JP2007040207A - Controller for internal combustion engine - Google Patents

Controller for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2007040207A
JP2007040207A JP2005226009A JP2005226009A JP2007040207A JP 2007040207 A JP2007040207 A JP 2007040207A JP 2005226009 A JP2005226009 A JP 2005226009A JP 2005226009 A JP2005226009 A JP 2005226009A JP 2007040207 A JP2007040207 A JP 2007040207A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cylinder
detected
value
abnormality
pressure sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005226009A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sakanori Moriya
栄記 守谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2005226009A priority Critical patent/JP2007040207A/en
Publication of JP2007040207A publication Critical patent/JP2007040207A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for an internal combustion engine capable of controlling a cylinder even if a cylinder information detection means in the cylinder becomes an abnormal condition. <P>SOLUTION: This controller for the internal combustion engine having the cylinder information detection means for detecting information in the cylinder in each cylinder to control predetermined amount of control based on values detected by the cylinder information detection means per cylinder is provided with a means (S101) for detecting abnormality of the cylinder information detection means to control amount of control of the cylinder in which abnormality of the cylinder information detection means is detected by using values detected by the cylinder information detection means of the cylinder other than the cylinder in which the abnormality is detected (S105) when the abnormality of the cylinder information detection means in any cylinder is detected by the detection means (S102:YES). As a result, control of the cylinder becomes possible by this substitution even if the cylinder information detection means in any cylinder becomes an abnormal condition. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、筒内情報検出手段により検出される筒内情報を利用して点火時期等の制御量を制御する内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that controls a control amount such as an ignition timing by using in-cylinder information detected by an in-cylinder information detecting means.

近年、筒内情報検出手段により検出される筒内情報を利用して点火時期等の制御量を制御する内燃機関の制御装置が開発されるに至っている。典型的に、このような筒内情報としては筒内圧力であり、筒内情報検出手段としては筒内圧センサである。筒内圧センサによる筒内圧力の実測値は、筒内圧力の真値に所定の感度を乗じた値とバイアス値とを加算したものとなるが、筒内圧センサの感度は、経時的に変化するものであり、しかも、当該感度には個体差が存在する。このような筒内圧センサの感度やバイアス値の変動(バラツキ)の影響を排除する技術としては、筒内圧センサにより圧縮行程中の任意の2点のクランク角に同期して内燃機関の気筒内圧力差を計測すると共に、計測された気筒内圧力差を内燃機関の任意の基準状態で得られる気筒内圧力差で正規化する技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, a control device for an internal combustion engine that controls a control amount such as an ignition timing by using in-cylinder information detected by an in-cylinder information detection unit has been developed. Typically, such in-cylinder information is in-cylinder pressure, and the in-cylinder information detection means is an in-cylinder pressure sensor. The measured value of the in-cylinder pressure by the in-cylinder pressure sensor is obtained by adding a value obtained by multiplying the true value of the in-cylinder pressure by a predetermined sensitivity and the bias value. However, the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor changes with time. In addition, there are individual differences in the sensitivity. As a technique for eliminating the influence of the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor and the variation (bias) of the bias value, the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is synchronized with the crank angle at any two points during the compression stroke by the in-cylinder pressure sensor. There is known a technique for measuring the difference and normalizing the measured in-cylinder pressure difference with an in-cylinder pressure difference obtained in an arbitrary reference state of the internal combustion engine (see, for example, Patent Document 1).

特許第2564933号公報Japanese Patent No. 2564933

ところで、かかる内燃機関の制御装置においては、仮にある気筒の筒内圧センサが故障、劣化等により異常状態となると、その気筒の正確な情報を得られなくなり、当該気筒において制御が実行できなくなってしまうという問題がある。   By the way, in such a control device for an internal combustion engine, if an in-cylinder pressure sensor of a certain cylinder becomes abnormal due to failure, deterioration or the like, accurate information on the cylinder cannot be obtained, and control cannot be executed in the cylinder. There is a problem.

そこで、本発明は、ある気筒の筒内情報検出手段が異常状態に陥ったとしても当該気筒の制御を実行可能とする内燃機関の制御装置の提供を目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can execute control of a cylinder even if an in-cylinder information detection unit of the cylinder falls into an abnormal state.

本発明による内燃機関の制御装置は、所定の筒内情報を検出する筒内情報検出手段を各気筒に有し、気筒毎に、前記筒内情報検出手段の検出値に基づき所定の制御量を制御する内燃機関の制御装置において、前記筒内情報検出手段の異常を検知する検知手段を設け、該検知手段によりいずれかの気筒の前記筒内情報検出手段の異常が検知されたとき、この異常が検知された気筒以外の気筒の前記筒内情報検出手段の検出値を用いて、その異常が検知された気筒の制御量を制御するようにしたことを特徴とする。   The control device for an internal combustion engine according to the present invention has in-cylinder information detecting means for detecting predetermined in-cylinder information in each cylinder, and a predetermined control amount is determined for each cylinder based on the detection value of the in-cylinder information detecting means. In the control device for the internal combustion engine to be controlled, a detecting means for detecting an abnormality of the in-cylinder information detecting means is provided, and when the detecting means detects an abnormality of the in-cylinder information detecting means of any cylinder, this abnormality is detected. The control amount of the cylinder in which the abnormality is detected is controlled using the detection value of the in-cylinder information detecting means of the cylinder other than the cylinder in which the abnormality is detected.

好ましくは、前記異常が検知された気筒以外の気筒が、該異常が検知された気筒に対し点火順序が一つ前の気筒である。   Preferably, cylinders other than the cylinder in which the abnormality is detected are cylinders whose ignition order is one before that of the cylinder in which the abnormality is detected.

また好ましくは、前記筒内情報検出手段の異常が検知される前に各気筒の筒内情報検出手段の検出値と所定値との間の偏差を学習する手段がさらに設けられ、前記検知手段によりいずれかの気筒の前記筒内情報検出手段の異常が検知されたとき、その異常が検知された気筒以外の気筒の前記筒内情報検出手段の検出値を前記偏差により補正した値を用いて、その異常が検知された気筒の制御量を制御する。   Further preferably, a means for learning a deviation between a detected value of the in-cylinder information detecting means for each cylinder and a predetermined value before an abnormality of the in-cylinder information detecting means is detected, is provided by the detecting means. When an abnormality is detected in the in-cylinder information detection unit of any cylinder, using a value obtained by correcting the detection value of the in-cylinder information detection unit of a cylinder other than the cylinder in which the abnormality is detected by the deviation, The control amount of the cylinder in which the abnormality is detected is controlled.

また好ましくは、前記筒内情報検出手段が、前記筒内情報としての筒内圧力を検出する筒内圧センサであり、前記検知手段が、吸気行程中の所定の1点における前記筒内圧センサの検出値と、前記吸気行程中の所定の1点に対応した時点における吸入空気の圧力と、圧縮行程中または膨張行程中の少なくとも所定の2点における前記筒内圧センサの検出値および筒内容積とに基づいて、前記筒内圧センサの感度の推定値を算出する算出手段と、該算出手段によって算出された前記筒内圧センサの感度の推定値と所定の閾値との比較結果に基づいて前記筒内圧センサの異常を判断する判定手段とを備える。   Further preferably, the in-cylinder information detecting means is an in-cylinder pressure sensor that detects an in-cylinder pressure as the in-cylinder information, and the detecting means detects the in-cylinder pressure sensor at a predetermined point during an intake stroke. Value, the pressure of the intake air at a time corresponding to a predetermined point during the intake stroke, and the detected value and the cylinder volume of the cylinder pressure sensor at at least two predetermined points during the compression stroke or the expansion stroke Based on the result of comparing the estimated value of the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor calculated by the calculating means with a predetermined threshold value Determining means for determining the abnormality.

この場合、前記吸気行程中の所定の1点は、吸気行程中に吸気弁を閉じる時点であるのが好ましい。また、吸気系統における吸入空気の圧力が筒内圧力と概ね一致するようになるまでの位相遅れ量に応じて、前記吸気行程中の所定の1点に対応した時点を設定する手段を更に備えるのが好ましい。   In this case, it is preferable that the predetermined one point during the intake stroke is a time when the intake valve is closed during the intake stroke. In addition, there is further provided means for setting a time point corresponding to a predetermined point in the intake stroke in accordance with a phase delay amount until the pressure of the intake air in the intake system substantially matches the in-cylinder pressure. Is preferred.

前記制御量は、点火時期、燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一つであってもよい。   The control amount may be at least one of an ignition timing, a fuel injection amount, and a fuel injection timing.

本発明によれば、ある気筒の筒内情報検出手段が異常状態に陥ったとしても当該気筒の制御を実行可能とする内燃機関の制御装置の実現が可能となる。   According to the present invention, it is possible to realize a control device for an internal combustion engine that can execute control of a cylinder even if an in-cylinder information detection unit of the cylinder falls into an abnormal state.

本発明者は、演算負荷の低減化を図りつつ、内燃機関の高精度な制御を可能にするために鋭意研究を重ね、その結果、筒内情報検出手段により検出される筒内情報に基づいて各種制御量を制御する装置を開発するに至った。即ち、従来の手法では、エンジンの各運転状態について、最適と思われる制御量を予め実験等により求めてマップ化しておき、実際のエンジンの運転時に各マップ値を当てはめてエンジンの制御を行うマップ制御が一般的であった。これに対し、本発明者が開発した手法では、エンジン運転時における筒内の燃焼状態を直接検出し、この検出された燃焼状態を、予め定められた最適な燃焼状態に合わせ込むように各種制御量を制御するものである。この新たな手法によれば、従来多大な時間と労力とが費やされていた各種マップの作成、即ち適合という作業を大幅に簡略化することができ、開発期間の大幅な短縮等を図れる利点がある。   The present inventor has intensively studied to enable highly accurate control of the internal combustion engine while reducing the calculation load, and as a result, based on the in-cylinder information detected by the in-cylinder information detection means. It came to develop the device which controls various controlled variables. That is, in the conventional method, a map for controlling the engine by preliminarily obtaining a map of the control amount that seems to be optimal for each operating state of the engine by experimentally or the like, and applying each map value during actual engine operation. Control was common. In contrast, the method developed by the present inventor directly detects the combustion state in the cylinder during engine operation, and performs various controls so as to adjust the detected combustion state to a predetermined optimum combustion state. The amount is to be controlled. According to this new method, it is possible to greatly simplify the process of creating various maps, that is, the adaptation, which has conventionally required a lot of time and labor, and to greatly shorten the development period. There is.

このような筒内燃焼状態を表す筒内情報としては、筒内圧力が代表的であり、従って筒内情報を検出する手段としては筒内圧検出手段、具体的には筒内圧センサが代表的である。このほか、筒内の燃焼は化学反応であり、燃焼時にイオンが発生することから、このイオン発生量を筒内情報として用い、このイオン発生量に応じた電流を出力するイオン電流検出装置を筒内情報検出手段として用いることができる。いずれにしても、筒内情報及びこれを検出する手段はこれらに限られない。例えば、これら筒内圧センサやイオン電流検出装置のような、検出部が筒内に露出したものに限らず、筒内情報を間接的に検知するものであってもよい。   In-cylinder information representative of such in-cylinder combustion state is typically in-cylinder pressure. Therefore, as means for detecting in-cylinder information, in-cylinder pressure detecting means, specifically, in-cylinder pressure sensor is typical. is there. In addition, since the combustion in the cylinder is a chemical reaction and ions are generated during combustion, this ion generation amount is used as in-cylinder information, and an ion current detection device that outputs a current corresponding to this ion generation amount is provided in the cylinder. It can be used as inside information detection means. In any case, the in-cylinder information and the means for detecting this are not limited to these. For example, the in-cylinder information may be indirectly detected as well as the in-cylinder pressure sensor and the ion current detection device in which the detection unit is exposed in the cylinder.

制御される制御量としては、燃焼開始時期(ガソリンエンジンでは点火時期、ディーゼルエンジンでは着火時期)、燃料噴射量、燃料噴射時期等が代表的であるが、これらに限らず、例えばバルブオーバーラップ量や、筒内に吸入される空気量等であってもよい。以下一例として燃焼開始時期の場合を中心に説明を行う。   The control amount to be controlled is typically a combustion start timing (ignition timing for a gasoline engine, ignition timing for a diesel engine), a fuel injection amount, a fuel injection timing, etc., but is not limited to these, for example, a valve overlap amount Or the amount of air sucked into the cylinder may be used. As an example, the case of the combustion start time will be mainly described below.

本発明者は、内燃機関の筒内における燃焼開始時期の高精度な制御を可能にするために筒内圧センサによって検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積とに基づいて算出される制御パラメータに着目するに至った。より詳細には、本発明者らは、クランク角がθである際に筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力をP(θ)とし、クランク角がθである際の筒内容積をV(θ)とし、比熱比をκとした場合に、筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比(所定の指数)κで累乗した値Vκ(θ)との積として得られる制御パラメータP(θ)・Vκ(θ)(以下、適宜「PVκ」と記す)に着目した。そして、本発明者は、まず、クランク角に対する内燃機関の筒内における熱発生量Qの変化パターンと、クランク角に対する制御パラメータPVκの変化パターンとが、図1に示されるような相関を有していることを見出した。ただし、図1において、−360°,0°および360°は、上死点に、−180°および180°は、下死点に対応する。 The inventor has determined that the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor and the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure to enable highly accurate control of the combustion start timing in the cylinder of the internal combustion engine. It came to pay attention to the control parameter calculated based on it. More specifically, the inventors set P (θ) as the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means when the crank angle is θ, and the in-cylinder volume when the crank angle is θ as V (Θ), where the specific heat ratio is κ, the in-cylinder pressure P (θ) and the value V κ (θ) obtained by raising the in-cylinder volume V (θ) to the specific heat ratio (predetermined index) κ The control parameter P (θ) · V κ (θ) obtained as a product (hereinafter referred to as “PV κ ” as appropriate) was focused on. Then, the present inventor first has a correlation as shown in FIG. 1 between the change pattern of the heat generation amount Q in the cylinder of the internal combustion engine with respect to the crank angle and the change pattern of the control parameter PV κ with respect to the crank angle. I found out. In FIG. 1, −360 °, 0 °, and 360 ° correspond to the top dead center, and −180 ° and 180 ° correspond to the bottom dead center.

図1において、実線は、所定のモデル気筒において所定の微小クランク角おきに検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の比熱比κで累乗した値との積である制御パラメータPVκをプロットしたものである。また、図1において、破線は、上記モデル気筒における熱発生量Qを、次の(1)式に基づき、Q=∫dQとして算出・プロットしたものである。なお、何れの場合も、簡単のために、κ=1.32とした。
dQ/dθ={dP/dθ・V+κ・P・dV/dθ}/{κ−1}・・・(1)
In FIG. 1, the solid line shows the in-cylinder pressure detected at a predetermined minute crank angle in a predetermined model cylinder and the value obtained by raising the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure by a predetermined specific heat ratio κ. This is a plot of the control parameter PV κ which is the product. In FIG. 1, the broken line is calculated and plotted with the heat generation amount Q in the model cylinder as Q = QdQ based on the following equation (1). In either case, for simplicity, κ = 1.32.
dQ / dθ = {dP / dθ · V + κ · P · dV / dθ} / {κ-1} (1)

図1に示される結果からわかるように、クランク角に対する熱発生量Qの変化パターンと、クランク角に対する制御パラメータPVκの変化パターンとは、概ね一致(相似)しており、特に、筒内の混合気の燃焼開始(点火時または着火時)の前後(例えば、図1における約−180°から約135°までの範囲)では、熱発生量Qの変化パターンと、制御パラメータPVκの変化パターンとは極めて良好に一致することがわかる。 As can be seen from the results shown in FIG. 1, the change pattern of the heat generation amount Q with respect to the crank angle and the change pattern of the control parameter PV κ with respect to the crank angle are almost the same (similar), and in particular, before and after the start of combustion mixture (ignition time or the ignition) (e.g., ranging from about -180 ° to about 135 ° in Figure 1), the change pattern of the heat generation amount Q, the control parameter PV kappa change pattern It can be seen that it agrees very well.

本発明の一形態では、このような新たに見出された筒内における熱発生量Qと制御パラメータPVκとの相関を利用し、筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積とから算出される制御パラメータPVκに基づいて、ある2点間におけるトータルの熱発生量に対する当該2点間の所定のタイミングまでの熱発生量の比である燃焼割合(MFB)が求められる。ここで、制御パラメータPVκに基づいて筒内における燃焼割合を算出すれば、高負荷な演算処理を要することなく筒内における燃焼割合を精度よく得ることができる。すなわち、図2に示されるように、制御パラメータPVκに基づいて求められる燃焼割合(同図における実線参照)は、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合(同図における破線参照)とほぼ一致する。 In one aspect of the present invention, the cylinder pressure detected by the cylinder pressure detecting means is utilized using the correlation between the newly generated in-cylinder heat generation amount Q and the control parameter PV κ, and the cylinder Based on the control parameter PV κ calculated from the in-cylinder volume at the time of detecting the internal pressure, the ratio of the heat generation amount up to a predetermined timing between the two points with respect to the total heat generation amount between the two points A combustion rate (MFB) is determined. Here, if the combustion ratio in the cylinder is calculated based on the control parameter PV κ , the combustion ratio in the cylinder can be accurately obtained without requiring high-load calculation processing. That is, as shown in FIG. 2, the combustion rate obtained based on the control parameter PV κ (see the solid line in the figure) is substantially the same as the combustion rate obtained based on the heat generation rate (see the broken line in the figure). To do.

図2において、実線は、上述のモデル気筒においてクランク角=θとなるタイミングにおける燃焼割合を、次の(2)式に従うと共に、検出した筒内圧力P(θ)に基づいて算出し、プロットしたものである。ただし、簡単のために、κ=1.32とした。
MFB={P(θ)・Vκ(θ)−P(−120°)・Vκ(−120°)}/{P(120°)・Vκ(120°)−P(−120°)・Vκ(−120°)}×100(%)
・・・(2)
In FIG. 2, the solid line represents the combustion ratio at the timing when the crank angle = θ in the model cylinder described above, calculated according to the following equation (2), and plotted based on the detected in-cylinder pressure P (θ). Is. However, for simplicity, κ = 1.32.
MFB = {P (θ) · V κ (θ) −P (−120 °) · V κ (−120 °)} / {P (120 °) · V κ (120 °) −P (−120 °)・ (−120 °)} × 100 (%)
... (2)

また、図2において、破線は、上述のモデル気筒においてクランク角=θとなるタイミングにおける燃焼割合を、上記(1)式および次の(3)式に従うと共に、検出した筒内圧力P(θ)に基づいて算出し、プロットしたものである。この場合も、簡単のために、κ=1.32とした。   In FIG. 2, the broken line indicates the combustion ratio at the timing when the crank angle = θ in the above model cylinder, according to the above equation (1) and the following equation (3), and the detected in-cylinder pressure P (θ). Calculated based on the above and plotted. Also in this case, for simplicity, κ = 1.32.

Figure 2007040207
Figure 2007040207

そして、本発明の一形態では、筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積とから算出される制御パラメータPVκに基づいて求められた燃焼割合が目標値と一致するように筒内における燃焼開始時期(火花点火時期または圧縮着火時期)が制御される。すなわち、筒内における燃焼状態が最適である場合、言い換えれば最適な燃焼開始時期(MBT)から燃焼を開始した場合の、ある一定のクランク角における燃焼割合は、実験的或いは経験的に求めることができるので、その一定のクランク角における実測値としての燃焼割合が目標値と一致するように筒内における燃焼開始時期を制御することにより、ひいてはその他の制御量を制御することにより、筒内における燃焼を最適化することが可能になる。 And in one form of this invention, the combustion ratio calculated | required based on the control parameter PV ( kappa) calculated from the cylinder pressure detected by the cylinder pressure detection means and the cylinder volume at the time of the said cylinder pressure detection The combustion start timing (spark ignition timing or compression ignition timing) in the cylinder is controlled so that the value matches the target value. That is, when the combustion state in the cylinder is optimal, in other words, when the combustion is started from the optimal combustion start timing (MBT), the combustion ratio at a certain crank angle can be obtained experimentally or empirically. Therefore, by controlling the combustion start timing in the cylinder so that the actual combustion ratio at the constant crank angle matches the target value, and by controlling other control amounts, combustion in the cylinder Can be optimized.

本発明の一形態において、筒内燃焼状態が最適となるのは、クランク角θが圧縮上死点後8°の時点で燃焼割合が50%になるときと定められる。ただしこの値はエンジンに応じて種々の値を採り得る。そこで、(2)式と、クランク角θが−120°、8°及び120°の時点における制御パラメータPVκとから、クランク角θが圧縮上死点後8°の時点での燃焼割合の実測値が算出され、この実測値が目標値である50%と比較され、実測値が目標値より大きければ、燃焼開始時期が早すぎるとして燃焼開始時期が遅角され、実測値が目標値より小さければ燃焼開始時期が遅すぎるとして燃焼開始時期が進角される。このように、検出されるのは3点(−120°、8°及び120°)でのクランク角と筒内圧力とだけであり、演算は(2)式による簡単な四則演算のみである。従って、極めて簡単な検出と演算とによりエンジンの制御量を制御することができ、演算負荷及び制御負荷を著しく軽減することが可能である。 In one embodiment of the present invention, the in-cylinder combustion state is optimal when the combustion ratio reaches 50% when the crank angle θ is 8 ° after compression top dead center. However, this value can take various values depending on the engine. Therefore, from the equation (2) and the control parameter PV κ at the time when the crank angle θ is −120 °, 8 ° and 120 °, the actual combustion ratio at the time when the crank angle θ is 8 ° after compression top dead center is measured. The measured value is calculated and compared with the target value of 50%. If the measured value is larger than the target value, the combustion start timing is retarded because the combustion start timing is too early, and the measured value is smaller than the target value. If the combustion start timing is too late, the combustion start timing is advanced. Thus, only the crank angle and the in-cylinder pressure at three points (-120 °, 8 ° and 120 °) are detected, and the calculation is only a simple four arithmetic operation according to the equation (2). Therefore, the control amount of the engine can be controlled by extremely simple detection and calculation, and the calculation load and control load can be remarkably reduced.

次に、このような制御を実行する内燃機関の制御装置の一形態を具体的に説明する。   Next, an embodiment of a control device for an internal combustion engine that executes such control will be specifically described.

図3は、本発明に係る内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関1は、シリンダブロック2に形成された燃焼室3の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室3内でピストン4を往復移動させることにより動力を発生するものである。なお、図3には1気筒のみが示されるが、内燃機関1は多気筒エンジンとして構成され、本実施形態の内燃機関1は、例えば4気筒エンジンとして構成される。また本実施形態の内燃機関1は火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine according to the present invention. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 generates power by burning a fuel / air mixture in a combustion chamber 3 formed in a cylinder block 2 and reciprocating a piston 4 in the combustion chamber 3. Is. Although only one cylinder is shown in FIG. 3, the internal combustion engine 1 is configured as a multi-cylinder engine, and the internal combustion engine 1 of the present embodiment is configured as a four-cylinder engine, for example. The internal combustion engine 1 of the present embodiment is a spark ignition internal combustion engine, more specifically a gasoline engine.

各燃焼室3の吸気ポートは、吸気マニホールドを介して吸気管5に接続され、各燃焼室3の排気ポートは、排気マニホールドを介して排気管6に接続されている。また、内燃機関1のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Viと、排気ポートを開閉する排気弁Veとが燃焼室3ごとに配設されている。各吸気弁Viおよび各排気弁Veは、可変バルブタイミング機能を有する動弁機構VMによって開閉させられる。更に、内燃機関1は、気筒数に応じた数の点火プラグ7を有し、点火プラグ7は、対応する燃焼室3内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。   The intake port of each combustion chamber 3 is connected to the intake pipe 5 via an intake manifold, and the exhaust port of each combustion chamber 3 is connected to the exhaust pipe 6 via an exhaust manifold. In addition, an intake valve Vi that opens and closes an intake port and an exhaust valve Ve that opens and closes an exhaust port are provided for each combustion chamber 3 in the cylinder head of the internal combustion engine 1. Each intake valve Vi and each exhaust valve Ve are opened and closed by a valve mechanism VM having a variable valve timing function. Further, the internal combustion engine 1 has a number of spark plugs 7 corresponding to the number of cylinders, and the spark plugs 7 are disposed in the cylinder heads so as to face the corresponding combustion chambers 3.

吸気管5は、図3に示されるように、サージタンク8に接続されている。サージタンク8には、給気管L1が接続されており、給気管L1は、エアクリーナ9を介して図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気管L1の中途(サージタンク8とエアクリーナ9との間)には、スロットルバルブ(本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ)10が組み込まれている。一方、排気管6には、図3に示されるように、三元触媒を含む前段触媒装置11aおよびNOx吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置11bが接続されている。   The intake pipe 5 is connected to a surge tank 8 as shown in FIG. An air supply pipe L1 is connected to the surge tank 8, and the air supply pipe L1 is connected to an air intake port (not shown) via an air cleaner 9. A throttle valve (electronically controlled throttle valve in this embodiment) 10 is incorporated in the middle of the supply pipe L1 (between the surge tank 8 and the air cleaner 9). On the other hand, as shown in FIG. 3, a front-stage catalyst device 11 a including a three-way catalyst and a rear-stage catalyst device 11 b including a NOx storage reduction catalyst are connected to the exhaust pipe 6.

更に、内燃機関1は、図3に示されるように、気筒毎にインジェクタ12を有し、インジェクタ12は、対応する燃焼室3内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。また、内燃機関1の各ピストン4は、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には、凹部4aが形成されている。そして、内燃機関1では、各燃焼室3内に空気を吸入させた状態で、各インジェクタ12から各燃焼室3内のピストン4の凹部4aに向けてガソリン等の燃料が直接噴射される。これにより、内燃機関1では、点火プラグ7の近傍に燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成(成層化)されるので、極めて希薄な混合気を用いて安定した成層燃焼を実行することが可能となる。なお、本実施形態の内燃機関1は、いわゆる直噴エンジンとして説明されるが、これに限られるものではなく、本発明が吸気管(吸気ポート)噴射式の内燃機関に適用され得ることはいうまでもない。   Furthermore, as shown in FIG. 3, the internal combustion engine 1 has an injector 12 for each cylinder, and the injector 12 is disposed in the cylinder head so as to face the corresponding combustion chamber 3. Each piston 4 of the internal combustion engine 1 is configured as a so-called deep dish top surface type, and a recess 4a is formed on the upper surface thereof. In the internal combustion engine 1, fuel such as gasoline is directly injected from each injector 12 toward the recess 4 a of the piston 4 in each combustion chamber 3 in a state where air is sucked into each combustion chamber 3. As a result, in the internal combustion engine 1, the fuel / air mixture layer is formed (stratified) in the vicinity of the spark plug 7 so as to be separated from the surrounding air layer. And stable stratified combustion can be performed. The internal combustion engine 1 of the present embodiment is described as a so-called direct injection engine, but is not limited to this, and the present invention can be applied to an intake pipe (intake port) injection type internal combustion engine. Not too long.

上述の各点火プラグ7、スロットルバルブ10、各インジェクタ12および動弁機構VM等は、内燃機関1の制御装置として機能する電子制御ユニット(以下ECUと称す)20に電気的に接続されている。ECU20は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。ECU20には、図3に示されるように、内燃機関1のクランク角センサ14を始めとした各種センサが図示されないA/D変換器等を介して電気的に接続されている。ECU20は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ7、スロットルバルブ10、インジェクタ12、動弁機構VM等を制御する。   Each of the spark plugs 7, the throttle valve 10, the injectors 12, the valve operating mechanism VM and the like described above are electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 20 that functions as a control device for the internal combustion engine 1. The ECU 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like, all not shown. As shown in FIG. 3, various sensors including the crank angle sensor 14 of the internal combustion engine 1 are electrically connected to the ECU 20 via an A / D converter or the like (not shown). The ECU 20 uses the various maps stored in the storage device and the spark plug 7, the throttle valve 10, the injector 12, and the valve mechanism VM so that a desired output can be obtained based on detection values of various sensors. Control etc.

また、内燃機関1は、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ15を各気筒に有している。各筒内圧センサ15は、対応する燃焼室3内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、図示されないA/D変換器等を介してECU20に電気的に接続されている。各筒内圧センサ15は、対応する燃焼室3における筒内圧力(相対圧力)を検出し、検出値を示す信号をECU20に与える。更に、内燃機関1は、サージタンク8内の吸入空気の圧力(吸気圧)を絶対圧力として検出する吸気圧センサ16を有している。吸気圧センサ16は、図示されないA/D変換器等を介してECU20に電気的に接続されており、検出したサージタンク8内の吸入空気の絶対圧力を示す信号をECU20に与える。クランク角センサ14、各筒内圧センサ15および吸気圧センサ16の検出値は、微小時間おきにECU20に順次与えられ、ECU20の所定の記憶領域(バッファ)に所定量ずつ格納保持される。   The internal combustion engine 1 has an in-cylinder pressure sensor 15 including a semiconductor element, a piezoelectric element, an optical fiber detection element, or the like in each cylinder. Each in-cylinder pressure sensor 15 is disposed on the cylinder head so that the pressure receiving surface faces the corresponding combustion chamber 3, and is electrically connected to the ECU 20 via an A / D converter (not shown). Each in-cylinder pressure sensor 15 detects the in-cylinder pressure (relative pressure) in the corresponding combustion chamber 3 and gives a signal indicating the detected value to the ECU 20. Furthermore, the internal combustion engine 1 has an intake pressure sensor 16 that detects the pressure (intake pressure) of intake air in the surge tank 8 as an absolute pressure. The intake pressure sensor 16 is electrically connected to the ECU 20 via an A / D converter (not shown) or the like, and gives a signal indicating the detected absolute pressure of the intake air in the surge tank 8 to the ECU 20. The detection values of the crank angle sensor 14, each in-cylinder pressure sensor 15 and the intake pressure sensor 16 are sequentially given to the ECU 20 every minute time, and stored in a predetermined storage area (buffer) of the ECU 20 by a predetermined amount.

ところで、前述したように、内燃機関1は、筒内圧センサ15により検出される筒内圧力の値を用いて燃焼開始時期(本実施形態では点火時期)等の制御量が気筒毎に制御される。そして、仮にある気筒の筒内圧センサ15が故障、劣化等により異常状態となると、その気筒の正確な情報を得られなくなり、当該気筒において制御が実行できなくなってしまう。   Incidentally, as described above, the internal combustion engine 1 uses the in-cylinder pressure value detected by the in-cylinder pressure sensor 15 to control the control amount such as the combustion start timing (ignition timing in this embodiment) for each cylinder. . If an in-cylinder pressure sensor 15 of a cylinder becomes abnormal due to failure, deterioration, or the like, accurate information on the cylinder cannot be obtained, and control cannot be executed in the cylinder.

これを防止するため、本実施形態では、筒内圧センサ15の異常を検知する検知手段が設けられ、これによっていずれかの気筒の筒内圧センサ15の異常が検知されたとき、この異常が検知された気筒(異常気筒という)以外の気筒(正常気筒という)の筒内圧センサ15の検出値を用いて、その異常気筒の制御量が制御される。以下この点について詳細に説明する。   In order to prevent this, in the present embodiment, detection means for detecting an abnormality of the in-cylinder pressure sensor 15 is provided, and when this detects an abnormality of the in-cylinder pressure sensor 15 of any cylinder, this abnormality is detected. The control amount of the abnormal cylinder is controlled using the detected value of the cylinder pressure sensor 15 of a cylinder (referred to as a normal cylinder) other than the cylinder (referred to as an abnormal cylinder). This point will be described in detail below.

図4は、筒内圧センサ15の異常検知と異常が検知された場合の処理とに関するルーチンを示す。このルーチンは、内燃機関1のECU20によって所定時間おきに実行される。ECU20は、本ルーチンの実行タイミングになると、後述の方法で筒内圧センサ15が正常か異常かを検知し(S101)、いずれかの気筒において筒内圧センサ15に異常があると判断した場合(S102:YES)、警告灯を点灯して(S103:YES)、ユーザに注意を促す。そして、異常がある筒内圧センサ15の数が所定値以下か否かを判断し(S105)、その異常がある筒内圧センサ15の数が所定値以下の場合、その異常がある筒内圧センサ15が設けられている気筒(異常気筒)以外の気筒(正常気筒)の筒内圧センサ15の検出値を用いて、異常気筒の点火時期制御を実行する(S105)。他方、ECU20は、S104において、異常がある筒内圧センサ15の数が所定値より多いと判断した場合、一時的な退避運転(車両のエンジンにあっては退避走行)を可能にすべく、退避運転モードで内燃機関1を制御する(S106)。なお、ECU20は、S102において、全気筒の筒内圧センサ15に異常がないと判断した場合(S102:NO)、直ちに本ルーチンを終える。   FIG. 4 shows a routine regarding detection of abnormality of the in-cylinder pressure sensor 15 and processing when abnormality is detected. This routine is executed by the ECU 20 of the internal combustion engine 1 every predetermined time. When the execution timing of this routine is reached, the ECU 20 detects whether the in-cylinder pressure sensor 15 is normal or abnormal by a method described later (S101), and determines that the in-cylinder pressure sensor 15 is abnormal in any cylinder (S102). : YES), the warning light is turned on (S103: YES), and the user is alerted. Then, it is determined whether or not the number of in-cylinder pressure sensors 15 having an abnormality is equal to or less than a predetermined value (S105). If the number of in-cylinder pressure sensors 15 having an abnormality is equal to or less than a predetermined value, the in-cylinder pressure sensor 15 having the abnormality is determined. The ignition timing control of the abnormal cylinder is executed using the detected value of the cylinder pressure sensor 15 of the cylinder (normal cylinder) other than the cylinder (abnormal cylinder) provided (S105). On the other hand, when the ECU 20 determines in S104 that the number of in-cylinder pressure sensors 15 having an abnormality is larger than a predetermined value, the ECU 20 performs retreat to enable temporary retreat operation (retreat travel in the case of a vehicle engine). The internal combustion engine 1 is controlled in the operation mode (S106). If the ECU 20 determines in S102 that there is no abnormality in the in-cylinder pressure sensors 15 of all the cylinders (S102: NO), the present routine is immediately terminated.

本実施形態において、S104における所定値は1である。即ち、異常がある筒内圧センサが1個のみである場合は他の正常気筒のセンサ値を代用して異常気筒の制御を行い、異常がある筒内圧センサが2個以上の場合は、もはや通常の制御又は運転を続行するのは不可能であるとして、退避運転を行う。このように所定値は、他の正常気筒のセンサ値を代用することにより通常の制御又は運転を確保できるか否かという観点から設定される。なおこの所定値は変更可能であり、例えば8気筒、12気筒などといったより多気筒のエンジンでは2などとすることもできる。   In the present embodiment, the predetermined value in S104 is 1. That is, when there is only one in-cylinder pressure sensor with abnormality, the sensor value of the other normal cylinder is substituted to control the abnormal cylinder, and when there are two or more in-cylinder pressure sensors with abnormality, it is no longer normal Since it is impossible to continue the control or operation, the evacuation operation is performed. In this way, the predetermined value is set from the viewpoint of whether normal control or operation can be secured by substituting the sensor values of other normal cylinders. Note that this predetermined value can be changed, and can be set to 2 or the like in a multi-cylinder engine such as 8 or 12 cylinders.

本発明者は、開発の過程において、エンジンがある程度の精度で製造されていれば気筒間のバラツキはさほど大きくなく、たとえある気筒の筒内圧センサが異常であっても、他気筒の筒内圧センサの出力値を代用することで異常気筒をドライバビリティに影響を与えない範囲で運転できることを確認した。よってこの制御装置によれば、ある気筒の筒内圧センサが異常であっても他気筒の情報を用いて当該異常気筒を制御することが可能になる。そしてこのことによってロバスト性が向上する。   In the course of development, the inventor has found that the variation between cylinders is not so great if the engine is manufactured with a certain degree of accuracy, and even if the cylinder pressure sensor of a certain cylinder is abnormal, the cylinder pressure sensors of other cylinders By substituting the output value of, it was confirmed that abnormal cylinders can be operated within the range that does not affect drivability. Therefore, according to this control apparatus, even if an in-cylinder pressure sensor of a certain cylinder is abnormal, it is possible to control the abnormal cylinder using information on other cylinders. This improves the robustness.

しかしながら、異常なセンサ数が1個といった所定値以下ならこのような代用・置換が可能であるが、異常なセンサ数がより多くなった場合はもはやこのような代用・置換による問題のないエンジン運転は不可能であるので、この場合は退避運転モードで制御を行うようにしている。この退避運転モードでは、従来同様のマップ制御により点火時期制御が行われる。この退避運転モードで用いられるマップやプログラム等はECU20に予め記憶されている。もっとも、このモードはあくまでも緊急用であり、車両の場合、整備工場等への退避走行さえ行えればよいので、点火時期がある程度ずれていてもエンジンが運転可能であることに鑑みれば、退避運転モードで用いられる点火時期は一定値であってもよい。   However, if the number of abnormal sensors is less than a predetermined value such as one, such substitution / replacement is possible. However, when the number of abnormal sensors increases, engine operation is no longer a problem due to such substitution / replacement. In this case, control is performed in the evacuation operation mode. In this evacuation operation mode, ignition timing control is performed by map control similar to the conventional one. Maps, programs, and the like used in the retreat operation mode are stored in advance in the ECU 20. Of course, this mode is only for emergency use. In the case of a vehicle, it is only necessary to carry out retreating to a maintenance shop or the like. The ignition timing used in the mode may be a constant value.

ここで、センサ値が代用される他の正常気筒(代用気筒ともいう)としては、当該異常気筒に対し点火順序ができるだけ近い気筒であるのが好ましく、とりわけ一つ前(直前)の気筒であるのが好ましい。エンジンの運転状態は時々刻々と変化するため、できるだけ近い気筒の方が当該異常気筒に近い筒内状態となり代用に適するからである。この観点から優先順位は直前の気筒、直後の気筒、2つ前の気筒という順序になる。   Here, as another normal cylinder (also referred to as a substitute cylinder) in which the sensor value is substituted, it is preferable that the ignition order is as close as possible to the abnormal cylinder, and in particular, the cylinder immediately before (immediately before). Is preferred. This is because the operating state of the engine changes from moment to moment, and the cylinder as close as possible becomes an in-cylinder state closer to the abnormal cylinder and is suitable for substitution. From this point of view, the priority order is the immediately preceding cylinder, the immediately following cylinder, and the immediately preceding cylinder.

また、本実施形態では、筒内圧センサの異常が検知される前に、即ち全気筒の筒内圧センサが正常(健全)である間に、各気筒の筒内圧センサの検出値と所定値との間の偏差が学習され、いずれかの気筒で筒内圧センサの異常が検知されたとき、代用気筒の筒内圧センサの検出値をその偏差で補正し、この補正後の値を用いて異常気筒の制御が行われる。   Further, in the present embodiment, before the abnormality of the in-cylinder pressure sensor is detected, that is, while the in-cylinder pressure sensors of all the cylinders are normal (sound), the detection value of the in-cylinder pressure sensor of each cylinder and the predetermined value When the deviation of the in-cylinder pressure sensor is detected in any of the cylinders, the detection value of the in-cylinder pressure sensor of the substitute cylinder is corrected with the deviation, and the value after this correction is used to correct the abnormal cylinder. Control is performed.

以下この点について説明する。図5は、エンジンの定常運転時(例えばアイドル運転時や定速運転時)における、正常な各気筒の筒内圧センサの検出値或いは出力値を点火順に示したものであり、点火順序は#1、#3、#4、#2である。ここでは仮に、異常気筒の直前気筒を代用気筒とし、例えば#4気筒の筒内圧センサが異常となったとき、#3気筒の筒内圧センサの出力値が#4気筒の制御のために代用される。見られるように、エンジンの定常運転時であるにも拘わらず、即ち各気筒で同一の運転ないし燃焼状態が実現されていると考えられるにも拘わらず、各気筒の筒内圧センサの出力値には個体差等に起因するバラツキがある。このバラツキの原因には、各センサの感度(ゲイン)及びバイアス値(オフセット量)のバラツキが含まれる。ECU20は、全気筒の筒内圧センサが正常である間に、各気筒とその直前気筒との間の筒内圧センサの出力値の偏差を記憶即ち学習しておく。ある気筒iの筒内圧センサの出力値をViとし、その直前気筒jの筒内圧センサの出力値をVjとした場合、ECU20は、ある気筒iが異常となったときに用いる偏差ΔViを式:ΔVi=Vi−Vjから算出し、所定の記憶領域に記憶する。そして、ある気筒iの異常が検知されたとき、ECU20は、代用気筒の筒内圧センサの出力値Vjに偏差ΔViを加算した値をその異常気筒の制御のために用いる。   This point will be described below. FIG. 5 shows the detected values or output values of the normal cylinder pressure sensors of each cylinder in the order of ignition during steady operation of the engine (for example, during idling or constant speed operation). The ignition sequence is # 1. , # 3, # 4, and # 2. Here, if the cylinder immediately before the abnormal cylinder is used as a substitute cylinder, for example, when the cylinder pressure sensor of the # 4 cylinder becomes abnormal, the output value of the cylinder pressure sensor of the # 3 cylinder is substituted for the control of the # 4 cylinder. The As can be seen, the output value of the in-cylinder pressure sensor of each cylinder is considered to be the same during the steady operation of the engine, that is, although it is considered that the same operation or combustion state is realized in each cylinder. There are variations due to individual differences. Causes of this variation include variations in sensitivity (gain) and bias value (offset amount) of each sensor. The ECU 20 stores, that is, learns, the deviation of the output value of the in-cylinder pressure sensor between each cylinder and the cylinder immediately before it while the in-cylinder pressure sensors of all the cylinders are normal. When the output value of the in-cylinder pressure sensor of a certain cylinder i is Vi and the output value of the in-cylinder pressure sensor of the immediately preceding cylinder j is Vj, the ECU 20 expresses a deviation ΔVi used when a certain cylinder i becomes abnormal: Calculated from ΔVi = Vi−Vj and stored in a predetermined storage area. When an abnormality in a certain cylinder i is detected, the ECU 20 uses a value obtained by adding the deviation ΔVi to the output value Vj of the in-cylinder pressure sensor of the substitute cylinder for controlling the abnormal cylinder.

なお、異常気筒のための代用値を取得する方法には他にも様々な方法が考えられる。例えば、全気筒の筒内圧センサが正常である間に、全気筒の筒内圧センサの検出値の平均値と各気筒の筒内圧センサの検出値との差を求めておき、これを偏差としてもよい。当然、代用気筒が直前気筒でない場合は、その直前気筒以外の代用気筒と対象気筒との筒内圧センサの検出値の差が偏差となる。   Various other methods are conceivable for obtaining a substitute value for the abnormal cylinder. For example, while the in-cylinder pressure sensors of all the cylinders are normal, the difference between the average value of the in-cylinder pressure sensors of all the cylinders and the detected value of the in-cylinder pressure sensor of each cylinder is obtained, and this can be used as a deviation. Good. Naturally, when the substitute cylinder is not the immediately preceding cylinder, the difference between the detected values of the in-cylinder pressure sensor of the substitute cylinder other than the immediately preceding cylinder and the target cylinder is a deviation.

こうした偏差に基づく代用値の補正を行うことにより、代用値を、本来用いるべき正常時の値に近づけることができ、精度をより高めることができる。   By correcting the substitute value based on such deviation, the substitute value can be brought close to the normal value that should be used, and the accuracy can be further improved.

次に、S101,102で行われる筒内圧センサの異常検知について説明する。まず簡単な例として、断線やショートの場合には、筒内圧センサの出力値を所定の最小値又は最大値と比較することにより筒内圧センサの異常を検知することができる。一方、筒内圧センサの経年劣化や筒内圧センサへのデポジット堆積等により、筒内圧センサの異常状態が徐々に進行し、筒内圧センサが極端な異常値ではないが正常とは見なすことができない異常値を示す場合があり、この場合の判断が問題となる。この判断を行うため、一定の閾値を設定しておいて単純に筒内圧センサの検出値とその閾値とを比較し、異常判断を行ってもよいが、本実施形態では、特に筒内圧センサの感度に着目した以下の方法を採用することにより、かかる異常判断を行っている。   Next, the abnormality detection of the in-cylinder pressure sensor performed in S101 and S102 will be described. First, as a simple example, in the case of a disconnection or a short circuit, an abnormality of the in-cylinder pressure sensor can be detected by comparing the output value of the in-cylinder pressure sensor with a predetermined minimum value or maximum value. On the other hand, due to aging deterioration of the in-cylinder pressure sensor, deposit accumulation on the in-cylinder pressure sensor, etc., the abnormal state of the in-cylinder pressure sensor gradually proceeds, and the in-cylinder pressure sensor is not an extreme abnormal value but cannot be considered normal A value may be indicated, and determination in this case becomes a problem. In order to make this determination, a certain threshold value may be set and the detected value of the in-cylinder pressure sensor may be simply compared with the threshold value to make an abnormality determination. The abnormality determination is performed by adopting the following method focusing on sensitivity.

本発明者は、筒内圧センサの感度を容易かつ精度よく推定すべく鋭意研究を行い、その過程で、まず、筒内圧センサの実測値と筒内圧力の真値との関係に着目した。すなわち、クランク角がθである時の筒内圧力の実測値(筒内圧センサの出力電圧値を圧力に換算した値)をPc(θ)、クランク角がθである時の筒内圧力の真値をPct(θ)、筒内圧センサの感度(ゲイン)をα、筒内圧センサのバイアス値(オフセット量)をδとすれば、筒内圧力の実測値Pc(θ)と筒内圧力の真値Pct(θ)との間には、一般に次の(4)式に示される関係が成り立つ。   The inventor conducted intensive research to easily and accurately estimate the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor. In the process, the inventors first focused on the relationship between the actually measured value of the in-cylinder pressure sensor and the true value of the in-cylinder pressure. That is, the measured value of the in-cylinder pressure when the crank angle is θ (the value obtained by converting the output voltage value of the in-cylinder pressure sensor into pressure) is Pc (θ), and the true value of the in-cylinder pressure when the crank angle is θ. If the value is Pct (θ), the sensitivity (gain) of the in-cylinder pressure sensor is α, and the bias value (offset amount) of the in-cylinder pressure sensor is δ, the actual value of the in-cylinder pressure Pc (θ) The relationship represented by the following equation (4) is generally established between the value Pct (θ).

Figure 2007040207
Figure 2007040207

また、例えば吸気下死点付近(吸気行程中に吸気弁を閉じる〔閉じ始める〕時点)では、筒内圧力(真値)と吸気系統における吸入空気の圧力とが概ね一致することから、クランク角がθである時の吸入空気の圧力(絶対圧力)をPi(θ)とし、吸気行程中にクランク角がθ0となる時に筒内圧力と吸入空気の圧力とが概ね一致するとすれば、 Further, for example, in the vicinity of the intake bottom dead center (when the intake valve is closed (starts to close) during the intake stroke), the in-cylinder pressure (true value) and the intake air pressure in the intake system substantially coincide with each other. If the pressure (absolute pressure) of the intake air when is θ is Pi (θ), and the crank angle becomes θ 0 during the intake stroke, the in-cylinder pressure and the intake air pressure are approximately the same,

Figure 2007040207
Figure 2007040207

という関係が成り立つ。   This relationship holds.

ここで、(5)式における「λ」は、吸気系統における吸入空気の圧力が筒内圧力と概ね一致するようになるまでの位相遅れ量(筒内圧力と吸入空気の圧力とが概ね一致するタイミングの位相差)を示す。すなわち、吸気脈動等に起因して、例えば吸気下死点付近(クランク角がθ0となる時点)での筒内圧力は、実際には、吸気下死点から多少遅れた時点(クランク角がθ0+λとなる時点)での吸入空気の圧力と概ね一致する。このような現象を考慮して、(5)式には、かかる位相遅れ量λが導入される。 Here, “λ” in the equation (5) is the amount of phase delay until the intake air pressure in the intake system substantially matches the in-cylinder pressure (the in-cylinder pressure and the intake air pressure substantially match). Timing phase difference). That is, due to the intake pulsation or the like, for example, the in-cylinder pressure near the intake bottom dead center (when the crank angle becomes θ 0 ) is actually slightly delayed from the intake bottom dead center (the crank angle is It almost coincides with the pressure of the intake air at the time of θ 0 + λ. In consideration of such a phenomenon, the phase delay amount λ is introduced into the equation (5).

一方、内燃機関の圧縮行程または膨張行程は、断熱過程であるとみなすことができるので、クランク角がθである際の筒内容積をV(θ)とし、筒内に導入されている混合気の比熱比をκ(例えば、κ=1.32)とすれば、圧縮行程または膨張行程中の所定の2点間(クランク角がθ1,θ2となる時点の間)では、次の(6)式に示される関係が成立する。 On the other hand, since the compression stroke or expansion stroke of the internal combustion engine can be regarded as an adiabatic process, the in-cylinder volume when the crank angle is θ is V (θ), and the air-fuel mixture introduced into the cylinder is If the specific heat ratio is κ (for example, κ = 1.32), between the predetermined two points in the compression stroke or the expansion stroke (between the time points when the crank angles are θ 1 and θ 2 ), the following ( 6) The relationship shown in the equation is established.

Figure 2007040207
Figure 2007040207

かかる(6)の関係式は、(4)式に基づいて、真値Pct(θ1),Pct(θ2)を実測値Pc(θ1),Pc(θ2)で置き換えれば、 The relational expression (6) is obtained by replacing the true values Pct (θ 1 ) and Pct (θ 2 ) with the actual measurement values Pc (θ 1 ) and Pc (θ 2 ) based on the expression (4).

Figure 2007040207
Figure 2007040207

と書き換えることができる。   Can be rewritten.

そして、上記(5)式と上記(7)式とからバイアス値δを消去した上でαについて解けば、筒内圧センサの感度αの推定値αeを、   Then, after eliminating the bias value δ from the equation (5) and the equation (7) and solving for α, the estimated value αe of the sensitivity α of the in-cylinder pressure sensor is obtained as follows:

Figure 2007040207
Figure 2007040207

として算出することができる。これにより、かかる(8)式を用いれば、吸気行程中の所定の1点における筒内圧センサの検出値と、当該吸気行程中の所定の1点に対応した時点における吸入空気の圧力(吸気圧センサの検出値)と、圧縮行程中または膨張行程中の少なくとも所定の2点における筒内圧センサの検出値および筒内容積とから、筒内圧センサの感度αの推定値αeを容易かつ精度よく算出することが可能となる。   Can be calculated as As a result, using this equation (8), the detected value of the in-cylinder pressure sensor at a predetermined point during the intake stroke and the pressure of the intake air (intake pressure at the point corresponding to the predetermined one point during the intake stroke). The estimated value αe of the in-cylinder pressure sensor α is easily and accurately calculated from the detected value of the sensor), the in-cylinder pressure sensor detection value and the in-cylinder volume at at least two predetermined points during the compression stroke or the expansion stroke. It becomes possible to do.

すなわち、上記(8)式を用いて筒内圧センサの感度αの推定値αeを求めるに際しては、まず、吸気行程中の所定の1点(クランク角がθ0となる時点)および圧縮行程または膨張行程中の所定の2点(クランク角がθ1,θ2となる時点)にて筒内圧力を検出すると共に、上記吸気行程中の所定の1点に対応した時点(クランク角がθ0+λとなる時点)にて吸入空気の圧力を検出する。そして、上記所定の1点における筒内圧力Pc(θ0)と、上記所定の1点に対応した時点における吸入空気の圧力Pi(θ0+λ)と、上記所定の2点における筒内圧力Pc(θ1),Pc(θ)および筒内容積V(θ1),V(θ2)とを上記(8)式に代入することにより、筒内圧センサの感度αの正確な推定値αeを低負荷で容易に得ることが可能となる。また、上述のように、吸入空気の圧力を検出する時点(上記吸気行程中の所定の1点に対応した時点)を位相遅れ量λに応じて設定することにより、感度αの推定値αeの算出精度をより一層向上させることが可能となる。 That is, when obtaining the estimated value αe of the sensitivity α of the in-cylinder pressure sensor using the above equation (8), first, a predetermined one point during the intake stroke (when the crank angle becomes θ 0 ) and the compression stroke or expansion The in-cylinder pressure is detected at two predetermined points during the stroke (when the crank angle becomes θ 1 and θ 2 ), and the time corresponding to the predetermined one point during the intake stroke (the crank angle is θ 0 + λ The pressure of the intake air is detected at the point of time. Then, the in-cylinder pressure Pc (θ 0 ) at the predetermined one point, the pressure Pi (θ 0 + λ) of the intake air at the time corresponding to the predetermined one point, and the in-cylinder pressure Pc at the two predetermined points By substituting (θ 1 ), Pc (θ 2 ) and in-cylinder volume V (θ 1 ), V (θ 2 ) into the above equation (8), an accurate estimated value αe of the in-cylinder pressure sensor sensitivity α Can be easily obtained with a low load. Further, as described above, the estimated time αe of the sensitivity α can be obtained by setting the time point when the pressure of the intake air is detected (the time point corresponding to one predetermined point in the intake stroke) according to the phase delay amount λ. It is possible to further improve the calculation accuracy.

ところで、上記(5)式に示される関係は、筒内圧力(真値)と吸気系統における吸入空気の圧力とが概ね一致するタイミング付近において成立することから、吸気行程中にクランク角がθおよびθとなる時に筒内圧力と吸入空気の圧力とが概ね一致するとすれば、次の(9)および(10)に示される関係が成立する。 By the way, the relationship shown in the above equation (5) is established in the vicinity of the timing at which the in-cylinder pressure (true value) and the intake air pressure in the intake system substantially coincide with each other, so that the crank angle becomes θ X during the intake stroke. If the in-cylinder pressure and the intake air pressure substantially coincide with each other at θ Y and θ Y , the following relationships (9) and (10) are established.

Figure 2007040207
Figure 2007040207

そして、上記(9)および(10)式からδを消去すれば、筒内圧センサの感度αの推定値αeを、   Then, if δ is eliminated from the above equations (9) and (10), the estimated value αe of the sensitivity α of the in-cylinder pressure sensor is

Figure 2007040207
Figure 2007040207

として算出することができる。これにより、かかる(11)式を用いても、吸気行程中の所定の2点における筒内圧センサの検出値と、当該吸気行程中の所定の2点の各々に対応した時点における吸入空気の圧力(吸気圧センサの検出値)とから、筒内圧センサの感度αの推定値αeを容易かつ精度よく算出することが可能となる。   Can be calculated as As a result, even if the equation (11) is used, the detected value of the in-cylinder pressure sensor at two predetermined points during the intake stroke and the pressure of the intake air at the time corresponding to each of the two predetermined points during the intake stroke. From the (detected value of the intake pressure sensor), the estimated value αe of the sensitivity α of the in-cylinder pressure sensor can be calculated easily and accurately.

すなわち、(11)式を用いて筒内圧センサの感度αの推定値αeを求めるに際しては、まず、吸気行程中の所定の2点(クランク角がθ,θとなる時点)にて筒内圧力を検出すると共に、当該吸気行程中の所定の2点の各々に対応した時点(クランク角がθ+λとなる時点およびθ+λとなる時点)にて吸入空気の圧力を検出する。そして、上記吸気行程中の所定の2点における筒内圧力Pc(θ)およびPc(θ)と、当該吸気行程中の所定の2点の各々に対応した時点における吸入空気の圧力Pi(θ+λ)およびPi(θ+λ)とを上記(8)式に代入することにより、筒内圧センサの感度αの正確な推定値αeを低負荷で容易に得ることが可能となる。また、上記(11)式を用いる場合も、吸入空気の圧力を検出する時点(吸気行程中の所定の2点の各々に対応した時点)を位相遅れ量λに応じて設定することにより、感度αの推定値αeの算出精度をより一層向上させることが可能となる。 That is, when obtaining the estimated value αe of the sensitivity α of the in-cylinder pressure sensor using the equation (11), first, the cylinder is determined at two predetermined points in the intake stroke (when the crank angle becomes θ X and θ Y ). The internal pressure is detected, and the pressure of the intake air is detected at the time corresponding to each of two predetermined points in the intake stroke (the time when the crank angle becomes θ X + λ and the time when θ Y + λ). The in-cylinder pressures Pc (θ X ) and Pc (θ Y ) at two predetermined points during the intake stroke, and the pressure Pi of intake air at the time corresponding to each of the two predetermined points during the intake stroke ( By substituting θ X + λ) and Pi (θ Y + λ) into the above equation (8), it is possible to easily obtain an accurate estimated value αe of the sensitivity α of the in-cylinder pressure sensor with a low load. Also, when the above equation (11) is used, the time point at which the pressure of the intake air is detected (the time point corresponding to each of the two predetermined points during the intake stroke) is set according to the phase delay amount λ. It is possible to further improve the calculation accuracy of the estimated value αe of α.

次に、図6を参照しながら、上述の内燃機関1において筒内圧センサ15の感度αの推定値αeを算出する手順と、筒内圧センサ15の異常判断とについて説明する。図6に示されるルーチンは、内燃機関1のECU20によって所定時間おきに実行され、ECU20は、本ルーチンの実行タイミングになると、まず、クランク角センサ14の検出値に基づいて、内燃機関1の回転数を取得する(S10)。機関回転数を取得すると、ECU20は、記憶装置に記憶されている所定のマップまたは関数式を用いて、S10にて取得した回転数に対応する位相遅れ量λを設定する(S12)。   Next, a procedure for calculating the estimated value αe of the sensitivity α of the in-cylinder pressure sensor 15 in the above-described internal combustion engine 1 and judgment of abnormality of the in-cylinder pressure sensor 15 will be described with reference to FIG. The routine shown in FIG. 6 is executed by the ECU 20 of the internal combustion engine 1 every predetermined time. When the execution timing of this routine is reached, the ECU 20 first rotates the internal combustion engine 1 based on the detected value of the crank angle sensor 14. The number is acquired (S10). When the engine speed is acquired, the ECU 20 sets the phase delay amount λ corresponding to the speed acquired in S10 using a predetermined map or function equation stored in the storage device (S12).

ここで、かかる位相遅れ量λは、本実施形態において、概ね吸気下死点になる時刻(吸気行程中に吸気弁を閉じる時点)と、吸入空気の圧力が吸気下死点における筒内圧力と概ね一致する時刻との差に応じた角度とされるが、本発明者の研究によれば、位相遅れ量λは、機関回転数が増加するにつれて大きくなり、機関回転数に対して概ね比例して増加することが判明している。このため、S12では、図7に示されるような機関回転数と位相遅れ量λとの相関を規定するマップまたは関数式が用いられる。なお、S12にて用いられるマップまたは関数式を作成するに際しては、吸気弁Viや排気弁Veの開閉タイミングやリフト量、更には内燃機関1における背圧を考慮すると好ましい。   Here, in the present embodiment, the phase delay amount λ is substantially equal to the time when the intake bottom dead center is reached (when the intake valve is closed during the intake stroke), and the cylinder pressure at the intake bottom dead center is the intake air pressure. Although it is an angle according to the difference from the substantially coincident time, according to the study of the present inventor, the phase delay amount λ increases as the engine speed increases and is approximately proportional to the engine speed. Has been found to increase. For this reason, in S12, a map or a function formula that defines the correlation between the engine speed and the phase delay amount λ as shown in FIG. 7 is used. Note that when creating the map or the function expression used in S12, it is preferable to consider the opening / closing timing and lift amount of the intake valve Vi and the exhaust valve Ve, and also the back pressure in the internal combustion engine 1.

S12にて位相遅れ量λを設定すると、ECU20は、所定の記憶領域から、燃焼室3ごとに、クランク角がθ0(例えば−180°)となる時の筒内圧力Pc(θ0)と、クランク角がθ1(例えば−100°)となる時の筒内圧力Pc(θ1)と、クランク角がθ2(例えば−50°)となる時の筒内圧力Pc(θ2)とを読み出すと共に、クランク角がθ0+λ(例えば−180°+λ)となる時の(吸気下死点付近における)吸入空気の圧力Pi(θ0+λ)を読み出す(S14)。なお、角度θ1およびθ2は、圧縮行程または膨張行程中に含まれるように選択されれば、それぞれの値は任意とされ得る。 When the phase delay amount λ is set in S12, the ECU 20 determines the in-cylinder pressure Pc (θ 0 ) when the crank angle is θ 0 (for example, −180 °) for each combustion chamber 3 from a predetermined storage area. a first crank angle theta (e.g. -100 °) to become when the cylinder pressure Pc (theta 1), 2 crank angle theta (e.g. -50 °) to become when the cylinder pressure Pc (theta 2) And the intake air pressure Pi (θ 0 + λ) when the crank angle is θ 0 + λ (for example, −180 ° + λ) (near the intake bottom dead center) is read (S14). If the angles θ 1 and θ 2 are selected so as to be included in the compression stroke or the expansion stroke, the respective values can be arbitrary.

そして、ECU20は、燃焼室3ごとに、S14にて読み出した筒内圧力Pc(θ0),Pc(θ1),Pc(θ2)を吸入空気の圧力Pi(θ0+λ)および筒内容積V(θ1),V(θ2)と共に上記(5)式に代入することにより、筒内圧センサ15ごとに、感度αの推定値αeを算出する(S16)。なお、S16にて用いられる筒内容積Vκ(θ1),Vκ(θ2)の値(本実施形態では、Vκ(−100°)およびVκ(−50°)の値)は、例えばκ=1.32として予め算出された上で記憶装置に記憶されており、ECU20は、これらVκ(θ1),Vκ(θ2)の値を記憶装置から読み出してS20の処理に用いる。 Then, for each combustion chamber 3, the ECU 20 converts the in-cylinder pressure Pc (θ 0 ), Pc (θ 1 ), Pc (θ 2 ) read in S14 into the intake air pressure Pi (θ 0 + λ) and the cylinder contents. By substituting into the above equation (5) together with the products V (θ 1 ) and V (θ 2 ), an estimated value αe of the sensitivity α is calculated for each in-cylinder pressure sensor 15 (S16). The values of the cylinder volumes V κ1 ) and V κ2 ) used in S16 (in this embodiment, values of V κ (−100 °) and V κ (−50 °)) are For example, κ = 1.32 is calculated in advance and stored in the storage device. The ECU 20 reads the values of V κ1 ) and V κ2 ) from the storage device, and performs the process of S20. Used for.

感度αの推定値αeを得ると、ECU20は、筒内圧センサ15(燃焼室3)ごとに、推定値αeが予め定められている閾値Aを下回っているか否か判定する(S18)。そして、ECU20は、S18にて推定値αeが閾値Aを下回っていると判断した筒内圧センサ15について、所定の記憶領域に記憶されている感度αをS16にて算出した推定値αeで更新し(S20)、これにより、各筒内圧センサ15の出力が補正されることになる。   When the estimated value αe of the sensitivity α is obtained, the ECU 20 determines, for each in-cylinder pressure sensor 15 (combustion chamber 3), whether the estimated value αe is below a predetermined threshold A (S18). Then, the ECU 20 updates the sensitivity α stored in the predetermined storage area with the estimated value αe calculated in S16 for the in-cylinder pressure sensor 15 determined that the estimated value αe is lower than the threshold A in S18. (S20) Thereby, the output of each in-cylinder pressure sensor 15 is corrected.

そして、本実施形態では、S20の処理の後、更新された各筒内圧センサ15の感度α(S16にて算出された推定値αe)を用いて各燃焼室3の壁面温度(筒内壁面の温度)を推定する処理が実行される(S22)。   In this embodiment, after the process of S20, the wall surface temperature of each combustion chamber 3 (the in-cylinder wall surface of the cylinder wall surface) is used by using the updated sensitivity α of each cylinder pressure sensor 15 (the estimated value αe calculated in S16). A process for estimating the temperature is executed (S22).

ここで、筒内圧センサの感度は、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバ検出素子等のセンサ素子の温度に依存するものであり、筒内圧センサの感度を求めるということは、センサ素子の温度を把握することに繋がる。そして、センサ素子の温度は、筒内圧センサの取付箇所周辺の温度(壁面温度)と密接な相関を有することから、燃焼室の所定箇所における壁面温度と、当該燃焼室に設けられている筒内圧センサの感度の初期値(あるいは前回値)からの変化量とは、例えば図8に示されるような相関を有している。   Here, the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor depends on the temperature of the sensor element such as a semiconductor element, a piezoelectric element, or an optical fiber detection element, and obtaining the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor means grasping the temperature of the sensor element. It leads to doing. And since the temperature of a sensor element has a close correlation with the temperature (wall surface temperature) around the attachment location of an in-cylinder pressure sensor, the wall surface temperature in the predetermined location of a combustion chamber and the in-cylinder pressure provided in the said combustion chamber The amount of change from the initial value (or previous value) of the sensitivity of the sensor has a correlation as shown in FIG. 8, for example.

このような点を踏まえて、本実施形態では、燃焼室3の壁面温度と筒内圧センサ15の感度αの初期値(あるいは前回値)α0からの変化量との相関を規定する筒内壁温推定マップが予め作成され、記憶装置に格納されている。そして、ECU20は、S22にて、筒内圧センサ15ごとに、感度α(推定値αe)と初期値α0との偏差Δαを求めると共に、筒内壁温推定マップから、偏差Δαに対応する壁面温度を燃焼室3ごとに読み出す。更に、本実施形態では、S22において、得られた壁面温度と予め作成されているマップとを用いて、燃焼室3ごとに壁面に付着した燃料の量の推定値が算出され、算出された燃料付着量の推定値は、燃料噴射制御に際して用いられる。このようなS22の処理を実行すると、ECU20は、本ルーチンの次の実行タイミングまで待機することになる。 In view of such points, in the present embodiment, the cylinder wall temperature that defines the correlation between the wall surface temperature of the combustion chamber 3 and the amount of change from the initial value (or the previous value) α 0 of the sensitivity α of the cylinder pressure sensor 15. An estimated map is created in advance and stored in a storage device. Then, ECU 20, at S22, for each cylinder pressure sensor 15, the sensitivity alpha with a deviation Δα between (estimated value .alpha.e) the initial value alpha 0, the wall temperature of the cylinder inner wall temperature estimation map, corresponding to the deviation Δα Is read for each combustion chamber 3. Further, in the present embodiment, in S22, an estimated value of the amount of fuel adhering to the wall surface is calculated for each combustion chamber 3 using the obtained wall surface temperature and a map prepared in advance, and the calculated fuel is calculated. The estimated value of the adhesion amount is used in fuel injection control. When the process of S22 is executed, the ECU 20 waits until the next execution timing of this routine.

上述のように、内燃機関1では、各燃焼室3に備えられる筒内圧センサ15の感度αの正確な推定値αeを得ることが可能である。そして、上述のようにして算出される感度αの正確な推定値αeを用いれば、各燃焼室3における壁面温度や壁面に対する燃料付着量等を容易かつ精度よく把握すると共に、それらを内燃機関1の制御に有効利用することが可能となる。   As described above, in the internal combustion engine 1, it is possible to obtain an accurate estimated value αe of the sensitivity α of the in-cylinder pressure sensor 15 provided in each combustion chamber 3. Then, if the accurate estimated value αe of the sensitivity α calculated as described above is used, the wall surface temperature in each combustion chamber 3 and the amount of fuel adhering to the wall surface can be easily and accurately grasped, and these can be obtained from the internal combustion engine 1. It is possible to use it effectively for the control of.

一方、S18にて何れかの筒内圧センサ15の感度αの推定値αeが閾値A以上になっていると判断された場合、当該筒内圧センサ15の感度劣化がある程度進行していることになる。このため、S18にて何れかの筒内圧センサ15について否定判断を行った場合、ECU20は、該当する筒内圧センサ15に異常が発生しているとみなし(S24)、待機状態へと移行する。   On the other hand, when it is determined in S18 that the estimated value αe of the sensitivity α of any in-cylinder pressure sensor 15 is equal to or greater than the threshold value A, the sensitivity deterioration of the in-cylinder pressure sensor 15 has progressed to some extent. . For this reason, when a negative determination is made for any of the in-cylinder pressure sensors 15 in S18, the ECU 20 regards that the corresponding in-cylinder pressure sensor 15 is abnormal (S24), and shifts to a standby state.

図9は、上述の内燃機関1において筒内圧センサ15の感度αの推定値αeを算出する他の手順と、筒内圧センサ15の他の異常判断とを説明するためのフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart for explaining another procedure for calculating the estimated value αe of the sensitivity α of the in-cylinder pressure sensor 15 in the internal combustion engine 1 described above and another abnormality determination for the in-cylinder pressure sensor 15.

図9のルーチンは、上述の(11)式を利用するものであり、ECU20は、本ルーチンの実行タイミングになると、クランク角センサ14の検出値に基づいて、内燃機関1の回転数を取得し(S30)、更に、S30にて取得した回転数に対応する位相遅れ量λを設定する(S32)。S32にて位相遅れ量λを設定すると、ECU20は、所定の記憶領域から、クランク角がθ(例えば−300°)となる時の筒内圧力Pc(θ)と、クランク角がθ(例えば−200°)となる時の筒内圧力Pc(θ)とを燃焼室3ごとに読み出すと共に、クランク角がθ+λ(例えば−300°+λ)となる時の吸入空気の圧力Pi(θ+λ)と、クランク角がθ+λ(例えば−200°+λ)となる時の吸入空気の圧力Pi(θ+λ)とを読み出す(S34)。なお、角度θおよびθは、吸気行程中に含まれ、かつ、筒内圧力と吸入空気の圧力とが概ね一致するタイミングであれば、それぞれの値は任意とされ得る。 The routine of FIG. 9 uses the above-described equation (11), and the ECU 20 acquires the rotational speed of the internal combustion engine 1 based on the detection value of the crank angle sensor 14 at the execution timing of this routine. (S30) Further, a phase delay amount λ corresponding to the rotational speed acquired in S30 is set (S32). When the phase delay amount λ is set in S32, the ECU 20 determines that the in-cylinder pressure Pc (θ X ) when the crank angle is θ X (eg, −300 °) and the crank angle θ Y from a predetermined storage area. The in-cylinder pressure Pc (θ Y ) when it becomes (for example, −200 °) is read for each combustion chamber 3 and the pressure Pi of the intake air when the crank angle becomes θ X + λ (for example, −300 ° + λ). (Θ X + λ) and the pressure Pi (θ Y + λ) of the intake air when the crank angle is θ Y + λ (for example, −200 ° + λ) are read (S34). Note that the angles θ X and θ Y can be set to arbitrary values as long as they are included in the intake stroke and the in-cylinder pressure and the intake air pressure substantially coincide with each other.

そして、ECU20は、燃焼室3ごとに、S34にて読み出した筒内圧力のPc(θ),Pc(θ)を吸入空気の圧力Pi(θ+λ),Pi(θ+λ)と共に上記(8)式に代入することにより、筒内圧センサ15ごとに、感度αの推定値αeを算出する(S36)。感度αの推定値αeを得ると、ECU20は、筒内圧センサ15(燃焼室3)ごとに、推定値αeが予め定められている閾値Aを下回っているか否か判定する(S38)。 For each combustion chamber 3, the ECU 20 uses the in-cylinder pressure Pc (θ X ) and Pc (θ Y ) read in S 34 together with the intake air pressure Pi (θ X + λ) and Pi (θ Y + λ). By substituting into the above equation (8), the estimated value αe of the sensitivity α is calculated for each in-cylinder pressure sensor 15 (S36). When the estimated value αe of the sensitivity α is obtained, the ECU 20 determines, for each in-cylinder pressure sensor 15 (combustion chamber 3), whether the estimated value αe is below a predetermined threshold A (S38).

そして、ECU20は、S38にて推定値αeが閾値Aを下回っていると判断した筒内圧センサ15について、所定の記憶領域に記憶されている感度αをS36にて算出した推定値αeで更新する(S40)。更に、ECU20は、S40の処理の後、更新された各筒内圧センサ15の感度α(S36にて算出された推定値αe)を用いて上述のS22と同様の処理を実行する(S42)。また、S38にて何れかの筒内圧センサ15の感度αの推定値αeが閾値A以上になっていると判断した場合、ECU20は、該当する筒内圧センサ15に異常が発生しているとみなし(S44)、待機状態へと移行する。   Then, the ECU 20 updates the sensitivity α stored in the predetermined storage area with the estimated value αe calculated in S36 for the in-cylinder pressure sensor 15 determined in S38 that the estimated value αe is lower than the threshold A. (S40). Further, after the process of S40, the ECU 20 executes the same process as S22 described above using the updated sensitivity α of each in-cylinder pressure sensor 15 (the estimated value αe calculated in S36) (S42). If it is determined in S38 that the estimated value αe of the sensitivity α of any of the in-cylinder pressure sensors 15 is equal to or greater than the threshold value A, the ECU 20 regards that the corresponding in-cylinder pressure sensor 15 is abnormal. (S44), transition to the standby state.

このように、上述の(11)式を用いた図9のルーチンが実行されても、各燃焼室3に備えられる筒内圧センサ15の異常を検知することが可能である。そして、図9のルーチンを経て算出される感度αの正確な推定値αeを用いれば、各燃焼室3における壁面温度や壁面に対する燃料付着量等を容易かつ精度よく把握すると共に、それらを内燃機関1の制御に有効利用することが可能となる。   Thus, even if the routine of FIG. 9 using the above-described equation (11) is executed, it is possible to detect an abnormality in the in-cylinder pressure sensor 15 provided in each combustion chamber 3. Then, if an accurate estimated value αe of the sensitivity α calculated through the routine of FIG. 9 is used, the wall temperature in each combustion chamber 3 and the amount of fuel adhering to the wall surface can be easily and accurately grasped, and these can be obtained from the internal combustion engine. 1 can be effectively used for the control of 1.

なお、図6および図9のルーチンにおいて、感度αの推定値αeを用いて各筒内圧センサ15の異常を判定するに際しては、感度αの初期値α0あるいは前回値からの変化量、すなわち、推定値αeと初期値α0(あるいは前回値)との偏差を求め、当該変化量(偏差)が予め定められた閾値以上になった場合に、その筒内圧センサ15に異常が発生していると判断するようにしてもよい。また、上記S22やS42における処理には、燃焼室3ごとに、壁面温度に基づいて燃焼室壁部(シリンダブロック2)に伝わった熱エネルギの量を求める工程が含まれてもよい。 In the routines of FIGS. 6 and 9, when determining the abnormality of each in-cylinder pressure sensor 15 using the estimated value αe of the sensitivity α, the amount of change of the sensitivity α from the initial value α 0 or the previous value, that is, A deviation between the estimated value αe and the initial value α 0 (or the previous value) is obtained, and when the amount of change (deviation) exceeds a predetermined threshold, an abnormality has occurred in the in-cylinder pressure sensor 15. You may make it judge. Further, the processing in S22 and S42 may include a step of obtaining the amount of thermal energy transmitted to the combustion chamber wall (cylinder block 2) based on the wall surface temperature for each combustion chamber 3.

そして、図6および図9のルーチンの何れにおいても、筒内圧力や吸入空気の圧力のサンプリング点θ0,θ1,θ2またはθ,θを少しずつずらし、多数のサンプリング点に基づいて各筒内圧センサ15の感度αの推定値αeを複数求め、複数の推定値αeを平均化してもよい。これにより、各筒内圧センサ15の感度αの推定値αeをより精度よく算出可能となる。 6 and FIG. 9, the sampling points θ 0 , θ 1 , θ 2 or θ X , θ Y of the in-cylinder pressure and the intake air pressure are shifted little by little and based on a large number of sampling points. Thus, a plurality of estimated values αe of the sensitivity α of each in-cylinder pressure sensor 15 may be obtained, and the plurality of estimated values αe may be averaged. Thereby, the estimated value αe of the sensitivity α of each in-cylinder pressure sensor 15 can be calculated with higher accuracy.

図10は、筒内圧センサ15の異常検知と異常が検知された場合の処理とに関する他のルーチンを示す。このルーチンは、図4に示された前述のルーチンとほぼ同様であり、前述のルーチンの各ステップS101、S102・・・に相当するステップをS201、S202・・・などとして示してある。異なるのは、ステップS205において、ステップS105の点火時期制御が燃料噴射制御(即ち燃料噴射量及び燃料噴射時期の制御)に置き換えられているだけである。このように本発明は他の制御量の制御にも適用可能である。   FIG. 10 shows another routine related to the abnormality detection of the in-cylinder pressure sensor 15 and the processing when the abnormality is detected. This routine is substantially the same as the above-described routine shown in FIG. 4, and steps corresponding to the respective steps S101, S102... Of the above-described routine are indicated as S201, S202. The only difference is that in step S205, the ignition timing control in step S105 is replaced with fuel injection control (ie, control of fuel injection amount and fuel injection timing). Thus, the present invention can be applied to control of other control amounts.

本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば上述の内燃機関1はガソリンエンジンであったが、これに限られるものではなく、本発明はディーゼルエンジンにも適用可能である。   Various other embodiments of the present invention are conceivable. For example, although the internal combustion engine 1 described above is a gasoline engine, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a diesel engine.

本発明において用いられる制御パラメータPVκと、燃焼室内における熱発生量との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation between control parameter PV ( kappa) used in this invention, and the amount of heat generation in a combustion chamber. 制御パラメータPVκに基づいて求められる燃焼割合と、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合との相関を示すグラフであるIt is a graph which shows the correlation with the combustion rate calculated | required based on control parameter PV ( kappa) , and the combustion rate calculated | required based on a heat release rate. 本発明による制御装置を含む内燃機関を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the internal combustion engine containing the control apparatus by this invention. 筒内圧センサの異常検知と異常が検知された場合の処理とに関するルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the routine regarding the abnormality detection of a cylinder pressure sensor, and the process when abnormality is detected. 筒内圧センサの出力値を各気筒別に示すグラフである。It is a graph which shows the output value of a cylinder pressure sensor for every cylinder. 筒内圧センサの感度の推定値を算出する手順と、筒内圧センサの異常判断とを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the procedure which calculates the estimated value of the sensitivity of a cylinder pressure sensor, and abnormality determination of a cylinder pressure sensor. 内燃機関の回転数と、吸気系統における吸入空気の圧力が筒内圧力と概ね一致するようになるまでの位相遅れ量との関係を例示するグラフである。4 is a graph illustrating the relationship between the rotational speed of an internal combustion engine and the amount of phase delay until the pressure of intake air in the intake system substantially matches the in-cylinder pressure. 燃焼室に設けられている筒内圧センサの感度の変化量と、当該燃焼室の壁面温度との関係を例示するグラフである。It is a graph which illustrates the relationship between the variation | change_quantity of the sensitivity of the cylinder pressure sensor provided in the combustion chamber, and the wall surface temperature of the said combustion chamber. 筒内圧センサの感度の推定値を算出する他の手順と、筒内圧センサの他の異常判断とを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the other procedure which calculates the estimated value of the sensitivity of a cylinder pressure sensor, and the other abnormality determination of a cylinder pressure sensor. 筒内圧センサの異常検知と異常が検知された場合の処理とに関する他のルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other routine regarding the abnormality detection of a cylinder pressure sensor, and the process when abnormality is detected.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 シリンダブロック
3 燃焼室
4 ピストン
5 吸気管
6 排気管
7 点火プラグ
8 サージタンク
10 スロットルバルブ
12 インジェクタ
14 クランク角センサ
15 筒内圧センサ
16 吸気圧センサ
L1 給気管
Ve 排気弁
Vi 吸気弁
VM 動弁機構
ΔV 偏差
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Cylinder block 3 Combustion chamber 4 Piston 5 Intake pipe 6 Exhaust pipe 7 Spark plug 8 Surge tank 10 Throttle valve 12 Injector 14 Crank angle sensor 15 In-cylinder pressure sensor 16 Intake pressure sensor L1 Intake pipe Ve Exhaust valve Vi Intake valve VM Valve mechanism ΔV Deviation

Claims (5)

所定の筒内情報を検出する筒内情報検出手段を各気筒に有し、気筒毎に、前記筒内情報検出手段の検出値に基づき所定の制御量を制御する内燃機関の制御装置において、
前記筒内情報検出手段の異常を検知する検知手段を設け、
該検知手段によりいずれかの気筒の前記筒内情報検出手段の異常が検知されたとき、この異常が検知された気筒以外の気筒の前記筒内情報検出手段の検出値を用いて、その異常が検知された気筒の制御量を制御するようにしたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control apparatus for an internal combustion engine that has in-cylinder information detection means for detecting predetermined in-cylinder information in each cylinder and controls a predetermined control amount based on a detection value of the in-cylinder information detection means for each cylinder.
A detecting means for detecting an abnormality of the in-cylinder information detecting means is provided,
When an abnormality is detected in the in-cylinder information detection unit of any cylinder by the detection unit, the abnormality is detected using the detection value of the in-cylinder information detection unit of a cylinder other than the cylinder in which the abnormality is detected. A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the detected control amount of a cylinder is controlled.
前記異常が検知された気筒以外の気筒が、該異常が検知された気筒に対し点火順序が一つ前の気筒であ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。   2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the cylinders other than the cylinder in which the abnormality is detected are cylinders whose ignition order is one before that of the cylinder in which the abnormality is detected. 前記筒内情報検出手段の異常が検知される前に各気筒の筒内情報検出手段の検出値と所定値との間の偏差を学習する手段がさらに設けられ、
前記検知手段によりいずれかの気筒の前記筒内情報検出手段の異常が検知されたとき、その異常が検知された気筒以外の気筒の前記筒内情報検出手段の検出値を前記偏差により補正した値を用いて、その異常が検知された気筒の制御量を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関の制御装置。
Means for learning a deviation between a detected value of the in-cylinder information detecting means of each cylinder and a predetermined value before an abnormality of the in-cylinder information detecting means is detected;
A value obtained by correcting the detected value of the in-cylinder information detection unit of a cylinder other than the cylinder in which the abnormality is detected by the deviation when an abnormality of the in-cylinder information detection unit of any cylinder is detected by the detection unit. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control amount of the cylinder in which the abnormality is detected is controlled by using.
前記筒内情報検出手段が、前記筒内情報としての筒内圧力を検出する筒内圧センサであり、
前記検知手段が、
吸気行程中の所定の1点における前記筒内圧センサの検出値と、前記吸気行程中の所定の1点に対応した時点における吸入空気の圧力と、圧縮行程中または膨張行程中の少なくとも所定の2点における前記筒内圧センサの検出値および筒内容積とに基づいて、前記筒内圧センサの感度の推定値を算出する算出手段と、
該算出手段によって算出された前記筒内圧センサの感度の推定値と所定の閾値との比較結果に基づいて前記筒内圧センサの異常を判断する判定手段とを備える
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の内燃機関の制御装置。
The in-cylinder information detecting means is an in-cylinder pressure sensor that detects an in-cylinder pressure as the in-cylinder information.
The detection means is
The detected value of the in-cylinder pressure sensor at a predetermined point during the intake stroke, the pressure of the intake air at a time corresponding to the predetermined one point during the intake stroke, and at least a predetermined 2 during the compression stroke or the expansion stroke Calculating means for calculating an estimated value of the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor based on the detected value and the in-cylinder volume of the in-cylinder pressure sensor at a point;
The determination means for determining abnormality of the in-cylinder pressure sensor based on a comparison result between the estimated value of the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor calculated by the calculation means and a predetermined threshold value. 3. The control device for an internal combustion engine according to any one of 3).
前記制御量が、点火時期、燃料噴射量及び燃料噴射時期の少なくとも一つであることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control amount is at least one of an ignition timing, a fuel injection amount, and a fuel injection timing.
JP2005226009A 2005-08-03 2005-08-03 Controller for internal combustion engine Pending JP2007040207A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005226009A JP2007040207A (en) 2005-08-03 2005-08-03 Controller for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005226009A JP2007040207A (en) 2005-08-03 2005-08-03 Controller for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007040207A true JP2007040207A (en) 2007-02-15

Family

ID=37798423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005226009A Pending JP2007040207A (en) 2005-08-03 2005-08-03 Controller for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007040207A (en)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009068406A (en) * 2007-09-12 2009-04-02 Toyota Motor Corp Cetane number determining device of fuel of diesel engine
JP2010133329A (en) * 2008-12-04 2010-06-17 Toyota Motor Corp Abnormality diagnostic device for cylinder pressure sensor
JP2010190090A (en) * 2009-02-17 2010-09-02 Toyota Motor Corp Deterioration determining device for intake pressure sensor
JP2010236534A (en) * 2009-03-11 2010-10-21 Toyota Motor Corp Controller for internal combustion engine
JP2010285887A (en) * 2009-06-09 2010-12-24 Denso Corp Sensor system
JP2011027087A (en) * 2009-07-29 2011-02-10 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2012077729A (en) * 2010-10-06 2012-04-19 Toyota Motor Corp Abnormality determining device of cylinder pressure sensor
JP2012255401A (en) * 2011-06-09 2012-12-27 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control device
JP2013104407A (en) * 2011-11-16 2013-05-30 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2013189874A (en) * 2012-03-12 2013-09-26 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2014113947A (en) * 2012-12-11 2014-06-26 Mitsubishi Motors Corp Control unit for hybrid vehicle
JP2015197083A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 本田技研工業株式会社 Internal combustion engine cylinder internal pressure detector
JP2016098754A (en) * 2014-11-25 2016-05-30 本田技研工業株式会社 Combustion state parameter calculation device for internal combustion engine
JP2017020382A (en) * 2015-07-08 2017-01-26 トヨタ自動車株式会社 Control device of internal combustion engine
JP2021042747A (en) * 2019-09-13 2021-03-18 マツダ株式会社 Control device of engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61106976A (en) * 1984-10-31 1986-05-24 Nissan Motor Co Ltd Control device of internal-combustion engine
JP2002242750A (en) * 2001-02-14 2002-08-28 Honda Motor Co Ltd Cylinder internal pressure detecting device for internal combustion engine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61106976A (en) * 1984-10-31 1986-05-24 Nissan Motor Co Ltd Control device of internal-combustion engine
JP2002242750A (en) * 2001-02-14 2002-08-28 Honda Motor Co Ltd Cylinder internal pressure detecting device for internal combustion engine

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009068406A (en) * 2007-09-12 2009-04-02 Toyota Motor Corp Cetane number determining device of fuel of diesel engine
JP2010133329A (en) * 2008-12-04 2010-06-17 Toyota Motor Corp Abnormality diagnostic device for cylinder pressure sensor
JP2010190090A (en) * 2009-02-17 2010-09-02 Toyota Motor Corp Deterioration determining device for intake pressure sensor
US8862366B2 (en) 2009-03-11 2014-10-14 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Controller for and method of controlling internal combustion engine
JP2010236534A (en) * 2009-03-11 2010-10-21 Toyota Motor Corp Controller for internal combustion engine
JP2010285887A (en) * 2009-06-09 2010-12-24 Denso Corp Sensor system
JP2011027087A (en) * 2009-07-29 2011-02-10 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2012077729A (en) * 2010-10-06 2012-04-19 Toyota Motor Corp Abnormality determining device of cylinder pressure sensor
JP2012255401A (en) * 2011-06-09 2012-12-27 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control device
JP2013104407A (en) * 2011-11-16 2013-05-30 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2013189874A (en) * 2012-03-12 2013-09-26 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine
JP2014113947A (en) * 2012-12-11 2014-06-26 Mitsubishi Motors Corp Control unit for hybrid vehicle
US10513257B2 (en) 2012-12-11 2019-12-24 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Control device for hybrid vehicle
JP2015197083A (en) * 2014-04-02 2015-11-09 本田技研工業株式会社 Internal combustion engine cylinder internal pressure detector
JP2016098754A (en) * 2014-11-25 2016-05-30 本田技研工業株式会社 Combustion state parameter calculation device for internal combustion engine
JP2017020382A (en) * 2015-07-08 2017-01-26 トヨタ自動車株式会社 Control device of internal combustion engine
JP2021042747A (en) * 2019-09-13 2021-03-18 マツダ株式会社 Control device of engine
JP7226206B2 (en) 2019-09-13 2023-02-21 マツダ株式会社 engine controller

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007040207A (en) Controller for internal combustion engine
EP1813795B1 (en) Internal combustion engine control device and methd
JP4404030B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP4391774B2 (en) Control device for internal combustion engine and control method for internal combustion engine
JP2007146785A (en) Device and method for controlling internal combustion engine
JP4605060B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2005030332A (en) Device and method for controlling internal combustion engine
JP4022885B2 (en) Control device for internal combustion engine and method for calculating intake air amount of internal combustion engine
JP4362826B2 (en) Internal combustion engine control device and air-fuel ratio calculation method
US8924134B2 (en) Knock control device of internal combustion engine
JP4277279B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP5257777B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2007040208A (en) Controller for internal combustion engine
JP2008025406A (en) Controller of internal combustion engine
JP2008014275A (en) Control device for internal combustion engine
JP2013147948A (en) Internal combustion engine control device
JP2012207656A (en) Control device of internal combustion engine
JP2010174705A (en) Control device for internal combustion engine
JP5737196B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4385323B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP2012219757A (en) Internal combustion engine control device
JP4277280B2 (en) Crank angle measuring device and measuring method
JP2008309006A (en) Control device for internal combustion engine
JP2010071107A (en) Control device for internal combustion engine
JP4399787B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080520

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100225

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100302

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100629