JP2015197074A - Internal combustion engine control device - Google Patents

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啓介 佐々木
Keisuke Sasaki
啓介 佐々木
正勝 永井
Masakatsu Nagai
正勝 永井
繁幸 浦野
Shigeyuki Urano
繁幸 浦野
中坂 幸博
Yukihiro Nakasaka
幸博 中坂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To highly accurately calculate a combustion parameter of each cylinder in a multiple-cylinder internal combustion engine with a turbocharger.SOLUTION: A control device of an internal combustion engine 10 including a plurality of cylinders comprises: a turbocharger 30 that includes a turbine 302 actuated by exhaust energy and provided in an exhaust passage 20; a turbo rotation sensor 44 outputting a pulse signal per predetermined rotation angle of the turbine 302; and a cylinder internal pressure sensor 42 provided in a representative cylinder among the plural cylinders. The control device calculates a correlation among combustion parameters of the respective cylinders based on a pulse interval time of the turbo rotation sensor 44. The control device calculates an absolute value of the combustion parameter of the representative cylinder from a detection value of the cylinder internal pressure sensor 42, and calculates an absolute value of the combustion parameter of each cylinder based on the absolute value of the combustion parameter of the representative cylinder and the correlation among the combustion parameters of the cylinders. Examples of the combustion parameter include an exhaust temperature, the exhaust energy, an ignition delay, and a calorific value.

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

従来、例えば特開2012−145059号公報には、多気筒のうちの代表気筒にのみ筒内圧センサを備えたディーゼルエンジンの制御に関する技術が開示されている。この制御では、筒内圧センサを用いて代表気筒内のガス温度および着火時期が算出される。そして、代表気筒内のガス温度と、給気温度センサを用いて算出された各気筒の給気温度のバラつきとに基づいて、代表気筒以外の他の気筒内のガス温度、更には着火時期が算出される。   Conventionally, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-145059 discloses a technique related to control of a diesel engine provided with an in-cylinder pressure sensor only in a representative cylinder of multiple cylinders. In this control, the gas temperature and ignition timing in the representative cylinder are calculated using an in-cylinder pressure sensor. Based on the gas temperature in the representative cylinder and the variation in the supply air temperature of each cylinder calculated using the supply air temperature sensor, the gas temperature in the cylinders other than the representative cylinder, and the ignition timing, Calculated.

特開2012−145059号公報JP 2012-145059 A 特開平11−350965号公報JP-A-11-350965 特開2005−240592号公報JP 2005-240592 A 特開2004−44527号公報JP 2004-44527 A 特開2005−195170号公報JP-A-2005-195170 特開2008−138681号公報JP 2008-138681 A 特開2007−285194号公報JP 2007-285194 A

しかしながら、上述した従来の技術では、各気筒に給気温度センサをそれぞれ備える必要があるため、部品点数の増加やコストの増加が問題となる。   However, in the conventional technique described above, since it is necessary to provide each cylinder with a supply air temperature sensor, an increase in the number of parts and an increase in cost are problematic.

また、排気温度等の燃焼パラメータは、給気温度の影響だけでなく各気筒の経時変化等の影響にも依存する。しかしながら、上述した従来の技術では、各気筒の排気温度等の燃焼パラメータを推定する際に、各気筒の実燃焼から得られる値を使用していない。このため、上述した従来の技術では、各気筒の燃焼パラメータを高精度に算出することができないおそれがある。   Further, the combustion parameters such as the exhaust temperature depend not only on the influence of the supply air temperature but also on the influence of changes with time of each cylinder. However, in the above-described conventional technique, when a combustion parameter such as an exhaust temperature of each cylinder is estimated, a value obtained from actual combustion of each cylinder is not used. For this reason, in the conventional technique described above, there is a possibility that the combustion parameters of each cylinder cannot be calculated with high accuracy.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、多気筒内燃機関の各気筒の燃焼パラメータを高精度に算出することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of calculating combustion parameters of each cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine with high accuracy. .

第1の発明は、上記の目的を達成するため、複数気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
前記タービンの所定回転角毎に信号を出力するターボ回転センサと、
前記複数気筒のうちの代表気筒に設けられた筒内圧センサと、
前記ターボ回転センサの信号間隔時間に基づいて各気筒の燃焼パラメータの相対関係を算出し、前記筒内圧センサの検出値に基づいて前記代表気筒の燃焼パラメータの絶対値を算出し、前記絶対値及び前記相対関係に基づいて、前記各気筒の燃焼パラメータの絶対値を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
A turbocharger provided in the exhaust passage with a turbine operated by exhaust energy;
A turbo rotation sensor that outputs a signal for each predetermined rotation angle of the turbine;
An in-cylinder pressure sensor provided in a representative cylinder of the plurality of cylinders;
The relative relationship between the combustion parameters of each cylinder is calculated based on the signal interval time of the turbo rotation sensor, the absolute value of the combustion parameter of the representative cylinder is calculated based on the detection value of the in-cylinder pressure sensor, and the absolute value and Calculation means for calculating an absolute value of a combustion parameter of each cylinder based on the relative relationship;
It is characterized by providing.

第1の発明によれば、ターボ回転センサの信号間隔時間に基づいて、各気筒の燃焼パラメータの相対関係が算出される。そして、筒内圧センサの検出値及び算出された相対関係に基づいて、各気筒の燃焼パラメータの絶対値が算出される。ターボ回転センサの時系列信号には、各気筒の燃焼パラメータの影響が燃焼順に並んで反映されている。このため、本発明によれば、各気筒の実燃焼から燃焼パラメータの相対関係を精度よく算出することができる。また、本発明によれば、筒内圧センサを用いて代表気筒の燃焼パラメータの絶対値が算出されるので、算出された燃焼パラメータの相対関係を用いることにより代表気筒以外の他の気筒の燃焼パラメータについても高精度に絶対値を算出することができる。   According to the first aspect, the relative relationship between the combustion parameters of each cylinder is calculated based on the signal interval time of the turbo rotation sensor. Based on the detected value of the in-cylinder pressure sensor and the calculated relative relationship, the absolute value of the combustion parameter of each cylinder is calculated. The time series signal of the turbo rotation sensor reflects the influence of the combustion parameter of each cylinder in order of combustion. For this reason, according to the present invention, the relative relationship of the combustion parameters can be accurately calculated from the actual combustion of each cylinder. Further, according to the present invention, since the absolute value of the combustion parameter of the representative cylinder is calculated using the in-cylinder pressure sensor, the combustion parameter of other cylinders other than the representative cylinder is used by using the relative relationship of the calculated combustion parameter. The absolute value can be calculated with high accuracy.

本発明の実施の形態1としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。It is a schematic block diagram for demonstrating the system configuration | structure as Embodiment 1 of this invention. 筒内圧およびパルス間隔時間の時間変化をそれぞれ示す図である。It is a figure which shows the time change of a cylinder pressure and a pulse interval time, respectively. パルス間隔時間Δtに対する排気エネルギの変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the exhaust energy with respect to pulse interval time (DELTA) t. 排気エネルギ、タービンガス量及び排気温度の相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation of exhaust energy, turbine gas amount, and exhaust temperature. 実施の形態1でECU40により実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a routine for control executed by ECU 40 in the first embodiment. クランク角に対する発熱量変化を示す図である。It is a figure which shows the emitted-heat amount change with respect to a crank angle. 実施の形態2でECU40により実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a routine for control executed by an ECU 40 in the second embodiment. パルス間隔時間Δt、排気エネルギ、排気温度、及び着火遅れについて、各気筒の相対関係をそれぞれ示す図である。It is a figure which shows the relative relationship of each cylinder about pulse interval time (DELTA) t, exhaust energy, exhaust temperature, and ignition delay, respectively. クランク角CAに対する質量燃焼割合(MFB)の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the mass combustion ratio (MFB) with respect to the crank angle CA. ΔSA−CA10と噴射量との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between (DELTA) SA-CA10 and injection quantity. 筒内圧力及びパルス間隔時間の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of a cylinder pressure and a pulse interval time. 実施の形態3でECU40により実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a routine for control executed by ECU 40 in the third embodiment. パルス間隔時間Δt、排気エネルギ、及び発熱量について、各気筒の相対関係をそれぞれ示す図である。It is a figure which shows the relative relationship of each cylinder about pulse interval time (DELTA) t, exhaust energy, and the emitted-heat amount, respectively. 筒内圧力及びパルス間隔時間の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of a cylinder pressure and a pulse interval time. パルス間隔時間Δtの特定方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the identification method of pulse interval time (DELTA) t. 実施の形態4でECU40により実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating a routine for control executed by an ECU 40 in the fourth embodiment.

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.
本発明の実施の形態1について図を参照して説明する。
Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施の形態1の構成]
図1は、本発明の実施の形態1としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。図1に示すとおり、本実施の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、ガソリンを燃料とする火花点火式の多気筒エンジンとして構成されている。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。
[Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a system configuration as a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the system according to the present embodiment includes an internal combustion engine 10. The internal combustion engine 10 is configured as a spark ignition type multi-cylinder engine using gasoline as fuel. 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、ターボ過給機30のコンプレッサ301が取り付けられている。吸気通路18においてコンプレッサ301の下流にはインタークーラ27が備えられ、その下流にはスロットルバルブ28が設けられている。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 compressor 301 of the turbocharger 30 is attached downstream of the air cleaner 26. In the intake passage 18, an intercooler 27 is provided downstream of the compressor 301, and a throttle valve 28 is provided downstream thereof. 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32が取り付けられている。また、シリンダヘッド14には、燃料を筒内に噴射するための燃料噴射弁34が設けられている。更に、所定の代表気筒のシリンダヘッド14には、筒内圧力を検出するための筒内圧センサ(以下、「CPS」とも称する)42が組み込まれている。   A spark plug 32 is attached to the cylinder head 14 so as to protrude from the top of the combustion chamber 16 into the combustion chamber 16. The cylinder head 14 is provided with a fuel injection valve 34 for injecting fuel into the cylinder. Further, an in-cylinder pressure sensor (hereinafter also referred to as “CPS”) 42 for detecting the in-cylinder pressure is incorporated in the cylinder head 14 of a predetermined representative cylinder.

排気通路20にはターボ過給機30のタービン302が取り付けられている。また、ターボ過給機30のタービン302には、タービンの回転位置を検知するためのターボ回転センサ44が設けられている。ターボ回転センサ44は、タービン302の所定回転角毎にパルス信号を出力するように構成されたものである。また、排気通路20においてタービン302の下流には三元触媒36が設けられている。   A turbine 302 of the turbocharger 30 is attached to the exhaust passage 20. The turbine 302 of the turbocharger 30 is provided with a turbo rotation sensor 44 for detecting the rotational position of the turbine. The turbo rotation sensor 44 is configured to output a pulse signal at every predetermined rotation angle of the turbine 302. A three-way catalyst 36 is provided downstream of the turbine 302 in the exhaust passage 20.

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42、ターボ回転センサ44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46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32、燃料噴射弁34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。なお、ECU40に接続されるアクチュエータやセンサは図中に示す以外にも多数存在するが、本明細書においてはその説明は省略する。   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 42 and the turbo rotation sensor 44 described above, various sensors such as a crank angle sensor 46 for detecting the rotation position of the crankshaft are connected to the input portion of the ECU 40. Further, various actuators such as the throttle valve 28, the spark plug 32, and the fuel injection valve 34 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. There are many actuators and sensors connected to the ECU 40 other than those shown in the figure, but the description thereof is omitted in this specification.

[実施の形態1の動作]
筒内圧センサ(CPS)は、筒内の燃焼特性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CPSの出力は、内燃機関の各種制御の制御パラメータとして利用される。例えば、検出された筒内圧力は、筒内へ吸入された吸入空気量の算出、図示トルクの変動等の演算、発熱量やMFB(質量燃焼割合)の演算等に用いられる。
[Operation of Embodiment 1]
The in-cylinder pressure sensor (CPS) is a very effective sensor in that the in-cylinder combustion characteristics can be directly detected. For this reason, the output of the CPS is used as a control parameter for various controls of the internal combustion engine. For example, the detected in-cylinder pressure is used for calculation of the amount of intake air taken into the cylinder, calculation of fluctuations in the indicated torque, calculation of heat generation amount and MFB (mass combustion ratio), and the like.

ここで、CPSは、配置スペースや製造コストの観点から、代表気筒のみに配置されることが一般的である。しかしながら、多気筒エンジンでは構成部品の製造バラつきや経時変化等が生じるため、各気筒の燃焼特性は必ずしも同じではない。このため、代表気筒に設けられたCPSの出力値は、必ずしも他の気筒の値としてそのまま使用できるわけではない。   Here, the CPS is generally arranged only in the representative cylinder from the viewpoint of arrangement space and manufacturing cost. However, in a multi-cylinder engine, manufacturing variations of components and changes with time occur, so the combustion characteristics of each cylinder are not necessarily the same. For this reason, the output value of the CPS provided in the representative cylinder cannot always be used as it is for the other cylinders.

この点、エンジン回転数の挙動に各気筒の燃焼特性が順に反映されることを利用して、各気筒の燃焼パラメータを推定する技術が知られている。しかしながら、エンジンの慣性質量は非常に大きいため、燃焼順が隣り合う気筒の燃焼によるエンジン回転の挙動が重なってしまい、各気筒の燃焼挙動を切り分けることが困難であるという問題がある。   In this regard, a technique for estimating the combustion parameter of each cylinder by utilizing the fact that the combustion characteristics of each cylinder are sequentially reflected in the behavior of the engine speed is known. However, since the inertia mass of the engine is very large, there is a problem in that it is difficult to isolate the combustion behavior of each cylinder because the behavior of the engine rotation due to the combustion of the cylinders adjacent in the combustion order overlaps.

そこで、本実施の形態1の制御装置では、エンジンよりも慣性質量が小さいターボ過給機30の挙動、より詳しくは、ターボ回転センサ44によって検出されるパルス信号の信号間隔時間(以下、パルス間隔時間)から、各気筒の燃焼挙動が検出される。図2は、筒内圧およびパルス間隔時間の時間変化をそれぞれ示す図である。なお、この図に示す例では、4気筒の燃焼が順に行われた場合を示しており、1番目および3番目の燃焼が正常燃焼であり、2番目の燃焼が遅角燃焼であり、そして4番目の燃焼が失火である場合を示している。この図に示すように、各気筒での燃焼が行われると、それに対応してパルス間隔時間(すなわちターボ回転数)が順に上下する。これは、各気筒の排気弁24から排気された筒内ガスが順にタービン302へ到達し、この排気エネルギがタービン302の回転エネルギに使用されるためである。エンジン回転数NEおよび負荷率KLに依存するベースパルス時間を基準としたパルス間隔時間波形のピークの値をパルス間隔時間Δtとすると、パルス間隔時間Δtと排気エネルギとの間には、図3に示す関係が存在する。図3は、Δtに対する排気エネルギの変化を示す図である。この図に示すように、パルス間隔時間Δtが大きいほど、すなわちターボ回転数が小さいほど、燃焼による排気エネルギは小さな値となる。そこで、本実施の形態の装置では、ターボ回転センサ44の出力信号から各気筒の燃焼に対応するパルス間隔時間Δtを検出し、図3に示す関係を規定したマップ又は数式を用いて、このパルス間隔時間Δtから各気筒の排気エネルギを算出することが行われる。   Therefore, in the control device of the first embodiment, the behavior of the turbocharger 30 having a smaller inertial mass than the engine, more specifically, the signal interval time of the pulse signal detected by the turbo rotation sensor 44 (hereinafter referred to as the pulse interval). Time), the combustion behavior of each cylinder is detected. FIG. 2 is a diagram showing temporal changes in in-cylinder pressure and pulse interval time. The example shown in this figure shows a case where the combustion of four cylinders is performed in order, the first and third combustions are normal combustion, the second combustion is retarded combustion, and 4 It shows the case where the second combustion is misfire. As shown in this figure, when the combustion is performed in each cylinder, the pulse interval time (that is, the turbo rotation speed) rises and falls accordingly. This is because the in-cylinder gas exhausted from the exhaust valve 24 of each cylinder reaches the turbine 302 in order, and this exhaust energy is used for the rotational energy of the turbine 302. Assuming that the peak value of the pulse interval time waveform based on the base pulse time depending on the engine speed NE and the load factor KL is the pulse interval time Δt, the interval between the pulse interval time Δt and the exhaust energy is as shown in FIG. There is a relationship to show. FIG. 3 is a graph showing changes in exhaust energy with respect to Δt. As shown in this figure, the larger the pulse interval time Δt, that is, the smaller the turbo rotation speed, the smaller the exhaust energy due to combustion. Therefore, in the apparatus of the present embodiment, the pulse interval time Δt corresponding to the combustion of each cylinder is detected from the output signal of the turbo rotation sensor 44, and this pulse is used by using a map or a mathematical expression that defines the relationship shown in FIG. The exhaust energy of each cylinder is calculated from the interval time Δt.

また、タービン仕事に使用される排気エネルギは、タービン302に流れるタービンガス量と排気温度によって定まる。図4は、このような排気エネルギ、タービンガス量及び排気温度の相関関係を示している。この図に示すように、排気温度は、排気エネルギが大きいほど高く、また、タービンガス量が小さいほど高い。また、タービンガス量は、エンジン回転数NEおよび負荷率KLに基づいて算出される。そこで、本実施の形態の装置では、各気筒の排気エネルギとエンジン回転数NEおよび負荷率KLから各気筒の排気温度の絶対値を算出することが行われる。これにより、始動時の触媒制御等、排気温度を用いる種々の制御において、算出された各気筒の排気温度を利用することができる。   Further, the exhaust energy used for the turbine work is determined by the amount of turbine gas flowing through the turbine 302 and the exhaust temperature. FIG. 4 shows the correlation among such exhaust energy, turbine gas amount, and exhaust temperature. As shown in this figure, the exhaust gas temperature increases as the exhaust energy increases, and increases as the turbine gas amount decreases. Further, the turbine gas amount is calculated based on the engine speed NE and the load factor KL. Therefore, in the apparatus of the present embodiment, the absolute value of the exhaust temperature of each cylinder is calculated from the exhaust energy of each cylinder, the engine speed NE, and the load factor KL. Thereby, the calculated exhaust temperature of each cylinder can be used in various controls using the exhaust temperature such as catalyst control at the time of starting.

但し、タービン302にデポジットが固着する等が発生すると、上記図4に示す相関が経時的に変化してしまう。そこで、そのような場合には、代表気筒に設置されたCPS42によって検出される筒内圧力情報に基づいて、各気筒の排気温度が補正される。具体的には、上記図4に示す相関関係から算出される代表気筒の排気温度が、CPS42の出力信号から得られる代表気筒の排気温度となるように、その値が補正される。そして、各気筒の排気温度の相対関係に基づいて、他の気筒の排気温度が補正される。   However, when deposits are fixed to the turbine 302, the correlation shown in FIG. 4 changes with time. Therefore, in such a case, the exhaust temperature of each cylinder is corrected based on the in-cylinder pressure information detected by the CPS 42 installed in the representative cylinder. Specifically, the value is corrected so that the exhaust temperature of the representative cylinder calculated from the correlation shown in FIG. 4 becomes the exhaust temperature of the representative cylinder obtained from the output signal of the CPS. Based on the relative relationship between the exhaust temperatures of the cylinders, the exhaust temperatures of the other cylinders are corrected.

このように本実施の形態1の装置によれば、代表気筒の筒内圧力情報に基づいて、気筒別の排気温度又は排気エネルギを高精度に補正することができる。   As described above, according to the apparatus of the first embodiment, the exhaust temperature or the exhaust energy for each cylinder can be corrected with high accuracy based on the in-cylinder pressure information of the representative cylinder.

[実施の形態1の具体的処理]
次に、フローチャートを参照して、本実施の形態1のシステムにおいて実行される具体的処理について説明する。図5は、本実施の形態1でECU40により実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。図5に示すルーチンでは、先ず、ターボ回転センサ44の出力信号から各気筒の燃焼に対応するパルス間隔時間Δtが算出される(ステップS100)。次に、図3に示すようなパルス間隔時間Δtと排気エネルギとの関係を記憶したマップに従い排気エネルギが算出される(ステップS102)。次に、上記ステップS102にて算出された各気筒の排気エネルギとエンジン回転数NEおよび負荷率KLから各気筒の排気温度が算出される(ステップS104)。
[Specific Processing in First Embodiment]
Next, specific processing executed in the system according to the first embodiment will be described with reference to a flowchart. FIG. 5 is a flowchart showing a routine for control executed by the ECU 40 in the first embodiment. In the routine shown in FIG. 5, first, the pulse interval time Δt corresponding to the combustion of each cylinder is calculated from the output signal of the turbo rotation sensor 44 (step S100). Next, the exhaust energy is calculated according to a map storing the relationship between the pulse interval time Δt and the exhaust energy as shown in FIG. 3 (step S102). Next, the exhaust temperature of each cylinder is calculated from the exhaust energy of each cylinder calculated in step S102, the engine speed NE, and the load factor KL (step S104).

次に、代表気筒に設けられたCPS42の出力信号を用いて、該代表気筒の排気エネルギが算出される(ステップS106)。図6は、クランク角に対する発熱量変化を示す図である。ここでは、具体的には、CPS42の出力信号を用いて、代表気筒の排気弁24の開き時期(EVO)における発熱量Q1(図6参照)および図示仕事Wが算出される。そして、算出された発熱量Q1および図示仕事Wに基づいて、代表気筒の排気エネルギQ2(=Q1−W)が算出される。   Next, the exhaust energy of the representative cylinder is calculated using the output signal of the CPS 42 provided in the representative cylinder (step S106). FIG. 6 is a diagram showing a change in heat generation with respect to the crank angle. Here, specifically, using the output signal of the CPS 42, the heat generation amount Q1 (see FIG. 6) and the indicated work W at the opening timing (EVO) of the exhaust valve 24 of the representative cylinder are calculated. Then, based on the calculated heat generation amount Q1 and the illustrated work W, the exhaust energy Q2 (= Q1-W) of the representative cylinder is calculated.

次に、上記ステップS104において算出された各気筒の排気温度が補正される(ステップS108)。ここでは、具体的には、上記ステップS106で算出されたCPS由来の代表気筒の排気エネルギの値に基づいて、代表気筒の排気温度の絶対値が算出される。そして、上記ステップS104において算出された各気筒の排気温度の相対関係を維持しつつ、代表気筒の排気温度がCPS由来の代表気筒の排気温度となるように、各気筒の排気温度が補正される。   Next, the exhaust temperature of each cylinder calculated in step S104 is corrected (step S108). Specifically, the absolute value of the exhaust temperature of the representative cylinder is calculated based on the value of the exhaust energy of the representative cylinder derived from CPS calculated in step S106. Then, the exhaust temperature of each cylinder is corrected so that the exhaust temperature of the representative cylinder becomes the exhaust temperature of the representative cylinder derived from CPS while maintaining the relative relationship of the exhaust temperature of each cylinder calculated in step S104. .

以上説明したとおり、本実施の形態1のシステムによれば、ターボ過給機30のタービン302に設けられたターボ回転センサ44の出力信号と、代表気筒に設けられたCPS42による代表気筒の筒内圧情報とに基づいて、各気筒の燃焼パラメータである排気温度又は排気エネルギを精度よく算出することができる。   As described above, according to the system of the first embodiment, the output signal of the turbo rotation sensor 44 provided in the turbine 302 of the turbocharger 30 and the in-cylinder pressure of the representative cylinder by the CPS 42 provided in the representative cylinder. Based on the information, the exhaust temperature or the exhaust energy that is the combustion parameter of each cylinder can be accurately calculated.

ところで、上述した実施の形態1の装置では、CPS42の出力信号から算出された代表気筒の排気温度を用いて、ターボ回転センサ44の出力信号から算出された代表気筒の排気温度の絶対値を補正することとしている。しかしながら、補正対象は排気温度に限られない。すなわち、CPS42の出力信号から算出された代表気筒の排気エネルギを用いて、ターボ回転センサ44の出力信号から算出された各気筒の排気エネルギを補正し、補正後の排気エネルギに基づいて排気温度を算出することとしてもよい。   By the way, in the apparatus of the first embodiment described above, the exhaust gas temperature of the representative cylinder calculated from the output signal of the turbo rotation sensor 44 is corrected using the exhaust gas temperature of the representative cylinder calculated from the output signal of the CPS 42. To do. However, the correction target is not limited to the exhaust temperature. That is, the exhaust energy of each cylinder calculated from the output signal of the turbo rotation sensor 44 is corrected using the exhaust energy of the representative cylinder calculated from the output signal of the CPS 42, and the exhaust temperature is adjusted based on the corrected exhaust energy. It may be calculated.

また、上述した実施の形態1の装置では、ターボ回転センサ44の出力信号から各気筒の排気温度の絶対値を算出し、CPS42の出力信号から算出された代表気筒の排気温度を用いてこれらの絶対値を補正することとした。しかしながら、各気筒の排気温度の絶対値の算出方法はこれに限られない。すなわち、ターボ回転センサ44の出力信号から各気筒の排気温度の相対関係を算出し、CPS42の出力信号から算出された代表気筒の排気温度とこの相対関係に基づいて各気筒の排気温度を算出することとしてもよい。   Further, in the apparatus of the first embodiment described above, the absolute value of the exhaust temperature of each cylinder is calculated from the output signal of the turbo rotation sensor 44, and these exhaust temperatures of the representative cylinders calculated from the output signal of the CPS 42 are used. The absolute value was corrected. However, the method for calculating the absolute value of the exhaust temperature of each cylinder is not limited to this. That is, the relative relationship of the exhaust temperature of each cylinder is calculated from the output signal of the turbo rotation sensor 44, and the exhaust temperature of each cylinder is calculated based on the exhaust temperature of the representative cylinder calculated from the output signal of the CPS 42 and this relative relationship. It is good as well.

実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について図を参照して説明する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施の形態2は、燃焼パラメータとして各気筒の燃焼速度の着火遅れを算出する制御に特徴がある。なお、ここでいう着火遅れは、点火時期SAから質量燃焼割合MFBが10%となる時期(CA10)までのクランク角期間(CA10−SA)のことを指している。以下、本実施の形態で実行される制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。   The second embodiment of the present invention is characterized by control for calculating the ignition delay of the combustion speed of each cylinder as a combustion parameter. The ignition delay here refers to the crank angle period (CA10-SA) from the ignition timing SA to the timing (CA10) when the mass combustion ratio MFB becomes 10%. Hereinafter, details of the control executed in the present embodiment will be described using a flowchart.

図7は、本実施の形態2でECU40により実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。図7に示すルーチンでは、先ず、ターボ回転センサ44の出力信号から各気筒の燃焼に対応するパルス間隔時間Δtが算出される(ステップS200)。次に、パルス間隔時間Δtと排気エネルギとの関係を記憶したマップに従い排気エネルギが算出される(ステップS202)。次に、上記ステップS202にて算出された各気筒の排気エネルギとエンジン回転数NEおよび負荷率KLから各気筒の排気温度が算出される(ステップS204)。   FIG. 7 is a flowchart showing a routine for control executed by the ECU 40 in the second embodiment. In the routine shown in FIG. 7, first, the pulse interval time Δt corresponding to the combustion of each cylinder is calculated from the output signal of the turbo rotation sensor 44 (step S200). Next, exhaust energy is calculated according to a map storing the relationship between the pulse interval time Δt and the exhaust energy (step S202). Next, the exhaust temperature of each cylinder is calculated from the exhaust energy of each cylinder calculated in step S202, the engine speed NE, and the load factor KL (step S204).

次に、上記ステップS204にて算出された各気筒の排気温度から、各気筒の着火遅れの相対関係が算出される(ステップS206)。図8は、パルス間隔時間Δt、排気エネルギ、排気温度、及び着火遅れについて、各気筒の相対関係をそれぞれ示す図である。上述したとおり、パルス間隔時間Δtが大きいほど排気エネルギは小さくなるので、排気エネルギの各気筒の相対関係は、パルス間隔時間Δtの相対関係とは逆傾向となる。また、エンジン回転数NEおよび負荷率KLから排気ガス量が決まれば、排気温度の各気筒の相対関係は、排気エネルギの相対関係と同傾向となる。さらに、排気温度は、エンジン回転数NEおよび負荷率KLが決まれば燃焼速度および着火遅れによって決まる。燃焼速度は、エンジン回転数NE、負荷率KL、空燃比A/F及び点火時期SAが決まればバラつきが小さいので、排気温度は着火遅れの影響が支配的となる。従って、着火遅れの各気筒の相対関係は、排気温度の相対関係と同傾向となる。従って、本ステップS206では、上記ステップS204にて算出された各気筒の排気温度から、排気温度の各気筒の相対関係を算出し、この相対関係が各気筒の着火遅れの相対関係とされる。   Next, the relative relationship of the ignition delay of each cylinder is calculated from the exhaust temperature of each cylinder calculated in step S204 (step S206). FIG. 8 is a diagram showing the relative relationship of each cylinder with respect to the pulse interval time Δt, the exhaust energy, the exhaust temperature, and the ignition delay. As described above, the exhaust energy decreases as the pulse interval time Δt increases, so the relative relationship between the cylinders of the exhaust energy is opposite to the relative relationship of the pulse interval time Δt. Further, if the exhaust gas amount is determined from the engine speed NE and the load factor KL, the relative relationship between the cylinders at the exhaust temperature becomes the same as the relative relationship between the exhaust energy. Further, the exhaust temperature is determined by the combustion speed and the ignition delay if the engine speed NE and the load factor KL are determined. Since the combustion speed varies little if the engine speed NE, the load factor KL, the air-fuel ratio A / F and the ignition timing SA are determined, the exhaust temperature is dominated by the influence of the ignition delay. Therefore, the relative relationship between the ignition delay cylinders has the same tendency as the exhaust temperature relative relationship. Therefore, in this step S206, the relative relationship of each cylinder of the exhaust temperature is calculated from the exhaust temperature of each cylinder calculated in the above step S204, and this relative relationship is the relative relationship of the ignition delay of each cylinder.

次に、CPS42の出力信号を用いて、代表気筒の着火遅れの絶対値が算出される(ステップS208)。ここでは、具体的には、先ずCPS42による代表気筒の筒内圧力情報に基づいて、クランク角CAに対する質量燃焼割合(MFB)が算出される。図9には、このようにして算出されたクランク角CAに対する質量燃焼割合(MFB)の変化の一例を示している。そして、算出されたMFBに基づいて、代表気筒の着火遅れ(SA−CA10)の絶対値が算出される。   Next, the absolute value of the ignition delay of the representative cylinder is calculated using the output signal of the CPS 42 (step S208). More specifically, first, based on the in-cylinder pressure information of the representative cylinder by the CPS 42, the mass combustion ratio (MFB) with respect to the crank angle CA is calculated. FIG. 9 shows an example of a change in the mass combustion ratio (MFB) with respect to the crank angle CA calculated in this way. Based on the calculated MFB, the absolute value of the ignition delay (SA-CA10) of the representative cylinder is calculated.

次に、上記ステップS206にて算出された各気筒の着火遅れの相対関係、及び上記ステップS208にて算出された代表気筒の着火遅れの絶対値に基づいて、各気筒の着火遅れの絶対値が算出される(ステップS210)。次に、各気筒の着火遅れが目標値となるように、気筒毎に噴射量のフィードバック補正が実行される(ステップS212)。ここでは、具体的には、着火遅れの絶対値と目標値との差ΔSA−CA10が大きいほど噴射量が増大するように補正される。図10は、このようなΔSA−CA10と噴射量との関係の一例を示す図である。補正後の噴射量は運転領域に関連付けた上で学習され、以降の噴射量制御に使用される。   Next, the absolute value of the ignition delay of each cylinder is calculated based on the relative relationship of the ignition delay of each cylinder calculated in step S206 and the absolute value of the ignition delay of the representative cylinder calculated in step S208. Calculated (step S210). Next, feedback correction of the injection amount is executed for each cylinder so that the ignition delay of each cylinder becomes the target value (step S212). Specifically, the correction is performed so that the injection amount increases as the difference ΔSA−CA10 between the absolute value of the ignition delay and the target value increases. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the relationship between such ΔSA-CA10 and the injection amount. The corrected injection amount is learned after being associated with the operation region, and is used for subsequent injection amount control.

以上説明したとおり、本実施の形態2のシステムによれば、ターボ過給機30のタービン302に設けられたターボ回転センサ44の出力信号と、代表気筒に設けられたCPS42による代表気筒の筒内圧情報とに基づいて、各気筒の燃焼パラメータである着火遅れを精度よく算出することができる。   As described above, according to the system of the second embodiment, the output signal of the turbo rotation sensor 44 provided in the turbine 302 of the turbocharger 30 and the in-cylinder pressure of the representative cylinder by the CPS 42 provided in the representative cylinder. Based on the information, the ignition delay that is the combustion parameter of each cylinder can be accurately calculated.

実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について図を参照して説明する。
Embodiment 3 FIG.
Next, Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to the drawings.

図11は、筒内圧力及びパルス間隔時間の時間変化を示す図である。この図に示すように、失火時には排気エネルギが小さいためターボ回転数が著しく低下する。そこで、本発明の実施の形態3では、燃焼パラメータとして各気筒の排気エネルギを算出し、各気筒の失火を判定する制御に特徴がある。以下、本実施の形態で実行される制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。   FIG. 11 is a diagram showing temporal changes in in-cylinder pressure and pulse interval time. As shown in this figure, when the misfire occurs, the exhaust energy is small and the turbo rotational speed is significantly reduced. Thus, the third embodiment of the present invention is characterized in that the exhaust energy of each cylinder is calculated as a combustion parameter and the misfire of each cylinder is determined. Hereinafter, details of the control executed in the present embodiment will be described using a flowchart.

図12は、本実施の形態3でECU40により実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。図12に示すルーチンでは、先ず、ターボ回転センサ44の出力信号から各気筒の燃焼に対応するパルス間隔時間Δtが算出される(ステップS300)。次に、パルス間隔時間Δtの各気筒の相対関係に基づいて、各気筒の発熱量の相対関係が算出される(ステップS302)。   FIG. 12 is a flowchart showing a routine for control executed by the ECU 40 in the third embodiment. In the routine shown in FIG. 12, first, the pulse interval time Δt corresponding to the combustion of each cylinder is calculated from the output signal of the turbo rotation sensor 44 (step S300). Next, based on the relative relationship between the cylinders at the pulse interval time Δt, the relative relationship between the calorific values of the respective cylinders is calculated (step S302).

図13は、パルス間隔時間Δt、排気エネルギ、及び発熱量について、各気筒の相対関係をそれぞれ示す図である。上述したとおり、パルス間隔時間Δtが大きいほど排気エネルギは小さくなるので、排気エネルギの各気筒の相対関係は、パルス間隔時間Δtの相対関係とは逆傾向となる。また、発熱量は排気エネルギに図示仕事を加えた値なので、発熱量の各気筒の相対関係は、排気エネルギの相対関係と同傾向となる。従って、本ステップS302では、算出された各気筒のパルス間隔時間の相対関係から、各気筒の発熱量の相対関係が算出される。   FIG. 13 is a diagram showing the relative relationship of each cylinder with respect to the pulse interval time Δt, the exhaust energy, and the heat generation amount. As described above, the exhaust energy decreases as the pulse interval time Δt increases, so the relative relationship between the cylinders of the exhaust energy is opposite to the relative relationship of the pulse interval time Δt. Further, since the heat generation amount is a value obtained by adding the illustrated work to the exhaust energy, the relative relationship between the cylinders of the heat generation amount is the same as the relative relationship of the exhaust energy. Therefore, in this step S302, the relative relationship of the calorific value of each cylinder is calculated from the relative relationship of the calculated pulse interval time of each cylinder.

次に、CPS42の出力信号を用いて、代表気筒の発熱量の絶対値が算出される(ステップS304)。ここでは、具体的には、先ずCPS42による代表気筒の筒内圧力情報に基づいて、代表気筒の排気エネルギ及び図示仕事が算出される。そして、算出された排気エネルギ及び図示仕事を用いて発熱量(=排気エネルギ+図示仕事)の絶対値が算出される。   Next, the absolute value of the heat generation amount of the representative cylinder is calculated using the output signal of the CPS 42 (step S304). Here, specifically, first, the exhaust energy and the indicated work of the representative cylinder are calculated based on the in-cylinder pressure information of the representative cylinder by the CPS 42. Then, the absolute value of the calorific value (= exhaust energy + work shown) is calculated using the calculated exhaust energy and the work shown.

次に、上記ステップS302にて算出された各気筒の発熱量の相対関係、及び上記ステップS304にて算出された代表気筒の発熱量の絶対値に基づいて、各気筒の発熱量の絶対値が算出される(ステップS306)。次に、気筒毎に失火検出が行われる(ステップS308)。ここでは、具体的には、発熱量の絶対値が所定の失火閾値よりも小さい場合に失火として検出される。   Next, based on the relative relationship between the calorific values of the cylinders calculated in step S302 and the absolute value of the calorific values of the representative cylinders calculated in step S304, the absolute value of the calorific value of each cylinder is calculated. Calculated (step S306). Next, misfire detection is performed for each cylinder (step S308). Here, specifically, a misfire is detected when the absolute value of the heat generation amount is smaller than a predetermined misfire threshold.

以上説明したとおり、本実施の形態3のシステムによれば、ターボ過給機30のタービン302に設けられたターボ回転センサ44の出力信号と、代表気筒に設けられたCPS42による代表気筒の筒内圧情報とに基づいて、各気筒の燃焼パラメータである発熱量を精度よく算出することができる。これにより、各気筒の失火を高精度に検出することができる。   As described above, according to the system of the third embodiment, the output signal of the turbo rotation sensor 44 provided in the turbine 302 of the turbocharger 30 and the in-cylinder pressure of the representative cylinder by the CPS 42 provided in the representative cylinder. Based on the information, the calorific value that is the combustion parameter of each cylinder can be calculated with high accuracy. Thereby, misfire of each cylinder can be detected with high accuracy.

実施の形態4.
次に、本発明の実施の形態4について図を参照して説明する。
Embodiment 4 FIG.
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図14は、筒内圧力及びパルス間隔時間の時間変化を示す図である。この図に示すように、排気脈動の影響が大きい場合には、各気筒の燃焼に対応するパルス間隔時間Δtを正しく判別することが困難となる。本発明の実施の形態4は、このパルス間隔時間Δtを正しく特定するための制御に特徴がある。   FIG. 14 is a diagram showing temporal changes in in-cylinder pressure and pulse interval time. As shown in this figure, when the influence of exhaust pulsation is large, it is difficult to correctly determine the pulse interval time Δt corresponding to the combustion of each cylinder. The fourth embodiment of the present invention is characterized by control for correctly specifying the pulse interval time Δt.

図15は、パルス間隔時間Δtの特定方法を説明するための図である。排気弁24の開き時期(EVO)の直後のブローダウン期間は、排気ガスがターボ回転に与える影響が大きい。そこで、本実施の形態の装置では、この図に示すように、EVO後の所定期間におけるパルス間隔時間の最小値がΔtとされる。これにより、各気筒のパルス間隔時間Δtを精度よく算出することができる。なお、1サイクルに要する時間及びブローダウン期間はエンジン回転数によって変化するため、所定期間はエンジン回転数に応じて変化させることが好ましい。これにより、各気筒の燃焼パラメータの相対関係を高精度に算出することができる。 FIG. 15 is a diagram for explaining a method of specifying the pulse interval time Δt. During the blow-down period immediately after the opening timing (EVO) of the exhaust valve 24, the influence of the exhaust gas on the turbo rotation is large. Therefore, in the apparatus of the present embodiment, as shown in this figure, the minimum value of the pulse interval time in a predetermined period after EVO is Δt. Thereby, the pulse interval time Δt of each cylinder can be calculated with high accuracy. Since the time required for one cycle and the blow-down period change depending on the engine speed, it is preferable to change the predetermined period according to the engine speed. Thereby, the relative relationship of the combustion parameters of each cylinder can be calculated with high accuracy.

次に、本実施の形態で実行される制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。図16は、本実施の形態4でECU40により実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。図16に示すルーチンでは、先ず、エンジン回転数に基づいて、パルス間隔時間Δtの判別を行う所定期間が定義される(ステップS400)。ここでは、具体的には、エンジン回転数が大きいほど所定期間が短期間に設定される。   Next, details of the control executed in the present embodiment will be described using a flowchart. FIG. 16 is a flowchart showing a routine for control executed by the ECU 40 in the fourth embodiment. In the routine shown in FIG. 16, first, a predetermined period for determining the pulse interval time Δt is defined based on the engine speed (step S400). Specifically, the predetermined period is set to be shorter as the engine speed is higher.

次に、EVO直後からの所定期間において、ターボ回転センサ44の出力信号からパルス間隔時間の最小値が算出される(ステップS402)。そして、上記ステップS402において算出された最小値がパルス間隔時間Δtとして定義される(ステップS404)。   Next, in a predetermined period immediately after EVO, the minimum value of the pulse interval time is calculated from the output signal of the turbo rotation sensor 44 (step S402). The minimum value calculated in step S402 is defined as the pulse interval time Δt (step S404).

以上説明したとおり、本実施の形態4のシステムによれば、ターボ過給機30のタービン302に設けられたターボ回転センサ44の出力信号からパルス間隔時間Δtを精度よく特定することができる。   As described above, according to the system of the fourth embodiment, the pulse interval time Δt can be accurately identified from the output signal of the turbo rotation sensor 44 provided in the turbine 302 of the turbocharger 30.

ところで、上述した実施の形態4のシステムでは、所定期間の最小値をパルス間隔時間Δtと定義したが、移動平均を用いて算出されたパルス間隔時間をパルス間隔時間Δtと定義することとしてもよい。この場合、移動平均回数は、回転数に応じて変化させることが好ましい。   In the system of the fourth embodiment described above, the minimum value of the predetermined period is defined as the pulse interval time Δt. However, the pulse interval time calculated using the moving average may be defined as the pulse interval time Δt. . In this case, it is preferable to change the moving average number according to the number of rotations.

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 ターボ過給機
301 コンプレッサ
302 タービン
32 点火プラグ
34 燃料噴射弁
36 三元触媒
40 ECU(Electronic Control Unit)
42 筒内圧センサ(CPS)
44 ターボ回転センサ
46 クランク角センサ
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 Turbo supercharger 301 Compressor 302 Turbine 32 Spark plug 34 Fuel injection valve 36 Three-way catalyst 40 ECU (Electronic Control Unit)
42 In-cylinder pressure sensor (CPS)
44 Turbo rotation sensor 46 Crank angle sensor

Claims (1)

複数気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
排気エネルギにより作動するタービンを排気通路に備えるターボ過給機と、
前記タービンの所定回転角毎に信号を出力するターボ回転センサと、
前記複数気筒のうちの代表気筒に設けられた筒内圧センサと、
前記ターボ回転センサの信号間隔時間に基づいて各気筒の燃焼パラメータの相対関係を算出し、前記筒内圧センサの検出値に基づいて前記代表気筒の燃焼パラメータの絶対値を算出し、前記絶対値及び前記相対関係に基づいて、前記各気筒の燃焼パラメータの絶対値を算出する算出手段と、
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 having a plurality of cylinders,
A turbocharger provided in the exhaust passage with a turbine operated by exhaust energy;
A turbo rotation sensor that outputs a signal for each predetermined rotation angle of the turbine;
An in-cylinder pressure sensor provided in a representative cylinder of the plurality of cylinders;
The relative relationship between the combustion parameters of each cylinder is calculated based on the signal interval time of the turbo rotation sensor, the absolute value of the combustion parameter of the representative cylinder is calculated based on the detection value of the in-cylinder pressure sensor, and the absolute value and Calculation means for calculating an absolute value of a combustion parameter of each cylinder based on the relative relationship;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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