JP2007077945A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Hikari Odajima
光 小田島
Atsushi Izumiura
篤 泉浦
Mamoru Hasegawa
衛 長谷川
Satoshi Yamaguchi
山口  聡
Yoshito Kitayama
由人 北山
Hideki Sakamoto
英樹 坂本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine control device for accurately diagnosing the abnormality of the cetane number of fuel in use and the abnormality of an engine fuel supply system while distinguishing one from the other. <P>SOLUTION: When an engine operated condition is in a cetane number diagnosis region, the abnormality determination of the cetane number is performed in accordance with the maximum fluctuation crank angle CADPMAX where a pressure change rate dp/dθ of cylinder pressure is the maximum and a crank angle deviation DCA from its target value CADPMB (S12-S16). When there may be the abnormality of the cetane number, a crank angle deviation DCA is calculated in a fuel supply system diagnosis region and the abnormality diagnosis of a fuel supply system is executed in accordance with the calculated crank angle deviation DCA (S18-S20, S22), and the normality/abnormality determination of the cetane number is defined (S21, S22). The fuel supply system diagnosis region is set in an engine operation region different from the cetane number diagnosis region. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に内燃機関の燃料を供給する燃料供給系及び燃料の異常を診断する機能を有する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel supply system that supplies fuel for the internal combustion engine and a control device that has a function of diagnosing fuel abnormality.

特許文献1には、ディーゼル機関の燃焼室内の温度または圧力を検出し、検出した温度または圧力に基づいて、燃料調量装置(燃料供給系)の故障を識別する監視装置が示されている。この装置によれば、検出される温度が目標温度と大きく異なっているとき、故障と判定される。特許文献1には、圧力を検出する場合については、詳細には記載されていないが、温度を検出する場合と同様に、検出される圧力が目標圧力と大きくことなっているとき、故障と判定されることが示唆されている。   Patent Document 1 discloses a monitoring device that detects the temperature or pressure in a combustion chamber of a diesel engine and identifies a failure of a fuel metering device (fuel supply system) based on the detected temperature or pressure. According to this apparatus, when the detected temperature is significantly different from the target temperature, it is determined that a failure has occurred. Patent Document 1 does not describe the case of detecting the pressure in detail, but, similarly to the case of detecting the temperature, when the detected pressure is greatly different from the target pressure, it is determined as a failure. It has been suggested that

特表平10−512345号公報Japanese National Patent Publication No. 10-512345

特許文献1に示された監視装置では、検出される圧力そのものに着目しているが、燃焼室内の圧力の変化率に基づいて、燃料の着火時期を検出し、検出される着火時期に基づいて、燃料供給系の異常を診断することが考えられる。しかしながら、燃料の着火時期は、燃料のセタン価によっても変化するため、その点を考慮した異常診断を行う必要がある。   The monitoring device disclosed in Patent Document 1 focuses on the detected pressure itself, but detects the ignition timing of the fuel based on the rate of change of the pressure in the combustion chamber, and based on the detected ignition timing. It is conceivable to diagnose an abnormality in the fuel supply system. However, since the ignition timing of the fuel also changes depending on the cetane number of the fuel, it is necessary to perform an abnormality diagnosis in consideration of this point.

本発明はこの点に着目してなされたものであり、使用中の燃料のセタン価の異常、及び機関の燃料供給系の異常を区別して正確に診断す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。   The present invention has been made paying attention to this point, and provides an internal combustion engine control device that can accurately diagnose and distinguish between abnormalities in the cetane number of fuel in use and abnormalities in the fuel supply system of the engine. The purpose is to do.

上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関(1)の燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段(6)を備えた内燃機関の制御装置において、前記燃焼室内の圧力変動(dp/dθ)を検出する圧力変動検出手段(2)と、検出される圧力変動値(dp/dθ)が最大となる最大変動クランク角度(CADPMAX)を算出する最大変動クランク角度算出手段と、前記最大変動クランク角度(CADPMAX)の目標値(CADMB))を算出する目標値算出手段と、前記機関の運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、前記最大変動クランク角度(CADPMAX,CADPMAV)と前記目標値(CADMB)との偏差(DCA)に基づいて、前記燃料のセタン価の異常及び前記燃料供給手段(6)の異常を判定する異常判定手段とを備え、前記異常判定手段は、前記機関運転状態が第1の領域(セタン価診断領域)にあるとき、前記セタン価の異常を判定し、前記機関運転状態が前記第1の領域(セタン価診断領域)とは異なる第2の領域(燃料供給系価診断領域)にあるとき、前記燃料供給手段(6)の異常を判定することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a control device for an internal combustion engine comprising a fuel supply means (6) for supplying fuel to the combustion chamber of the internal combustion engine (1). Pressure fluctuation detection means (2) for detecting (dp / dθ), maximum fluctuation crank angle calculation means for calculating a maximum fluctuation crank angle (CADPMAX) at which the detected pressure fluctuation value (dp / dθ) is maximum, Target value calculation means for calculating the target value (CADMB) of the maximum fluctuation crank angle (CADPMAX), engine operation state detection means for detecting the operation state of the engine, and the maximum fluctuation crank angle (CADPMAX, CADPMAX) Based on a deviation (DCA) from the target value (CADMB), an abnormality judgment for judging an abnormality of the cetane number of the fuel and an abnormality of the fuel supply means (6). The abnormality determining means determines an abnormality of the cetane number when the engine operating state is in a first region (cetane number diagnosis region), and the engine operating state is in the first region. When in a second region (fuel supply system value diagnosis region) different from the (cetane number diagnosis region), an abnormality of the fuel supply means (6) is determined.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記第1の領域(セタン価診断領域)は、予混合燃焼領域であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the first region (the cetane number diagnostic region) is a premixed combustion region.

請求項1に記載の発明によれば、検出される圧力変動値が最大となる最大変動クランク角度が算出され、その最大変動クランク角度と目標値との偏差に基づいて、燃料のセタン価の異常及び燃料供給手段の異常が判定される。そして、機関運転状態が第1の領域にあるとき、セタン価の異常が判定され、機関運転状態が第1の領域とは異なる第2の領域にあるとき、燃料供給手段の異常が判定される。すなわち、セタン価異常を判定する第1の領域と、燃料供給手段の異常を判定する第2の領域とを異なる機関運転領域としたので、セタン価の異常と、燃料供給手段の異常とを区別して正確に判定することがきる。   According to the first aspect of the present invention, the maximum fluctuation crank angle at which the detected pressure fluctuation value becomes the maximum is calculated, and the fuel cetane number abnormality is calculated based on the deviation between the maximum fluctuation crank angle and the target value. Then, abnormality of the fuel supply means is determined. When the engine operating state is in the first region, an abnormality of the cetane number is determined, and when the engine operating state is in a second region different from the first region, an abnormality of the fuel supply means is determined. . That is, since the first region for determining the cetane number abnormality and the second region for determining the abnormality of the fuel supply means are different engine operation regions, the cetane number abnormality and the fuel supply means abnormality are distinguished. Separately, it can be determined accurately.

請求項2に記載の発明によれば、セタン価の異常を判定する第1の領域は、予混合燃焼領域とされる。予混合燃焼領域では、セタン価に依存して、燃料の着火時期が比較的大きく変化するため、最大変動クランク角度も大きく変化する。そのため、最大変動クランク角度の目標値に対する偏差に基づくセタン価の異常判定を正確に行うことができる。   According to the second aspect of the present invention, the first region for determining the abnormality of the cetane number is the premixed combustion region. In the premixed combustion region, the ignition timing of the fuel changes relatively greatly depending on the cetane number, so the maximum variation crank angle also changes greatly. Therefore, it is possible to accurately determine the cetane number abnormality based on the deviation of the maximum variation crank angle from the target value.

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。4気筒を有する内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁6が設けられている。燃料噴射弁6は、コモンレールを介して高圧ポンプ(いずれも図示せず)に接続されている。燃料タンク(図示せず)の燃料は、高圧ポンプで昇圧された後、コモンレールを介して燃料噴射弁6に送られ、燃料噴射弁6から燃焼室内に噴射される。燃料噴射弁6,コモンレール、高圧ポンプ、燃料タンク及びそれらを接続する燃料通路により、燃料供給系が構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. An internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1 having four cylinders is a diesel engine that directly injects fuel into a cylinder, and a fuel injection valve 6 is provided in each cylinder. The fuel injection valve 6 is connected to a high-pressure pump (both not shown) via a common rail. The fuel in a fuel tank (not shown) is boosted by a high-pressure pump, then sent to the fuel injection valve 6 through the common rail, and injected from the fuel injection valve 6 into the combustion chamber. A fuel supply system is constituted by the fuel injection valve 6, the common rail, the high-pressure pump, the fuel tank, and the fuel passage connecting them.

エンジン1の各気筒には、筒内圧(燃焼圧力)を検出する筒内圧センサ2が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ2は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ2の検出信号は、ECU4に供給される。なお、筒内圧センサ2の検出信号は、実際には、筒内圧PCYLのクランク角度(時間)に対する微分信号に相当するものであり、筒内圧PCYLは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。   Each cylinder of the engine 1 is provided with an in-cylinder pressure sensor 2 that detects an in-cylinder pressure (combustion pressure). In the present embodiment, the in-cylinder pressure sensor 2 is configured integrally with a glow plug provided in each cylinder. A detection signal from the in-cylinder pressure sensor 2 is supplied to the ECU 4. The detection signal of the in-cylinder pressure sensor 2 actually corresponds to a differential signal with respect to the crank angle (time) of the in-cylinder pressure PCYL, and the in-cylinder pressure PCYL is obtained by integrating the in-cylinder pressure sensor output. .

またエンジン1には、クランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ3が設けられている。クランク角度位置センサ3は、クランク角1度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はECU4に供給される。クランク角度位置センサ3は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ECU4に供給する。   The engine 1 is provided with a crank angle position sensor 3 that detects a rotation angle of a crankshaft (not shown). The crank angle position sensor 3 generates a pulse every crank angle, and the pulse signal is supplied to the ECU 4. The crank angle position sensor 3 further generates a cylinder identification pulse at a predetermined crank angle position of the specific cylinder and supplies it to the ECU 4.

ECU4には、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダルの操作量APを検出するアクセルセンサ33、エンジン1の冷却水温TWを検出する冷却水温センサ34、エンジン1の吸気温TAを検出する吸気温センサ35、大気圧PAを検出する大気圧センサ(図示せず)が接続されており、これらのセンサの検出信号がECU4に供給される。   The ECU 4 includes an accelerator sensor 33 that detects an operation amount AP of an accelerator pedal of a vehicle driven by the engine 1, a cooling water temperature sensor 34 that detects a cooling water temperature TW of the engine 1, and an intake air temperature that detects an intake air temperature TA of the engine 1. The sensor 35 and an atmospheric pressure sensor (not shown) for detecting the atmospheric pressure PA are connected, and detection signals from these sensors are supplied to the ECU 4.

ECU4は、エンジン1の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁6の制御信号を駆動回路5に供給する。駆動回路5は、燃料噴射弁6に接続されており、ECU4から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁6に供給する。これにより、ECU4から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。   The ECU 4 supplies a control signal for the fuel injection valve 6 provided in the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 to the drive circuit 5. The drive circuit 5 is connected to the fuel injection valve 6, and supplies a drive signal corresponding to the control signal supplied from the ECU 4 to the fuel injection valve 6. Thus, at the fuel injection timing corresponding to the control signal output from the ECU 4, fuel is injected into the combustion chamber of each cylinder by the fuel injection amount corresponding to the control signal.

ECU4は、増幅器10と、A/D変換部11と、パルス生成部13と、CPU(Central Processing Unit)14と、CPU14で実行されるプログラムを格納するROM(Read Only Memory)15と、CPU14が演算結果などを格納するRAM(Random Access Memory)16と、入力回路17と、出力回路18とを備えている。筒内圧センサ2の検出信号は、増幅器10に入力される。増幅器10は、入力される信号を増幅する。増幅器10により増幅された信号は、A/D変換部11に入力される。また、クランク角度位置センサ3から出力されるパルス信号は、パルス生成部13に入力される。   The ECU 4 includes an amplifier 10, an A / D converter 11, a pulse generator 13, a CPU (Central Processing Unit) 14, a ROM (Read Only Memory) 15 that stores a program executed by the CPU 14, and a CPU 14. A RAM (Random Access Memory) 16 for storing calculation results and the like, an input circuit 17, and an output circuit 18 are provided. A detection signal of the in-cylinder pressure sensor 2 is input to the amplifier 10. The amplifier 10 amplifies an input signal. The signal amplified by the amplifier 10 is input to the A / D converter 11. The pulse signal output from the crank angle position sensor 3 is input to the pulse generator 13.

A/D変換部11は、バッファ12を備えており、増幅器10から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値(以下「圧力変化率」という)dp/dθに変換し、バッファ12に格納する。より具体的には、A/D変換部11には、パルス生成部13から、クランク角1度周期のパルス信号(以下「1度パルス」という)PLS1が供給されており、この1度パルスPLS1の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ12に格納する。   The A / D conversion unit 11 includes a buffer 12, converts the in-cylinder pressure sensor output input from the amplifier 10 into a digital value (hereinafter referred to as “pressure change rate”) dp / dθ, and stores the converted value in the buffer 12. More specifically, the A / D converter 11 is supplied with a pulse signal PLS1 (hereinafter referred to as “1 degree pulse”) PLS1 having a crank angle of 1 degree from the pulse generator 13, and this 1 degree pulse PLS1. The in-cylinder pressure sensor output is sampled at a period of ## EQU2 ## and converted into a digital value and stored in the buffer 12.

一方、CPU14には、パルス生成部13から、クランク角6度周期のパルス信号PLS6が供給されており、CPU14はこの6度パルスPLS6の周期でバッファ12に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、A/D変換部11からCPU14に対して割り込み要求を行うのではなく、CPU14が6度パルスPLS6の周期で読出処理を行う。   On the other hand, the pulse signal PLS6 with a crank angle of 6 degrees is supplied from the pulse generator 13 to the CPU 14, and the CPU 14 performs a process of reading the digital value stored in the buffer 12 with the period of the 6 degrees pulse PLS6. . That is, in this embodiment, the A / D conversion unit 11 does not issue an interrupt request to the CPU 14, but the CPU 14 performs a reading process at a cycle of the 6-degree pulse PLS6.

入力回路17は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、CPU14に供給する。なお、エンジン回転数NEは、6度パルスPLSの周期から算出される。またエンジン1の要求トルクTRQは、アクセルペダル操作量APに応じて算出される。   The input circuit 17 converts detection signals from various sensors into digital values and supplies them to the CPU 14. The engine speed NE is calculated from the cycle of the 6-degree pulse PLS. Further, the required torque TRQ of the engine 1 is calculated according to the accelerator pedal operation amount AP.

ECU4は、燃料噴射弁6を制御するとともに、筒内圧センサ2により検出される圧力変化率dp/dθに応じて、使用中の燃料のセタン価の異常及びエンジン1の燃料供給系の異常の診断を行う。   The ECU 4 controls the fuel injection valve 6 and diagnoses an abnormality in the cetane number of the fuel in use and an abnormality in the fuel supply system of the engine 1 according to the pressure change rate dp / dθ detected by the in-cylinder pressure sensor 2. I do.

図2は、ECU4のCPU14で実行される異常診断の手順を示すフローチャートである。
ステップS11では、診断実行条件が成立しているか否かを判別する。診断実行条件は、例えばエンジン1の暖機が完了しており、エンジン回転数NE、吸気温TA、冷却水温TW及び大気圧PAが通常範囲にあるとき、成立する。
FIG. 2 is a flowchart showing an abnormality diagnosis procedure executed by the CPU 14 of the ECU 4.
In step S11, it is determined whether or not a diagnosis execution condition is satisfied. The diagnosis execution condition is satisfied, for example, when the engine 1 has been warmed up and the engine speed NE, the intake air temperature TA, the coolant temperature TW, and the atmospheric pressure PA are in the normal range.

ステップS11の答が肯定(YES)であるときは、エンジン運転状態がセタン価診断領域にあるか否かを判別する(ステップS12)。具体的には、、図4(a)に示すように、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQで定義される第1の領域R1がセタン価診断領域であり、ステップS12では、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに対応する座標点がこの領域内にあるか否かが判別される。ここで同図に示す回転数NE1及びNE2は、例えば1000rpm及び3000rpmであり、要求トルクTRQ1及びTRQ2は、例えば全負荷の15%及び75%である。第1の領域R1は、燃料を噴射した時点から遅れ時間経過後にその燃料が燃焼するような予混合燃焼が行われる予混合燃焼領域である。予混合燃焼領域では、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなるので、着火時期に基づくセタン価の異常判定を正確に行うことができる。   If the answer to step S11 is affirmative (YES), it is determined whether or not the engine operating state is in a cetane number diagnosis region (step S12). Specifically, as shown in FIG. 4A, the first region R1 defined by the engine speed NE and the required torque TRQ is a cetane number diagnosis region, and in step S12, the engine speed NE and It is determined whether or not a coordinate point corresponding to the required torque TRQ is in this region. Here, the rotational speeds NE1 and NE2 shown in the figure are 1000 rpm and 3000 rpm, for example, and the required torques TRQ1 and TRQ2 are 15% and 75% of the full load, for example. The first region R1 is a premixed combustion region in which premixed combustion is performed such that the fuel is combusted after a delay time has elapsed since the time when the fuel was injected. In the premixed combustion region, the difference in the ignition timing due to the difference in the cetane number of the fuel becomes large, so that the abnormality determination of the cetane number based on the ignition timing can be performed accurately.

ステップS11またはS12の答が否定(NO)であるときは異常診断は実行されない。ステップS12の答が肯定(YES)であるときは、図3に示す手順により、クランク角偏差DCAを算出する(ステップS13)。   If the answer to step S11 or S12 is negative (NO), the abnormality diagnosis is not executed. If the answer to step S12 is affirmative (YES), the crank angle deviation DCA is calculated by the procedure shown in FIG. 3 (step S13).

図3のステップS31では、膨張行程にある気筒の筒内圧センサ2出力から得られる圧力変化率dp/dθの時系列データに基づいて、圧力変化率dp/dθが最大となるクランク角度(以下「最大変動クランク角度」という)CADPMAXを算出する。最大変動クランク角度CADPMAXは、燃料の実際の着火時期とほぼ一致する。   In step S31 of FIG. 3, based on the time series data of the pressure change rate dp / dθ obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor 2 of the cylinder in the expansion stroke, the crank angle at which the pressure change rate dp / dθ is maximized (hereinafter, “ CADPMAX (referred to as “maximum variation crank angle”). The maximum fluctuation crank angle CADPMAX substantially coincides with the actual ignition timing of fuel.

ステップS32では、下記式(1)により、最大変動クランク角度CADPMAXの平均値(なまし値)CADMAVを算出する。
CADMAV=A×CADPMAX+(1−A)×CADMAV (1)
ここで、Aは0から1の間の値に設定されるなまし係数であり、右辺のCADMAVは、平均値の前回算出値である。
なお、平均値CADMAVは、下記式(1a)により、n個の最大変動クランク角度CADPMAXi(i=1〜n)の平均値として算出するようにしてもよい。
CADMAV=(CADPMAX1+CADPMAX2+…+CADPMAXn)/n
(1a)
In step S32, the average value (smoothing value) CADMV of the maximum fluctuation crank angle CADPMAX is calculated by the following equation (1).
CADMV = A * CADPMAX + (1-A) * CADMV (1)
Here, A is an annealing coefficient set to a value between 0 and 1, and CADMAV on the right side is a previous calculated value of the average value.
Note that the average value CADDMA may be calculated as an average value of n maximum fluctuation crank angles CADPMAXi (i = 1 to n) by the following formula (1a).
CADMV = (CADPMAX1 + CADPMAX2 + ... + CADPMAXn) / n
(1a)

ステップS33では、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じてCADMBマップ(図示せず)を検索し、最大変動クランク角度CADPMAXの目標値CADMBを算出する。ステップS34では、下記式(2)に目標値CADMB及び平均値CADMAVを適用し、クランク角偏差DCAを算出する。クランク角偏差DCAは、目標着火時期に対する実着火時期の遅れ角を示すパラメータである。
DCA=CADMB−CADMAV (2)
In step S33, a CADMB map (not shown) is searched according to the engine speed NE and the required torque TRQ, and a target value CADMB for the maximum fluctuation crank angle CADPMAX is calculated. In step S34, the target value CADMB and the average value CADDMA are applied to the following equation (2) to calculate the crank angle deviation DCA. The crank angle deviation DCA is a parameter indicating the delay angle of the actual ignition timing with respect to the target ignition timing.
DCA = CADMB-CADMV (2)

図4(b)は、膨張行程における圧力変化率dp/dθの波形を示しており、実線で示す実測値が最大となるクランク角度が最大変動クランク角度CADPMAXである。また破線で示す波形は、目標値CADMBに対応する波形を示している。   FIG. 4B shows a waveform of the pressure change rate dp / dθ in the expansion stroke, and the crank angle at which the actual measurement value indicated by the solid line is the maximum is the maximum fluctuation crank angle CADPMAX. Moreover, the waveform shown with a broken line has shown the waveform corresponding to target value CADMB.

図2に戻り、ステップS14では、クランク角偏差DCAの絶対値が第1閾値DCATH1(例えば3度)以上であるか否かを判別する。この答が否定(NO)であるときは、使用中の燃料のセタン価は正常と判定する(ステップS15)。一方、DCA≧DCATH1であるときは、燃料のセタン価が異常である(通常使用される燃料に比べてセタン価が低すぎる)可能性があると仮判定する(ステップS16)。   Returning to FIG. 2, in step S14, it is determined whether or not the absolute value of the crank angle deviation DCA is equal to or greater than a first threshold value DCATH1 (for example, 3 degrees). When this answer is negative (NO), it is determined that the cetane number of the fuel in use is normal (step S15). On the other hand, when DCA ≧ DCATTH1, it is temporarily determined that there is a possibility that the cetane number of the fuel is abnormal (the cetane number is too low compared to the fuel that is normally used) (step S16).

ステップS17では、エンジン運転状態が燃料供給系診断領域にあるか否かを判別する。燃料供給系診断領域は、図4(a)に示す第2の領域R2であり、第2の領域R2では、燃料のセタン価に依存した着火時期の変化が小さい。したがって、セタン価の影響を受けずに燃料供給系の異常診断を行うことができる。ステップS17の答が否定(NO)であるときは診断を実行せずに終了する。   In step S17, it is determined whether or not the engine operating state is in the fuel supply system diagnosis region. The fuel supply system diagnosis region is the second region R2 shown in FIG. 4A, and the change in the ignition timing depending on the cetane number of the fuel is small in the second region R2. Therefore, the abnormality diagnosis of the fuel supply system can be performed without being affected by the cetane number. If the answer to step S17 is negative (NO), the process ends without executing diagnosis.

ステップS17の答が肯定(YES)であるときは、再度クランク角偏差DCAを算出し(ステップS18)、算出したクランク角偏差DCAの絶対値が第2閾値DCTH2(例えば3〜5度)以上であるか否かを判別する(ステップS19)。この答が肯定(YES)であるときは、燃料供給系が異常と判定し(ステップS20)、燃料のセタン価は正常と判定する(ステップS21)。
ステップS19で|DCA|<DCATH2であるときは、燃料供給系は正常と判定し(ステップS22)、燃料のセタン価が異常と判定する、すなわちステップS17の仮異常判定を確定する(ステップS23)。
If the answer to step S17 is affirmative (YES), the crank angle deviation DCA is calculated again (step S18), and the calculated absolute value of the crank angle deviation DCA is greater than or equal to a second threshold value DCTH2 (eg, 3 to 5 degrees). It is determined whether or not there is (step S19). If the answer is affirmative (YES), it is determined that the fuel supply system is abnormal (step S20), and the cetane number of the fuel is determined to be normal (step S21).
When | DCA | <DCATH2 in step S19, it is determined that the fuel supply system is normal (step S22), and it is determined that the cetane number of the fuel is abnormal, that is, the provisional abnormality determination in step S17 is finalized (step S23). .

以上のように本実施形態では、エンジン運転状態が第1の領域R1にあるとき、セタン価の異常が判定され、エンジン運転状態が第1の領域R1とは異なる第2の領域R2にあるとき、燃料供給系の異常が判定される。すなわち、図4(a)に示すように、セタン価異常を判定する第1の領域R1と、燃料供給系の異常を判定する第2の領域R2とを異なる領域としたので、セタン価の異常と、燃料供給系の異常とを区別して正確に判定することがきる。   As described above, in this embodiment, when the engine operating state is in the first region R1, an abnormality in the cetane number is determined, and the engine operating state is in the second region R2 different from the first region R1. An abnormality in the fuel supply system is determined. That is, as shown in FIG. 4 (a), the first region R1 for determining the cetane number abnormality is different from the second region R2 for determining the abnormality of the fuel supply system. And the abnormality in the fuel supply system can be distinguished accurately.

また第1の領域R1を予混合燃焼領域としたので、セタン価の違いに起因する最大変動クランク角度CADPMAXの変化が大きくなり、クランク角偏差DCAに基づくセタン価の異常判定を正確に行うことができる。   Further, since the first region R1 is the premixed combustion region, the change in the maximum fluctuation crank angle CADPMAX due to the difference in cetane number becomes large, and the cetane number abnormality determination based on the crank angle deviation DCA can be accurately performed. it can.

本実施形態では、燃料噴射弁6、コモンレール、高圧ポンプ、燃料通路などが燃料供給手段を構成し、筒内圧センサ2が圧力変動検出手段を構成し、クランク角度位置センサ3及びアクセルセンサ33が、機関運転状態検出手段を構成し、ECU4が、最大変動クランク角度算出手段、目標値算出手段、及び異常判定手段を構成する。具体的には、図3のステップS31及びS32が最大変動クランク角度算出手段に相当し、ステップS33が目標値算出手段に相当し、図3のステップS34,及び図2のステップS14〜S16,S19〜S23が異常判定手段に相当する。   In this embodiment, the fuel injection valve 6, the common rail, the high pressure pump, the fuel passage, etc. constitute fuel supply means, the in-cylinder pressure sensor 2 constitutes pressure fluctuation detection means, and the crank angle position sensor 3 and the accelerator sensor 33 are The engine operation state detection means is configured, and the ECU 4 forms maximum fluctuation crank angle calculation means, target value calculation means, and abnormality determination means. Specifically, steps S31 and S32 in FIG. 3 correspond to the maximum fluctuation crank angle calculation means, step S33 corresponds to the target value calculation means, step S34 in FIG. 3, and steps S14 to S16, S19 in FIG. S23 corresponds to the abnormality determining means.

(第2の実施形態)
本実施形態は、異常診断中に燃料噴射時期の補正を行いつつ、最終的な判定を行うようにしたものである。以下に説明する点以外は、第1の実施形態と同一である。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, the final determination is made while correcting the fuel injection timing during the abnormality diagnosis. Except for the points described below, the second embodiment is the same as the first embodiment.

図5及び図6は、本実施形態にかおける異常診断の手順を示すフローチャートである。
ステップS41〜S46は、図2のステップS11〜S16の処理と同一である。ステップS47では、クランク角偏差DCAに応じて燃料噴射時期CAINJの補正を行う。具体的には、クランク角偏差DCAに応じて、第1補正量DCACR1を算出し、第1補正量DCACR1だけ、燃料噴射時期CAINJを進角(DCA>0であるとき)または遅角(DCA<0であるとき)させる。第1補正量DCACR1は、クランク角偏差DCAにほぼ比例するように設定される。
5 and 6 are flowcharts showing the procedure for abnormality diagnosis in the present embodiment.
Steps S41 to S46 are the same as the processes of steps S11 to S16 in FIG. In step S47, the fuel injection timing CAINJ is corrected according to the crank angle deviation DCA. Specifically, the first correction amount DCACR1 is calculated according to the crank angle deviation DCA, and the fuel injection timing CAINJ is advanced (when DCA> 0) or retarded (DCA <0) by the first correction amount DCACR1. 0). The first correction amount DCACR1 is set to be substantially proportional to the crank angle deviation DCA.

ステップS48では、燃料噴射時期CAINJが補正された状態で、再度クランク角偏差DCAを算出する。次いで、ステップS47で算出された第1補正量DCACR1の絶対値が、補正量閾値DCACTH(例えば10度)以下であるか否かを判別する(ステップS49)。この答が肯定(YES)であるときは、ステップS51に進む。   In step S48, the crank angle deviation DCA is calculated again with the fuel injection timing CAINJ corrected. Next, it is determined whether or not the absolute value of the first correction amount DCACR1 calculated in step S47 is equal to or less than a correction amount threshold DCACTH (for example, 10 degrees) (step S49). If this answer is affirmative (YES), the process proceeds to step S51.

ステップS51では、クランク角偏差DCAの絶対値が第1閾値DCATH1以下であるか否かを判別する。この答が否定(NO)であるときは、ステップS47に戻り、第1補正量DCACR1を絶対値が増加する方向に更新し、燃料噴射時期CAINJを補正する。   In step S51, it is determined whether or not the absolute value of the crank angle deviation DCA is equal to or less than a first threshold value DCATH1. If the answer to step S47 is negative (NO), the process returns to step S47, the first correction amount DCACR1 is updated in a direction in which the absolute value increases, and the fuel injection timing CAINJ is corrected.

第1補正量DCACR1の絶対値の増加により、ステップS49の答が否定(NO)となると、燃料供給系が異常である可能性があると判定し、燃料供給系仮異常判定フラグFFSUPFを「1」に設定する(ステップS50)。その後、ステップS61に進む。
ステップS51で|DCA|≦DCATH1であるときは、ステップS61に進む。
If the answer to step S49 is negative (NO) due to the increase in the absolute value of the first correction amount DCACR1, it is determined that the fuel supply system may be abnormal, and the fuel supply system temporary abnormality determination flag FFSUPF is set to “1”. (Step S50). Thereafter, the process proceeds to step S61.
If | DCA | ≦ DCATH1 in step S51, the process proceeds to step S61.

図6のステップS61〜S63は、図2のステップS17〜S19と同一である。ステップS63の答が否定(NO)つまり、|DCA|<DCATH2であるときは、燃料供給系は正常と判定する(ステップS64)。次いで、燃料供給系仮異常判定フラグFFSUPFが「1」であるか否かを判別し(ステップS65)、その答が肯定(YES)であって燃料供給系の仮異常判定がなされているときは、使用中の燃料のセタン価が異常であると判定する(ステップS66)。一方、FFSUPF=0であるときは、燃料のセタン価も正常と判定する(ステップS67)。   Steps S61 to S63 in FIG. 6 are the same as steps S17 to S19 in FIG. If the answer to step S63 is negative (NO), that is, if | DCA | <DCATH2, the fuel supply system is determined to be normal (step S64). Next, it is determined whether or not the fuel supply system temporary abnormality determination flag FFSUPF is “1” (step S65). If the answer is affirmative (YES) and the fuel supply system temporary abnormality determination is made, Then, it is determined that the cetane number of the fuel in use is abnormal (step S66). On the other hand, when FFSUPF = 0, it is determined that the cetane number of the fuel is also normal (step S67).

ステップS63で|DCA|≧DCATH2であるときは、燃料供給系が異常である可能性があると判定し(ステップS68)、燃料噴射時期CAINJの補正を行う(ステップS69)。すなわち、クランク角偏差DCAに応じて、第2補正量DCACR2算出し、第2補正量DCACR2だけ、燃料噴射時期CAINJを進角(DCA>0であるとき)または遅角(DCA<0であるとき)させる。第2補正量DCACR2は、クランク角偏差DCAにほぼ比例するように設定される。   If | DCA | ≧ DCATTH2 in step S63, it is determined that the fuel supply system may be abnormal (step S68), and the fuel injection timing CAINJ is corrected (step S69). That is, the second correction amount DCACR2 is calculated according to the crank angle deviation DCA, and the fuel injection timing CAINJ is advanced (when DCA> 0) or retarded (DCA <0) by the second correction amount DCACR2. ) The second correction amount DCACR2 is set to be substantially proportional to the crank angle deviation DCA.

ステップS70では、燃料噴射時期CAINJが補正された状態で、再度クランク角偏差DCAを算出する。次いで、ステップS69で算出された第2補正量DCACR2の絶対値が、補正量閾値DCACTH以下であるか否かを判別する(ステップS71)。この答が肯定(YES)であるときは、ステップS74に進む。   In step S70, the crank angle deviation DCA is calculated again with the fuel injection timing CAINJ corrected. Next, it is determined whether or not the absolute value of the second correction amount DCACR2 calculated in step S69 is less than or equal to the correction amount threshold DCACTH (step S71). If this answer is affirmative (YES), the process proceeds to step S74.

ステップS74では、クランク角偏差DCAの絶対値が第2閾値DCATH2以下であるか否かを判別する。この答が否定(NO)であるときは、ステップS69に戻り、第2補正量DCACR2を絶対値が増加する方向に更新し、燃料噴射時期CAINJを補正する。   In step S74, it is determined whether or not the absolute value of the crank angle deviation DCA is equal to or smaller than a second threshold value DCATH2. If the answer to step S69 is negative (NO), the process returns to step S69, the second correction amount DCACR2 is updated in a direction in which the absolute value increases, and the fuel injection timing CAINJ is corrected.

第2補正量DCACR2の絶対値の増加により、ステップS71の答が否定(NO)となると、燃料供給系が異常である判定する(ステップS72)とともに、使用中の燃料のセタン価は正常と判定する(ステップS73)。このとき、第1補正量DCACR1は「0」に戻される。   If the answer to step S71 is negative (NO) due to an increase in the absolute value of the second correction amount DCACR2, it is determined that the fuel supply system is abnormal (step S72), and the cetane number of the fuel in use is determined to be normal. (Step S73). At this time, the first correction amount DCACR1 is returned to “0”.

一方ステップS74で、|DCA|≦DCATH2となると、燃料供給系及び使用中の燃料のセタン価はともに正常と判定する(ステップS75,S76)。このとき、第1補正量DCACR1は「0」に戻される。   On the other hand, if | DCA | ≦ DCATH2 is satisfied in step S74, it is determined that both the fuel supply system and the cetane number of the fuel in use are normal (steps S75 and S76). At this time, the first correction amount DCACR1 is returned to “0”.

以上のように本実施形態では、クランク角偏差DCAの絶対値が閾値DCATH1,DCATH2以上であるときは、燃料噴射時期CAINJの補正を行い、補正量DCACR1,DCACR2、及び補正後のクランク角偏差DCAに基づいて、異常診断が実行される。したがって、若干の補正によってクランク角偏差DCAの絶対値が許容範囲内に入る場合には、燃料供給系及び/またはセタン価が正常であると判定され、異常判定の精度を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, when the absolute value of the crank angle deviation DCA is greater than or equal to the threshold values DCATH1 and DCATH2, the fuel injection timing CAINJ is corrected, the correction amounts DCACR1 and DCACR2, and the corrected crank angle deviation DCA. Based on the above, an abnormality diagnosis is executed. Therefore, when the absolute value of the crank angle deviation DCA falls within the allowable range by a slight correction, it is determined that the fuel supply system and / or cetane number is normal, and the accuracy of abnormality determination can be improved.

本実施形態では、図5のステップS44〜S46,S49〜S51、S63〜S68,及びS71〜76が異常判定手段に相当する。   In the present embodiment, steps S44 to S46, S49 to S51, S63 to S68, and S71 to 76 in FIG. 5 correspond to the abnormality determining means.

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、運転者に意思によってエンジン運転状態が変化し、セタン価診断領域または燃料供給系診断領域に移行したとき、異常診断を実行するようにしたが、自動変速機を備えた車両においては、エンジン運転状態がセタン価診断領域または燃料供給系診断領域に移行するように、自動変速機を制御するようにしてもよい。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, the abnormality diagnosis is executed when the engine operating state changes according to the driver's intention and the state shifts to the cetane number diagnosis region or the fuel supply system diagnosis region. In such a vehicle, the automatic transmission may be controlled so that the engine operating state shifts to the cetane number diagnosis region or the fuel supply system diagnosis region.

また上述した実施形態では、セタン価診断領域及び燃料供給系診断領域を、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて設定したが、燃焼室内の混合気の空燃比の要素を加味して設定するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the cetane number diagnosis region and the fuel supply system diagnosis region are set according to the engine speed NE and the required torque TRQ. However, the cetane number diagnosis region and the fuel supply system diagnosis region are set in consideration of the air-fuel ratio factor of the air-fuel mixture in the combustion chamber. You may do it.

また上述した実施形態では、4気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいは、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。   In the above-described embodiment, an example of a four-cylinder diesel internal combustion engine has been described. However, the present invention is not limited to this, and a diesel internal combustion engine having a different number of cylinders or an outboard motor having a crankshaft in a vertical direction is used. The present invention can also be applied to control of a marine propulsion engine.

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the internal combustion engine and its control apparatus concerning one Embodiment of this invention. 燃料供給系及び使用中の燃料のセタン価の異常診断を行う手順を示すフローチャートである(第1の実施形態)。It is a flowchart which shows the procedure which performs the abnormality diagnosis of the cetane number of a fuel supply system and the fuel in use (1st Embodiment). クランク角偏差(DCA)を算出する手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the procedure which calculates a crank angle deviation (DCA). 異常診断を実行する運転領域及び筒内圧センサの出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of the driving | running | working area | region which performs abnormality diagnosis, and a cylinder pressure sensor. 燃料供給系及び使用中の燃料のセタン価の異常診断を行う手順を示すフローチャートである(第2の実施形態)。It is a flowchart which shows the procedure which performs the abnormality diagnosis of the cetane number of the fuel supply system and the fuel in use (2nd Embodiment). 燃料供給系及び使用中の燃料のセタン価の異常診断を行う手順を示すフローチャートである(第2の実施形態)。It is a flowchart which shows the procedure which performs the abnormality diagnosis of the cetane number of the fuel supply system and the fuel in use (2nd Embodiment).

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
2 筒内圧センサ(圧力変動検出手段)
3 クランク角度位置センサ(機関運転状態検出手段)
4 電子制御ユニット(最大変動クランク角度算出手段、目標値算出手段、異常判定手段)
6 燃料噴射弁(燃料供給手段)
33 アクセルセンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 In-cylinder pressure sensor (pressure fluctuation detection means)
3 Crank angle position sensor (Engine operating state detection means)
4 Electronic control unit (maximum fluctuation crank angle calculation means, target value calculation means, abnormality determination means)
6 Fuel injection valve (fuel supply means)
33 Accelerator sensor

Claims (2)

内燃機関の燃焼室に燃料を供給する燃料供給手段を備えた内燃機関の制御装置において、
前記燃焼室内の圧力変動を検出する圧力変動検出手段と、
検出される圧力変動値が最大となる最大変動クランク角度を算出する最大変動クランク角度算出手段と、
前記最大変動クランク角度の目標値を算出する目標値算出手段と、
前記機関の運転状態を検出する機関運転状態検出手段と、
前記最大変動クランク角度と前記目標値との偏差に基づいて、前記燃料のセタン価の異常及び前記燃料供給手段の異常を判定する異常判定手段とを備え、
前記異常判定手段は、前記機関運転状態が第1の領域にあるとき、前記セタン価の異常を判定し、前記機関運転状態が前記第1の領域とは異なる第2の領域にあるとき、前記燃料供給手段の異常を判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control device for an internal combustion engine comprising fuel supply means for supplying fuel to a combustion chamber of the internal combustion engine,
Pressure fluctuation detecting means for detecting pressure fluctuation in the combustion chamber;
Maximum fluctuation crank angle calculating means for calculating a maximum fluctuation crank angle at which the detected pressure fluctuation value is maximum;
Target value calculating means for calculating a target value of the maximum variation crank angle;
Engine operating state detecting means for detecting the operating state of the engine;
An abnormality determining means for determining an abnormality of the cetane number of the fuel and an abnormality of the fuel supply means based on a deviation between the maximum fluctuation crank angle and the target value;
The abnormality determining means determines an abnormality of the cetane number when the engine operating state is in a first region, and when the engine operating state is in a second region different from the first region, A control device for an internal combustion engine, wherein abnormality of the fuel supply means is determined.
前記第1の領域は、予混合燃焼領域であることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the first region is a premixed combustion region.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012007620A (en) * 2011-09-05 2012-01-12 Toyota Motor Corp Control apparatus of internal combustion engine

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