JP2018135793A - Spark ignition type internal combustion engine - Google Patents

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光彰 大友
Mitsuaki Otomo
光彰 大友
鈴置 哲典
Tetsunori Suzuoki
哲典 鈴置
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spark ignition type internal combustion engine for suppressing the worsening of a torque fluctuation without reducing thermal efficiency by simply specifying a factor for the torque fluctuation and performing processing according to the factor.SOLUTION: When the torque fluctuation is in the state of a torque fluctuation limit greater than a predetermined fluctuation amount (S104: Yes) and in the state of strong knock generation where strong knock is generated (S106: Yes), a determination is made that the spark of a spark plug of the internal combustion engine blows off (S108) and blow-off suppression control is performed to suppress the blow-off of the spark (S112). When the torque fluctuation is in the state of the torque fluctuation limit (S104: Yes) and not in the state of the strong knock generation (S106: No), a determination is made that a combustion period for the internal combustion engine is longer (S110) and combustion period shortening control is performed to shorten the combustion period (S114).SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、火花点火式内燃機関の制御に関する。   The present invention relates to control of a spark ignition type internal combustion engine.

高A/F(空燃比)や高EGR(排気ガス再循環)率で燃焼を行う火花点火式内燃機関は、燃焼変動が大きくなることが知られている。燃焼変動が大きくなる(悪化する)と、トルク変動が大きくなる(悪化する)。従来から、その場合には、A/Fを低下させたり、EGR率を低下させることで、それを抑制できることが知られている。   It is known that a spark-ignition internal combustion engine that performs combustion at a high A / F (air-fuel ratio) or high EGR (exhaust gas recirculation) rate has a large combustion fluctuation. As the combustion fluctuation increases (deteriorates), the torque fluctuation increases (deteriorates). Conventionally, in that case, it is known that it can be suppressed by reducing A / F or reducing the EGR rate.

燃焼変動の要因の1つとして火花の吹き消えによる失火がある。失火の有無の判定方法として、内燃機関の回転速度変動量に基づいて判定する方法が知られている(例えば、特許文献1,2を参照)。   One of the causes of combustion fluctuation is misfire due to the blowout of sparks. As a method of determining the presence or absence of misfire, a method of determining based on the rotational speed fluctuation amount of an internal combustion engine is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特許第2982381号公報Japanese Patent No. 2982381 特開2009−138663号公報JP 2009-138663 A

ところで、燃焼変動の要因(トルク変動の要因)を特定しなくても、一律に、A/Fを低下させたり、EGR率を低下させることで、燃焼変動の悪化を抑制することはできる。しかし、その対処では熱効率が低下してしまう問題がある。   By the way, even if the factor of the combustion fluctuation (the factor of the torque fluctuation) is not specified, the deterioration of the combustion fluctuation can be suppressed by uniformly reducing the A / F or the EGR rate. However, there is a problem that the thermal efficiency is lowered in the countermeasure.

そこで、本発明の目的は、燃焼変動の要因(トルク変動の要因)を簡易に特定し、その要因に応じた処理を行うことで、熱効率を低下させずに燃焼変動の悪化(トルク変動の悪化)を抑制することである。   Accordingly, an object of the present invention is to easily identify a factor of combustion variation (factor of torque variation) and perform a process corresponding to the factor, thereby deteriorating combustion variation without deteriorating thermal efficiency (deteriorating torque variation). ).

本発明に係る火花点火式内燃機関は、上記の目的を達成するために以下の手段を採った。   The spark ignition internal combustion engine according to the present invention employs the following means in order to achieve the above object.

本発明に係る火花点火式内燃機関は、火花点火式内燃機関であって、前記内燃機関におけるトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、前記内燃機関におけるノックの発生を検出するノック検出手段と、前記内燃機関における前記トルクの変動を抑制する制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記トルクの変動が所定変動量より大きいトルク変動悪化状態であり、かつ、前記ノックが発生しているノック発生状態である場合には、前記内燃機関の火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行い、前記トルク変動悪化状態であり、かつ、前記ノック発生状態ではない場合には、前記内燃機関の燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う、ことを要旨とする。   A spark ignition type internal combustion engine according to the present invention is a spark ignition type internal combustion engine, and includes torque fluctuation detection means for detecting torque fluctuation in the internal combustion engine, and knock detection means for detecting occurrence of knock in the internal combustion engine. And control means for controlling the torque fluctuation in the internal combustion engine, wherein the control means is in a torque fluctuation worsening state where the torque fluctuation is greater than a predetermined fluctuation amount, and the knock occurs. When the knock occurrence state is being performed, blowout suppression control is performed to suppress the spark of the internal combustion engine from blowing off, and when the torque fluctuation is in a deteriorated state and not in the knock occurrence state The gist is that the combustion period shortening control is performed to shorten the combustion period of the internal combustion engine.

本発明の一態様では、前記ノック検出手段は、気筒毎に前記ノックの発生を検出し、前記制御手段は、気筒毎に前記ノック発生状態に応じて前記吹き消え抑制制御を行う、ことが好適である。   In one aspect of the present invention, it is preferable that the knock detection unit detects the occurrence of the knock for each cylinder, and the control unit performs the blow-off suppression control according to the knock occurrence state for each cylinder. It is.

本発明の一態様では、前記ノック検出手段は、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサであり、前記制御手段は、前記気筒内の圧力から抽出された高周波の圧力振動成分が、前記内燃機関の回転数、及び、トルクの少なくとも1つに応じて予め定められた値を超えた場合に、前記ノック発生状態と判断する、ことが好適である。   In one aspect of the present invention, the knock detecting means is an in-cylinder pressure sensor that detects a pressure in the cylinder, and the control means is configured such that a high-frequency pressure vibration component extracted from the pressure in the cylinder is the internal combustion engine. It is preferable that the knock occurrence state is determined when a predetermined value is exceeded according to at least one of the rotation speed and the torque.

本発明の一態様では、前記ノック検出手段は、ノックの強度を検出するノックセンサであり、前記制御手段は、前記ノックの強度が前記内燃機関の回転数、及び、トルクの少なくとも1つに応じて予め定められた強度を超えた場合に、前記ノック発生状態と判断する、ことが好適である。   In one aspect of the present invention, the knock detection means is a knock sensor that detects the strength of the knock, and the control means determines whether the knock intensity is at least one of a rotational speed and torque of the internal combustion engine. It is preferable that the knocking state is determined when the predetermined strength is exceeded.

本発明の一態様では、前記制御手段は、前記吹き消え抑制制御を、気筒内の気流を低下させるように気流調整弁を制御することで行う、ことが好適である。   In one aspect of the present invention, it is preferable that the control means performs the blow-off suppression control by controlling an airflow adjustment valve so as to reduce the airflow in the cylinder.

本発明の一態様では、前記制御手段は、前記燃焼期間短縮制御を、気筒内の気流を強めるように気流調整弁を制御することで行う、ことが好適である。   In one aspect of the present invention, it is preferable that the control means performs the combustion period shortening control by controlling an airflow adjustment valve so as to increase the airflow in the cylinder.

本発明の一態様では、前記制御手段は、前記燃焼期間短縮制御を、気筒内のガス温度を上昇させるように吸気バルブのタイミングを制御することで行う、ことが好適である。   In one aspect of the present invention, it is preferable that the control means performs the combustion period shortening control by controlling the timing of the intake valve so as to raise the gas temperature in the cylinder.

また、本発明に係る火花点火式内燃機関は、火花点火式内燃機関であって、前記内燃機関におけるトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、前記内燃機関の気筒内の圧力を検出する圧力検出手段と、前記内燃機関における前記トルクの変動を抑制する制御を行う制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記トルクの変動が所定変動量より大きいトルク変動悪化状態であり、かつ、前記内燃機関の前記気筒内の最大圧力が予め定められた圧力を超えている高圧力状態である場合には、前記内燃機関の火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行い、前記トルク変動悪化状態であり、かつ、前記高圧力状態ではない場合には、前記内燃機関の燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う、ことを要旨とする。   The spark ignition type internal combustion engine according to the present invention is a spark ignition type internal combustion engine, a torque fluctuation detecting means for detecting a fluctuation in torque in the internal combustion engine, and a pressure for detecting a pressure in a cylinder of the internal combustion engine. Detecting means, and control means for performing control for suppressing fluctuation of the torque in the internal combustion engine, wherein the control means is in a torque fluctuation deterioration state in which the torque fluctuation is larger than a predetermined fluctuation amount, and When the maximum pressure in the cylinder of the internal combustion engine is in a high pressure state exceeding a predetermined pressure, blowout suppression control is performed to suppress blowout of the spark of the internal combustion engine, and the torque fluctuation The gist is to perform combustion period shortening control for shortening the combustion period of the internal combustion engine when the engine is in a deteriorated state and not in the high pressure state.

本発明によれば、ノックの発生、或いは、気筒内の最大圧力から、トルク変動の要因を簡易に特定することができ、その要因に応じて処理を行うため、熱効率を低下させずにトルク変動の悪化を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to easily identify the cause of torque fluctuation from the occurrence of knocking or the maximum pressure in the cylinder, and processing is performed according to the factor, so torque fluctuation without reducing thermal efficiency. Can be prevented.

本発明の実施形態における火花点火式内燃機関の気筒の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the cylinder of the spark ignition type internal combustion engine in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における火花点火式内燃機関の各気筒周辺の配管の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of piping around each cylinder of the spark ignition internal combustion engine in embodiment of this invention. 火花の吹き消え(失火)発生による燃焼変動悪化時の複数サイクルの筒内圧力履歴の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the in-cylinder pressure log | history of the multiple cycles at the time of the combustion fluctuation deterioration by spark blow-out (misfire) occurrence. 図3の複数サイクルの筒内圧力の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the cylinder pressure of the multiple cycles of FIG. 燃焼期間の長期化による燃焼変動悪化時の複数サイクルの筒内圧力履歴の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the in-cylinder pressure log | history of the multiple cycles at the time of the combustion fluctuation deterioration by extension of a combustion period. 本発明の実施形態におけるトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control which suppresses the deterioration of the torque fluctuation in embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control which suppresses the deterioration of the torque fluctuation in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態におけるトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of control which suppresses the deterioration of the torque fluctuation in other embodiment of this invention.

以下、本発明の火花点火式内燃機関の実施形態を図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of a spark ignition type internal combustion engine of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態における火花点火式内燃機関100の気筒の一例を示す概略断面図である。本実施形態の火花点火式内燃機関100は、4つの気筒からなる4気筒エンジンである。しかし、火花点火式内燃機関100は6気筒エンジン等であっても良く、気筒の数は4つに限られない。以下、適宜、火花点火式内燃機関100を、単に内燃機関100と言う。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a cylinder of a spark ignition type internal combustion engine 100 in the present embodiment. The spark ignition internal combustion engine 100 of this embodiment is a four-cylinder engine composed of four cylinders. However, the spark ignition internal combustion engine 100 may be a six-cylinder engine or the like, and the number of cylinders is not limited to four. Hereinafter, the spark ignition internal combustion engine 100 will be simply referred to as the internal combustion engine 100 as appropriate.

図1に示すように、内燃機関100は、シリンダブロック40と、シリンダブロック40の上部に固定されたシリンダヘッド41とから構成されるシリンダ42を備えており、シリンダ42によって4つの気筒10が形成されている。図1では、4つの気筒のうちの1つの気筒が図示されている。   As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 100 includes a cylinder 42 including a cylinder block 40 and a cylinder head 41 fixed to the upper portion of the cylinder block 40, and the cylinder 42 forms four cylinders 10. Has been. In FIG. 1, one of the four cylinders is shown.

気筒10には、ピストン50が往復動可能に収納され、シリンダブロック40、シリンダヘッド41およびピストン50によって、各気筒10の燃焼室43が形成されている。内燃機関100は、ピストン50が2往復する間に吸気行程、圧縮行程、燃焼行程および排気行程からなる一連の4行程を行うようになっている。一連の4行程により1サイクルが構成される。   A piston 50 is accommodated in the cylinder 10 so as to be able to reciprocate, and a combustion chamber 43 of each cylinder 10 is formed by the cylinder block 40, the cylinder head 41, and the piston 50. The internal combustion engine 100 performs a series of four strokes including an intake stroke, a compression stroke, a combustion stroke, and an exhaust stroke while the piston 50 reciprocates twice. One cycle is constituted by a series of four strokes.

気筒10に収納されたピストン50は、コネクティングロッド51を介して不図示のクランクシャフトに連結されている。コネクティングロッド51は、ピストン50の往復動をクランクシャフトの回転運動に変換するようになっている。   The piston 50 housed in the cylinder 10 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod 51. The connecting rod 51 converts the reciprocating motion of the piston 50 into the rotational motion of the crankshaft.

図1に示すように、シリンダヘッド41には、燃焼室43に連通する吸気ポート60、及び、燃焼室43に連通する排気ポート62が形成されている。さらに、吸気ポート60と燃焼室43との境界を開閉する吸気バルブ64、及び、排気ポート62と燃焼室43との境界を開閉する排気バルブ66が設けられている。吸気ポート60にはインジェクタ56と気流調整弁58が設けられている。インジェクタ56は、燃料(例えばガソリン等の炭化水素系燃料)を噴射する。気流調整弁58は、スワールコントロールバルブ、或いは、タンブルコントロールバルブであり、気流の強弱を調整できるようになっている。インジェクタ56から吸気ポート60内に燃料が噴射され、吸気行程にて燃料と空気の混合気が燃焼室43内に導入される。   As shown in FIG. 1, the cylinder head 41 is formed with an intake port 60 that communicates with the combustion chamber 43 and an exhaust port 62 that communicates with the combustion chamber 43. Further, an intake valve 64 that opens and closes the boundary between the intake port 60 and the combustion chamber 43 and an exhaust valve 66 that opens and closes the boundary between the exhaust port 62 and the combustion chamber 43 are provided. The intake port 60 is provided with an injector 56 and an airflow adjustment valve 58. The injector 56 injects fuel (for example, hydrocarbon fuel such as gasoline). The airflow adjustment valve 58 is a swirl control valve or a tumble control valve, and can adjust the strength of the airflow. Fuel is injected from the injector 56 into the intake port 60, and a mixture of fuel and air is introduced into the combustion chamber 43 during the intake stroke.

シリンダヘッド41には、点火プラグ46がその火花放電部分を燃焼室43内に臨ませて配置されており、点火時期にて点火プラグ46の火花放電により燃焼室43内の混合気に点火することで、燃焼室43内の混合気を火炎伝播燃焼させる。それにより、ピストン50を往復動させ、コネクティングロッド51を介してクランクシャフトを回転させる。燃焼室43内の燃焼ガスは、排気行程にて排気ポート62へ排出される。   An ignition plug 46 is disposed in the cylinder head 41 with its spark discharge portion facing the combustion chamber 43, and the mixture in the combustion chamber 43 is ignited by the spark discharge of the ignition plug 46 at the ignition timing. Thus, the air-fuel mixture in the combustion chamber 43 is burnt and burned. Thereby, the piston 50 is reciprocated, and the crankshaft is rotated via the connecting rod 51. The combustion gas in the combustion chamber 43 is discharged to the exhaust port 62 in the exhaust stroke.

内燃機関100は、ECU90と、内燃機関100のトルクを検出するトルクセンサ30と、気筒10内(燃焼室43)の圧力を検出する筒内圧センサ34とを備えている。筒内圧センサ34は、気筒10毎に設けられており、各気筒10内の圧力を検出する。ECU90は、点火プラグ46、インジェクタ56、気流調整弁58、吸気バルブ64、及び、排気バルブ66等を制御する。ECU90には、トルクセンサ30と筒内圧センサ34との検出値が入力されている。   The internal combustion engine 100 includes an ECU 90, a torque sensor 30 that detects the torque of the internal combustion engine 100, and an in-cylinder pressure sensor 34 that detects the pressure in the cylinder 10 (combustion chamber 43). The in-cylinder pressure sensor 34 is provided for each cylinder 10 and detects the pressure in each cylinder 10. The ECU 90 controls the spark plug 46, the injector 56, the airflow adjustment valve 58, the intake valve 64, the exhaust valve 66, and the like. Detection values of the torque sensor 30 and the in-cylinder pressure sensor 34 are input to the ECU 90.

図2は、本実施形態における内燃機関100の各気筒周辺の配管の一例を示す概略断面図である。図2に示すように、内燃機関100は、車外から流入した空気が導かれる吸気管13と、吸気管13と各気筒10−1〜10−4の吸気ポート60とを接続する吸気マニホールド15と、各気筒10−1〜10−4の排気ポート62と排気管19とを接続する排気マニホールド18と、排気ガスを車外に排出する排気管19とを備えている。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of piping around each cylinder of the internal combustion engine 100 in the present embodiment. As shown in FIG. 2, the internal combustion engine 100 includes an intake pipe 13 through which air flowing from outside the vehicle is guided, and an intake manifold 15 that connects the intake pipe 13 and the intake ports 60 of the cylinders 10-1 to 10-4. The exhaust manifold 18 that connects the exhaust port 62 and the exhaust pipe 19 of each cylinder 10-1 to 10-4, and the exhaust pipe 19 that exhausts exhaust gas to the outside of the vehicle are provided.

吸気管13は吸気マニホールド15と接続され、吸気マニホールド15は各気筒10−1〜10−4の吸気ポート60と接続されていることで、車外から流入した空気が各気筒10−1〜10−4の吸気ポート60へ導かれるようになっている。各気筒10−1〜10−4の排気ポート62は排気マニホールド18と接続され、排気マニホールド18は排気管19と接続されていることで、各気筒10−1〜10−4の燃焼室の中で混合気の燃焼によって発生した排気ガスが、各気筒10−1〜10−4の排気ポート62から排気管19を通って車外に排出されるようになっている。   The intake pipe 13 is connected to the intake manifold 15, and the intake manifold 15 is connected to the intake ports 60 of the cylinders 10-1 to 10-4. 4 intake ports 60. The exhaust port 62 of each cylinder 10-1 to 10-4 is connected to the exhaust manifold 18, and the exhaust manifold 18 is connected to the exhaust pipe 19, so that the inside of the combustion chamber of each cylinder 10-1 to 10-4. The exhaust gas generated by the combustion of the air-fuel mixture is discharged from the exhaust port 62 of each cylinder 10-1 to 10-4 through the exhaust pipe 19 to the outside of the vehicle.

吸気管13には、各気筒10の燃焼室に導入される空気の流量を調整するためのスロットル弁12が設けられている。スロットル弁12は、ECU90によって制御可能となっている。排気管19には、空燃比センサ36と、触媒20とが設けられている。空燃比センサ36は、各気筒10の燃焼室における混合気中の燃料の量に対する空気の量の比を表す空燃比(A/F)を検出する。触媒20は、排気ガス中の有害物質を酸化還元浄化するためのものである。空燃比センサ36の検出値はECU90に入力されている。ECU90は、空燃比センサ36の検出値を目標値にするように、各気筒10のインジェクタ56の燃料噴射量、及び、スロットル弁12等を制御することで、各気筒10内の空燃比をフィードバック制御する。   The intake pipe 13 is provided with a throttle valve 12 for adjusting the flow rate of air introduced into the combustion chamber of each cylinder 10. The throttle valve 12 can be controlled by the ECU 90. The exhaust pipe 19 is provided with an air-fuel ratio sensor 36 and a catalyst 20. The air-fuel ratio sensor 36 detects an air-fuel ratio (A / F) that represents a ratio of the amount of air to the amount of fuel in the air-fuel mixture in the combustion chamber of each cylinder 10. The catalyst 20 is for redox purification of harmful substances in the exhaust gas. The detection value of the air-fuel ratio sensor 36 is input to the ECU 90. The ECU 90 feeds back the air-fuel ratio in each cylinder 10 by controlling the fuel injection amount of the injector 56 of each cylinder 10, the throttle valve 12, and the like so that the detection value of the air-fuel ratio sensor 36 becomes the target value. Control.

内燃機関100は、排気管19内を流れる排気ガスの一部を吸気管13内に還流させて、各気筒10の燃焼室に供給するためのEGR(排気ガス再循環)装置21を備えている。EGR装置21は、吸気管13と排気管19とを接続し、内部にEGR通路25が形成されたEGR管22を備えている。EGR管22には、EGR通路25を流れる排気ガス(EGRガス)を冷却するためのEGRクーラ23と、EGR弁24とが設けられている。EGR弁24は、ECU90によって制御可能となっている。ECU90は、EGR弁24を制御することにより、吸気マニホールド15内に導入されるEGRガスの量を調整する。   The internal combustion engine 100 includes an EGR (exhaust gas recirculation) device 21 for returning a part of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe 19 into the intake pipe 13 and supplying it to the combustion chamber of each cylinder 10. . The EGR device 21 includes an EGR pipe 22 that connects the intake pipe 13 and the exhaust pipe 19 and has an EGR passage 25 formed therein. The EGR pipe 22 is provided with an EGR cooler 23 for cooling the exhaust gas (EGR gas) flowing through the EGR passage 25 and an EGR valve 24. The EGR valve 24 can be controlled by the ECU 90. The ECU 90 adjusts the amount of EGR gas introduced into the intake manifold 15 by controlling the EGR valve 24.

内燃機関100は、トルクセンサ30と、内燃機関100で発生するノックの強度を検出するノックセンサ32とが設けられている。それらの検出値はECU90に入力されている。   The internal combustion engine 100 is provided with a torque sensor 30 and a knock sensor 32 that detects the strength of knock generated in the internal combustion engine 100. Those detected values are input to the ECU 90.

本実施形態の火花点火式内燃機関100は、ECU90が各気筒10のインジェクタ56の燃料噴射量やスロットル弁12等を制御して高い空燃比(A/F)で運転を行う、又は、ECU90がEGR弁24等を制御して高いEGR率で運転を行うものである。このように、高A/Fまたは高EGR率で運転を行うことにより、熱効率を高くでき燃費が向上する。また、NOx(窒素酸化物)等の有害物質の発生を低減することができる。   In the spark ignition type internal combustion engine 100 of the present embodiment, the ECU 90 operates at a high air-fuel ratio (A / F) by controlling the fuel injection amount of the injector 56 of each cylinder 10, the throttle valve 12, etc., or the ECU 90 Operation is performed at a high EGR rate by controlling the EGR valve 24 and the like. Thus, by operating at a high A / F or high EGR rate, the thermal efficiency can be increased and the fuel efficiency is improved. Moreover, generation | occurrence | production of harmful substances, such as NOx (nitrogen oxide), can be reduced.

一方、内燃機関100を高A/Fまたは高EGR率で運転すると、燃焼変動が大きくなり、トルク変動が大きくなる(燃焼変動が悪化し、トルク変動が悪化する)。燃焼変動の悪化は、その要因を特定しなくても、一律に、A/Fを低下させたりEGR率を低下させることで抑制することはできる。しかし、その場合には、熱効率が低下してしまう。また、有害物質の発生を低減できる効果も薄くなる。そこで、本実施形態の内燃機関100は、燃焼変動(トルク変動)の悪化の要因を特定し、その要因に応じた処理を行うことで、熱効率を低下させずに燃焼変動の悪化を抑制する。   On the other hand, when the internal combustion engine 100 is operated at a high A / F or a high EGR rate, the combustion fluctuation increases and the torque fluctuation increases (the combustion fluctuation deteriorates and the torque fluctuation worsens). The deterioration of the combustion fluctuation can be suppressed by reducing the A / F or the EGR rate uniformly without specifying the factor. However, in that case, the thermal efficiency is lowered. In addition, the effect of reducing the generation of harmful substances is reduced. Therefore, the internal combustion engine 100 according to the present embodiment identifies a factor of deterioration of combustion fluctuation (torque fluctuation) and performs processing according to the factor to suppress the deterioration of combustion fluctuation without reducing thermal efficiency.

燃焼変動の悪化の要因は,大きく分けて2つ考えられる。要因の1つは,高A/Fや高EGR率における燃焼のため、燃焼速度が低下し、燃焼期間が長期化した結果、各サイクルでの燃焼がばらつき、燃焼変動が増加することである。燃焼速度を高めるために、気流調整弁58によって高スワールや高タンブル等の高気流化を実施しているが、それでも燃焼速度が低く、燃焼期間が長期化する場合がある。要因のもう1つは、高気流化を実施した結果、点火プラグ46の火花が気流によって吹き消される(失火する)ことで、燃焼変動が増加することである。   There are two main reasons for the deterioration of combustion fluctuations. One factor is that combustion at high A / F and high EGR rate results in a decrease in combustion speed and a prolonged combustion period, resulting in variations in combustion in each cycle and an increase in combustion fluctuations. In order to increase the combustion speed, a high air flow such as a high swirl or a high tumble is performed by the air flow adjustment valve 58, but the combustion speed is still low and the combustion period may be prolonged. Another factor is that, as a result of the high air flow, the spark fluctuation of the spark plug 46 is blown off by the air flow (misfire), and the combustion fluctuation increases.

点火プラグ46の火花が気流によって吹き消され、失火が起こっている場合には、気筒10の筒内(燃焼室43)に未燃ガスがそのまま残留ガスとして残存してしまうため、次のサイクルでは筒内に存在する燃料の量が増加し、かつ、既燃ガスによる希釈量が低下するため、強いノックを発生しやすい。   When the spark of the spark plug 46 is blown off by the air flow and misfire occurs, unburned gas remains as a residual gas in the cylinder (combustion chamber 43) of the cylinder 10, so that in the next cycle Since the amount of fuel present in the cylinder increases and the amount of dilution with burned gas decreases, strong knocks are likely to occur.

図3は、火花の吹き消え(失火)発生による燃焼変動悪化時の複数サイクルの筒内圧力履歴の一例を示す図である。図3には、1サイクルの内の圧縮行程から膨張行程までのクランク角における筒内圧力が示されている。図3に示すように、吹き消えによる失火が発生しているサイクル(筒内圧力が膨張行程付近で著しく低下しているサイクル)の他に、強いノックが発生しているサイクル(筒内圧力が著しく高くなっているサイクル)が存在する。図4は、図3の複数サイクルの筒内圧力の時間変化を示す図である。図4には、一連の4行程(吸気、圧縮、膨張、排気)のクランク角における筒内圧力(1サイクル分の筒内圧力)が8サイクル分だけ示されている。図4に示すように、吹き消え(失火)が発生した次のサイクルでノックが発生している。その後、複数回吹き消えとノックを繰り返したのちに、通常燃焼に戻っている。吹き消えが発生すると、筒内のガスがほとんど燃えず、次のサイクルまで未燃ガスの一部が筒内に残留し、次のサイクルでは筒内の燃料量が多くなる。また、次のサイクルまで筒内に残るガスには既燃ガスがほとんど含まれないため,希釈ガス量も少なくなる。そのために、次のサイクルで強いノックが発生している。   FIG. 3 is a diagram showing an example of in-cylinder pressure histories of a plurality of cycles at the time of combustion fluctuation deterioration due to occurrence of spark blowout (misfire). FIG. 3 shows the in-cylinder pressure at the crank angle from the compression stroke to the expansion stroke in one cycle. As shown in FIG. 3, in addition to a cycle in which misfire has occurred due to blow-off (cycle in which the in-cylinder pressure is significantly reduced near the expansion stroke), a cycle in which strong knock is occurring (in-cylinder pressure is There are cycles that are significantly higher). FIG. 4 is a diagram showing the change over time of the in-cylinder pressure in a plurality of cycles of FIG. FIG. 4 shows the in-cylinder pressure (cylinder pressure for one cycle) at the crank angle in a series of four strokes (intake, compression, expansion, and exhaust) for only eight cycles. As shown in FIG. 4, knocking occurs in the next cycle in which blowout (misfire) has occurred. Then, after repeating blowout and knocking several times, it returns to normal combustion. When blow-off occurs, the gas in the cylinder hardly burns and a part of the unburned gas remains in the cylinder until the next cycle, and the amount of fuel in the cylinder increases in the next cycle. In addition, since the burned gas is hardly included in the gas remaining in the cylinder until the next cycle, the amount of dilution gas is reduced. Therefore, a strong knock occurs in the next cycle.

このように、火花の吹き消え(失火)発生によって燃焼変動が悪化している際には、強いノックが発生する。このことから、燃焼変動が悪化している際に強いノックが発生している場合には、点火プラグ46の火花が気流によって吹き消されたと判定することができる。すなわち、燃焼変動が悪化している際に強いノックが発生している場合には、燃焼変動の悪化の要因は「失火」であると特定することができる。   In this way, when the combustion fluctuation is worsened by the occurrence of spark blowout (misfire), a strong knock is generated. From this, when a strong knock occurs when the combustion fluctuation is worsening, it can be determined that the spark of the spark plug 46 has been blown out by the airflow. That is, when a strong knock occurs when the combustion fluctuation is worsening, it is possible to specify that the cause of the worsening of the combustion fluctuation is “misfire”.

一方、燃焼期間が長期化している場合には,サイクル間のばらつきは大きいものの、気筒10の筒内(燃焼室43)のガスの一部は燃焼しているため、次のサイクルへの残存燃料量は少なく、かつ、既燃ガスが存在するため,火花の吹き消え(失火)のようなノックは発生しにくい。図5は、燃焼期間の長期化による燃焼変動悪化時の複数サイクルの筒内圧力履歴の一例を示す図である。図5には、1サイクルの内の圧縮行程から膨張行程までのクランク角における筒内圧力が示されている。図5に示すように、燃焼期間の長期化による燃焼変動悪化時は、各サイクルでの圧力履歴に差はあるものの、完全に失火しているサイクル(筒内圧力が膨張行程付近で著しく低下しているサイクル)はない。また、次のサイクルまで残留する未燃ガスは少なく、残留する既燃ガスが多いため、ノックは発生していない(筒内圧力が著しく高くなっているサイクルがない)。   On the other hand, when the combustion period is prolonged, although the variation between cycles is large, a part of the gas in the cylinder 10 (combustion chamber 43) is combusted, so that the remaining fuel for the next cycle Because the amount is small and there is burnt gas, knocks such as blowout of sparks (misfire) are unlikely to occur. FIG. 5 is a diagram showing an example of a plurality of in-cylinder pressure histories at the time of deterioration of combustion fluctuation due to a prolonged combustion period. FIG. 5 shows the in-cylinder pressure at the crank angle from the compression stroke to the expansion stroke in one cycle. As shown in FIG. 5, when the combustion fluctuation worsens due to the prolonged combustion period, there is a difference in the pressure history in each cycle, but there is a cycle in which a complete misfire occurs (the in-cylinder pressure is significantly reduced near the expansion stroke. There is no cycle). Further, since there is little unburned gas remaining until the next cycle and there is much remaining burned gas, no knock is generated (there is no cycle in which the in-cylinder pressure is extremely high).

このように、燃焼期間の長期化によって燃焼変動が悪化している際には、強いノックは発生しない。このことから、燃焼変動が悪化している際に強いノックが発生していない場合には、燃焼期間が長期化していると判定することができる。すなわち、燃焼変動が悪化している際に強いノックが発生していない場合には,燃焼変動の悪化の要因は「燃焼期間の長期化」であると特定することができる。   Thus, when the combustion fluctuation is worsening due to the prolonged combustion period, strong knock does not occur. From this, it can be determined that the combustion period is prolonged if strong knocking does not occur when the combustion fluctuation is worsening. That is, when strong knock does not occur when the combustion fluctuation is worsening, it can be specified that the cause of the worsening of the combustion fluctuation is “prolongation of the combustion period”.

本実施形態の内燃機関100は、以上説明した強いノックが発生しているか否かにより燃焼変動(トルク変動)の悪化の要因を特定し、その要因に応じた処理を行うことで、燃焼変動の悪化を抑制する。   The internal combustion engine 100 according to the present embodiment identifies a factor of deterioration of combustion fluctuation (torque fluctuation) depending on whether or not the strong knock described above has occurred, and performs processing according to the factor to thereby reduce the combustion fluctuation. Suppresses deterioration.

次に、本実施形態の内燃機関100における燃焼変動(トルク変動)の悪化を抑制するための具体的な処理について説明する。図6は、本実施形態の内燃機関100におけるトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。図6のフローは、ECU90(制御手段)によって実行される。図6のフローは、アクセル開度や内燃機関100の回転数等が変わったタイミングで実行されるものである。   Next, specific processing for suppressing deterioration of combustion fluctuation (torque fluctuation) in the internal combustion engine 100 of the present embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a flow of control for suppressing deterioration of torque fluctuation in the internal combustion engine 100 of the present embodiment. The flow in FIG. 6 is executed by the ECU 90 (control means). The flow in FIG. 6 is executed at a timing when the accelerator opening, the rotational speed of the internal combustion engine 100, and the like are changed.

図6に示すように、まずS100で、ECU90にアクセル開度や内燃機関100の回転数等の情報が入力される。そして、S102で、ECU90は、S100で入力されたアクセル開度や内燃機関100の回転数等の情報に基づいて、点火プラグ46の点火タイミング、インジェクタ56の燃料噴射量、吸気バルブ64および排気バルブ66の開閉タイミング等を調整し、内燃機関100を運転させる。   As shown in FIG. 6, first, in S100, information such as the accelerator opening and the rotational speed of the internal combustion engine 100 is input to the ECU 90. In S102, the ECU 90 determines the ignition timing of the spark plug 46, the fuel injection amount of the injector 56, the intake valve 64, and the exhaust valve based on information such as the accelerator opening and the rotational speed of the internal combustion engine 100 input in S100. The internal combustion engine 100 is operated by adjusting the opening / closing timing of 66.

次に、S104で、ECU90は、内燃機関100のトルクの変動が予め定められた変動量(所定変動量)より大きいトルク変動限界の状態であるかを確認する。「トルク変動限界の状態」は、「トルク変動悪化状態」と言うこともできる。ここで、トルクの変動を検出するための手段(トルク変動検出手段)は、例えば、トルクセンサ30である。トルクセンサ30によって各サイクルのトルク値を取得し、サイクル間のトルク値の差を「トルクの変動(量)」とすることができる(例えば、トルクセンサ30によって、連続する10サイクルの10個のトルク値を取得し、そのうちの最小トルク値と最大トルク値との差を「トルクの変動(量)」とすることができる)。なお、気筒10に設けられた筒内圧センサ34によって各サイクルの筒内圧を取得し、サイクル間の筒内圧の差からサイクル間のトルク値の差を推定する等して、トルクの変動(量)を検出しても良い。すなわち、トルク変動検出手段として筒内圧センサ34を用いても良い。ECU90は、トルクの変動(量)と、予め定められた変動量とを比較することで、トルク変動限界の状態にあるかを確認する。   Next, in S104, the ECU 90 checks whether the torque fluctuation limit of the internal combustion engine 100 is greater than a predetermined fluctuation amount (predetermined fluctuation amount). The “torque fluctuation limit state” can also be referred to as a “torque fluctuation worsening state”. Here, the means (torque fluctuation detecting means) for detecting the torque fluctuation is, for example, the torque sensor 30. The torque value of each cycle is acquired by the torque sensor 30, and the difference in torque value between cycles can be defined as “torque fluctuation (amount)” (for example, 10 torques of 10 consecutive cycles by the torque sensor 30). The torque value is acquired, and the difference between the minimum torque value and the maximum torque value among them can be defined as “torque fluctuation (amount)”. The in-cylinder pressure sensor 34 provided in the cylinder 10 acquires the in-cylinder pressure of each cycle, and estimates the difference in torque value between cycles from the difference in in-cylinder pressure between cycles. May be detected. That is, the in-cylinder pressure sensor 34 may be used as the torque fluctuation detection means. The ECU 90 compares the torque fluctuation (amount) with a predetermined fluctuation amount to confirm whether the torque fluctuation limit is reached.

S104で、トルクの変動が予め定められた変動量以下の場合、すなわち、トルク変動限界の状態では無い場合(S104:No)には、図6のフローを終了する。一方、トルクの変動が予め定められた変動量より大きい場合、すなわち、トルク変動限界の状態である場合(S104:Yes)には、S106に進む。   If the torque fluctuation is equal to or smaller than a predetermined fluctuation amount in S104, that is, if the torque fluctuation limit is not reached (S104: No), the flow of FIG. On the other hand, when the torque fluctuation is larger than the predetermined fluctuation amount, that is, when the torque fluctuation limit is reached (S104: Yes), the process proceeds to S106.

S106で、ECU90は、強いノックが発生している強ノック発生の状態であるかを確認する。「強ノック発生の状態」は、単に「ノック発生状態」と言うこともできる。ノックの発生を検出するための手段(ノック検出手段)は、例えば、ノックセンサ32である。ノックセンサ32は、ノックの強度を検出し、その検出値をECU90に出力する。ECU90は、入力されたノックの強度が、予め定められた強度を超えている場合に、強ノック発生の状態と判断する。ここで、予め定められた強度は、内燃機関100の回転数又はトルク、或いは、それらの両方に基づいて変更するものであっても良い。例えば、回転数およびトルクが高くなる程、高い強度が設定されたテーブルを予め用意しておき、S106の時点における回転数およびトルクに対応する強度をテーブルから読み出し、それを「予め定められた強度」として用いる。   In S106, the ECU 90 confirms whether or not a strong knock has been generated. The “strong knock occurrence state” can be simply referred to as a “knock occurrence state”. The means (knock detection means) for detecting the occurrence of knock is, for example, the knock sensor 32. Knock sensor 32 detects the strength of the knock and outputs the detected value to ECU 90. The ECU 90 determines that a strong knock has occurred when the input knock strength exceeds a predetermined strength. Here, the predetermined strength may be changed based on the rotational speed and / or torque of the internal combustion engine 100 or both of them. For example, a table in which a higher strength is set in advance as the rotational speed and torque are higher is prepared in advance, and the strength corresponding to the rotational speed and torque at the time of S106 is read from the table, and the “predetermined strength” Is used.

S106で、強ノック発生の状態である場合(S106:Yes)には、ECU90は、点火プラグ46の火花が吹き消えている(失火している)と判定する(S108)。すなわち、トルク変動(燃焼変動)の悪化の要因は「失火」であると特定する。そして、S112で、ECU90は、火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行う。「吹き消え抑制制御」は、「吹き消え回避制御」と言うこともできる。吹き消え抑制制御は、例えば、ECU90が、気流調整弁58(スワールコントロールバルブ或いはタンブルコントロールバルブ)を気筒10内の気流を低下させるように制御するものである。また、内燃機関100に油圧式の吸気バルブ64が用いられている場合には、吸気バルブ64の開閉期間を変更することが可能であるため、吹き消え抑制制御は、ECU90が吸気バルブ64の閉じている期間を長くするように吸気バルブ64を制御するものであっても良い。それにより、単位時間当たりの気筒10内への気流の量を低下させ、気筒10内の気流を低下させることができる。   If it is determined in step S106 that a strong knock has occurred (S106: Yes), the ECU 90 determines that the spark of the spark plug 46 has been blown out (misfired) (S108). That is, the cause of deterioration of torque fluctuation (combustion fluctuation) is identified as “misfire”. In S112, the ECU 90 performs blow-off suppression control that suppresses sparks from being blown off. “Blow-off suppression control” can also be referred to as “blow-off prevention control”. In the blow-off suppression control, for example, the ECU 90 controls the air flow adjustment valve 58 (a swirl control valve or a tumble control valve) so as to reduce the air flow in the cylinder 10. Further, when the hydraulic intake valve 64 is used in the internal combustion engine 100, the open / close period of the intake valve 64 can be changed. Therefore, the blow-off suppression control is performed when the ECU 90 closes the intake valve 64. The intake valve 64 may be controlled so as to lengthen the period of time. Thereby, the amount of airflow into the cylinder 10 per unit time can be reduced, and the airflow in the cylinder 10 can be reduced.

一方、S106で、強ノック発生の状態では無い場合(S106:No)には、ECU90は、燃焼期間が長期化していると判定する(S110)。すなわち、トルク変動(燃焼変動)の悪化の要因は「燃焼期間の長期化」であると特定する。そして、S114で、ECU90は、燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う。燃焼期間短縮制御は、例えば、ECU90が、気流調整弁58を気筒10内の気流を強めるように制御するものである。また、燃焼期間短縮制御は、ECU90が気筒10内のガス温度を上昇させるように吸気バルブ64のタイミングを制御するものであっても良い。具体的には、ECU90は、吸気バルブ64を開くタイミングを早める(筒内にガスを入れるタイミングを早める)ように制御する。   On the other hand, when it is not in the state of strong knock occurrence in S106 (S106: No), the ECU 90 determines that the combustion period is prolonged (S110). That is, the cause of the deterioration of torque fluctuation (combustion fluctuation) is specified as “prolonging the combustion period”. In S114, the ECU 90 performs combustion period shortening control for shortening the combustion period. In the combustion period shortening control, for example, the ECU 90 controls the airflow adjustment valve 58 so as to increase the airflow in the cylinder 10. The combustion period shortening control may be one in which the ECU 90 controls the timing of the intake valve 64 so as to increase the gas temperature in the cylinder 10. Specifically, the ECU 90 performs control so that the timing for opening the intake valve 64 is advanced (the timing for introducing gas into the cylinder is advanced).

S112の吹き消え抑制制御、或いは、S114の燃焼期間短縮制御を行った後は、再びS104に戻り、内燃機関100のトルクの変動が、まだトルク変動限界の状態にあるかを確認する。そして、トルク変動限界の状態である場合(S104:Yes)には、再びS106以降の処理を行う。すなわち、トルク変動の悪化が抑制されるまで、吹き消え抑制制御(S112)或いは燃焼期間短縮制御(S114)を継続する。   After performing the blowout suppression control in S112 or the combustion period shortening control in S114, the process returns to S104 again to check whether the torque fluctuation of the internal combustion engine 100 is still in the torque fluctuation limit state. And when it is in the state of a torque fluctuation limit (S104: Yes), the process after S106 is performed again. That is, the blow-off suppression control (S112) or the combustion period shortening control (S114) is continued until the deterioration of torque fluctuation is suppressed.

以上説明した本実施形態の火花点火式内燃機関100によれば、強いノックが発生しているか否かにより、トルク変動(燃焼変動)の要因が、「失火」なのか、「燃焼期間の長期化」なのかを簡易に特定することができる。そして、その要因に応じた処理が行われるため、的確にトルク変動の悪化を抑制することができる。また、トルク変動(燃焼変動)を抑制するために、A/Fを低下させたりEGR率を低下させることが無いため、熱効率が低下しない。なお、以上説明した本実施形態の内燃機関100では、「強いノックが発生している」か否かを判定したが、単に「ノックが発生している」か否かを判定して制御を行うものであっても良い。   According to the spark ignition type internal combustion engine 100 of the present embodiment described above, whether the cause of torque fluctuation (combustion fluctuation) is “misfire” or “longer combustion period” depending on whether or not a strong knock has occurred. Can be easily identified. And since the process according to the factor is performed, the deterioration of a torque fluctuation can be suppressed exactly. Moreover, in order to suppress torque fluctuations (combustion fluctuations), the A / F is not lowered and the EGR rate is not lowered, so that the thermal efficiency is not lowered. In the internal combustion engine 100 of the present embodiment described above, it is determined whether or not “strong knock has occurred”, but control is performed simply by determining whether or not “knock has occurred”. It may be a thing.

以上説明した実施形態の内燃機関100は、ノックセンサ32によって内燃機関100全体で、すなわち、複数の気筒10まとめて強いノックの発生有無を確認し、複数の気筒10まとめて吹き消え抑制制御を行った。しかし、気筒10毎に強いノックの発生有無を確認し、気筒10毎に吹き消え抑制制御を行っても良い。図7は、その場合のトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。図7のフローの各ステップのうち、図6のフローの各ステップと異なるのはS206,S208,S212であるため、それらのステップについて中心に説明し、それ以外のステップについては説明を省略するか、或いは、詳細に説明しない。   In the internal combustion engine 100 according to the embodiment described above, the knock sensor 32 as a whole checks the presence or absence of strong knocking in the plurality of cylinders 10 collectively, and performs blowout suppression control in the plurality of cylinders 10 collectively. It was. However, it is also possible to check whether or not a strong knock has occurred for each cylinder 10 and perform blow-off suppression control for each cylinder 10. FIG. 7 is a flowchart showing a flow of control for suppressing deterioration of torque fluctuation in that case. Of the steps in the flow of FIG. 7, the steps different from the steps of the flow of FIG. 6 are S206, S208, and S212. Therefore, those steps will be mainly described, and description of the other steps will be omitted. Or, it will not be described in detail.

図7に示すように、S206で、ECU90は、気筒10毎に強いノックが発生しているか(強ノック発生の状態であるか)を確認する。S206におけるノックの発生を検出するための手段(ノック検出手段)は、例えば、気筒10毎に設けられた筒内圧センサ34である。各気筒10の筒内圧センサ34は、気筒10内の圧力を検出し、その検出値をECU90に出力する。ECU90は、入力された各気筒10の圧力の値に対して、ハイパスフィルタ等を用いて高周波の圧力振動成分を抽出する。そして、その高周波の圧力振動成分が、予め定められた値を超えている場合に、強ノック発生の状態と判断する。ECU90は、これを各気筒10の圧力毎に行う。ここで、予め定められた値は、内燃機関100の回転数又はトルク、或いは、それらの両方に基づいて変更するものであっても良い。例えば、回転数およびトルクが高くなる程、高い値が設定されたテーブルを予め用意しておき、S206の時点における回転数およびトルクに対応する値をテーブルから読み出し、それを「予め定められた値」として用いる。   As shown in FIG. 7, in S206, the ECU 90 confirms whether a strong knock has occurred for each cylinder 10 (whether a strong knock has occurred). The means (knock detection means) for detecting the occurrence of knocking in S206 is, for example, an in-cylinder pressure sensor 34 provided for each cylinder 10. The in-cylinder pressure sensor 34 of each cylinder 10 detects the pressure in the cylinder 10 and outputs the detected value to the ECU 90. The ECU 90 extracts a high-frequency pressure vibration component from the input pressure value of each cylinder 10 using a high-pass filter or the like. If the high-frequency pressure vibration component exceeds a predetermined value, it is determined that a strong knock has occurred. The ECU 90 performs this for each pressure of each cylinder 10. Here, the predetermined value may be changed based on the rotational speed or torque of the internal combustion engine 100, or both of them. For example, a table in which a higher value is set in advance as the rotation speed and torque increase is prepared in advance, and values corresponding to the rotation speed and torque at the time of S206 are read from the table, and the values are set to “predetermined values”. Is used.

S206で、強ノック発生の状態の気筒10が1つでもある場合(S206:Yes)には、S208に進む。S208で、ECU90は、強ノック発生の状態の気筒10において点火プラグ46の火花が吹き消えている(失火している)と判定する。そして、S212で、ECU90は、強ノック発生の状態の気筒10のみに対して、火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行う。すなわち、例えば、ECU90が、強いノックが発生している気筒10の気流調整弁58を、その気筒10内の気流を低下させるように制御する。一方、強ノック発生の状態の気筒10が1つも無い場合(S206:No)には、S210に進む。S210で、ECU90は、燃焼期間が長期化していると判定し、S214で、ECU90は、燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う。   In S206, when there is even one cylinder 10 in which strong knock has occurred (S206: Yes), the process proceeds to S208. In S208, the ECU 90 determines that the spark of the spark plug 46 has blown out (misfired) in the cylinder 10 in the strong knock occurrence state. In S212, the ECU 90 performs blow-off suppression control that suppresses the blow-off of the spark only for the cylinder 10 in a state where a strong knock has occurred. That is, for example, the ECU 90 controls the airflow adjustment valve 58 of the cylinder 10 in which a strong knock is generated so as to reduce the airflow in the cylinder 10. On the other hand, when there is no strong knock occurrence cylinder 10 (S206: No), the process proceeds to S210. In S210, the ECU 90 determines that the combustion period has become longer, and in S214, the ECU 90 performs combustion period shortening control to shorten the combustion period.

以上説明したように、筒内圧センサ34を用いて気筒10毎に強いノックの発生有無を検出すれば、気筒10毎に失火が起きているかを判定でき、失火が起きている気筒10に対してのみ吹き消え抑制制御を行うことができる。従来技術である特許文献1,2のように、失火の有無を内燃機関の回転速度変動量に基づいて判定した場合には、内燃機関の運転状態によっては失火の検出精度に問題があり、どの気筒で失火が発生しているか判定できず、気筒毎に制御をすることは不可能である。しかし、以上説明した実施形態によれば、的確に失火を検出することができ、気筒10毎に失火の有無を特定し、気筒10毎に制御することが可能である。   As described above, if the presence or absence of strong knocking is detected for each cylinder 10 using the in-cylinder pressure sensor 34, it is possible to determine whether misfire has occurred for each cylinder 10, and for the cylinder 10 in which misfire has occurred. Only blowout suppression control can be performed. When the presence / absence of misfire is determined based on the rotational speed fluctuation amount of the internal combustion engine as in Patent Documents 1 and 2, which are the prior art, there is a problem in the misfire detection accuracy depending on the operating state of the internal combustion engine. It cannot be determined whether a misfire has occurred in the cylinder, and it is impossible to control each cylinder. However, according to the embodiment described above, it is possible to accurately detect misfire, to specify the presence or absence of misfire for each cylinder 10, and to control for each cylinder 10.

以上説明した実施形態の内燃機関100は、強いノックの発生有無によってトルク変動の要因を特定した。しかし、図3および図4から分かるように、ノックの発生時は気筒10内の最大圧力が高くなるため、ノックの発生有無の代わりに、最大圧力の値を用いてトルク変動の要因を特定しても良い。図8は、その場合のトルク変動の悪化を抑制する制御の流れを示すフローチャートである。図8のフローの各ステップのうち、図6のフローの各ステップと異なるのはS306であるため、そのステップについて中心に説明し、それ以外のステップについては説明を省略するか、或いは、詳細に説明しない。   In the internal combustion engine 100 of the embodiment described above, the cause of torque fluctuation is specified by the presence or absence of strong knock. However, as can be seen from FIG. 3 and FIG. 4, the maximum pressure in the cylinder 10 becomes high when knocking occurs, and therefore the cause of torque fluctuation is specified using the value of the maximum pressure instead of whether knocking occurs or not. May be. FIG. 8 is a flowchart showing a flow of control for suppressing deterioration of torque fluctuation in that case. Of the steps in the flow of FIG. 8, the difference from the steps of the flow of FIG. 6 is S306. Therefore, the steps will be mainly described, and description of the other steps will be omitted or detailed. I do not explain.

図8に示すように、S306で、ECU90は、気筒10内の最大圧力が予め定められた圧力(規定値)を超えている高圧力状態であるかを確認する。気筒10内の圧力は、例えば、筒内圧センサ34によって取得する(圧力検出手段は、筒内圧センサ34である)。気筒10内の最大圧力は、例えば、連続する10サイクルにおける気筒10内の最大の圧力値とすることができる。複数の気筒10がある場合には、気筒10毎の最大圧力のうち、最大の値をS306の最大圧力として用いてもよい。   As shown in FIG. 8, in S306, the ECU 90 confirms whether or not the maximum pressure in the cylinder 10 is in a high pressure state exceeding a predetermined pressure (specified value). The pressure in the cylinder 10 is acquired by, for example, the in-cylinder pressure sensor 34 (the pressure detecting means is the in-cylinder pressure sensor 34). The maximum pressure in the cylinder 10 can be, for example, the maximum pressure value in the cylinder 10 in 10 consecutive cycles. When there are a plurality of cylinders 10, the maximum value among the maximum pressures for each cylinder 10 may be used as the maximum pressure in S306.

S306で、気筒10内の最大圧力が予め定められた圧力を超えている高圧力状態である場合(S306:Yes)には、S308に進む。S308で、ECU90は、点火プラグ46の火花が吹き消えている(失火している)と判定し、S312で、ECU90は、吹き消え抑制制御を行う。一方、S306で、気筒10内の最大圧力が予め定められた圧力を超えていない(高圧力状態ではない)場合(S306:No)には、S310に進む。S310で、ECU90は、燃焼期間が長期化していると判定し、S314で、ECU90は、燃焼期間短縮制御を行う。   If it is determined in S306 that the maximum pressure in the cylinder 10 exceeds the predetermined pressure (S306: Yes), the process proceeds to S308. In S308, the ECU 90 determines that the spark of the spark plug 46 has been blown off (misfired), and in S312, the ECU 90 performs blow-off suppression control. On the other hand, in S306, when the maximum pressure in the cylinder 10 does not exceed a predetermined pressure (not in a high pressure state) (S306: No), the process proceeds to S310. In S310, the ECU 90 determines that the combustion period has become longer, and in S314, the ECU 90 performs combustion period shortening control.

なお、S306で、ECU90は、気筒10毎に設けられた筒内圧センサ34を用いて、気筒10毎に、気筒10内の最大圧力が予め定められた圧力を超えている高圧力状態であるかを確認しても良い。そして、S308で、ECU90は、高圧力状態である気筒10において点火プラグ46の火花が吹き消えている(失火している)と判定し、S312で、ECU90は、高圧力状態である気筒10のみに対して、吹き消え抑制制御を行っても良い。   In S306, the ECU 90 is in a high pressure state in which the maximum pressure in the cylinder 10 exceeds a predetermined pressure for each cylinder 10 using the in-cylinder pressure sensor 34 provided for each cylinder 10. You may check. In S308, the ECU 90 determines that the spark of the spark plug 46 has blown out (misfired) in the cylinder 10 in the high pressure state, and in S312, the ECU 90 determines that only the cylinder 10 in the high pressure state. In contrast, blow-off suppression control may be performed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, it can implement with a various form. .

10,10−1,10−2,10−3,10−4 気筒、12 スロットル弁、13 吸気管、15 吸気マニホールド、18 排気マニホールド、19 排気管、20 触媒、21 EGR装置、22 EGR管、23 EGRクーラ、24 EGR弁、25 EGR通路、30 トルクセンサ、32 ノックセンサ、34 筒内圧センサ、36 空燃比センサ、40 シリンダブロック、41 シリンダヘッド、42 シリンダ、43 燃焼室、46 点火プラグ、50 ピストン、51 コネクティングロッド、56 インジェクタ、58 気流調整弁、60 吸気ポート、62 排気ポート、64 吸気バルブ、66 排気バルブ、90 ECU、100 火花点火式内燃機関。
10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 cylinder, 12 throttle valve, 13 intake pipe, 15 intake manifold, 18 exhaust manifold, 19 exhaust pipe, 20 catalyst, 21 EGR device, 22 EGR pipe, 23 EGR cooler, 24 EGR valve, 25 EGR passage, 30 torque sensor, 32 knock sensor, 34 in-cylinder pressure sensor, 36 air-fuel ratio sensor, 40 cylinder block, 41 cylinder head, 42 cylinder, 43 combustion chamber, 46 spark plug, 50 Piston, 51 Connecting rod, 56 Injector, 58 Air flow regulating valve, 60 Intake port, 62 Exhaust port, 64 Intake valve, 66 Exhaust valve, 90 ECU, 100 Spark ignition internal combustion engine.

Claims (8)

火花点火式内燃機関であって、
前記内燃機関におけるトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、
前記内燃機関におけるノックの発生を検出するノック検出手段と、
前記内燃機関における前記トルクの変動を抑制する制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記トルクの変動が所定変動量より大きいトルク変動悪化状態であり、かつ、前記ノックが発生しているノック発生状態である場合には、前記内燃機関の火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行い、
前記トルク変動悪化状態であり、かつ、前記ノック発生状態ではない場合には、前記内燃機関の燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う、火花点火式内燃機関。
A spark ignition internal combustion engine,
Torque fluctuation detecting means for detecting torque fluctuation in the internal combustion engine;
Knock detecting means for detecting occurrence of knock in the internal combustion engine;
Control means for controlling the torque fluctuation in the internal combustion engine,
The control means includes
Blow-out suppression that suppresses the blow-off of the spark of the internal combustion engine when the torque fluctuation is in a state of worsening torque fluctuation that is greater than a predetermined fluctuation amount and is in a knock-generating state in which the knock has occurred. Control
A spark ignition type internal combustion engine that performs combustion period shortening control for shortening a combustion period of the internal combustion engine when the torque fluctuation is in a deteriorated state and is not in the knocking state.
請求項1に記載の火花点火式内燃機関であって、
前記ノック検出手段は、気筒毎に前記ノックの発生を検出し、
前記制御手段は、気筒毎に前記ノック発生状態に応じて前記吹き消え抑制制御を行う、火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
The knock detection means detects the occurrence of the knock for each cylinder,
The spark-ignition internal combustion engine, wherein the control means performs the blow-out suppression control in accordance with the knock occurrence state for each cylinder.
請求項1または2に記載の火花点火式内燃機関であって、
前記ノック検出手段は、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサであり、
前記制御手段は、前記気筒内の圧力から抽出された高周波の圧力振動成分が、前記内燃機関の回転数、及び、トルクの少なくとも1つに応じて予め定められた値を超えた場合に、前記ノック発生状態と判断する、火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The knock detection means is an in-cylinder pressure sensor that detects a pressure in the cylinder,
The control means, when the high-frequency pressure vibration component extracted from the pressure in the cylinder exceeds a predetermined value according to at least one of the rotational speed and torque of the internal combustion engine, A spark ignition type internal combustion engine that judges that a knock has occurred.
請求項1に記載の火花点火式内燃機関であって、
前記ノック検出手段は、ノックの強度を検出するノックセンサであり、
前記制御手段は、前記ノックの強度が前記内燃機関の回転数、及び、トルクの少なくとも1つに応じて予め定められた強度を超えた場合に、前記ノック発生状態と判断する、火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to claim 1,
The knock detection means is a knock sensor that detects the strength of the knock,
The spark-ignition internal combustion engine determines that the knock has occurred when the knock exceeds a predetermined strength according to at least one of the rotational speed and torque of the internal combustion engine. organ.
請求項1から4のいずれか一項に記載の火花点火式内燃機関であって、
前記制御手段は、前記吹き消え抑制制御を、気筒内の気流を低下させるように気流調整弁を制御することで行う、火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The spark-ignition internal combustion engine, wherein the control means performs the blow-off suppression control by controlling an airflow adjustment valve so as to reduce an airflow in the cylinder.
請求項1から5のいずれか一項に記載の火花点火式内燃機関であって、
前記制御手段は、前記燃焼期間短縮制御を、気筒内の気流を強めるように気流調整弁を制御することで行う、火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The spark ignition type internal combustion engine, wherein the control means performs the combustion period shortening control by controlling an airflow adjustment valve so as to increase the airflow in the cylinder.
請求項1から5のいずれか一項に記載の火花点火式内燃機関であって、
前記制御手段は、前記燃焼期間短縮制御を、気筒内のガス温度を上昇させるように吸気バルブのタイミングを制御することで行う、火花点火式内燃機関。
The spark ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
The spark ignition type internal combustion engine, wherein the control means performs the combustion period shortening control by controlling a timing of an intake valve so as to increase a gas temperature in a cylinder.
火花点火式内燃機関であって、
前記内燃機関におけるトルクの変動を検出するトルク変動検出手段と、
前記内燃機関の気筒内の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記内燃機関における前記トルクの変動を抑制する制御を行う制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記トルクの変動が所定変動量より大きいトルク変動悪化状態であり、かつ、前記内燃機関における前記気筒内の最大圧力が予め定められた圧力を超えている高圧力状態である場合には、前記内燃機関の火花が吹き消えることを抑制する吹き消え抑制制御を行い、
前記トルク変動悪化状態であり、かつ、前記高圧力状態ではない場合には、前記内燃機関の燃焼期間を短縮させる燃焼期間短縮制御を行う、火花点火式内燃機関。
A spark ignition internal combustion engine,
Torque fluctuation detecting means for detecting torque fluctuation in the internal combustion engine;
Pressure detecting means for detecting a pressure in a cylinder of the internal combustion engine;
Control means for controlling the torque fluctuation in the internal combustion engine,
The control means includes
When the torque fluctuation is in a torque fluctuation worsening state larger than a predetermined fluctuation amount, and the maximum pressure in the cylinder in the internal combustion engine is a high pressure state exceeding a predetermined pressure, the internal combustion engine Blow-out suppression control that suppresses the sparks of the engine from blowing out,
A spark ignition internal combustion engine that performs combustion period shortening control for shortening the combustion period of the internal combustion engine when the torque fluctuation is in a deteriorated state and not in the high pressure state.
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