JP2008255932A - Cylinder pressure estimation method and cylinder pressure estimation device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の筒内圧推定方法および筒内圧推定装置に関する。 The present invention relates to an in-cylinder pressure estimation method and an in-cylinder pressure estimation apparatus for an internal combustion engine.
特開2004−245173号公報には、火花点火式エンジンの運転条件から、圧縮上死点後の所定クランク位置に設定した基準クランク角での筒内圧力と未燃ガス温度とを求め、これら筒内圧力と未燃ガス温度とを用いてノッキング指標値を算出する技術が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-245173 obtains in-cylinder pressure and unburned gas temperature at a reference crank angle set at a predetermined crank position after compression top dead center from operating conditions of a spark ignition type engine. A technique for calculating a knocking index value using an internal pressure and an unburned gas temperature is disclosed.
上記従来技術では、基準クランク角での筒内圧を運転条件から推定している。しかしながら、この方法では、筒内圧を精度良く推定することは困難である。 In the above prior art, the in-cylinder pressure at the reference crank angle is estimated from the operating conditions. However, with this method, it is difficult to accurately estimate the in-cylinder pressure.
また、近年では、例えば燃料性状検出、失火検出、筒内状態量(燃焼割合等)をベースとする制御などを実現するために、筒内圧を細かいクランク角の刻み幅で精度良く求めたいという要望がある。 In recent years, in order to realize, for example, fuel property detection, misfire detection, control based on the in-cylinder state quantity (combustion ratio, etc.), a request to accurately obtain the in-cylinder pressure with a fine crank angle step size. There is.
しかしながら、クランク角センサの計測刻みは、通常、10度あるいは30度と粗い。また、クランク角センサは、センサ特性の個体差や、ロータ寸法の個体差などの影響により、ノイズも大きい。このため、細かいクランク角刻みで筒内圧を精度良く求めることは困難である。 However, the measurement increment of the crank angle sensor is usually as coarse as 10 degrees or 30 degrees. In addition, the crank angle sensor is also noisy due to the influence of individual differences in sensor characteristics, individual differences in rotor dimensions, and the like. For this reason, it is difficult to accurately obtain the in-cylinder pressure with fine crank angle increments.
また、筒内圧センサは高価であるので、なるべくならば筒内圧センサを設置することなしに筒内圧を求めたいという要望もある。 Further, since the in-cylinder pressure sensor is expensive, there is a demand to obtain the in-cylinder pressure without installing the in-cylinder pressure sensor if possible.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、細かいクランク角刻みで筒内圧推定値を精度良く求めることのできる内燃機関の筒内圧推定方法および筒内圧推定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an in-cylinder pressure estimation method and an in-cylinder pressure estimation device for an internal combustion engine capable of accurately obtaining an in-cylinder pressure estimation value with fine crank angle increments. For the purpose.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の筒内圧推定方法であって、
内燃機関の吸気弁閉時期と排気弁開時期との間の複数点の筒内圧を取得する筒内圧取得ステップと、
前記筒内圧取得ステップで取得された筒内圧に基づいて、筒内の熱発生パターンと筒内圧との関係を表すモデル式に含まれる複数の未定パラメータを決定するパラメータ決定ステップと、
前記パラメータ決定ステップで決定されたパラメータが代入された前記モデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を算出する筒内圧推定ステップと、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a method for estimating an in-cylinder pressure of an internal combustion engine,
In-cylinder pressure acquisition step of acquiring a plurality of in-cylinder pressures between the intake valve closing timing and the exhaust valve opening timing of the internal combustion engine;
Based on the in-cylinder pressure acquired in the in-cylinder pressure acquisition step, a parameter determination step for determining a plurality of undetermined parameters included in the model formula representing the relationship between the in-cylinder heat generation pattern and the in-cylinder pressure;
An in-cylinder pressure estimating step for calculating an in-cylinder pressure estimated value at a predetermined crank angle based on the model formula into which the parameter determined in the parameter determining step is substituted;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記モデル式は、Wiebe関数に基づくものであり、
前記複数のパラメータには、形状パラメータm、効率パラメータk、燃焼期間θpおよび熱発生開始クランク角θbが含まれることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The model formula is based on the Wiebe function,
Wherein the plurality of parameters, the shape parameter m, the efficiency parameter k, characterized to include combustion period theta p and thermogenesis start crank angle theta b.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記筒内圧取得ステップは、
クランク角速度を取得するクランク角速度取得ステップと、
前記内燃機関の機械損失により生ずる機械損失トルクを算出する機械損失トルク算出ステップと、
前記内燃機関の運動部材により生ずる慣性質量トルクを算出する慣性質量トルク算出ステップと、
前記クランク角速度と、前記機械損失トルクと、前記慣性質量トルクとに基づいて、筒内圧により生ずる筒内圧トルクを算出する筒内圧トルク算出ステップと、
筒内容積変化率を算出する筒内容積変化率算出ステップと、
前記筒内圧トルクと前記筒内容積変化率とから筒内圧を算出する筒内圧算出ステップと、
を含むことを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The in-cylinder pressure acquisition step includes:
A crank angular speed acquisition step for acquiring the crank angular speed;
A mechanical loss torque calculating step for calculating a mechanical loss torque generated by the mechanical loss of the internal combustion engine;
An inertial mass torque calculating step for calculating an inertial mass torque generated by the moving member of the internal combustion engine;
An in-cylinder pressure torque calculating step for calculating an in-cylinder pressure torque generated by an in-cylinder pressure based on the crank angular velocity, the mechanical loss torque, and the inertia mass torque;
An in-cylinder volume change rate calculating step for calculating an in-cylinder volume change rate;
An in-cylinder pressure calculating step of calculating an in-cylinder pressure from the in-cylinder pressure torque and the in-cylinder volume change rate;
It is characterized by including.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、クランク角を検出するクランク角センサを備え、
前記筒内圧取得ステップでは、前記クランク角センサの計測刻み毎の筒内圧を取得することを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The internal combustion engine includes a crank angle sensor that detects a crank angle,
In the in-cylinder pressure obtaining step, the in-cylinder pressure is obtained for each measurement step of the crank angle sensor.
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、複数気筒を有し、
前記筒内圧取得ステップは、
クランク角速度を取得するクランク角速度取得ステップと、
前記内燃機関の機械損失により生ずる機械損失トルクを算出する機械損失トルク算出ステップと、
前記内燃機関の運動部材により生ずる慣性質量トルクを算出する慣性質量トルク算出ステップと、
前記クランク角速度と、前記機械損失トルクと、前記慣性質量トルクとに基づいて、全気筒の筒内圧により生ずる全気筒筒内圧トルクを算出する全気筒筒内圧トルク算出ステップと、
各気筒の筒内容積変化率を算出する筒内容積変化率算出ステップと、
前記全気筒筒内圧トルクと、前記各気筒の筒内容積変化率とから、気筒別筒内圧を算出する気筒別筒内圧算出ステップと、
を含み、
前記パラメータ決定ステップでは、前記気筒別筒内圧に基づいて、前記未定パラメータを気筒別に決定し、
前記筒内圧推定ステップでは、気筒別に決定された前記パラメータが代入された気筒別の前記モデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を気筒別に算出することを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The in-cylinder pressure acquisition step includes:
A crank angular speed acquisition step for acquiring the crank angular speed;
A mechanical loss torque calculating step for calculating a mechanical loss torque generated by the mechanical loss of the internal combustion engine;
An inertial mass torque calculating step for calculating an inertial mass torque generated by the moving member of the internal combustion engine;
All-cylinder in-cylinder pressure torque calculating step for calculating all-cylinder in-cylinder pressure torque generated by the in-cylinder pressure of all cylinders based on the crank angular velocity, the mechanical loss torque, and the inertia mass torque;
An in-cylinder volume change rate calculating step for calculating an in-cylinder volume change rate of each cylinder;
A cylinder-specific cylinder pressure calculation step for calculating a cylinder-specific cylinder pressure from the all-cylinder cylinder pressure torque and the cylinder volume change rate of each cylinder;
Including
In the parameter determining step, the undetermined parameter is determined for each cylinder based on the cylinder internal pressure.
In the in-cylinder pressure estimating step, an estimated in-cylinder pressure value at a predetermined crank angle is calculated for each cylinder based on the model formula for each cylinder into which the parameter determined for each cylinder is substituted.
また、第6の発明は、第5の発明において、
前記気筒別筒内圧算出ステップでは、気筒別筒内圧が所定時間変化しないとの仮定に基づいて、前記気筒別筒内圧を算出することを特徴とする。
The sixth invention is the fifth invention, wherein
The cylinder-by-cylinder internal pressure calculation step calculates the cylinder-by-cylinder internal pressure based on the assumption that the cylinder-by-cylinder internal pressure does not change for a predetermined time.
また、第7の発明は、第5の発明において、
前記内燃機関は、クランク角を検出するクランク角センサを備え、
前記クランク角速度取得ステップは、前記クランク角センサの計測刻み毎に取得されるクランク角速度を補間することにより、前記計測刻みより小さい刻み幅の補間後クランク角速度を算出する補間後クランク角速度算出ステップを含み、
前記気筒別筒内圧算出ステップでは、気筒別筒内圧が、前記小さい刻み幅に応じた所定の時間変化しないとの仮定に基づいて、前記気筒別筒内圧を算出することを特徴とする。
The seventh invention is the fifth invention, wherein
The internal combustion engine includes a crank angle sensor that detects a crank angle,
The crank angular velocity acquisition step includes a post-interpolation crank angular velocity calculation step of calculating a post-interpolation crank angular velocity with a step size smaller than the measurement step by interpolating a crank angular velocity acquired at each measurement step of the crank angle sensor. ,
In the cylinder-by-cylinder pressure calculation step, the cylinder-by-cylinder pressure is calculated based on the assumption that the cylinder-by-cylinder pressure does not change for a predetermined time according to the small step size.
また、第8の発明は、内燃機関の筒内圧推定装置であって、
内燃機関の吸気弁閉時期と排気弁開時期との間の複数点の筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記筒内圧取得手段により取得された筒内圧に基づいて、筒内の熱発生パターンと筒内圧との関係を表すモデル式に含まれる複数の未定パラメータを決定するパラメータ決定手段と、
前記パラメータ決定手段で決定されたパラメータが代入された前記モデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を算出する筒内圧推定手段と、
を備えることを特徴とする。
An eighth invention is an in-cylinder pressure estimating device for an internal combustion engine,
In-cylinder pressure acquisition means for acquiring a plurality of in-cylinder pressures between the intake valve closing timing and the exhaust valve opening timing of the internal combustion engine;
Based on the in-cylinder pressure acquired by the in-cylinder pressure acquisition unit, a parameter determination unit that determines a plurality of undetermined parameters included in a model expression representing a relationship between the in-cylinder heat generation pattern and the in-cylinder pressure;
In-cylinder pressure estimating means for calculating an estimated value of in-cylinder pressure at a predetermined crank angle based on the model formula into which the parameter determined by the parameter determining means is substituted;
It is characterized by providing.
また、第9の発明は、第8の発明において、
前記モデル式は、Wiebe関数に基づくものであり、
前記複数のパラメータには、形状パラメータm、効率パラメータk、燃焼期間θpおよび熱発生開始クランク角θbが含まれることを特徴とする。
The ninth invention is the eighth invention, wherein
The model formula is based on the Wiebe function,
Wherein the plurality of parameters, the shape parameter m, the efficiency parameter k, characterized to include combustion period theta p and thermogenesis start crank angle theta b.
また、第10の発明は、第8または第9の発明において、
前記筒内圧取得手段は、
クランク角速度を取得するクランク角速度取得手段と、
前記内燃機関の機械損失により生ずる機械損失トルクを算出する機械損失トルク算出手段と、
前記内燃機関の運動部材により生ずる慣性質量トルクを算出する慣性質量トルク算出手段と、
前記クランク角速度と、前記機械損失トルクと、前記慣性質量トルクとに基づいて、筒内圧により生ずる筒内圧トルクを算出する筒内圧トルク算出手段と、
筒内容積変化率を算出する筒内容積変化率算出手段と、
前記筒内圧トルクと前記筒内容積変化率とから筒内圧を算出する筒内圧算出手段と、
を含むことを特徴とする。
The tenth invention is the eighth or ninth invention, wherein
The in-cylinder pressure acquisition means includes
Crank angular velocity acquisition means for acquiring the crank angular velocity;
Mechanical loss torque calculating means for calculating a mechanical loss torque generated by the mechanical loss of the internal combustion engine;
Inertia mass torque calculating means for calculating inertia mass torque generated by the moving member of the internal combustion engine;
In-cylinder pressure torque calculating means for calculating in-cylinder pressure torque generated by the in-cylinder pressure based on the crank angular velocity, the mechanical loss torque, and the inertia mass torque;
An in-cylinder volume change rate calculating means for calculating an in-cylinder volume change rate;
In-cylinder pressure calculating means for calculating in-cylinder pressure from the in-cylinder pressure torque and the in-cylinder volume change rate;
It is characterized by including.
また、第11の発明は、第8乃至第10の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、クランク角を検出するクランク角センサを備え、
前記筒内圧取得手段は、前記クランク角センサの計測刻み毎の筒内圧を取得することを特徴とする。
Further, an eleventh aspect of the invention is any one of the eighth to tenth aspects of the invention,
The internal combustion engine includes a crank angle sensor that detects a crank angle,
The in-cylinder pressure acquisition means acquires the in-cylinder pressure at every measurement interval of the crank angle sensor.
また、第12の発明は、第8乃至第11の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関は、複数気筒を有し、
前記筒内圧取得手段は、
クランク角速度を取得するクランク角速度取得手段と、
前記内燃機関の機械損失により生ずる機械損失トルクを算出する機械損失トルク算出手段と、
前記内燃機関の運動部材により生ずる慣性質量トルクを算出する慣性質量トルク算出手段と、
前記クランク角速度と、前記機械損失トルクと、前記慣性質量トルクとに基づいて、全気筒の筒内圧により生ずる全気筒筒内圧トルクを算出する全気筒筒内圧トルク算出手段と、
各気筒の筒内容積変化率を算出する筒内容積変化率算出手段と、
前記全気筒筒内圧トルクと、前記各気筒の筒内容積変化率とから、気筒別筒内圧を算出する気筒別筒内圧算出手段と、
を含み、
前記パラメータ決定手段は、前記気筒別筒内圧に基づいて、前記未定パラメータを気筒別に決定し、
前記筒内圧推定手段は、気筒別に決定された前記パラメータが代入された気筒別の前記モデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を気筒別に算出することを特徴とする。
In addition, a twelfth aspect of the invention is any one of the eighth to eleventh aspects of the invention.
The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The in-cylinder pressure acquisition means includes
Crank angular velocity acquisition means for acquiring the crank angular velocity;
Mechanical loss torque calculating means for calculating a mechanical loss torque generated by the mechanical loss of the internal combustion engine;
Inertia mass torque calculating means for calculating inertia mass torque generated by the moving member of the internal combustion engine;
All-cylinder in-cylinder pressure torque calculating means for calculating all-cylinder in-cylinder pressure torque generated by the in-cylinder pressure of all cylinders based on the crank angular velocity, the mechanical loss torque, and the inertia mass torque;
An in-cylinder volume change rate calculating means for calculating an in-cylinder volume change rate of each cylinder;
In-cylinder in-cylinder pressure calculating means for calculating in-cylinder in-cylinder pressure from the all-cylinder in-cylinder pressure torque and the in-cylinder volume change rate of each cylinder;
Including
The parameter determination means determines the undetermined parameter for each cylinder based on the cylinder internal pressure.
The in-cylinder pressure estimating means calculates an in-cylinder pressure estimated value at a predetermined crank angle for each cylinder based on the model equation for each cylinder into which the parameter determined for each cylinder is substituted.
また、第13の発明は、第12の発明において、
前記気筒別筒内圧算出手段は、気筒別筒内圧が所定時間変化しないとの仮定に基づいて、前記気筒別筒内圧を算出することを特徴とする。
The thirteenth invention in the twelfth invention,
The cylinder-specific cylinder pressure calculating means calculates the cylinder-specific cylinder pressure based on the assumption that the cylinder-specific cylinder pressure does not change for a predetermined time.
また、第14の発明は、第12の発明において、
前記内燃機関は、クランク角を検出するクランク角センサを備え、
前記クランク角速度取得手段は、前記クランク角センサの計測刻み毎に取得されるクランク角速度を補間することにより、前記計測刻みより小さい刻み幅の補間後クランク角速度を算出する補間後クランク角速度算出手段を含み、
前記気筒別筒内圧算出手段は、気筒別筒内圧が、前記小さい刻み幅に応じた所定の時間変化しないとの仮定に基づいて、前記気筒別筒内圧を算出することを特徴とする。
The fourteenth invention is the twelfth invention,
The internal combustion engine includes a crank angle sensor that detects a crank angle,
The crank angular speed acquisition means includes post-interpolation crank angular speed calculation means for calculating a post-interpolation crank angular speed having a step size smaller than the measurement step by interpolating a crank angular speed acquired at each measurement step of the crank angle sensor. ,
The cylinder-by-cylinder in-cylinder pressure calculating means calculates the cylinder-by-cylinder in-cylinder pressure based on an assumption that the cylinder-by-cylinder in-cylinder pressure does not change for a predetermined time according to the small step size.
第1の発明によれば、内燃機関の吸気弁閉時期と排気弁開時期との間の複数点の筒内圧を取得し、その取得された筒内圧に基づいて、筒内の熱発生パターンと筒内圧との関係を表すモデル式に含まれる複数の未定パラメータを決定することができる。そして、その決定したパラメータを代入したモデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を算出することができる。このため、第1の発明によれば、クランク角センサ信号のノイズ等の影響を、上記モデル式を用いることで補正することができるので、高精度な筒内圧推定値を得ることができる。また、クランク角センサの計測刻みにかかわらず、より細かいクランク角刻みで筒内圧推定値を求めることができる。 According to the first invention, a plurality of in-cylinder pressures between the intake valve closing timing and the exhaust valve opening timing of the internal combustion engine are acquired, and based on the acquired in-cylinder pressure, the in-cylinder heat generation pattern and A plurality of undetermined parameters included in the model expression representing the relationship with the in-cylinder pressure can be determined. Based on the model formula into which the determined parameter is substituted, the in-cylinder pressure estimated value at a predetermined crank angle can be calculated. For this reason, according to the first aspect, the influence of the noise or the like of the crank angle sensor signal can be corrected by using the above model formula, so that a highly accurate in-cylinder pressure estimated value can be obtained. In addition, the in-cylinder pressure estimated value can be obtained with finer crank angle increments regardless of the measurement increments of the crank angle sensor.
第2の発明によれば、形状パラメータm、効率パラメータk、燃焼期間θpおよび熱発生開始クランク角θbを含むWiebe関数に基づいたモデル式を利用することにより、推定精度を更に向上することができる。 According to the second invention, the estimation accuracy is further improved by using the model equation based on the Wiebe function including the shape parameter m, the efficiency parameter k, the combustion period θ p and the heat generation start crank angle θ b. Can do.
第3の発明によれば、クランク角速度と、機械損失トルクと、慣性質量トルクとに基づいて、筒内圧により生ずる筒内圧トルクを算出し、その筒内圧トルクと筒内容積変化率とから、上記モデル式のパラメータを決定するための筒内圧を精度良く算出することができる。 According to the third aspect of the present invention, the in-cylinder pressure torque generated by the in-cylinder pressure is calculated based on the crank angular speed, the mechanical loss torque, and the inertial mass torque. From the in-cylinder pressure torque and the in-cylinder volume change rate, The in-cylinder pressure for determining the parameters of the model formula can be calculated with high accuracy.
第4の発明によれば、上記モデル式のパラメータを決定するための筒内圧をクランク角センサの計測刻み毎に取得することができる。このため、上記モデル式のパラメータをより高い精度で決定することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the in-cylinder pressure for determining the parameter of the model formula can be acquired for each measurement step of the crank angle sensor. For this reason, the parameter of the model equation can be determined with higher accuracy.
第5の発明によれば、気筒別筒内圧を算出し、その気筒別筒内圧に基づいて、上記モデル式のパラメータを気筒別に決定することができる。このため、気筒別のモデル式に基づいて、筒内圧推定値を気筒別に精度良く算出することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the cylinder-by-cylinder in-cylinder pressure can be calculated, and the parameters of the model formula can be determined for each cylinder based on the in-cylinder in-cylinder pressure. For this reason, it is possible to accurately calculate the in-cylinder pressure estimated value for each cylinder based on the model formula for each cylinder.
第6の発明によれば、気筒別筒内圧が所定時間変化しないとの仮定に基づいて気筒別筒内圧を算出する。このため、簡便な方法で、気筒別筒内圧を精度良く算出することができる。 According to the sixth aspect, the cylinder-by-cylinder pressure is calculated based on the assumption that the cylinder-by-cylinder pressure does not change for a predetermined time. For this reason, the cylinder internal cylinder pressure can be accurately calculated by a simple method.
第7の発明によれば、クランク角センサの計測刻み毎に取得されるクランク角速度を補間することにより、その計測刻みより小さい刻み幅の補間後クランク角速度を算出することができる。そして、気筒別筒内圧が、その小さい刻み幅に応じた所定の時間変化しないとの仮定に基づいて気筒別筒内圧を算出する。このため、第7の発明によれば、クランク角センサの計測刻みが大きい場合であっても、上記仮定を精度良く成立させることができる。よって、気筒別筒内圧をより高い精度で算出することができる。 According to the seventh aspect, by interpolating the crank angular velocity acquired for each measurement step of the crank angle sensor, the post-interpolation crank angular velocity having a step size smaller than the measurement step can be calculated. Then, the cylinder-by-cylinder pressure is calculated based on the assumption that the cylinder-by-cylinder pressure does not change for a predetermined time corresponding to the small step size. For this reason, according to the seventh aspect, the above assumption can be established with high accuracy even when the measurement increment of the crank angle sensor is large. Therefore, the cylinder internal cylinder pressure can be calculated with higher accuracy.
第8の発明によれば、内燃機関の吸気弁閉時期と排気弁開時期との間の複数点の筒内圧を取得し、その取得された筒内圧に基づいて、筒内の熱発生パターンと筒内圧との関係を表すモデル式に含まれる複数の未定パラメータを決定することができる。そして、その決定したパラメータを代入したモデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を算出することができる。このため、第8の発明によれば、クランク角センサ信号のノイズ等の影響を、上記モデル式を用いることで補正することができるので、高精度な筒内圧推定値を得ることができる。また、クランク角センサの計測刻みにかかわらず、より細かいクランク角刻みで筒内圧推定値を求めることができる。 According to the eighth invention, a plurality of in-cylinder pressures between the intake valve closing timing and the exhaust valve opening timing of the internal combustion engine are acquired, and based on the acquired in-cylinder pressure, the in-cylinder heat generation pattern and A plurality of undetermined parameters included in the model expression representing the relationship with the in-cylinder pressure can be determined. Based on the model formula into which the determined parameter is substituted, the in-cylinder pressure estimated value at a predetermined crank angle can be calculated. For this reason, according to the eighth aspect of the invention, the influence of noise or the like of the crank angle sensor signal can be corrected by using the above model formula, so that a highly accurate in-cylinder pressure estimated value can be obtained. In addition, the in-cylinder pressure estimated value can be obtained with finer crank angle increments regardless of the measurement increments of the crank angle sensor.
第9の発明によれば、形状パラメータm、効率パラメータk、燃焼期間θpおよび熱発生開始クランク角θbを含むWiebe関数に基づいたモデル式を利用することにより、推定精度を更に向上することができる。 According to the ninth invention, the estimation accuracy is further improved by using the model formula based on the Wiebe function including the shape parameter m, the efficiency parameter k, the combustion period θ p and the heat generation start crank angle θ b. Can do.
第10の発明によれば、クランク角速度と、機械損失トルクと、慣性質量トルクとに基づいて、筒内圧により生ずる筒内圧トルクを算出し、その筒内圧トルクと筒内容積変化率とから、上記モデル式のパラメータを決定するための筒内圧を精度良く算出することができる。 According to the tenth aspect of the invention, the in-cylinder pressure torque generated by the in-cylinder pressure is calculated based on the crank angular velocity, the mechanical loss torque, and the inertia mass torque, and the above-mentioned in-cylinder pressure torque and the in-cylinder volume change rate are The in-cylinder pressure for determining the parameters of the model formula can be calculated with high accuracy.
第11の発明によれば、上記モデル式のパラメータを決定するための筒内圧をクランク角センサの計測刻み毎に取得することができる。このため、上記モデル式のパラメータをより高い精度で決定することができる。 According to the eleventh aspect, the in-cylinder pressure for determining the parameters of the model equation can be acquired for each measurement step of the crank angle sensor. For this reason, the parameter of the model equation can be determined with higher accuracy.
第12の発明によれば、気筒別筒内圧を算出し、その気筒別筒内圧に基づいて、上記モデル式のパラメータを気筒別に決定することができる。このため、気筒別のモデル式に基づいて、筒内圧推定値を気筒別に精度良く算出することができる。 According to the twelfth aspect, the cylinder-by-cylinder internal pressure can be calculated, and the parameter of the model equation can be determined for each cylinder based on the cylinder-in-cylinder pressure. For this reason, it is possible to accurately calculate the in-cylinder pressure estimated value for each cylinder based on the model formula for each cylinder.
第13の発明によれば、気筒別筒内圧が所定時間変化しないとの仮定に基づいて気筒別筒内圧を算出する。このため、簡便な方法で、気筒別筒内圧を精度良く算出することができる。 According to the thirteenth invention, the cylinder-by-cylinder pressure is calculated based on the assumption that the cylinder-by-cylinder pressure does not change for a predetermined time. For this reason, the cylinder internal cylinder pressure can be accurately calculated by a simple method.
第14の発明によれば、クランク角センサの計測刻み毎に取得されるクランク角速度を補間することにより、その計測刻みより小さい刻み幅の補間後クランク角速度を算出することができる。そして、気筒別筒内圧が、その小さい刻み幅に応じた所定の時間変化しないとの仮定に基づいて気筒別筒内圧を算出する。このため、第14の発明によれば、クランク角センサの計測刻みが大きい場合であっても、上記仮定を精度良く成立させることができる。よって、気筒別筒内圧をより高い精度で算出することができる。 According to the fourteenth aspect of the present invention, by interpolating the crank angular velocity acquired for each measurement step of the crank angle sensor, the post-interpolation crank angular velocity having a step size smaller than that measurement step can be calculated. Then, the cylinder-by-cylinder pressure is calculated based on the assumption that the cylinder-by-cylinder pressure does not change for a predetermined time corresponding to the small step size. Therefore, according to the fourteenth aspect, the above assumption can be established with high accuracy even when the measurement increment of the crank angle sensor is large. Therefore, the cylinder internal cylinder pressure can be calculated with higher accuracy.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関10を備えている。
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an
内燃機関10の筒内には、吸気通路12および排気通路14が連通している。吸気通路12には、吸入空気量Gaを検出するエアフローメータ16が配置されている。エアフローメータ16の下流には、スロットル弁18が配置されている。スロットル弁18の開度は、スロットルモータ20の作動によって調整される。スロットル弁18の近傍には、スロットル弁18の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ22が配置されている。また、アクセルペダルの近傍には、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ24が設けられている。
An
内燃機関10の気筒には、吸気ポート11内に燃料を噴射するための燃料インジェクタ26が配置されている。内燃機関10の気筒には、更に、吸気弁28、点火プラグ30、排気弁32およびピストン34が設けられている。なお、本発明における内燃機関は、図示のようなポート噴射式のものに限らず、燃料を筒内に直接噴射する筒内直接噴射式のものでもよく、更にはポート噴射と筒内噴射とを併用するものでもよい。
A
また、本実施形態のシステムは、クランク軸36の回転角度(回転位置)、すなわちクランク角θを検出するクランク角センサ38と、エンジンオイルの温度を検出する油温センサ42と、ECU(Electronic Control Unit)50とを備えている。ECU50には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが電気的に接続されている。
Further, the system of the present embodiment includes a
[実施の形態1の特徴]
本実施形態では、クランク角センサ38の出力に加えて、熱発生パターンモデルであるWiebe関数を利用したモデル式を用いることにより、高精度な筒内圧推定値を算出する。以下、その具体的手順について説明する。図2および図3は、筒内圧推定値を算出するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。
[Features of Embodiment 1]
In the present embodiment, in addition to the output of the
これらのルーチンによれば、まず、クランク角速度ωの履歴が検出される。具体的には、クランク角センサ38の出力に基づいて、クランク角θの履歴が時間tの関数θ(t)として取得される(図2のステップ100,102)。次いで、θ(t)を時間tで微分することにより、クランク角速度履歴ω(t)が算出され(ステップ104)、そのω(t)をクランク角θの関数に変換することにより、クランク角速度履歴ω(θ)が算出される(ステップ106)。
According to these routines, first, the history of the crank angular speed ω is detected. Specifically, the history of the crank angle θ is acquired as a function θ (t) of the time t based on the output of the crank angle sensor 38 (
これとともに、負荷率KLの履歴が検出される。具体的には、エアフローメータ16で検出される吸入空気量Gaに基づいて負荷率履歴KL(t)が算出され(ステップ108,110)、このKL(t)をθの関数に変換することにより、負荷率履歴KL(θ)が算出される(ステップ112)。
Along with this, a history of the load factor KL is detected. Specifically, the load factor history KL (t) is calculated based on the intake air amount Ga detected by the air flow meter 16 (
更に、エンジンオイル温度Toの履歴が検出される。具体的には、油温センサ42の出力に基づいて、エンジンオイル温度履歴To(t)が算出され(ステップ114,116)、このTo(t)をθの関数に変換することにより、エンジンオイル温度履歴To(θ)が算出される(ステップ118)。
Moreover, the history of the engine oil temperature T o is detected. Specifically, based on the output of the
続いて、以上算出されたクランク角速度履歴ω(θ)、負荷率履歴KL(θ)およびエンジンオイル温度履歴To(θ)を用いて、内燃機関10の機械損失(ピストン34、クランク軸36等のフリクション)によって生ずる機械損失トルクTfの履歴が算出される(ステップ120)。機械損失トルクTfは、クランク角速度ωが高いほど大きく、また、負荷率KLが高いほど大きく、更に、エンジンオイル温度Toが低いほど大きい。ECU50には、これらの傾向を表したマップが予め記憶されており、ステップ120では、そのマップに基づいて、機械損失トルク履歴Tf(θ)が算出される。
Subsequently, calculated over the crank angular history omega (theta), load factor history KL (theta) and using the engine oil temperature history T o (theta), mechanical loss of the engine 10 (the
また、図2に示すルーチンによれば、更に、内燃機関10の慣性モーメントJの履歴と、内燃機関10の運動部材(ピストン34等)の慣性により生ずる慣性質量トルクTmの履歴とが算出される(ステップ122,124)。慣性モーメントJおよび慣性質量トルクTmは、設計値より、クランク角θの関数として求めることができる。そこで、ステップ122,124においては、ECU50に予め記憶されたマップあるいは数式に基づいて、慣性モーメント履歴J(θ)および慣性質量トルク履歴Tm(θ)が算出される。
Further, according to the routine shown in FIG. 2, further, a history of the moment of inertia J of the
ここで、内燃機関10の筒内圧Pcがピストン34に及ぼす力によって生ずるトルク(以下「筒内圧トルク」という)をTpとすると、クランク軸36の運動方程式は、下記(1)式で表される。よって、筒内圧トルクTpは、下記(2)式で表される。
Here, assuming that the torque generated by the force exerted on the
図2に示すルーチンによれば、上述の処理によって算出されたクランク角速度履歴ω(θ)、機械損失トルク履歴Tf(θ)、慣性モーメント履歴J(θ)および慣性質量トルク履歴Tm(θ)を、上記(2)式に代入することにより、筒内圧トルク履歴Tp(θ)が算出される(ステップ126)。 According to the routine shown in FIG. 2, the crank angular velocity history ω (θ), mechanical loss torque history T f (θ), inertia moment history J (θ), and inertia mass torque history T m (θ ) Is substituted into the above equation (2) to calculate the in-cylinder pressure torque history T p (θ) (step 126).
続いて、クランク角θに対する筒内容積Vの変化率dV(θ)/dθの履歴が算出される(ステップ128)。筒内容積変化率dV(θ)/dθは、クランク角θに応じて幾何学的に決まるので、設計値から求めることができる。そこで、ステップ128においては、ECU50に予め記憶されたマップあるいは数式に基づいて、筒内容積変化率履歴dV(θ)/dθが算出される。
Subsequently, a history of the rate of change dV (θ) / dθ of the in-cylinder volume V with respect to the crank angle θ is calculated (step 128). Since the in-cylinder volume change rate dV (θ) / dθ is geometrically determined according to the crank angle θ, it can be obtained from the design value. Therefore, in
続いて、筒内圧履歴Pc(θ)が算出される(ステップ130)。筒内圧Pc、筒内圧トルクTpおよび筒内容積変化率dV(θ)/dθの間には、力学上、下記(3)式が成立する。そこで、このステップ130では、下記(3)式に、上記ステップ126で求められたTp(θ)と、上記ステップ128で求められたdV(θ)/dθとを代入することにより、筒内圧履歴Pc(θ)が算出される。
Subsequently, the in-cylinder pressure history P c (θ) is calculated (step 130). The following formula (3) is established in terms of dynamics between the in-cylinder pressure P c , the in-cylinder pressure torque T p, and the in-cylinder volume change rate dV (θ) / dθ. Therefore, in
ここで、本実施形態において用いる、Wiebe関数を利用したモデル式について説明する。Wiebe関数によれば、クランク角θにおける質量燃焼割合Xbは、下記(4)式で表すことができる。 Here, the model formula using the Wiebe function used in the present embodiment will be described. According to the Wiebe function, the mass combustion ratio Xb at the crank angle θ can be expressed by the following equation (4).
ただし、θbは熱発生が開始するクランク角、θpは燃焼期間、mは形状パラメータ、aは所定の定数である。 Here, θ b is a crank angle at which heat generation starts, θ p is a combustion period, m is a shape parameter, and a is a predetermined constant.
また、燃料の燃焼により発生する熱量をQとすると、熱発生率dQ/dθは、上記(4)式を微分した式を用いることにより、次式(5)で表すことができる。 Further, assuming that the amount of heat generated by the combustion of fuel is Q, the heat generation rate dQ / dθ can be expressed by the following equation (5) by using an equation obtained by differentiating the above equation (4).
ただし、Qfは筒内に供給された燃料が有する熱量、kは燃料の熱量Qfが実際に熱に変換される効率を表す効率パラメータである。 However, Q f is an amount of heat that the fuel supplied into the cylinder has, and k is an efficiency parameter that represents the efficiency with which the amount of heat Q f of the fuel is actually converted into heat.
上記(5)式と、下記(6)式で表される熱力学第1法則とから、下記(7)式が得られる。 The following equation (7) is obtained from the above equation (5) and the first law of thermodynamics expressed by the following equation (6).
ただし、γは比熱比である。上記(7)式が本実施形態で用いるモデル式である。このモデル式において、燃料の熱量Qfは、空燃比あるいは燃料噴射量等に基づいて算出することができる。比熱比γは、既知の値である。また、本実施形態おいて、aは、前述したように所定の定数(例えば6.9)とする。そして、dθ/dt(=ω)、筒内容積変化率dV(θ)/dθ、筒内容積V(θ)は、前述した処理で算出されたクランク角速度ωの履歴および筒内容積変化率dV(θ)/dθの履歴から求めることができる。よって、上記モデル式中の未定パラメータは、効率パラメータk、形状パラメータm、熱発生開始クランク角θbおよび燃焼期間θpの4つとなる。 However, (gamma) is a specific heat ratio. The above equation (7) is a model equation used in this embodiment. In this model equation, the heat quantity Q f of the fuel can be calculated based on the air-fuel ratio or the fuel injection amount. The specific heat ratio γ is a known value. In the present embodiment, a is a predetermined constant (for example, 6.9) as described above. Then, dθ / dt (= ω), the in-cylinder volume change rate dV (θ) / dθ, and the in-cylinder volume V (θ) are the history of the crank angular velocity ω calculated in the above-described process and the in-cylinder volume change rate dV. It can be obtained from the history of (θ) / dθ. Therefore, there are four undetermined parameters in the above model equation: efficiency parameter k, shape parameter m, heat generation start crank angle θ b, and combustion period θ p .
上記ステップ130で筒内圧履歴Pc(θ)が算出された後は、上記未定パラメータk、m、θbおよびθpの値を決定するべく、最後の(直近の)サイクルの吸気弁閉時期(以下「IVC」という)から排気弁開時期(以下「EVO」という)までの間の複数点の筒内圧Pc(θ)が抽出される(図3のステップ132)。
After the in-cylinder pressure history P c (θ) is calculated in
クランク角センサ38は、所定の計測刻みΔθ(例えば10度または30度)毎に、クランク角θを検出する。ステップ132では、IVCからEVOまでの計測刻みΔθ毎の筒内圧Pc(θ)を、上記ステップ130で算出された筒内圧履歴Pc(θ)から抽出する。よって、ここで抽出されるデータ数nは、IVCからEVOまでのクランク角期間を計測刻みΔθで割ったときの商に等しい。本実施形態では、このデータ数nは、上記モデル式の未定パラメータの数以上、つまり4以上であればよい。
The
上記ステップ132によってn個の筒内圧Pc(θ)のデータが抽出されたら、その各データを上記(7)式に代入することにより、k、m、θbおよびθpの4つの未定パラメータを変数として含むn個(n≧4)の式が生成される(ステップ134)。これらn個の式を、連立方程式として、あるいは最小二乗法を用いて解くことにより、k、m、θbおよびθpがそれぞれ算出される(ステップ136)。 When n pieces of data of the in-cylinder pressure P c (θ) are extracted in the above step 132, the respective undetermined parameters k, m, θ b and θ p are substituted by substituting each data into the above equation (7). Are generated as variables (n ≧ 4) (step 134). K, m, θ b and θ p are respectively calculated by solving these n equations as simultaneous equations or using the least square method (step 136).
上記ステップ136で算出されたk、m、θbおよびθpは、下記(8)式に代入される(ステップ138)。
The k, m, θ b and θ p calculated in
上記(8)式は、上記(7)式中の筒内圧Pc(θ)を補正後筒内圧Pw(θ)で置き換えた式である。この(8)式をPw(θ)の微分方程式として解くことにより、補正後筒内圧履歴Pw(θ)が算出される(ステップ140)。 The above equation (8) is an equation in which the in-cylinder pressure P c (θ) in the above equation (7) is replaced with the corrected in-cylinder pressure P w (θ). By solving the equation (8) as a differential equation of P w (θ), a corrected in-cylinder pressure history P w (θ) is calculated (step 140).
このようにして算出された補正後筒内圧履歴Pw(θ)は、高精度な筒内圧推定値として用いることができる。すなわち、上記ステップ130で算出された筒内圧履歴Pc(θ)には、クランク角センサ38のノイズに起因する誤差が含まれているが、Wiebe関数を利用した上記モデル式を用いて算出された補正後筒内圧履歴Pw(θ)においては、クランク角センサ38のノイズによる誤差が精度良く補正されている。また、補正後筒内圧履歴Pw(θ)によれば、所望の(任意の)クランク角θにおける補正後筒内圧Pw(θ)を精度良く算出することができる。このため、クランク角センサ38の計測刻みΔθの大きさにかかわらず、より細かいクランク角刻みで補正後筒内圧Pw(θ)を精度良く算出することができる。
The corrected in-cylinder pressure history P w (θ) calculated in this way can be used as a highly accurate in-cylinder pressure estimation value. That is, the in-cylinder pressure history P c (θ) calculated in
よって、本実施形態では、補正後筒内圧Pw(θ)を筒内圧推定値として用いることにより、例えば燃料性状検出、失火検出、筒内状態量(燃焼割合等)をベースとする制御など、筒内圧を利用した制御を精度良く実行することができる。 Therefore, in the present embodiment, by using the corrected in-cylinder pressure P w (θ) as the in-cylinder pressure estimation value, for example, control based on fuel property detection, misfire detection, in-cylinder state quantity (combustion ratio, etc.) Control using the in-cylinder pressure can be executed with high accuracy.
また、上述した実施の形態1においては、ECU50が、上記ステップ100〜132の処理を実行することにより前記第8の発明における「筒内圧取得手段」が、上記ステップ134および136の処理を実行することにより前記第8の発明における「パラメータ決定手段」が、上記ステップ138および140の処理を実行することにより前記第8の発明における「筒内圧推定手段」が、上記ステップ100〜106の処理を実行することにより前記第10の発明における「クランク角速度取得手段」が、上記ステップ108〜120の処理を実行することにより前記第10の発明における「機械損失トルク算出手段」が、上記ステップ124の処理を実行することにより前記第10の発明における「慣性質量トルク算出手段」が、上記ステップ126の処理を実行することにより前記第10の発明における「筒内圧トルク算出手段」が、上記ステップ128の処理を実行することにより前記第10の発明における「筒内容積変化率算出手段」が、上記ステップ130の処理を実行することにより前記第10の発明における「筒内圧算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
実施の形態2.
次に、図4乃至図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
Next, the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 to FIG. 6. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same matters will be described. Simplify or omit.
[実施の形態2の特徴]
複数の気筒を有する内燃機関10においては、上記(2)式で算出される筒内圧トルクTpは、それら複数気筒の筒内圧トルクが足し合わせられたものである。このため、上記(3)式では、筒内圧Pcを気筒別に算出することはできない。本実施形態は、気筒別の筒内圧を算出できるように、実施の形態1に改良を施したものである。なお、以下の説明において、内燃機関10は、#1〜#4の4つの気筒を有しているものとする。また、以下の説明において、各記号の添え字のiは、気筒番号を表す。すなわち、(i=1,2,3,4)である。
[Features of Embodiment 2]
In the
図4乃至図6は、気筒別の筒内圧推定値を算出するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。
FIGS. 4 to 6 are flowcharts of routines executed by the
これらのルーチンによれば、まず、筒内圧トルク履歴Tp(θ)が算出される(図4のステップ142)。このステップ142の処理は、前述した実施の形態1のステップ100〜126の処理と同様である。
According to these routines, first, the in-cylinder pressure torque history T p (θ) is calculated (step 142 in FIG. 4). The processing in
続いて、#1気筒の筒内容積変化率履歴dV1(θ)/dθと、#2気筒の筒内容積変化率履歴dV2(θ)/dθと、#3気筒の筒内容積変化率履歴dV3(θ)/dθと、#4気筒の筒内容積変化率履歴dV4(θ)/dθとがそれぞれ算出される(ステップ144,146,148,150)。この場合、各気筒の筒内容積変化率dV(θ)/dθは、ECU50に予め記憶された気筒毎のマップあるいは数式に基づいて算出することができる。
Subsequently, the cylinder volume change rate history dV 1 (θ) / dθ of the # 1 cylinder, the cylinder volume change rate history dV 2 (θ) / dθ of the # 2 cylinder, and the cylinder volume change rate of the # 3 cylinder The history dV 3 (θ) / dθ and the cylinder volume change rate history dV 4 (θ) / dθ of the # 4 cylinder are respectively calculated (
ここで、#1〜#4の各気筒の筒内圧をそれぞれPc1,Pc2,Pc3,Pc4とし、現在のクランク角をθ0とすると、現在の筒内圧トルクTp(θ0)は、下記(9)式で表すことができる。
Here, assuming that the in-cylinder pressures of the
同様にして、クランク角センサ38の1計測刻み前の筒内圧トルクTp(θ0−Δθ)、2計測刻み前の筒内圧トルクTp(θ0−2Δθ)、3計測刻み前の筒内圧トルクTp(θ0−3Δθ)は、それぞれ、下記(10)〜(12)式で表すことができる。
Similarly, the in-cylinder pressure torque T p (θ 0 −Δθ) before one measurement step of the
なお、上記(9)〜(12)式中のdVi(θ0)/dθ,dVi(θ0−Δθ)/dθ,dVi(θ0−2Δθ)/dθ,dVi(θ0−3Δθ)/dθ(i=1,2,3,4)は、それぞれ、上記ステップ144〜150で算出された筒内容積変化率dVi(θ)/dθから抽出することができる。
In the above equations (9) to (12), dV i (θ 0 ) / dθ, dV i (θ 0 −Δθ) / dθ, dV i (θ 0 −2Δθ) / dθ, dV i (θ 0 − 3Δθ) / dθ (i = 1, 2, 3, 4) can be extracted from the in-cylinder volume change rate dV i (θ) / dθ calculated in
ここで、本実施形態では、一定時間、具体的には(θ0−3Δθ)≦θ≦θ0の間、各気筒の筒内圧Pciが変化しないと仮定する。すなわち、下記(13)式を仮定する。 Here, in the present embodiment, it is assumed that the in-cylinder pressure P ci of each cylinder does not change for a certain period of time, specifically, for (θ 0 −3Δθ) ≦ θ ≦ θ 0 . That is, the following equation (13) is assumed.
本実施形態では、上記(13)式の仮定の下で、各気筒の筒内圧Pci(θ0)を算出する。すなわち、まず、上記(13)式を上記(9)〜(12)式に代入することにより、Pci(θ0−Δθ),Pci(θ0−2Δθ),Pci(θ0−3Δθ)(i=1,2,3,4)を消去する(図5のステップ152)。
In the present embodiment, the in-cylinder pressure P ci (θ 0 ) of each cylinder is calculated under the assumption of the above equation (13). That is, first, P ci (θ 0 −Δθ), P ci (θ 0 −2Δθ), P ci (θ 0 −3Δθ) is obtained by substituting the above equation (13) into the above equations (9) to (12). ) (I = 1, 2, 3, 4) is deleted (
これにより、上記(9)〜(12)式は、4つの未知数Pci(θ0)(i=1,2,3,4)を含む4つの式となるので、これらを連立方程式として解くことにより、Pci(θ0)(i=1,2,3,4)、すなわち、#1〜#4気筒の現在の気筒別筒内圧を算出することができる(ステップ154)。
As a result, the above equations (9) to (12) become four equations including four unknowns P ci (θ 0 ) (i = 1, 2, 3, 4), so these are solved as simultaneous equations. Thus, P ci (θ 0 ) (i = 1, 2, 3, 4), that is, the current cylinder-by-cylinder pressure for the
続いて、現在クランク角θ0が下記(14)式により更新され(ステップ156)、上記ステップ154の処理が再度実行される。すなわち、現在クランク角θ0が、クランク角センサ38の1計測刻みΔθ分だけ進められた後、気筒別筒内圧Pci(θ0)(i=1,2,3,4)が再度算出される。
θ0=θ0+Δθ ・・・(14)
Subsequently, the current crank angle θ 0 is updated by the following equation (14) (step 156), and the processing of
θ 0 = θ 0 + Δθ (14)
そして、上記ステップ152〜156のループが、内燃機関10の1サイクル分、すなわちクランク角720度分の気筒別筒内圧Pci(θ0)(i=1,2,3,4)を取得するまで、繰り返し実行される。
Then, the loop of
続いて、正確な気筒別筒内圧推定値を求めたい気筒(ここでは、最後にEVOを迎えた気筒とする)を#i気筒としたとき、この#i気筒の最後のサイクルのIVCからEVOまでの間のni点の筒内圧Pci(θ)が、上記152〜156の処理により算出されたデータの中から抽出される(ステップ158)。このデータ数niは、実施の形態1と同様に、#i気筒の最後IVCからEVOまでのクランク角期間を計測刻みΔθで割ったときの商であり、モデル式の未定パラメータの数以上、つまり4以上であればよい。
Next, when the cylinder for which the cylinder internal pressure estimate for each cylinder is to be calculated accurately (here, the cylinder that finally reached EVO) is #i cylinder, from the last cycle IVC to EVO of this #i cylinder The in-cylinder pressure P ci (θ) at the point n i is extracted from the data calculated by the above-described
続いて、上記ステップ158によって抽出されたni個のデータが下記(15)式に代入される(図6のステップ160)。
Subsequently, the n i pieces of data extracted in
上記(15)式は、本実施形態で用いるモデル式であり、実施の形態1における(7)式と同様である。上記ステップ160の処理により、ki、mi、θbiおよびθpiの4つの未定パラメータを変数として含むni個(ni≧4)の式が生成される。これらni個の式を、連立方程式として、あるいは最小二乗法を用いて解くことにより、#i気筒のモデル式におけるki、mi、θbiおよびθpiがそれぞれ算出される(ステップ162)。
The above equation (15) is a model equation used in the present embodiment, and is the same as the equation (7) in the first embodiment. By the process of
上記ステップ162で算出されたki、mi、θbiおよびθpiは、下記(16)式に代入される(ステップ164)。
The k i , m i , θ bi and θ pi calculated in
上記(16)式は、上記(15)式中の筒内圧Pci(θ)を補正後筒内圧Pwi(θ)で置き換えた式である。この(16)式をPwi(θ)の微分方程式として解くことにより、#i気筒の補正後筒内圧履歴Pwi(θ)が算出される(ステップ166)。 The above expression (16) is an expression in which the in-cylinder pressure P ci (θ) in the above expression (15) is replaced with the corrected in-cylinder pressure P wi (θ). By solving the equation (16) as a differential equation of P wi (θ), a corrected in-cylinder pressure history P wi (θ) of the #i cylinder is calculated (step 166).
以上説明したように、本実施形態によれば、複数気筒を有する内燃機関10の気筒別の筒内圧推定値(補正後筒内圧履歴Pwi(θ))を高精度に算出することができる。
As described above, according to this embodiment, it is possible to calculate the cylinder pressure estimated value (corrected cylinder pressure history P wi (θ)) for each cylinder of the
また、上述した実施の形態2においては、ECU50が、上記ステップ142の処理を実行することにより前記第12の発明における「全気筒筒内圧トルク算出手段」が、上記ステップ144〜150の処理を実行することにより前記第12の発明における「筒内容積変化率算出手段」が、上記ステップ152〜156の処理を実行することにより前記第12の発明における「気筒別筒内圧算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the second embodiment described above, the
実施の形態3.
次に、図7乃至図10を参照して、本発明の実施の形態3について説明するが、上述した実施の形態1との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。
Next, the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 to FIG. 10. The description will focus on the differences from the first embodiment described above, and the same matters will be described. Simplify or omit.
[実施の形態3の特徴]
前述した実施の形態2における上記(13)式の仮定は、クランク角センサ38の計測刻みΔθが大きい場合には、成立しにくくなる。このため、気筒別筒内圧推定値(Pwi)の推定精度を十分に確保できない場合もある。本実施形態では、そのような場合であっても十分な推定精度を得るべく、クランク角速度ω(θ)の波形を適切な関数を用いて補間することにより、計算上のクランク角刻みを小さくすることとした。
[Features of Embodiment 3]
The assumption of the above equation (13) in the second embodiment is difficult to be established when the measurement increment Δθ of the
図7乃至図10は、気筒別の筒内圧推定値を算出するために本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。
FIGS. 7 to 10 are flowcharts of routines executed by the
これらのルーチンによれば、まず、クランク角速度履歴ω(θ)が算出される(図7のステップ168)。この処理は、前述した実施の形態1のステップ100〜106の処理と同様である。
According to these routines, first, the crank angular velocity history ω (θ) is calculated (step 168 in FIG. 7). This processing is the same as the processing in
本実施形態では、クランク角速度ω(θ)の波形を、下記(17)式の3次関数により補間することとした。 In this embodiment, the waveform of the crank angular velocity ω (θ) is interpolated by the cubic function of the following equation (17).
上記ステップ168の処理に続いて、上記(17)式中の4つの未定係数α3,α2,α1,α0を決定するため、現在のクランク角θ0、クランク角センサ38の1計測刻み前のクランク角(θ0−Δθ)、2計測刻み前のクランク角(θ0−2Δθ)、3計測刻み前のクランク角(θ0−3Δθ)、の4つの時点におけるクランク角速度ωが、上記クランク角速履歴から抽出される(ステップ170)。すなわち、ω(θ0−3Δθ),ω(θ0−2Δθ),ω(θ0−Δθ),ω(θ0)が抽出される。
Subsequent to the processing of
続いて、上記ステップ170で抽出されたω(θ0−3Δθ),ω(θ0−2Δθ),ω(θ0−Δθ),ω(θ0)の値が上記(17)式に代入される(ステップ172)。これにより、未知数4、式数4の連立方程式が得られるので、この連立方程式を解くことにより、係数α3,α2,α1,α0の値を算出することができる(ステップ174)。
Subsequently, the values of ω (θ 0 −3Δθ), ω (θ 0 −2Δθ), ω (θ 0 −Δθ), and ω (θ 0 ) extracted in
次いで、算出された係数α3,α2,α1,α0の値が、下記(18)式に代入される(ステップ176)。 Next, the calculated values of the coefficients α 3 , α 2 , α 1 , α 0 are substituted into the following equation (18) (step 176).
上記(18)式中のωcは、補間後クランク角速度である。この(18)式によれば、クランク角センサ38の計測刻みΔθよりも大幅に小さい計算刻みΔθc(例えば、Δθc=0.1度)で、補間後クランク角速度ωcを精度良く算出することができる。
In the above equation (18), ω c is the post-interpolation crank angular velocity. According to the equation (18), the post-interpolation crank angular velocity ω c is accurately calculated with a calculation step Δθ c (for example, Δθ c = 0.1 degree) that is significantly smaller than the measurement step Δθ of the
本実施形態では、更に精度を向上するため、(θ0−3Δθ)、(θ0−2Δθ)、(θ0−Δθ)、θ0の4点を用いて求めた上記(18)式の補間後クランク角速度ωcのうち、(θ0−2Δθ)から(θ0−Δθ)までを使用することとした。そこで、本実施形態では、上記ステップ176の処理に続いて、上記(18)式により、(θ0−2Δθ)から(θ0−Δθ)まで、計算刻みΔθc毎に補間後クランク角速度ωcが算出される(ステップ178)。すなわち、θ=(θ0−2Δθ,θ0−2Δθ+Δθc,θ0−2Δθ+2Δθc,・・・,θ0−Δθ)のときの補間後クランク角速度ωcが算出される。
In this embodiment, in order to further improve the accuracy, the interpolation of the above equation (18) obtained using four points (θ 0 −3Δθ), (θ 0 −2Δθ), (θ 0 −Δθ), and θ 0 is performed. of the rear crank angular speed omega c, it was decided to use the up (θ 0 -Δθ) from (θ 0 -2Δθ). Therefore, in this embodiment, following the process in
続いて、現在クランク角θ0が下記(19)式により更新され(ステップ180)、上記ステップ170〜180の処理が再度実行される。すなわち、現在クランク角θ0が、クランク角センサ38の1計測刻みΔθ分だけ進められた後、(θ0−2Δθ)から(θ0−Δθ)までの補間後クランク角速度ωcが計算刻みΔθc毎に算出される。
θ0=θ0+Δθ ・・・(19)
Subsequently, the current crank angle θ 0 is updated by the following equation (19) (step 180), and the processing of
θ 0 = θ 0 + Δθ (19)
そして、上記ステップ170〜180のループが、内燃機関10の1サイクル分、すなわちクランク角720度分、繰り返し実行される。これにより、計算刻みΔθc毎の720度分の補間後クランク角速度ωcの履歴を取得することができる。
The loop of
上記の処理とともに、負荷率履歴KL(θ)が算出される(図8のステップ182)。この算出処理は、前述した実施の形態1のステップ108〜112の処理と同様である。また、エンジンオイル履歴To(θ)が算出される(ステップ184)。この算出処理は、前述した実施の形態1のステップ148〜118の処理と同様である。
Along with the above processing, the load factor history KL (θ) is calculated (step 182 in FIG. 8). This calculation processing is the same as the processing in
続いて、以上の処理によって算出された補間後クランク角速度ωcの履歴と、負荷率履歴KL(θ)と、エンジンオイル温度履歴To(θ)とに基づいて、機械損失トルクTfの履歴が計算刻みΔθc毎に算出される(ステップ186)。この算出処理は、前述した実施の形態1のステップ120の処理と同様である。
Subsequently, the above history interpolated crank angular omega c calculated by the processing, the load factor history KL (theta), based on the engine oil temperature history T o (theta), the history of the mechanical loss torque T f Is calculated for each calculation step Δθ c (step 186). This calculation process is the same as the process in
続いて、下記(20)式に基づいて、計算刻みΔθc毎の筒内圧トルクTp(θ)の履歴が算出される(ステップ188)。なお、下記(20)式は、実施の形態1で説明した(2)式と同様の式である。 Subsequently, a history of in-cylinder pressure torque T p (θ) for each calculation step Δθ c is calculated based on the following equation (20) (step 188). The following equation (20) is the same as the equation (2) described in the first embodiment.
#1〜#4の各気筒の筒内圧をそれぞれPc1,Pc2,Pc3,Pc4とすると、クランク角θ00における筒内圧トルクTp(θ00)、その1計算刻みΔθc前の筒内圧トルクTp(θ00−Δθc)、2計算刻みΔθc前の筒内圧トルクTp(θ00−2Δθc)、3計算刻みΔθc前の筒内圧トルクTp(θ00−3Δθc)は、それぞれ、下記(21)〜(24)式で表すことができる。
Assuming that the cylinder pressures of the
ここで、本実施形態では、一定時間、具体的には(θ00−3Δθc)≦θ≦θ00の間、各気筒の筒内圧Pciが変化しないと仮定する。すなわち、下記(25)式を仮定する。 Here, in the present embodiment, it is assumed that the in-cylinder pressure P ci of each cylinder does not change for a certain period of time, specifically, (θ 00 -3Δθ c ) ≦ θ ≦ θ 00 . That is, the following equation (25) is assumed.
本実施形態では、上述したように、計算刻みΔθcを極めて小さくすることができる。このため、上記(25)式の仮定は、クランク角センサ38の計測刻みΔθの大きさにかかわらず、精度良く成立する。
In the present embodiment, as described above, the calculation step Δθ c can be made extremely small. For this reason, the assumption of the above equation (25) is established with high accuracy regardless of the magnitude of the measurement increment Δθ of the
上記(25)式の仮定の下で各気筒の筒内圧Pci(θ0)を算出するには、上記(25)式を上記(21)〜(24)式に代入することにより、Pci(θ00−Δθc),Pci(θ00−2Δθc),Pci(θ00−3Δθc)(i=1,2,3,4)を消去する(図9のステップ190)。
In order to calculate the in-cylinder pressure P ci (θ 0 ) of each cylinder under the assumption of the above equation (25), P ci is substituted by substituting the above equation (25) into the above equations (21) to (24). (θ 00 −Δθ c ), P ci (θ 00 −2Δθ c ), P ci (θ 00 −3Δθ c ) (i = 1, 2, 3, 4) are deleted (
これにより、上記(21)〜(24)式は、4つの未知数Pci(θ00)(i=1,2,3,4)を含む4つの式となるので、これらを連立方程式として解くことにより、クランク角θ00における#1〜#4気筒の気筒別筒内圧Pci(θ00)(i=1,2,3,4)を算出することができる(ステップ192)。
As a result, the above equations (21) to (24) become four equations including four unknowns P ci (θ 00 ) (i = 1, 2, 3, 4), so that these are solved as simultaneous equations. Thus, the cylinder internal pressure P ci (θ 00 ) (i = 1, 2, 3, 4) of the
続いて、クランク角θ00が下記(26)式により更新され(ステップ194)、上記ステップ190の処理が再度実行される。すなわち、クランク角θ00が1計算刻みΔθc分だけ進められた後、各気筒の気筒別筒内圧Pci(θ00)(i=1,2,3,4)が再度算出される。
θ00=θ00+Δθc ・・・(26)
Subsequently, the crank angle θ 00 is updated by the following equation (26) (step 194), and the process of
θ 00 = θ 00 + Δθ c (26)
そして、上記ステップ190〜194のループが、内燃機関10の1サイクル、すなわちクランク角720度分の気筒別筒内圧Pci(θ00)(i=1,2,3,4)を取得するまで、繰り返し実行される。
Until the loop of
続いて、正確な気筒別筒内圧推定値を求めたい気筒(ここでは、最後にEVOを迎えた気筒とする)を#i気筒としたとき、この#i気筒の最後のサイクルのIVCからEVOまでの間のni点の筒内圧Pci(θ)が、上記190〜194の処理により算出されたデータの中から抽出される(ステップ196)。このデータ数niは、#i気筒の最後IVCからEVOまでのクランク角期間を計算刻みΔθcで割ったときの商である。 Next, when the cylinder for which the cylinder internal pressure estimate for each cylinder is to be calculated accurately (here, the cylinder that finally reached EVO) is #i cylinder, from the last cycle IVC to EVO of this #i cylinder The in-cylinder pressure P ci (θ) at point n i is extracted from the data calculated by the processing of 190 to 194 (step 196). This data number n i is a quotient obtained by dividing the crank angle period from the last IVC of the #i cylinder to EVO by the calculation step Δθ c .
続いて、上記ステップ196によって抽出されたni個のデータが、前述した実施の形態2の(15)式と同様のモデル式に代入される(図10のステップ198)。
Subsequently, the n i pieces of data extracted in
上記ステップ198の処理により、ki、mi、θbiおよびθpiの4つの未定パラメータを変数として含むni個(ni≧4)の式が生成される。これらni個の式を、連立方程式として、あるいは最小二乗法を用いて解くことにより、#i気筒のモデル式におけるki、mi、θbiおよびθpiがそれぞれ算出される(ステップ200)。
By the processing in
上記ステップ200で算出されたki、mi、θbiおよびθpiは、前述した実施の形態2の(16)式と同様の式に代入される(ステップ202)。この式をPwi(θ)の微分方程式として解くことにより、#i気筒の補正後筒内圧履歴Pwi(θ)が算出される(ステップ204)。
The k i , m i , θ bi and θ pi calculated in
以上説明したように、本実施形態では、計算刻みΔθcを極めて小さくすることができるので、上記(25)式の仮定が精度良く成立する。このため、複数気筒を有する内燃機関10の気筒別の筒内圧推定値(補正後筒内圧履歴Pwi(θ))をより高い精度で算出することができる。
As described above, in this embodiment, the calculation step Δθ c can be made extremely small, so that the assumption of the above equation (25) is established with high accuracy. For this reason, the cylinder pressure estimated value (corrected cylinder pressure history P wi (θ)) for each cylinder of the
また、上述した実施の形態3においては、ECU50が、上記ステップ168の〜180処理を実行することにより前記第14の発明における「クランク角速度取得手段」が、上記ステップ170〜180の処理を実行することにより前記第14の発明における「補間後クランク角速度算出手段」が、上記ステップ182の〜188処理を実行することにより前記第14の発明における「全気筒筒内圧トルク算出手段」が、上記ステップ190〜194の処理を実行することにより前記第14の発明における「気筒別筒内圧算出手段」が、それぞれ実現されている。
In the third embodiment described above, the
なお、上述した実施の形態3においては、クランク角速度ω(θ)の波形を3次関数を用いて補間しているが、この補間に用いる関数はこれに限定されるものではなく、例えばスプライン関数などを用いてもよい。
In
また、上述した各実施の形態では、上記(1)式のようなクランク軸36の運動方程式を利用して求めた筒内圧トルクTp(θ)から筒内圧履歴Pc(θ)を求めることとしているが、本発明では、筒内圧センサを設け、その筒内圧センサの出力から筒内圧履歴Pc(θ)を求めるようにしてもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the in-cylinder pressure history P c (θ) is obtained from the in-cylinder pressure torque T p (θ) obtained using the equation of motion of the
10 内燃機関
11 吸気ポート
12 吸気通路
14 排気通路
16 エアフローメータ
18 スロットル弁
26 燃料インジェクタ
30 点火プラグ
36 クランク軸
38 クランク角センサ
42 水温センサ
50 ECU
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記筒内圧取得ステップで取得された筒内圧に基づいて、筒内の熱発生パターンと筒内圧との関係を表すモデル式に含まれる複数の未定パラメータを決定するパラメータ決定ステップと、
前記パラメータ決定ステップで決定されたパラメータが代入された前記モデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を算出する筒内圧推定ステップと、
を備えることを特徴とする内燃機関の筒内圧推定方法。 In-cylinder pressure acquisition step of acquiring a plurality of in-cylinder pressures between the intake valve closing timing and the exhaust valve opening timing of the internal combustion engine;
Based on the in-cylinder pressure acquired in the in-cylinder pressure acquisition step, a parameter determination step for determining a plurality of undetermined parameters included in the model formula representing the relationship between the in-cylinder heat generation pattern and the in-cylinder pressure;
An in-cylinder pressure estimating step for calculating an in-cylinder pressure estimated value at a predetermined crank angle based on the model formula into which the parameter determined in the parameter determining step is substituted;
An in-cylinder pressure estimating method for an internal combustion engine, comprising:
前記複数のパラメータには、形状パラメータm、効率パラメータk、燃焼期間θpおよび熱発生開始クランク角θbが含まれることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の筒内圧推定方法。 The model formula is based on the Wiebe function,
Wherein the plurality of parameters, the shape parameter m, the efficiency parameter k, the cylinder pressure estimation method for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that it includes combustion period theta p and thermogenesis start crank angle theta b.
クランク角速度を取得するクランク角速度取得ステップと、
前記内燃機関の機械損失により生ずる機械損失トルクを算出する機械損失トルク算出ステップと、
前記内燃機関の運動部材により生ずる慣性質量トルクを算出する慣性質量トルク算出ステップと、
前記クランク角速度と、前記機械損失トルクと、前記慣性質量トルクとに基づいて、筒内圧により生ずる筒内圧トルクを算出する筒内圧トルク算出ステップと、
筒内容積変化率を算出する筒内容積変化率算出ステップと、
前記筒内圧トルクと前記筒内容積変化率とから筒内圧を算出する筒内圧算出ステップと、
を含むことを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の筒内圧推定方法。 The in-cylinder pressure acquisition step includes:
A crank angular speed acquisition step for acquiring the crank angular speed;
A mechanical loss torque calculating step for calculating a mechanical loss torque generated by the mechanical loss of the internal combustion engine;
An inertial mass torque calculating step for calculating an inertial mass torque generated by the moving member of the internal combustion engine;
An in-cylinder pressure torque calculating step for calculating an in-cylinder pressure torque generated by an in-cylinder pressure based on the crank angular velocity, the mechanical loss torque, and the inertia mass torque;
An in-cylinder volume change rate calculating step for calculating an in-cylinder volume change rate;
An in-cylinder pressure calculating step of calculating an in-cylinder pressure from the in-cylinder pressure torque and the in-cylinder volume change rate;
The method for estimating an in-cylinder pressure of an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein:
前記筒内圧取得ステップでは、前記クランク角センサの計測刻み毎の筒内圧を取得することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の筒内圧推定方法。 The internal combustion engine includes a crank angle sensor that detects a crank angle,
The in-cylinder pressure estimating method for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein in the in-cylinder pressure acquiring step, an in-cylinder pressure is acquired for each measurement step of the crank angle sensor.
前記筒内圧取得ステップは、
クランク角速度を取得するクランク角速度取得ステップと、
前記内燃機関の機械損失により生ずる機械損失トルクを算出する機械損失トルク算出ステップと、
前記内燃機関の運動部材により生ずる慣性質量トルクを算出する慣性質量トルク算出ステップと、
前記クランク角速度と、前記機械損失トルクと、前記慣性質量トルクとに基づいて、全気筒の筒内圧により生ずる全気筒筒内圧トルクを算出する全気筒筒内圧トルク算出ステップと、
各気筒の筒内容積変化率を算出する筒内容積変化率算出ステップと、
前記全気筒筒内圧トルクと、前記各気筒の筒内容積変化率とから、気筒別筒内圧を算出する気筒別筒内圧算出ステップと、
を含み、
前記パラメータ決定ステップでは、前記気筒別筒内圧に基づいて、前記未定パラメータを気筒別に決定し、
前記筒内圧推定ステップでは、気筒別に決定された前記パラメータが代入された気筒別の前記モデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を気筒別に算出することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の筒内圧推定方法。 The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The in-cylinder pressure acquisition step includes:
A crank angular speed acquisition step for acquiring the crank angular speed;
A mechanical loss torque calculating step for calculating a mechanical loss torque generated by the mechanical loss of the internal combustion engine;
An inertial mass torque calculating step for calculating an inertial mass torque generated by the moving member of the internal combustion engine;
All-cylinder in-cylinder pressure torque calculating step for calculating all-cylinder in-cylinder pressure torque generated by the in-cylinder pressure of all cylinders based on the crank angular velocity, the mechanical loss torque, and the inertia mass torque;
An in-cylinder volume change rate calculating step for calculating an in-cylinder volume change rate of each cylinder;
A cylinder-specific cylinder pressure calculation step for calculating a cylinder-specific cylinder pressure from the all-cylinder cylinder pressure torque and the cylinder volume change rate of each cylinder;
Including
In the parameter determining step, the undetermined parameter is determined for each cylinder based on the cylinder internal pressure.
2. The in-cylinder pressure estimating step calculates an in-cylinder pressure estimated value at a predetermined crank angle for each cylinder based on the model formula for each cylinder into which the parameter determined for each cylinder is substituted. The in-cylinder pressure estimation method for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4.
前記クランク角速度取得ステップは、前記クランク角センサの計測刻み毎に取得されるクランク角速度を補間することにより、前記計測刻みより小さい刻み幅の補間後クランク角速度を算出する補間後クランク角速度算出ステップを含み、
前記気筒別筒内圧算出ステップでは、気筒別筒内圧が、前記小さい刻み幅に応じた所定の時間変化しないとの仮定に基づいて、前記気筒別筒内圧を算出することを特徴とする請求項5記載の内燃機関の筒内圧推定方法。 The internal combustion engine includes a crank angle sensor that detects a crank angle,
The crank angular velocity acquisition step includes a post-interpolation crank angular velocity calculation step of calculating a post-interpolation crank angular velocity with a step size smaller than the measurement step by interpolating a crank angular velocity acquired at each measurement step of the crank angle sensor. ,
6. The cylinder-by-cylinder internal pressure is calculated based on an assumption that the cylinder-by-cylinder internal pressure does not change for a predetermined time according to the small step size. The in-cylinder pressure estimation method of an internal combustion engine as described.
前記筒内圧取得手段により取得された筒内圧に基づいて、筒内の熱発生パターンと筒内圧との関係を表すモデル式に含まれる複数の未定パラメータを決定するパラメータ決定手段と、
前記パラメータ決定手段で決定されたパラメータが代入された前記モデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を算出する筒内圧推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の筒内圧推定装置。 In-cylinder pressure acquisition means for acquiring a plurality of in-cylinder pressures between the intake valve closing timing and the exhaust valve opening timing of the internal combustion engine;
Based on the in-cylinder pressure acquired by the in-cylinder pressure acquisition unit, a parameter determination unit that determines a plurality of undetermined parameters included in a model expression representing a relationship between the in-cylinder heat generation pattern and the in-cylinder pressure;
In-cylinder pressure estimating means for calculating an estimated value of in-cylinder pressure at a predetermined crank angle based on the model formula into which the parameter determined by the parameter determining means is substituted;
An in-cylinder pressure estimating device for an internal combustion engine, comprising:
前記複数のパラメータには、形状パラメータm、効率パラメータk、燃焼期間θpおよび熱発生開始クランク角θbが含まれることを特徴とする請求項8記載の内燃機関の筒内圧推定装置。 The model formula is based on the Wiebe function,
Wherein the plurality of parameters, the shape parameter m, the efficiency parameter k, the cylinder pressure estimation apparatus for an internal combustion engine according to claim 8, wherein to include combustion period theta p and thermogenesis start crank angle theta b.
クランク角速度を取得するクランク角速度取得手段と、
前記内燃機関の機械損失により生ずる機械損失トルクを算出する機械損失トルク算出手段と、
前記内燃機関の運動部材により生ずる慣性質量トルクを算出する慣性質量トルク算出手段と、
前記クランク角速度と、前記機械損失トルクと、前記慣性質量トルクとに基づいて、筒内圧により生ずる筒内圧トルクを算出する筒内圧トルク算出手段と、
筒内容積変化率を算出する筒内容積変化率算出手段と、
前記筒内圧トルクと前記筒内容積変化率とから筒内圧を算出する筒内圧算出手段と、
を含むことを特徴とする請求項8または9記載の内燃機関の筒内圧推定装置。 The in-cylinder pressure acquisition means includes
Crank angular velocity acquisition means for acquiring the crank angular velocity;
Mechanical loss torque calculating means for calculating a mechanical loss torque generated by the mechanical loss of the internal combustion engine;
Inertia mass torque calculating means for calculating inertia mass torque generated by the moving member of the internal combustion engine;
In-cylinder pressure torque calculating means for calculating in-cylinder pressure torque generated by the in-cylinder pressure based on the crank angular velocity, the mechanical loss torque, and the inertia mass torque;
An in-cylinder volume change rate calculating means for calculating an in-cylinder volume change rate;
In-cylinder pressure calculating means for calculating in-cylinder pressure from the in-cylinder pressure torque and the in-cylinder volume change rate;
An in-cylinder pressure estimating device for an internal combustion engine according to claim 8 or 9, characterized by comprising:
前記筒内圧取得手段は、前記クランク角センサの計測刻み毎の筒内圧を取得することを特徴とする請求項8乃至10の何れか1項記載の内燃機関の筒内圧推定装置。 The internal combustion engine includes a crank angle sensor that detects a crank angle,
The in-cylinder pressure estimating device for an internal combustion engine according to any one of claims 8 to 10, wherein the in-cylinder pressure acquisition means acquires an in-cylinder pressure for each measurement interval of the crank angle sensor.
前記筒内圧取得手段は、
クランク角速度を取得するクランク角速度取得手段と、
前記内燃機関の機械損失により生ずる機械損失トルクを算出する機械損失トルク算出手段と、
前記内燃機関の運動部材により生ずる慣性質量トルクを算出する慣性質量トルク算出手段と、
前記クランク角速度と、前記機械損失トルクと、前記慣性質量トルクとに基づいて、全気筒の筒内圧により生ずる全気筒筒内圧トルクを算出する全気筒筒内圧トルク算出手段と、
各気筒の筒内容積変化率を算出する筒内容積変化率算出手段と、
前記全気筒筒内圧トルクと、前記各気筒の筒内容積変化率とから、気筒別筒内圧を算出する気筒別筒内圧算出手段と、
を含み、
前記パラメータ決定手段は、前記気筒別筒内圧に基づいて、前記未定パラメータを気筒別に決定し、
前記筒内圧推定手段は、気筒別に決定された前記パラメータが代入された気筒別の前記モデル式に基づいて、所定クランク角での筒内圧推定値を気筒別に算出することを特徴とする請求項8乃至11の何れか1項記載の内燃機関の筒内圧推定装置。 The internal combustion engine has a plurality of cylinders,
The in-cylinder pressure acquisition means includes
Crank angular velocity acquisition means for acquiring the crank angular velocity;
Mechanical loss torque calculating means for calculating a mechanical loss torque generated by the mechanical loss of the internal combustion engine;
Inertia mass torque calculating means for calculating inertia mass torque generated by the moving member of the internal combustion engine;
All-cylinder in-cylinder pressure torque calculating means for calculating all-cylinder in-cylinder pressure torque generated by the in-cylinder pressure of all cylinders based on the crank angular velocity, the mechanical loss torque, and the inertia mass torque;
An in-cylinder volume change rate calculating means for calculating an in-cylinder volume change rate of each cylinder;
In-cylinder in-cylinder pressure calculating means for calculating in-cylinder in-cylinder pressure from the all-cylinder in-cylinder pressure torque and the in-cylinder volume change rate of each cylinder;
Including
The parameter determination means determines the undetermined parameter for each cylinder based on the cylinder internal pressure.
The in-cylinder pressure estimating means calculates an in-cylinder pressure estimated value at a predetermined crank angle for each cylinder based on the model formula for each cylinder into which the parameter determined for each cylinder is substituted. The in-cylinder pressure estimation device for an internal combustion engine according to any one of claims 11 to 11.
前記クランク角速度取得手段は、前記クランク角センサの計測刻み毎に取得されるクランク角速度を補間することにより、前記計測刻みより小さい刻み幅の補間後クランク角速度を算出する補間後クランク角速度算出手段を含み、
前記気筒別筒内圧算出手段は、気筒別筒内圧が、前記小さい刻み幅に応じた所定の時間変化しないとの仮定に基づいて、前記気筒別筒内圧を算出することを特徴とする請求項12記載の内燃機関の筒内圧推定装置。 The internal combustion engine includes a crank angle sensor that detects a crank angle,
The crank angular speed acquisition means includes post-interpolation crank angular speed calculation means for calculating a post-interpolation crank angular speed having a step size smaller than the measurement step by interpolating a crank angular speed acquired at each measurement step of the crank angle sensor. ,
13. The cylinder-specific cylinder pressure calculation unit calculates the cylinder-specific cylinder pressure based on the assumption that the cylinder-specific cylinder pressure does not change for a predetermined time according to the small step size. The in-cylinder pressure estimating device for an internal combustion engine as described.
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