JP2015121142A - Controller - Google Patents

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JP2015121142A
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雅司 桑田
Masashi Kuwata
雅司 桑田
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Daihatsu Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance the precision of a determination on a combustion state of an air-fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine.SOLUTION: Relative displacement of an internal combustion engine mounted on a vehicle from a vehicle body when an air-fuel mixture is burnt normally is estimated from an operation region of the internal combustion engine, actual relative displacement of the internal combustion engine from the vehicle body is known through a displacement sensor, and the displacement estimated from the operation region of the internal combustion engine is compared with the displacement known through the displacement sensor so as to determine whether the air-fuel mixture is burnt normally.

Description

本発明は、内燃機関が搭載された車両の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a vehicle equipped with an internal combustion engine.

内燃機関の気筒において混合気の燃焼が不安定化しまたは失火したことを感知する手法として、内燃機関の回転変動を参照する方法(例えば、下記特許文献1を参照)や、イオン電流信号を参照する方法(例えば、下記特許文献2を参照)が公知である。   As a method of detecting that the combustion of the air-fuel mixture has become unstable or misfired in the cylinder of the internal combustion engine, a method of referring to the rotational fluctuation of the internal combustion engine (see, for example, Patent Document 1 below) or an ion current signal is referred to. A method (for example, see Patent Document 2 below) is known.

前者は、内燃機関の出力軸であるクランクシャフトが所定角度回転するのに要した時間を反復的に計測して回転速度の低下量を求め、この低下量が判定閾値を上回った場合に、燃焼の不安定ないし失火が発生したと判定するものである。   The former calculates the amount of decrease in the rotational speed by repeatedly measuring the time required for the crankshaft, which is the output shaft of the internal combustion engine, to rotate by a predetermined angle, and if the amount of decrease exceeds the determination threshold, It is determined that an unstable or misfire has occurred.

後者は、気筒の燃焼室内で混合気が燃焼する際に点火プラグの電極を流れるイオン電流を検出してその推移を計測し、イオン電流の大きさが所定量より高い期間の長さが判定閾値を下回った場合に、燃焼の不安定ないし失火が発生したと判定するものである。   The latter detects the ionic current flowing through the electrode of the spark plug when the air-fuel mixture burns in the combustion chamber of the cylinder and measures its transition, and the length of the period when the magnitude of the ionic current is higher than a predetermined amount It is determined that combustion instability or misfire has occurred.

特開2012−077700号公報JP 2012-077700 A 特開2006−200432号公報JP 2006-200432 A

内燃機関の回転変動を参照して混合気の燃焼状態を判断する場合、運転領域によっては正常燃焼時と不良燃焼(失火)時とで機関の回転速度に明確な差が現れないことがあり、失火が発生したとしてもこれを検知できない、あるいは逆に正常燃焼であるにもかかわらず失火したと誤判定してしまうおそれを否定できなかった。   When judging the combustion state of the air-fuel mixture with reference to the rotational fluctuation of the internal combustion engine, depending on the operating region, there may not be a clear difference in the engine speed between normal combustion and bad combustion (misfire), Even if a misfire occurred, this could not be detected, or conversely, the possibility of misjudging that it was misfired despite normal combustion could not be denied.

イオン電流信号を参照して混合気の燃焼状態を判断する場合にも、使用されている燃料の性状如何によっては、イオン電流の検出レベルが変動し、燃焼状態を正しく判定できないことがあった。   Even when the combustion state of the air-fuel mixture is determined with reference to the ion current signal, the detection level of the ion current varies depending on the properties of the fuel used, and the combustion state may not be determined correctly.

本発明は、内燃機関の気筒における混合気の燃焼状態の判定の精度を高めることを所期の目的としている。   An object of the present invention is to improve the accuracy of determination of the combustion state of an air-fuel mixture in a cylinder of an internal combustion engine.

本発明では、車両に搭載された内燃機関の運転領域から、混合気が正常に燃焼していると仮定した場合の内燃機関の車体に対する相対的な変位を推定するとともに、実際の内燃機関の車体に対する相対的な変位を変位センサを介して知得し、内燃機関の運転領域から推定した変位と、変位センサを介して知得した変位との比較を通じて、混合気が正常に燃焼しているか否かを判断する制御装置を構成した。   In the present invention, the relative displacement of the internal combustion engine with respect to the vehicle body when it is assumed that the air-fuel mixture burns normally is estimated from the operation region of the internal combustion engine mounted on the vehicle, and the actual vehicle body of the internal combustion engine Whether or not the air-fuel mixture is combusting normally by comparing the displacement estimated from the operating range of the internal combustion engine with the displacement obtained from the displacement sensor. A control device for determining whether or not was configured.

本発明によれば、内燃機関の気筒における混合気の燃焼状態の判定の精度をより一層高めることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the precision of determination of the combustion state of the air-fuel | gaseous mixture in the cylinder of an internal combustion engine can be improved further.

本発明の一実施形態における内燃機関及び制御装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the internal combustion engine and control apparatus in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態におけるエンジンマウント装置を用いた内燃機関の支持構造を示す正面図。The front view which shows the support structure of the internal combustion engine using the engine mount apparatus in one Embodiment of this invention. 同エンジンマウント装置の側断面図。The sectional side view of the engine mount device. エンジンマウント装置の変形例を示す側断面図。The sectional side view which shows the modification of an engine mount apparatus. 車体に対する内燃機関の変位の模様を示す側面図。The side view which shows the pattern of the displacement of the internal combustion engine with respect to a vehicle body. 内燃機関の運転中の磁界検出素子の出力信号を例示する図。The figure which illustrates the output signal of the magnetic field detection element during operation of an internal-combustion engine. 内燃機関の運転中の磁界検出素子の出力信号を例示する図。The figure which illustrates the output signal of the magnetic field detection element during operation of an internal-combustion engine.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関M1の概要を示す。この内燃機関M1は、火花点火式の4ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。点火プラグ12は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the outline | summary of the internal combustion engine M1 for vehicles in this embodiment is shown. The internal combustion engine M1 is a spark ignition type four-stroke gasoline engine and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode.

吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。   The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。   The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.

内燃機関M1には、外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置2が付帯している。外部EGR装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものであり、排気通路4における触媒41の上流側と吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流側とを連通するEGR通路21と、EGR通路21上に設けたEGRクーラ22と、EGR通路21を開閉し当該EGR通路21を流れるEGRガスの流量を制御するEGRバルブ23とを要素とする。EGR通路21の入口は、排気通路4における排気マニホルド42またはその下流の所定箇所に接続している。EGR通路21の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ32の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク33に接続している。   An external EGR (Exhaust Gas Recirculation) device 2 is attached to the internal combustion engine M1. The external EGR device 2 realizes a so-called high-pressure loop EGR. The EGR device 21 communicates the upstream side of the catalyst 41 in the exhaust passage 4 and the downstream side of the throttle valve 32 in the intake passage 3, and the EGR passage 21. The EGR cooler 22 provided in the EGR passage and the EGR valve 23 that opens and closes the EGR passage 21 and controls the flow rate of the EGR gas flowing through the EGR passage 21 are used as elements. The inlet of the EGR passage 21 is connected to the exhaust manifold 42 in the exhaust passage 4 or a predetermined location downstream thereof. The outlet of the EGR passage 21 is connected to a predetermined location downstream of the throttle valve 32 in the intake passage 3, specifically to a surge tank 33.

図2に、車両に搭載される内燃機関M1及び駆動系M2、M3をエンジンマウント装置M5を介して車体M4にマウントする支持構造の一例を示す。   FIG. 2 shows an example of a support structure for mounting an internal combustion engine M1 and drive systems M2 and M3 mounted on a vehicle to a vehicle body M4 via an engine mount device M5.

図2に示している支持構造は、いわゆる横置きのFF(Front−engine Front−drive)式のものである。つまり、内燃機関M1を、クランクシャフトが車両の左右方向に沿って延伸するように横向きにして、車両の前方に配置している。内燃機関M1の側方には、駆動系を構成するトルクコンバータM2やミッションケースM3等が組み付けられており、それらが内燃機関M1と一体化したユニットとなっている。そして、当該ユニットの左右両側部(一方は内燃機関M1の側部、他方はミッションケースM3の側部)を、エンジンマウント装置M5を介して車体M4の一部であるサブフレームM41に取り付けるとともに、同ユニットの後部(トルクコンバータM2)を、トルクロッドM6を介して車体M4の一部であるフロントサスペンションメンバM42に接続している。上記のユニットの両側部は、エンジンマウントブラケットM7を介してエンジンマウント装置M5に載置する。   The support structure shown in FIG. 2 is of a so-called horizontal FF (Front-engine Front-drive) type. That is, the internal combustion engine M1 is disposed in front of the vehicle so that the crankshaft extends sideways so as to extend along the left-right direction of the vehicle. On the side of the internal combustion engine M1, a torque converter M2, a transmission case M3, and the like constituting the drive system are assembled, and these are integrated with the internal combustion engine M1. The left and right sides of the unit (one side of the internal combustion engine M1 and the other side of the transmission case M3) are attached to the subframe M41, which is a part of the vehicle body M4, via the engine mount device M5. A rear portion (torque converter M2) of the unit is connected to a front suspension member M42 which is a part of the vehicle body M4 via a torque rod M6. Both side portions of the unit are placed on the engine mount device M5 via the engine mount bracket M7.

図3に示すように、エンジンマウント装置M5は、エンジンマウントブラケットM7に締結される内燃機関M1側の取付金具M51と、サブフレームM41に締結される車体M4側の取付金具M52と、これら取付金具M51、M52間に介在して両者を接合する防振部材M53と、防振部材M53内に成形された小室に封入される緩衝液体M54とを主要な要素とする。   As shown in FIG. 3, the engine mount device M5 includes an attachment fitting M51 on the internal combustion engine M1 side that is fastened to the engine mount bracket M7, an attachment fitting M52 on the vehicle body M4 side that is fastened to the subframe M41, and these attachment fittings. The main components are a vibration isolating member M53 that is interposed between M51 and M52 and joins them, and a buffer liquid M54 sealed in a small chamber formed in the vibration isolating member M53.

防振部材M53は、弾性変形可能なゴム等を主体とする。防振部材M53及び封入された緩衝液体M54は、内燃機関M1から車体M4に伝わる振動を低減する防振作用、並びに、トルク反力や路面からの入力等に起因した内燃機関M1の揺動を抑制する制振作用を営む。   The anti-vibration member M53 is mainly composed of elastically deformable rubber or the like. The anti-vibration member M53 and the enclosed buffer liquid M54 prevent the vibration transmitted from the internal combustion engine M1 to the vehicle body M4, and the oscillation of the internal combustion engine M1 due to torque reaction force, input from the road surface, and the like. Operates the damping action to suppress.

その上で、本実施形態では、上記ユニットの一方側の側部(内燃機関M1の側部)を車体M4にマウントするエンジンマウント装置M5の内部に、車体M4に対する内燃機関M1の相対的な変位を検出するための機構を実装している。   In addition, in the present embodiment, relative displacement of the internal combustion engine M1 with respect to the vehicle body M4 is placed inside an engine mount device M5 that mounts one side portion (side portion of the internal combustion engine M1) of the unit on the vehicle body M4. Implements a mechanism to detect

具体的には、図3に示しているように、エンジンマウント装置M5に、内燃機関M1側の取付金具M51に対して固定した永久磁石M55と、車体M4側の取付金具M52に対して固定した磁界検出素子M56とを設けている。磁界検出素子M56は、典型的にはホール効果を利用して磁界を検出するホール素子であるが、その他の態様の素子、例えばコイルや、フラックスゲート磁界センサ、ウィーガントワイヤ等を磁界検出素子M56として採用することを妨げるものではない。   Specifically, as shown in FIG. 3, the engine mount device M5 is fixed to the mounting magnet M51 on the internal combustion engine M1 side and fixed to the mounting body M52 on the vehicle body M4 side. A magnetic field detection element M56 is provided. The magnetic field detection element M56 is typically a Hall element that detects a magnetic field using the Hall effect, but other aspects such as a coil, a fluxgate magnetic field sensor, a Wiegand wire, and the like are used as the magnetic field detection element M56. It does not preclude adoption.

内燃機関M1が車体M4に対して相対的に変位すると、磁石M55が磁界検出素子M56に対して相対的に変位する。磁界検出素子M56によれば、その磁石M55の変位量及び変位の方向を検出することができる。ひいては、車体M4に対する内燃機関M1の変位量及び変位の方向を知得することが可能である。この磁界検出素子M56は、内燃機関M1及び/または駆動系M2、M3の運転制御を司るECU(Electronic Control Unit)0に接続しておく。   When the internal combustion engine M1 is displaced relative to the vehicle body M4, the magnet M55 is displaced relative to the magnetic field detection element M56. According to the magnetic field detection element M56, the displacement amount and the direction of the displacement of the magnet M55 can be detected. As a result, it is possible to know the amount of displacement and the direction of displacement of the internal combustion engine M1 relative to the vehicle body M4. The magnetic field detection element M56 is connected to an ECU (Electronic Control Unit) 0 that controls operation of the internal combustion engine M1 and / or the drive systems M2 and M3.

なお、エンジンマウント装置M5の変位検出機構を、アクティブエンジンマウントに適用することも可能である。図4に、アクティブエンジンマウント機能を具現する変形例のエンジンマウント装置M5を示す。本変形例に係るエンジンマウント装置M5は、封入されている緩衝流体が流通する複数のオリフィスM57、M58と、各オリフィスM57、M58を開閉可能なバルブM59、M50とを備えている。その余の点は、図3に示したエンジンマウント装置M5と同様である。即ち、当該エンジンマウント装置M5の内部に、内燃機関M1側の取付金具M51に対して固定した永久磁石M55と、車体M4側の取付金具M52に対して固定した磁界検出素子M56とを設けてある。   It should be noted that the displacement detection mechanism of the engine mount device M5 can be applied to an active engine mount. FIG. 4 shows a modified engine mount apparatus M5 that implements an active engine mount function. The engine mount device M5 according to the present modification includes a plurality of orifices M57 and M58 through which the enclosed buffer fluid flows, and valves M59 and M50 that can open and close the orifices M57 and M58. The other points are the same as those of the engine mount device M5 shown in FIG. That is, a permanent magnet M55 fixed to the mounting bracket M51 on the internal combustion engine M1 side and a magnetic field detection element M56 fixed to the mounting bracket M52 on the vehicle body M4 side are provided in the engine mount device M5. .

各オリフィスM57、M58は、内燃機関M1のクランクシャフトが延伸する方向に対して直交する方向に沿って離間して配列される。内燃機関M1を横置きのFF方式で車両に搭載している場合、各オリフィスは前後方向に離間して存在することとなる。   The orifices M57 and M58 are arranged apart from each other in a direction orthogonal to the direction in which the crankshaft of the internal combustion engine M1 extends. When the internal combustion engine M1 is mounted on a vehicle by the horizontally placed FF method, the orifices are separated from each other in the front-rear direction.

各オリフィスM57、M58に対応するバルブM59、M50は、例えば、ECU0から制御信号を入力して操作することが可能なソレノイドバルブとする。各バルブM59、M50の操作を通じて、各オリフィスM57、M58を開閉する、または各オリフィスM57、M58の開度を拡縮することができる。   The valves M59 and M50 corresponding to the orifices M57 and M58 are, for example, solenoid valves that can be operated by inputting a control signal from the ECU 0. Through the operation of the valves M59 and M50, the orifices M57 and M58 can be opened and closed, or the openings of the orifices M57 and M58 can be expanded or reduced.

図5に、車体M4に対する内燃機関M1の相対的な変位の例を示す。図5(A)に表すように、内燃機関M1は車体M4に対して前後方向に揺動し得る。車両が加速しているときや、車両が登坂走行しているときには、図5(B)に表すように、内燃機関M1が車体M4に対して後傾するように相対的に後方に変位する。車両が減速しているときや、車両が降坂走行しているときには、図5(C)に表すように、内燃機関M1が車体M4に対して前傾するように相対的に前方に変位する。   FIG. 5 shows an example of relative displacement of the internal combustion engine M1 with respect to the vehicle body M4. As shown in FIG. 5A, the internal combustion engine M1 can swing back and forth with respect to the vehicle body M4. When the vehicle is accelerating or when the vehicle is traveling uphill, as shown in FIG. 5B, the internal combustion engine M1 is displaced relatively rearward so as to tilt backward with respect to the vehicle body M4. When the vehicle is decelerating or the vehicle is traveling downhill, as shown in FIG. 5C, the internal combustion engine M1 is displaced relatively forward so as to tilt forward with respect to the vehicle body M4. .

また、気筒1の燃焼室内で混合気を燃焼させると、内燃機関M1のクランクシャフトに正のエンジントルク、即ちクランクシャフトの回転を加速させようとするトルクが作用する。このとき、内燃機関M1の本体には、クランクシャフトの回転方向と逆方向の力が作用する。つまり、内燃機関M1の本体が、車体M4に対して相対的に後方に変位する。その変位量は、クランクシャフトに作用する正のエンジントルクが大きいほど大きくなる。   When the air-fuel mixture is combusted in the combustion chamber of the cylinder 1, positive engine torque, that is, torque that accelerates rotation of the crankshaft acts on the crankshaft of the internal combustion engine M1. At this time, a force in the direction opposite to the rotation direction of the crankshaft acts on the main body of the internal combustion engine M1. That is, the main body of the internal combustion engine M1 is displaced rearward relative to the vehicle body M4. The amount of displacement increases as the positive engine torque acting on the crankshaft increases.

内燃機関M1が車体M4に対して相対的に後方に変位する場合には、防振部材M53の後部が潰れるように変形し、緩衝液体M54が封入されている小室の後部が圧縮されてその容積が縮小する。これにより、緩衝液体M54は、後方にあるオリフィスM58内を下向きに流れる。また、前方にあるオリフィスM57内を上向きに流れることがある
内燃機関M1の車体M4に対する後方への変位を変位検出機構を介して検出したECU0は、少なくとも後方にあるオリフィスM58に付設されたバルブM50を操作して、当該オリフィスM58を閉止するか、その開度を絞る。さすれば、防振部材M53のそれ以上の変形が阻まれ、内燃機関M1のそれ以上の後方への変位が抑止される。このとき、前方にあるオリフィスM57に付設されたバルブM59を操作して、当該オリフィスM57を閉止するか、その開度を絞っても構わない。
When the internal combustion engine M1 is displaced rearward relative to the vehicle body M4, the rear portion of the vibration isolating member M53 is deformed so as to be crushed, and the rear portion of the small chamber in which the buffer liquid M54 is sealed is compressed to have its volume. Shrinks. Thereby, the buffer liquid M54 flows downward in the orifice M58 at the rear. Further, the ECU 0 that has detected the rearward displacement of the internal combustion engine M1 with respect to the vehicle body M4, which may flow upward in the orifice M57 at the front, via the displacement detection mechanism, is at least a valve M50 attached to the orifice M58 at the rear. To close the orifice M58 or reduce its opening. Then, further deformation of the vibration isolating member M53 is prevented, and further rearward displacement of the internal combustion engine M1 is suppressed. At this time, the valve M59 attached to the orifice M57 at the front may be operated to close the orifice M57 or reduce the opening.

翻って、内燃機関M1が車体M4に対して相対的に前方に変位する場合には、防振部材M53の前部が潰れるように変形し、緩衝液体M54が封入されている小室の前部が圧縮されてその容積が縮小する。これにより、緩衝液体M54は、前方にあるオリフィスM57内を下向きに流れる。また、後方にあるオリフィスM58内を上向きに流れることがある。   In contrast, when the internal combustion engine M1 is displaced forward relative to the vehicle body M4, the front part of the vibration isolating member M53 is deformed so as to be crushed, and the front part of the small chamber in which the buffer liquid M54 is sealed is formed. Compressed to reduce its volume. Thereby, the buffer liquid M54 flows downward in the orifice M57 in the front. In addition, it may flow upward in the orifice M58 located at the rear.

内燃機関M1の車体M4に対する前方への変位を変位検出機構を介して検出したECU0は、少なくとも前方にあるオリフィスM57に付設されたバルブM59を操作して、当該オリフィスM57を閉止するか、その開度を絞る。さすれば、防振部材M53のそれ以上の変形が阻まれ、内燃機関M1のそれ以上の前方への変位が抑止される。このとき、後方にあるオリフィスM58に付設されたバルブM50を操作して、当該オリフィスM58を閉止するか、その開度を絞っても構わない。   The ECU 0 that has detected the forward displacement of the internal combustion engine M1 with respect to the vehicle body M4 via the displacement detection mechanism operates at least the valve M59 attached to the orifice M57 at the front to close or open the orifice M57. Squeeze the degree. Then, further deformation of the vibration isolating member M53 is prevented, and further forward displacement of the internal combustion engine M1 is suppressed. At this time, the valve M50 attached to the rear orifice M58 may be operated to close the orifice M58 or reduce the opening.

図4に示した変形例では、前方のオリフィスM57及び後方のオリフィスM58にそれぞれバルブM59、M50を付設していたが、オリフィスM57、M58のどちらか一方にのみバルブM59、M50を付設するようにしてもよい。   In the modification shown in FIG. 4, the valves M59 and M50 are attached to the front orifice M57 and the rear orifice M58, respectively, but the valves M59 and M50 are attached to only one of the orifices M57 and M58. May be.

また、図3及び図4に示したエンジンマウント装置M5にあっては、内燃機関M1側に磁石M55を設け、車体M4側に磁界検出素子M56を設けるようにしていたが、これとは逆に、車体M4側に磁石M55を設け、内燃機関M1側に磁界検出素子M56を設けるようにしてもよい。この場合、磁石M55は車体M4側の取付部材に対して固定し、磁界検出素子M56は内燃機関M1側の取付部材に対して固定する。   In the engine mount apparatus M5 shown in FIGS. 3 and 4, the magnet M55 is provided on the internal combustion engine M1 side and the magnetic field detection element M56 is provided on the vehicle body M4 side. The magnet M55 may be provided on the vehicle body M4 side, and the magnetic field detection element M56 may be provided on the internal combustion engine M1 side. In this case, the magnet M55 is fixed to the mounting member on the vehicle body M4 side, and the magnetic field detection element M56 is fixed to the mounting member on the internal combustion engine M1 side.

本実施形態の制御装置たるECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。   The ECU 0 as the control device of the present embodiment is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号d、機関M1の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号e、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号f、車両が所在している路面の勾配を検出する傾斜角センサ(または、加速度センサ)から検出される傾斜角(または、加速度)信号g、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号h、変位検出機構を構成する磁界検出素子M56から出力される変位信号m等が入力される。   The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and engine speed of the crankshaft, and depression of an accelerator pedal. The accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening (so-called required load), the intake air temperature and the intake pressure in the intake passage 3 (particularly, the surge tank 33). The intake air temperature / intake pressure signal d output from the temperature / pressure sensor to be detected, the coolant temperature signal e output from the water temperature sensor that detects the coolant temperature of the engine M1, and the large pressure output from the atmospheric pressure sensor that detects the atmospheric pressure. An atmospheric pressure signal f, an inclination angle detected from an inclination angle sensor (or an acceleration sensor) that detects the inclination of the road surface on which the vehicle is located (or an acceleration sensor) Or an acceleration) signal g, a cam angle signal h output from the cam angle sensor at a plurality of cam angles of the intake camshaft or exhaust camshaft, and a displacement signal output from the magnetic field detection element M56 constituting the displacement detection mechanism. m and the like are input.

出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタに対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k、EGRバルブ23に対して開度操作信号l、バルブM59に対して開度操作信号p、バルブM50に対して開度操作信号q等を出力する。   From the output interface, the ignition signal i for the igniter of the spark plug 12, the fuel injection signal j for the injector 11, the opening operation signal k for the throttle valve 32, and the opening operation signal l for the EGR valve 23. An opening operation signal p is output to the valve M59, and an opening operation signal q is output to the valve M50.

ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関M1の運転を制御する。ECU0は、内燃機関M1の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、h、mを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、要求EGR率(または、EGR量)等といった運転パラメータを決定する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、p、qを出力インタフェースを介して印加する。   The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in advance in the memory, calculates an operation parameter, and controls the operation of the internal combustion engine M1. The ECU 0 obtains various information a, b, c, d, e, f, g, h, m necessary for operation control of the internal combustion engine M1 through the input interface, knows the engine speed, and stores it in the cylinder 1. Estimate the amount of intake air to be filled. Then, operating parameters such as required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, required EGR rate (or EGR amount), and the like are determined. The ECU 0 applies various control signals i, j, k, l, p, q corresponding to the operation parameters via the output interface.

本実施形態のECU0は、エンジンマウント装置M5の変位検出機構を介して検出される、車体M4に対する内燃機関M1の相対的な変位を参照して、気筒1の燃焼室内で混合気が正常に燃焼しているか否かの判定を実行する。   The ECU 0 of the present embodiment refers to the relative displacement of the internal combustion engine M1 with respect to the vehicle body M4 detected via the displacement detection mechanism of the engine mount device M5, and the air-fuel mixture normally burns in the combustion chamber of the cylinder 1. It is determined whether or not

図6は、内燃機関M1が運転中であり、車両が停止しているか定常走行(エンジン回転数及び車速が特に加速も減速もしておらず、定速度と見なせる)している状況下で、磁界検出素子M56が出力する変位信号mの例を示すものである。内燃機関M1の運転中は、言うまでもなく内燃機関M1のクランクシャフトが回転しており、その回転速度やエンジントルクの脈動に起因して内燃機関M1が車体M4に対して揺動する。このことから、図6に示すように、磁界検出素子M56が出力する変位信号mが振動する。   FIG. 6 shows a magnetic field in a situation where the internal combustion engine M1 is in operation and the vehicle is stopped or is traveling steadily (the engine speed and the vehicle speed are not particularly accelerated or decelerated and can be regarded as a constant speed). The example of the displacement signal m which the detection element M56 outputs is shown. Needless to say, during operation of the internal combustion engine M1, the crankshaft of the internal combustion engine M1 is rotating, and the internal combustion engine M1 swings with respect to the vehicle body M4 due to the rotational speed and pulsation of the engine torque. Accordingly, as shown in FIG. 6, the displacement signal m output from the magnetic field detection element M56 vibrates.

図6(A)は、気筒1において混合気が正常に燃焼しているときの変位信号mを表している。この場合、定常運転中している内燃機関M1は車体M4に対して概ね一定の振幅及び周期で揺動し、変位信号mも概ね一定の振幅及び周期で振動する。   FIG. 6A shows the displacement signal m when the air-fuel mixture is burning normally in the cylinder 1. In this case, the internal combustion engine M1 in steady operation swings with a substantially constant amplitude and cycle with respect to the vehicle body M4, and the displacement signal m also vibrates with a substantially constant amplitude and cycle.

これに対し、図6(B)は、気筒1において混合気の燃焼不良ないし失火が発生したときの変位信号mを表している。この場合、燃焼不良ないし失火が発生した瞬間に、本来出力されるはずのエンジントルクが失われることから、正常燃焼の場合の振動から逸脱した波形が変位信号mに現れる。つまり、燃焼不良ないし失火が発生したときの変位信号mの振幅及び/または周期は、正常に燃焼しているときの変位信号mの振幅及び/または周期から変化することとなる。   On the other hand, FIG. 6B shows a displacement signal m when the combustion failure or misfire of the air-fuel mixture occurs in the cylinder 1. In this case, since the engine torque that should be output is lost at the moment when the combustion failure or misfire occurs, a waveform deviating from the vibration in the case of normal combustion appears in the displacement signal m. That is, the amplitude and / or cycle of the displacement signal m when a combustion failure or misfire occurs changes from the amplitude and / or cycle of the displacement signal m when normally burning.

因みに、車両が坂路上で停車しまたは坂路上を走行している最中には、内燃機関M1が車体M4に対して一方側に偏るように傾くため、変位信号mの振動の中心もまた一方側に偏る。図7(A)は、車両が登坂路上に所在しているときの変位信号mを表しており、図7(B)は、車両が降坂路上に所在しているときの変位信号mを表している。   Incidentally, while the vehicle is stopped on the slope or traveling on the slope, the internal combustion engine M1 is tilted so as to be biased to one side with respect to the vehicle body M4. Biased to the side. 7A shows the displacement signal m when the vehicle is located on the uphill road, and FIG. 7B shows the displacement signal m when the vehicle is located on the downhill road. ing.

混合気の燃焼状態の判定を行うECU0は、磁界検出素子M56の出力する変位信号mを反復的にサンプリングしてその時系列を取得する。そして、その変位信号mの時系列の極大値、極小値、平均値、及び/または、振動の周期(周波数)等を求める。なお、図7に示した通り、変位信号mの時系列の極大値、極小値や平均値は、車両が現在所在している路面の勾配と相関関係を有している。故に、ECU0は、変位信号mの時系列の極大値、極小値または平均値を、傾斜角センサ(または、加速度センサ)を介して検出される路面の勾配に応じて補正し、極大値、極小値または平均値から路面の勾配の影響を取り除く。   The ECU 0 that determines the combustion state of the air-fuel mixture repeatedly samples the displacement signal m output from the magnetic field detection element M56 and acquires the time series. Then, the time-series maximum value, minimum value, average value, and / or vibration period (frequency) of the displacement signal m are obtained. Note that, as shown in FIG. 7, the time series local maximum value, local minimum value, and average value of the displacement signal m have a correlation with the gradient of the road surface on which the vehicle is currently located. Therefore, the ECU 0 corrects the time-series maximum value, minimum value, or average value of the displacement signal m in accordance with the gradient of the road surface detected through the inclination angle sensor (or acceleration sensor), and the maximum value, minimum value. Remove the effect of road slope from the value or average value.

並びに、ECU0は、内燃機関M1の運転領域[エンジン回転数,サージタンク33内吸気圧(または、要求負荷、気筒1に充填される吸気量、燃料噴射量)]を含む現在の運転パラメータに基づき、混合気が正常に燃焼していると仮定した場合の内燃機関M1の車体M4に対する相対的な変位を推測する。ECU0のメモリには予め、エンジン回転数、サージタンク33内吸気圧(または、要求負荷、気筒1に充填される吸気量、燃料噴射量)、点火タイミング、車速、及び内燃機関M1と車軸(駆動輪)との間に介在する変速機の変速比等と、混合気が正常に燃焼していると仮定した場合の内燃機関M1の相対変位量(その揺動の極大値、極小値、平均値、及び/または、振動の周期等)との関係を規定したマップデータが格納されている。ECU0は、現在のエンジン回転数、サージタンク33内吸気圧(または、要求負荷、気筒1に充填される吸気量、燃料噴射量)、点火タイミング、車速、及び変速機の変速比等をキーとして当該マップを検索し、混合気が正常に燃焼していると仮定した場合の推定の相対変位量(内燃機関M1の揺動の極大値、極小値、平均値、及び/または、振動の周期等)を知得する。   In addition, the ECU 0 is based on the current operation parameters including the operation region of the internal combustion engine M1 [the engine speed, the intake pressure in the surge tank 33 (or the required load, the intake amount charged into the cylinder 1, the fuel injection amount)]. The relative displacement of the internal combustion engine M1 with respect to the vehicle body M4 when the air-fuel mixture is normally burned is estimated. In the memory of the ECU 0, the engine speed, the intake pressure in the surge tank 33 (or the required load, the intake air amount charged into the cylinder 1, the fuel injection amount), the ignition timing, the vehicle speed, and the internal combustion engine M1 and the axle (drive) And the relative displacement of the internal combustion engine M1 (maximum value, minimum value, average value of its oscillation) when it is assumed that the air-fuel mixture is normally burned. , And / or the vibration period, etc.) is stored. The ECU 0 uses the current engine speed, the intake pressure in the surge tank 33 (or the required load, the intake amount charged into the cylinder 1, the fuel injection amount), the ignition timing, the vehicle speed, the transmission gear ratio, etc. as keys. The map is searched, and the estimated relative displacement when assuming that the air-fuel mixture burns normally (maximum value, minimum value, average value, and / or period of vibration of the internal combustion engine M1, etc.) )

しかして、ECU0は、現在の内燃機関M1の運転パラメータから推定した(上記マップデータから知得した)内燃機関M1の相対変位量を、エンジンマウント装置5の変位検出機構を介して実測した(そして、路面の勾配の影響を取り除いた)内燃機関M1の相対変位量、即ち変位信号mの時系列の極大値、極小値、平均値、及び/または、振動の周期等と比較する。前者と後者との差分の大きさが所定量を上回ったならば、ECU0は、何れかの気筒1において混合気の燃焼不良ないし失火が発生したと判断する。   The ECU 0 actually measured the relative displacement amount of the internal combustion engine M1 estimated from the current operation parameters of the internal combustion engine M1 (obtained from the map data) via the displacement detection mechanism of the engine mount device 5 (and Compared with the relative displacement amount of the internal combustion engine M1, ie, the time series maximum value, minimum value, average value, and / or period of vibration of the displacement signal m (excluding the influence of the road surface gradient). If the difference between the former and the latter exceeds a predetermined amount, the ECU 0 determines that any combustion failure or misfiring of the air-fuel mixture has occurred in any of the cylinders 1.

何れかの気筒1において混合気の燃焼不良ないし失火が発生したとの判定を下したECU0は、当該気筒1における混合気の燃焼を安定化させるための処理を実行する。例えば、気筒1に充填される新気の量を増量したり、EGRガス量を減量したり、燃料噴射量を増量したり、点火タイミングを進角したりする。   The ECU 0 that has determined that the combustion failure or misfire of the air-fuel mixture has occurred in any of the cylinders 1 executes a process for stabilizing the combustion of the air-fuel mixture in the cylinder 1. For example, the amount of fresh air filled in the cylinder 1 is increased, the EGR gas amount is decreased, the fuel injection amount is increased, or the ignition timing is advanced.

また、混合気の燃焼不良ないし失火が所定回数繰り返された場合、ECU0は、内燃機関M1に何らかの異常が認められる旨を運転者の視聴覚に訴えかける態様で出力して、運転者に報知する。例えば、コックピット内に設置された警告灯(エンジンチェックランプ)を点灯させたり、ディスプレイの画面に警告を表示したり、ブザー、アラーム音その他の音声を出力したりする。   In addition, when the combustion failure or misfire of the air-fuel mixture is repeated a predetermined number of times, the ECU 0 outputs a notification in the manner of appealing to the driver's visual sense that some abnormality is recognized in the internal combustion engine M1, and notifies the driver. For example, a warning light (engine check lamp) installed in the cockpit is turned on, a warning is displayed on the display screen, a buzzer, an alarm sound, and other sounds are output.

本実施形態では、車両に搭載された内燃機関M1の運転領域から、混合気が正常に燃焼していると仮定した場合の内燃機関M1の車体M4に対する相対的な変位を推定するとともに、実際の内燃機関M1の車体M4に対する相対的な変位を変位センサM55、M56を介して知得し、内燃機関M1の運転領域から推定した変位と、変位センサM55、M56を介して知得した変位との比較を通じて、混合気が正常に燃焼しているか否かを判断する制御装置0を構成した。   In the present embodiment, the relative displacement of the internal combustion engine M1 with respect to the vehicle body M4 is estimated from the operating region of the internal combustion engine M1 mounted on the vehicle when it is assumed that the air-fuel mixture is normally burned. The relative displacement of the internal combustion engine M1 with respect to the vehicle body M4 is obtained through the displacement sensors M55 and M56, and the displacement estimated from the operating region of the internal combustion engine M1 and the displacement obtained through the displacement sensors M55 and M56 are obtained. Through the comparison, a control device 0 for determining whether or not the air-fuel mixture is normally combusted is configured.

本実施形態によれば、内燃機関M1の気筒1における混合気の燃焼状態の判定の精度を高めることが可能である。特に、変位信号mを参照する本実施形態の手法を、内燃機関の回転変動を参照する手法や、イオン電流信号を参照する手法と併用することで、気筒1における混合気の燃焼不良ないし失火を確実に感知できるようになる。混合気が正常に燃焼しているにもかかわらずこれを不良燃焼と誤判定することもなくなる。   According to this embodiment, it is possible to improve the accuracy of determination of the combustion state of the air-fuel mixture in the cylinder 1 of the internal combustion engine M1. In particular, the method of the present embodiment that refers to the displacement signal m is used in combination with the method that refers to the rotational fluctuation of the internal combustion engine and the method that refers to the ionic current signal, thereby preventing combustion failure or misfire of the air-fuel mixture in the cylinder 1. It will be able to be detected reliably. Even though the air-fuel mixture burns normally, it is not erroneously determined to be bad combustion.

また、変位信号mを参照して、気筒1毎の燃焼状態のばらつきを評価することもできる。   Further, the variation in the combustion state for each cylinder 1 can be evaluated with reference to the displacement signal m.

変位センサM55、M56(エンジンマウント装置M5における変位検出機構)は、車体M4に対する内燃機関M1の相対的な変位、換言すれば内燃機関M1の挙動を直接に検出し得るものである上、簡便であり安価に作製することが可能である。   The displacement sensors M55 and M56 (displacement detection mechanism in the engine mount device M5) are capable of directly detecting the relative displacement of the internal combustion engine M1 with respect to the vehicle body M4, in other words, the behavior of the internal combustion engine M1. It can be manufactured at low cost.

変位センサM55、M56は、混合気の燃焼状態の判定以外の用途、例えば、アクティブエンジンマウントシステムや、内燃機関M1の出力するエンジントルク(の変動)の計測、車両の重心(の変動)の計測、路面勾配の計測等に供することができる。   The displacement sensors M55 and M56 are used for purposes other than the determination of the combustion state of the air-fuel mixture, for example, measurement of engine torque (variation) output from the active engine mount system, internal combustion engine M1, and measurement of the center of gravity (variation) of the vehicle. It can be used for road surface gradient measurement.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. The specific configuration of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両に搭載される内燃機関の制御装置に適用することができる。   The present invention can be applied to a control device for an internal combustion engine mounted on a vehicle.

0…制御装置(ECU)
M1…内燃機関
M4…車体
M5…エンジンマウント装置
M55、M56…変位センサ(磁石、磁界検出素子)
0 ... Control unit (ECU)
M1 ... Internal combustion engine M4 ... Car body M5 ... Engine mount device M55, M56 ... Displacement sensor (magnet, magnetic field detection element)

Claims (1)

車両に搭載された内燃機関の運転領域から、混合気が正常に燃焼していると仮定した場合の内燃機関の車体に対する相対的な変位を推定するとともに、
実際の内燃機関の車体に対する相対的な変位を変位センサを介して知得し、
内燃機関の運転領域から推定した変位と、変位センサを介して知得した変位との比較を通じて、混合気が正常に燃焼しているか否かを判断する制御装置。
From the operating range of the internal combustion engine mounted on the vehicle, the relative displacement of the internal combustion engine with respect to the vehicle body when it is assumed that the air-fuel mixture burns normally is estimated,
Knowing the relative displacement of the actual internal combustion engine relative to the vehicle body via the displacement sensor,
A control device that determines whether or not the air-fuel mixture is normally combusted by comparing the displacement estimated from the operating region of the internal combustion engine with the displacement obtained through the displacement sensor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017173788A (en) * 2016-03-16 2017-09-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 Video display system

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