far. A sudden change in the correction parameter indicates that some abnormality has suddenly occurred in the sensor. Therefore, a predetermined threshold value is set, and if DK1 and DC1 are equal to or greater than the threshold value, it is determined that the sensor is abnormal. The threshold values are, for example, DK1> 1.0 and DC1> 0.2.

図5は、センサ異常検知部29における処理の流れを表すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing the flow of processing in the sensor abnormality detection unit 29.

ステップS101において、センサ異常フラグが1になっているかどうかを点検する。センサ異常フラグが1であることは、既にセンサ異常の検知が行われていることを示す。フラグが1でなければステップS103に進む。既にセンサ異常フラグが1ならば処理を終了する。   In step S101, it is checked whether or not the sensor abnormality flag is 1. A sensor abnormality flag of 1 indicates that a sensor abnormality has already been detected. If the flag is not 1, the process proceeds to step S103. If the sensor abnormality flag is already 1, the process is terminated.

ステップS103において、クランク回転数が所定値以上であるかどうかを点検する。クランク回転数が所定値以上ならばステップS105に進む。クランク回転数が所定値以下ならば処理を終了する。   In step S103, it is checked whether the crank rotation speed is equal to or greater than a predetermined value. If the crank rotational speed is equal to or greater than the predetermined value, the process proceeds to step S105. If the crank rotational speed is less than or equal to a predetermined value, the process is terminated.

ステップS105において、対象の気筒が燃料カット中であるかどうかを点検する。燃料カット中であるならばステップS107に進む。燃料カット中でなければ処理を終了する。   In step S105, it is checked whether or not the target cylinder is under fuel cut. If the fuel is being cut, the process proceeds to step S107. If the fuel is not being cut, the process is terminated.

ステップS107において、補正パラメータK1が所定範囲内にあるかどうかを点検する。補正パラメータK1が所定範囲外であるならば、センサに感度劣化などの異常があると判定されステップS119以降の異常検知処理に進む。補正パラメータK1所定範囲内であるならば、センサ異常がないと判定されステップS109に進む。   In step S107, it is checked whether or not the correction parameter K1 is within a predetermined range. If the correction parameter K1 is outside the predetermined range, it is determined that the sensor has an abnormality such as sensitivity deterioration, and the process proceeds to an abnormality detection process after step S119. If the correction parameter K1 is within the predetermined range, it is determined that there is no sensor abnormality, and the process proceeds to step S109.

ステップS109において、補正パラメータC1が所定範囲内にあるかどうかを点検する。補正パラメータC1が所定範囲外であるならば、センサに過度のドリフトなどの異常があると判定されステップS119以降の異常検知処理に進む。補正パラメータC1所定範囲内であるならば、センサ異常がないと判定されステップS109に進む。   In step S109, it is checked whether or not the correction parameter C1 is within a predetermined range. If the correction parameter C1 is outside the predetermined range, it is determined that there is an abnormality such as excessive drift in the sensor, and the process proceeds to the abnormality detection process after step S119. If the correction parameter C1 is within the predetermined range, it is determined that there is no sensor abnormality, and the process proceeds to step S109.

続いて、ステップS111において、補正パラメータK1およびC1の偏差DK1およびDC1が(11)式および(12)式を用いて計算される。偏差は複数サイクル分のパラメータの平均値に対して求められる。平均値を算出するサイクル数は任意の回数で良く、例えば16回分である。   Subsequently, in step S111, the deviations DK1 and DC1 of the correction parameters K1 and C1 are calculated using the equations (11) and (12). The deviation is obtained with respect to the average value of the parameters for a plurality of cycles. The number of cycles for calculating the average value may be any number, for example, 16 times.

ステップS113において、偏差DK1が所定値より大きいかどうかを点検する。偏差DK1が所定値より大きいならば、センサに感度劣化などの異常が突然発生したと判定されステップS119に進む。偏差DK1が所定値以下ならば、ステップS115に進む。   In step S113, it is checked whether or not the deviation DK1 is larger than a predetermined value. If the deviation DK1 is greater than the predetermined value, it is determined that an abnormality such as sensitivity deterioration has suddenly occurred in the sensor, and the process proceeds to step S119. If the deviation DK1 is less than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S115.

ステップS115において、偏差DC1が所定値より大きいかどうかを点検する。偏差DC1が所定値より大きいならば、センサに過度のドリフトなどの異常が突然発生したと判定されステップS119に進む。偏差DK1が所定値以下ならば、ステップS117に進む。   In step S115, it is checked whether or not the deviation DC1 is larger than a predetermined value. If the deviation DC1 is greater than the predetermined value, it is determined that an abnormality such as excessive drift has suddenly occurred in the sensor, and the process proceeds to step S119. If the deviation DK1 is less than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S117.

以下、ステップS119以降の異常検知処理について説明する。   Hereinafter, the abnormality detection process after step S119 will be described.

ステップS119において、異常検知カウンターが1つデクリメントされる。突発的なセンサの誤動作による誤った異常検知を避けるため、異常検知カウンターの初期値は1より大きい整数に設定されている。このため複数回異常検知されないとセンサ異常と検知されない。   In step S119, one abnormality detection counter is decremented. The initial value of the abnormality detection counter is set to an integer larger than 1 in order to avoid erroneous abnormality detection due to a sudden sensor malfunction. For this reason, sensor abnormality is not detected unless abnormality is detected a plurality of times.

ステップS121において、異常検知カウンターが0かどうかを点検する。異常検知カウンターが0であることは、カウンターの初期値で設定した所定回数だけセンサ異常判定が行われたことを示す。異常検知カウンターが0ならば、ステップS123に進む。異常検知カウンターが0でないならば、そのまま処理を終了する。   In step S121, it is checked whether or not the abnormality detection counter is zero. The fact that the abnormality detection counter is 0 indicates that the sensor abnormality determination has been performed a predetermined number of times set by the initial value of the counter. If the abnormality detection counter is 0, the process proceeds to step S123. If the abnormality detection counter is not 0, the process is terminated as it is.

ステップS123において、圧力センサに何らかの異常があることが確定したので、センサ異常フラグが1にセットされ、処理を終了する。   In step S123, since it is determined that there is some abnormality in the pressure sensor, the sensor abnormality flag is set to 1, and the process is terminated.

一方、ステップS107、S109、S113、およびS115の処理の結果、圧力センサに異常がないと判断されると、ステップS117に進む。ステップS117において、異常検知カウンターが初期値にリセットされ、処理を終了する。   On the other hand, if it is determined that there is no abnormality in the pressure sensor as a result of the processes in steps S107, S109, S113, and S115, the process proceeds to step S117. In step S117, the abnormality detection counter is reset to the initial value, and the process ends.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。また、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのいずれに対しても使用することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment. Moreover, it can be used for both gasoline engines and diesel engines.

本発明の一実施形態である燃焼状態検出装置の全体的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the combustion state detection apparatus which is one Embodiment of this invention. モータリング圧力曲線および燃焼時のセンサ出力の補正値の曲線を示す図である。It is a figure which shows the motoring pressure curve and the curve of the correction value of the sensor output at the time of combustion. ピストン位置を計算するための概念図である。It is a conceptual diagram for calculating a piston position. モータリング圧力および燃料カット時の筒内圧力を示す図である。It is a figure which shows a motoring pressure and the cylinder pressure at the time of fuel cut. センサ異常検知部における処理の流れを表すフローチャートである。It is a flowchart showing the flow of the process in a sensor abnormality detection part.

符号の説明Explanation of symbols

10 電子制御ユニット
12 筒内圧力センサ
15 センサ出力検出部
17 センサ出力補正部
19 燃焼室(シリンダ)容積計算部
20 モータリング圧力推定部
21 基本モータリング圧力計算部
22 モータリング圧力補正部
23 パラメータ同定部
29 センサ異常検知部

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electronic control unit 12 In-cylinder pressure sensor 15 Sensor output detection part 17 Sensor output correction part 19 Combustion chamber (cylinder) volume calculation part 20 Motoring pressure estimation part 21 Basic motoring pressure calculation part 22 Motoring pressure correction part 23 Parameter identification 29 Sensor abnormality detection unit

Claims (3)

内燃機関の燃焼室の筒内圧力を検出する圧力検出手段と、
前記内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
前記クランク角度検出手段で検出されるクランク角度に基づいて燃焼室の容積を算出する算出手段と、
前記算出された容積を含む演算式により前記内燃機関のモータリング圧力を推定する推定手段と、
前記内燃機関の圧縮行程において、前記圧力検出手段で検出される圧力と、前記推定手段で推定される前記モータリング圧力との偏差に基づいて、該偏差を最小とするための補正パラメータを同定する同定手段と、
燃料カット時に、前記補正パラメータに基づいて前記圧力検出手段の異常を検知する異常検知手段と
を備える圧力検出手段の異常検知装置。
Pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the combustion chamber of the internal combustion engine;
Crank angle detecting means for detecting a crank angle of the internal combustion engine;
Calculating means for calculating the volume of the combustion chamber based on the crank angle detected by the crank angle detecting means;
Estimating means for estimating a motoring pressure of the internal combustion engine by an arithmetic expression including the calculated volume;
In the compression stroke of the internal combustion engine, a correction parameter for minimizing the deviation is identified based on the deviation between the pressure detected by the pressure detecting means and the motoring pressure estimated by the estimating means. An identification means;
An abnormality detection device for pressure detection means, comprising: an abnormality detection means for detecting an abnormality of the pressure detection means based on the correction parameter at the time of fuel cut.
前記異常検知手段は、前記補正パラメータが所定範囲外のときに異常と判定する、請求項1に記載の圧力検出手段の異常検知装置。   The abnormality detection device for pressure detection means according to claim 1, wherein the abnormality detection means determines that an abnormality occurs when the correction parameter is outside a predetermined range. 前記異常検知手段は、前記補正パラメータの所定回数分の平均値と該補正パラメータとの差分を求め、該差分が所定値より大きい場合に異常と判定する、請求項1または請求項2に記載の圧力検出手段の異常検知装置。


3. The abnormality detection unit according to claim 1, wherein the abnormality detection unit obtains a difference between an average value of the correction parameter for a predetermined number of times and the correction parameter, and determines that the abnormality is abnormal when the difference is larger than a predetermined value. Abnormality detection device for pressure detection means.


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