JP2007162549A - Control device of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、筒内圧センサの自己診断機能を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。 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 having a self-diagnosis function for a cylinder pressure sensor.
内燃機関の燃焼状態を、シリンダの内圧を検出する筒内圧センサで監視し、燃料噴射量の補正制御や着火時期制御を行うことが知られている。ここで用いる筒内圧センサとしては、点火プラグの座金に圧電素子を組み込んだものが知られている。この圧電式センサは、シリンダの内圧を直接計測する圧力センサに比べ、製造コスト、耐久性、並びに信頼性の面に大きな優位性が得られる。しかしその反面、このセンサはシリンダヘッドの歪み量から筒内圧力を間接的に求めるものなので、例えば、シリンダヘッドに対するセンサの締め付けトルクのばらつきや、シリンダヘッドの気筒毎の歪み方のばらつきなどがあると、その影響によって高い測定精度を得にくくなるという不都合がある。 It is known that the combustion state of an internal combustion engine is monitored by an in-cylinder pressure sensor that detects the internal pressure of the cylinder, and fuel injection amount correction control and ignition timing control are performed. As an in-cylinder pressure sensor used here, a sensor in which a piezoelectric element is incorporated in a washer of a spark plug is known. This piezoelectric sensor has a great advantage in terms of manufacturing cost, durability, and reliability as compared with a pressure sensor that directly measures the internal pressure of a cylinder. However, on the other hand, this sensor indirectly determines the in-cylinder pressure from the amount of distortion of the cylinder head. For example, there are variations in the tightening torque of the sensor with respect to the cylinder head and variations in the distortion of the cylinder head for each cylinder. And there is a disadvantage that it is difficult to obtain high measurement accuracy due to the influence.
そこでセンサの自己診断を行うための手段として、機関の非燃焼状態を検出し、非燃焼時の筒内圧力検出値と燃焼時の筒内圧力検出値とを比較し、その差が所定割合以上であれば正常と判断する手法が提案されている(特許文献1を参照されたい)。
しかるに、文献1に開示された従来の技術によると、クランキング時あるいは燃料カット時は、吸気管内圧は負圧状態であり、単にセンサが出力するか否かの判別は行えるものの、各気筒のセンサ出力のばらつきの有無の判別は実質的に不可能である。
However, according to the conventional technique disclosed in
本発明は、このような従来技術の不都合を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、筒内圧センサの個体差に起因する検出値のばらつきをも補正し得る筒内圧センサの自己診断機能を備えた内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been devised to eliminate such disadvantages of the prior art, and its main purpose is to correct in-cylinder pressure sensors caused by individual differences in in-cylinder pressure sensors. It is an object to provide a control device for an internal combustion engine having the self-diagnosis function.
このような目的を達成するために本発明は、過給圧可変手段を備えた過給機1と、燃料カット制御手段と、吸気通路2の吸気圧力を検出する吸気圧センサ23と、シリンダ内の圧力を検出する筒内圧センサ25とを有する内燃機関の制御装置において、燃料カット制御の実行時に過給機の過給圧を強制的に高めることによってシリンダ内に供給される空気量を強制的に変化させ、その時の筒内圧センサおよび吸気圧センサの検出値の差を求め、この検出値の差を所定値と比較して筒内圧センサの正否判断並びに検出出力の較正を行うものとした。
In order to achieve such an object, the present invention includes a
このような本発明によれば、減速時の燃料カット時など、燃焼によらずにピストンが往復運動を行っているシリンダ内へ過給した状態、つまりシリンダの内圧が従来に比して大幅に高い条件下で筒内圧センサの自己診断を行うので、筒内圧センサの個体差を含めた正否判別並びに出力誤差補正を容易に且つ高精度に行うことができる。 According to the present invention as described above, the state in which the piston is supercharged into the cylinder in which the piston is reciprocating regardless of combustion, such as when the fuel is cut during deceleration, that is, the internal pressure of the cylinder is significantly higher than in the past. Since the self-diagnosis of the in-cylinder pressure sensor is performed under high conditions, correctness determination including individual differences of the in-cylinder pressure sensor and output error correction can be performed easily and with high accuracy.
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明が適用される内燃機関Eの基本的な構成図である。この内燃機関(ディーゼルエンジン)Eは、その機械的な構成自体は周知のものと何ら変わるところはなく、過給圧可変機構付きターボチャージャ1を備えるものであり、ターボチャージャ1のコンプレッサ側に吸気通路2が連結され、ターボチャージャ1のタービン側に排気通路3が連結されている。そして吸気通路2の上流端にエアクリーナ4が接続され、吸気通路2の適所に燃焼室に流入する新気の流量を調節するための吸気制御弁5と、低回転低負荷運転域で流路断面積を絞って吸気流速を高めるためのスワールコントロール弁6とが設けられている。また排気通路3の下流端には、三元触媒7と、煤などの粒子状物質を除去するフィルタ8と、リニアNOX触媒9とを、排気の流れに沿ってこの順に連設してなる排気浄化装置10が接続されている。
FIG. 1 is a basic configuration diagram of an internal combustion engine E to which the present invention is applied. The internal combustion engine (diesel engine) E has a mechanical configuration that is not different from that of a known one, and includes a
スワールコントロール弁6と排気通路3における燃焼室の直後との間は、排出ガス再循環(以下、EGRと略称す)通路11を介して互いに連結されている。このEGR通路11は、切換弁12を介して分岐されたクーラー通路11aとバイパス通路11bとからなり、その合流部に、燃焼室に流入するEGR流量を調節するEGR制御弁13が設けられている。
The
内燃機関Eのシリンダヘッドには、その先端を燃焼室に臨ませた燃料噴射弁14が設けられている。この燃料噴射弁14は、燃料を所定の高圧状態で蓄えるコモンレール15に連結され、コモンレール15には、クランク軸にて駆動されて燃料タンク16から燃料を汲み上げる燃料ポンプ17が接続されている。
The cylinder head of the internal combustion engine E is provided with a
これらのターボチャージャ1の過給圧可変機構19、吸気制御弁5、EGR通路切換弁12およびEGR制御弁13、燃料噴射弁14、燃料ポンプ17・・・等は、電子制御装置(以下、ECUと略称する)18からの制御信号によって作動するように構成されている(図2参照)。
These
一方、ECU18には、図2に示すように、内燃機関Eの所定箇所に配置された吸気弁開度センサ20、クランク軸回転角度センサ21、吸気流量センサ22、吸気圧(過給圧)センサ23、EGR弁開度センサ24、筒内圧センサ25、アクセルペダル操作量センサ26、排気圧センサ27、排気温度センサ28、LNC温度センサ29・・・等からの出力信号が入力されている。
On the other hand, as shown in FIG. 2, the
ECU18のメモリには、クランク軸回転速度および要求トルク(アクセルペダル操作量)に応じて実験等によって予め求めた最適燃料噴射量をはじめとする各制御対象の制御目標値を設定したマップが格納されており、内燃機関Eの負荷状況に応じて最適な燃焼状態が得られるように、各部の制御が行われる。
The memory of the
次に、図3を参照して本発明による筒内圧センサ25の自己診断処理の過程について説明する。
Next, the self-diagnosis process of the in-
先ず、イグニッションスイッチをオンし(ステップ1)、クランク軸回転速度がゼロ、つまりエンジンが起動していないことを確認し(ステップ2)、この状態で、筒内圧センサ25の零点補正を行う(ステップ3)。
First, the ignition switch is turned on (step 1), it is confirmed that the crankshaft rotational speed is zero, that is, the engine is not started (step 2), and in this state, zero correction of the in-
筒内圧センサ25の零点補正が完了したならば、エンジンを起動し、通常のエンジンと同様に、ECU18のイニシャライズを行うと共に各センサーに異常が無いことを確認し、通常の運転状態に入る(ステップ4)。
When the correction of the zero point of the in-
このエンジンは、アクセルペダルを放した減速時には、燃料噴射弁14への電流を遮断するなどして燃料カット制御を行うが、この燃料カット制御状態であるか否かを常時監視し(ステップ5)、燃料カット制御状態であると判別されたときは、EGR制御弁13を閉じると共に、過給機1のタービンノズルに設けられた可変ベーン等からなる過給圧可変機構19並びに吸気制御弁5を制御して吸気流量(吸気圧)を強制的に増大させる(ステップ6)。
When the engine is decelerated when the accelerator pedal is released, the engine performs fuel cut control by cutting off the current to the
なお、本発明の処理は、EGR制御弁13が全閉で無くとも実行可能ではあるが、吸気制御弁5並びに過給圧可変機構19の制御による吸気流量の変化幅を大きくする上にはEGR制御弁13を閉じることが好ましく、少なくとも本発明制御の実行中はEGR制御弁13を定開度に固定することが好ましい。
Although the processing of the present invention can be executed even if the
この時の筒内圧力CPの変化量を筒内圧センサ25にて検出し(ステップ7)、この値と吸気圧センサ23の出力Paに基づく期待値との差、
δE(θxt)=dCP(θxt)−dPa(θxt)
を算出する(ステップ8)。
The amount of change in the in-cylinder pressure CP at this time is detected by the in-cylinder pressure sensor 25 (step 7), and the difference between this value and the expected value based on the output Pa of the
δE (θxt) = dCP (θxt) −dPa (θxt)
Is calculated (step 8).
ここでステップ6にて変化させた同一クランク軸回転角度での筒内圧変化量dCP(θx)は、吸気圧変化量dPa(θx)で表せる。即ち、
dCP(θxt)=CP(θxt−1)−CP(θxt)=dPa(θxt)
dPa(θxt)=Pa(θxt−1)−Pa(θx)
但し、θxはクランク軸回転角度を示し、θ0を上死点とし、+側を上死点前、−側を上死点後と定義する。また、tはデータ採取タイミングであり、t−1はtより1サンプル前のデータを指す。例えば、Pa(θ0t−1)−Pa(θ0t)は、上死点におけるt時の吸気圧と、t時より1サンプル前の吸気圧との差を示す(図4参照)。
Here, the in-cylinder pressure change amount dCP (θx) at the same crankshaft rotation angle changed in
dCP (θxt) = CP (θxt−1) −CP (θxt) = dPa (θxt)
dPa (θxt) = Pa (θxt−1) −Pa (θx)
However, θx represents the crankshaft rotation angle, θ0 is defined as the top dead center, the + side is defined as before the top dead center, and the − side is defined as after the top dead center. Further, t is a data collection timing, and t-1 indicates data one sample before t. For example, Pa (θ0t−1) −Pa (θ0t) represents the difference between the intake pressure at t at the top dead center and the intake pressure one sample before t (see FIG. 4).
このようにしてステップ8で求めたδE(θxt)を所定のセンサ異常判断閾値と比較し(ステップ9)、δE(θxt)が閾値より大きいと判別された場合は、センサ異常時のフェールセーフ処理を行う(ステップ10)。 In this way, δE (θxt) obtained in step 8 is compared with a predetermined sensor abnormality determination threshold value (step 9). If it is determined that δE (θxt) is larger than the threshold value, fail-safe processing at the time of sensor abnormality is performed. (Step 10).
他方、δE(θxt)が閾値を超えていないと判別された場合は、センサは正常と判断できるので、ステップ8で求めたδE(θxt)の値に従って筒内圧センサの感度補正を行う(ステップ11)。 On the other hand, if it is determined that δE (θxt) does not exceed the threshold value, the sensor can be determined to be normal, and the sensitivity correction of the in-cylinder pressure sensor is performed according to the value of δE (θxt) obtained in step 8 (step 11). ).
このようにして、燃焼圧の発生しない燃料カット時に、吸入空気の圧力を強制的に高め、その時の吸気圧センサの検出値を基準にして筒内圧センサの正否を判断するので、スロットル弁が全閉の状態で判断する従来技術に比して、判断基準となる吸気圧値が高くなり、センサ感度が相対的に高いところでの判断が可能となり、センサの正否判別を容易にし、且つ判別精度を高めることができる。 In this way, the intake air pressure is forcibly increased at the time of fuel cut when no combustion pressure is generated, and whether the in-cylinder pressure sensor is correct or not is determined based on the detected value of the intake pressure sensor at that time. Compared to the conventional technology that makes a judgment in the closed state, the intake pressure value that serves as a judgment criterion becomes high, and it is possible to make a judgment where the sensor sensitivity is relatively high. Can be increased.
1 過給機
2 吸気通路
5 吸気制御弁
14 燃料噴射弁
19 過給圧可変機構
23 吸気圧センサ
25 筒内圧センサ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
燃料カット制御の実行時に前記過給機の過給圧を強制的に高め、その時の筒内圧センサおよび吸気圧センサの検出値の差を求め、
前記検出値の差を所定値と比較して前記筒内圧センサの正否判別並びに検出出力の較正を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine having a supercharger having a supercharging pressure varying means, a fuel cut control means, an intake pressure sensor for detecting an intake pressure in an intake passage, and an in-cylinder pressure sensor for detecting an internal pressure of a cylinder. There,
Forcibly increasing the supercharging pressure of the supercharger when performing fuel cut control, and obtaining the difference between the detected values of the in-cylinder pressure sensor and the intake pressure sensor at that time,
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the difference between the detected values is compared with a predetermined value to determine whether the in-cylinder pressure sensor is correct or not and to calibrate the detected output.
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