JP2007040208A - Controller for internal combustion engine - Google Patents

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Sakanori Moriya
栄記 守谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for an internal combustion engine capable of increasing detection precision of a crank angle during reference time of pulse signal. <P>SOLUTION: This controller for the internal combustion engine calculates division time (ΔTi-1)/n by dividing time ΔTi-1 at the preceding period equally into n (six) parts, decides a crank angle at such timing Ti_k (k=1, 2 to n-1) that predetermined number of division times elapse from reference time i of pulse signal at a period at this time as a basic intermediate crank angle θi_k, calculates a crank angle θi_k' at which predetermined parameter related to a condition in a cylinder at the timing Ti_k becomes equal to the parameter at reference time of pulse signal at the period at this time or before it, and compares the calculated crank angle θi_k' with the basic crank angle θi_k to determine whether the basic crank angle θi_k is correct or not. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に、内燃機関のクランク角の値を利用して種々の処理や制御を実行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, and more particularly, to a control device for an internal combustion engine that executes various processes and controls using a crank angle value of the internal combustion engine.

内燃機関のクランク角をクランク角センサを用いて検出し、その検出されたクランク角の値を用いて制御を行ったり、そのクランク角に同期して種々の処理(角度同期処理)を実行したりする内燃機関の制御装置が知られている。特に、クランク角センサにより得られる信号は所定のクランク角周期で発生されるパルス信号であり、通常はパルス信号の立ち上がり時期がパルス信号の基準時(トリガー時期)とされている。   The crank angle of the internal combustion engine is detected using a crank angle sensor, and control is performed using the detected crank angle value, or various processes (angle synchronization processing) are performed in synchronization with the crank angle. A control device for an internal combustion engine is known. In particular, the signal obtained by the crank angle sensor is a pulse signal generated at a predetermined crank angle cycle, and the rising timing of the pulse signal is normally set to the reference time (trigger timing) of the pulse signal.

また、二つのパルス信号の基準時の間におけるクランク角を認識したい場合や、そのような中間のクランク角タイミングに同期して所定の処理、典型的には割り込み処理を実行したい場合があり、その角度タイミングを定めるため、基準時の間の時間を複数に分割する逓倍という処理が実行される場合がある。なお、割込み処理は、CPU(マイクロプロセッサ)に現在実行中の処理ルーチンよりも優先レベルの高い処理を行うことが要求された場合、あるいは処理を何らかの外部的なタイミングに従って行う必要がある場合に行われる。   There are also cases where it is desired to recognize the crank angle between the reference times of two pulse signals, or to execute a predetermined process, typically an interrupt process, in synchronization with such intermediate crank angle timing. Therefore, a process called multiplication that divides the time between the reference times into a plurality of times may be executed. Note that interrupt processing is performed when a CPU (microprocessor) is required to perform processing with a higher priority level than the processing routine currently being executed, or when processing needs to be performed according to some external timing. Is called.

例えば特許文献1には、割込み発生回路で発生した割込み要求信号を、分周・逓倍回路で分周及び/又は逓倍させることで割込み要求信号の発生周期を変化させ、任意のタイミングで割込み要求信号を発生させ、ソフトウェア処理の負荷を低減する割込み制御装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that an interrupt request signal generated by an interrupt generation circuit is divided and / or multiplied by a frequency divider / multiplier circuit to change an interrupt request signal generation cycle, and an interrupt request signal is generated at an arbitrary timing. An interrupt control device that generates software and reduces the load of software processing is disclosed.

特開2003−131890号公報JP 2003-131890 A

ところで、このような基準時の間の中間クランク角を決定する場合、従来は、前回パルスから今回パルスまでの時間(角度ではない)を計測すると共にその時間をn等分して分割時間を求め、今回パルス基準時から所定数mの分割時間が経過した時、クランク角周期をn等分した角度に所定数mを乗じて得られる角度が、パルス基準時から経過した、としている。   By the way, when determining the intermediate crank angle during such a reference time, conventionally, the time from the previous pulse to the current pulse (not the angle) is measured, and the divided time is obtained by dividing the time by n. It is assumed that when a predetermined number m of divided time has elapsed from the pulse reference time, an angle obtained by multiplying the angle obtained by dividing the crank angle period by n into the predetermined number m has elapsed from the pulse reference time.

しかし、これによれば、前回周期の時間を用いて今回周期における中間クランク角を決定するため、決定された中間クランク角が真のクランク角に対し誤差を生ずることがある。例えば、内燃機関の加速中など、エンジン回転速度の変化に伴いパルス基準時の間の時間が時々刻々と変化する場合は、前回周期と今回周期との時間の長さが異なるため、得られた中間クランク角は真のクランク角からズレてしまう。このように従来方法では、パルス基準時の間のクランク角を正確に検出することが困難であり、また、そのような正確なクランク角の値を用いて処理や制御を実行することが困難であるという問題がある。   However, according to this, since the intermediate crank angle in the current cycle is determined using the time of the previous cycle, the determined intermediate crank angle may cause an error with respect to the true crank angle. For example, when the time between the pulse reference times changes momentarily as the engine speed changes, such as when the internal combustion engine is accelerating, the time length between the previous cycle and the current cycle is different. The angle will deviate from the true crank angle. Thus, with the conventional method, it is difficult to accurately detect the crank angle during the pulse reference time, and it is difficult to execute processing and control using such an accurate crank angle value. There's a problem.

そこで、本発明は、パルス信号の基準時の間におけるクランク角の検出精度を高めることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can improve the detection accuracy of a crank angle during a reference time of a pulse signal.

本発明による内燃機関の制御装置の一形態は、所定のクランク角周期でパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、前回周期で発生されたパルス信号の基準時から今回周期で発生されたパルス信号の基準時までの時間をn等分して分割時間を算出する分割時間算出手段と、今回周期におけるパルス信号の基準時から所定数の分割時間が経過したタイミングにおけるクランク角を基本中間クランク角として決定する基本中間クランク角決定手段と、そのタイミングにおける、筒内状態に関わる所定のパラメータが、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時における前記パラメータと等しくなるようなクランク角を算出する算出手段と、この算出されたクランク角と前記基本クランク角とを比較し、前記基本クランク角の正否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。   One form of a control device for an internal combustion engine according to the present invention is a pulse signal generating means for generating a pulse signal at a predetermined crank angle cycle, and a pulse signal generated at a current cycle from a reference time of a pulse signal generated at a previous cycle. A division time calculation means for calculating a division time by dividing the time until the reference time into n, and a crank angle at a timing when a predetermined number of division times have elapsed from the reference time of the pulse signal in the current cycle as a basic intermediate crank angle The basic intermediate crank angle determining means to be determined and the crank angle at which the predetermined parameter related to the in-cylinder state is equal to the parameter at the reference time of the pulse signal in the current or previous period is calculated. The calculation means compares the calculated crank angle with the basic crank angle to determine whether the basic crank angle is correct or not. Characterized in that a constant determining means.

好ましくは、前記パラメータがPVκ(但し、Pは筒内圧力、Vは筒内容積、κは所定の定数)であり、筒内圧力を検出する筒内圧センサをさらに備え、前記タイミングにおける前記パラメータPVκが、そのタイミングに前記筒内圧センサにより検出された筒内圧力値を用い、前記今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時における前記パラメータPVκが、その基準時に前記筒内圧センサにより検出された筒内圧力値と、その基準時のクランク角に対応した筒内容積値とを用いる。 Preferably, the parameter is PV kappa (where, P is cylinder pressure, V is cylinder volume, kappa is a predetermined constant), and further comprises a cylinder pressure sensor which detects the cylinder pressure, the in the timing parameters PV κ uses the in-cylinder pressure value detected by the in-cylinder pressure sensor at the timing, and the parameter PV κ at the reference time of the pulse signal in the current or previous period is the in-cylinder pressure sensor at the reference time. And the cylinder pressure value corresponding to the crank angle at the reference time is used.

また、好ましくは、前記判定手段により、前記算出されたクランク角が前記基本中間クランク角と異なると判定された場合に、前記算出されたクランク角に基づいて前記基本中間クランク角を補正する補正手段をさらに備える。   Preferably, when the determination unit determines that the calculated crank angle is different from the basic intermediate crank angle, the correction unit corrects the basic intermediate crank angle based on the calculated crank angle. Is further provided.

また、好ましくは、前記補正手段により補正された後のクランク角の値に基づき所定の処理又は制御を実行する手段をさらに備える。   Preferably, the apparatus further includes means for executing predetermined processing or control based on the crank angle value corrected by the correction means.

また、好ましくは、内燃機関の気筒数が3以上である。   Preferably, the number of cylinders of the internal combustion engine is 3 or more.

また、本発明による内燃機関の制御装置の他の形態は、所定のクランク角周期でパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、前回周期で発生されたパルス信号の基準時から今回周期で発生されたパルス信号の基準時までの時間をn等分して分割時間を算出する分割時間算出手段と、今回周期におけるパルス信号の基準時から所定数の分割時間が経過したタイミングにおける、筒内状態に関わる所定のパラメータを算出すると共に、この算出されたパラメータが、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時におけるパラメータと等しくなるようなクランク角を算出し、この算出されたクランク角を前記タイミングにおけるクランク角として決定するクランク角決定手段とを備えたことを特徴とする。   In another aspect of the control device for an internal combustion engine according to the present invention, a pulse signal generating means for generating a pulse signal at a predetermined crank angle period and a reference time of the pulse signal generated at the previous period are generated at the current period. The divided time calculation means for calculating the divided time by dividing the time until the reference time of the pulse signal into n, and the in-cylinder state at the timing when a predetermined number of divided times have elapsed from the reference time of the pulse signal in this cycle And calculating a crank angle such that the calculated parameter is equal to a parameter at the reference time of the pulse signal in the current or previous period, and calculating the calculated crank angle. Crank angle determining means for determining the crank angle at the timing is provided.

本発明によれば、パルス信号の基準時の間におけるクランク角の検出精度を高めることができ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 improve the accuracy of crank angle detection during the reference time of a pulse signal.

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好適一実施形態を説明する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

本実施形態における内燃機関の制御装置は、通常の制御装置と異なり、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機関の各種制御量(点火時期等)を直接的に制御する。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、そのような筒内情報を用いた内燃機関の制御方法を創案するに至った。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 control device for an internal combustion engine in the present embodiment directly controls various control amounts (ignition timing, etc.) of the engine based on in-cylinder information detected by the in-cylinder information detection means, unlike a normal control device. 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, a control method for the internal combustion engine using such in-cylinder information. I came up with a new idea. In the conventional method, there is a map control in which the control amount that seems to be optimal for each operating state of the engine is obtained by an experiment or the like in advance and mapped, and each map value is applied during actual engine operation to control the engine. It was general. 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V(θ)κとの積として得られる制御パラメータP(θ)V(θ)κ(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 (θ) κ , which is the power of the in-cylinder volume V (θ) by the specific heat ratio (predetermined index) κ The control parameter P (θ) V (θ) κ (hereinafter referred to as “PV κ ” as appropriate) obtained as a product was noted. 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 (ignition or ignition) of the air-fuel mixture (for example, a range from about −180 ° to about 135 ° in FIG. 1), the change pattern of the heat generation amount Q and the change pattern of the control parameter PV κ 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)V(θ)κ−P(−120°)・V(−120°)κ}/{P(120°)・V(120°)κ−P(−120°)・V(−120°)κ}×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 (θ) κ− P (−120 °) · V (−120 °) κ } / {P (120 °) · V (120 °) κ− P (−120 °) · V (−120 °) κ } × 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 2007040208
Figure 2007040208

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)式による簡単な演算のみである。なお、筒内容積はクランク角から一義的に決まるものであり、これらは等価であるといえる。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 calculation according to the equation (2). Note that the in-cylinder volume is uniquely determined from the crank angle, and these can be said to be equivalent. 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とが気筒ごと即ち燃焼室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、気筒毎に点火プラグ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. The cylinder head of the internal combustion engine 1 is provided with an intake valve Vi for opening and closing the intake port and an exhaust valve Ve for opening and closing the exhaust port for each cylinder, that is, for each combustion chamber 3. 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 spark plug 7 for each cylinder, and the spark plug 7 is disposed in the cylinder head so as to face the corresponding combustion chamber 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.

次に、クランク角センサ14によるクランク角の検出に関して説明すると、内燃機関1のクランク軸には図4(A)に示されるようなロータ26が固定されており、このロータ26には例えば2歯だけ欠歯した34歯の突起26aが所定角度Δθ例えば10°間隔で形成されている。これら突起26aに対面して電磁ピックアップからなるクランク角センサ14が配置される。このクランク角センサ14はロータ26の突起26aがクランク角センサ27を通過する毎に出力パルスを発生する。   Next, the detection of the crank angle by the crank angle sensor 14 will be described. A rotor 26 as shown in FIG. 4 (A) is fixed to the crankshaft of the internal combustion engine 1. 34 tooth protrusions 26a, which are only missing, are formed at a predetermined angle Δθ, for example, at intervals of 10 °. A crank angle sensor 14 composed of an electromagnetic pickup is disposed so as to face the protrusions 26a. The crank angle sensor 14 generates an output pulse every time the protrusion 26 a of the rotor 26 passes the crank angle sensor 27.

即ち、ロータ26の突起26aがクランク角センサ14に近づくとき及びクランク角センサ14から離れるときに、クランク角センサ14は図4(B)にXで示されるように電位が互いに逆向きの出力電圧(センサ出力)Vを発生する。このセンサ出力Vが、一定電圧を基準としてAD変換器により波形整形され、その結果図4(B)にYで示されるようなロータ26の突起26bに対応した矩形波であるパルス信号が発生され、ECU20に入力される。こうしてECU20はパルス信号から角度Δθ(10°)毎にクランク角を認識可能である。このクランク角は、パルス信号によって直接得られた値であり、正確な値である。   That is, when the protrusion 26a of the rotor 26 approaches the crank angle sensor 14 and leaves the crank angle sensor 14, the crank angle sensor 14 outputs an output voltage whose potentials are opposite to each other as indicated by X in FIG. (Sensor output) V is generated. The sensor output V is waveform-shaped by an AD converter with a constant voltage as a reference, and as a result, a pulse signal that is a rectangular wave corresponding to the protrusion 26b of the rotor 26 as shown by Y in FIG. 4B is generated. , Input to the ECU 20. Thus, the ECU 20 can recognize the crank angle for each angle Δθ (10 °) from the pulse signal. This crank angle is a value obtained directly from the pulse signal and is an accurate value.

特に、パルス信号には基準時が定められており、本実施形態ではパルス信号が立ち上がった時がそのパルス信号の基準時とされる。つまりECU20は、そのパルス信号の基準時に、Δθ毎の正確なクランク角度を認識或いは検出することになる。以下、このパルス信号の基準時を「パルス基準時」という。   In particular, a reference time is set for the pulse signal, and when the pulse signal rises in this embodiment, the reference time of the pulse signal is set. That is, the ECU 20 recognizes or detects an accurate crank angle for each Δθ at the time of reference of the pulse signal. Hereinafter, the reference time of the pulse signal is referred to as “pulse reference time”.

なお、ロータ26の欠歯部分26bがクランク角センサ14を通過すると図4(B)にZで示されるようにパルス同士の間隔が大きくなる。ECU20は、例えば、欠歯部分26bを表す信号Zが検出されてから次の信号Zが出力されるまでの時間、即ちクランク軸が1回転するのに要した時間から機関回転速度Nを求める。本実施形態では欠歯部分26bがクランク角センサ14と対面したときに例えば1番気筒又は4番気筒が圧縮上死点にあるように欠歯部分26bが形成されている。   Note that when the missing tooth portion 26b of the rotor 26 passes through the crank angle sensor 14, the interval between pulses increases as indicated by Z in FIG. For example, the ECU 20 determines the engine rotational speed N from the time from when the signal Z representing the missing tooth portion 26b is detected until the next signal Z is output, that is, the time required for one revolution of the crankshaft. In the present embodiment, the missing tooth portion 26b is formed so that, for example, the first cylinder or the fourth cylinder is at the compression top dead center when the missing tooth portion 26b faces the crank angle sensor 14.

ところで、このようなクランク角検出装置においては、パルス基準時におけるクランク角については正確な値を直接検出できるものの、パルス基準時の間のクランク角即ち中間クランク角については正確な値を直接検出することができず、推定に頼らざるを得ない。なおロータ26の突起数を増やせばより多くのクランク角を正確に検出できるが、ハード上の限界がある。一方、制御の実行に際し、このような中間クランク角の認識或いは検出が必要となる場合がある。即ち、本実施形態の制御装置は、所定の中間クランク角の到来と同時に所定の割り込み処理を実行するようになっており、また、所定の中間クランク角の値に基づいて所定の処理又は制御を実行するようになっている。特に本実施形態のような、クランク角に対応するパラメータPVκを用いる制御装置においては、クランク角センサ14によって得られるクランク角の基本周期(10°)よりも細かい周期でクランク角を認識する必要があり、しかも真の値により近い正確な中間クランク角を認識することが必要である。言い換えれば、クランク角検出の分解能及び精度を上げることが必要となってくる。 By the way, in such a crank angle detection device, an accurate value can be directly detected for the crank angle at the pulse reference time, but an accurate value can be directly detected for the crank angle during the pulse reference time, that is, the intermediate crank angle. I cannot do it, and I have to rely on estimation. If the number of protrusions of the rotor 26 is increased, more crank angles can be detected accurately, but there are hardware limitations. On the other hand, when executing the control, it may be necessary to recognize or detect such an intermediate crank angle. That is, the control device of the present embodiment executes a predetermined interrupt process simultaneously with the arrival of a predetermined intermediate crank angle, and performs a predetermined process or control based on the value of the predetermined intermediate crank angle. It is supposed to run. In particular, in the control device using the parameter PV κ corresponding to the crank angle as in the present embodiment, it is necessary to recognize the crank angle at a cycle smaller than the basic cycle (10 °) of the crank angle obtained by the crank angle sensor 14. In addition, it is necessary to recognize an accurate intermediate crank angle closer to the true value. In other words, it is necessary to improve the resolution and accuracy of crank angle detection.

よって、本実施形態では、パルス基準時の間の時間を複数に分割し、クランク角検出タイミングを増加させる逓倍という処理を実行する。以下これについて説明する。   Therefore, in the present embodiment, a process called multiplication is performed to divide the time between pulse reference times into a plurality of times and increase the crank angle detection timing. This will be described below.

図5は、図4(B)に示されたようなパルス信号を示し、ここで問題とするクランク角周期を今回周期といい、符号iで表す。今回周期の一つ前の周期を前回周期といい、符号i−1で表す。同様に、今回周期の一つ後の周期を次回周期といい、符号i+1で表す。各周期の開始時期はパルス信号の立ち上がり時期、即ちパルス基準時であり、各周期の長さはクランク角の単位では等しいΔθ=10°であるが、時間の単位ではエンジン回転速度の変化に起因して必ずしも等しくはならない。即ち、前回周期の時間長さΔTi−1と今回周期の時間長さΔTiとは必ずしも等しくない。本実施形態では、1クランク角周期を6分割する逓倍について説明するが、その分割数nについては任意の値を採用できる。なおnは2以上の自然数として任意に設定できる。   FIG. 5 shows a pulse signal as shown in FIG. 4B, where the crank angle period of interest is called the current period and is denoted by the symbol i. The cycle immediately before the current cycle is referred to as the previous cycle, and is represented by the symbol i-1. Similarly, the cycle immediately after the current cycle is referred to as the next cycle and is represented by the symbol i + 1. The start time of each cycle is the rise time of the pulse signal, that is, the pulse reference time, and the length of each cycle is equal to Δθ = 10 ° in the unit of the crank angle, but due to the change of the engine speed in the unit of time And not necessarily equal. That is, the time length ΔTi−1 of the previous cycle and the time length ΔTi of the current cycle are not necessarily equal. In the present embodiment, multiplication for dividing one crank angle period into six parts will be described, but an arbitrary value can be adopted for the number of divisions n. Note that n can be arbitrarily set as a natural number of 2 or more.

今回周期における中間クランク角を認識するに際し、ECU20は、まず、前回周期の時間長さΔTi−1を内蔵のタイマ等で計測し、これを6等分して分割時間(ΔTi−1)/6を算出する。そして、今回周期のパルス基準時θiから、分割時間(ΔTi−1)/6に所定数k(k=1,2,・・・n−1)を乗じて得られる時間k×(ΔTi−1)/6が経過したタイミング(中間タイミングと称す)Ti_kにおけるクランク角を、それぞれ5つの中間クランク角即ち基本中間クランク角θi_k(θi_1、θi_2、θi_3、θi_4、θi_5)として順次決定する。θi_k=θi+k×Δθ/nである。   When recognizing the intermediate crank angle in the current cycle, the ECU 20 first measures the time length ΔTi−1 of the previous cycle with a built-in timer or the like, and divides it into six to divide time (ΔTi−1) / 6. Is calculated. Then, a time k × (ΔTi−1) obtained by multiplying the division time (ΔTi−1) / 6 by a predetermined number k (k = 1, 2,..., N−1) from the pulse reference time θi of the current cycle. ) / 6, the crank angle at the timing (referred to as intermediate timing) Ti_k is sequentially determined as five intermediate crank angles, ie, basic intermediate crank angles θi_k (θi_1, θi_2, θi_3, θi_4, θi_5). θi_k = θi + k × Δθ / n.

ところで、単に前回周期の分割時間を用いて今回周期の基本中間クランク角を決定するこの方法だと、アイドル運転時や定速運転時のように回転速度変化がないときは特に問題ないものの、加速時や減速時のように前回周期と今回周期との時間長さが異なる場合、求められた基本中間クランク角は必ずしも真の値に等しい正確な値とはならない。例えば、減速時には前回周期よりも今回周期の方が時間長さが長くなり、基本中間クランク角θi_kがパルス基準時θiから離れるほど、基本中間クランク角θi_kは真の値より少ない方向にズレていってしまう。   By the way, with this method of simply determining the basic intermediate crank angle of the current cycle using the division time of the previous cycle, there is no particular problem when there is no change in rotational speed, such as during idle operation or constant speed operation, but acceleration When the time lengths of the previous cycle and the current cycle are different as in the case of time or deceleration, the obtained basic intermediate crank angle is not necessarily an accurate value equal to the true value. For example, during deceleration, the time length of the current cycle is longer than the previous cycle, and the basic intermediate crank angle θi_k deviates in a direction less than the true value as the basic intermediate crank angle θi_k increases from the pulse reference time θi. End up.

そこで、このようにして求められた基本中間クランク角θi_kに対し、その正否判定が行われる。そしてこの正否判定には前述の筒内状態に関わるパラメータPVκが用いられる。前述の説明から理解されるように、圧縮行程では断熱変化の式:P κ=P κ(但しκは比熱比、本実施形態では1.32)が成り立つと仮定することができるので、かかる正否判定が圧縮行程に行われる。ただし、燃焼が実行されないときはその式が膨張行程にも成り立つので、かかる場合には膨張行程でそのような正否判定を行ってもよい。 Therefore, whether the basic intermediate crank angle θi_k obtained in this way is determined as correct or not. The parameter PV κ related to the in-cylinder state is used for this correctness determination. As understood from the above description, it is assumed that the expression of adiabatic change: P 1 V 1 κ = P 2 V 2 κ (where κ is a specific heat ratio, 1.32 in the present embodiment) holds in the compression stroke. Therefore, the correct / incorrect determination is performed in the compression stroke. However, when the combustion is not executed, the equation also holds for the expansion stroke. In such a case, it is possible to make such a correct / incorrect determination in the expansion stroke.

ECU20は、まずパルス基準時θiの到来と同時に、筒内圧センサ15により検出された筒内圧力P(θi)を取得すると共に、パルス基準時θiのクランク角に対応する筒内容積V(θi)を予め記憶しておいたマップ又は関数式から算出して、パラメータP(θi)V(θi)κを算出し、所定の記憶領域に記憶する。次に、ECU20は、前記中間タイミングTi_kに到達したと同時に、筒内圧センサ15により検出された筒内圧力P(θi_k)を取得する。そしてECU20は、次式
P(θi)V(θi)κ=P(θi_k)V(θi_k‘)κ ・・・(4)
が成立するような筒内容積V(θi_k‘)を求め、この筒内容積V(θi_k’)に対応するクランク角即ち参照中間クランク角θi_k‘を算出する。この後ECU20は、参照中間クランク角θi_k‘と基本中間クランク角θi_kとを比較し、これらが等しい場合には基本中間クランク角θi_kを正確な中間クランク角と判定し、これらが異なる場合には基本中間クランク角θi_kを不正確な中間クランク角と判定する。
The ECU 20 first acquires the in-cylinder pressure P (θi) detected by the in-cylinder pressure sensor 15 simultaneously with the arrival of the pulse reference time θi, and the in-cylinder volume V (θi) corresponding to the crank angle of the pulse reference time θi. Is calculated from a map or function equation stored in advance, and the parameter P (θi) V (θi) κ is calculated and stored in a predetermined storage area. Next, the ECU 20 acquires the in-cylinder pressure P (θi_k) detected by the in-cylinder pressure sensor 15 at the same time as the intermediate timing Ti_k is reached. The ECU 20 then calculates the following formula: P (θi) V (θi) κ = P (θi_k) V (θi_k ′) κ (4)
An in-cylinder volume V (θi_k ′) that satisfies the above is obtained, and a crank angle corresponding to the in-cylinder volume V (θi_k ′), that is, a reference intermediate crank angle θi_k ′ is calculated. Thereafter, the ECU 20 compares the reference intermediate crank angle θi_k ′ with the basic intermediate crank angle θi_k. If they are equal, the ECU 20 determines the basic intermediate crank angle θi_k as an accurate intermediate crank angle. The intermediate crank angle θi_k is determined as an inaccurate intermediate crank angle.

これによれば、パラメータPVκを用いて、より正確な中間クランク角θi_k‘を推定することができ、また、この中間クランク角θi_k‘に基づいて、暫定的に決定された基本中間クランク角θi_kの正否判定を行うことができる。 According to this, it is possible to estimate the more accurate intermediate crank angle θi_k ′ using the parameter PV κ, and it is also possible to estimate the basic intermediate crank angle θi_k tentatively determined based on the intermediate crank angle θi_k ′. It can be determined whether or not.

ここで、参照中間クランク角θi_k‘と基本中間クランク角θi_kとが異なる場合、ECU20は、基本中間クランク角θi_kに対し補正を行う。例えばECU20は、θi_k‘とθi_kとの差(θi_k‘−θi_k)をθi_kに加算して得られる値θi_k‘を補正後の最終的な中間クランク角として決定する。或いは、ECU20は、このような演算を行わず、直接、θi_kをθi_k‘に置き換え、θi_k‘を補正後の最終的な中間クランク角として決定する。   When the reference intermediate crank angle θi_k ′ and the basic intermediate crank angle θi_k are different from each other, the ECU 20 corrects the basic intermediate crank angle θi_k. For example, the ECU 20 determines a value θi_k ′ obtained by adding a difference (θi_k′−θi_k) between θi_k ′ and θi_k to θi_k as a final intermediate crank angle after correction. Alternatively, the ECU 20 does not perform such a calculation and directly replaces θi_k with θi_k ′ and determines θi_k ′ as the final intermediate crank angle after correction.

そして、ECU20は、こうして得られた最終的な中間クランク角θi_k‘を用いて所定の処理又は制御を実行する。このような処理又は制御には点火時期制御、燃料噴射制御等に関わる様々な処理又は制御が含まれる。例えば、圧縮上死点後8°の時点における燃焼割合を50%に近づける本実施形態の点火時期制御の場合、ある中間クランク角θi_k‘の到来と同時かその付近で点火が実行される。また、上記(2)式のP(θ)V(θ)κにおけるθとして、中間クランク角θi_k‘の値が利用される。さらに、ある中間タイミングTi_kで割り込み処理が実行される場合、このタイミングにおけるクランク角を表す値としてθi_k‘が用いられる。 Then, the ECU 20 executes predetermined processing or control using the final intermediate crank angle θi_k ′ thus obtained. Such processing or control includes various processing or control related to ignition timing control, fuel injection control, and the like. For example, in the case of the ignition timing control according to the present embodiment in which the combustion rate at 8 ° after compression top dead center is close to 50%, ignition is executed at the same time as or near the arrival of a certain intermediate crank angle θi_k ′. Further, the value of the intermediate crank angle θi_k ′ is used as θ in P (θ) V (θ) κ in the above equation (2). Further, when interrupt processing is executed at a certain intermediate timing Ti_k, θi_k ′ is used as a value representing the crank angle at this timing.

ところで、上記(4)式は、燃焼が行われていないという状況を除けば、圧縮行程でのみ成立する。このため、4サイクルエンジンの1サイクル(=720°クランク角)のうち、いずれかの気筒が圧縮行程になっている間だけ、かかる中間クランク角の正否判定及び補正等を行うことができる。通常、4気筒以上のエンジンでは、エンジンの1サイクル中或いは1回転中でいずれかの気筒が必ず圧縮行程になっているので、かかる中間クランク角の正否判定及び補正等を常時実行することができる。従って本発明は4気筒以上のエンジンに好適に適用される。   By the way, the above equation (4) is established only in the compression stroke except for the situation where combustion is not performed. For this reason, it is possible to determine whether or not the intermediate crank angle is correct and correct only while one of the cylinders of the four-cycle engine (= 720 ° crank angle) is in the compression stroke. Normally, in an engine with four or more cylinders, either cylinder is always in a compression stroke during one cycle or one rotation of the engine, and therefore it is possible to always execute determination and correction of the intermediate crank angle. . Therefore, the present invention is preferably applied to an engine having four or more cylinders.

また、エンジンが3気筒であっても、4気筒以上の場合と同様、本発明は好適に適用することができる。即ち、図6に示す3気筒エンジンのサイクル線図によれば、等間隔爆発とした場合、720°/3=240°毎に各気筒の圧縮が開始される。例えば#1気筒の圧縮行程は0〜180°、#2気筒の圧縮行程は240〜420°、#3気筒の圧縮行程は480〜660°である。そしてこれをエンジンの1回転で見た場合、いずれかの気筒が必ず圧縮行程になっている。よって4気筒以上の場合と同様、かかる中間クランク角の正否判定及び補正等を常時実行することができる。   Moreover, even if the engine has three cylinders, the present invention can be suitably applied as in the case of four or more cylinders. That is, according to the cycle diagram of the three-cylinder engine shown in FIG. 6, in the case of equidistant explosion, compression of each cylinder is started every 720 ° / 3 = 240 °. For example, the compression stroke of the # 1 cylinder is 0 to 180 °, the compression stroke of the # 2 cylinder is 240 to 420 °, and the compression stroke of the # 3 cylinder is 480 to 660 °. When this is viewed in one revolution of the engine, one of the cylinders is always in the compression stroke. Therefore, as in the case of four or more cylinders, it is possible to always execute the determination of whether the intermediate crank angle is correct or not, and the correction.

ところで、この実施形態においては、基準となるパラメータPVκとして今回周期のパルス基準時の値P(θi)V(θi)κを用いたが、これに限らず、今回周期より前の周期におけるパルス基準時の値を用いてもよい。これは、今回周期より前の周期におけるパルス基準時の値でも、圧縮行程に存在する限りは、上記(4)式を満足するからである。しかしながら、エンジンの運転状態が変化し得ることに鑑みれば、対象とする今回周期の値を用いるのが最適である。 By the way, in this embodiment, the value P (θi) V (θi) κ at the time of pulse reference of the current cycle is used as the reference parameter PV κ . However, the present invention is not limited to this, and a pulse in a cycle before the current cycle is used. A reference value may be used. This is because even the value at the pulse reference time in the period before the current period satisfies the above expression (4) as long as it exists in the compression stroke. However, in view of the fact that the operating state of the engine may change, it is optimal to use the value of the current cycle as a target.

本発明の他の実施形態として次のようなものも考えられる。前記実施形態によれば、参照中間クランク角θi_k‘と基本中間クランク角θi_kとを比較し、基本中間クランク角θi_kの正否判定を行い、これらが異なる場合には基本中間クランク角θi_kを参照中間クランク角θi_k‘により補正する、という方法を採用した。しかしながら、このような比較、判定、補正という段階を経ずに、直接、参照中間クランク角θi_k‘の値を求めるべき中間クランク角として決定してもよい。   The following may be considered as other embodiments of the present invention. According to the embodiment, the reference intermediate crank angle θi_k ′ and the basic intermediate crank angle θi_k are compared, and whether the basic intermediate crank angle θi_k is correct or not is determined. If they are different, the basic intermediate crank angle θi_k is determined as the reference intermediate crank angle. A method of correcting by the angle θi_k ′ was adopted. However, the value of the reference intermediate crank angle θi_k ′ may be determined directly as the intermediate crank angle to be obtained without going through such steps of comparison, determination, and correction.

即ち、ECU20は、まずパルス基準時θiの到来と同時に、筒内圧センサ15により検出された筒内圧力P(θi)を取得すると共に、パルス基準時θiのクランク角に対応する筒内容積V(θi)を予め記憶しておいたマップ又は関数式から算出して、パラメータP(θi)V(θi)κを算出し、所定の記憶領域に記憶する。次に、ECU20は、中間タイミングTi_k(=θi+k×(ΔTi−1)/6)の到来と同時に、筒内圧センサ15により検出された筒内圧力P(θi_k)を取得する。そしてECU20は、次式
P(θi)V(θi)κ=P(θi_k)V(θi_k‘)κ ・・・(4)
が成立するような筒内容積V(θi_k‘)を求め、この筒内容積V(θi_k’)に対応するクランク角θi_k‘を算出する。そしてこのクランク角θi_k‘を直接、求めるべき中間クランク角として決定する。
That is, the ECU 20 first acquires the in-cylinder pressure P (θi) detected by the in-cylinder pressure sensor 15 simultaneously with the arrival of the pulse reference time θi, and at the same time, obtains the in-cylinder volume V (corresponding to the crank angle of the pulse reference time θi. The parameter P (θi) V (θi) κ is calculated by calculating θi) from a previously stored map or function equation, and stored in a predetermined storage area. Next, the ECU 20 acquires the in-cylinder pressure P (θi_k) detected by the in-cylinder pressure sensor 15 simultaneously with the arrival of the intermediate timing Ti_k (= θi + k × (ΔTi−1) / 6). The ECU 20 then calculates the following formula: P (θi) V (θi) κ = P (θi_k) V (θi_k ′) κ (4)
An in-cylinder volume V (θi_k ′) that satisfies is obtained, and a crank angle θi_k ′ corresponding to the in-cylinder volume V (θi_k ′) is calculated. This crank angle θi_k ′ is directly determined as the intermediate crank angle to be obtained.

なお、本発明は通常のマップ制御を行う内燃機関の制御装置にも適用可能である。またパルス信号が立ち下がった時をそのパルス信号の基準時としてもよい。本発明はガソリンエンジン以外の内燃機関、例えばディーゼルエンジンにも適用可能である。   The present invention is also applicable to a control device for an internal combustion engine that performs normal map control. The time when the pulse signal falls may be used as the reference time of the pulse signal. The present invention is also applicable to internal combustion engines other than gasoline engines, such as diesel engines.

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 with control parameter PV ( kappa) 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. クランク角センサによるクランク角の検出に関する図であり、(A)はクランク角センサとロータとの概略図、(B)はクランク角センサから出力される信号と、これを波形整形して得られるパルス信号とを示す。It is a figure regarding the detection of the crank angle by a crank angle sensor, (A) is the schematic of a crank angle sensor and a rotor, (B) is the signal output from a crank angle sensor, and the pulse obtained by shaping this Signal. パルス信号における各タイミングを示すグラフである。It is a graph which shows each timing in a pulse signal. 3気筒エンジンのサイクル線図である。It is a cycle diagram of a 3 cylinder engine.

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
20 電子制御ユニット(ECU)
26 ロータ
26a 突起
L1 給気管
Ve 排気弁
Vi 吸気弁
VM 動弁機構
P 筒内圧力
V 筒内容積
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 20 Electronic control unit (ECU)
26 Rotor 26a Protrusion L1 Supply pipe Ve Exhaust valve Vi Intake valve VM Valve mechanism P In-cylinder pressure V In-cylinder volume

Claims (6)

所定のクランク角周期でパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、
前回周期で発生されたパルス信号の基準時から今回周期で発生されたパルス信号の基準時までの時間をn等分して分割時間を算出する分割時間算出手段と、
今回周期におけるパルス信号の基準時から所定数の分割時間が経過したタイミングにおけるクランク角を基本中間クランク角として決定する基本中間クランク角決定手段と、
そのタイミングにおける、筒内状態に関わる所定のパラメータが、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時における前記パラメータと等しくなるようなクランク角を算出する算出手段と、
この算出されたクランク角と前記基本クランク角とを比較し、前記基本クランク角の正否を判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
Pulse signal generating means for generating a pulse signal at a predetermined crank angle period;
A divided time calculation means for calculating a divided time by dividing the time from the reference time of the pulse signal generated in the previous cycle to the reference time of the pulse signal generated in the current cycle into n equal parts;
Basic intermediate crank angle determining means for determining a crank angle at a timing at which a predetermined number of division times have elapsed from the reference time of the pulse signal in this cycle as a basic intermediate crank angle;
A calculation means for calculating a crank angle such that a predetermined parameter related to the in-cylinder state at that timing is equal to the parameter at the reference time of the pulse signal in the current or previous period;
A control device for an internal combustion engine, comprising: a determination unit that compares the calculated crank angle with the basic crank angle and determines whether the basic crank angle is correct or not.
前記パラメータがPVκ(但し、Pは筒内圧力、Vは筒内容積、κは所定の定数)であり、
筒内圧力を検出する筒内圧センサをさらに備え、
前記タイミングにおける前記パラメータPVκが、そのタイミングに前記筒内圧センサにより検出された筒内圧力値を用い、
前記今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時における前記パラメータPVκが、その基準時に前記筒内圧センサにより検出された筒内圧力値と、その基準時のクランク角に対応した筒内容積値とを用いる
ことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
The parameter is PV κ (where P is in-cylinder pressure, V is in-cylinder volume, κ is a predetermined constant),
A cylinder pressure sensor for detecting the cylinder pressure;
The parameter PV κ at the timing uses an in-cylinder pressure value detected by the in-cylinder pressure sensor at the timing,
The in-cylinder volume corresponding to the in-cylinder pressure value detected by the in-cylinder pressure sensor at the time of the reference and the parameter PV κ at the reference time of the pulse signal in the current or previous period, and the crank angle at the reference time The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a value is used.
前記判定手段により、前記算出されたクランク角が前記基本中間クランク角と異なると判定された場合に、前記算出されたクランク角に基づいて前記基本中間クランク角を補正する補正手段をさらに備えた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。   And a correction unit that corrects the basic intermediate crank angle based on the calculated crank angle when the determination unit determines that the calculated crank angle is different from the basic intermediate crank angle. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized by the above-mentioned. 前記補正手段により補正された後のクランク角の値に基づき所定の処理又は制御を実行する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項2又は3記載の内燃機関の制御装置。   4. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, further comprising means for executing predetermined processing or control based on a value of the crank angle corrected by the correcting means. 内燃機関の気筒数が3以上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 number of cylinders of the internal combustion engine is three or more. 所定のクランク角周期でパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、
前回周期で発生されたパルス信号の基準時から今回周期で発生されたパルス信号の基準時までの時間をn等分して分割時間を算出する分割時間算出手段と、
今回周期におけるパルス信号の基準時から所定数の分割時間が経過したタイミングにおける、筒内状態に関わる所定のパラメータを算出すると共に、この算出されたパラメータが、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時におけるパラメータと等しくなるようなクランク角を算出し、この算出されたクランク角を前記タイミングにおけるクランク角として決定するクランク角決定手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
Pulse signal generating means for generating a pulse signal at a predetermined crank angle period;
A divided time calculation means for calculating a divided time by dividing the time from the reference time of the pulse signal generated in the previous cycle to the reference time of the pulse signal generated in the current cycle into n equal parts;
Calculates a predetermined parameter related to the in-cylinder state at a timing when a predetermined number of division times have elapsed from the reference time of the pulse signal in the current cycle, and the calculated parameter is the pulse signal in the current or previous cycle. An internal combustion engine control apparatus comprising: crank angle determining means for calculating a crank angle that is equal to a parameter at a reference time and determining the calculated crank angle as a crank angle at the timing.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012021535A (en) * 2011-10-31 2012-02-02 Toyota Motor Corp Cetane number discriminating device of fuel in diesel engine
US8281643B2 (en) 2007-09-12 2012-10-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cetane number determination apparatus for fuel of diesel engine and method of determining cetane number of fuel of diesel engine
JP2013104399A (en) * 2011-11-16 2013-05-30 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control device
JP2013124655A (en) * 2011-12-16 2013-06-24 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine
JP2014114747A (en) * 2012-12-10 2014-06-26 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8281643B2 (en) 2007-09-12 2012-10-09 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cetane number determination apparatus for fuel of diesel engine and method of determining cetane number of fuel of diesel engine
JP2012021535A (en) * 2011-10-31 2012-02-02 Toyota Motor Corp Cetane number discriminating device of fuel in diesel engine
JP2013104399A (en) * 2011-11-16 2013-05-30 Toyota Motor Corp Internal combustion engine control device
JP2013124655A (en) * 2011-12-16 2013-06-24 Toyota Motor Corp Control device of internal combustion engine
JP2014114747A (en) * 2012-12-10 2014-06-26 Toyota Motor Corp Control device for internal combustion engine

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