JP2011220128A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2011220128A JP2010087216A JP2010087216A JP2011220128A JP 2011220128 A JP2011220128 A JP 2011220128A JP 2010087216 A JP2010087216 A JP 2010087216A JP 2010087216 A JP2010087216 A JP 2010087216A JP 2011220128 A JP2011220128 A JP 2011220128A
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Koichi Ueda
広一 上田
Koji Ide
宏二 井手
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine in which an output error by thermal distortion of a cylinder inner-pressure sensor can be corrected, in an internal combustion engine which can use fuel containing ethanol.SOLUTION: Energy density (q) of fuel containing ethanol is calculated (step 102). Heat generation quantity Qe (=Qmax) when injected fuel burns is calculated based on the energy density (q) and fuel injection quantity fc (step 104). A crank angle of three points during combustion and heat generation quantity Qc (=PV) is calculated, then, a function of quadratic curve passing through these three points is calculated. A crank angle Cmax, when combustion corresponding to the heat generation quantity Qe is finished, is calculated using the quadratic function (step 106). Heat generation quantity on and after crank angle Cmax is corrected. (step 108).

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、筒内圧センサが搭載された内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control device, and more particularly to an internal combustion engine control device equipped with an in-cylinder pressure sensor.

筒内圧センサは内燃機関の筒内に露出して搭載される。このため、該センサが高温のガスに晒されると、構成部材に熱歪みが発生し、センサ出力に誤差が発生するおそれがある。この対策として、例えば、特開平6−265430号公報では、センサハードの観点から圧力測定精度を向上させることとしている。   The in-cylinder pressure sensor is mounted exposed in the cylinder of the internal combustion engine. For this reason, when the sensor is exposed to a high-temperature gas, thermal distortion may occur in the constituent members, and an error may occur in the sensor output. As a countermeasure against this, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-265430, pressure measurement accuracy is improved from the viewpoint of sensor hardware.

特開平6−265430号公報JP-A-6-265430

しかしながら、上記従来の筒内圧センサのように、センサハードの観点から圧力測定精度を向上させることとすると、該センサの構成が複雑になってしまい、実用性に乏しいという問題がある。したがって、筒内圧センサの熱歪みに起因する出力誤差をオンボードで解決することが望まれていた。   However, if the pressure measurement accuracy is improved from the viewpoint of sensor hardware like the conventional in-cylinder pressure sensor, the configuration of the sensor becomes complicated, and there is a problem that the practicality is poor. Therefore, it has been desired to solve the output error due to the thermal distortion of the in-cylinder pressure sensor on board.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、筒内圧センサを有する内燃機関において、該筒内圧センサの熱歪みによる出力誤差を簡易な演算で補正することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an internal combustion engine having an in-cylinder pressure sensor that can correct an output error due to thermal distortion of the in-cylinder pressure sensor with a simple calculation. An object of the present invention is to provide a control device.

第1の発明は、上記の目的を達成するため、
アルコール含有燃料を使用する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の所定クランク角における筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記アルコール含有燃料のアルコール濃度を検出する燃料性状センサと、
前記燃料性状センサによって検出されたアルコール濃度に基づいて、該アルコール含有燃料のエネルギ密度を取得するエネルギ密度取得手段と、
前記内燃機関の燃料噴射量と前記エネルギ密度とに基づいて、筒内ガスが燃焼したときの熱発生量(以下、最大熱発生量)を算出する最大熱発生量算出手段と、
前記筒内圧センサにより検出された筒内圧をP、該筒内圧の検出時における筒内容積をV、筒内ガスの比熱比をκとしたとき、κを累乗の指数としてVを累乗した値とPとの乗算値(以下、PVκ値)を演算するPVκ値演算手段と、
燃焼過程における前記PVκ値とクランク角との相関関係を用いて、前記最大熱発生量に対応するクランク角(以下、燃焼終了時クランク角)を算出する燃焼終了時クランク角算出手段と、
前記燃焼終了時クランク角と前記最大熱発生量とを用いて、断熱膨張過程の所定クランク角における熱発生量を補正する熱発生量補正手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first invention provides
A control device for an internal combustion engine using an alcohol-containing fuel,
An in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure at a predetermined crank angle of the internal combustion engine;
A fuel property sensor for detecting the alcohol concentration of the alcohol-containing fuel;
Energy density acquisition means for acquiring the energy density of the alcohol-containing fuel based on the alcohol concentration detected by the fuel property sensor;
A maximum heat generation amount calculating means for calculating a heat generation amount (hereinafter referred to as a maximum heat generation amount) when the in-cylinder gas is burned based on the fuel injection amount of the internal combustion engine and the energy density;
When the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor is P, the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure is V, and the specific heat ratio of the in-cylinder gas is κ, a value obtained by raising V with κ as an exponent PV κ value calculating means for calculating a multiplication value with P (hereinafter referred to as PV κ value);
An end-of-combustion crank angle calculating means for calculating a crank angle corresponding to the maximum heat generation amount (hereinafter referred to as an end-of-combustion crank angle) using the correlation between the PV κ value and the crank angle in the combustion process;
Heat generation amount correction means for correcting the heat generation amount at a predetermined crank angle in the adiabatic expansion process using the crank angle at the end of combustion and the maximum heat generation amount;
It is characterized by providing.

第2の発明は、第1の発明において、
前記燃焼終了時クランク角算出手段は、前記燃焼過程における複数点のPVκ値を用いて、前記PVκ値とクランク角との相関関係を規定する関係式を算出する関係式算出手段を含み、前記関係式を用いて、前記燃焼終了時クランク角を算出することを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
The end-of-combustion crank angle calculating means includes relational expression calculating means for calculating a relational expression that defines a correlation between the PV κ value and the crank angle using PV κ values at a plurality of points in the combustion process, The crank angle at the end of combustion is calculated using the relational expression.

第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記熱発生量補正手段は、前記最大熱発生量を前記断熱膨張過程の所定クランク角における実熱発生量として算出することを特徴とする。
According to a third invention, in the first or second invention,
The heat generation amount correction means calculates the maximum heat generation amount as an actual heat generation amount at a predetermined crank angle in the adiabatic expansion process.

第4の発明は、第1乃至第3の何れか1つの発明において、
前記アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合を取得するバラツキ度合取得手段と、
前記バラツキ度合が大きいほど、前記最大熱発生量の値が前記PVκ値の最大値(以下、最大PVκ値)に近づくように補正する補正手段と、
を更に備えることを特徴とする。
A fourth invention is any one of the first to third inventions,
A variation degree obtaining means for obtaining a degree of variation in energy density of the alcohol-containing fuel;
Correction means for correcting the maximum heat generation amount so as to approach the maximum value of the PV κ value (hereinafter referred to as the maximum PV κ value) as the variation degree increases;
Is further provided.

第5の発明は、第1乃至第4の何れか1つの発明において、
前記バラツキ度合取得手段は、前記アルコール濃度に基づいて、前記アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合が低いほど1に近づき、該ばらつき度合が高いほど0に近づく係数(以下、重み係数)を取得する手段であり、
前記補正手段は、前記重み係数をKとしたとき、前記最大熱発生量にKを乗算した値と前記最大PVκ値に(1−K)を乗算した値とを加算した値を、補正後の最大熱発生量として取得することを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
The variation degree obtaining means obtains a coefficient (hereinafter referred to as a weight coefficient) that approaches 1 as the variation degree of the energy density of the alcohol-containing fuel is lower and approaches 0 as the variation degree is higher, based on the alcohol concentration. Means,
When the weighting coefficient is K, the correction means adds a value obtained by adding a value obtained by multiplying the maximum heat generation amount by K and a value obtained by multiplying the maximum PV κ value by (1-K). The maximum heat generation amount is obtained.

第1の発明によれば、アルコール含有燃料のアルコール濃度に基づいて、筒内ガスの燃焼時の熱発生量(最大熱発生量)が算出される。筒内ガスの燃焼中は、筒内圧センサの検出値を用いて演算されたPVκ値(筒内圧力P、筒内容積V、比熱比κ)に重畳する熱歪み誤差が小さい。このため、本発明によれば、燃焼区間のPVκ値とクランク角との相関関係を用いて、該最大熱発生量に対応する燃焼終了時のクランク角を精度よく算出することができる。これにより、燃焼終了後の断熱過程の所定クランク角における熱発生量を高精度に補正することができる。 According to the first invention, the heat generation amount (maximum heat generation amount) during combustion of the in-cylinder gas is calculated based on the alcohol concentration of the alcohol-containing fuel. During combustion of the in-cylinder gas, the thermal distortion error superimposed on the PV κ value (in-cylinder pressure P, in-cylinder volume V, specific heat ratio κ) calculated using the detection value of the in-cylinder pressure sensor is small. Therefore, according to the present invention, the crank angle at the end of combustion corresponding to the maximum heat generation amount can be accurately calculated using the correlation between the PV κ value of the combustion section and the crank angle. Thereby, the heat generation amount at a predetermined crank angle in the heat insulation process after the end of combustion can be corrected with high accuracy.

第2の発明によれば、燃焼区間における複数点のPVκ値を用いて、PVκ値とクランク角との相関関係を規定する関数の関係式が演算される。このため、本発明によれば、かかる関係式を用いて、最大熱発生量に対応する燃焼終了時クランク角を精度よく算出することができる。 According to the second invention, a relational expression of a function that defines the correlation between the PV κ value and the crank angle is calculated using the PV κ values at a plurality of points in the combustion section. For this reason, according to the present invention, the crank angle at the end of combustion corresponding to the maximum heat generation amount can be accurately calculated using such a relational expression.

第3の発明によれば、燃焼終了後の断熱膨張過程におけるPVκ値は、理論上一定となる。このため、本発明によれば、最大熱発生量を断熱膨張過程の所定クランク角における実熱発生量として推定することができる。 According to the third invention, the PV κ value in the adiabatic expansion process after the end of combustion is theoretically constant. For this reason, according to the present invention, the maximum heat generation amount can be estimated as the actual heat generation amount at a predetermined crank angle in the adiabatic expansion process.

第4の発明によれば、アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合が取得され、該ばらつき度合が大きいほど最大熱発生量の値が最大PVκ値に近づく方向に補正される。エネルギ密度のバラツキ度合が大きいほど、最大熱発生量の誤差が大きくなる。このため、本発明によれば、最大熱発生量の誤差の大きさに応じた補正が可能となる。 According to the fourth aspect of the invention, the degree of variation in energy density of the alcohol-containing fuel is acquired, and the value of the maximum heat generation amount is corrected so as to approach the maximum PV κ value as the degree of variation increases. The greater the degree of variation in energy density, the greater the maximum heat generation error. For this reason, according to this invention, the correction | amendment according to the magnitude | size of the difference | error of the maximum heat generation amount is attained.

第5の発明によれば、アルコール濃度に応じて、エネルギ密度のばらつき度合を最大熱発生量の誤差補正に反映させるための重み係数Kが取得される。アルコール濃度と該ばらつき度合とに間には相関関係が存在する。このため、本発明によれば、かかる重み係数Kを用いることによって、エネルギ密度のバラツキ度合に応じた、すなわち最大熱発生量の誤差の大きさに応じた補正が可能となる。   According to the fifth aspect of the invention, the weighting coefficient K for reflecting the energy density variation degree in the error correction of the maximum heat generation amount is acquired according to the alcohol concentration. There is a correlation between the alcohol concentration and the degree of variation. For this reason, according to the present invention, by using the weighting coefficient K, it is possible to perform correction according to the degree of variation in energy density, that is, according to the magnitude of the error of the maximum heat generation amount.

本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the system configuration | structure of Embodiment 1 of this invention. クランク角に対する熱発生量Qを算出値と真値とで比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the heat generation amount Q with respect to a crank angle by a calculated value and a true value. 本発明の実施の形態1において実行されるルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the routine performed in Embodiment 1 of this invention. 燃焼区間の曲線の関数を算出する方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method to calculate the function of the curve of a combustion area. 燃料中のエタノール濃度とエネルギ密度qとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the ethanol density | concentration in a fuel, and energy density q. エタノール濃度と重み係数Kとの関係を示す一例である。It is an example which shows the relationship between ethanol concentration and the weighting coefficient K. 本発明の実施の形態2において実行されるルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the routine performed in Embodiment 2 of this invention.

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted. The present invention is not limited to the following embodiments.

実施の形態1.
[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、火花点火式のエンジンとして構成され、例えば車両の動力源として用いられる。本実施形態の内燃機関10は、直列4気筒型であるものとするが、本発明における内燃機関の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。図1には、内燃機関10の一つの気筒の断面が示されている。
Embodiment 1 FIG.
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system of the present embodiment includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is configured as a spark ignition engine, and is used as a power source of a vehicle, for example. Although the internal combustion engine 10 of this embodiment shall be an in-line 4 cylinder type, the number of cylinders and cylinder arrangement | positioning of an internal combustion engine in this invention are not specifically limited. FIG. 1 shows a cross section of one cylinder of the internal combustion engine 10.

この内燃機関10は、ガソリンを燃料として運転可能であるとともに、エタノールあるいはメタノールなどのアルコールと、ガソリンとを混合した燃料(以下、「混合燃料」とも称する)によっても運転可能なものである。この場合、混合燃料としては、アルコール成分の濃度(アルコール成分の割合)が低濃度(例えば数%程度)のものから高濃度(例えば80%以上)のものまで、使用可能である。尚、本実施の形態のシステムでは、ガソリン燃料とエタノールとの混合燃料を使用することとして説明するが、使用可能な燃料はこれに限られず、他のアルコール燃料を使用することとしてもよい。   The internal combustion engine 10 can be operated using gasoline as a fuel, and can also be operated using a fuel obtained by mixing alcohol such as ethanol or methanol and gasoline (hereinafter also referred to as “mixed fuel”). In this case, the mixed fuel can be used from a low concentration (for example, about several percent) to a high concentration (for example, 80% or more) of the alcohol component (ratio of the alcohol component). In the system of the present embodiment, a description will be given on the assumption that a mixed fuel of gasoline fuel and ethanol is used, but the usable fuel is not limited to this, and other alcohol fuel may be used.

内燃機関10の筒内には、その内部を往復運動するピストン12が設けられている。また、内燃機関10は、シリンダヘッド14を備えている。ピストン12とシリンダヘッド14との間には、燃焼室16が形成されている。燃焼室16には、吸気通路18および排気通路20の一端がそれぞれ連通している。吸気通路18および排気通路20と燃焼室16との連通部には、それぞれ吸気弁22および排気弁24が配置されている。   A piston 12 that reciprocates inside the cylinder of the internal combustion engine 10 is provided. Further, the internal combustion engine 10 includes a cylinder head 14. A combustion chamber 16 is formed between the piston 12 and the cylinder head 14. One end of an intake passage 18 and an exhaust passage 20 communicates with the combustion chamber 16. An intake valve 22 and an exhaust valve 24 are disposed at a communication portion between the intake passage 18 and the exhaust passage 20 and the combustion chamber 16, respectively.

吸気通路18の入口には、エアクリーナ26が取り付けられている。エアクリーナ26の下流には、スロットルバルブ28が配置されている。スロットルバルブ28は、アクセル開度に基づいてスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。   An air cleaner 26 is attached to the inlet of the intake passage 18. A throttle valve 28 is disposed downstream of the air cleaner 26. The throttle valve 28 is an electronically controlled valve that is driven by a throttle motor based on the accelerator opening.

シリンダヘッド14には、燃焼室16の頂部から燃焼室16内に突出するように点火プラグ30が取り付けられている。また、シリンダヘッド14には、混合燃料を筒内に噴射するための燃料噴射弁32が設けられている。更に、シリンダヘッド14には、筒内圧力を検出するための筒内圧センサ34が組み込まれている。   A spark plug 30 is attached to the cylinder head 14 so as to protrude into the combustion chamber 16 from the top of the combustion chamber 16. The cylinder head 14 is provided with a fuel injection valve 32 for injecting the mixed fuel into the cylinder. Further, the cylinder head 14 incorporates an in-cylinder pressure sensor 34 for detecting the in-cylinder pressure.

燃料噴射弁32に供給される混合燃料、すなわち燃料タンク(図示せず)内に貯留されている混合燃料のエタノール濃度は、ユーザーが給油を選択した燃料のエタノール濃度に応じて増減する。本実施形態では、該燃料タンクから燃料噴射弁32へと連通する燃料配管(図示せず)の途中に設けた燃料性状センサ46によって、燃料のエタノール濃度を検出可能になっている。燃料性状センサ46としては、例えば、混合燃料の誘電率、屈折率などを測定することによってエタノール濃度を検出するものを用いることができる。なお、燃料性状センサ46の設置位置は、上記燃料配管に図示の構成に限定されるものではない。例えば、燃料タンクまたはデリバリパイプに燃料性状センサ46を設置してもよい。また、本発明では、タンク内燃料のエタノール濃度を検出する方法は、燃料性状センサ46を用いる方法に限定されるものではない。例えば、空燃比フィードバック制御における学習値から燃料のエタノール濃度を検出(推定)するようにしてもよい。すなわち、ガソリンとエタノールとでは理論空燃比の値が異なるので、混合燃料の理論空燃比の値は、そのエタノール濃度に応じて異なる。このため、排気通路20に設けられた空燃比センサ(図示せず)の信号をフィードバックすることによって学習される理論空燃比の値に基づいて、混合燃料のエタノール濃度を検出(推定)することが可能である。   The ethanol concentration of the mixed fuel supplied to the fuel injection valve 32, that is, the mixed fuel stored in a fuel tank (not shown) increases or decreases according to the ethanol concentration of the fuel selected by the user. In the present embodiment, the ethanol concentration of the fuel can be detected by a fuel property sensor 46 provided in the middle of a fuel pipe (not shown) communicating from the fuel tank to the fuel injection valve 32. As the fuel property sensor 46, for example, a sensor that detects the ethanol concentration by measuring the dielectric constant, refractive index, etc. of the mixed fuel can be used. The installation position of the fuel property sensor 46 is not limited to the configuration shown in the fuel pipe. For example, the fuel property sensor 46 may be installed in a fuel tank or a delivery pipe. In the present invention, the method for detecting the ethanol concentration of the fuel in the tank is not limited to the method using the fuel property sensor 46. For example, the ethanol concentration of the fuel may be detected (estimated) from the learned value in the air-fuel ratio feedback control. That is, since the value of the theoretical air-fuel ratio differs between gasoline and ethanol, the value of the theoretical air-fuel ratio of the mixed fuel varies depending on the ethanol concentration. For this reason, the ethanol concentration of the mixed fuel can be detected (estimated) based on the value of the theoretical air / fuel ratio learned by feeding back a signal from an air / fuel ratio sensor (not shown) provided in the exhaust passage 20. Is possible.

本実施の形態のシステムは、図1に示すとおり、ECU(Electronic Control Unit)40を備えている。ECU40の入力部には、上述した筒内圧センサ34や燃料性状センサ46の他、クランク軸の回転位置を検知するためのクランク角センサ42や水温を検知するための水温センサ44等の各種センサが接続されている。また、ECU40の出力部には、上述したスロットルバルブ28、点火プラグ30、燃料噴射弁32等の各種アクチュエータが接続されている。ECU40は、入力された各種の情報に基づいて、内燃機関10の運転状態を制御する。   The system according to the present embodiment includes an ECU (Electronic Control Unit) 40 as shown in FIG. In addition to the in-cylinder pressure sensor 34 and the fuel property sensor 46 described above, various sensors such as a crank angle sensor 42 for detecting the rotational position of the crankshaft and a water temperature sensor 44 for detecting the water temperature are provided at the input portion of the ECU 40. It is connected. Further, various actuators such as the throttle valve 28, the spark plug 30, and the fuel injection valve 32 described above are connected to the output portion of the ECU 40. The ECU 40 controls the operating state of the internal combustion engine 10 based on various types of input information.

[実施の形態1の動作]
(筒内圧センサの熱歪み誤差について)
筒内圧センサ34は、筒内の燃焼状態を直接検出することができる点で、非常に有効なセンサである。このため、該筒内圧センサ34の出力は種々の制御に利用される。例えば、検出された筒内圧Pは、排気エネルギの算出や図示トルクの変動等の演算に用いられる。このため、筒内圧Pの検出精度は、これらのパラメータを用いる触媒暖機制御や、トルクデマンド制御等に多大な影響を与えることとなる。また、この他にも、検出された筒内圧Pを用いて演算された熱発生量PVκ(筒内容積V、筒内ガスの比熱比κ)やMFB(燃焼質量割合)が演算される。これらは、失火検出や最適点火時期制御などに利用される。
[Operation of Embodiment 1]
(About the thermal distortion error of the cylinder pressure sensor)
The in-cylinder pressure sensor 34 is a very effective sensor in that the in-cylinder combustion state can be directly detected. For this reason, the output of the in-cylinder pressure sensor 34 is used for various controls. For example, the detected in-cylinder pressure P is used for calculations such as calculation of exhaust energy and fluctuations in the indicated torque. For this reason, the detection accuracy of the in-cylinder pressure P greatly affects catalyst warm-up control using these parameters, torque demand control, and the like. In addition, the heat generation amount PV κ (cylinder volume V, specific heat ratio κ of cylinder gas) and MFB (combustion mass ratio) calculated using the detected in-cylinder pressure P are calculated. These are used for misfire detection and optimal ignition timing control.

ここで、筒内圧センサ34の受圧ダイアフラムは、燃焼室16に露出している。このため、該燃焼室16内の高温の既燃ガス(燃焼火炎)に晒されることにより、受圧ダイアフラムが熱膨張して変形する現象(熱歪み)が発生するおそれがある。受圧ダイアフラムが熱歪みよって膨張すると伝達ロッドの押圧量が減少してしまい、その結果、該筒内圧センサ34の出力値が実際の圧力に対応する出力値よりも小さな値となってしまうおそれがある。   Here, the pressure receiving diaphragm of the in-cylinder pressure sensor 34 is exposed to the combustion chamber 16. For this reason, exposure to the high-temperature burned gas (combustion flame) in the combustion chamber 16 may cause a phenomenon (thermal distortion) in which the pressure receiving diaphragm is thermally expanded and deformed. When the pressure receiving diaphragm expands due to thermal strain, the amount of pressure on the transmission rod decreases, and as a result, the output value of the in-cylinder pressure sensor 34 may be smaller than the output value corresponding to the actual pressure. .

図2は、クランク角に対する熱発生量Qを算出値と真値とで比較して示す図である。尚、この図において点線で示す曲線は検出された筒内圧を用いて算出されたPVκ値(以下、「熱発生量Qc」と称する)を、実線で示す曲線は熱発生量Qの真値を、それぞれ示している。この図に示すとおり、熱発生量Qcは、筒内圧センサ34に熱歪みの影響により燃焼終了付近からその後の断熱過程にかけて、真値よりも低い値にずれている。これは、高温の既燃ガスに晒された受圧ダイアフラムが、燃焼がほぼ終了したところで遅れて歪み始めるためである。 FIG. 2 is a diagram showing the heat generation amount Q with respect to the crank angle by comparing the calculated value with the true value. In this figure, the curve indicated by the dotted line is the PV κ value calculated using the detected in-cylinder pressure (hereinafter referred to as “heat generation amount Qc”), and the curve indicated by the solid line is the true value of the heat generation amount Q. Respectively. As shown in this figure, the heat generation amount Qc is shifted to a value lower than the true value from the vicinity of the end of combustion to the subsequent heat insulation process due to the influence of thermal strain on the in-cylinder pressure sensor 34. This is because the pressure-receiving diaphragm exposed to the high-temperature burned gas starts to be distorted with a delay when the combustion is almost finished.

また、図2について特筆すべきは、熱発生量Qcの燃焼終了点であるP´点(最大熱発生量Q´max,クランク角C´max)が、真値における燃焼終了点であるP点(最大熱発生量Qmaxおよびクランク角Cmax)に対してズレている点である。このため、P´点において熱歪み誤差が発生していないことを前提にその後の断熱過程の誤差を補正する方法では、熱歪みによる熱発生量Qの誤差を精度よく補正することができないおそれがある。   Further, what should be noted about FIG. 2 is that the P ′ point (maximum heat generation amount Q′max, crank angle C′max), which is the combustion end point of the heat generation amount Qc, is the combustion end point at the true value. This is a point shifted from (maximum heat generation amount Qmax and crank angle Cmax). For this reason, there is a possibility that the error of the heat generation amount Q due to the thermal distortion cannot be accurately corrected by the method of correcting the error of the subsequent heat insulation process on the assumption that no thermal distortion error has occurred at the point P ′. is there.

(本実施の形態の特徴的動作)
このように、熱発生量Qcの熱歪み誤差を精度よく補正するためには、先ず、最大熱発生量Qmaxおよびそのクランク角Cmaxを精度よく算出することが求められる。そこで、本実施の形態のシステムでは、混合燃料中のエタノール濃度から算出される熱発生量を用いて、最大熱発生量Qmaxおよびそのクランク角Cmaxを精度よく算出することとする。以下、図3に示すルーチンに沿ってさらに詳細に説明する。
(Characteristic operation of this embodiment)
As described above, in order to accurately correct the thermal distortion error of the heat generation amount Qc, it is first required to calculate the maximum heat generation amount Qmax and its crank angle Cmax with high accuracy. Therefore, in the system of the present embodiment, the maximum heat generation amount Qmax and its crank angle Cmax are accurately calculated using the heat generation amount calculated from the ethanol concentration in the mixed fuel. Hereinafter, further detailed description will be given along the routine shown in FIG.

図3は、ECU40が熱歪み誤差を補正するルーチンを示すフローチャートである。図3に示すルーチンでは、先ず、補正条件が成立しているか否かが判定される(ステップ100)。ここでは、具体的には、内燃機関10が暖機完了後の定常状態か否かが判定される。その結果、未だ補正条件が成立していない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。   FIG. 3 is a flowchart showing a routine in which the ECU 40 corrects the thermal distortion error. In the routine shown in FIG. 3, it is first determined whether or not a correction condition is satisfied (step 100). Specifically, it is determined whether or not the internal combustion engine 10 is in a steady state after completion of warming up. As a result, if the correction condition has not yet been established, this routine is immediately terminated.

一方、上記ステップ100において、補正条件が成立したと判定された場合には、次のステップに移行し、エネルギ密度qが算出される(ステップ102)。エタノールのエネルギ密度qは、ガソリンのそれに比してバラツキが小さい。これは、エタノールの組成バラツキがガソリンに比して小さいからである。したがって、高濃度エタノールの混合燃料については、エネルギ密度qに基づいて熱発生量を精度よく推定することが可能となる。尚、エタノール濃度とエネルギ密度qのバラツキとの関係については、後述する実施の形態2において詳しく説明する。ここでは、具体的には、先ず、混合燃料中のエタノール濃度が燃料性状センサ46によって検出される。次に、かかる濃度に対応するエネルギ密度qが算出される。エネルギ密度qの算出は、例えば、エタノール濃度とエネルギ密度qとの関係を予め実験等で求めておき、マップデータとしてECU40に記憶しておくことで実現することができる。   On the other hand, if it is determined in step 100 that the correction condition is satisfied, the process proceeds to the next step, and the energy density q is calculated (step 102). The energy density q of ethanol is less varied than that of gasoline. This is because the composition variation of ethanol is smaller than that of gasoline. Therefore, for the high-concentration ethanol mixed fuel, the heat generation amount can be accurately estimated based on the energy density q. The relationship between the ethanol concentration and the energy density q variation will be described in detail in a second embodiment to be described later. Here, specifically, the ethanol concentration in the mixed fuel is first detected by the fuel property sensor 46. Next, an energy density q corresponding to the density is calculated. The calculation of the energy density q can be realized, for example, by previously obtaining the relationship between the ethanol concentration and the energy density q through experiments or the like and storing it in the ECU 40 as map data.

次に、算出されたエネルギ密度qと燃料噴射量fcとに基づいて、熱発生量Qeが算出される(ステップ104)。熱発生量Qeは、筒内圧を用いて算出された熱発生量Qcとは異なり、エネルギ密度qに燃料噴射量fcを乗算することで算出される値である。ここでは、具体的には、上記ステップ102において算出されたエネルギ密度qと燃料噴射量fcとに基づいて、噴射された燃料が燃焼した場合の熱発生量Qe(=Qmax)が算出される。   Next, a heat generation amount Qe is calculated based on the calculated energy density q and the fuel injection amount fc (step 104). Unlike the heat generation amount Qc calculated by using the in-cylinder pressure, the heat generation amount Qe is a value calculated by multiplying the energy density q by the fuel injection amount fc. Here, specifically, the heat generation amount Qe (= Qmax) when the injected fuel burns is calculated based on the energy density q calculated in step 102 and the fuel injection amount fc.

次に、上記ステップ104において算出された熱発生量Qeに対応するクランク角Cmaxが算出される(ステップ106)。ここで、上述したとおり、筒内圧センサ34の熱歪み誤差は、燃焼終了付近から発生する。このため、図2に示すとおり、熱発生量が急上昇している燃焼区間では、未だ熱歪み誤差は発生せず、熱発生量Qcに誤差が重畳していないと判断できる。   Next, the crank angle Cmax corresponding to the heat generation amount Qe calculated in step 104 is calculated (step 106). Here, as described above, the thermal distortion error of the in-cylinder pressure sensor 34 occurs from the vicinity of the end of combustion. For this reason, as shown in FIG. 2, it can be determined that no thermal distortion error has yet occurred in the combustion section in which the heat generation amount is rapidly increasing, and that no error is superimposed on the heat generation amount Qc.

そこで、本実施の形態のシステムでは、熱発生量Qcの燃焼区間の曲線を近似的に関数で表すこととする。図4は、燃焼区間の曲線の関数を算出する方法を説明するための図である。尚、この図において点線で示す曲線は熱発生量Qの真値を、一点鎖線で示す曲線は熱発生量Qcを、それぞれ示している。この図に示す熱発生量Qcの燃焼区間の曲線を2次関数f(x)=ax+bx+cとして近似的に定義すると、P点の熱発生量Qe(=Qmax)は、P点のクランク角Cmaxを用いて次式(1)で表すことができる。 Therefore, in the system according to the present embodiment, the curve of the combustion interval of the heat generation amount Qc is approximately expressed as a function. FIG. 4 is a diagram for explaining a method of calculating a curve function of a combustion section. In this figure, the curve indicated by the dotted line indicates the true value of the heat generation amount Q, and the curve indicated by the alternate long and short dash line indicates the heat generation amount Qc. If the curve of the combustion interval of the heat generation amount Qc shown in this figure is approximately defined as a quadratic function f (x) = ax 2 + bx + c, the heat generation amount Qe (= Qmax) at the P point is the crank angle at the P point. It can be expressed by the following formula (1) using Cmax.

Figure 2011220128
Figure 2011220128

上式(1)をクランク角Cmaxについて解くと、Cmaxは次式(2)で表すことができる。尚、Cmaxの解は2つ存在するが、ここでは、図4に示すとおり小さい方を選択している。   When the above equation (1) is solved for the crank angle Cmax, Cmax can be expressed by the following equation (2). Although there are two solutions for Cmax, the smaller one is selected here as shown in FIG.

Figure 2011220128
Figure 2011220128

次に、熱発生量Qcが最大となるP´点よりもnサンプル前のn点の熱発生量Qnおよびクランク角Cnが取得される。尚、このn点は熱歪み誤差が重畳していない燃焼区間の点である。熱発生量Qnは、クランク角がCnのときの筒内圧P、筒内容積V、および比熱比κを用いて、PVκを演算することで取得することができる。また同様に、P´点よりも(n−1)サンプル前の熱発生量Qn−1およびクランク角Cn−1、および(n−2)サンプル前の熱発生量Qn−2およびクランク角Cn−2が取得される。 Next, the heat generation amount Qn and the crank angle Cn at n points before n samples before the P ′ point where the heat generation amount Qc is maximum are acquired. The n point is a point in the combustion section where no thermal distortion error is superimposed. The heat generation amount Qn can be obtained by calculating PV κ using the in-cylinder pressure P, the in-cylinder volume V, and the specific heat ratio κ when the crank angle is Cn. Similarly, (n-1) the heat generation amount Qn-1 and crank angle Cn-1 before the sample from the point P ', and (n-2) the heat generation amount Qn-2 and crank angle Cn- before the sample. 2 is acquired.

上記3点の値に基づいて、上述した2次関数f(x)の定数a,b,およびcを求めることができる。したがって、これらの定数a,b,およびcと上記ステップ104において算出されたQe(=Qmax)とを上式(2)に代入することにより、P点の熱発生量Qe(=Qmax)に対応したクランク角Cmaxを精度よく算出することができる。   Based on the values of the three points, the constants a, b, and c of the quadratic function f (x) described above can be obtained. Therefore, by substituting these constants a, b, and c and Qe (= Qmax) calculated in the above step 104 into the above equation (2), it corresponds to the heat generation amount Qe (= Qmax) at point P. The calculated crank angle Cmax can be accurately calculated.

筒内燃焼が終了するP点以降は断熱膨張行程となる。断熱行程の熱発生量は一定となる。このため、P点以降の断熱膨張行程の熱発生量は、P点の熱発生量Qeで一定として熱発生量が補正される(ステップ108)。   After the point P where the in-cylinder combustion ends, an adiabatic expansion stroke is performed. The amount of heat generated during the heat insulation process is constant. For this reason, the heat generation amount in the adiabatic expansion process after the P point is fixed at the heat generation amount Qe at the P point, and the heat generation amount is corrected (step 108).

このように、本実施の形態のシステムによれば、燃焼区間のクランク角に対する熱発生量の関数が近似的に算出される。このため、エネルギ密度qに基づいて算出された燃焼終了時の熱発生量Qeに対応するクランク角Cmaxをかかる関数に基づいて算出することができるので、燃焼終了点の熱発生量およびそのクランク角を精度よく算出することができる。これにより、燃焼終了以降のクランク角に対応する熱発生量を精度よく補正することが可能となる。   Thus, according to the system of the present embodiment, the function of the heat generation amount with respect to the crank angle of the combustion section is approximately calculated. For this reason, since the crank angle Cmax corresponding to the heat generation amount Qe at the end of combustion calculated based on the energy density q can be calculated based on this function, the heat generation amount at the end point of combustion and its crank angle are calculated. Can be calculated with high accuracy. This makes it possible to accurately correct the heat generation amount corresponding to the crank angle after the end of combustion.

ところで、本実施の形態のシステムでは、燃焼区間の曲線を2次曲線に近似して関数f(x)を算出することとしたが、関数f(x)は2次関数に限られない。すなわち、複数の関数の中から燃焼状態(燃焼区間の曲線の形状)に応じて選択することとしてもよい。   By the way, in the system of the present embodiment, the function f (x) is calculated by approximating the curve of the combustion section to a quadratic curve, but the function f (x) is not limited to the quadratic function. That is, it is good also as selecting according to a combustion state (the shape of the curve of a combustion area) from several functions.

また、本実施の形態のシステムでは、断熱過程の熱発生量は一定であるとして、燃焼終了後の熱発生量を一定の値として補正しているが、断熱過程の熱発生量の補正はこれに限られない。すなわち、断熱過程における冷損の影響を考慮した補正や他の公知の補正を組み合わせることとしてもよい。   In the system of the present embodiment, the heat generation amount in the adiabatic process is assumed to be constant, and the heat generation amount after the completion of combustion is corrected as a constant value. Not limited to. That is, it is good also as combining the correction | amendment which considered the influence of the cooling loss in the heat insulation process, and another well-known correction | amendment.

尚、上述した実施の形態1においては、熱発生量Qcが前記第1の発明の「PVκ値」に、熱発生量Qmaxが前記第1の発明の「最大熱発生熱量」に、クランク角Cmaxが前記第1の発明の「燃焼終了時クランク角」に、それぞれ相当している。また、ECU40が、上記ステップ102の処理を実行することにより、前記第1の発明における「エネルギ密度算出手段」が、上記ステップ104の処理を実行することにより、前記第1の発明における「最大熱発生量算出手段」が、上記ステップ106の処理を実行することにより、前記第1の発明における「燃焼終了時クランク角算出手段」が、上記ステップ108の処理を実行することにより、前記第1の発明における「発生熱量補正手段」が、それぞれ実現されている。 In the first embodiment described above, the heat generation amount Qc is the “PV κ value” of the first invention, the heat generation amount Qmax is the “maximum heat generation heat amount” of the first invention, and the crank angle Cmax corresponds to the “crank angle at the end of combustion” in the first aspect of the invention. Further, when the ECU 40 executes the process of step 102, the “energy density calculating means” in the first aspect of the invention executes the process of step 104, so that the “maximum heat” in the first aspect of the invention is achieved. When the “generation amount calculation means” executes the process of step 106, the “combustion end crank angle calculation means” according to the first aspect of the invention executes the process of step 108, thereby executing the first step. The “generated heat amount correcting means” in the present invention is realized.

実施の形態2.
[実施の形態2の特徴]
次に、図5乃至図7を参照して、実施の形態2の特徴について説明する。本実施の形態2は、図1に示すハードウェア構成を用いて、後述する図6に示すルーチンを実行することにより実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
[Features of Embodiment 2]
Next, features of the second embodiment will be described with reference to FIGS. The second embodiment can be realized by executing a routine shown in FIG. 6 to be described later using the hardware configuration shown in FIG.

上述した実施の形態1のシステムでは、混合燃料中のエタノール濃度に基づいて、エネルギ密度qを算出することとしている。しかしながら、上述したとおり、燃料組成のバラツキ度合が大きいと、その結果エネルギ密度qのバラツキ度合も大きくなってしまう。図5は、燃料中のエタノール濃度とエネルギ密度qとの関係を示す図である。この図に示すとおり、エタノール濃度が低くなるほど、つまりガソリンの割合が多くなるほど、エネルギ密度qのバラツキ度合が大きくなることがわかる。これは、混合物であるガソリン燃料は、燃料組成のバラツキがエタノールよりも大きいからである。このため、エタノール濃度の低い燃料を使用している場合においては、エネルギ密度qを精度よく算出することができず、結果として燃焼終了時の熱発生量Qeを精度よく算出することができない。   In the system of the first embodiment described above, the energy density q is calculated based on the ethanol concentration in the mixed fuel. However, as described above, when the degree of variation in the fuel composition is large, the degree of variation in the energy density q is also increased as a result. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the ethanol concentration in the fuel and the energy density q. As shown in this figure, it can be seen that the degree of variation in the energy density q increases as the ethanol concentration decreases, that is, as the proportion of gasoline increases. This is because gasoline fuel as a mixture has a larger variation in fuel composition than ethanol. For this reason, when a fuel with a low ethanol concentration is used, the energy density q cannot be calculated accurately, and as a result, the heat generation amount Qe at the end of combustion cannot be calculated accurately.

ここで、筒内圧に基づいて算出された熱発生量Qc(=PVκ)は、熱歪み誤差が多少重畳するものの、燃料中のエタノール濃度の影響は受けずに比較的安定した値が算出される。そこで、本実施の形態のシステムでは、燃料中のエタノール濃度が低いほど、エネルギ密度qに基づいて算出された熱発生量Qeに上記熱発生量Qcの影響を反映させることとする。これにより、熱発生量Qeのバラツキ誤差が大きくなるほど、該熱発生量Qeをより熱発生量Qcへ近づく方向へ補正することができるので、結果として熱発生量Qeを有効に真値に近づけることができる。 Here, the heat generation amount Qc (= PV κ ) calculated based on the in-cylinder pressure is calculated as a relatively stable value without being affected by the ethanol concentration in the fuel, although the thermal distortion error is somewhat superimposed. The Therefore, in the system of the present embodiment, as the ethanol concentration in the fuel is lower, the influence of the heat generation amount Qc is reflected on the heat generation amount Qe calculated based on the energy density q. Accordingly, as the variation error of the heat generation amount Qe becomes larger, the heat generation amount Qe can be corrected in a direction closer to the heat generation amount Qc. As a result, the heat generation amount Qe is effectively brought closer to a true value. Can do.

熱発生量Qeの補正は、より具体的には、次式(3)に基づいて行われる。
Qx=K×Qe+(1−K)×Qc ・・・(3)
尚、この式において、Qxは補正後の燃焼終了時の熱発生量を示しており、Kは重み係数を示している。重み係数Kは、Qxに対するQeとQcの反映割合を規定する係数であって、例えば、図6のように規定される。図6は、エタノール濃度と重み係数Kとの関係を示す一例である。この図では、エタノール濃度が100%のときに重み係数K=1となり、エタノール濃度が0%(ガソリン濃度が100%)のときにK=0となるように規定されている。これによれば、エタノール濃度が100%のときにQx=Qeとなり、逆にエタノール濃度が0%のときにQx=Qcpsとなる。尚、重み係数Kは、予め実験等で最適値を算出しておき、エタノール濃度に関連付けたマップデータとしてECU40に記憶させておくことが好ましい。これにより、エタノール濃度によらず燃焼終了時の熱発生量Qxを精度よく算出することができる。
More specifically, the heat generation amount Qe is corrected based on the following equation (3).
Qx = K × Qe + (1−K) × Qc (3)
In this equation, Qx represents the heat generation amount at the end of combustion after correction, and K represents a weighting factor. The weighting coefficient K is a coefficient that defines the reflection ratio of Qe and Qc with respect to Qx, and is defined as shown in FIG. 6, for example. FIG. 6 is an example showing the relationship between the ethanol concentration and the weighting factor K. In this figure, it is specified that the weighting coefficient K = 1 when the ethanol concentration is 100%, and K = 0 when the ethanol concentration is 0% (the gasoline concentration is 100%). According to this, Qx = Qe when the ethanol concentration is 100%, and conversely, Qx = Qcps when the ethanol concentration is 0%. The weighting factor K is preferably calculated in advance through experiments or the like and stored in the ECU 40 as map data associated with the ethanol concentration. As a result, the heat generation amount Qx at the end of combustion can be accurately calculated regardless of the ethanol concentration.

[実施の形態2の具体的処理]
次に、図7を参照して、本実施の形態の具体的処理について説明する。図7は、ECU40が熱歪み誤差を補正するルーチンを示すフローチャートである。
[Specific Processing of Embodiment 2]
Next, specific processing of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart showing a routine in which the ECU 40 corrects the thermal distortion error.

図7に示すルーチンでは、先ず、上記ステップ100〜104の処理が実行されて、エネルギ密度qに基づく熱発生量Qeが算出される(ステップ200)。次に、筒内圧に基づく燃焼終了点の熱発生量Qcが算出される(ステップ202)。ここでは、具体的には、熱発生量Qc(PVκ値)が最大となるクランク角の熱発生量が、当該燃焼終了時の熱発生量Qcとして算出される。 In the routine shown in FIG. 7, first, the processes in steps 100 to 104 are executed, and the heat generation amount Qe based on the energy density q is calculated (step 200). Next, a heat generation amount Qc at the combustion end point based on the in-cylinder pressure is calculated (step 202). Specifically, the heat generation amount at the crank angle at which the heat generation amount Qc (PV κ value) is maximum is calculated as the heat generation amount Qc at the end of the combustion.

次に、重み係数Kが算出される(ステップ204)。ここでは、上記ステップ102において検出されたエタノール濃度に対応する重み係数が、図6に示すマップに基づいて算出される。次に、補正後の熱発生量Qxが算出される(ステップ206)。ここでは、具体的には、上記ステップ200において算出された熱発生量Qeと、上記ステップ202において算出された熱発生量Qcとが上式(3)に代入されて、補正後の熱発生量Qxが算出される。次に、熱発生量Qxに対応するクランク角が算出される(ステップ208)。次いで、断熱膨張行程の熱発生量が補正される(ステップ210)。ここでは、具体的には、上記ステップ106〜108と同様の処理が実行される。   Next, a weighting factor K is calculated (step 204). Here, the weighting coefficient corresponding to the ethanol concentration detected in step 102 is calculated based on the map shown in FIG. Next, the corrected heat generation amount Qx is calculated (step 206). Here, specifically, the heat generation amount Qe calculated in step 200 and the heat generation amount Qc calculated in step 202 are substituted into the above equation (3), and the corrected heat generation amount Qx is calculated. Next, a crank angle corresponding to the heat generation amount Qx is calculated (step 208). Next, the heat generation amount in the adiabatic expansion process is corrected (step 210). Here, specifically, the same processing as in steps 106 to 108 is executed.

以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、エタノール濃度に応じて、エネルギ密度qに基づいて算出された熱発生量Qeが補正される。これにより、エタノール濃度が低い燃料が使用されている場合であっても燃焼終了時の熱発生量およびクランク角を精度よく算出することができるので、断熱過程に発生する熱歪みの誤差を高精度に補正することができる。   As described above, according to the system of the present embodiment, the heat generation amount Qe calculated based on the energy density q is corrected according to the ethanol concentration. This makes it possible to accurately calculate the amount of heat generated at the end of combustion and the crank angle even when fuel with a low ethanol concentration is used. Can be corrected.

ところで、上述した実施の形態のシステムでは、重み係数Kを算出する際に図6に示すマップを使用することとしているが、重み係数Kを算出する方法はこれに限らない。すなわち、エタノール濃度をパラメータとする関数を規定して重み係数Kを算出することとしてもよいし、また、内燃機関10の運転状態等を含めた多次元マップとして重み係数を規定することとしてもよい。   Incidentally, in the system of the above-described embodiment, the map shown in FIG. 6 is used when calculating the weighting factor K, but the method of calculating the weighting factor K is not limited to this. That is, the weighting coefficient K may be calculated by defining a function using the ethanol concentration as a parameter, or the weighting coefficient may be defined as a multidimensional map including the operating state of the internal combustion engine 10 and the like. .

尚、上述した実施の形態2においては、ECU40が、上記ステップ202の処理を実行することにより、前記第1の発明における「PVκ値算出手段」が、上記ステップ208の処理を実行することにより、前記第1の発明における「燃焼終了時クランク角算出手段」が、上記ステップ210の処理を実行することにより、前記第1の発明における「発生熱量補正手段」が、それぞれ実現されている。 In the second embodiment described above, the ECU 40 executes the process of step 202, so that the “PV κ value calculating means” in the first invention executes the process of step 208. The “combustion end crank angle calculating means” in the first invention executes the processing of step 210, thereby realizing the “generated heat amount correcting means” in the first invention.

また、上述した実施の形態2においては、ECU40が、上記ステップ204の処理を実行することにより、前記第4の発明における「バラツキ度合取得手段」が、上記ステップ206の処理を実行することにより、前記第4の発明における「補正手段」が、それぞれ実現されている。   In the second embodiment described above, the ECU 40 executes the process of step 204, so that the “variation degree acquisition unit” in the fourth aspect of the invention executes the process of step 206. The “correction means” in the fourth aspect of the invention is realized.

10 内燃機関
12 ピストン
14 シリンダヘッド
16 燃焼室
18 吸気通路
20 排気通路
22 吸気弁
24 排気弁
26 エアクリーナ
28 スロットルバルブ
30 点火プラグ
32 燃料噴射弁
34 筒内圧センサ
40 ECU(Electronic Control Unit)
42 クランク角センサ
44 水温センサ
46 燃料性状センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine 12 Piston 14 Cylinder head 16 Combustion chamber 18 Intake passage 20 Exhaust passage 22 Intake valve 24 Exhaust valve 26 Air cleaner 28 Throttle valve 30 Spark plug 32 Fuel injection valve 34 In-cylinder pressure sensor 40 ECU (Electronic Control Unit)
42 Crank angle sensor 44 Water temperature sensor 46 Fuel property sensor

Claims (5)

アルコール含有燃料を使用する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の所定クランク角における筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記アルコール含有燃料のアルコール濃度を検出する燃料性状センサと、
前記燃料性状センサによって検出されたアルコール濃度に基づいて、該アルコール含有燃料のエネルギ密度を取得するエネルギ密度取得手段と、
前記内燃機関の燃料噴射量と前記エネルギ密度とに基づいて、筒内ガスが燃焼したときの熱発生量(以下、最大熱発生量)を算出する最大熱発生量算出手段と、
前記筒内圧センサにより検出された筒内圧をP、該筒内圧の検出時における筒内容積をV、筒内ガスの比熱比をκとしたとき、κを累乗の指数としてVを累乗した値とPとの乗算値(以下、PVκ値)を演算するPVκ値演算手段と、
燃焼過程における前記PVκ値とクランク角との相関関係を用いて、前記最大熱発生量に対応するクランク角(以下、燃焼終了時クランク角)を算出する燃焼終了時クランク角算出手段と、
前記燃焼終了時クランク角と前記最大熱発生量とを用いて、断熱膨張過程の所定クランク角における熱発生量を補正する熱発生量補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine using an alcohol-containing fuel,
An in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure at a predetermined crank angle of the internal combustion engine;
A fuel property sensor for detecting the alcohol concentration of the alcohol-containing fuel;
Energy density acquisition means for acquiring the energy density of the alcohol-containing fuel based on the alcohol concentration detected by the fuel property sensor;
A maximum heat generation amount calculating means for calculating a heat generation amount (hereinafter referred to as a maximum heat generation amount) when the in-cylinder gas is burned based on the fuel injection amount of the internal combustion engine and the energy density;
When the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor is P, the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure is V, and the specific heat ratio of the in-cylinder gas is κ, a value obtained by raising V with κ as an exponent PV κ value calculating means for calculating a multiplication value with P (hereinafter referred to as PV κ value);
An end-of-combustion crank angle calculating means for calculating a crank angle corresponding to the maximum heat generation amount (hereinafter referred to as an end-of-combustion crank angle) using the correlation between the PV κ value and the crank angle in the combustion process;
Heat generation amount correction means for correcting the heat generation amount at a predetermined crank angle in the adiabatic expansion process using the crank angle at the end of combustion and the maximum heat generation amount;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
前記燃焼終了時クランク角算出手段は、前記燃焼過程における複数点のPVκ値を用いて、前記PVκ値とクランク角との相関関係を規定する関係式を算出する関係式算出手段を含み、前記関係式を用いて、前記燃焼終了時クランク角を算出することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The end-of-combustion crank angle calculating means includes relational expression calculating means for calculating a relational expression that defines a correlation between the PV κ value and the crank angle using PV κ values at a plurality of points in the combustion process, 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion end crank angle is calculated using the relational expression. 前記熱発生量補正手段は、前記最大熱発生量を前記断熱膨張過程の所定クランク角における実熱発生量として算出することを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。   3. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the heat generation amount correction means calculates the maximum heat generation amount as an actual heat generation amount at a predetermined crank angle in the adiabatic expansion process. 前記アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合を取得するバラツキ度合取得手段と、
前記バラツキ度合が大きいほど、前記最大熱発生量の値が前記PVκ値の最大値(以下、最大PVκ値)に近づくように補正する補正手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
A variation degree obtaining means for obtaining a degree of variation in energy density of the alcohol-containing fuel;
Correction means for correcting the maximum heat generation amount so as to approach the maximum value of the PV κ value (hereinafter referred to as the maximum PV κ value) as the variation degree increases;
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記バラツキ度合取得手段は、前記アルコール濃度に基づいて、前記アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合が低いほど1に近づき、該ばらつき度合が高いほど0に近づく係数(以下、重み係数)を取得する手段であり、
前記補正手段は、前記重み係数をKとしたとき、前記最大熱発生量にKを乗算した値と前記最大PVκ値に(1−K)を乗算した値とを加算した値を、補正後の最大熱発生量として取得することを特徴とする請求項4記載の内燃機関の制御装置。
The variation degree obtaining means obtains a coefficient (hereinafter referred to as a weight coefficient) that approaches 1 as the variation degree of the energy density of the alcohol-containing fuel is lower and approaches 0 as the variation degree is higher, based on the alcohol concentration. Means,
When the weighting coefficient is K, the correction means adds a value obtained by adding a value obtained by multiplying the maximum heat generation amount by K and a value obtained by multiplying the maximum PV κ value by (1-K). The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the maximum heat generation amount is acquired.
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