JP2007113473A - Abnormality judgement device of pressure condition detecting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の気筒内の圧力状態を検出する圧力状態検出装置の異常を判定する圧力状態検出装置の異常判定装置に関する。 The present invention relates to an abnormality determination device for a pressure state detection device that determines an abnormality of a pressure state detection device that detects a pressure state in a cylinder of an internal combustion engine.
従来の筒内圧センサの異常判定装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この内燃機関は4気筒のガソリンエンジンであり、各気筒に筒内圧センサが設けられている。筒内圧センサは、点火プラグに取り付けられ、気筒内の圧力(以下「筒内圧」という)を検出する。この異常判定装置では、内燃機関のフューエルカット中に、筒内圧センサの異常判定が次のようにして行われる。まず、筒内圧センサで検出された筒内圧に基づいて、図示平均有効圧力を算出する。また、これと並行して、内燃機関の回転数に基づいて、得られるべき図示平均有効圧力を推定する。そして、以上のようにして求めた2つの図示平均有効圧力の偏差の絶対値が所定値を上回るときには、筒内圧センサに異常が生じていると判定する。
As a conventional abnormality determination device for an in-cylinder pressure sensor, for example, one disclosed in
しかし、従来の異常判定装置では、筒内圧センサの異常を適切に判定できない場合がある。例えば、筒内圧センサとして一般に用いられる圧電素子タイプの筒内圧センサでは、検出筒内圧は、実際の筒内圧が同一であっても、取付部への圧電素子の締め付け度合に応じて変化し、締め付け度合が低いほど、より小さくなる。このことが原因となって、検出筒内圧が実際の筒内圧に対して大きくずれた場合、従来の異常判定装置では、筒内圧に基づいて算出した図示平均有効圧力は過小または過大になり、推定した図示平均有効圧力との偏差が大きくなるため、筒内圧センサが正常であっても、異常であると誤判定してしまう。 However, the conventional abnormality determination device may not be able to appropriately determine abnormality of the in-cylinder pressure sensor. For example, in a piezoelectric element type in-cylinder pressure sensor generally used as an in-cylinder pressure sensor, even if the actual in-cylinder pressure is the same, the detected in-cylinder pressure changes according to the tightening degree of the piezoelectric element to the mounting portion, The lower the degree, the smaller. If the detected in-cylinder pressure greatly deviates from the actual in-cylinder pressure due to this, in the conventional abnormality determination device, the indicated mean effective pressure calculated based on the in-cylinder pressure is too small or too large, and is estimated. Since the deviation from the indicated mean effective pressure increases, even if the in-cylinder pressure sensor is normal, it is erroneously determined to be abnormal.
このような誤判定は、筒内圧センサにゲインの変化やドリフトなどが生じている場合にも発生する。すなわち、筒内圧センサの締め付け度合、個体差や経時劣化などによって、ゲインの変化やドリフトが発生した場合でも、波形が正常であれば、学習などの補正によって、その検出筒内圧の真値を求めることが可能であるため、必ずしも異常と判定する必要はない。しかし、従来の異常判定装置では、検出筒内圧に基づいて、図示平均有効圧力が過小または過大に算出されるため、異常と判定してしまう。また、波形に異常な乱れがある場合でも、図示平均有効圧力が正常時と変わらない値として算出されることがあり、その場合には、筒内圧センサが異常であるにもかかわらず、正常であると誤判定されてしまう。このような波形異常は、例えば、検出精度のより高い筒内圧センサを用いるとともに、その取付を適切に行うことによって回避できる可能性もあるが、そのようなセンサは一般に非常に高価であるため、製造コストを押し上げてしまう。 Such an erroneous determination also occurs when a gain change or drift occurs in the in-cylinder pressure sensor. That is, even if a gain change or drift occurs due to the degree of tightening of the in-cylinder pressure sensor, individual differences, deterioration over time, etc., if the waveform is normal, the true value of the detected in-cylinder pressure is obtained by correction such as learning. Therefore, it is not always necessary to determine that there is an abnormality. However, in the conventional abnormality determination device, the indicated average effective pressure is calculated to be excessively low or excessively based on the detected in-cylinder pressure, so that it is determined as abnormal. In addition, even if there is an abnormal disturbance in the waveform, the indicated mean effective pressure may be calculated as a value that is not different from that in the normal state. It is misjudged that there is. Such a waveform abnormality can be avoided by, for example, using a cylinder pressure sensor with higher detection accuracy and appropriately mounting it, but such a sensor is generally very expensive, Increases manufacturing costs.
さらに、従来の異常判定装置では、筒内圧センサの出力の位相が大きくずれる異常(以下「オフセット異常」という)が生じている場合でも、筒内圧に基づいて算出された図示平均有効圧力が、正常時のそれに対して大きくずれない限り、異常と判定されないので、やはり異常を適切に判定することができない。 Further, in the conventional abnormality determination device, the indicated mean effective pressure calculated based on the in-cylinder pressure is normal even when an abnormality in which the phase of the output of the in-cylinder pressure sensor is greatly shifted (hereinafter referred to as “offset abnormality”) occurs. Unless it deviates greatly with respect to that of time, it is not determined to be abnormal, so that it is not possible to appropriately determine abnormality.
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、圧力状態検出装置の波形異常を含む異常を適切に判定することができる圧力状態検出装置の異常判定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides an abnormality determination device for a pressure state detection device that can appropriately determine an abnormality including a waveform abnormality of the pressure state detection device. Objective.
この目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関3の気筒3a内の圧力状態(実施形態における(以下、本項において同じ)筒内圧PCYL)を検出する圧力状態検出装置(筒内圧センサ10、ECU2)の異常判定装置1であって、内燃機関3の運転中に内燃機関3への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段(インジェクタ6、ECU2)と、燃料供給停止手段により内燃機関3への燃料供給が停止されているときに検出された圧力状態に基づいて、所定期間に対する圧力状態の変化状態を表す複数の変化状態パラメータ(ベクトルθ)を連続的に算出する変化状態パラメータ算出手段(ECU2、ステップ5)と、算出された複数の変化状態パラメータの推移に基づいて、圧力状態検出装置の異常を判定する異常判定手段(ECU2、ステップ28〜30,33〜35)と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve this object, the invention according to
この圧力状態検出装置の異常判定装置によれば、変化状態パラメータ算出手段は、内燃機関への燃料の供給を停止した燃料カット中に圧力状態検出装置で検出された圧力状態に基づいて、所定期間に対する圧力状態の変化状態を表す変化状態パラメータを連続的に算出する。異常判定手段は、算出された変化状態パラメータの推移に基づいて、圧力状態検出装置の異常を判定する。 According to the abnormality determination device of the pressure state detection device, the change state parameter calculation means is configured to perform a predetermined period based on the pressure state detected by the pressure state detection device during the fuel cut in which the supply of fuel to the internal combustion engine is stopped. The change state parameter representing the change state of the pressure state with respect to is continuously calculated. The abnormality determination means determines an abnormality of the pressure state detection device based on the calculated transition of the change state parameter.
燃料カット中には、燃焼が行われないので、そのときに検出される圧力状態から、燃焼に起因する圧力の変動の影響が排除される。また、上述したようにして算出された変化状態パラメータの各々は、所定期間に対する圧力状態の変化状態、すなわち所定期間ごとの圧力状態の増減方向と増減度合を表し、したがって、連続的に算出された複数の変化状態パラメータの推移は波形を表す。 Since the combustion is not performed during the fuel cut, the influence of the pressure fluctuation caused by the combustion is excluded from the pressure state detected at that time. Further, each of the change state parameters calculated as described above represents the change state of the pressure state with respect to the predetermined period, that is, the increase / decrease direction and the degree of increase / decrease of the pressure state for each predetermined period, and is thus calculated continuously. The transition of the plurality of change state parameters represents a waveform.
このため、波形に異常な乱れがある場合には、変化状態パラメータが正常に推移しないので、圧力状態検出装置が異常であると適切に判定することができる。また、ゲインの変化やドリフトが発生した場合には、圧力状態の値自体は変動するものの、波形が正常に保たれている限り、変化状態パラメータは正常に推移するので、圧力状態検出装置が正常であると適切に判定することができる。 For this reason, when there is an abnormal disturbance in the waveform, the change state parameter does not change normally, and therefore it can be appropriately determined that the pressure state detection device is abnormal. Also, when a gain change or drift occurs, the value of the pressure state itself will fluctuate, but as long as the waveform is kept normal, the change state parameter will change normally, so the pressure state detection device is normal. It can be appropriately determined that
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の圧力状態検出装置の異常判定装置1において、異常判定手段は、変化状態パラメータの推移に基づいて、検出された圧力状態が変曲点IP1,IP2に達したタイミングを算出する変曲点タイミング算出手段(ECU2、ステップ7、16)を有し、算出された変曲点タイミングと所定のタイミングを比較することによって、波形異常を判定することを特徴とする。
The invention according to
前述したように、変化状態パラメータは検出された圧力状態の増減方向および増減度合を表し、変化状態パラメータの推移は圧力状態の波形を表す。このため、例えば、検出された圧力状態の最小値と最大値との間において、圧力状態が単調に増加または減少している状態で、変化状態パラメータが最大値または最小値に達したタイミングを、変曲点タイミングとして算出することができる。また、燃料カット中には、圧力状態の変曲点が実際に現れるタイミングはおおよそ定まる。このため、例えばそのようなタイミングを所定のタイミングとして設定するとともに、設定した所定のタイミングに対して算出された変曲点タイミングが大きくずれている場合には、圧力状態検出装置の波形に異常な乱れがあり、波形異常が発生していると判定することができる。このように、変曲点タイミングを所定のタイミングと比較することによって、圧力状態の最小値と最大値の間における推移の状況を定量的に把握でき、それにより、波形異常の判定を適切に行うことができる。 As described above, the change state parameter represents the detected pressure state increase / decrease direction and the degree of increase / decrease, and the change state parameter transition represents the pressure state waveform. For this reason, for example, when the pressure state monotonously increases or decreases between the minimum value and the maximum value of the detected pressure state, the timing when the change state parameter reaches the maximum value or the minimum value, The inflection point timing can be calculated. In addition, the timing at which the inflection point of the pressure state actually appears during the fuel cut is roughly determined. For this reason, for example, when such a timing is set as a predetermined timing, and the inflection point timing calculated with respect to the set predetermined timing is greatly deviated, the waveform of the pressure state detection device is abnormal. It can be determined that there is a disturbance and a waveform abnormality has occurred. In this way, by comparing the inflection point timing with a predetermined timing, it is possible to quantitatively grasp the state of transition between the minimum value and the maximum value of the pressure state, thereby appropriately determining the waveform abnormality. be able to.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の圧力状態検出装置の異常判定装置1において、内燃機関3のピストン3bが上死点(TDC)に達したタイミング(基準値CATDCES)を検出する上死点タイミング検出手段(ECU2)を備え、異常判定手段は、変化状態パラメータの推移に基づいて、検出された圧力状態のピークが発生したタイミングを算出するピークタイミング算出手段(ECU2、ステップ11)を有し、検出された上死点タイミングと算出されたピークタイミングを比較することによって、オフセット異常を判定することを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、異常判定手段は、上死点タイミング検出手段によって検出された内燃機関のピストンが上死点に達したタイミングと、ピークタイミング算出手段によって算出された圧力状態のピークが発生したタイミングを比較することによって、オフセット異常を判定する。 According to this configuration, the abnormality determining means generates the timing at which the piston of the internal combustion engine detected by the top dead center timing detecting means reaches the top dead center and the peak of the pressure state calculated by the peak timing calculating means. By comparing the timing, an offset abnormality is determined.
圧力状態がピークのときには、圧力状態が変化しなくなるため、変化状態パラメータは値0になる。このため、変化状態パラメータの推移に基づいて、その値が0で、かつ正値から負値に切り替わったタイミングを、検出された圧力状態のピークが発生したタイミングとして算出することができる。また、前述したように、燃料カット中には、燃焼に起因する圧力の変動の影響が排除されるので、実際の圧力状態は、内燃機関のピストンが上死点に達したときにピークになる。したがって、算出されたピークタイミングが上死点タイミングに対して大きくずれている場合には、圧力状態検出装置の出力の位相が大きくずれており、オフセット異常が発生していると判定することができる。このように、ピークタイミングを上死点タイミングと比較することによって、オフセット異常の判定を適切に行うことができる。 When the pressure state is at a peak, the pressure state does not change, so the change state parameter has a value of zero. Therefore, based on the transition of the change state parameter, the timing at which the value is 0 and the positive value is switched to the negative value can be calculated as the timing at which the detected pressure state peak occurs. Further, as described above, during the fuel cut, the influence of pressure fluctuation caused by combustion is eliminated, so the actual pressure state peaks when the piston of the internal combustion engine reaches top dead center. . Therefore, when the calculated peak timing is largely deviated from the top dead center timing, it can be determined that the phase of the output of the pressure state detection device is largely deviated and an offset abnormality has occurred. . Thus, by comparing the peak timing with the top dead center timing, it is possible to appropriately determine the offset abnormality.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態による異常判定装置1、およびこれを適用した内燃機関(以下「エンジン」という)3の概略構成を示している。エンジン3は、例えば車両(図示せず)に搭載されたディーゼルエンジンであり、4つの気筒3a(1つのみ図示)を有している。各気筒3aのピストン3bとシリンダヘッド3cとの間には、燃焼室3eが形成されている。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of an
シリンダヘッド3cには、吸気管4および排気管5がそれぞれ接続され、吸気弁4aおよび排気弁5aが設けられるとともに、燃料噴射弁(以下「インジェクタ」という)6が、燃焼室3eに臨むように取り付けられている。インジェクタ6の燃料の噴射量およびタイミングは、後述するECU2からの駆動信号によって制御される。インジェクタ6には、筒内圧センサ10が一体に取り付けられている。筒内圧センサ10(圧力状態検出装置)は、圧電素子で構成されており、エンジン3の気筒3a内の圧力の変化量を表す検出信号をECU2に出力する。ECU2は、この検出信号に基づいて、気筒3a内の圧力(以下「筒内圧」という)PCYL(圧力状態)を算出する。
An
エンジン3のクランクシャフト3dには、気筒判別センサ11およびクランク角センサ12が設けられている。これらのセンサ11,12はいずれもマグネットロータおよびMREピックアップで構成されており、それぞれの所定クランク角度位置でパルス信号を出力する。具体的には、気筒判別センサ11は、特定の気筒3aの所定のクランク角度位置で、気筒判別信号CYL(以下「CYL信号」という)を発生する。
The
クランク角センサ12は、クランクシャフト3dの回転に伴い、いずれもパルス信号であるCRK信号およびTDC信号を発生する。CRK信号は、所定のクランク角(例えば1°)ごとに出力され、ECU2は、このCRK信号に基づいて、エンジン3の回転数(以下「エンジン回転数」という)NEを算出する。TDC信号は、各気筒3aのピストン3bが吸気行程開始時のTDC付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、4気筒タイプの本例では、クランク角180°ごとに出力される。
The
吸気管4には、吸入空気量を制御するための吸気絞り弁7が設けられている。吸気絞り弁7には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ7aが接続されている。吸気絞り弁7の開度は、アクチュエータ7aに供給される電流のデューティ比をECU2で制御することによって、制御される。
The
また、吸気管4の吸気絞り弁7よりも下流側には、吸気温センサ13および吸気圧センサ14が設けられている。吸気温センサ13は吸入空気の温度(以下「吸気温」という)TAを検出し、吸気圧センサ14は吸気圧PBAを絶対圧として検出し、それらの検出信号はECU2に出力される。
An intake
さらに、ECU2には、水温センサ15から、エンジン3のシリンダブロック(図示せず)内を循環する冷却水の温度(以下「エンジン水温」という)TWを表す検出信号が、アクセル開度センサ16から、アクセルペダル(図示せず)の操作量(以下「アクセル開度」という)APを表す検出信号が、それぞれ出力される。
Further, the
ECU2は、本実施形態において、I/Oインターフェース、CPU、RAMおよびROMなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ10〜16からの検出信号はそれぞれ、I/OインターフェースでA/D変換や整形がなされた後、CPUに出力される。なお、本実施形態では、ECU2が、圧力状態検出装置、燃料供給停止手段、変化状態パラメータ算出手段、異常判定手段、変曲点タイミング算出手段、上死点タイミング検出手段およびピークタイミング算出手段に相当する。
In the present embodiment, the
CPUは、これらの入力信号に応じ、ROMに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン3の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、筒内圧センサ10の異常判定処理を実行する。この異常判定は、CYL信号に基づいて気筒3aごとに行われる。なお、以下の説明では、気筒3aごとに同じ処理を行うため、説明の便宜上、1つの気筒3aについて説明を行うものとする。
In accordance with these input signals, the CPU determines the operating state of the
図2〜図4は、この筒内圧センサ10の異常判定処理を示すフローチャートである。本処理は、CRK信号の発生に同期して実行される。本処理では、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、異常判定の実行条件が成立しているか否かを判別する。この実行条件は、検出されたエンジン回転数NE、吸気温TA、エンジン水温TWおよび吸気圧PBAがいずれも、それぞれの所定の範囲内にあるときに、成立していると判別される。この判別結果がNOで、実行条件が成立していないときには、本処理を終了する。
2 to 4 are flowcharts showing an abnormality determination process of the in-
一方、ステップ1の判別結果がYESで、異常判定の実行条件が成立しているときには、エンジン3の減速時の燃料カット中であるか否かを判別する(ステップ2)。この判別結果がNOのときには、異常判定を実行することなく、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ2の判別結果がYESで、減速時燃料カット中のときには、現在のクランク角CAが180°以上でかつ540°以下であるか否かを判別する(ステップ3)。
On the other hand, if the determination result in
このクランク角CAは、図5に示す算出処理によって算出される。本処理もまた、CRK信号の発生に同期して実行される。まずステップ51では、TDC信号が発生したか否かを判別する。この判別結果がYESで、TDC信号が発生したときには、クランク角CAを0にリセットし(ステップ52)、本処理を終了する。一方、ステップ51の判別結果がNOのときには、前回までのクランク角CAに1を加算した値を今回のクランク角CAとして算出し(ステップ53)、本処理を終了する。前述したように、CRK信号は1°ごとに出力される。このため、その発生に同期し、上述のようにして算出されるクランク角CAは、TDC信号の発生時、すなわち吸気行程開始時のTDC位置を基準とするクランク角を表し、このTDC位置で0°、圧縮行程開始時のBDC位置で180°、膨張行程開始時のTDC位置で360°、排気行程開始時のBDC位置で540°になる(図6参照)。
The crank angle CA is calculated by the calculation process shown in FIG. This process is also executed in synchronization with the generation of the CRK signal. First, in
図2に戻り、前記ステップ3の判別結果がNOで、クランク角CAが180°未満または540°よりも大きいとき、すなわちエンジン3が排気行程から吸気行程にあるときには、本処理を終了する。一方、ステップ3の判別結果がYESで、180°≦CA≦540°のとき、すなわちエンジン3が圧縮行程から膨張行程にあるときには、筒内圧センサ10の出力から筒内圧PCYLを読み込む(ステップ4)。次に、筒内圧PCYLの変化状態パラメータであるベクトルθを次式(1)によって算出する(ステップ5)。
θ=tan-1[(PCYL(n)-PCYL(n-1))/(CA(n)-CA(n-1))] ・・・(1)
Returning to FIG. 2, when the determination result of
θ = tan -1 [(PCYL (n) -PCYL (n-1)) / (CA (n) -CA (n-1))] (1)
この式(1)および図7から明らかなように、ベクトルθは、今回と前回とのの間のクランク角CAの差(=CA(n)−CA(n−1)=1°)、すなわち単位クランク角度を底辺とし、その間の筒内圧PCYLの変化量(=PCYL(n)−PCYL(n−1))を対辺とする直角三角形の斜辺の傾き(傾斜角)、すなわち筒内圧PCYLの前回値と今回値とをむすぶ線分の傾きを表す。したがって、ベクトルθの正負は、当該単位クランク角度における筒内圧PCYLの増減方向を表し、絶対値は、筒内圧PCYLの増減度合を表す。 As is apparent from this equation (1) and FIG. 7, the vector θ is the difference in the crank angle CA between the current time and the previous time (= CA (n) −CA (n−1) = 1 °), that is, Inclination (tilt angle) of the hypotenuse of a right triangle with the unit crank angle as the base and the amount of change in the in-cylinder pressure PCYL (= PCYL (n) -PCYL (n-1)) between them, that is, the previous in-cylinder pressure PCYL It represents the slope of the line segment connecting the value and the current value. Therefore, the sign of the vector θ represents the increase / decrease direction of the in-cylinder pressure PCYL at the unit crank angle, and the absolute value represents the degree of increase / decrease of the in-cylinder pressure PCYL.
次に、ベクトルθの今回値θ(n)と前回値θ(n−1)との偏差(=θ(n)−θ(n−1))を、ベクトル偏差dθとして算出する(ステップ6)。 Next, a deviation (= θ (n) −θ (n−1)) between the current value θ (n) and the previous value θ (n−1) of the vector θ is calculated as a vector deviation dθ (step 6). .
図6は、筒内圧センサ10が正常である場合の燃料カット中における筒内圧PCYL、ベクトルθおよびベクトル偏差dθの推移を表す。すなわち、180°≦クランク角CA≦540°のとき(圧縮行程〜膨張行程)には、吸気弁4aおよび排気弁5aがいずれも閉じているため、筒内圧PCYLは、ピストン3bの位置に応じて変化し、圧縮行程開始時のBDC位置((CA=180°)以下「第1BDC1」という)から膨張行程開始時のTDC位置((CA=360°)までの間、増加し、このTDC位置から排気行程開始時のBDC位置((CA=540°)以下「第2BDC2」という)までの間、減少する。このため、ベクトルθは、第1BDC1〜TDC間では正値になり、TDC〜第2BDC2間では負値になる。また、TDC位置では筒内圧PCYLがピークになり、ベクトルθは0になる。
FIG. 6 shows changes in in-cylinder pressure PCYL, vector θ, and vector deviation dθ during fuel cut when the in-
また、第1BDC1〜TDC間には、筒内圧PCYLの変曲点が現れ(以下「第1変曲点IP1」という)、筒内圧PCYLの増加度合は、第1変曲点IP1までは徐々に大きくなり、第1変曲点IP1以後は徐々に小さくなる。したがって、第1変曲点IP1では、ベクトルθが最大値になり、ベクトル偏差dθは0になる。一方、TDC〜第2BDC2間には、筒内圧PCYLの変曲点が現れ(以下「第2変曲点IP2」という)、筒内圧PCYLの減少度合は、第2変曲点IP2までは徐々に大きくなり、第2変曲点IP2以後は徐々に小さくなる。したがって、第2変曲点IP2では、ベクトルθが最小値になり、ベクトル偏差dθは0になる。 Further, an inflection point of the in-cylinder pressure PCYL appears between the first BDC1 and the TDC (hereinafter referred to as “first inflection point IP1”), and the increase degree of the in-cylinder pressure PCYL gradually increases to the first inflection point IP1. It becomes larger and gradually becomes smaller after the first inflection point IP1. Therefore, at the first inflection point IP1, the vector θ becomes the maximum value, and the vector deviation dθ becomes zero. On the other hand, an inflection point of the in-cylinder pressure PCYL appears between the TDC and the second BDC2 (hereinafter referred to as “second inflection point IP2”), and the degree of decrease in the in-cylinder pressure PCYL gradually increases to the second inflection point IP2. It becomes larger and gradually becomes smaller after the second inflection point IP2. Therefore, at the second inflection point IP2, the vector θ is the minimum value, and the vector deviation dθ is 0.
図2に戻り、前記ステップ6に続くステップ7では、ベクトルθの今回値θ(n)が0よりも大きく、ベクトル偏差dθの前回値dθ(n−1)が0以上で、かつ今回値dθ(n)が0以下であるか否かを判別する。この判別結果がYESのとき、すなわち筒内圧PCYLが増加している状態で、前回と今回との間でベクトル偏差dθが正値から負値に切り替わったときには、筒内圧PCYLが第1変曲点IP1に達したタイミングであるとして、そのときのクランク角CAを第1変曲点角CAIP1としてセットする(ステップ8)。次に、第1変曲点角CAIP1から180(度)を減算した値を、第1角度区間CAbtdc+として算出する(ステップ9)。この定義から明らかなように、第1角度区間CAbtdc+は、第1BDC1から第1変曲点IP1までの間のクランク角度区間に相当する(図6参照)。次に、算出した第1角度区間CAbtdc+を、前回までの第1角度区間積算値ΣCAbtdc+に加算することによって、今回の第1角度区間積算値ΣCAbtdc+を求め(ステップ10)、本処理を終了する。
Returning to FIG. 2, in
一方、前記ステップ7の判別結果がNOのときには、ベクトルの前回値θ(n−1)が0以上、今回値θ(n)が0以下で、かつベクトル偏差の今回値dθ(n)が0よりも小さいか否かを判別する(ステップ11)。この判別結果がYESのときには、筒内圧PCYLがピークに達したタイミングであるとして、そのときのクランク角CAをピーク角CAPEAKとしてセットする(ステップ12)。次に、ピーク角CAPEAKから第1変曲点角CAIP1を減算した値を、第2角度区間CAbtdc-として算出する(ステップ13)。この第2角度区間CAbtdc-は、第1変曲点IP1からピーク角CAPEAKまでの間のクランク角度区間に相当する(図6参照)。次に、算出した第2角度区間CAbtdc-を、前回までの第2角度区間積算値ΣCAbtdc-に加算することによって、今回の第2角度区間積算値ΣCAbtdc-を求める(ステップ14)。
On the other hand, when the determination result of
次いで、ピーク角CAPEAKを、前回までのピーク角積算値ΣCAPEAKに加算することによって、今回のピーク角積算値ΣCAPEAKを求め(ステップ15)、本処理を終了する。 Next, the current peak angle integrated value ΣCAPEAK is obtained by adding the peak angle CAPEAK to the previous peak angle integrated value ΣCAPEAK (step 15), and this process is terminated.
一方、前記ステップ11の判別結果がNOのときには、ベクトルの今回値θ(n)が0よりも小さく、ベクトル偏差の前回値dθ(n−1)が0以下で、かつ今回値dθ(n)が0以上であるか否かを判別する(ステップ16)。この判別結果がYESのとき、すなわち筒内圧PCYLが減少している状態で、前回と今回との間でベクトル偏差dθが負値から正値に切り替わったときには、筒内圧PCYLが第2変曲点IP2に達したタイミングであるとして、そのときのクランク角CAを第2変曲点角CAIP2としてセットする(ステップ17)。次に、第2変曲点角CAIP2からピーク角CAPEAKを減算した値を、第3角度区間CAatdc-として算出する(ステップ18)。この第3角度区間CAatdc-は、ピーク角CAPEAKから第2変曲点IP2までの間のクランク角度区間に相当する。次に、算出した第3角度区間CActdc-を、前回までの第3角度区間積算値ΣCAatdc-に加算することによって、今回の第3角度区間積算値ΣCAatdc-を求め(ステップ19)、本処理を終了する。
On the other hand, when the determination result of
一方、前記ステップ16の判別結果がNOのときには、ベクトルの今回値θ(n)およびベクトル偏差の今回値dθ(n)がいずれもほぼ0であるか否かを判別する(ステップ20)。この判別結果がNOのときには、本処理を終了する。一方、ステップ20の判別結果がYESのときには、筒内圧PCYLがほぼ0に復帰したタイミングであるとして、そのときのクランク角CAを0点復帰角CAREとしてセットする(ステップ21)。次に、0点復帰角CAREから第2変曲点角CAIP2を減算した値を、第4角度区間CAatdc+として算出する(ステップ22)。この第4角度区間CAatdc+は、第2変曲点IP2から0点復帰角CAREまでの間のクランク角度区間に相当する(図6参照)。次に、算出した第4角度区間CAatdc+を、前回までの第4角度区間積算値ΣCAatdc+に加算することによって、今回の第4角度区間積算値ΣCAatdc+を求める(ステップ23)。そして、前記ステップ10,14,19および23における第1角度区間積算値ΣCAbtdc+などの算出回数をカウントするカウンタのカウンタ値CSCNTをインクリメントする(ステップ24)。
On the other hand, when the determination result in
次に、このカウンタ値CSCNTが所定値CSJUD(例えば50)に達したか否かを判別する(ステップ25)。この判別結果がNOのときには、本処理を終了する。一方、ステップ25の判別結果がYESで、算出回数が所定値CSJUDに達したときには、それまでに算出された第1〜第4角度区間積算値ΣCAbtdc+、ΣCAbtdc-、ΣCAatdc-、ΣCAatdc+を所定値CSJUDでそれぞれ除算することによって、第1〜第4角度区間の平均値CAbtdc+avr、CAbtdc-avr、CAatdc-avr、CAatdc+avrを算出する(ステップ26)。
Next, it is determined whether or not the counter value CSCNT has reached a predetermined value CSJUD (for example, 50) (step 25). When the determination result is NO, this process is terminated. On the other hand, if the determination result in
次いで、第1〜第4角度区間CAbtdc+、CAbtdc-、CAatdc-、CAatdc+の基準値CAES1〜CAES4をそれぞれ算出する(ステップ27)。これらの基準値CAES1〜CAES4は、例えばエンジン回転数NEに応じて、それぞれの所定のテーブル(図示せず)を検索することによって、算出される。 Next, reference values CAES1 to CAES4 of the first to fourth angle sections CAbtdc + , CAbtdc − , CAatdc − , and CAatdc + are calculated (step 27). These reference values CAES1 to CAES4 are calculated, for example, by searching respective predetermined tables (not shown) according to the engine speed NE.
次に、ステップ26で算出した第1〜第4平均値CAbtdc+avr、CAbtdc-avr、CAatdc-avr、CAatdc+avrと、それらに対応する、ステップ27で算出した基準値CAES1〜CAES4との差の絶対値がいずれも、所定角度CALMT(例えば3°〜10°)以下であるか否かを判別する(ステップ28)。
Next, the difference between the first to fourth average values CAbtdc + avr, CAbtdc - avr, CAatdc - avr, CAatdc + avr calculated in step 26 and the corresponding reference values CAES1-CAES4 calculated in
この判別結果がNOのときには、第1〜第4平均値CAbtdc+avr、CAbtdc-avr、CAatdc-avr、CAatdc+avrの少なくとも1つが、その基準値CAES1〜CAES4に対して大きくずれているため、筒内圧PCYLの波形異常が発生していると判定し、そのことを表すために、波形異常フラグF_SHAPENGを「1」にセットする(ステップ30)。そして、第1〜第4角度区間積算値ΣCAbtdc+、ΣCAbtdc-、ΣCAatdc-、ΣCAatdc+、およびピーク角積算値ΣCAPEAKをいずれも0にリセットする(ステップ36)とともに、カウンタのカウンタ値CSCNTを0にリセットした(ステップ37)後、本処理を終了する。なお、筒内圧センサ10が波形異常と判定した場合には、警告灯(図示せず)を点灯させるとともに、それ以後、筒内圧PCYLを用いた制御を禁止する。
When this determination result is NO, since at least one of the first to fourth average values CAbtdc + avr, CAbtdc - avr, CAatdc - avr, CAatdc + avr is largely deviated from the reference values CAES1-CAES4, It is determined that the waveform abnormality of the in-cylinder pressure PCYL has occurred, and in order to express this, the waveform abnormality flag F_SHAPENG is set to “1” (step 30). The first to fourth angle interval integrated values ΣCAbtdc + , ΣCAbtdc − , ΣCAatdc − , ΣCAatdc + , and the peak angle integrated value ΣCAPEAK are all reset to 0 (step 36), and the counter value CSCNT of the counter is set to 0. After resetting (step 37), this process is terminated. If the in-
一方、前記ステップ28の判別結果がYESのときには、筒内圧センサ10の波形が正常であると判定し、波形異常フラグF_SHAPENGを「0」にセットした(ステップ29)後、ステップ31に進む。
On the other hand, when the determination result in step 28 is YES, it is determined that the waveform of the in-
このステップ31では、ステップ15で算出したピーク角積算値ΣCAPEAKを所定値CSJUDで除算することによって、ピーク角の平均値CAPEAKavrを算出する。次に、ピーク角CAPEAKの基準値CATDCESを算出する(ステップ32)。この基準値CATDCESは、例えばTDC(=360°)を基準とし、使用する筒内圧センサの型式に応じた出力の遅延時間に応じて補正することによって、算出される。
In step 31, the peak angle average value CAPEAKavr is calculated by dividing the peak angle integrated value ΣCAPEAK calculated in
上述したようにして算出した平均値CAPEAKavrと基準値CATDCESとの差の絶対値(=|CAPEAKavr−CATDCES|)が所定角度CATDCLMT(例えば3°〜10°)以下であるか否かを判別する(ステップ33)。この判別結果がNOのときには、平均値CAPEAKavrが基準値CATDCESに対して大きくずれており、筒内圧センサ10の出力の位相が大きくずれるオフセット異常が発生していると判定し、そのことを表すために、オフセット異常フラグF_OFFSETNGを「1」にセットした(ステップ35)後、前述したステップ36以降に進み、本処理を終了する。なお、筒内圧センサ10がオフセット異常と判定されたときには、その位相のずれの度合に応じて、燃料噴射タイミングを補正してもよく、それにより、筒内圧PCYLの位相のずれを補償しながら燃焼噴射タイミングを適切に制御できる。
It is determined whether or not the absolute value (= | CAPEAKAvr−CATDCES |) of the difference between the average value CAPEAKAvr calculated as described above and the reference value CATDCES is equal to or less than a predetermined angle CATDLMMT (for example, 3 ° to 10 °). Step 33). When this determination result is NO, the average value CAPEAKavr is greatly deviated from the reference value CATDCES, and it is determined that an offset abnormality in which the phase of the output of the in-
一方、前記ステップ33の判別結果がYESのときには、オフセット異常が発生していないと判定し、オフセット異常フラグF_OFFSETNGを「0」にセットした(ステップ34)後、前記ステップ36以降に進み、本処理を終了する。 On the other hand, when the determination result in step 33 is YES, it is determined that no offset abnormality has occurred, and the offset abnormality flag F_OFFSETNG is set to “0” (step 34), and then the process proceeds to step 36 and subsequent steps. Exit.
以上のように、本実施形態によれば、減速時の燃料カット中に検出された筒内圧PCYLに基づいて、単位クランク角度における筒内圧PCYLのベクトルθとそのベクトル偏差dθを連続的に算出する。また、これらのベクトルθおよびベクトル偏差dθに基づいて、第1変曲点IP1、ピーク角CAPEAK、第2変曲点IP2および0点復帰角CAREを算出し、第1BDC1〜IP1〜CAPEAK〜IP2〜CAREのそれぞれの角度区間である第1〜第4角度区間の平均値CAbtdc+avr、CAbtdc-avr、CAatdc-avr、CAatdc+avrを算出する。そして、算出した平均値CAbtdc+avr、CAbtdc-avr、CAatdc-avr、CAatdc+avrとそれらの基準値CAES1〜CAES4の偏差の絶対値のいずれもが、所定角度CALMT以下であるか否かを判別する(ステップ28)ことによって、筒内圧センサ10の波形異常を判定する。
As described above, according to the present embodiment, the vector θ of the in-cylinder pressure PCYL at the unit crank angle and its vector deviation dθ are continuously calculated based on the in-cylinder pressure PCYL detected during the fuel cut during deceleration. . Further, based on the vector θ and the vector deviation dθ, the first inflection point IP1, the peak angle CAPEAK, the second inflection point IP2, and the zero point return angle CARE are calculated, and the first BDC1 to IP1 to CAPEAK to IP2 are calculated. Average values CAbtdc + avr, CAbtdc - avr, CAatdc - avr, and CAatdc + avr of the first to fourth angle sections that are the respective angle sections of CARE are calculated. Then, it is determined whether or not any of the calculated average values CAbtdc + avr, CAbtdc − avr, CAatdc − avr, CAatdc + avr and the absolute value of the deviation between the reference values CAES1 to CAES4 is equal to or smaller than the predetermined angle CALMT. By doing (step 28), the waveform abnormality of the in-
波形に図7(a)に示すような異常な乱れがある場合には、第1または第2変曲点IP1,IP2の発生タイミングがずれ、第1〜第4角度区間CAbtdc+、CAbtdc-、CAatdc-、CAatdc+の少なくとも1つが、対応する基準値CAES1〜CAES4に対して大きくずれるため、ステップ28の判別結果がNOになることによって、波形異常が発生していると適切に判定することができる。また、ゲインの変化やドリフトが発生していて、筒内圧PCYLの値自体が変動している場合でも、波形が正常に推移している限り、第1および第2変曲点IP1,IP2の発生タイミングはずれないので、ステップ28の判別結果がYESになることによって、筒内圧センサ10が正常であると適切に判定することができる。
When the waveform has an abnormal disturbance as shown in FIG. 7A, the generation timing of the first or second inflection point IP1, IP2 is shifted, and the first to fourth angle sections CAbtdc + , CAbtdc − , Since at least one of CAatdc − and CAatdc + greatly deviates from the corresponding reference values CAES1 to CAES4, it is possible to appropriately determine that a waveform abnormality has occurred when the determination result in step 28 is NO. it can. Further, even when the gain change or drift occurs and the value of the in-cylinder pressure PCYL itself fluctuates, the first and second inflection points IP1 and IP2 are generated as long as the waveform changes normally. Since the timing does not change, it is possible to appropriately determine that the in-
以上のように、ベクトルθおよびベクトル偏差dθに基づいて、第1および第2変曲点IP1,IP2を求め、それに基づいて異常判定を行うので、筒内圧PCYLのピーク角CAPEAKまでおよびピーク角CAPEAKからの推移の状況を定量的に把握しながら、波形異常の判定を適切に行うことができる。 As described above, the first and second inflection points IP1 and IP2 are obtained based on the vector θ and the vector deviation dθ, and abnormality determination is performed based on the first and second inflection points IP1 and IP2, and therefore, the peak angle CAPEAK and the peak angle CAPEAK of the in-cylinder pressure PCYL are determined. It is possible to appropriately determine the waveform abnormality while quantitatively grasping the state of transition from.
また、ベクトルθおよびベクトル偏差dθに基づいて算出したピーク角CAPEAKと、TDCタイミングに基づいて算出した基準値CATDCESとを比較することによって、筒内圧センサ10のオフセット異常を適切に判定することができる。
Further, by comparing the peak angle CAPEAK calculated based on the vector θ and the vector deviation dθ with the reference value CATDCES calculated based on the TDC timing, it is possible to appropriately determine the offset abnormality of the in-
さらに、基準値CAES1〜CAES4と比較する第1〜第4角度区間として、所定回数の平均値CAbtdc+avr、CAbtdc-avr、CAatdc-avr、CAatdc+avrを用いるので、筒内圧センサ10が正常である場合に、第1または第2変曲点IP1,IP2の発生タイミングが一時的にずれたようなときでも、その影響を排除しながら波形異常と誤判定するのを確実に回避することができ、判定の信頼性を向上させることができる。このことは、オフセット異常の判定についても同様である。
Further, since the average values CAbtdc + avr, CAbtdc - avr, CAatdc - avr, CAatdc + avr of a predetermined number of times are used as the first to fourth angle sections to be compared with the reference values CAES1-CAES4, the in-
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、筒内圧PCYLの変化状態パラメータとして、ベクトルθを用いているが、これに限らず、例えば筒内圧PCYLの今回値と前回値との偏差を用いてもよい。また、実施形態では、筒内圧センサ10の波形異常を判定するための第1角度区間の平均値CAbtdc+avrなどと、基準値CAES1などとの比較を、両者の偏差を用いて行っているが、これに限らず、例えば両者の比を用いて行ってもよい。このことは、オフセット異常を判定する際のピーク角の平均値CAPEAKavrと基準値CATDCESの比較についても同様である。さらに、実施形態では、変曲点タイミングを表すパラメータとして、第1角度区間CAbtdc+などを含む4つの角度区間を用いているが、ステップ8およびステップ17で算出される第1および第2変曲点角CAIP1,CAIP2を用いてもよく、その場合には、これらの値と、第1および第2変曲点に相当する所定のクランク角が比較される。
In addition, this invention can be implemented in a various aspect, without being limited to embodiment described. For example, in the embodiment, the vector θ is used as the change state parameter of the in-cylinder pressure PCYL. However, the present invention is not limited to this. For example, a deviation between the current value and the previous value of the in-cylinder pressure PCYL may be used. In the embodiment, the average value CAbtdc + avr of the first angle section for determining the waveform abnormality of the in-
また、実施形態におけるベクトルθの算出間隔(=1°)や第1角度区間CAbtdc+などの積算回数(=50)は、あくまで例示であり、任意に変更可能である。 Further, the calculation interval (= 1 °) of the vector θ and the number of integrations (= 50) such as the first angle section CAbtdc + in the embodiment are merely examples, and can be arbitrarily changed.
さらに、実施形態は、本発明をディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外の各種のエンジン、例えば、ガソリンエンジンやクランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンに適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。 Furthermore, although embodiment is an example which applied this invention to the diesel engine, this invention is not limited to this, Various engines other than a diesel engine, for example, the ship which arrange | positioned the gasoline engine and the crankshaft in the perpendicular direction It can be applied to an engine for a marine propulsion device such as an external unit. In addition, it is possible to appropriately change the detailed configuration within the scope of the gist of the present invention.
1 異常判定装置
2 ECU(圧力状態検出装置、燃料供給停止手段、変化状態パラメータ算
出手段、異常判定手段、変曲点タイミング算出手段、上死点検出手段お
よびピークタイミング算出手段)
3 エンジン
3a 気筒
3b ピストン
6 インジェクタ(燃料供給停止手段)
10 筒内圧センサ(圧力状態検出装置)
IP1 第1変曲点
IP2 第2変曲点
PCYL 筒内圧(圧力状態)
θ ベクトル(変化状態パラメータ)
CATDCES 基準値(上死点タイミング)
1 Abnormality judgment device
2 ECU (pressure state detection device, fuel supply stop means, change state parameter calculation
Output means, abnormality determination means, inflection point timing calculation means, top dead center detection means
And peak timing calculation means)
3 Engine
3a cylinder
3b piston
6 Injector (fuel supply stop means)
10 In-cylinder pressure sensor (pressure state detection device)
IP1 1st inflection point IP2 2nd inflection point PCYL In-cylinder pressure (pressure state)
θ vector (change state parameter)
CATDCES reference value (top dead center timing)
Claims (3)
前記内燃機関の運転中に当該内燃機関への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段と、
当該燃料供給停止手段により前記内燃機関への燃料供給が停止されているときに検出された前記圧力状態に基づいて、所定期間に対する前記圧力状態の変化状態を表す複数の変化状態パラメータを連続的に算出する変化状態パラメータ算出手段と、
当該算出された複数の変化状態パラメータの推移に基づいて、当該圧力状態検出装置の異常を判定する異常判定手段と、
を備えることを特徴とする圧力状態検出装置の異常判定装置。 An abnormality determination device for a pressure state detection device for detecting a pressure state in a cylinder of an internal combustion engine,
Fuel supply stop means for stopping the supply of fuel to the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine;
Based on the pressure state detected when the fuel supply to the internal combustion engine is stopped by the fuel supply stop unit, a plurality of change state parameters representing the change state of the pressure state over a predetermined period are continuously displayed. Change state parameter calculation means for calculating;
An abnormality determination means for determining an abnormality of the pressure state detection device based on the calculated transition of the plurality of change state parameters;
An abnormality determination device for a pressure state detection device, comprising:
前記変化状態パラメータの推移に基づいて、前記検出された圧力状態が変曲点に達したタイミングを算出する変曲点タイミング算出手段を有し、
当該算出された変曲点タイミングと所定のタイミングを比較することによって、波形異常を判定することを特徴とする、請求項1に記載の圧力状態検出装置の異常判定装置。 The abnormality determining means includes
An inflection point timing calculating means for calculating a timing at which the detected pressure state reaches an inflection point based on the transition of the change state parameter;
The abnormality determination device for a pressure state detection device according to claim 1, wherein the waveform abnormality is determined by comparing the calculated inflection point timing with a predetermined timing.
前記異常判定手段は、
前記変化状態パラメータの推移に基づいて、前記検出された圧力状態のピークが発生したタイミングを算出するピークタイミング算出手段を有し、
前記検出された上死点タイミングと前記算出されたピークタイミングを比較することによって、オフセット異常を判定することを特徴とする、請求項1または2に記載の圧力状態検出装置の異常判定装置。 A top dead center timing detection means for detecting a timing at which a piston of the internal combustion engine reaches a top dead center;
The abnormality determining means includes
Peak timing calculation means for calculating the timing at which the peak of the detected pressure state occurs based on the transition of the change state parameter,
The abnormality determination device for a pressure state detection device according to claim 1, wherein an offset abnormality is determined by comparing the detected top dead center timing with the calculated peak timing.
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