JP2009293530A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for an internal combustion engine surely reducing exhaust emission while avoiding the degradation of fuel economy and a fall of output. <P>SOLUTION: The internal combustion engine 1 constituted to change and control a valve overlap quantity in common for all cylinders according to an operating state includes a cylinder internal pressure sensor 15 detecting a cylinder internal pressure, and an ECU 20. The ECU 20 detects a combustion form for each cylinder and computes a deviation between the detected combustion form of each cylinder and a target combustion form. Based on the deviation for each cylinder, a fuel injection form and a fuel injection rate to the cylinder are changed to eliminate the deviation. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関、特に、運転状態に応じて全気筒共通にバルブオーバーラップ量を変更・制御するようにした内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine in which the valve overlap amount is changed and controlled in common for all cylinders in accordance with operating conditions.

従来から、運転状態に応じて全気筒共通にバルブオーバーラップ量を変更・制御するようにした内燃機関は周知である。   Conventionally, an internal combustion engine in which the valve overlap amount is changed and controlled in common for all cylinders in accordance with the operating state is well known.

また、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼開始時期(火花点火時期または圧縮着火時期)を大きなトルクが得られると共にノッキングが発生しない最適なタイミング(MBT:Minimum advance for Best Torque)に設定するために、燃焼室における燃焼割合に基づいて燃焼開始時期を進角または遅角させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In addition, the combustion start timing (spark ignition timing or compression ignition timing) of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine is set to an optimal timing (MBT: Minimum advance for Best Torque) that can obtain a large torque and does not cause knocking. In addition, there is known one that advances or retards the combustion start timing based on the combustion ratio in the combustion chamber (see, for example, Patent Document 1).

さらに、内燃機関に要求される要求トルクに対応させて、燃焼室における燃焼割合がそれぞれ目標燃焼割合になるように点火時期やバルブオーバーラップ量を制御する手法も知られている(例えば、特許文献2参照)。   Furthermore, there is also known a method of controlling the ignition timing and the valve overlap amount so that the combustion ratio in the combustion chamber becomes the target combustion ratio in correspondence with the required torque required for the internal combustion engine (for example, Patent Documents). 2).

特開平9−189281号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-189281 特開2007−32531号公報JP 2007-32531 A

ところで、上述の運転状態に応じてバルブオーバーラップ量を制御するに際し、気筒ごとに可変バルブタイミング機構を備える内燃機関の場合には、その気筒ごとに目標燃焼形態を満たすべくバルブオーバーラップ量の制御を行えばよい。   By the way, when controlling the valve overlap amount according to the above-described operation state, in the case of an internal combustion engine having a variable valve timing mechanism for each cylinder, control of the valve overlap amount to satisfy the target combustion mode for each cylinder. Can be done.

しかしながら、全気筒一律にバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構を備える内燃機関の場合、ある気筒に合わせてバルブオーバーラップ量の制御を行うと、バルブオーバーラップ量は全気筒共通となってしまう。その結果、気筒間に機差バラツキなどが存するときは、ある気筒については目標燃焼形態を満たさせることが可能であるが、残りの気筒については十分に満たさせることができないことがある。換言すると、全気筒に亘っての燃焼形態を精度よく制御することができず、燃費の悪化、出力の低下ないしは排気エミッションが増加してしまうおそれがある。   However, in the case of an internal combustion engine having a variable valve timing mechanism that changes the valve timing uniformly for all cylinders, if the valve overlap amount is controlled in accordance with a certain cylinder, the valve overlap amount is common to all cylinders. As a result, when there is a machine difference variation between the cylinders, the target combustion mode can be satisfied for a certain cylinder, but the remaining cylinders may not be sufficiently satisfied. In other words, the combustion mode over all the cylinders cannot be accurately controlled, and there is a possibility that the fuel consumption deteriorates, the output decreases, or the exhaust emission increases.

そこで、本発明の目的は、燃費の悪化や出力の低下を回避しつつ、排気エミッションを確実に低減させることできる内燃機関の制御装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can reliably reduce exhaust emission while avoiding deterioration of fuel consumption and output.

上記目的を達成するための、本発明による内燃機関の制御装置の一形態は、運転状態に応じて全気筒共通にバルブオーバーラップ量を変更・制御するようにした内燃機関において、気筒ごとに燃焼形態を検知する燃焼形態検知手段と、当該燃焼形態検知手段により検知された気筒ごとの燃焼形態の目標燃焼形態との偏差を算出する燃焼形態偏差算出手段と、当該燃焼形態偏差算出手段により算出された気筒ごとの偏差に基づき、当該偏差を解消すべく、当該気筒への燃料噴射形態を変更する燃料噴射形態変更手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, one form of a control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is a combustion engine for each cylinder in an internal combustion engine in which the valve overlap amount is changed and controlled in common for all cylinders according to the operating state. It is calculated by the combustion form detecting means for detecting the form, the combustion form deviation calculating means for calculating the deviation between the combustion form for each cylinder detected by the combustion form detecting means, and the combustion form deviation calculating means. And a fuel injection mode changing means for changing the fuel injection mode to the cylinder in order to eliminate the deviation based on the deviation for each cylinder.

この本発明による内燃機関の制御装置の一形態によれば、運転状態に応じて全気筒共通にバルブオーバーラップ量が変更されると、燃焼形態検知手段によって気筒ごとに燃焼形態が検知される。そして、この検知された気筒ごとの燃焼形態は、燃焼形態偏差算出手段によってその運転状態に対応されて設定されている目標燃焼形態と対比され、目標燃焼形態との偏差が算出される。さらに、燃料噴射形態変更手段によって、この燃焼形態偏差算出手段により算出された気筒ごとの偏差に基づいて、この偏差を解消するように、当該気筒への燃料噴射形態が変更される。この偏差を解消する燃料噴射形態への変更によって、偏差が存在していた気筒においては目標燃焼形態になる結果、気筒間のバラツキが解消され、燃費の悪化や出力の低下を回避しつつ、排気エミッションを確実に低減させることできる。   According to one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the valve overlap amount is changed in common for all the cylinders according to the operating state, the combustion form is detected for each cylinder by the combustion form detecting means. The detected combustion mode for each cylinder is compared with the target combustion mode set corresponding to the operating state by the combustion mode deviation calculating means, and the deviation from the target combustion mode is calculated. Further, the fuel injection form changing means changes the fuel injection form to the cylinder so as to eliminate the deviation based on the deviation for each cylinder calculated by the combustion form deviation calculating means. As a result of the change to the fuel injection mode that eliminates this deviation, the cylinder in which the deviation exists becomes the target combustion mode, so that the variation between the cylinders is eliminated, and the exhaust gas is avoided while avoiding the deterioration of fuel consumption and output. Emissions can be reduced reliably.

ここで、前記燃焼形態検知手段は、気筒ごとの筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、を備えることが好ましい。   Here, the combustion mode detecting means detects the in-cylinder pressure for each cylinder, and the combustion for calculating the combustion ratio at a predetermined timing based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means. It is preferable to include a ratio calculation unit.

また、前記燃焼形態偏差算出手段は、前記燃焼割合算出手段によって算出される燃焼割合に基づく気筒ごとの燃焼期間のうちの最大燃焼期間を選定し、当該最大燃焼期間と目標燃焼期間とが一致するように最小バルブオーバーラップ量に制御する最小バルブオーバーラップ量制御手段と、当該最小バルブオーバーラップ量による運転状態で、前記目標燃焼期間との偏差を気筒ごとに算出する偏差算出手段と、を備えることが好ましい。   The combustion mode deviation calculating means selects a maximum combustion period among the combustion periods for each cylinder based on the combustion ratio calculated by the combustion ratio calculating means, and the maximum combustion period and the target combustion period coincide with each other. A minimum valve overlap amount control means for controlling to the minimum valve overlap amount, and a deviation calculation means for calculating a deviation from the target combustion period for each cylinder in an operation state based on the minimum valve overlap amount. It is preferable.

さらに、燃料噴射形態変更手段は、気筒ごとに設けられ筒内に直接に燃料を噴射する筒内燃料噴射手段と、前記筒内燃料噴射手段により噴射供給される燃料の初期と後期との噴射割合を気筒ごとに制御する燃料噴射割合制御手段と、を備えることが好ましい。   Further, the fuel injection mode changing means includes an in-cylinder fuel injection means that is provided for each cylinder and directly injects fuel into the cylinder, and an injection ratio between the initial stage and the latter stage of the fuel supplied by the in-cylinder fuel injection means It is preferable to include a fuel injection ratio control means for controlling the cylinder for each cylinder.

なお、前記燃焼割合算出手段は、前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の指数で累乗した値との積値に基づいて前記燃焼割合を算出することが好ましい。   The combustion ratio calculating means is based on a product value of an in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means and a value obtained by raising the cylinder volume at the time of detection of the cylinder pressure by a predetermined exponent. It is preferable to calculate the ratio.

さらに、前記所定のタイミングは、吸気弁閉弁後かつ燃焼開始前に設定された第1のタイミングと、前記燃焼開始の後かつ排気弁開弁前に設定された第2のタイミングとの間に設定されており、前記燃焼割合算出手段は、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングとの間における前記積値の差分と、前記第1のタイミングと前記所定のタイミングとの間における前記積値の差分とに基づいて前記燃焼割合を算出することが好ましい。   Further, the predetermined timing is between a first timing set after the intake valve is closed and before the start of combustion, and a second timing set after the start of the combustion and before the exhaust valve is opened. The combustion ratio calculating means is configured to determine the difference between the product values between the first timing and the second timing, and the product between the first timing and the predetermined timing. It is preferable to calculate the combustion ratio based on the difference between the values.

本発明によれば、運転状態に応じて全気筒共通にバルブオーバーラップ量を変更・制御するようにした内燃機関において、燃費の悪化や出力の低下を回避しつつ、排気エミッションを確実に低減させることできる内燃機関の制御装置の実現が可能となる。   According to the present invention, in an internal combustion engine in which the valve overlap amount is changed and controlled in common to all cylinders according to the operating state, exhaust emission is reliably reduced while avoiding deterioration of fuel consumption and output. It is possible to realize a control device for an internal combustion engine.

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1は、本発明による制御装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関1は、シリンダブロック2に形成された燃焼室3の内部で燃料及び空気の混合気を燃焼させ、燃焼室3内でピストン4を往復移動させることにより動力を発生するものである。内燃機関1は多気筒エンジンとして構成されており、本実施形態の内燃機関1は、例えば#1ないし#4気筒を有している4気筒エンジンとして構成されている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which a control device according to the present invention is applied. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 generates power by burning a mixture of fuel and air in a combustion chamber 3 formed in a cylinder block 2 and reciprocating a piston 4 in the combustion chamber 3. Is. The internal combustion engine 1 is configured as a multi-cylinder engine, and the internal combustion engine 1 of the present embodiment is configured as a four-cylinder engine having, for example, # 1 to # 4 cylinders.

各燃焼室3の吸気ポートは、吸気管(吸気マニホールド)5にそれぞれ接続され、各燃焼室3の排気ポートは、排気管6(排気マニホールド)にそれぞれ接続されている。また、内燃機関1のシリンダヘッドには、吸気弁Vi及び排気弁Veが燃焼室3ごとに配設されている。各吸気弁Viは対応する吸気ポートを開閉し、各排気弁Veは対応する排気ポートを開閉する。各吸気弁Vi及び各排気弁Veは、可変バルブタイミング機構を含む可変動弁機構VMによって開閉させられる。なお、本実施の形態における可変バルブタイミング機構は、例えば、各吸気弁Vi及び各排気弁Veを開閉駆動する不図示のカムシャフトの位相を変更することにより、全気筒共通にバルブオーバーラップ量を変更・制御することができる。更に、内燃機関1は、気筒数に応じた数の点火プラグ7を有し、点火プラグ7は、対応する燃焼室3内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。   The intake port of each combustion chamber 3 is connected to an intake pipe (intake manifold) 5, and the exhaust port of each combustion chamber 3 is connected to an exhaust pipe 6 (exhaust manifold). In addition, an intake valve Vi and an exhaust valve Ve are provided for each combustion chamber 3 in the cylinder head of the internal combustion engine 1. Each intake valve Vi opens and closes a corresponding intake port, and each exhaust valve Ve opens and closes a corresponding exhaust port. Each intake valve Vi and each exhaust valve Ve are opened and closed by a variable valve mechanism VM including a variable valve timing mechanism. Note that the variable valve timing mechanism in the present embodiment changes the valve overlap amount common to all cylinders by, for example, changing the phase of a camshaft (not shown) that opens and closes each intake valve Vi and each exhaust valve Ve. Can be changed and controlled. Further, the internal combustion engine 1 has a number of spark plugs 7 corresponding to the number of cylinders, and the spark plugs 7 are disposed in the cylinder heads so as to face the corresponding combustion chambers 3.

吸気管5は、図1に示されるように、サージタンク8に接続されている。サージタンク8には、給気ラインL1が接続されており、給気ラインL1は、エアクリーナ9を介して図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気ラインL1の中途(サージタンク8とエアクリーナ9との間)には、スロットルバルブ(本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ)10、エアフローメータ13が組み込まれている。一方、排気管6には、図1に示されるように、例えば三元触媒を含む前段触媒装置11a及び例えばNOx吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置11bが接続されている。   The intake pipe 5 is connected to a surge tank 8 as shown in FIG. An air supply line L1 is connected to the surge tank 8, and the air supply line L1 is connected to an air intake port (not shown) via an air cleaner 9. A throttle valve 10 (in this embodiment, an electronically controlled throttle valve) 10 and an air flow meter 13 are incorporated in the air supply line L1 (between the surge tank 8 and the air cleaner 9). On the other hand, as shown in FIG. 1, for example, a front-stage catalyst device 11 a including a three-way catalyst and a rear-stage catalyst device 11 b including a NOx storage reduction catalyst are connected to the exhaust pipe 6.

更に、内燃機関1は、複数のインジェクタ12を有し、各インジェクタ12は、図1に示されるように、対応する燃焼室3内に直接に燃料噴射が可能なようにシリンダヘッドに配置されている。また、内燃機関1の各ピストン4は、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面に、凹部4aを有している。そして、内燃機関1では、各燃焼室3内に空気を吸入させた状態で、各インジェクタ12から各燃焼室3内のピストン4の凹部4aに向けてガソリン等の燃料が直接噴射される。これにより、内燃機関1では、点火プラグ7の近傍に燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成(成層化)されるので、極めて希薄な混合気を用いて安定した成層燃焼を実行することが可能となる。   Furthermore, the internal combustion engine 1 has a plurality of injectors 12, and each injector 12 is arranged in a cylinder head so that fuel can be directly injected into the corresponding combustion chamber 3 as shown in FIG. 1. Yes. Each piston 4 of the internal combustion engine 1 is configured as a so-called deep dish top surface type, and has a concave portion 4a on its upper surface. In the internal combustion engine 1, fuel such as gasoline is directly injected from each injector 12 toward the recess 4 a of the piston 4 in each combustion chamber 3 in a state where air is sucked into each combustion chamber 3. As a result, in the internal combustion engine 1, the fuel / air mixture layer is formed (stratified) in the vicinity of the spark plug 7 so as to be separated from the surrounding air layer. And stable stratified combustion can be performed.

上述の各点火プラグ7、スロットルバルブ10、各インジェクタ12及び可変動弁機構VM等は、内燃機関1の制御装置として機能するECU20に電気的に接続されている。ECU20は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポート、及び、記憶装置等を含むものである。ECU20には、図1に示されるように、エアフローメータ13やクランク角センサ14を始めとした各種センサが電気的に接続されている。ECU20は、運転状態に応じて記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ7、スロットルバルブ10、インジェクタ12、可変動弁機構VM等を制御する。   Each of the spark plugs 7, the throttle valve 10, the injectors 12, the variable valve mechanism VM and the like described above are electrically connected to an ECU 20 that functions as a control device for the internal combustion engine 1. The ECU 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, and the like, all not shown. As shown in FIG. 1, various sensors such as an air flow meter 13 and a crank angle sensor 14 are electrically connected to the ECU 20. The ECU 20 uses various maps and the like stored in the storage device according to the driving state and also obtains a spark plug 7, a throttle valve 10, and an injector 12 so as to obtain a desired output based on detection values of various sensors. The variable valve mechanism VM is controlled.

また、内燃機関1は、半導体素子、圧電素子、磁歪素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ(筒内圧検出手段)15を気筒数に応じた数だけ有している。各筒内圧センサ15は、対応する燃焼室3内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、図示されないA/D変換器等を介してECU20に電気的に接続されている。各筒内圧センサ15は、燃焼室3内でその受圧面に加わる圧力(筒内圧力)を大気圧に対する相対値として出力するものであり、その受圧面に加わる圧力(筒内圧力)に応じた電圧信号(検出値を示す信号)をECU20に与える。   The internal combustion engine 1 has in-cylinder pressure sensors (in-cylinder pressure detecting means) 15 including semiconductor elements, piezoelectric elements, magnetostrictive elements, optical fiber detecting elements, and the like corresponding to the number of cylinders. Each in-cylinder pressure sensor 15 is disposed on the cylinder head so that the pressure receiving surface faces the corresponding combustion chamber 3, and is electrically connected to the ECU 20 via an A / D converter (not shown). Each in-cylinder pressure sensor 15 outputs the pressure (in-cylinder pressure) applied to the pressure receiving surface in the combustion chamber 3 as a relative value to the atmospheric pressure, and corresponds to the pressure (in-cylinder pressure) applied to the pressure receiving surface. A voltage signal (a signal indicating a detected value) is supplied to the ECU 20.

更に、内燃機関1は、サージタンク8内の吸入空気の圧力(吸気圧)を絶対圧力として検出する吸気圧センサを有している。吸気圧センサも、図示されないA/D変換器等を介してECU20に電気的に接続されており、検出したサージタンク8内の吸入空気の絶対圧力を示す信号をECU20に与える。なお、エアフローメータ13やクランク角センサ14、吸気圧センサの検出値は、微小時間おきにECU20に順次与えられ、ECU20の所定の記憶領域(バッファ)に所定量ずつ格納保持される。また、各筒内圧センサ15の検出値(筒内圧力)は、吸気圧センサの検出値に基づいて絶対圧補正された上で、ECU20の所定の記憶領域(バッファ)に所定量ずつ格納保持される。   Further, the internal combustion engine 1 has an intake pressure sensor that detects the pressure (intake pressure) of intake air in the surge tank 8 as an absolute pressure. The intake pressure sensor is also electrically connected to the ECU 20 via an A / D converter (not shown) or the like, and gives a signal indicating the detected absolute pressure of the intake air in the surge tank 8 to the ECU 20. The detection values of the air flow meter 13, the crank angle sensor 14, and the intake pressure sensor are sequentially given to the ECU 20 every minute time, and are stored and held in a predetermined storage area (buffer) of the ECU 20 by a predetermined amount. The detection value (in-cylinder pressure) of each in-cylinder pressure sensor 15 is subjected to absolute pressure correction based on the detection value of the intake pressure sensor, and then stored and held in a predetermined storage area (buffer) of the ECU 20 by a predetermined amount. The

次に、本実施形態においてECU20で実行される燃焼形態制御の制御手順の一例を説明する。   Next, an example of the control procedure of the combustion mode control executed by the ECU 20 in the present embodiment will be described.

まず、本実施形態では、図2のフローチャートに示すメインルーチンに従い、先ず、ステップS210において内燃機関1の運転状態が、吸入空気量や機関回転数等のパラメータを読込むことにより求められる。そして、次のステップS220において、かかる運転状態に対応した点火時期SA,総燃料噴射量T及びバルブオーバーラップ量OLなどの基本制御値が、ECU20に保管されている基本設定マップから読み出されて設定される。そして、ステップS230においてかかる基本制御値と必要に応じた補正値とに基づいて、各アクチュエータの制御量が決定され、当該制御量に対応して各アクチュエータが作動される。なお、以下においては、理解の容易化及び説明の簡便化のために、この補正はされないものとして説明する。また、このアクチュエータとしては、点火時期SAに関しては点火プラグ7の不図示のイグナイター、総燃料噴射量Tに関してはインジェクタ12、バルブオーバーラップ量OLに関しては可変バルブタイミング機構のカムシャフトの位相位置を変えるための油圧アクチュエータが相当する。   First, in this embodiment, according to the main routine shown in the flowchart of FIG. 2, first, in step S210, the operating state of the internal combustion engine 1 is obtained by reading parameters such as the intake air amount and the engine speed. In the next step S220, basic control values such as the ignition timing SA, the total fuel injection amount T, and the valve overlap amount OL corresponding to the operating state are read from the basic setting map stored in the ECU 20. Is set. In step S230, the control amount of each actuator is determined based on the basic control value and the correction value as necessary, and each actuator is operated corresponding to the control amount. In the following description, it is assumed that this correction is not performed for ease of understanding and simplification of explanation. In addition, the actuator includes an igniter (not shown) of the spark plug 7 for the ignition timing SA, the injector 12 for the total fuel injection amount T, and the camshaft phase position of the variable valve timing mechanism for the valve overlap amount OL. Corresponds to a hydraulic actuator.

なお、バルブオーバーラップ量OLに関しては、ポンピングロスを軽減し、効率を高めるべく、燃焼悪化によるエミッションの増加を伴わない範囲で、極力大きくなるように基本制御値が設定されている。バルブオーバーラップ量OLの制御は、バルブオーバーラップ量OLが大きくなるように制御する場合には、可変バルブタイミング機構により、各吸気弁Viを開閉駆動するカムシャフトの位相を基準位置から進角させる、及び/又は、各排気弁Veを開閉駆動するカムシャフトの位相を基準位置から遅角させることにより行われる。なお、小さくする場合にはその逆にすればよい。   Regarding the valve overlap amount OL, a basic control value is set to be as large as possible within a range not accompanied by an increase in emission due to deterioration of combustion in order to reduce pumping loss and increase efficiency. When the valve overlap amount OL is controlled so as to increase, the valve overlap amount OL is advanced from the reference position by the variable valve timing mechanism so that the phase of the camshaft for driving the intake valves Vi to open and close is increased. And / or by retarding the phase of the camshaft for opening / closing each exhaust valve Ve from the reference position. In addition, what is necessary is just to reverse to make it small.

そして、次のステップS240において、#1ないし#4の気筒ごとに燃焼形態が検知される。なお、この燃焼形態の検知の詳細については後述する。さらに、ステップS250に進み、この検知された気筒ごとの燃焼形態は、上述の運転状態に対応されて設定されている目標燃焼形態と対比され、目標燃焼形態との偏差が算出される。そして、次のステップS260においてこの算出された気筒ごとの偏差に基づいて、この偏差を解消するように、当該気筒への燃料噴射形態が変更される。より具体的には、気筒ごとに燃料の初期と後期との噴射割合が偏差の大きさに対応して変更される。   In the next step S240, the combustion mode is detected for each of the cylinders # 1 to # 4. Details of detection of this combustion mode will be described later. Further, the process proceeds to step S250, and the detected combustion mode for each cylinder is compared with the target combustion mode set corresponding to the above-described operation state, and the deviation from the target combustion mode is calculated. Then, based on the calculated deviation for each cylinder in the next step S260, the fuel injection mode to the cylinder is changed so as to eliminate this deviation. More specifically, the injection ratio between the initial stage and the late stage of the fuel is changed for each cylinder in accordance with the magnitude of the deviation.

ここで、上述のステップS240における燃焼形態の検知の方法について説明する。本実施の形態における燃焼形態の検知は、ある燃焼室について所定のタイミングにおける燃焼割合MFBを算出することにより行われる。   Here, the method of detecting the combustion mode in step S240 described above will be described. Detection of the combustion mode in the present embodiment is performed by calculating the combustion rate MFB at a predetermined timing for a certain combustion chamber.

そこで、クランク角がθである際に筒内圧検出手段としての筒内圧センサ15によって検出される筒内圧力をP(θ)とし、クランク角がθである際の筒内容積をV(θ)とし、比熱比をκとした場合に、筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比κで累乗した値Vκ(θ)との積値P(θ)・Vκ(θ)(以下、適宜「PVκ」と記す)の変化パターンと、クランク角に対する内燃機関の燃焼室内における熱発生量Qの変化パターンとは、図3に示されるような相関を有する。この図3において、実線は、所定のモデル気筒において所定の微小クランク角おきに検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の比熱比κで累乗した値との積値PVκをプロットしたものであり、破線は、上記モデル気筒における熱発生量Qを次の(1)式に基づき、Q=∫dQ/dθ・Δθとして算出・プロットしたものである。なお、何れの場合も、簡単のために、比熱比κ=1.32としてある。また、図3において、−360°,0°及び360°は、上死点に、−180°及び180°は、下死点に対応する。
Therefore, when the crank angle is θ, the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 15 as the in-cylinder pressure detecting means is P (θ), and the in-cylinder volume when the crank angle is θ is V (θ). When the specific heat ratio is κ, the product value P (θ) · V of the in-cylinder pressure P (θ) and the value V κ (θ) obtained by raising the in-cylinder volume V (θ) to the specific heat ratio κ The change pattern of κ (θ) (hereinafter referred to as “PV κ ” as appropriate) and the change pattern of the heat generation amount Q in the combustion chamber of the internal combustion engine with respect to the crank angle have a correlation as shown in FIG. In FIG. 3, the solid line shows the in-cylinder pressure detected at a predetermined minute crank angle in a predetermined model cylinder, and the value obtained by raising the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure by a predetermined specific heat ratio κ. It plots the product value PV kappa of the dashed line on the basis of the heat generation amount Q in the model cylinder following equation (1) is obtained by calculating and plotted as Q = ∫dQ / dθ · Δθ. In any case, for the sake of simplicity, the specific heat ratio κ = 1.32. In FIG. 3, −360 °, 0 °, and 360 ° correspond to the top dead center, and −180 ° and 180 ° correspond to the bottom dead center.

Figure 2009293530
Figure 2009293530

図3に示される結果からわかるように、クランク角に対する熱発生量Qの変化パターンと、クランク角に対する積値PVκの変化パターンとは、概ね一致(相似)しており、特に、筒内の混合気の燃焼開始(ガソリンエンジンでは火花点火時、ディーゼルエンジンでは圧縮着火時)の前後(例えば、図3における約−180°から約135°までの範囲)では、熱発生量Qの変化パターンと、積値PVκの変化パターンとは極めて良好に一致することがわかる。 As can be seen from the results shown in FIG. 3, the change pattern of the heat generation amount Q with respect to the crank angle and the change pattern of the product value PV κ with respect to the crank angle are substantially the same (similar), and in particular, Before and after the start of combustion of the air-fuel mixture (at the time of spark ignition for a gasoline engine and at the time of compression ignition for a diesel engine) (for example, a range from about −180 ° to about 135 ° in FIG. 3) It can be seen that the change pattern of the product value PV κ agrees very well.

本発明の好ましい実施形態においては、燃焼室における熱発生量Qと積値PVκとの相関を利用して、筒内圧センサ15によって検出される筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積との積値PVκに基づいて、ある2点間におけるトータルの熱発生量に対する当該2点間の所定のタイミングまでの熱発生量の比である燃焼割合MFBが求められる。 In a preferred embodiment of the present invention, the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 15 and the in-cylinder pressure are detected using the correlation between the heat generation amount Q in the combustion chamber and the product value PV κ . Based on the product value PV κ with the in-cylinder volume, a combustion ratio MFB that is a ratio of a heat generation amount up to a predetermined timing between the two points with respect to a total heat generation amount between the two points is obtained.

ここで、積値PVκに基づいて燃焼室における燃焼割合MFBを算出すれば、高負荷な演算処理を要することなく燃焼室における燃焼割合を精度よく得ることができるからである。すなわち、図4に示されるように、積値PVκに基づいて求められる燃焼割合(同図における実線参照)は、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合(同図における破線参照)とほぼ一致する。 This is because if the combustion rate MFB in the combustion chamber is calculated based on the product value PV κ , the combustion rate in the combustion chamber can be obtained with high accuracy without requiring high-load calculation processing. That is, as shown in FIG. 4, the combustion rate obtained based on the product value PV κ (see the solid line in the figure) is substantially the same as the combustion rate obtained based on the heat generation rate (see the broken line in the figure). To do.

図4において、実線は、上述のモデル気筒においてクランク角=θとなるタイミングにおける燃焼割合MFBを、次の(2)式に従うと共に、検出した筒内圧力P(θ)に基づいて算出し、プロットしたものである。ただし、簡単のために、比熱比κ=1.32とした。また、図4において、破線は、上述のモデル気筒においてクランク角=θとなるタイミングにおける燃焼割合MFBを、上記(1)式及び次の(3)式に従うと共に、検出した筒内圧力P(θ)に基づいて算出し、プロットしたものである。この場合も、簡単のために、κ=1.32とした。   In FIG. 4, the solid line represents the combustion ratio MFB at the timing when the crank angle = θ in the model cylinder described above, calculated according to the following equation (2), and plotted based on the detected in-cylinder pressure P (θ). It is a thing. However, for simplicity, the specific heat ratio κ = 1.32. In FIG. 4, the broken line indicates the combustion ratio MFB at the timing when the crank angle = θ in the model cylinder described above in accordance with the above equation (1) and the following equation (3), and the detected in-cylinder pressure P (θ ) And plotted. Also in this case, for simplicity, κ = 1.32.

Figure 2009293530
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Figure 2009293530
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更に、上記所定のタイミングは、吸気弁閉弁後かつ燃焼開始前に設定された第1のタイミングと、燃焼開始の後かつ排気弁開弁前に設定された第2のタイミングとの間に設定されるとよく、燃焼割合算出手段は、第1のタイミングと第2のタイミングとの間における積値の差分と、第1のタイミングと所定のタイミングとの間における積値の差分とに基づいて燃焼割合MFBを算出すると好ましい。   Further, the predetermined timing is set between a first timing set after the intake valve is closed and before the start of combustion and a second timing set after the start of combustion and before the exhaust valve is opened. Preferably, the combustion ratio calculation means is based on the difference between the product values between the first timing and the second timing and the difference between the product values between the first timing and the predetermined timing. It is preferable to calculate the combustion ratio MFB.

この場合、当該所定のタイミングにおけるクランク角をθとすると、クランク角=θとなる当該所定のタイミングにおける燃焼割合MFBは、第1のタイミングと上記所定のタイミングとの間における積値PVκの差分{P(θ)・Vκ(θ)−P(θ)・Vκ(θ)}を、第1のタイミングと第2のタイミングとの間における積値PVκの差分{P(θ)・Vκ(θ)−P(θ)・Vκ(θ)}で除して100を乗じることにより得ることができる。これにより、3点において検出した筒内圧力に基づいて精度よく燃焼割合を求めることが可能となり、演算負荷を大幅に低減させることができる。 In this case, if the crank angle at the predetermined timing is θ 0 , the combustion ratio MFB at the predetermined timing at which the crank angle = θ 0 is the product value PV κ between the first timing and the predetermined timing. Difference {P (θ 0 ) · V κ0 ) −P (θ 1 ) · V κ1 )} as a difference between product values PV κ between the first timing and the second timing. It can be obtained by dividing by {P (θ 2 ) · V κ2 ) −P (θ 1 ) · V κ1 )} and multiplying by 100. Thereby, it becomes possible to obtain | require a combustion ratio accurately based on the in-cylinder pressure detected in three points, and a calculation load can be reduced significantly.

そこで、ステップS240における燃焼形態としての燃焼割合MFBの算出に際して、ECU20は、まず、対象となる気筒の燃焼室3について所定の記憶領域から、吸気弁Viの閉弁後かつ点火前の第1のタイミング(クランク角がθとなるタイミング)における筒内圧力P(θ)と、点火の後かつ排気弁開弁前の第2タイミング(クランク角がθとなるタイミング)における筒内圧力P(θ)と、第1のタイミングと第2のタイミングとの間に予め定められており、クランク角=θ(ただし、θ<θ<θ)となる所定のタイミングにおける筒内圧力P(θ)とを読み出す。 Therefore, when calculating the combustion ratio MFB as the combustion mode in step S240, the ECU 20 first starts from the predetermined storage area for the combustion chamber 3 of the target cylinder from the first storage after the intake valve Vi is closed and before ignition. In-cylinder pressure P (θ 1 ) at the timing (timing at which the crank angle becomes θ 1 ) and in-cylinder pressure P at the second timing (timing at which the crank angle becomes θ 2 ) after ignition and before opening the exhaust valve In-cylinder at a predetermined timing that is predetermined between (θ 2 ) and the first timing and the second timing, and the crank angle = θ 0 (where θ 102 ). Read the pressure P (θ 0 ).

クランク角θは、燃焼室3内において燃焼が開始される時点(点火時)よりも十分に前のタイミングに設定されると好ましく、例えば−60°とされる。また、クランク角θは、燃焼室3内における混合気の燃焼が概ね完了したタイミングに設定されると好ましく、例えば90°とされる。更に、第1のタイミングと第2のタイミングとの間の所定のタイミングは、燃焼割合MFBがほぼ50%になることが実験的、経験的に知られているクランク角がθ=8°(上死点後8°)となるタイミングに設定されている。 The crank angle θ 1 is preferably set to a timing sufficiently before the time point at which combustion starts in the combustion chamber 3 (at the time of ignition), and is set to −60 °, for example. The crank angle θ 2 is preferably set to a timing at which combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 3 is almost completed, for example, 90 °. In addition, the predetermined timing between the first timing and the second timing has a crank angle θ 0 = 8 ° (experimentally and empirically known that the combustion ratio MFB is approximately 50% ( The timing is set to 8 ° after top dead center.

なお、燃焼割合MFBがおよそ50%となるクランク角は、内燃機関の冷却損失によって変化するものであり、機種によって上死点後8°から多少前後する。   Note that the crank angle at which the combustion ratio MFB is approximately 50% varies depending on the cooling loss of the internal combustion engine, and slightly varies from 8 ° after top dead center depending on the model.

ECU20は、筒内圧力P(θ)、筒内圧力P(θ)及び筒内圧力P(θ)を読み出すと、クランク角がθ,θ及びθとなる時の積値P(θ)・Vκ(θ),P(θ)・Vκ(θ)及びP(θ)・Vκ(θ)を算出する。すなわち、ECU20は、筒内圧力P(θ)と、筒内圧力P(θ)の検出時、すなわち、クランク角がθとなる時の筒内容積V(θ)を比熱比κ(本実施形態では、κ=1.32)で累乗した値との積である積値P(θ)・Vκ(θ)を算出する。同様に、ECU20は、筒内圧力P(θ)と、クランク角がθとなる時の筒内容積V(θ)を比熱比κで累乗した値との積である積値P(θ)・Vκ(θ)、及び、筒内圧力P(θ)と、クランク角がθとなる時の筒内容積V(θ)を比熱比κで累乗した値との積である積値P(θ)・Vκ(θ)を算出する。
なお、Vκ(θ),Vκ(θ)及びVκ(θ)の値は、予め算出された上で記憶装置に記憶されている。
When the ECU 20 reads the in-cylinder pressure P (θ 1 ), the in-cylinder pressure P (θ 0 ), and the in-cylinder pressure P (θ 2 ), the product value when the crank angle becomes θ 1 , θ 0, and θ 2. P (θ 1 ) · V κ1 ), P (θ 0 ) · V κ0 ) and P (θ 2 ) · V κ2 ) are calculated. That is, the ECU 20 determines the in-cylinder pressure P (θ 1 ) and the in-cylinder pressure P (θ 1 ), that is, the in-cylinder volume V (θ 1 ) when the crank angle is θ 1 , the specific heat ratio κ. In this embodiment, a product value P (θ 1 ) · V κ1 ), which is a product of the value raised to the power of κ = 1.32, is calculated. Similarly, the ECU 20 obtains a product value P (product which is a product of the in-cylinder pressure P (θ 0 ) and the value obtained by raising the in-cylinder volume V (θ 0 ) when the crank angle becomes θ 0 by the specific heat ratio κ. θ 0 ) · V κ0 ), the in-cylinder pressure P (θ 2 ), and the value obtained by raising the in-cylinder volume V (θ 2 ) when the crank angle is θ 2 by the specific heat ratio κ A product value P (θ 2 ) · V κ2 ), which is a product, is calculated.
The values of V κ1 ), V κ0 ), and V κ2 ) are calculated in advance and stored in the storage device.

そして、ECU20は、クランク角がθ,θ及びθとなる時の積値P(θ)・Vκ(θ),P(θ)・Vκ(θ)及びP(θ)・Vκ(θ)を用いて、次の(4)式からクランク角がθとなるタイミングにおける燃焼割合MFBを算出する。これにより、3点において検出された筒内圧力P(θ),P(θ),P(θ)に基づいて精度よく燃焼割合MFBが求められる。 Then, the ECU 20 determines the product values P (θ 1 ) · V κ1 ), P (θ 0 ) · V κ0 ) and P (when the crank angles are θ 1 , θ 0 and θ 2. Using θ 2 ) · V κ2 ), the combustion ratio MFB at the timing when the crank angle becomes θ 0 is calculated from the following equation (4). As a result, the combustion ratio MFB is accurately obtained based on the in-cylinder pressures P (θ 1 ), P (θ 0 ), and P (θ 2 ) detected at the three points.

Figure 2009293530
Figure 2009293530

次に、燃焼形態としての上述の燃焼割合MFBと、燃焼期間Θ及びバルブオーバーラップ量OLとの関係について、図5のグラフを参照して説明する。   Next, the relationship between the above-described combustion ratio MFB as the combustion mode, the combustion period Θ, and the valve overlap amount OL will be described with reference to the graph of FIG.

図5は、縦軸に燃焼割合MFB、横軸にクランク角CAを取って、バルブオーバーラップ量OLの変化に応じて燃焼割合MFBが変化する様子を示したグラフであり、バルブオーバーラップ量OLが小さいとき(曲線aで示す)は燃焼割合MFBの上昇勾配が大きく、バルブオーバーラップ量OLが大いとき(曲線bで示す)は燃焼割合MFBの上昇勾配が小さいことを示している。なお、SAは点火時期、すなわち燃焼開始時期、TDCは上死点である。   FIG. 5 is a graph showing a state in which the combustion ratio MFB changes according to the change in the valve overlap amount OL, with the combustion ratio MFB on the vertical axis and the crank angle CA on the horizontal axis. Is small (indicated by the curve a), the rising gradient of the combustion ratio MFB is large, and when the valve overlap amount OL is large (indicated by the curve b), the rising gradient of the combustion ratio MFB is small. SA is the ignition timing, that is, the combustion start timing, and TDC is the top dead center.

ここで、燃焼期間Θとは、燃焼割合MFBが0%の燃焼開始時期から燃焼割合MFBが100%の燃焼終了時期までのクランク角期間と云うこともできるが、本明細書では、一般的に用いられている、燃焼割合MFBが0%の燃焼開始時期から燃焼割合MFBが90%を超える燃焼終了時期までのクランク角期間としている。したがって、図5に示す例では、曲線aで示されるバルブオーバーラップ量OLが小さいときの燃焼期間はΘであり、曲線bで示されるバルブオーバーラップ量OLが大きいときの燃焼期間はΘである。このことから、バルブオーバーラップ量OLが大きくなるにつれて、燃焼期間Θは長くなることが分かる。 Here, the combustion period Θ can also be referred to as a crank angle period from the combustion start timing when the combustion ratio MFB is 0% to the combustion end timing when the combustion ratio MFB is 100%. The crank angle period from the combustion start timing when the combustion ratio MFB is used to the combustion end timing when the combustion ratio MFB exceeds 90% is used. Therefore, in the example shown in FIG. 5, the combustion period when the valve overlap amount OL indicated by the curve a is small is Θ S , and the combustion period when the valve overlap amount OL indicated by the curve b is large is Θ L. It is. From this, it can be seen that the combustion period Θ becomes longer as the valve overlap amount OL increases.

このように、上述のステップS240において実行される気筒ごとの燃焼形態の検知は、本実施の形態においては、所定のタイミングを含む3点において筒内圧センサ15により検出した筒内圧力に基づいて燃焼割合MFBが求められ、且つ、燃焼期間Θが#1ないし#4の気筒ごとに、Θi(Θ#1、Θ#2、Θ#3、Θ#4)として求められる。 Thus, the detection of the combustion mode for each cylinder executed in step S240 described above is performed based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 15 at three points including a predetermined timing in the present embodiment. The ratio MFB is obtained, and is obtained as Θi (Θ # 1 , Θ # 2 , Θ # 3 , Θ # 4 ) for each cylinder having the combustion period Θ of # 1 to # 4.

そして、上述のステップS250において実行される、気筒ごとの燃焼形態の目標燃焼形態との偏差の算出は、本実施の形態においては、図6のフローチャートに示すサブルーチンに従い実行される。まず、ステップS2501において、#1ないし#4の気筒ごとの燃焼期間Θi(Θ#1、Θ#2、Θ#3、Θ#4)のうちの最大燃焼期間Θmaxが選定される。そして、次のステップS2502において、当該最大燃焼期間ΘmaxとステップS210で読込まれた運転状態に対応して設定されている目標燃焼形態としての目標燃焼期間Θtとが一致するように、バルブオーバーラップ量OLがフィードバック制御される。このフィードバック制御の結果、バルブオーバーラップ量は最小バルブオーバーラップ量OLminとなる。 Then, the calculation of the deviation of the combustion mode for each cylinder from the target combustion mode executed in step S250 described above is executed according to the subroutine shown in the flowchart of FIG. 6 in the present embodiment. First, in step S2501, the maximum combustion period Θmax among the combustion periods Θi (Θ # 1 , Θ # 2 , Θ # 3 , Θ # 4 ) for each cylinder of # 1 to # 4 is selected. Then, in the next step S2502, the valve overlap amount is set so that the maximum combustion period Θmax and the target combustion period Θt as the target combustion mode set corresponding to the operation state read in step S210 coincide. The OL is feedback controlled. As a result of this feedback control, the valve overlap amount becomes the minimum valve overlap amount OLmin.

そこで、次のステップS2503において、この最小バルブオーバーラップ量OLminによる次のサイクルの運転状態で、再度、#1ないし#4の気筒ごとの燃焼期間Θiが求められる。そして、ステップS2504において、目標燃焼期間Θtとこの燃焼期間Θiとの気筒偏差αiが、αi=Θt−Θiにより気筒ごとに算出される。   Therefore, in the next step S2503, the combustion period Θi for each cylinder of # 1 to # 4 is obtained again in the operation state of the next cycle with the minimum valve overlap amount OLmin. In step S2504, the cylinder deviation αi between the target combustion period Θt and the combustion period Θi is calculated for each cylinder by αi = Θt−Θi.

ここで、目標燃焼期間Θtと気筒偏差αiとの関係を、図7のグラフを参照してさらに説明する。図7は、縦軸に燃焼期間Θ、横軸にバルブオーバーラップ量OLを取って、気筒間のバラツキ、すなわち、差が存する場合に、その差に起因してバルブオーバーラップ量OLが所定の値のときに燃焼期間Θが異なることになる様子を示したグラフである。但し、図7においては、上述の最大燃焼期間Θmaxと目標燃焼期間Θtとが一致するように、バルブオーバーラップ量OLが最小バルブオーバーラップ量OLminにフィードバック制御された結果、例としての#3気筒の燃焼期間Θ#3が目標燃焼期間Θtに一致する、α#3=0の場合が示されている。なお、図7のグラフは、あくまでも説明のためのものであって、気筒間の差に起因する目標燃焼期間Θtとの気筒偏差αiなどは誇張して示されている。また、図7のグラフには、#2気筒における気筒偏差がα#2=Θt−Θ#2として特に例示されているが、他の#1及び#4の気筒についても同様である。 Here, the relationship between the target combustion period Θt and the cylinder deviation αi will be further described with reference to the graph of FIG. In FIG. 7, when the vertical axis represents the combustion period Θ and the horizontal axis represents the valve overlap amount OL, and there is a variation between the cylinders, that is, there is a difference, the valve overlap amount OL is set to a predetermined value due to the difference. It is the graph which showed a mode that the combustion period (THETA) will differ when it is a value. However, in FIG. 7, as a result of feedback control of the valve overlap amount OL to the minimum valve overlap amount OLmin so that the above-described maximum combustion period Θmax and the target combustion period Θt coincide with each other, as an example, # 3 cylinder The case where α # 3 = 0, in which the combustion period Θ # 3 of the same coincides with the target combustion period Θt is shown. Note that the graph of FIG. 7 is for explanation only, and the cylinder deviation αi with respect to the target combustion period Θt caused by the difference between the cylinders is exaggerated. In the graph of FIG. 7, the cylinder deviation in the # 2 cylinder is specifically exemplified as α # 2 = Θt−Θ # 2 , but the same applies to the other cylinders # 1 and # 4.

そして、前述のステップS260において実行される燃料噴射形態の変更処理では、上述の算出された気筒ごとの気筒偏差αiに基づいて、この偏差を解消するように、燃料噴射形態が変更される。なお、上述した偏差α#3=0である#3気筒については変更の必要がないことは云うまでもない。 In the fuel injection mode change process executed in step S260 described above, the fuel injection mode is changed so as to eliminate the deviation based on the calculated cylinder deviation αi for each cylinder. Needless to say, there is no need to change the # 3 cylinder in which the deviation α # 3 = 0.

本実施の形態において、この燃料噴射形態の変更は気筒ごとにインジェクタ12から噴射される燃料の初期と後期との噴射割合、換言すると、噴き分け割合が偏差αiの大きさに対応して変更される。そこで、βを噴射割合変換係数として定めると、ステップS210で読込まれた運転状態に対応して設定されている総燃料噴射量Tが、次式(5)に示すように、初期と後期に噴き分けられてインジェクタ12から噴射されることになる。
総燃料噴射量T=(1−αi×β)×T+αi×β×T…(5)
In the present embodiment, the change of the fuel injection mode is changed for each cylinder in accordance with the magnitude of the deviation αi, that is, the injection ratio between the initial stage and the late stage of the fuel injected from the injector 12. The Therefore, if β is determined as the injection ratio conversion coefficient, the total fuel injection amount T set corresponding to the operation state read in step S210 is injected in the initial and late stages as shown in the following equation (5). It is divided and injected from the injector 12.
Total fuel injection amount T = (1−αi × β) × T + αi × β × T (5)

ここで、上の(5)式の右辺における前の項が初期燃料噴射量、同じく後の項が後期燃料噴射量となる。この初期燃料噴射の時期は、吸気行程あるいは点火時期SAより前の圧縮行程であり、後期燃料噴射の時期は燃焼開始後の適宜時期であってよく、上死点後が好ましい。なお、この噴射割合変換係数βは気筒偏差αiの大きさに対応させて燃焼期間Θを適切に延長すべく設定されるものである。但し、図8に示すように、燃焼期間Θを長くすべく、後期燃料噴射の割合が多くなるようにし過ぎる(例えば、20%超)と、初期燃料噴射量が少なくなり過ぎて点火プラグ7による点火によっても燃焼が開始しない、いわゆる失火が生ずる可能性がある(図8に失火領域をハッチングで示す)ので、予め実験により適正値が求められて、ECU20のROMにマップとして保管されている。   Here, the previous term on the right side of the above equation (5) is the initial fuel injection amount, and the latter term is the late fuel injection amount. The timing of the initial fuel injection is a compression stroke before the intake stroke or the ignition timing SA, and the timing of the late fuel injection may be an appropriate timing after the start of combustion, and is preferably after top dead center. The injection ratio conversion coefficient β is set so as to appropriately extend the combustion period Θ in accordance with the magnitude of the cylinder deviation αi. However, as shown in FIG. 8, if the ratio of the late fuel injection is increased too much (for example, more than 20%) in order to lengthen the combustion period Θ, the initial fuel injection amount becomes too small and the spark plug 7 Since there is a possibility of so-called misfire that does not start even by ignition (the misfire region is indicated by hatching in FIG. 8), an appropriate value is obtained in advance by experiments and stored in the ROM of the ECU 20 as a map.

なお、上述の実施形態においては、ステップS210で吸入空気量を読込み運転状態を把握するようにしたが、この吸入空気量はエアフローメータ13によらずに、筒内圧センサ15を用いて圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングで検出される筒内圧力に基づいて、燃焼室に吸入された空気の量を算出することによってもよい。   In the above-described embodiment, the intake air amount is read in step S210 to grasp the operation state. However, this intake air amount is not compressed by the air flow meter 13 but is used during the compression stroke using the in-cylinder pressure sensor 15. The amount of air taken into the combustion chamber may be calculated based on the in-cylinder pressure detected at a predetermined timing before the start of combustion.

本発明の制御装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the internal combustion engine to which the control apparatus of this invention was applied. 本発明の制御装置による燃料噴射形態変更の制御手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control procedure of the fuel injection form change by the control apparatus of this invention. 本発明において用いられる積値PVκと、燃焼室内における熱発生量との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation with the product value PV ( kappa) used in this invention, and the amount of heat generation in a combustion chamber. 積値PVκに基づいて求められる燃焼割合と、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation of the combustion rate calculated | required based on product value PV ( kappa) , and the combustion rate calculated | required based on a heat release rate. 燃焼形態としての燃焼割合MFBと、燃焼期間Θ及びバルブオーバーラップ量OLとの関係を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the relationship between the combustion ratio MFB as a combustion form, combustion period (THETA), and valve overlap amount OL. 本発明の制御装置による目標燃焼形態との偏差を算出する制御手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the control procedure which calculates the deviation with the target combustion form by the control apparatus of this invention. 気筒間のバラツキに起因してバルブオーバーラップ量OLが所定の値のときに燃焼期間Θが異なる様子を示すグラフである。It is a graph which shows a mode that combustion period (THETA) differs when valve overlap amount OL is a predetermined value resulting from the variation between cylinders. 後期燃料噴射の割合と失火領域との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ratio of late fuel injection, and a misfire area | region.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
3 燃焼室
7 点火プラグ
12 インジェクタ
14 クランク角センサ
15 筒内圧センサ
20 ECU
Ve 排気弁
Vi 吸気弁
VM 可変動弁機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 3 Combustion chamber 7 Spark plug 12 Injector 14 Crank angle sensor 15 In-cylinder pressure sensor 20 ECU
Ve Exhaust valve Vi Intake valve VM Variable valve mechanism

Claims (6)

運転状態に応じて全気筒共通にバルブオーバーラップ量を変更・制御するようにした内燃機関において、
気筒ごとに燃焼形態を検知する燃焼形態検知手段と、
当該燃焼形態検知手段により検知された気筒ごとの燃焼形態の目標燃焼形態との偏差を算出する燃焼形態偏差算出手段と、
当該燃焼形態偏差算出手段により算出された気筒ごとの偏差に基づき、当該偏差を解消すべく、当該気筒への燃料噴射形態を変更する燃料噴射形態変更手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In an internal combustion engine that changes and controls the valve overlap amount in common to all cylinders according to the operating state,
Combustion mode detection means for detecting the combustion mode for each cylinder;
Combustion mode deviation calculating means for calculating a deviation from the target combustion mode of the combustion mode for each cylinder detected by the combustion mode detecting unit;
Fuel injection mode changing means for changing the fuel injection mode to the cylinder in order to eliminate the deviation based on the deviation for each cylinder calculated by the combustion mode deviation calculating unit;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記燃焼形態検知手段は、気筒ごとの筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   The combustion form detecting means includes an in-cylinder pressure detecting means for detecting an in-cylinder pressure for each cylinder, and a combustion ratio calculating means for calculating a combustion ratio at a predetermined timing based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising: 前記燃焼形態偏差算出手段は、前記燃焼割合算出手段によって算出される燃焼割合に基づく気筒ごとの燃焼期間のうちの最大燃焼期間を選定し、当該最大燃焼期間と目標燃焼期間とが一致するように最小バルブオーバーラップ量に制御する最小バルブオーバーラップ量制御手段と、当該最小バルブオーバーラップ量による運転状態で、前記目標燃焼期間との偏差を気筒ごとに算出する偏差算出手段と、を備えることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。   The combustion mode deviation calculating means selects the maximum combustion period among the combustion periods for each cylinder based on the combustion ratio calculated by the combustion ratio calculating means so that the maximum combustion period and the target combustion period coincide with each other. Minimum valve overlap amount control means for controlling to the minimum valve overlap amount, and deviation calculation means for calculating a deviation from the target combustion period for each cylinder in the operation state by the minimum valve overlap amount. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the control apparatus is an internal combustion engine. 燃料噴射形態変更手段は、気筒ごとに設けられ筒内に直接に燃料を噴射する筒内燃料噴射手段と、前記筒内燃料噴射手段により噴射供給される燃料の初期と後期との噴射割合を気筒ごとに制御する燃料噴射割合制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。   The fuel injection mode changing means includes an in-cylinder fuel injection means that is provided for each cylinder and directly injects fuel into the cylinder, and an injection ratio between the initial period and the latter period of the fuel supplied by the in-cylinder fuel injection means. And a fuel injection ratio control means for controlling each of them. 前記燃焼割合算出手段は、前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の指数で累乗した値との積値に基づいて前記燃焼割合を算出することを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   The combustion ratio calculation means calculates the combustion ratio based on a product value of an in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detection means and a value obtained by raising the cylinder volume at the time of detection of the cylinder pressure by a predetermined index. 5. The control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the control device calculates the internal combustion engine. 前記所定のタイミングは、吸気弁閉弁後かつ燃焼開始前に設定された第1のタイミングと、前記燃焼開始の後かつ排気弁開弁前に設定された第2のタイミングとの間に設定されており、前記燃焼割合算出手段は、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングとの間における前記積値の差分と、前記第1のタイミングと前記所定のタイミングとの間における前記積値の差分とに基づいて前記燃焼割合を算出することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の制御装置。   The predetermined timing is set between a first timing set after the intake valve is closed and before the start of combustion, and a second timing set after the start of the combustion and before the exhaust valve is opened. The combustion ratio calculating means calculates the difference between the product values between the first timing and the second timing, and the product value between the first timing and the predetermined timing. 6. The control device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the combustion ratio is calculated based on the difference.
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