JP2010174745A - Device for determining deterioration in sensitivity of cylinder internal pressure sensor - Google Patents

Device for determining deterioration in sensitivity of cylinder internal pressure sensor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To determine deterioration of a cylinder internal pressure sensor provided in an internal combustion engine by a simpler calculation. <P>SOLUTION: This device for determining deterioration in sensitivity of the cylinder internal pressure sensor 56 provided in the internal combustion engine 10 in order to detect cylinder internal pressure includes: a specific heat ratio calculation means calculating a specific heat ratio κ in an adiabatic expansion stroke after cylinder internal pressure peak; and a determination means comparing the specific heat ratio κ calculated by the specific heat ratio calculation means with a predetermined threshold β, and determining abnormality of sensitivity of the cylinder internal pressure sensor 56 based on a comparison result. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関に、筒内圧力を検出するために設けられた筒内圧センサの感度劣化判定装置に関する。   The present invention relates to a sensitivity deterioration determination device for an in-cylinder pressure sensor provided in an internal combustion engine for detecting an in-cylinder pressure.

特許文献1には、筒内情報検出手段により検出される筒内情報を利用して点火時期等の制御量を制御する内燃機関の制御装置が開示されている。この装置には、筒内情報検出手段の異常を検知する検知手段が設けられ得る。特許文献1の記載によれば、筒内情報検出手段は筒内情報としての筒内圧力を検出する筒内圧センサであり得、前記検知手段は、吸気行程中の所定の1点における筒内圧センサの検出値と、吸気行程中の所定の1点に対応した時点における吸入空気の圧力と、圧縮行程中または膨張行程中の少なくとも所定の2点における筒内圧センサの検出値および筒内容積とに基づいて、筒内圧センサの感度の推定値を算出する算出手段と、これによって算出された筒内圧センサの感度の推定値と所定の閾値との比較結果に基づいて筒内圧センサの異常を判断する判定手段とを備え得る。   Patent Document 1 discloses a control device for an internal combustion engine that controls a control amount such as an ignition timing using in-cylinder information detected by an in-cylinder information detection unit. This device may be provided with a detecting means for detecting an abnormality of the in-cylinder information detecting means. According to the description in Patent Document 1, the in-cylinder information detecting means may be an in-cylinder pressure sensor that detects in-cylinder pressure as in-cylinder information, and the detecting means is an in-cylinder pressure sensor at a predetermined point during the intake stroke. , The intake air pressure at a time corresponding to a predetermined point during the intake stroke, the detected value of the in-cylinder pressure sensor and the in-cylinder volume at at least two predetermined points during the compression stroke or the expansion stroke. On the basis of the calculation means for calculating the estimated value of the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor, and the abnormality of the in-cylinder pressure sensor is determined based on the comparison result between the estimated value of the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor calculated by this and a predetermined threshold value Determination means.

特開2007−40207号公報JP 2007-40207 A

上記特許文献1に記載の装置では、上記したように、一旦、筒内圧センサの感度の推定値を算出した後、その推定値を用いて筒内圧センサの異常、具体的にはその感度劣化が判断される。そして、その筒内圧センサの感度の推定値の算出には、吸気行程中の所定の1点における筒内圧センサの検出値と、その所定の1点に対応した時点における吸入空気の圧力と、圧縮行程中または膨張行程中の少なくとも所定の2点における筒内圧センサの検出値が用いられる。したがって、その判断に要する演算をより簡易化することが期待される。   In the apparatus described in Patent Literature 1, as described above, after calculating the estimated value of the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor, abnormality of the in-cylinder pressure sensor, specifically, deterioration of the sensitivity, is calculated using the estimated value. To be judged. The estimated value of the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor is calculated by detecting the in-cylinder pressure sensor at a predetermined point during the intake stroke, the pressure of the intake air at the time corresponding to the predetermined point, and the compression Detection values of the in-cylinder pressure sensor at at least two predetermined points during the stroke or the expansion stroke are used. Therefore, it is expected to simplify the calculation required for the determination.

そこで、本発明は、かかる点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、より簡易に、内燃機関に設けられた筒内圧センサの劣化を判定することにある。   Accordingly, the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to more easily determine the deterioration of an in-cylinder pressure sensor provided in an internal combustion engine.

上記目的を達成するため、本発明の筒内圧センサの感度劣化判定装置は、筒内圧力を検出するために内燃機関に設けられた筒内圧センサの感度劣化判定装置において、筒内圧ピーク後の断熱膨張行程中の比熱比を算出する比熱比算出手段と、該比熱比算出手段により算出された比熱比を所定の閾値と比較して、その比較結果に基づいて、前記筒内圧センサの感度異常を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an in-cylinder pressure sensor sensitivity deterioration determination apparatus according to the present invention is an in-cylinder pressure sensor sensitivity deterioration determination apparatus provided in an internal combustion engine for detecting in-cylinder pressure. The specific heat ratio calculating means for calculating the specific heat ratio during the expansion stroke and the specific heat ratio calculated by the specific heat ratio calculating means are compared with a predetermined threshold, and based on the comparison result, the sensitivity abnormality of the in-cylinder pressure sensor is detected. And determining means for determining.

好ましくは、上記比熱比算出手段は、筒内圧ピークを示したときから所定クランク角度進んだ時点と、排気弁開弁時点との2点での筒内圧力および筒内容積を用いた所定演算で、比熱比を算出する。   Preferably, the specific heat ratio calculating means performs a predetermined calculation using the in-cylinder pressure and the in-cylinder volume at two points, a point when a predetermined crank angle is advanced from when the cylinder pressure peak is shown and a point when the exhaust valve is opened. The specific heat ratio is calculated.

本発明の実施形態が適用された内燃機関の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine to which an embodiment of the present invention is applied. 筒内圧センサのセンサ出力と真の筒内圧力との関係例を表した概念的なグラフである。It is a conceptual graph showing the example of a relationship between the sensor output of a cylinder pressure sensor, and a true cylinder pressure. 筒内圧力の変化例をクランク角度に対して概念的に表したグラフである。6 is a graph conceptually showing an example of a change in in-cylinder pressure with respect to a crank angle. 任意の気筒での任意のサイクルにおける、筒内圧力と筒内容積との関係例を概念的に表したグラフである。6 is a graph conceptually showing an example of a relationship between in-cylinder pressure and in-cylinder volume in an arbitrary cycle in an arbitrary cylinder. 本発明の実施形態に係るフローチャートである。3 is a flowchart according to an embodiment of the present invention. 所定の閾値を求めるための関係例を概念的に表したグラフである。5 is a graph conceptually showing an example of a relationship for obtaining a predetermined threshold value.

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詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、実施形態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10は、シリンダブロック12に形成された燃焼室14の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、気筒16内でピストン18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。なお、図1には1気筒のみが示されるが、内燃機関10は多気筒エンジンとして構成されると好ましく、本実施形態の内燃機関10は、例えば4気筒エンジンとして構成される。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an internal combustion engine to which the embodiment is applied. The internal combustion engine 10 shown in FIG. 1 generates power by burning a fuel / air mixture in a combustion chamber 14 formed in a cylinder block 12 and reciprocating a piston 18 in the cylinder 16. It is. Although only one cylinder is shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 is preferably configured as a multi-cylinder engine, and the internal combustion engine 10 of the present embodiment is configured as a four-cylinder engine, for example.

各燃焼室14に臨む吸気ポートは、吸気マニホールド20に接続されている。この吸気マニホールド20上流側には、順に、サージタンク22および吸気管24が接続されている。吸気管24は、エアクリーナ26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、吸気管24の中途(サージタンク22とエアクリーナ26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)28が組み込まれている。それら、例えば吸気ポート、吸気マニホールド20、吸気管24のそれぞれは、吸気通路29の一部を区画形成する。   An intake port facing each combustion chamber 14 is connected to an intake manifold 20. A surge tank 22 and an intake pipe 24 are sequentially connected to the upstream side of the intake manifold 20. The intake pipe 24 is connected to an air intake (not shown) via an air cleaner 26. A throttle valve (in this embodiment, an electronically controlled throttle valve) 28 is incorporated in the middle of the intake pipe 24 (between the surge tank 22 and the air cleaner 26). For example, each of the intake port, the intake manifold 20, and the intake pipe 24 defines a part of the intake passage 29.

他方、各燃焼室14に臨む排気ポートは、排気マニホールド30に接続され、この排気マニホールド30には下流側に排気管32が接続されている。排気管32には、三元触媒を含む前段触媒装置34およびNOx吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置36が接続されている。それら、例えば排気ポート、排気マニホールド30、排気管32のそれぞれは、排気通路37の一部を区画形成する。   On the other hand, an exhaust port facing each combustion chamber 14 is connected to an exhaust manifold 30, and an exhaust pipe 32 is connected to the exhaust manifold 30 on the downstream side. Connected to the exhaust pipe 32 are a front-stage catalyst device 34 including a three-way catalyst and a rear-stage catalyst device 36 including a NOx storage reduction catalyst. For example, each of the exhaust port, the exhaust manifold 30 and the exhaust pipe 32 defines a part of the exhaust passage 37.

なお、本実施形態の内燃機関10には、排気通路37を流れる排気ガスの一部を吸気通路29に導く排気ガス還流(EGR)装置(外部EGR装置)が設けられているが、図1では、図示されていない。外部EGR装置は、排気通路37を流れる排気ガスの一部を吸気通路29に導くようにEGR管によって区画形成されたEGR通路と、EGR通路に設けられたEGR弁(ここでは電子制御式EGR弁)とを備える。   The internal combustion engine 10 of the present embodiment is provided with an exhaust gas recirculation (EGR) device (external EGR device) that guides part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 37 to the intake passage 29, but in FIG. Not shown. The external EGR device includes an EGR passage defined by an EGR pipe so that a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 37 is guided to the intake passage 29, and an EGR valve (here, an electronically controlled EGR valve) provided in the EGR passage. ).

内燃機関10のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Viと、排気ポートを開閉する排気弁Veとが燃焼室14ごとに配設されている。各吸気弁Viおよび各排気弁Veは、可変バルブタイミングおよび/または可変リフト機能を有する動弁機構(図示省略)によって開閉させられる。さらに、内燃機関10は、気筒数に応じた数の点火プラグ40を有し、点火プラグ40は、対応する燃焼室14に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。   In the cylinder head of the internal combustion engine 10, an intake valve Vi that opens and closes an intake port and an exhaust valve Ve that opens and closes an exhaust port are disposed for each combustion chamber 14. Each intake valve Vi and each exhaust valve Ve are opened and closed by a valve operating mechanism (not shown) having a variable valve timing and / or a variable lift function. Further, the internal combustion engine 10 has a number of spark plugs 40 corresponding to the number of cylinders, and the spark plugs 40 are disposed in the cylinder head so as to face the corresponding combustion chambers 14.

さらに、内燃機関10は、図1に示されるように、インジェクタ42を有し、インジェクタ42は、対応する燃焼室14に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。そして、内燃機関10では、各燃焼室14に空気を吸入させた状態で、各インジェクタ42から各燃焼室14内のピストン18の凹部18a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10では、点火プラグ40の近傍に燃料と空気との混合気の層を周囲の空気層と分離された状態で形成(成層化)することが可能となり、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できる。   Further, as shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 includes an injector 42, and the injector 42 is disposed in the cylinder head so as to face the corresponding combustion chamber 14. In the internal combustion engine 10, fuel such as gasoline is directly injected from the injectors 42 toward the recesses 18 a of the pistons 18 in the combustion chambers 14 in a state where air is sucked into the combustion chambers 14. As a result, in the internal combustion engine 10, it is possible to form (stratify) an air-fuel mixture layer of fuel and air in the vicinity of the spark plug 40 in a state separated from the surrounding air layer. Can be used to perform stable stratified combustion.

上述のスロットルバルブ28、各点火プラグ40、各インジェクタ42および動弁機構等は、内燃機関10の制御装置として実質的に機能するECU50に電気的に接続されている。ECU50は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含むものである。ECU50には、各種センサ類がA/D変換器等を介して電気的に接続されていて、例えば吸入空気量を検出するためのエアフローメータ52が接続されている。ECU50は、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からの出力信号に基づいて求められる検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、スロットルバルブ28、点火プラグ40、インジェクタ42、動弁機構等を制御する。   The throttle valve 28, each spark plug 40, each injector 42, and the valve mechanism are electrically connected to an ECU 50 that substantially functions as a control device for the internal combustion engine 10. The ECU 50 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, etc., all not shown. Various sensors are electrically connected to the ECU 50 via an A / D converter or the like, for example, an air flow meter 52 for detecting an intake air amount. The ECU 50 uses the various maps stored in the storage device and the throttle valve 28 and the spark plug 40 so that a desired output can be obtained based on detection values obtained based on output signals from various sensors. The injector 42, the valve mechanism, and the like are controlled.

図1に示されるように、ECU50に接続されるセンサ類には、クランク角センサ54が含まれる。クランク角センサ54は、クランクシャフトに固定されるロータプレート(シグナルプレート)等を含む磁気センサまたは光電式センサ等であり、クランクシャフトの回転角度を示すパルス信号を微小時間ごとにECU50に与える。また、内燃機関10は、半導体素子、圧電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56を気筒数に応じた数だけ有している。各筒内圧センサ56は、対応する燃焼室14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、それぞれ、図示されないA/D変換器を介してECU50に電気的に接続されている。各筒内圧センサ56は、燃焼室14の圧力すなわち筒内圧力に応じた電気信号を出力する。各筒内圧センサ56からの出力信号は、所定時間(所定クランク角)おきにECU50に順次与えられ、圧力値(例えば絶対圧力)にされた上で、クランク角と関連付けて、ECU50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。さらに、吸気通路29の吸気圧を検出するために吸気圧センサ58が設けられている。ここでは、吸気圧センサ58はサージタンク22に設けられている。   As shown in FIG. 1, the sensors connected to the ECU 50 include a crank angle sensor 54. The crank angle sensor 54 is a magnetic sensor or a photoelectric sensor including a rotor plate (signal plate) fixed to the crankshaft, and the like, and gives a pulse signal indicating the rotation angle of the crankshaft to the ECU 50 every minute time. In addition, the internal combustion engine 10 has in-cylinder pressure sensors 56 including semiconductor elements, piezoelectric elements, optical fiber detection elements, and the like corresponding to the number of cylinders. Each in-cylinder pressure sensor 56 is disposed on the cylinder head so that the pressure receiving surface faces the corresponding combustion chamber 14, and is electrically connected to the ECU 50 via an A / D converter (not shown). Each in-cylinder pressure sensor 56 outputs an electric signal corresponding to the pressure in the combustion chamber 14, that is, the in-cylinder pressure. An output signal from each in-cylinder pressure sensor 56 is sequentially given to the ECU 50 every predetermined time (predetermined crank angle) to obtain a pressure value (for example, absolute pressure), and is then stored in the ECU 50 in association with the crank angle. A predetermined amount is stored and held in the area (buffer). Further, an intake pressure sensor 58 is provided for detecting the intake pressure in the intake passage 29. Here, the intake pressure sensor 58 is provided in the surge tank 22.

内燃機関10が作動されている状態で、本実施形態に係る筒内圧センサ56の劣化判定が行われる。それを以下に説明するが、まず、その技術思想について図2から図4を用いて説明する。   In the state where the internal combustion engine 10 is operated, the deterioration determination of the in-cylinder pressure sensor 56 according to the present embodiment is performed. This will be described below. First, the technical idea will be described with reference to FIGS.

図2は、任意の1の気筒における、感度異常が生じた筒内圧センサのセンサ出力(センサ出力信号に基づく筒内圧力)と真値(真の筒内圧力)との関係例を表したグラフである。図2には、筒内圧センサ56が正常であるとき、つまりそれに感度異常が生じていない状態のときに関するそれら関係が点線で表され、それに重ねて、筒内圧センサ56に感度異常が生じているときに関する関係例が実線で表されている。図2から明らかなように、高圧側領域Aで筒内圧センサ56に感度異常が生じると、高圧側領域Aで、真値に対してセンサ出力が低下することになる。この関係を、図3に表す。   FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the sensor output (in-cylinder pressure based on the sensor output signal) and the true value (true in-cylinder pressure) of the in-cylinder pressure sensor in which sensitivity abnormality occurs in any one cylinder. It is. In FIG. 2, the relationship regarding when the in-cylinder pressure sensor 56 is normal, that is, when no sensitivity abnormality has occurred in the cylinder pressure sensor 56 is represented by a dotted line. An example of the relationship with respect to time is represented by a solid line. As apparent from FIG. 2, when a sensitivity abnormality occurs in the in-cylinder pressure sensor 56 in the high pressure side region A, in the high pressure side region A, the sensor output decreases with respect to the true value. This relationship is shown in FIG.

図3は、任意の1の気筒における、筒内圧力(図2のセンサ出力に対応)の変化例(図2のセンサ出力例に対応)を、クランク角度に対して概念的に表したグラフである。図3において、クランク角度0°とは、ピストン18が圧縮上死点にあるときに対応し、クランク角度180°とは、ピストン18が下死点に位置するときに対応する。図3に一例を線Bで示すように、筒内圧センサ56に感度異常が生じているとき、それを用いて検出される筒内圧力の最高値(筒内圧ピーク)は約3.2MPaである。これに対して、筒内圧センサ56が正常であるとき、それを用いて検出される筒内圧力の最高値は約3.6MPaである(線C参照)。   FIG. 3 is a graph conceptually showing a change example (corresponding to the sensor output example of FIG. 2) of the in-cylinder pressure (corresponding to the sensor output example of FIG. 2) in any one cylinder with respect to the crank angle. is there. In FIG. 3, the crank angle 0 ° corresponds to when the piston 18 is at the compression top dead center, and the crank angle 180 ° corresponds to when the piston 18 is located at the bottom dead center. As shown in FIG. 3 as an example by a line B, when the sensitivity abnormality occurs in the in-cylinder pressure sensor 56, the maximum value of the in-cylinder pressure (in-cylinder pressure peak) detected using the sensitivity abnormality is about 3.2 MPa. . On the other hand, when the in-cylinder pressure sensor 56 is normal, the maximum value of the in-cylinder pressure detected using the in-cylinder pressure sensor 56 is about 3.6 MPa (see line C).

このように高圧側領域Aにおいて筒内圧センサ56で正確に筒内圧力を検出できないとき、その筒内圧センサ56を用いて得られた高圧側領域Aでの筒内圧力を利用して、内燃機関10を制御することは好ましくない。そこで、その筒内圧センサ56のそのような感度異常つまりその劣化を適切に判定することが求められる。そこで、本発明者は、燃焼膨張行程での断熱変化において、筒内圧力Pと筒内容積Vとに関係する比熱比κが一定であることに着目した。   Thus, when the in-cylinder pressure cannot be accurately detected by the in-cylinder pressure sensor 56 in the high-pressure side region A, the in-cylinder pressure in the high-pressure side region A obtained by using the in-cylinder pressure sensor 56 is used. It is not preferable to control 10. Therefore, it is required to appropriately determine such sensitivity abnormality of the in-cylinder pressure sensor 56, that is, deterioration thereof. Therefore, the present inventor has paid attention to the fact that the specific heat ratio κ related to the in-cylinder pressure P and the in-cylinder volume V is constant in the adiabatic change in the combustion expansion stroke.

図4には、任意の1の気筒での、あるサイクルにおける筒内圧力Pと筒内容積Vとの関係例が表されていて、筒内圧センサ56が正常であるときの関係例が線Dで表されると共に、それに重ねて、筒内圧センサ56に高圧側領域において感度異常が生じているときの関係例が線Eで表されている。さらに、図4では、線Dに関して燃焼膨張行程における断熱変化に実質的に相当する部分に直線DLが引かれていて、線Eに関して直線DLに対応する直線ELが引かれている。この両直線DL、ELは、筒内圧力の最高値すなわち筒内圧ピークDPM、EPM後の断熱膨張行程に関し、この直線DL、ELの傾きが、筒内圧ピーク後の断熱膨張行程中の比熱比κに相当する。なお、筒内圧ピーク後の断熱膨張行程は、燃焼膨張行程の内の、筒内圧ピーク時から排気弁開弁時までの間に実質的に対応する。   FIG. 4 shows an example of the relationship between the in-cylinder pressure P and the in-cylinder volume V in a certain cycle in any one cylinder, and the example of the relationship when the in-cylinder pressure sensor 56 is normal shows the line D. In addition, a relationship example when the sensitivity abnormality occurs in the in-cylinder pressure sensor 56 in the high pressure side region is represented by a line E. Further, in FIG. 4, a straight line DL is drawn in a portion substantially corresponding to the adiabatic change in the combustion expansion stroke with respect to the line D, and a straight line EL corresponding to the straight line DL is drawn with respect to the line E. These straight lines DL and EL relate to the maximum value of the in-cylinder pressure, that is, the in-cylinder pressure peak DPM and the adiabatic expansion stroke after the EPM. It corresponds to. The adiabatic expansion stroke after the in-cylinder pressure peak substantially corresponds to the period from the in-cylinder pressure peak to the exhaust valve opening in the combustion expansion stroke.

筒内圧力Pが適切に筒内圧センサ56を用いて検出されているときの直線DLの傾きは、筒内圧センサ56に劣化が生じているときの直線ELの傾きと異なり、直線ELの傾きよりも大きい。この関係より、燃焼膨張行程における断熱変化すなわち筒内圧ピーク後の断熱膨張行程に実質的に相当する線D、Eの部分の傾きの大きさすなわち比熱比κが所定の閾値以下になったときに、筒内圧センサ56に劣化が生じたと判断できることが理解される。そこで、本発明では、この比熱比の変化に着目して、筒内圧センサ56の劣化が判定される。以下に、本発明の実施形態における、筒内圧センサの劣化判定に関して、図5のフローチャートに基づいて説明する。ここでは、図5のフローチャートによる演算は、所定時期に行われる。しかし、図5のフローチャートは、種々の期間、例えば所定期間のみ、繰り返されてもよい。   The inclination of the straight line DL when the in-cylinder pressure P is appropriately detected using the in-cylinder pressure sensor 56 is different from the inclination of the straight line EL when the in-cylinder pressure sensor 56 is deteriorated. Is also big. From this relationship, when the adiabatic change in the combustion expansion stroke, that is, the magnitude of the slope of the portions of lines D and E substantially corresponding to the adiabatic expansion stroke after the in-cylinder pressure peak, that is, the specific heat ratio κ is below a predetermined threshold value. It is understood that it can be determined that the in-cylinder pressure sensor 56 has deteriorated. Therefore, in the present invention, the deterioration of the in-cylinder pressure sensor 56 is determined by paying attention to the change in the specific heat ratio. Hereinafter, the deterioration determination of the in-cylinder pressure sensor in the embodiment of the present invention will be described based on the flowchart of FIG. Here, the calculation according to the flowchart of FIG. 5 is performed at a predetermined time. However, the flowchart of FIG. 5 may be repeated for various periods, for example, only for a predetermined period.

ただし、図5に基づく判定では、低圧側領域F(図2参照)での筒内圧センサ56の劣化判定が行われ、そこでそれが正常であると判定された後、高圧側領域Aでの筒内圧センサ56の劣化判定が行われる。しかし、本発明では、高圧側領域Aでの筒内圧センサ56の劣化判定のみ、つまり後述するステップS511からS517(あるいはS519)のみが筒内圧センサ56の判定のために実行されてもよい。   However, in the determination based on FIG. 5, deterioration determination of the in-cylinder pressure sensor 56 is performed in the low pressure side region F (see FIG. 2), and after it is determined that it is normal, the cylinder in the high pressure side region A is determined. Deterioration determination of the internal pressure sensor 56 is performed. However, in the present invention, only the deterioration determination of the in-cylinder pressure sensor 56 in the high pressure side region A, that is, only steps S511 to S517 (or S519) described later may be executed for the determination of the in-cylinder pressure sensor 56.

なお、低圧側領域Fでの筒内圧センサ56の劣化判定は、次の関係に着目して行われる。圧縮行程での所定の2点間での筒内圧力の変化幅(圧縮圧)ΔPは、吸入空気量KLAFMと比例関係にあり、その比例係数は、吸入空気量に関わらず一定である。しかし、筒内圧センサ56の劣化が進むと、その吸入空気量KLAFMと圧縮圧ΔPとの比例関係における比例係数が変化する。そこで、この比例係数の変化に着目して、低圧側領域Fにおける筒内圧センサ56の劣化が判定される。 Note that the deterioration determination of the in-cylinder pressure sensor 56 in the low pressure side region F is performed by paying attention to the following relationship. The change width (compression pressure) ΔP of the in-cylinder pressure between two predetermined points in the compression stroke is proportional to the intake air amount KL AFM, and the proportional coefficient is constant regardless of the intake air amount. However, as the in-cylinder pressure sensor 56 deteriorates, the proportional coefficient in the proportional relationship between the intake air amount KL AFM and the compression pressure ΔP changes. Therefore, the deterioration of the in-cylinder pressure sensor 56 in the low pressure side region F is determined by paying attention to the change in the proportional coefficient.

ECU50は、所定時期に、低圧側領域Fにおける筒内圧センサ56の劣化判定を行う。その所定時期とは、吸入新気量や残留ガス量の違いに起因する、圧縮圧ΔPの気筒間バラツキの影響を実質的に排除可能な時期である。その時期か否かを判定するために、ステップS501、S503が設けられている。圧縮圧ΔPの気筒間バラツキの影響を実質的に排除するためには、バルブリフト量を所定値L以上にすると共に、バルブオーバーラップを零かつEGR弁開度(EGR開度)を零にすることが望まれる。   The ECU 50 determines the deterioration of the in-cylinder pressure sensor 56 in the low pressure side region F at a predetermined time. The predetermined time is a time at which the influence of the variation in the compression pressure ΔP due to the difference in the intake fresh air amount and the residual gas amount can be substantially eliminated. Steps S501 and S503 are provided to determine whether or not it is the time. In order to substantially eliminate the influence of the variation in the compression pressure ΔP between the cylinders, the valve lift is set to a predetermined value L or more, the valve overlap is zero, and the EGR valve opening (EGR opening) is zero. It is desirable.

ステップS501では、バルブリフト量が所定値L以上か否かが判定される。このバルブリフト量としては、動弁機構の制御値を読み込んで算出された値が用いられる。なお、機関運転状態からバルブリフト量が導き出されてもよい。   In step S501, it is determined whether or not the valve lift amount is equal to or greater than a predetermined value L. As the valve lift amount, a value calculated by reading a control value of the valve mechanism is used. Note that the valve lift amount may be derived from the engine operating state.

ステップS501で肯定判定されると、ステップS503でEGRガス量が零であるか否かが判定される。ここでいうEGRガスには、バルブオーバーラップに由来する内部EGRガスと、上記外部EGR装置経由の外部EGRガスとが含まれる。それ故、ステップS503での判定は、バルブオーバーラップが零であるか否かの判定と、EGR開度が零であるか否かの判定との二つから構成され得る。この場合、バルブオーバーラップが零でありかつEGR開度が零であるとき、EGRガス量が零であると判定される。なお、バルブオーバーラップやEGR開度が機関運転状態に基づいて制御される場合、機関運転状態がそれらが共に零になる所定機関運転状態であるか否かが判定され、ここで肯定判定されるときステップS503で肯定判定されてもよい。   If an affirmative determination is made in step S501, it is determined in step S503 whether or not the EGR gas amount is zero. The EGR gas referred to here includes internal EGR gas derived from valve overlap and external EGR gas via the external EGR device. Therefore, the determination in step S503 can be made up of two determinations: a determination as to whether the valve overlap is zero and a determination as to whether the EGR opening is zero. In this case, when the valve overlap is zero and the EGR opening is zero, it is determined that the EGR gas amount is zero. When the valve overlap and the EGR opening are controlled based on the engine operating state, it is determined whether or not the engine operating state is a predetermined engine operating state in which they are both zero, and an affirmative determination is made here. Sometimes an affirmative determination may be made in step S503.

そして、ステップS503で肯定判定されると、ステップS505へ進む。なお、ステップS501あるいはステップS503で否定判定されるとき、ステップS505へは進まない。つまり、吸気弁Viなどのリフト量が所定値を越えていないときや、外部EGR装置を介したEGRガスが気筒内に導入されているとき、筒内圧センサ56の劣化判定は行われない(禁止される)。   If a positive determination is made in step S503, the process proceeds to step S505. If a negative determination is made in step S501 or step S503, the process does not proceed to step S505. That is, when the lift amount of the intake valve Vi or the like does not exceed a predetermined value or when EGR gas is introduced into the cylinder through the external EGR device, the deterioration determination of the in-cylinder pressure sensor 56 is not performed (prohibited) )

ステップS505では、吸入空気量KLAFMが検出される。この吸入空気量KLAFMは、エアフローメータ52からの出力信号に基づいて所定の演算をすることで求められる。なお、吸気圧センサ58からの出力信号に基づいて吸入空気量が求められてもよい。 In step S505, the intake air amount KL AFM is detected. The intake air amount KL AFM is obtained by performing a predetermined calculation based on an output signal from the air flow meter 52. Note that the intake air amount may be obtained based on an output signal from the intake pressure sensor 58.

次に、ステップS507で、圧縮圧ΔP(=Pθ2−Pθ1)が算出される。この圧縮圧ΔPは、圧縮行程での所定の2点(2つの時点)間での筒内圧力の変化である。そして、ここでは、所定の2点は、筒内ガス量の変化のない状態での所定の2点とされる。また、ここでは、所定の2点は、吸気弁Viの閉弁や点火プラグでの点火によるノイズが実質的にない状態での所定の2点とされる。具体的には、クランク角度θ1は、吸気弁Vi閉弁時のクランク角度よりも所定角度進んだクランク角度であり、例えば、吸気弁Vi閉弁時のクランク角度から5°遅れたクランク角度である。そして、クランク角度θ2は、点火プラグ40による点火時のクランク角度よりも所定角度前のクランク角度であり、例えば、点火時のクランク角度から5°前のクランク角度である。なお、内燃機関10が圧縮着火式機関である場合、クランク角度θ2は、圧縮着火時のクランク角度よりも所定角度前のクランク角度であり得る。ECU50は、クランク角度θ1での筒内圧力Pθ1を例えば記憶装置から読み出すと共に、クランク角度θ2での筒内圧力Pθ2を読み出して、圧縮圧ΔPを算出する。 Next, in step S507, the compression pressure ΔP (= P θ2 −P θ1 ) is calculated. This compression pressure ΔP is a change in in-cylinder pressure between two predetermined points (two time points) in the compression stroke. Here, the two predetermined points are the two predetermined points in a state where there is no change in the in-cylinder gas amount. Here, the two predetermined points are the two predetermined points in a state where there is substantially no noise due to the closing of the intake valve Vi or ignition by the spark plug. Specifically, the crank angle θ1 is a crank angle advanced by a predetermined angle from the crank angle when the intake valve Vi is closed, for example, a crank angle delayed by 5 ° from the crank angle when the intake valve Vi is closed. . The crank angle θ2 is a crank angle that is a predetermined angle before the crank angle at the time of ignition by the spark plug 40, and is, for example, a crank angle that is 5 ° before the crank angle at the time of ignition. When the internal combustion engine 10 is a compression ignition type engine, the crank angle θ2 may be a crank angle that is a predetermined angle before the crank angle at the time of compression ignition. ECU50 reads the cylinder pressure P .theta.1 of the crank angle .theta.1 example from the storage unit, reads the cylinder pressure P .theta.2 of the crank angle .theta.2, calculates the compression pressure [Delta] P.

次ぐステップS509では、ステップS505で検出された吸入空気量KLAFMとステップS507で算出された圧縮圧ΔPとの比(KLAFM/ΔP)が所定の閾値α以下か否かが判定される。この所定の閾値αは、システム補償値と称され得、筒内圧センサ56に対する要求精度に基づいて定められる。 In the next step S509, it is determined whether or not the ratio (KL AFM / ΔP) between the intake air amount KL AFM detected in step S505 and the compression pressure ΔP calculated in step S507 is equal to or less than a predetermined threshold value α. The predetermined threshold value α can be referred to as a system compensation value, and is determined based on the required accuracy for the in-cylinder pressure sensor 56.

そして、ステップS509で肯定されると、つまり、吸入空気量KLと圧縮圧ΔPとの比(KLAFM/ΔP)が所定の閾値α以下であるとき、筒内圧センサ56の低圧側感度が正常領域内であるとして、その高圧側感度の判定を行うべくステップS511へ進む。なお、ここでは、詳細な説明をしないが、この場合、その低圧側感度が正常であるとして、低圧側感度正常フラグがONにされて、筒内圧センサ56からの出力信号に基づいて求められる低圧側の筒内圧力を用いて内燃機関10の種々の制御が実行可能にされる。 If the determination in step S509 is affirmative, that is, when the ratio (KL AFM / ΔP) between the intake air amount KL and the compression pressure ΔP is equal to or less than the predetermined threshold value α, the low-pressure side sensitivity of the in-cylinder pressure sensor 56 is in the normal region. In step S511, the high-pressure side sensitivity is determined. Although a detailed description is not given here, in this case, it is assumed that the low-pressure side sensitivity is normal, the low-pressure side sensitivity normal flag is turned ON, and the low-pressure obtained based on the output signal from the in-cylinder pressure sensor 56 Various controls of the internal combustion engine 10 can be performed using the in-cylinder pressure on the side.

ステップS511では、燃料カット中か否かが判定される。これは、ECU50がインジェクタ42の制御目標値を読み込むことによって判断され得る。なお、このステップS511での判定が行われるのは、機関運転状態が筒内圧センサ56の高圧側領域での劣化判定を行うことができる機関運転状態か否かを判定するためである。   In step S511, it is determined whether or not a fuel cut is in progress. This can be determined by the ECU 50 reading the control target value of the injector 42. The determination in step S511 is performed in order to determine whether or not the engine operating state is an engine operating state in which the deterioration determination in the high pressure side region of the in-cylinder pressure sensor 56 can be performed.

なお、内燃機関10では、機関回転速度が所定回転速度(燃料カット回転速度)以上であり、か、アクセル開度が0%、すなわちアクセルペダル(不図示)が踏まれていないときに、例えばインジェクタ42からの燃料噴射が停止(燃料カット)されるように設定されている。すなわち、車両の走行中に機関回転速度が予め設定された所定回転速度領域にあり且つアクセル開度全閉状態にあるときに、燃料カットが行われる。ただし、このような燃料カット状態が続いて、機関回転速度が低下して別の所定回転速度(燃料カット復帰回転速度)に達すると、燃料噴射は再開される。また、燃料カットが行われているときに、アクセルペダルが踏まれてアクセル開度が開き側に大きくなって0%を超えるようになった場合にも、燃料噴射は再開される。   In the internal combustion engine 10, when the engine rotational speed is equal to or higher than a predetermined rotational speed (fuel cut rotational speed) or the accelerator opening is 0%, that is, the accelerator pedal (not shown) is not depressed, for example, an injector The fuel injection from 42 is stopped (fuel cut). That is, the fuel cut is performed when the engine rotational speed is in a predetermined rotational speed region set in advance and the accelerator opening is fully closed while the vehicle is running. However, when such a fuel cut state continues and the engine rotational speed decreases and reaches another predetermined rotational speed (fuel cut return rotational speed), fuel injection is resumed. In addition, when the fuel cut is being performed, the fuel injection is resumed also when the accelerator pedal is depressed and the accelerator opening increases to the open side and exceeds 0%.

そして、ステップS511で燃料カット中でないとして否定判定されると、ステップS513に進む。そして、記憶装置から、筒内圧力の最大値(最大筒内圧)Pmaxを示したときのクランク角度θPmaxが読み込まれる。 If a negative determination is made in step S511 that the fuel is not being cut, the process proceeds to step S513. Then, the crank angle θ Pmax when the maximum value (maximum in-cylinder pressure) Pmax of the in-cylinder pressure is indicated is read from the storage device.

次のステップS515では、筒内圧ピーク後の断熱膨張行程中の比熱比κが算出される。比熱比κの算出は(1)式に基づいて行われる。   In the next step S515, the specific heat ratio κ during the adiabatic expansion stroke after the in-cylinder pressure peak is calculated. The calculation of the specific heat ratio κ is performed based on the equation (1).

Figure 2010174745
Figure 2010174745

ここで、P(θEVO)、V(θEVO)は、排気弁開弁時の筒内圧力、筒内容積であり、排気弁Veの制御目標値等から導き出されたクランク角度に基づいて記憶されている筒内圧力や筒内容積のデータを検索することで求められる。また、P(θPmax+δ)、V(θPmax+δ)は、最大筒内圧Pmaxを示したときのクランク角度θPmaxからクランク角度δ(例えば15°)分進んだときのクランク角度θPmax+δでの筒内圧力、筒内容積であり、同様に、そのクランク角度に基づいて記憶されている筒内圧力や筒内容積のデータを検索することで求められる。こうして得られた、最大筒内圧を示したときから所定クランク角度進んだ時点と、排気弁開弁時点との2点での筒内圧力および筒内容積を(1)式に代入して、筒内圧ピーク後の断熱膨張行程中の比熱比κが算出される。なお、図4に基づいてさらに説明すると、P(θEVO)は図4中のDPO、EPOの圧力に対応する。また、P(θPmax)は図4中のDPM、EPMの圧力に対応し、P(θPmax+δ)は図4中のDPM1、EPM1の圧力に対応する。 Here, P (θ EVO ) and V (θ EVO ) are in-cylinder pressure and in-cylinder volume when the exhaust valve is opened, and are stored based on the crank angle derived from the control target value of the exhaust valve Ve. It is obtained by searching the data of the in-cylinder pressure and the in-cylinder volume. Also, P (θ Pmax + δ) , V (θ Pmax + δ) is the crank angle theta crank from Pmax angle [delta] (e.g., 15 °) crank angle when the minute advanced theta Pmax when the maximum cylinder pressure Pmax The in-cylinder pressure and the in-cylinder volume at + δ are similarly obtained by searching the stored in-cylinder pressure and in-cylinder volume data based on the crank angle. By substituting the in-cylinder pressure and the in-cylinder volume at the two points, the time when the predetermined crank angle is advanced from the time when the maximum in-cylinder pressure is shown and the time when the exhaust valve is opened, into the equation (1), The specific heat ratio κ during the adiabatic expansion process after the internal pressure peak is calculated. Further description will be made based on FIG. 4. P (θ EVO ) corresponds to the pressures of DPO and EPO in FIG. P (θ Pmax ) corresponds to the pressures of DPM and EPM in FIG. 4, and P (θ Pmax + δ) corresponds to the pressures of DPM1 and EPM1 in FIG.

そして、次ぐステップS517で、ステップS515で算出された比熱比κが所定の閾値βと比較される。具体的には、比熱比κが所定の閾値β以下か否かが判定される。所定の閾値βは、筒内圧センサ56への要求精度に基づいて定められる。例えば、図6の、比熱比κの初期値κ0からの推移を示す線Gと要求精度の線Hとが交わった点から所定の閾値βが導き出される。そして、ステップS517で否定判定されると、筒内圧センサ56において高圧側領域Aでの感度異常(高圧側感度異常)は認められないとして、該ルーチンは終了される。 In the next step S517, the specific heat ratio κ calculated in step S515 is compared with a predetermined threshold value β. Specifically, it is determined whether the specific heat ratio κ is equal to or less than a predetermined threshold value β. The predetermined threshold β is determined based on the required accuracy for the in-cylinder pressure sensor 56. For example, the predetermined threshold β is derived from the point where the line G indicating the transition from the initial value κ 0 of the specific heat ratio κ and the line H of the required accuracy intersect in FIG. If a negative determination is made in step S517, the routine is terminated assuming that no abnormality in sensitivity in the high pressure side region A (high pressure side sensitivity abnormality) is recognized in the in-cylinder pressure sensor 56.

他方、ステップS517で肯定判定されると、ステップS519で筒内圧センサ56に高圧側感度異常有りとして、その感度異常を示したときに対応する機関運転状態J(例えば、機関回転速度NE、機関負荷率KL)が記憶領域から読み込まれて、該ルーチンは終了される。なお、こうして読み込まれた機関運転状態Jを用いて、筒内圧センサ56に関する異常運転条件領域が形成される。   On the other hand, if an affirmative determination is made in step S517, it is determined in step S519 that the in-cylinder pressure sensor 56 has a high-side sensitivity abnormality, and the corresponding engine operating state J (for example, the engine rotational speed NE, engine load, etc.) is indicated. The rate KL) is read from the storage area and the routine is terminated. An abnormal operating condition region related to the in-cylinder pressure sensor 56 is formed using the engine operating state J read in this way.

このように、筒内圧ピーク後の断熱膨張行程中の比熱比κを算出して、その比熱比κを所定の閾値βと比較して、その比較結果に基づいて、筒内圧センサの高圧側感度異常を判定することができる。そして、この判断は、上記のように、2点での筒内圧力および筒内容積のみを用いた簡単な演算で行われるので、その判断に要する演算はより簡易化され得る。   Thus, the specific heat ratio κ during the adiabatic expansion process after the in-cylinder pressure peak is calculated, the specific heat ratio κ is compared with a predetermined threshold β, and the high pressure side sensitivity of the in-cylinder pressure sensor is determined based on the comparison result. Abnormality can be determined. Since this determination is performed by simple calculation using only the in-cylinder pressure and the cylinder volume at two points as described above, the calculation required for the determination can be simplified.

なお、上記ステップS519を経ることで、高圧側領域Aでの感度異常が筒内圧センサ56にあると判断されたときの機関運転状態を用いて異常運転条件領域が形成されるが、この異常運転条件領域を用いて筒内圧センサ56を用いた内燃機関制御が制限される。具体的には、機関運転状態がその異常運転条件領域に含まれるとき、筒内圧センサ56からの出力信号に基づいて得られた筒内圧力を、内燃機関10の制御に用いることが禁止される。したがって、内燃機関10をより適切に制御することが可能になる。   It should be noted that the abnormal operation condition region is formed by using the engine operation state when it is determined that the sensitivity abnormality in the high pressure side region A exists in the in-cylinder pressure sensor 56 through the above step S519. The internal combustion engine control using the in-cylinder pressure sensor 56 is limited using the condition region. Specifically, when the engine operating state is included in the abnormal operating condition region, it is prohibited to use the in-cylinder pressure obtained based on the output signal from the in-cylinder pressure sensor 56 for controlling the internal combustion engine 10. . Therefore, the internal combustion engine 10 can be controlled more appropriately.

以上、本発明を実施形態およびその変形例に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されない。例えば、上記実施形態では、内燃機関を火花点火式機関としたが、それは圧縮着火式機関であってもよい。あるいは、本発明が適用される内燃機関は、ポート噴射形式の内燃機関であってもよく、本発明は種々の内燃機関に適用可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment and its modification, this invention is not limited to these. For example, in the above embodiment, the internal combustion engine is a spark ignition engine, but it may be a compression ignition engine. Alternatively, the internal combustion engine to which the present invention is applied may be a port injection type internal combustion engine, and the present invention is applicable to various internal combustion engines.

以上、本発明を実施形態等に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明には、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が含まれる。したがって本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。   While the present invention has been described based on the embodiments and the like, the present invention is not limited to this. The present invention includes all modifications, applications, and equivalents included in the spirit of the present invention defined by the claims. Therefore, the present invention should not be construed as being limited, and can be applied to any other technique belonging to the scope of the idea of the present invention.

10 内燃機関
12 シリンダブロック
14 燃焼室
16 気筒
18 ピストン
20 吸気マニホールド
22 サージタンク
24 吸気管
26 エアクリーナ
28 スロットルバルブ
30 排気マニホールド
32 排気管
34 前段触媒装置
36 後段触媒装置
40 点火プラグ
42 インジェクタ
54 クランク角センサ
56 筒内圧センサ
58 吸気圧センサ
Vi 吸気弁
Ve 排気弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Cylinder block 14 Combustion chamber 16 Cylinder 18 Piston 20 Intake manifold 22 Surge tank 24 Intake pipe 26 Air cleaner 28 Throttle valve 30 Exhaust manifold 32 Exhaust pipe 34 Pre-stage catalyst device 36 Rear-stage catalyst device 40 Spark plug 42 Injector 54 Crank angle sensor 56 In-cylinder pressure sensor 58 Intake pressure sensor Vi Intake valve Ve Exhaust valve

Claims (2)

筒内圧力を検出するために内燃機関に設けられた筒内圧センサの感度劣化判定装置において、
筒内圧ピーク後の断熱膨張行程中の比熱比を算出する比熱比算出手段と、
該比熱比算出手段により算出された比熱比を所定の閾値と比較して、その比較結果に基づいて、前記筒内圧センサの感度異常を判定する判定手段と
を備えることを特徴とする筒内圧センサの感度劣化判定装置。
In the in-cylinder pressure sensor sensitivity deterioration determination device provided in the internal combustion engine for detecting the in-cylinder pressure,
A specific heat ratio calculating means for calculating a specific heat ratio during the adiabatic expansion process after the in-cylinder pressure peak;
An in-cylinder pressure sensor comprising: a determination unit that compares the specific heat ratio calculated by the specific heat ratio calculation unit with a predetermined threshold and determines an abnormality in sensitivity of the in-cylinder pressure sensor based on the comparison result. Sensitivity degradation judgment device.
前記比熱比算出手段は、筒内圧ピークを示したときから所定クランク角度進んだ時点と、排気弁開弁時点との2点での筒内圧力および筒内容積を用いた所定演算で、前記比熱比を算出することを特徴とする請求項1に記載の筒内圧センサの感度劣化判定装置。   The specific heat ratio calculating means calculates the specific heat by a predetermined calculation using the in-cylinder pressure and the in-cylinder volume at two points, that is, when a predetermined crank angle is advanced from when the cylinder pressure peak is shown and when the exhaust valve is opened. The apparatus according to claim 1, wherein the ratio is calculated.
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