JP2009293514A - Controller of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気筒間の燃焼変動のばらつきを補正する内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that corrects variations in combustion fluctuations between cylinders.
従来から、気筒間の燃焼変動のばらつきを検出し、それらを基に、内燃機関の制御パラメータを調整することにより気筒間の燃焼変動のばらつきを補正する技術が知られている。例えば、特許文献1には、クランク角又は筒内圧変動に基づいて、気筒間のトルクばらつきを検出し、検出された気筒間のトルクばらつきに基づいて、吸気バルブを制御する技術が記載されている。また、特許文献2にも本発明と関連のある技術が記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a technique for detecting variations in combustion fluctuations between cylinders and correcting the fluctuations in combustion fluctuations between cylinders by adjusting control parameters of the internal combustion engine based on the detected fluctuations. For example, Patent Document 1 describes a technique for detecting torque variation between cylinders based on crank angle or in-cylinder pressure fluctuation, and controlling an intake valve based on the detected torque variation between cylinders. . Patent Document 2 also describes a technique related to the present invention.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、クランク軸における捻じれ振動の発生が考慮されていないため、クランク角に基づいて気筒間のトルクばらつきを検出する場合には、検出精度が悪化する可能性がある。この検出精度が悪化した気筒間のトルクばらつきに基づいてフィードバック制御を行うと、エンジンダメージや、燃費、エミッション、ドラビリ、の悪化が引き起こされる恐れがある。また、筒内圧変動に基づいて気筒間のトルクばらつきを検出する場合には、全ての気筒に筒内圧センサを設ける必要があり、コストがかかる。 However, since the technique described in Patent Document 1 does not consider the occurrence of torsional vibration in the crankshaft, the detection accuracy may be deteriorated when torque variation between cylinders is detected based on the crank angle. There is. If feedback control is performed based on the torque variation between the cylinders whose detection accuracy has deteriorated, engine damage, fuel consumption, emission, and drivability may be deteriorated. In addition, when detecting torque variation between cylinders based on in-cylinder pressure fluctuations, it is necessary to provide in-cylinder pressure sensors for all cylinders, which is costly.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、燃焼変動の精度の悪化を検出することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can detect deterioration in accuracy of combustion fluctuations.
本発明の1つの観点では、複数の気筒と、前記複数の気筒のクランク角を検出するクランク角検出手段と、前記複数の気筒のうち、少なくとも1つの気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、を備える内燃機関に適用される内燃機関の制御装置は、筒内圧が検出される気筒である筒内圧検出気筒について、クランク角に基づいて算出された燃焼変動と、筒内圧に基づいて算出された燃焼変動と、の差分が所定値以上となっている場合には、前記複数の気筒からトルクが伝達されるクランク軸に捻じれ振動が発生していると判定する判定手段を備える。 In one aspect of the present invention, a plurality of cylinders, a crank angle detection unit that detects crank angles of the plurality of cylinders, and an in-cylinder pressure detection unit that detects an in-cylinder pressure of at least one of the plurality of cylinders. An internal combustion engine control device applied to an internal combustion engine comprising: a cylinder pressure detection cylinder, which is a cylinder in which cylinder pressure is detected, calculated based on combustion fluctuations calculated based on a crank angle and cylinder pressure When the difference between the generated combustion fluctuation is equal to or greater than a predetermined value, there is provided determination means for determining that torsional vibration is generated in the crankshaft to which torque is transmitted from the plurality of cylinders.
上記の内燃機関の制御装置は、複数の気筒と、前記複数の気筒のクランク角を検出するクランク角検出手段と、前記複数の気筒のうち、少なくとも1つの気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、を備える内燃機関に好適に適用される。クランク角検出手段は、例えばクランク角センサであり、筒内圧検出手段は、例えば筒内圧センサである。前記内燃機関の制御装置は、例えばECU(Electronic Control Unit)などの判定手段を備え、前記判定手段は、筒内圧が検出される気筒である筒内圧検出気筒について、クランク角に基づいて算出された燃焼変動と、筒内圧に基づいて算出された燃焼変動と、の差分が所定値以上となっている場合には、前記複数の気筒からトルクが伝達されるクランク軸に捻じれ振動が発生していると判定する。このようにすることで、クランク角に基づいて算出された燃焼変動の精度が捻じれ振動により悪化しているか否かを判定することができる。 The control apparatus for an internal combustion engine includes a plurality of cylinders, crank angle detection means for detecting crank angles of the plurality of cylinders, and in-cylinder pressure detection for detecting an in-cylinder pressure of at least one of the plurality of cylinders. And is suitably applied to an internal combustion engine including the means. The crank angle detection means is, for example, a crank angle sensor, and the in-cylinder pressure detection means is, for example, an in-cylinder pressure sensor. The control device for the internal combustion engine includes determination means such as an ECU (Electronic Control Unit), for example, and the determination means is calculated based on a crank angle for an in-cylinder pressure detection cylinder that is a cylinder in which the in-cylinder pressure is detected. When the difference between the combustion fluctuation and the combustion fluctuation calculated based on the in-cylinder pressure is a predetermined value or more, a torsional vibration is generated on the crankshaft to which torque is transmitted from the plurality of cylinders. It is determined that In this way, it is possible to determine whether or not the accuracy of the combustion fluctuation calculated based on the crank angle is deteriorated due to torsional vibration.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、クランク角に基づいて算出された前記複数の気筒毎の燃焼変動に基づいて、前記複数の気筒間の燃焼変動のばらつきを抑制するフィードバック制御を行う制御手段を備え、前記制御手段は、前記判定手段により捻じれ振動が発生していると判定された場合には、前記フィードバック制御を禁止する。前記制御手段は、例えばECUである。このようにすることで、精度の低い燃焼変動に基づいてフィードバック制御を行うのを防ぐことができる。 Another aspect of the control device for an internal combustion engine described above performs feedback control for suppressing variation in combustion fluctuation among the plurality of cylinders based on combustion fluctuation for each of the plurality of cylinders calculated based on a crank angle. The control means prohibits the feedback control when the determination means determines that torsional vibration is occurring. The control means is, for example, an ECU. By doing in this way, it can prevent performing feedback control based on combustion fluctuation with low accuracy.
上記の内燃機関の制御装置の好適な実施例は、前記判定手段は、前記筒内圧検出気筒について、クランク角に基づいて算出されたトルクばらつきの統計量と、筒内圧に基づいて算出されたトルクばらつきの統計量と、の差分が所定値以上となっていると判定した場合には、前記捻じれ振動が発生していると判定する。 In a preferred embodiment of the control apparatus for an internal combustion engine, the determination unit is configured to determine, for the in-cylinder pressure detection cylinder, a statistical amount of torque variation calculated based on a crank angle and a torque calculated based on the in-cylinder pressure. When it is determined that the difference between the statistic of variation and a predetermined value is greater than or equal to a predetermined value, it is determined that the torsional vibration has occurred.
上記の内燃機関の制御装置の他の一態様は、前記筒内圧検出手段は、前記捻じれ振動の影響が最大となる気筒の筒内圧を検出する。このようにすることで、捻じれ振動が生じているか否かの判定をより確実に行うことができる。 In another aspect of the control apparatus for an internal combustion engine, the in-cylinder pressure detecting unit detects an in-cylinder pressure of a cylinder at which the influence of the torsional vibration is maximized. By doing in this way, it can be determined more reliably whether torsional vibration has occurred or not.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[装置構成]
図1に本実施形態に係る内燃機関の概略構成を示す。図1において、破線矢印は信号の流れを示している。内燃機関10(以下、「エンジン」と称する)は、車両に走行用動力源として搭載されるものであり、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、などである。なお、図1では、エンジン10について、要部のみが示されている。
[Device configuration]
FIG. 1 shows a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment. In FIG. 1, broken line arrows indicate the flow of signals. The internal combustion engine 10 (hereinafter referred to as “engine”) is mounted on a vehicle as a driving power source, and is, for example, a gasoline engine, a diesel engine, or the like. In FIG. 1, only the main part of the engine 10 is shown.
エンジン10は、4つの気筒(シリンダ)11a〜11d(以下において、気筒を区別しない場合には、単に「気筒11」と称する)を有するとともに、各気筒11におけるピストン12とコンロッド16を介して接続されたクランク軸17を回転可能に保持している。クランク軸17のエンジンリア(リア)側はトランスミッションと接続されている。各気筒11a〜11dのヘッド部分には、点火プラグ19が設けられている。各気筒11a〜11dにおける点火プラグ19の点火時期は夫々、ECU20からの制御信号により制御される。また、トランスミッションから最も離れたエンジンフロント(フロント)側に位置する気筒11aのヘッド部分には、筒内圧センサ31が設けられている。筒内圧センサ31は、気筒11aの筒内圧を検出し、検出された筒内圧に対応する検出信号をECU20へ送信する。
The engine 10 includes four cylinders (cylinders) 11a to 11d (hereinafter, simply referred to as “
ここで、気筒11の作動行程について図2を用いて説明する。図2は気筒11内部の断面構成を示している。図2において、破線矢印は信号の流れを示している。気筒11の燃焼室15には、吸気通路3と排気通路4とが接続されている。また、気筒11の燃焼室15には、吸気弁13と排気弁14が設けられている。吸気弁13は、開閉することによって、吸気通路3と燃焼室15との導通/遮断を制御する。排気弁14は、開閉することによって、排気通路4と燃焼室15との導通/遮断を制御する。気筒11の作動行程の1サイクルは、具体的には、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程、の4つの行程より構成される。まず、吸入行程において、燃料噴射弁18より噴射された燃料と空気との混合気が、吸気通路3より気筒11の燃焼室15内へ供給される。次に、圧縮行程において、ピストン12が上死点(TDC)まで上がり、混合気が圧縮される。そして、燃焼行程において、点火プラグ19が点火されることにより混合気の燃焼が開始され、燃焼による混合気の膨張により、ピストン12が下死点(BDC)まで押し下げられる。その後、排気行程において、ピストン12が上がり、排気ガスが排気通路4へ排出される。燃焼行程におけるピストン12が下死点まで押し下げられる力が、コンロッド16を介してクランク軸17にトルクとして伝達され、クランク軸17が回転する。ここで、クランク軸17近傍には、図1にも示すように、クランク軸17の回転角を検出して、検出された回転角に対応する検出信号をECU20へ送信するクランク角センサ41が設けられている。
Here, the operation stroke of the
図1に戻り説明を続けると、ECU(Electronic Control Unit)20は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インターフェイスなどを有し、各種センサからの検出信号に基づいて、エンジン10の制御を行う。具体的には、ECU20は、クランク角センサ41からの検出信号に基づいて、各気筒11a〜11dのトルクばらつきを検出し、それらに基づいて、点火プラグ19の点火時期を制御することにより、当該トルクばらつきを抑制する制御を行う。
Returning to FIG. 1 and continuing the description, the ECU (Electronic Control Unit) 20 has a CPU, a ROM, a RAM, an A / D converter, an input / output interface, and the like (not shown). Based on detection signals from various sensors, The engine 10 is controlled. Specifically, the
[制御方法]
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御方法について具体的に説明する。
[Control method]
Next, the internal combustion engine control method according to the present embodiment will be specifically described.
一般的な内燃機関の制御方法では、クランク角センサにより検出されたクランク角に基づいて、各気筒毎の燃焼変動(各気筒毎のサイクル間変動、例えば、各気筒毎のサイクル間のトルクばらつき)が算出され、算出された各気筒毎の燃焼変動に基づいて、エンジンの制御パラメータを制御することにより、各気筒間における燃焼変動のばらつきを抑制するフィードバック制御が行われる。例えば、ECUは、クランク角センサにより検出されたクランク角に基づいて、各気筒について、気筒での燃焼により生成されるトルクを算出する。そして、ECUは、各気筒毎のサイクル間のトルクばらつき(以下、単に「各気筒毎のトルクばらつき」と称する)を算出し、各気筒毎のトルクばらつきに基づいて、各気筒間におけるトルクばらつきの差分が所定範囲内に収まるように、点火プラグの点火時期等を制御するフィードバック制御を行う。 In a general internal combustion engine control method, combustion fluctuation for each cylinder (cycle fluctuation for each cylinder, for example, torque fluctuation for each cylinder) based on the crank angle detected by the crank angle sensor. Is calculated, and feedback control for suppressing variation in combustion fluctuation among the cylinders is performed by controlling the engine control parameter based on the calculated combustion fluctuation for each cylinder. For example, the ECU calculates the torque generated by the combustion in the cylinder for each cylinder based on the crank angle detected by the crank angle sensor. Then, the ECU calculates the torque variation between the cycles of each cylinder (hereinafter simply referred to as “torque variation for each cylinder”), and the torque variation between the cylinders is calculated based on the torque variation for each cylinder. Feedback control is performed to control the ignition timing of the spark plug so that the difference falls within a predetermined range.
しかしながら、クランク軸に捻じれ振動が発生した場合には、クランク角に基づいて算出された各気筒毎の燃焼変動は、捻じれ振動の影響分も含んだ情報として算出されるため、各気筒毎の燃焼変動を正確に算出することができなくなる。一般的な内燃機関の制御方法では、ECUは、この誤った燃焼変動の情報に基づいて、フィードバック制御を行うため、エンジンダメージや、燃費、エミッション、ドラビリ、の悪化が引き起こされる恐れがある。一方、クランク軸の捻じれ振動の影響を排除するために、筒内圧に基づいて各気筒毎の燃焼変動を算出する場合には、全ての気筒に筒内圧センサを設ける必要があり、コストがかかる。 However, when torsional vibration occurs in the crankshaft, the combustion fluctuation for each cylinder calculated based on the crank angle is calculated as information including the influence of torsional vibration. It becomes impossible to accurately calculate the fluctuation of combustion. In a general control method for an internal combustion engine, the ECU performs feedback control based on the erroneous combustion fluctuation information, which may cause deterioration of engine damage, fuel consumption, emission, and drivability. On the other hand, in order to eliminate the influence of torsional vibration of the crankshaft, when calculating the combustion fluctuation for each cylinder based on the in-cylinder pressure, it is necessary to provide in-cylinder pressure sensors for all the cylinders, which is expensive. .
そこで、本実施形態に係る内燃機関の制御方法では、捻じれ振動の最も影響が大きい気筒に対し、筒内圧センサを設けることとし、ECU20は、筒内圧センサが設けられた気筒について、クランク角に基づいて算出された燃焼変動と、筒内圧に基づいて算出された燃焼変動と、の差分が所定値以上となっているか否かについて判定する。そして、ECU20は、当該差分が所定値以上となっていると判定した場合には、クランク軸17に捻じれ振動が発生していると判定し、クランク角に基づいて算出された各気筒毎の燃焼変動は精度が低いものとして、各気筒間における燃焼変動のばらつきを抑制するフィードバック制御を禁止することとする。以下に、燃焼変動の例として、各気筒毎のトルクばらつきを例にとり具体的に述べる。
Therefore, in the control method for an internal combustion engine according to the present embodiment, an in-cylinder pressure sensor is provided for the cylinder having the greatest influence of torsional vibration, and the
最初に、クランク角に基づいて各気筒毎のトルクばらつきを算出する方法について説明する。まず、クランク角と各トルクとの関係は、以下の式(1)で示される。 First, a method for calculating the torque variation for each cylinder based on the crank angle will be described. First, the relationship between the crank angle and each torque is expressed by the following equation (1).
ここで、各気筒11での燃焼によってクランク軸17に発生するトルクである図示トルクTKは、筒内ガス圧トルクTpと往復質量慣性トルクTmとの和をクランク角θで積分することにより算出されるので、式(1)を用いることにより、以下の式(2)で示される。
Here, the indicated torque TK, which is the torque generated in the
図3は、各気筒11a〜11dにおける図示トルクの時間に対する変化を示すグラフである。図3のグラフにおいて、横軸に時間を示し、縦軸に図示トルクを示している。図3において、Xは算出された図示トルクを示し、a〜dで示す英字の添え字は夫々、気筒11a〜11dを示し、数字の添え字は作動行程のサイクルの回数を示している。例えば、Xa1は、1回目のサイクルにおいて算出された気筒11aの図示トルクを示し、Xa2は、2回目のサイクルにおいて算出された気筒11aの図示トルクを示している。 FIG. 3 is a graph showing changes of the indicated torque with respect to time in each of the cylinders 11a to 11d. In the graph of FIG. 3, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the indicated torque. In FIG. 3, X indicates the calculated indicated torque, the alphabetic subscripts indicated by a to d indicate the cylinders 11a to 11d, respectively, and the numerical subscript indicates the number of cycles of the operation stroke. For example, Xa1 indicates the indicated torque of the cylinder 11a calculated in the first cycle, and Xa2 indicates the indicated torque of the cylinder 11a calculated in the second cycle.
先にも述べたように、ECU20は、角加速度dω/dtを算出することにより図示トルクを求めることができる。角加速度dω/dtを算出する具体的な方法としては、例えば、ECU20は、各気筒11において、クランク角センサ41からの検出信号に基づいて、ピストン12がTDC及びBDCにあるときのそれぞれの角速度ω(TDC)、ω(BDC)を算出し、その差分ω(BDC)−ω(TDC)を、ピストン12がTDCからBDCに移動する時間で割ることにより、角加速度dω/dtを算出する。ECU20は、算出された角加速度dω/dtに慣性質量Jをかけ、例えばTDCからBDCへ変化したときのクランク角の変位を積分範囲としてクランク角θで積分することにより図示トルクを算出する。
As described above, the
ピストン12がTDCからBDCに移動するタイミングは、気筒11a〜11dにおいて夫々ずれているので、図3に示すように、1回のサイクルにおいて、時間の経過に対し、例えば、気筒11a、11b、11c、11dの順に、図示トルクXが算出される。
Since the timing at which the
次に、ECU20は、図示トルクXの統計量を算出する。例えば、ECU20は、各気筒11毎に、以下の式(3)を用いて、複数回のサイクルの夫々で求められた図示トルクXについての相対標準偏差(変動係数)CVを算出する。なお、式(3)では、相対標準偏差CVは、100を掛けることにより百分率で示されている。
Next, the
例えば、気筒11aの図示トルクの相対標準偏差CVを算出する場合には、ECU20は、n回のサイクルで算出された気筒11aの図示トルクXa1、Xa2、・・・、Xan、について、標準偏差STD(Xa1、・・・、Xan)と平均値AVE(Xa1、・・・、Xan)とを求め、標準偏差STDを平均値AVEで割ることにより、図示トルクの相対標準偏差CVを算出する。他の各気筒11b〜11dについても、式(3)を用いて同様の計算を行うことで相対標準偏差CVが算出される。即ち、ECU20は、各気筒11b〜11d毎に、n回のサイクルで算出された図示トルクについて標準偏差と平均値を求め、標準偏差を平均値で割ることにより図示トルクの相対標準偏差CVを算出する。このようにして算出された各気筒11a〜11d毎の相対標準偏差CVは夫々、各気筒11a〜11d毎のサイクル間の図示トルクのばらつきを示している。
For example, when calculating the relative standard deviation CV of the indicated torque of the cylinder 11a, the
図4は、気筒11a〜11dの各気筒毎の図示トルクの相対標準偏差を示すグラフである。図4において、白丸は、クランク角に基づいて算出された各気筒毎の図示トルクの相対標準偏差を示している。具体的には、CVaは気筒11aの図示トルクの相対標準偏差、CVbは気筒11bの図示トルクの相対標準偏差、CVcは気筒11cの図示トルクの相対標準偏差、CVdは気筒11dの図示トルクの相対標準偏差、を夫々示している。 FIG. 4 is a graph showing the relative standard deviation of the indicated torque for each of the cylinders 11a to 11d. In FIG. 4, white circles indicate the relative standard deviation of the indicated torque for each cylinder calculated based on the crank angle. Specifically, CVa is a relative standard deviation of the indicated torque of the cylinder 11a, CVb is a relative standard deviation of the indicated torque of the cylinder 11b, CVc is a relative standard deviation of the indicated torque of the cylinder 11c, and CVd is a relative standard deviation of the indicated torque of the cylinder 11d. Standard deviation is shown respectively.
図4に示す例では、気筒11dの図示トルクの相対標準偏差CVdは、他の各気筒11a〜11cの図示トルクの相対標準偏差CVa〜CVcと比較して大きくなっている。このことから、気筒11dの図示トルクは、他の各気筒11a〜11cの図示トルクと比較して、サイクル間のばらつきが大きくなっていることが分かる。つまり、気筒11dの燃焼状態は、他の各気筒11a〜11cの燃焼状態と比較して、悪化していることが分かる。 In the example shown in FIG. 4, the relative standard deviation CVd of the indicated torque of the cylinder 11d is larger than the relative standard deviations CVa to CVc of the indicated torque of the other cylinders 11a to 11c. From this, it can be seen that the indicated torque of the cylinder 11d has a larger variation between cycles than the indicated torque of the other cylinders 11a to 11c. That is, it can be seen that the combustion state of the cylinder 11d is worse than the combustion states of the other cylinders 11a to 11c.
次に、筒内圧に基づいて各気筒毎のトルクばらつきを算出する方法について説明する。先にも述べたように、本実施形態では、トランスミッションから最も離れたフロント側に位置する気筒11aのヘッド部分にのみ、筒内圧センサ31が設けられている。従って、本実施形態では、ECU20は、気筒11aのトルクばらつきについてのみ、筒内圧に基づいて算出する。
Next, a method for calculating the torque variation for each cylinder based on the in-cylinder pressure will be described. As described above, in the present embodiment, the in-
まず、ECU20は、筒内圧センサ31からの検出信号に基づいて、気筒11aにおける筒内圧を検出し、以下の式(4)を用いて図示トルクを算出する。
First, the
そして、ECU20は、複数回のサイクルの夫々について、気筒11aの図示トルクを、筒内圧に基づいて算出した後、先に述べたのと同様にして、気筒11aの図示トルクの統計量、例えば相対標準偏差CVを算出する。図4において、筒内圧に基づいて算出された気筒11aの図示トルクの相対標準偏差をCVSa(三角印)として示している。
Then, after calculating the indicated torque of the cylinder 11a based on the in-cylinder pressure for each of a plurality of cycles, the
次に、捻じれ振動が発生しているか否かの判定方法について説明する。 Next, a method for determining whether or not torsional vibration has occurred will be described.
図4において、クランク軸17に捻じれ振動が生じていない場合には、クランク角に基づいて算出された気筒11aの図示トルクの相対標準偏差CVaと、筒内圧に基づいて算出された気筒11aの図示トルクの相対標準偏差CVSaと、は略一致する。より具体的には、図4でいうと、破線三角印で示すCVSaのように、相対標準偏差CVaと相対標準偏差CVSaとの差が所定値β未満となる。ECU20は、相対標準偏差CVaと相対標準偏差CVSaとの差が所定値β未満となっている場合には、クランク軸17に捻じれ振動が生じていないと判定する。ここで、所定値βは、予め実験などにより求められ、ECU20のROMなどに記録されている。
In FIG. 4, when the torsional vibration is not generated on the
ECU20は、クランク軸17に捩じれ振動が生じていないと判定した場合には、気筒11a〜11d間の図示トルクの相対標準偏差のばらつきを抑えるように制御パラメータを補正するフィードバック制御を行う。図4に示す例では、ECU20は、フィードバック制御として、気筒11dの図示トルクの相対標準偏差CVdと、他の気筒11a〜11cの図示トルクの相対標準偏差CVa〜CVcと、の差分が所定値α以下となるように、気筒11dの点火時期の進角などの制御を行い、気筒11dの燃焼状態の改善を図る。ここで、所定値αは、予め実験などにより求められ、ECU20のROMなどに記録されている。
When it is determined that the torsional vibration is not generated in the
なお、補正される制御パラメータとしては、点火時期に限られないのは言うまでもなく、代わりに、または、加えて、例えば燃料噴射量や吸入空気量などの他の制御パラメータの補正を行うとしても良い。また、燃料噴射弁が直接燃焼室内に向けて取り付けられた直噴式のエンジンの場合には、燃料の噴射時期の補正を行うとしてもよい。さらには、直噴式のエンジンにおいて、吸気通路にも燃料噴射弁が取り付けられている場合には、吸気通路の燃料噴射弁と燃焼室内に向けられている燃料噴射弁とについて、夫々の燃料噴射弁からの燃料噴射量の分配率の補正を行うとしても良い。 Needless to say, the control parameter to be corrected is not limited to the ignition timing. Alternatively or in addition, other control parameters such as the fuel injection amount and the intake air amount may be corrected. . Further, in the case of a direct injection engine in which the fuel injection valve is directly attached to the combustion chamber, the fuel injection timing may be corrected. Further, in a direct injection type engine, when a fuel injection valve is also attached to the intake passage, the fuel injection valve in the intake passage and the fuel injection valve directed into the combustion chamber are each It is also possible to correct the distribution ratio of the fuel injection amount.
一方、クランク軸17に捻じれ振動が生じている場合には、クランク角に基づいて算出された気筒11aの図示トルクの相対標準偏差CVaと、筒内圧に基づいて算出された気筒11aの図示トルクの相対標準偏差CVSaと、は略一致しない。より具体的には、図4でいうと、実線三角印で示すCVSaのように、相対標準偏差CVaと相対標準偏差CVSaとの差が所定値β以上となる。この場合には、クランク軸に捩じれ振動が生じているために、クランク角に基づいて算出された気筒11a〜11dの夫々の図示トルクの相対標準偏差の精度が悪化していると考えられる。従って、このとき、クランク軸に基づいて算出された各気筒11毎の図示トルクの相対標準偏差は、フィードバック制御を行う上で適切な情報とは言えない。
On the other hand, when the torsional vibration is generated in the
そこで、ECU20は、気筒11aについて、クランク角に基づいて算出された図示トルクの相対標準偏差CVaと、筒内圧に基づいて算出された図示トルクの相対標準偏差CVSaと、の差分が所定値β以上となっている場合には、クランク軸17に捻じれ振動が生じているものと判定し、その場合には、クランク角に基づいて算出された気筒11a〜11dの図示トルクの相対標準偏差の精度が悪化しているものとして、気筒11a〜11d間の図示トルクの相対標準偏差のばらつきを抑えるフィードバック制御を行わないこととする。このようにすることで、精度の低い図示トルクの相対標準偏差に基づいてフィードバック制御を行うのを防ぐことができる。
Therefore, for the cylinder 11a, the
なお、上述の実施形態では、筒内圧センサは、気筒11aにのみ設けられるとしているが、これに限られない。この代わりに、他の気筒11b〜11dのいずれかに筒内圧センサが設けられるとしてもよい。好適には、気筒11aのように、クランク軸17の捻じれ振動の影響が最も大きくなる位置にある気筒に筒内圧センサが設けられる。従って、例えば、クランク軸17のフロント側の端部にバランサが取り付けられている場合には、エンジン10の真ん中にある気筒、例えば、気筒11b、11cにおいて、捻じれ振動の影響が最も大きくなるので、このときには、気筒11b、11cに筒内圧センサを設けるとするのが好適である。このように、クランク軸17の捻じれ振動の影響が最も大きくなる位置にある気筒に筒内圧センサが設けられるとすることで、クランク軸に捻じれ振動が生じているか否かの判定をより確実に行うことができる。
In the above-described embodiment, the in-cylinder pressure sensor is provided only in the cylinder 11a, but is not limited thereto. Instead of this, an in-cylinder pressure sensor may be provided in any of the other cylinders 11b to 11d. Preferably, an in-cylinder pressure sensor is provided in a cylinder at a position where the influence of the torsional vibration of the
また、上述の実施形態では、気筒11aについてのみ、筒内圧に基づいて図示トルクの相対標準偏差を算出しているが、これに限られるものではない。この代わりに、2つ以上の複数の気筒11に筒内圧センサを設け、それらの筒内圧センサが設けられた2つ以上の複数の気筒11毎に、筒内圧に基づいた図示トルクの相対標準偏差を算出し、筒内圧に基づいた図示トルクの相対標準偏差と、クランク角に基づいた図示トルクの相対標準偏差と、の差分を算出するとしてもよいのは言うまでもない。これによっても、クランク軸に捻じれ振動が生じているか否かの判定をより確実に行うことができる。
In the above-described embodiment, the relative standard deviation of the indicated torque is calculated based on the in-cylinder pressure only for the cylinder 11a. However, the present invention is not limited to this. Instead, in-cylinder pressure sensors are provided in two or
また、上述の実施形態では、各気筒11a〜11dについて、図示トルクの統計量として相対標準偏差を算出するとしているが、これに限られるものではなく、代わりに、図示トルクの統計量として、標準偏差(RMS)などの他の統計量を算出するとしても良い。 In the above-described embodiment, the relative standard deviation is calculated as the indicated torque statistic for each of the cylinders 11a to 11d. However, the present invention is not limited to this. Other statistics such as deviation (RMS) may be calculated.
つまり、本実施形態に係る内燃機関の制御方法では、筒内圧が検出される筒内圧検出気筒について、クランク角に基づいて算出されたトルクばらつきの統計量と、筒内圧に基づいて算出されたトルクばらつきの統計量と、の差分が所定値以上となっているか否かを判定し、当該差分が所定値以上となっている場合には、捻じれ振動が生じていると判定する。このようにすることで、クランク角に基づいて算出された気筒毎のトルクばらつきの統計量の精度が悪化しているか否かを判定することができる。 That is, in the control method for the internal combustion engine according to the present embodiment, for the in-cylinder pressure detection cylinder in which the in-cylinder pressure is detected, the statistical amount of torque variation calculated based on the crank angle and the torque calculated based on the in-cylinder pressure. It is determined whether or not the difference between the statistic of variation is a predetermined value or more, and if the difference is a predetermined value or more, it is determined that torsional vibration has occurred. In this way, it is possible to determine whether or not the accuracy of the statistical amount of torque variation calculated for each cylinder based on the crank angle has deteriorated.
[制御処理]
次に、上述の内燃機関の制御処理について、図5のフローチャートを用いて説明する。以下の内燃機関の制御処理では、ECU20は、クランク角に基づいて算出された気筒の燃焼変動と、筒内圧に基づいて算出された気筒の燃焼変動と、の差分が所定値以上となっているか否かを判定することにより、捻じれ振動が生じているか否かを判定し、判定結果に応じて、フィードバック制御を行うか否かを決定する。
[Control processing]
Next, the control process for the internal combustion engine will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following internal combustion engine control process, the
ステップS101において、ECU20は、クランク角より気筒毎の燃焼変動を算出する。上述の例でいうと、ECU20は、気筒11a〜11dの夫々について、クランク角センサ41により検出されたクランク角に基づいて、複数回のサイクルの夫々において、図示トルクを算出し、複数回のサイクルの夫々において算出された図示トルクに基づいて、図示トルクの相対標準偏差CVを算出する。
In step S101, the
ステップS102において、ECU20は、筒内圧センサからの検出信号に基づいて、気筒毎の燃焼変動を算出する。上述の例でいうと、ECU20は、気筒11aについて、筒内圧センサ31により検出された筒内圧に基づいて、複数回のサイクルの夫々において、図示トルクを算出し、複数回のサイクルの夫々において算出された図示トルクに基づいて、気筒11aについての図示トルクの相対標準偏差を算出する。
In step S102, the
なお、ステップS101及びS102の処理は、ステップS102の処理がステップS101の処理よりも先に行われても良いし、両方が平行して行われるとしても良い。ECU20は、ステップS101及びS102の処理を終えると、ステップS103の処理へ進む。
In addition, the process of step S101 and S102 may be performed prior to the process of step S101, or both may be performed in parallel. When the
ステップS103において、ECU20は、クランク軸17に捻じれ振動が発生しているか否かについて判定する。上述の例でいうと、ECU20は、気筒11aについて、クランク角に基づいて算出された図示トルクの相対標準偏差CVaと、筒内圧に基づいて算出された図示トルクの相対標準偏差CVSaと、の差分が所定値β以上になっているか否かについて判定し、当該差分が所定値β以上になっていると判定した場合には、クランク軸17に捻じれ振動が発生していると判定し、当該差分が所定値β未満になっていると判定した場合には、クランク軸17に捻じれ振動が発生していないと判定する。ここで、所定値βは、予め、実験などにより求められ、ECU20のROMなどに記録されている。
In step S103, the
ECU20は、クランク軸17に捻じれ振動が発生していないと判定した場合には(ステップS103:No)、ステップS104の処理へ進み、フィードバック制御を行う。上述の例でいうと、ECU20は、気筒11a〜11d間の図示トルクの相対標準偏差のばらつきが所定値α以下となるようにするフィードバック制御を行うこととする。ここで、所定値αは、予め、実験などにより求められ、ECU20のROMなどに記録されている。 一方、ECU20は、クランク軸17に捻じれ振動が発生していると判定した場合には(ステップS103:Yes)、クランク角に基づいて算出された気筒11a〜11dの図示トルクの相対標準偏差の精度が悪化しているものとして、ステップS105の処理へ進み、フィードバック制御の実施を禁止することとする。このようにすることで、精度の低い図示トルクの相対標準偏差に基づいてフィードバック制御を行うのを防ぐことができる。ECU20は、ステップS104またはS105の処理の後、本制御処理を終了する。
When it is determined that the torsional vibration is not generated in the crankshaft 17 (step S103: No), the
以上に述べたことから分かるように、本実施形態に係る内燃機関の制御方法では、クランク角に基づいて算出された前記内燃機関の燃焼変動と、筒内圧に基づいて算出された前記内燃機関の燃焼変動と、の差分が所定値以上となっているか否かを判定し、当該差分が所定値以上となっていると判定した場合には、捻じれ振動が生じていると判定する。これにより、クランク角に基づいて算出された燃焼変動の精度が悪化しているか否かを判定することができる。 As can be seen from the above description, in the control method of the internal combustion engine according to the present embodiment, the combustion fluctuation of the internal combustion engine calculated based on the crank angle and the internal combustion engine calculated based on the in-cylinder pressure. It is determined whether or not the difference with the combustion fluctuation is equal to or greater than a predetermined value, and when it is determined that the difference is equal to or greater than the predetermined value, it is determined that torsional vibration has occurred. Thereby, it can be determined whether the accuracy of the combustion fluctuation calculated based on the crank angle is deteriorated.
10 エンジン
11 気筒
12 ピストン
17 クランク軸
20 ECU
31 筒内圧センサ
41 クランク角センサ
10
31 In-
Claims (4)
筒内圧が検出される気筒である筒内圧検出気筒について、クランク角に基づいて算出された燃焼変動と、筒内圧に基づいて算出された燃焼変動と、の差分が所定値以上となっている場合には、前記複数の気筒からトルクが伝達されるクランク軸に捻じれ振動が発生していると判定する判定手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Applied to an internal combustion engine comprising a plurality of cylinders, crank angle detection means for detecting crank angles of the plurality of cylinders, and cylinder pressure detection means for detecting the cylinder pressure of at least one of the plurality of cylinders. A control device for an internal combustion engine,
When the difference between the combustion fluctuation calculated based on the crank angle and the combustion fluctuation calculated based on the in-cylinder pressure is greater than or equal to a predetermined value with respect to the in-cylinder pressure detection cylinder that is the cylinder in which the in-cylinder pressure is detected. The control device for an internal combustion engine, further comprising: a determination unit that determines that torsional vibration is generated in a crankshaft to which torque is transmitted from the plurality of cylinders.
前記制御手段は、前記判定手段により捻じれ振動が発生していると判定された場合には、前記フィードバック制御を禁止する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 Control means for performing feedback control for suppressing variation in combustion fluctuation among the plurality of cylinders based on combustion fluctuation for each of the plurality of cylinders calculated based on a crank angle;
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control means prohibits the feedback control when the determination means determines that torsional vibration is occurring.
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WO2019026521A1 (en) * | 2017-08-04 | 2019-02-07 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Internal-combustion engine control device |
-
2008
- 2008-06-05 JP JP2008147895A patent/JP2009293514A/en active Pending
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