JP2007309261A - Temperature estimating device and control device for internal combustion engine - Google Patents

Temperature estimating device and control device for internal combustion engine Download PDF

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修介 赤崎
Yuji Yamamoto
裕司 山本
Takahide Mizuno
隆英 水野
Kentaro Onuma
健太郎 大沼
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To estimate the temperature in the vicinity of a combustion chamber without depending on engine water temperature. <P>SOLUTION: This temperature estimating device is provided with a cylinder internal pressure detecting means for detecting the pressure inside the combustion chamber of an engine and an estimating means for estimating motoring pressure of the engine. The temperature estimating device is further provided with an identifying means for identifying a correction parameter to correct the detected pressure such that a deviation between the pressure detected by the cylinder internal pressure detecting means and the motoring pressure is minimized in a compression stroke of the engine and a temperature estimating means for estimating the temperature of the cylinder internal pressure detecting means based on the correction parameter. The temperature of the cylinder internal pressure detecting means in the vicinity of the combustion chamber of the engine can be estimated based on the correction parameter for correcting detected output by the cylinder internal pressure detecting means without depending on the engine water temperature. After start of the engine, also in a period until the engine water temperature increases, the temperature in the vicinity of the combustion chamber can be estimated without depending on the engine water temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、内燃機関の温度推定装置およびこれを用いた制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine temperature estimation device and a control device using the same.

内燃機関(以下、エンジンという)のもろもろの制御に使われるパラメータの一つにエンジンの冷却水温がある。特許文献1には、エンジンブロックに設置された温度センサで検出されるエンジン水温が所定値(たとえば33℃)より低いときは、燃料の霧化率が低く、吸気温度も低いと推定し、エンジン水温が高くなるにつれて、吸気温度の推定値を変更して、燃料噴射の制御を行うことが記載されている。
特公平8−30442号
One of the parameters used for various controls of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) is the cooling water temperature of the engine. In Patent Document 1, when the engine water temperature detected by the temperature sensor installed in the engine block is lower than a predetermined value (for example, 33 ° C.), it is estimated that the fuel atomization rate is low and the intake air temperature is low. It describes that the fuel injection control is performed by changing the estimated value of the intake air temperature as the water temperature increases.
Japanese Patent Publication No. 8-30442

しかしながら、エンジンの燃焼室付近の温度との関係では、冷却水の温度の変化には大きな時間遅れがあるので、エンジンが冷えている状態から始動されるとき、冷却水温が燃焼室付近の温度を反映するようになるまでに大きな時間遅れを生じる。   However, since there is a large time delay in the change in the temperature of the cooling water in relation to the temperature near the combustion chamber of the engine, when the engine is started from a cold state, the temperature of the cooling water will change to the temperature near the combustion chamber. There will be a large time delay before reflection.

したがって、エンジン水温によることなく、燃焼室付近の温度を推定する技術が必要とされている。特に、エンジンが始動された後、エンジン水温が上昇するまでの期間において、エンジン水温によることなく燃焼室付近の温度を推定する技術が必要とされている。   Therefore, there is a need for a technique for estimating the temperature near the combustion chamber without depending on the engine water temperature. In particular, there is a need for a technique for estimating the temperature in the vicinity of the combustion chamber without depending on the engine water temperature during the period from when the engine is started until the engine water temperature rises.

この発明の温度推定装置は、エンジンの燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力検出手段と、エンジンのモータリング圧力を推定する推定手段と、を備えている。この温度推定装置は、エンジンの圧縮行程において、筒内圧力検出手段で検出される圧力とモータリング圧力との偏差が最小になるよう、検出される圧力を補正するための補正パラメータを同定する同定手段と、前記補正パラメータに基づいて前記筒内圧力検出手段の温度を推定する温度推定手段と、をさらに備える。   The temperature estimation device according to the present invention includes in-cylinder pressure detection means for detecting the pressure in the combustion chamber of the engine and estimation means for estimating the motoring pressure of the engine. This temperature estimation device is used for identifying a correction parameter for correcting a detected pressure so that a deviation between the pressure detected by the cylinder pressure detecting means and the motoring pressure is minimized in the compression stroke of the engine. And temperature estimation means for estimating the temperature of the in-cylinder pressure detection means based on the correction parameter.

この発明によると、エンジンの燃焼室付近にある筒内圧力検出手段の温度を、エンジン水温に依存することなく、筒内圧力検出手段による検出出力を補正する補正パラメータに基づいて推定することができる。   According to this invention, the temperature of the in-cylinder pressure detecting means in the vicinity of the combustion chamber of the engine can be estimated based on the correction parameter for correcting the detection output by the in-cylinder pressure detecting means without depending on the engine water temperature. .

この発明の一形態(請求項2)では、モータリング圧力推定手段は、エンジンのクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、このクランク角度検出手段で検出されるクランク角度に基づいてエンジンの燃焼室の容積を算出する手段と、を備え、算出された容積を含む演算式によりモータリング圧力を推定する。   In one aspect of the present invention (claim 2), the motoring pressure estimating means includes a crank angle detecting means for detecting a crank angle of the engine, and a combustion chamber of the engine based on the crank angle detected by the crank angle detecting means. Means for calculating the volume of the motor, and the motoring pressure is estimated by an arithmetic expression including the calculated volume.

この発明の制御装置(請求項3)は、エンジンの始動時に、エンジンの水温に変えて上記の温度推定手段により推定される温度を用いてエンジンの制御を行うよう構成されている。   The control device of the present invention (Claim 3) is configured to control the engine using the temperature estimated by the temperature estimation means instead of the engine water temperature when the engine is started.

次に図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態である空燃比制御装置の全体的構成を示すブロック図である。電子制御ユニット10は、中央演算装置(CPU)を備えたコンピュータである。電子制御ユニットは、コンピュータ・プログラムを格納する読取専用メモリ(ROM)およびプロセサに作業領域を提供し、データおよびプログラムを一時記憶するランダムアクセス・メモリ(RAM)を備えている。入出力インタフェイス11は、エンジンの各部から検出信号を受け取って、A/D(アナログ・ディジタル)変換を行って次の段階に渡す。また、入出力インタフェイス11は、CPUの演算結果に基づく制御信号をエンジンの各部に送る。図1では、電子制御ユニットをこの発明に関連する機能を示す機能ブロックで示している。   Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention. The electronic control unit 10 is a computer provided with a central processing unit (CPU). The electronic control unit includes a read only memory (ROM) that stores computer programs and a random access memory (RAM) that provides a work area for the processor and temporarily stores data and programs. The input / output interface 11 receives detection signals from various parts of the engine, performs A / D (analog / digital) conversion, and passes them to the next stage. Further, the input / output interface 11 sends a control signal based on the calculation result of the CPU to each part of the engine. In FIG. 1, the electronic control unit is shown by functional blocks showing functions related to the present invention.

まず図2を参照して、この発明の一実施形態におけるセンサ出力補正手法の原理を説明する。図2は、クランク角度-180度から180度の領域における気筒の燃焼室の圧力を示しており、およそクランク角度-180度から0度の範囲が圧縮行程であり、0度から180度までが膨張(燃焼)行程である。曲線1は、エンジンの1つの気筒のモータリング圧力(失火時の圧力)の推移を示し、曲線3は、同じ気筒において正常な燃焼が行われたときの筒内圧力の推移を示す。クランク角0度が上死点であり、モータリング圧力は上死点でピークとなり、燃焼時の筒内圧力(曲線3)は、上死点を過ぎた点火時点付近でピークとなる。   First, the principle of the sensor output correction method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the pressure in the combustion chamber of the cylinder in the range of the crank angle from -180 degrees to 180 degrees. The range of the crank angle from -180 degrees to 0 degrees is the compression stroke, and from 0 degrees to 180 degrees. Expansion (combustion) stroke. Curve 1 shows the transition of the motoring pressure (pressure at the time of misfire) of one cylinder of the engine, and curve 3 shows the transition of the in-cylinder pressure when normal combustion is performed in the same cylinder. The crank angle of 0 degrees is the top dead center, the motoring pressure peaks at the top dead center, and the in-cylinder pressure during combustion (curve 3) peaks near the ignition time after the top dead center.

この実施形態では、圧縮行程において上死点に達する前の期間、たとえば図2に”a”で示す期間において、圧力検出手段(図1の筒内圧力センサ12)の検出出力を補正する補正式のパラメータを同定する。黒色のドット5は、筒内圧力センサ12による検出出力を示す。筒内圧力センサ12は、エンジンの燃焼室という過酷な環境に置かれており、温度の影響、経年変化などによって特性が変化する。この実施形態では、筒内圧力センサ12の検出出力がほぼモータリング圧力の曲線1上にくるよう、検出出力を補正する。こうして補正された検出出力を白色のドット7で示す。   In this embodiment, a correction formula for correcting the detection output of the pressure detection means (in-cylinder pressure sensor 12 in FIG. 1) in a period before reaching top dead center in the compression stroke, for example, a period indicated by “a” in FIG. Identify the parameters. A black dot 5 indicates a detection output by the in-cylinder pressure sensor 12. The in-cylinder pressure sensor 12 is placed in a harsh environment such as an engine combustion chamber, and its characteristics change due to the influence of temperature, aging, and the like. In this embodiment, the detection output is corrected so that the detection output of the in-cylinder pressure sensor 12 is substantially on the curve 1 of the motoring pressure. The detection output corrected in this way is indicated by white dots 7.

検出出力の補正は、筒内圧力センサの検出出力PD(θ)に、補正式 PS = PD(θ)k1 + C1 を適用することによって行われる。k1 は補正係数であり、C1 は定数である。θはクランク角度である。この補正式の2つのパラメータk1およびC1は、圧縮行程の、たとえば図2に”a”で示す期間において、モータリング圧力の推定値PMと、筒内圧力センサの検出出力を上述の補正式によって補正した値PSとの差(PM−PS)の二乗が最小になるよう、最小二乗法により演算して算出される。 The detection output is corrected by applying the correction expression PS = PD (θ) k 1 + C 1 to the detection output PD (θ) of the in-cylinder pressure sensor. k 1 is a correction coefficient, and C 1 is a constant. θ is a crank angle. The two parameters k 1 and C 1 of this correction formula are the above-described correction of the estimated value PM of the motoring pressure and the detection output of the in-cylinder pressure sensor during the compression stroke, for example, the period indicated by “a” in FIG. Calculation is performed by the least square method so that the square of the difference (PM−PS) from the value PS corrected by the equation is minimized.

このように補正されるセンサ出力を利用して、気筒の燃焼状態を判定することができる。燃焼(膨張)行程において混合気の燃焼開始後、たとえば図2に”b”で示す期間において、筒内圧力センサ12の出力を補正して得られる検出出力7(白色のドット)と、状態方程式で算出されるモータリング圧力PM(曲線1)との関係に基づいて、燃焼状態、たとえば、失火が生じたかどうかを判定する。例えば、PS/PMが予め定めたしきい値より小さいとき、失火が生じたと判定することができる。   The combustion state of the cylinder can be determined using the sensor output corrected in this way. After the start of combustion of the air-fuel mixture in the combustion (expansion) stroke, for example, during the period indicated by “b” in FIG. 2, the detection output 7 (white dot) obtained by correcting the output of the in-cylinder pressure sensor 12 and the state equation Based on the relationship with the motoring pressure PM (curve 1) calculated in step 1, it is determined whether a combustion state, for example, misfire has occurred. For example, when PS / PM is smaller than a predetermined threshold value, it can be determined that a misfire has occurred.

再び図1を参照すると、筒内圧力センサ12は、圧電素子であり、エンジンの各気筒(シリンダ)の点火プラグ付近に設けられている。圧力センサ12は、気筒内の圧力に応じた電荷信号を出力する。この信号をチャージアンプ31により電圧信号に変換して出力し、ローパスフィルタ33を介して入出力インタフェイス11に出力する。入出力インタフェイス11は、圧力センサ12からの信号をサンプリング部13に送る。サンプリング部13は、この信号を所定の周期、たとえば10kHz分の1の周期でサンプリングし、サンプル値をセンサ出力検出部15に渡す。   Referring to FIG. 1 again, the in-cylinder pressure sensor 12 is a piezoelectric element and is provided in the vicinity of a spark plug of each cylinder (cylinder) of the engine. The pressure sensor 12 outputs a charge signal corresponding to the pressure in the cylinder. This signal is converted into a voltage signal by the charge amplifier 31 and outputted, and then outputted to the input / output interface 11 through the low-pass filter 33. The input / output interface 11 sends a signal from the pressure sensor 12 to the sampling unit 13. The sampling unit 13 samples this signal at a predetermined period, for example, a period of 1/10 kHz, and passes the sample value to the sensor output detection unit 15.

センサ出力補正部17は、上述の補正式 PS = PD(θ)k1 + C1 に従って、センサ出力PD(θ)を補正する。センサ出力補正部17は、補正されたセンサ出力値PSを燃焼圧力検出部41に渡す。 The sensor output correction unit 17 corrects the sensor output PD (θ) according to the above-described correction formula PS = PD (θ) k 1 + C 1 . The sensor output correction unit 17 passes the corrected sensor output value PS to the combustion pressure detection unit 41.

一方において、燃焼室容積計算部19は、クランク角θに応じた気筒の燃焼室の容積Vcを次の数式により計算する。

Figure 2007309261
On the other hand, the combustion chamber volume calculation unit 19 calculates the cylinder combustion chamber volume V c according to the crank angle θ using the following equation.
Figure 2007309261

上の式で、mは、図3の関係から計算される、ピストン8の上死点からの変位を示す。rをクランク半径、l(エル)をコンロッド長とすると、λ=l/r である。Vdeadは、ピストンが上死点にあるときの燃焼室の容積、Apstnは、ピストンの断面積である。 In the above equation, m represents the displacement from the top dead center of the piston 8 calculated from the relationship of FIG. λ = l / r where r is the crank radius and l is the connecting rod length. V dead is the volume of the combustion chamber when the piston is at top dead center, and Apstn is the cross-sectional area of the piston.

一般に燃焼室の状態方程式は、次の(3)式で表されることが知られている。

Figure 2007309261
In general, it is known that the state equation of the combustion chamber is expressed by the following equation (3).
Figure 2007309261

(3)式で、Gは、例えばエアフローメータ、またはエンジン回転数および吸気圧に基づいて得られる吸入空気量、Rは気体定数、Tは、例えば吸気温度センサ、またはエンジン水温などの運転状態に基づいて得られる吸気温度である。kは補正係数、Cは定数である。   In Equation (3), G is an air flow meter or intake air amount obtained based on the engine speed and intake pressure, R is a gas constant, T is an operating state such as an intake air temperature sensor or engine water temperature, for example. This is the intake air temperature obtained based on this. k is a correction coefficient, and C is a constant.

本実施形態では、予めセンサ取り付け部の温度変化等の影響を受けない水晶圧電式の圧力センサを用いて燃焼室の圧力を実測し、この実測値を(3)式と対応させることによりkの値k0およびCの値C0を求めておく。これを(3)式に代入して得られる次の(4)式を用いてモータリング圧力を推定する。

Figure 2007309261
In this embodiment, the pressure in the combustion chamber is measured in advance using a quartz piezoelectric pressure sensor that is not affected by the temperature change of the sensor mounting portion in advance, and this measured value is made to correspond to the equation (3) to The value k 0 and the value C 0 of C are obtained. The motoring pressure is estimated using the following equation (4) obtained by substituting this into equation (3).
Figure 2007309261

モータリング圧力推定部20は、基本モータリング圧力計算部21およびモータリング圧力補正部22から構成される。基本モータリング圧力計算部21が(3)式の中の基本項目である基本モータリング圧力GRT/Vを計算する。モータリング圧力補正部22は、上述のようにして予め求められているパラメータk0およびC0を用いて、基本モータリング圧力を補正する。このパラメータk0およびC0は、吸気管圧力またはエンジン回転数などエンジンの負荷状態を表すパラメータに従って参照することができるテーブルとして用意されている。 The motoring pressure estimation unit 20 includes a basic motoring pressure calculation unit 21 and a motoring pressure correction unit 22. The basic motoring pressure calculator 21 calculates a basic motoring pressure GRT / V, which is a basic item in the equation (3). The motoring pressure correction unit 22 corrects the basic motoring pressure using the parameters k 0 and C 0 obtained in advance as described above. The parameters k 0 and C 0 are prepared as a table that can be referred to according to a parameter representing the engine load state such as the intake pipe pressure or the engine speed.

なお、モータリング圧力推定部20は、代替的に、基本モータリング圧力計算部21のみで構成する形式でも良い。この場合、モータリング圧力PMは、基本モータリング圧力計算部21が算出した基本モータリング圧力GRT/Vである。   The motoring pressure estimation unit 20 may alternatively be configured by only the basic motoring pressure calculation unit 21. In this case, the motoring pressure PM is the basic motoring pressure GRT / V calculated by the basic motoring pressure calculator 21.

パラメータ同定部23は、圧縮行程においてモータリング圧力推定部20が算出するモータリング圧力推定値PMとセンサ出力補正部17が出力する筒内圧力センサ12に基づく筒内圧力PSとの誤差(PM-PS)が最小になるよう、最小二乗法によりセンサ出力を補正する補正式のパラメータk1およびC1を同定する。センサ出力検出部15は、たとえば10kHz分の1の周期で圧力センサの出力をサンプリングし、クランク角度に同期したタイミングでサンプル値の平均値をセンサ出力値PD(θ)として、パラメータ同定部23に渡す。パラメータ同定部23は、気筒の圧縮行程において補正式のパラメータを同定する演算を実行する。モータリング圧力補正部から得られるクランク角度に応じたモータリング圧力推定値PM(θ)と、同じクランク角度におけるセンサ出力値PD(θ)に補正式PS = PD(θ)k1 + C1 を適用した値PSとの差の二乗、すなわち(PM(θ) - PD(θ)k1 - C12 が最小になる k1 および C1を既知の最小二乗法により求める。 The parameter identification unit 23 calculates an error (PM−) between the estimated motoring pressure value PM calculated by the motoring pressure estimation unit 20 in the compression stroke and the in-cylinder pressure PS based on the in-cylinder pressure sensor 12 output from the sensor output correction unit 17. The parameters k 1 and C 1 of the correction formula for correcting the sensor output by the least square method are identified so that (PS) is minimized. The sensor output detection unit 15 samples the output of the pressure sensor at a period of, for example, 1/10 kHz, and sets the average value of the sample values as the sensor output value PD (θ) at the timing synchronized with the crank angle. hand over. The parameter identification unit 23 executes a calculation for identifying parameters of the correction formula in the compression stroke of the cylinder. The correction formula PS = PD (θ) k 1 + C 1 is applied to the estimated motoring pressure value PM (θ) corresponding to the crank angle obtained from the motoring pressure correction unit and the sensor output value PD (θ) at the same crank angle. The square of the difference from the applied value PS, that is, k 1 and C 1 at which (PM (θ) −PD (θ) k 1 −C 1 ) 2 is minimized is obtained by a known least square method.

PMの離散値をy(i)で表し、筒内圧力センサから得られる筒内圧力PDのサンプル値(離散値)をx(i)で表すと、X(i)T=[x(0), x(1), …,x(n)]、Y(i)T=[y(0), y(1), …,y(n)]と表される。誤差の離散値の二乗の和は、次の式(5)で表される。サンプル値は、10kHz分の1の周期でとられ、iの値は、たとえば100までとする。

Figure 2007309261
When the discrete value of PM is represented by y (i) and the sample value (discrete value) of the in-cylinder pressure PD obtained from the in-cylinder pressure sensor is represented by x (i), X (i) T = [x (0) , x (1),..., x (n)], Y (i) T = [y (0), y (1),..., y (n)]. The sum of the squares of the discrete values of errors is expressed by the following equation (5). The sample value is taken at a period of 1/10 kHz, and the value of i is up to 100, for example.
Figure 2007309261

このFの値を最小にするkおよびCを求めるには、F(k,C)のkおよびCに関する偏微分が0となるkおよびCを求めればよい。これを数式で表すと、次のようになる。

Figure 2007309261
In order to obtain k and C that minimize the value of F, it is only necessary to obtain k and C at which the partial differentiation of F (k, C) with respect to k and C is zero. This can be expressed as follows:
Figure 2007309261

式(6)および(7)の右辺を整理すると、次のようになる。

Figure 2007309261
The right side of Equations (6) and (7) is organized as follows.
Figure 2007309261

これを行列で表現すると、次のようになる。

Figure 2007309261
この式を逆行列を使って変形すると、次のようになる。
Figure 2007309261
This can be expressed as a matrix as follows.
Figure 2007309261
When this equation is transformed using an inverse matrix, it becomes as follows.
Figure 2007309261

ここで、右辺の逆行列は、次の式で表される。

Figure 2007309261
Here, the inverse matrix on the right side is expressed by the following equation.
Figure 2007309261

センサ出力補正部17は、こうして同定されたパラメータを用いて燃焼行程においてセンサ出力を補正する。   The sensor output correction unit 17 corrects the sensor output in the combustion stroke using the parameters thus identified.

補正部17は、こうして同定されたパラメータを用いてセンサ出力PD(θ)を補正する。補正されたセンサ出力PS(θ)が燃焼圧力検出部41に渡される。   The correction unit 17 corrects the sensor output PD (θ) using the parameters thus identified. The corrected sensor output PS (θ) is passed to the combustion pressure detector 41.

燃焼圧力検出部41は、エンジンの気筒において混合気が燃焼する際の純粋に燃焼によって生じる圧力PC(θ)を算出する。図2を参照すると、筒内圧力センサ12の出力に基づいて検出される圧力PS(θ)(曲線3)は、燃焼がないときの気筒圧力であるモータリング圧力PM(θ)に、燃焼によって生じる圧力PC(θ)を加算したものになっている。したがって、PC(θ)= PS(θ)- PM(θ)の演算式によりPC(θ)を算出することができる。   The combustion pressure detection unit 41 calculates a pressure PC (θ) generated by pure combustion when the air-fuel mixture burns in the cylinder of the engine. Referring to FIG. 2, the pressure PS (θ) (curve 3) detected based on the output of the in-cylinder pressure sensor 12 is changed to the motoring pressure PM (θ), which is the cylinder pressure when there is no combustion, by combustion. The resulting pressure PC (θ) is added. Therefore, it is possible to calculate PC (θ) by an arithmetic expression of PC (θ) = PS (θ) −PM (θ).

こうして求めたPC(θ)は、たとえば、本願出願人による特許出願2005-097518に記載されるように気筒ごとの空燃比制御に使われるほか、多様なエンジン制御に使われる。   The PC (θ) thus obtained is used for air-fuel ratio control for each cylinder as described in, for example, Japanese Patent Application No. 2005-097518 by the applicant of the present application, and also used for various engine controls.

ところで、筒内圧力センサは、圧電セラミック素子であり、気筒内の燃焼圧力によって圧電素子の歪みが変化して生じる電荷の移動量をチャージアンプで電圧に変換するものである。この圧電素子の圧電定数、すなわち圧電素子にかかる力あたり発生する電荷、は温度が上昇するにつれて大きくなる。   Incidentally, the in-cylinder pressure sensor is a piezoelectric ceramic element, and converts a movement amount of electric charges generated by a distortion of the piezoelectric element due to combustion pressure in the cylinder into a voltage by a charge amplifier. The piezoelectric constant of this piezoelectric element, that is, the charge generated per force applied to the piezoelectric element, increases as the temperature rises.

図4は、このような温度特性と筒内圧力センサの出力の補正との関係を現す。前述したように、筒内圧センサの出力は、補正式PS=PD(θ)k1 + C1 に従って補正される。k1は、センサ出力をモデルであるモータリング圧力に適合するよう補正する比例係数であり、モデルフィッティング係数と呼ばれる。図4(A)は、筒内圧力センサの温度が十分高いときの挙動を示し、左の図の実線の波形がモータリング圧力を現し、点線の波形がセンサ出力PD(θ)を現す。図4(A)の右側の図の点線の波形は、上述の補正式により補正された筒内圧力PSを現す。 FIG. 4 shows the relationship between such temperature characteristics and the correction of the output of the in-cylinder pressure sensor. As described above, the output of the in-cylinder pressure sensor is corrected according to the correction formula PS = PD (θ) k 1 + C 1 . k 1 is a proportional coefficient for correcting the sensor output so as to match the motoring pressure as a model, and is called a model fitting coefficient. FIG. 4A shows the behavior when the temperature of the in-cylinder pressure sensor is sufficiently high. The solid line waveform in the left figure represents the motoring pressure, and the dotted line waveform represents the sensor output PD (θ). The waveform of the dotted line in the diagram on the right side of FIG. 4A represents the in-cylinder pressure PS corrected by the above correction equation.

図4(B)は、エンジン始動後で筒内圧センサの温度が低いときの挙動を現す。左の図の実線の波形がモータリング圧力を現し、点線の波形がセンサ出力PD(θ)を現す。図4(B)の右の図の点線の波形は、上述の補正式により補正された筒内圧力PSを現す。このことからわかるように、係数k1は温度が低いほど大きな値をとる。 FIG. 4B shows the behavior when the temperature of the in-cylinder pressure sensor is low after the engine is started. The solid waveform in the left figure represents the motoring pressure, and the dotted waveform represents the sensor output PD (θ). The dotted waveform in the right diagram of FIG. 4B represents the in-cylinder pressure PS corrected by the above correction equation. As can be seen from this, the coefficient k 1 increases as the temperature decreases.

図5は、筒内圧力センサの温度とセンサ出力の低下率との関係を示す図である。エンジンが完全に暖気したときのエンジン水温の温度85℃を基準とし、センサ温度が低下するとき、センサ出力が低下する率を現している。この関係に基づいて、筒内圧力センサの出力の変化率からセンサ温度を求めることができる。この発明では、筒内圧力センサの出力の変化率に対応するパラメータとして、前述の補正係数k1を用いる。エンジンが十分暖気していない状態では、補正係数k1は、ほぼ温度に反比例して変化するから、係数k1の変化率からセンサ温度を求めることができる。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the temperature of the in-cylinder pressure sensor and the rate of decrease in sensor output. Based on the engine water temperature of 85 ° C. when the engine is completely warmed up, the rate at which the sensor output decreases when the sensor temperature decreases is shown. Based on this relationship, the sensor temperature can be obtained from the rate of change of the output of the in-cylinder pressure sensor. In the present invention, a parameter corresponding to the rate of change of the output of the in-cylinder pressure sensor, using the correction coefficient k 1 of the foregoing. In a state where the engine is not sufficiently warmed up, the correction coefficient k 1 changes in inverse proportion to the temperature, so that the sensor temperature can be obtained from the rate of change of the coefficient k 1 .

係数k1の変化率の平均値K1daveを、次のようにして求める。まず、エンジンが十分暖まっているとき(たとえば、エンジン水温が85℃以上のとき)、パラメータ同定部23が算出する各気筒のk1の値の学習値K1refh(各気筒)を算出する。次いで、各気筒についてk1の変化率、すなわち各気筒のk1とその気筒のK1refhとの比を求め、全気筒の変化率の和を算出し、この和を気筒数で割ることにより、係数k1の変化率の平均値K1daveを求める。 The average K1dave rate of change of the coefficients k 1, obtained in the following manner. First, when the engine is sufficiently warm (e.g., when the engine coolant temperature is above 85 ° C.), and calculates the learning value K1refh (each cylinder) values of k 1 of each cylinder parameter identification unit 23 is calculated. Then, the rate of change of k 1 for each cylinder, i.e. determine the ratio between K1refh of k 1 and its cylinders of each cylinder, calculates the sum of the rate of change of all the cylinders, by dividing this sum by the number of cylinders, the coefficient The average value K1dave of the rate of change of k 1 is obtained.

図6は、係数k1 の変化率の平均値K1daveと筒内圧力センサの温度との関係を示す。図1にもどると、温度推定部61は、パラメータ同定部23から渡される係数k1 からその変化率の平均値K1daveを算出し、電子制御ユニットのROMに記憶されている図6に対応するテーブルを参照して筒内圧力センサの温度を求める。 Figure 6 shows the relationship between the temperature of the average value K1dave rate of change of the coefficients k 1 and cylinder pressure sensor. Returning to FIG. 1, the temperature estimation unit 61 calculates the average value K1dave of the rate of change from the coefficient k 1 passed from the parameter identification unit 23, and stores the table corresponding to FIG. 6 stored in the ROM of the electronic control unit. To obtain the temperature of the in-cylinder pressure sensor.

こうして求めた筒内圧力センサの温度は、エンジンの燃焼室付近の温度を現すから、エンジンの諸々の制御に使用することができる。たとえば、背景技術で示した特許文献1に記載される技術において、エンジン始動後のエンジン水温が十分上昇していない状態において、エンジン水温に代えて使用することができる。また、空燃比制御のためにこの温度を使用することができる。   Since the temperature of the in-cylinder pressure sensor thus obtained represents the temperature in the vicinity of the combustion chamber of the engine, it can be used for various controls of the engine. For example, in the technique described in Patent Document 1 shown in the background art, the engine water temperature can be used instead of the engine water temperature in a state where the engine water temperature after starting the engine has not sufficiently increased. This temperature can also be used for air-fuel ratio control.

以上、本発明を具体的な実施例について説明したが、本発明はこのような実施例に限定されるものではない。また、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンのいずれに対しても使用することができる。   While the present invention has been described with respect to specific embodiments, the present invention is not limited to such embodiments. Moreover, it can be used for both gasoline engines and diesel engines.

本発明の一実施形態である空燃比制御装置の全体的構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of an air-fuel ratio control apparatus according to an embodiment of the present invention. モータリング圧力曲線および燃焼時のセンサ出力の補正値の曲線を示す図である。It is a figure which shows the motoring pressure curve and the curve of the correction value of the sensor output at the time of combustion. ピストン位置を計算するための概念図である。It is a conceptual diagram for calculating a piston position. モータリング圧力と筒内圧力センサ出力の補正処理との関係を示す図。The figure which shows the relationship between a motoring pressure and the correction process of a cylinder pressure sensor output. 筒内圧力センサの温度とセンサ出力の低下率との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the temperature of a cylinder pressure sensor, and the fall rate of a sensor output. 筒内圧力センサ出力を補正する補正係数の変化率の平均値と、燃焼室付近の温度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the average value of the change rate of the correction coefficient which correct | amends a cylinder pressure sensor output, and the temperature of a combustion chamber vicinity.

符号の説明Explanation of symbols

10 電子制御ユニット(ECU)
12 筒内圧センサ
15 センサ出力検出部
20 モータリング圧力推定部
45 平均着火遅れ算出部
47 空燃比補正部
49 燃料噴射量算出部
10 Electronic control unit (ECU)
12 In-cylinder pressure sensor 15 Sensor output detection unit 20 Motoring pressure estimation unit 45 Average ignition delay calculation unit 47 Air-fuel ratio correction unit 49 Fuel injection amount calculation unit

Claims (3)

内燃機関の燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力検出手段と、
前記内燃機関のモータリング圧力を推定する推定手段と、
前記内燃機関の圧縮行程において、前記筒内圧力検出手段で検出される圧力と前記モータリング圧力との偏差が最小となるよう、前記検出される圧力を補正する補正パラメータを同定する同定手段と、
前記補正パラメータに基づいて前記筒内圧力検出手段の温度を推定する温度推定手段と、
を備える内燃機関のための温度推定装置。
In-cylinder pressure detecting means for detecting the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine;
Estimating means for estimating the motoring pressure of the internal combustion engine;
Identifying means for identifying a correction parameter for correcting the detected pressure so that a deviation between the pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means and the motoring pressure is minimized in the compression stroke of the internal combustion engine;
Temperature estimating means for estimating the temperature of the in-cylinder pressure detecting means based on the correction parameter;
A temperature estimation device for an internal combustion engine comprising:
前記モータリング圧力推定手段は、
前記内燃機関のクランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
前記クランク角度検出手段で検出されるクランク角度に基づいて前記内燃機関の燃焼室の容積を算出する手段と、を備え、
前記算出された容積を含む演算式により前記モータリング圧力を推定する、
請求項1に記載の温度推定装置。
The motoring pressure estimation means is
Crank angle detecting means for detecting a crank angle of the internal combustion engine;
Means for calculating the volume of the combustion chamber of the internal combustion engine based on the crank angle detected by the crank angle detection means,
Estimating the motoring pressure by an arithmetic expression including the calculated volume;
The temperature estimation apparatus according to claim 1.
前記内燃機関の始動時には、前記内燃機関の水温に変えて前記温度推定手段により推定される温度を用いて前記内燃機関の制御を行うよう構成された、請求項1に記載の温度推定装置を備えた内燃機関の制御装置。
2. The temperature estimation device according to claim 1, wherein when the internal combustion engine is started, the internal combustion engine is controlled using a temperature estimated by the temperature estimation means instead of the water temperature of the internal combustion engine. Control device for internal combustion engine.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011043125A (en) * 2009-08-21 2011-03-03 Honda Motor Co Ltd In-cylinder gas quantity estimating device of internal combustion engine
CN102536377A (en) * 2010-12-06 2012-07-04 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Method for operating variable displacement oil pump

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011043125A (en) * 2009-08-21 2011-03-03 Honda Motor Co Ltd In-cylinder gas quantity estimating device of internal combustion engine
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