JP2020084912A - Controller for internal combustion engine - Google Patents

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英一郎 大畠
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英一郎 大畠
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Abstract

To detect failure of a combustion pressure sensor even in a case where a combustion pressure sensor is not installed in each of a plurality of cylinder in an internal combustion engine or a case where a plurality of combustion pressure sensors is broken simultaneously.SOLUTION: A crank angle sensor that detects a rotation angle of a crankshaft that is rotationally driven by an internal combustion engine, and a combustion pressure sensor that detects combustion pressure P in at least one of a plurality of cylinders are attached to the internal combustion engine. A controller for an internal combustion engine calculates indicated mean effective pressure IMEP based on the combustion pressure P detected by the combustion pressure sensor, and calculates an amplitude C of a primary component of a crank angular velocity N based on the rotation angle detected by the crank angle sensor. Then, the controller calculates an approximate expression based on the history of the indicated mean effective pressure IMEP and the amplitude C, and detects failure of the combustion pressure sensor based on the approximate expression.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

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

近年、車両の燃費向上のため、理論空燃比よりも薄い混合気で内燃機関を運転する技術や、燃焼後の排気ガスの一部を取り入れて再度内燃機関に吸気させる技術などを取り入れた内燃機関の制御装置が開発されている。 In recent years, in order to improve the fuel efficiency of vehicles, internal combustion engines that incorporate the technology of operating an internal combustion engine with an air-fuel mixture that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and the technology of taking in part of the exhaust gas after combustion and letting it into the internal combustion engine again Control devices have been developed.

この種の制御装置を用いて制御される内燃機関では、燃焼室における燃料や空気の量が理論値から乖離するため、燃焼室での燃焼が不安定となる。その結果、車両では、内燃機関の燃焼トルク(エンジントルク)の変動増大による振動が大きくなり、運転者の乗り心地が悪化してしまう。したがって、燃焼状態を正確に検出し、その検出結果に応じた内燃機関の制御を行うことが重要となる。 In an internal combustion engine that is controlled using this type of control device, the amount of fuel and air in the combustion chamber deviates from the theoretical value, and combustion in the combustion chamber becomes unstable. As a result, in the vehicle, vibrations due to increased fluctuations in the combustion torque of the internal combustion engine (engine torque) increase, and the ride comfort of the driver deteriorates. Therefore, it is important to accurately detect the combustion state and control the internal combustion engine according to the detection result.

内燃機関の燃焼状態を正確に検出する手段として、燃焼圧センサがある。燃焼室内へ燃焼圧センサを設置することで、燃焼状態の正確な検出が可能となる。しかし、燃焼室内へ設置された燃焼圧センサは、燃焼による高い圧力と高い温度に接するため、故障の確率が高くなる。燃焼圧センサが故障した状態で、誤検出した燃焼圧を基に内燃機関の制御を行うと、燃焼室での燃焼がより不安定になる可能性がある。 A combustion pressure sensor is a means for accurately detecting the combustion state of an internal combustion engine. By installing the combustion pressure sensor in the combustion chamber, it is possible to accurately detect the combustion state. However, since the combustion pressure sensor installed in the combustion chamber is in contact with high pressure and high temperature due to combustion, the probability of failure increases. If the internal combustion engine is controlled based on the combustion pressure that is erroneously detected when the combustion pressure sensor has failed, combustion in the combustion chamber may become more unstable.

燃焼圧センサの故障検出に関して、特許文献1が知られている。特許文献1には、多気筒エンジンの各気筒に取り付けられた燃焼圧センサ(筒内圧センサ)の検出値を比較し、その差から筒内圧センサの故障を検出する技術が開示されている。 Patent Document 1 is known for detecting a failure of a combustion pressure sensor. Patent Document 1 discloses a technique of comparing detected values of combustion pressure sensors (in-cylinder pressure sensors) attached to each cylinder of a multi-cylinder engine and detecting a failure of the in-cylinder pressure sensor from the difference.

特開2016−98754号公報JP, 2016-98754, A

特許文献1に開示されている技術は、少なくとも2つ以上の気筒へ燃焼圧センサが装着されていることが前提となっている。そのため、1つの気筒のみに燃焼圧センサが装着されている場合には、燃焼圧センサの故障を検出できない。また、経年劣化やエンジンの過熱などによって複数の燃焼圧センサが同時に故障した場合にも、燃焼圧センサの故障を検出できない。 The technique disclosed in Patent Document 1 is based on the premise that the combustion pressure sensor is attached to at least two or more cylinders. Therefore, when the combustion pressure sensor is mounted on only one cylinder, the failure of the combustion pressure sensor cannot be detected. Further, even when a plurality of combustion pressure sensors are simultaneously broken down due to deterioration over time or engine overheating, the failure of the combustion pressure sensors cannot be detected.

したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、内燃機関の複数の気筒に燃焼圧センサがそれぞれ設置されていない場合や、複数の燃焼圧センサが同時に故障した場合であっても、燃焼圧センサの故障を検出することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, in the case where the combustion pressure sensor is not installed in each of the plurality of cylinders of the internal combustion engine, or when the plurality of combustion pressure sensors simultaneously fail. Also aims to detect a failure of the combustion pressure sensor.

本発明による内燃機関用制御装置は、複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関には、前記内燃機関により回転駆動されるクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサと、前記複数の気筒の少なくとも1つにおける燃焼圧を検出する燃焼圧センサと、が取り付けられており、前記制御装置は、前記燃焼圧センサが検出した前記燃焼圧に基づいて図示平均有効圧を算出し、前記クランク角センサが検出した前記回転角に基づくクランク角速度の一次成分の振幅を算出し、前記図示平均有効圧および前記振幅の履歴から近似式を算出し、前記近似式に基づいて前記燃焼圧センサの故障を検出する。 An internal combustion engine control device according to the present invention is a control device for an internal combustion engine having a plurality of cylinders, wherein the internal combustion engine includes a crank angle sensor that detects a rotation angle of a crankshaft that is rotationally driven by the internal combustion engine. , A combustion pressure sensor that detects a combustion pressure in at least one of the plurality of cylinders, and the control device calculates an indicated mean effective pressure based on the combustion pressure detected by the combustion pressure sensor. Then, the amplitude of the first-order component of the crank angular velocity based on the rotation angle detected by the crank angle sensor is calculated, an approximate expression is calculated from the indicated mean effective pressure and the history of the amplitude, and the combustion based on the approximate expression is performed. Detect pressure sensor failure.

本発明によれば、内燃機関の複数の気筒に燃焼圧センサがそれぞれ設置されていない場合や、複数の燃焼圧センサが同時に故障した場合であっても、燃焼圧センサの故障を検出することができる。 According to the present invention, it is possible to detect the failure of the combustion pressure sensor even when the combustion pressure sensor is not installed in each of the plurality of cylinders of the internal combustion engine, or even when the plurality of combustion pressure sensors simultaneously fail. it can.

実施の形態にかかる内燃機関及び内燃機機関の制御装置の要部構成を説明する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a main part configuration of an internal combustion engine and a control device for an internal combustion engine according to an embodiment. 実施の形態にかかる制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。It is a functional block diagram explaining the functional composition of the control device concerning an embodiment. 制御装置を適用した内燃機関の要部構成を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the principal part structure of the internal combustion engine to which the control device is applied. 気筒の配列を説明する平面図である。It is a top view explaining the arrangement of a cylinder. 失火状態と燃焼状態のそれぞれにおける燃焼圧、図示平均有効圧、クランク角速度およびクランク角速度の一次成分の振幅の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the combustion pressure in each of the misfire state and the combustion state, the indicated mean effective pressure, the crank angular velocity, and the amplitude of the primary component of the crank angular velocity. 燃焼状態と失火状態における周波数成分毎のクランク角速度の振幅の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the amplitude of the crank angular velocity for every frequency component in a combustion state and a misfire state. 所定のモード走行時におけるクランク角速度の一次成分の振幅と図示平均有効圧との相関の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the correlation of the amplitude of the primary component of crank angular velocity at the time of predetermined mode driving|running, and the indicated mean effective pressure. 実施の形態にかかる燃焼圧センサの故障検出処理の手順を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a procedure of failure detection processing of the combustion pressure sensor according to the embodiment.

以下、本発明の実施の形態にかかる内燃機関用制御装置の一態様である制御装置1を説明する。この実施の形態では、制御装置1により、4気筒の内燃機関100を制御する場合を例示して説明する。
以下、実施の形態において、内燃機関100の一部の構成又は全ての構成及び制御装置1の一部の構成又は全ての構成を組み合わせたものを、内燃機関100の制御装置1と言う。
Hereinafter, the control device 1 which is one mode of the control device for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the case where the control device 1 controls the four-cylinder internal combustion engine 100 will be described as an example.
Hereinafter, in the embodiment, a combination of a part or all of the internal combustion engine 100 and a part or all of the control device 1 is referred to as a control device 1 of the internal combustion engine 100.

[内燃機関]
図1は、内燃機関100及び内燃機関100を制御する制御装置1の要部構成を説明する図である。
[Internal combustion engine]
FIG. 1 is a diagram illustrating a main part configuration of an internal combustion engine 100 and a control device 1 that controls the internal combustion engine 100.

内燃機関100では、外部から吸引した空気はエアクリーナ110、吸気管111、吸気マニホールド112を通流し、各気筒150に流入する。各気筒150に流入する空気量は、スロットル弁113により調整され、スロットル弁113で調整された空気量は、流量センサ114により測定される。また、各気筒150に流入する空気の圧力は、吸気マニホールド112に設けられた吸気圧センサ116(図3参照)により測定される。 In the internal combustion engine 100, the air sucked from the outside flows through the air cleaner 110, the intake pipe 111, and the intake manifold 112, and then flows into each cylinder 150. The amount of air flowing into each cylinder 150 is adjusted by the throttle valve 113, and the amount of air adjusted by the throttle valve 113 is measured by the flow rate sensor 114. The pressure of the air flowing into each cylinder 150 is measured by the intake pressure sensor 116 (see FIG. 3) provided in the intake manifold 112.

スロットル弁113には、スロットルの開度を検出するスロットル開度センサ113aが設けられている。このスロットル開度センサ113aで検出されたスロットル弁113の開度情報は、制御装置(Electronic Control Unit:ECU)1に出力される。 The throttle valve 113 is provided with a throttle opening sensor 113a that detects the opening of the throttle. The opening information of the throttle valve 113 detected by the throttle opening sensor 113a is output to a control device (Electronic Control Unit: ECU) 1.

なお、スロットル弁113は、電動機で駆動される電子スロットル弁が用いられるが、空気の流量を適切に調整できるものであれば、その他の方式によるものでもよい。 An electronic throttle valve driven by an electric motor is used as the throttle valve 113, but any other system may be used as long as the flow rate of air can be appropriately adjusted.

各気筒150に流入したガスの温度は、吸気温センサ115で検出される。 The temperature of the gas flowing into each cylinder 150 is detected by the intake air temperature sensor 115.

クランクシャフト123に取り付けられたリングギア120の径方向外側には、クランク角センサ121が設けられている。このクランク角センサ121により、クランクシャフト123の回転角度が検出される。実施の形態では、クランク角センサ121は、例えば10°毎及び燃焼周期毎のクランクシャフト123の回転角度を検出する。 A crank angle sensor 121 is provided outside the ring gear 120 attached to the crankshaft 123 in the radial direction. The crank angle sensor 121 detects the rotation angle of the crankshaft 123. In the embodiment, the crank angle sensor 121 detects, for example, the rotation angle of the crankshaft 123 every 10° and each combustion cycle.

内燃機関100のウォータジャケット(図示せず)には、水温センサ122が設けられている。この水温センサ122により、内燃機関100の冷却水の温度を検出する。 A water temperature sensor 122 is provided on a water jacket (not shown) of the internal combustion engine 100. The water temperature sensor 122 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 100.

また、車両には、アクセルペダル125の変位量(踏み込み量)を検出するアクセルポジションセンサ(Accelerator Position Sensor:APS)126が設けられている。このアクセルポジションセンサ126により、運転者の要求トルクを検出する。このアクセルポジションセンサ126で検出された運転者の要求トルクは、後述する制御装置1に出力される。制御装置1は、この要求トルクに基づいて、スロットル弁113を制御する。 Further, the vehicle is provided with an accelerator position sensor (APS) 126 that detects a displacement amount (depression amount) of the accelerator pedal 125. The accelerator position sensor 126 detects the torque required by the driver. The driver's required torque detected by the accelerator position sensor 126 is output to the control device 1 described later. The control device 1 controls the throttle valve 113 based on this required torque.

燃料タンク130に貯留された燃料は、フィードポンプ131によって吸引された後、燃料配管133を通流して加圧ポンプ132に誘導される。加圧ポンプ132は、フィードポンプ131から供給された燃料を加圧して所定の燃料圧に調整し、燃料配管133を介して、各気筒150に設置された燃料噴射弁(インジェクタ)134に送出する。加圧ポンプ132で圧力調整された結果、余分な燃料は戻り配管(図示せず)を介して燃料タンク130に戻される。 The fuel stored in the fuel tank 130 is sucked by the feed pump 131, then flows through the fuel pipe 133, and is guided to the pressurizing pump 132. The pressurizing pump 132 pressurizes the fuel supplied from the feed pump 131 to adjust it to a predetermined fuel pressure, and sends it to a fuel injection valve (injector) 134 installed in each cylinder 150 via a fuel pipe 133. .. As a result of the pressure adjustment by the pressurizing pump 132, excess fuel is returned to the fuel tank 130 via a return pipe (not shown).

燃料噴射弁134は、加圧ポンプ132により加圧された燃料を各気筒150内に噴射する。なお、図1では燃料噴射弁134が吸気マニホールド112に取り付けられているが、実際には、燃料を気筒150内に噴射できるように、内燃機関100のシリンダヘッド180に取り付けられている。 The fuel injection valve 134 injects the fuel pressurized by the pressure pump 132 into each cylinder 150. Although the fuel injection valve 134 is attached to the intake manifold 112 in FIG. 1, it is actually attached to the cylinder head 180 of the internal combustion engine 100 so that fuel can be injected into the cylinder 150.

内燃機関100の各気筒150内には、燃焼圧センサ(Cylinder Pressure Sensor:CPS、筒内圧センサとも言う)140が設けられている。燃焼圧センサ140は、気筒150内の圧力(燃焼圧)を検出する。 Inside each cylinder 150 of the internal combustion engine 100, a combustion pressure sensor (Cylinder Pressure Sensor: CPS, also called an in-cylinder pressure sensor) 140 is provided. The combustion pressure sensor 140 detects the pressure (combustion pressure) in the cylinder 150.

燃焼圧センサ140は、内燃機関100の機械的振動を計測することで燃焼圧を検出する振動検出型のセンサである。実施の形態では、燃焼圧センサ140は、非共振型の振動検出センサであり、広い周波数帯域に渡って内燃機関100の振動を検出することができるようになっている。 The combustion pressure sensor 140 is a vibration detection type sensor that detects the combustion pressure by measuring the mechanical vibration of the internal combustion engine 100. In the embodiment, the combustion pressure sensor 140 is a non-resonance type vibration detection sensor, and can detect the vibration of the internal combustion engine 100 over a wide frequency band.

各気筒150には、燃焼後のガス(排気ガス)を気筒150の外側に排出する排気マニホールド160が取り付けられている。この排気マニホールド160の排気側には、三元触媒161が設けられており、気筒150から排気マニホールド160に排気ガスが排出される。この排気ガスは、排気マニホールド160を通って三元触媒161で浄化された後、大気に排出される。 An exhaust manifold 160 that discharges the gas (exhaust gas) after combustion to the outside of the cylinder 150 is attached to each cylinder 150. A three-way catalyst 161 is provided on the exhaust side of the exhaust manifold 160, and exhaust gas is discharged from the cylinder 150 to the exhaust manifold 160. The exhaust gas passes through the exhaust manifold 160, is purified by the three-way catalyst 161, and is then discharged to the atmosphere.

三元触媒161の上流側には、上流側空燃比センサ162と排気温センサ164とが設けられている。上流側空燃比センサ162は、各気筒150から排出された排気ガスの空燃比を連続的に検出する。排気温センサ164は、気筒150から排出された排気ガスの温度を測定する。 An upstream air-fuel ratio sensor 162 and an exhaust temperature sensor 164 are provided on the upstream side of the three-way catalyst 161. The upstream air-fuel ratio sensor 162 continuously detects the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from each cylinder 150. The exhaust temperature sensor 164 measures the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder 150.

また、三元触媒161の下流側には、下流側空燃比センサ163が設けられている。この下流側空燃比センサ163は、理論空燃比近傍でスイッチ的な検出信号を出力する。実施の形態では、下流側空燃比センサ163は、例えばO2センサである。 A downstream air-fuel ratio sensor 163 is provided downstream of the three-way catalyst 161. The downstream air-fuel ratio sensor 163 outputs a switch-like detection signal in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. In the embodiment, the downstream air-fuel ratio sensor 163 is, for example, an O2 sensor.

また、各気筒150の上部には、点火プラグ200が各々設けられている。点火プラグ200の放電(点火)により、気筒150内の空気と燃料との混合気に火花が着火し、気筒150内で爆発が起こり、ピストン170が押し下げられる。ピストン170が押し下げられることにより、クランクシャフト123が回転する。 In addition, an ignition plug 200 is provided above each cylinder 150. Due to the discharge (ignition) of the spark plug 200, a spark is ignited in the mixture of air and fuel in the cylinder 150, an explosion occurs in the cylinder 150, and the piston 170 is pushed down. When the piston 170 is pushed down, the crankshaft 123 rotates.

点火プラグ200には、点火プラグ200に供給される電気エネルギー(電圧)を生成する点火コイル300が接続されている。点火コイル300で発生した電圧により、点火プラグ200の中心電極と外側電極との間に放電が生じる。 An ignition coil 300 that generates electric energy (voltage) supplied to the spark plug 200 is connected to the spark plug 200. The voltage generated in the ignition coil 300 causes discharge between the center electrode and the outer electrode of the spark plug 200.

前述したスロットル開度センサ113a、流量センサ114、クランク角センサ121、アクセルポジションセンサ126、水温センサ122、燃焼圧センサ140等の各種センサからの出力信号は、制御装置1に出力される。制御装置1では、これら各種センサからの出力信号に基づいて、内燃機関100の運転状態を検出し、気筒150内に送出する空気量(目標空気量)、燃料噴射量、点火プラグ200の点火タイミング等の制御を行う。 Output signals from various sensors such as the throttle opening sensor 113a, the flow rate sensor 114, the crank angle sensor 121, the accelerator position sensor 126, the water temperature sensor 122, and the combustion pressure sensor 140 described above are output to the control device 1. In the control device 1, the operating state of the internal combustion engine 100 is detected based on the output signals from these various sensors, and the air amount (target air amount) to be sent into the cylinder 150, the fuel injection amount, the ignition timing of the spark plug 200. Etc. are controlled.

制御装置1で演算された目標空気量は、スロットル開度(目標スロットル開度)から電子スロットル駆動信号に変換され、スロットル弁113を駆動する電動機(図示せず)に出力される。さらに、制御装置1で演算された点火タイミングは、通電開始角と通電角に変換された点火信号として点火コイル300に出力され、その点火信号に基づいて、点火プラグ200で放電(点火)される。 The target air amount calculated by the control device 1 is converted from a throttle opening (target throttle opening) into an electronic throttle drive signal and output to an electric motor (not shown) that drives the throttle valve 113. Further, the ignition timing calculated by the control device 1 is output to the ignition coil 300 as an ignition signal converted into the energization start angle and the energization angle, and the spark plug 200 is discharged (ignited) based on the ignition signal. ..

[制御装置のハードウェア構成]
次に、制御装置1のハードウェアの全体構成を説明する。
[Hardware configuration of control device]
Next, the overall hardware configuration of the control device 1 will be described.

図1に示すように、制御装置1は、アナログ入力部10と、デジタル入力部20と、A/D(Analog/Digital)変換部30と、RAM(Random Access Memory)40と、MPU(Micro−Processing Unit)50と、ROM(Read Only Memory)60と、I/O(Input/Output)ポート70と、出力回路80と、を有する。 As shown in FIG. 1, the control device 1 includes an analog input unit 10, a digital input unit 20, an A/D (Analog/Digital) conversion unit 30, a RAM (Random Access Memory) 40, and an MPU (Micro-). A processing unit 50, a ROM (Read Only Memory) 60, an I/O (Input/Output) port 70, and an output circuit 80.

アナログ入力部10には、スロットル開度センサ113a、流量センサ114、アクセルポジションセンサ126、上流側空燃比センサ162、下流側空燃比センサ163、燃焼圧センサ140、水温センサ122等の各種センサからのアナログ出力信号が入力される。 The analog input unit 10 includes various sensors such as a throttle opening sensor 113a, a flow rate sensor 114, an accelerator position sensor 126, an upstream side air-fuel ratio sensor 162, a downstream side air-fuel ratio sensor 163, a combustion pressure sensor 140, and a water temperature sensor 122. An analog output signal is input.

アナログ入力部10には、A/D変換部30が接続されている。アナログ入力部10に入力された各種センサからのアナログ出力信号は、ノイズ除去等の信号処理が行われた後、A/D変換部30でデジタル信号に変換され、RAM40に記憶される。 An A/D conversion unit 30 is connected to the analog input unit 10. The analog output signals from the various sensors input to the analog input unit 10 are subjected to signal processing such as noise removal, converted into digital signals by the A/D conversion unit 30, and stored in the RAM 40.

デジタル入力部20には、クランク角センサ121からのデジタル出力信号が入力される。 A digital output signal from the crank angle sensor 121 is input to the digital input unit 20.

デジタル入力部20には、I/Oポート70が接続されており、デジタル入力部20に入力されたデジタル出力信号は、このI/Oポート70を介してRAM40に記憶される。 An I/O port 70 is connected to the digital input section 20, and the digital output signal input to the digital input section 20 is stored in the RAM 40 via the I/O port 70.

RAM40に記憶された各出力信号は、MPU50で演算処理される。 The output signals stored in the RAM 40 are processed by the MPU 50.

MPU50は、ROM60に記憶された制御プログラム(図示せず)を実行することで、RAM40に記憶された出力信号を、制御プログラムに従って演算処理する。MPU50は、制御プログラムに従って、内燃機関100を駆動する各アクチュエータ(例えば、スロットル弁113、点火プラグ200等)の作動量を規定する制御値を算出し、RAM40に一時的に記憶する。 The MPU 50 executes a control program (not shown) stored in the ROM 60 to arithmetically process the output signal stored in the RAM 40 according to the control program. The MPU 50 calculates a control value that defines the operation amount of each actuator (for example, the throttle valve 113, the spark plug 200, etc.) that drives the internal combustion engine 100 according to the control program, and temporarily stores it in the RAM 40.

RAM40に記憶されたアクチュエータの作動量を規定する制御値は、I/Oポート70を介して出力回路80に出力される。 The control value that defines the operation amount of the actuator stored in the RAM 40 is output to the output circuit 80 via the I/O port 70.

出力回路80には、燃料噴射弁134を制御する燃料噴射制御部82(図2参照)、点火プラグ200に印加する電圧を制御する点火制御部83(図2参照)の各機能などが設けられている。 The output circuit 80 is provided with the functions of a fuel injection control unit 82 (see FIG. 2) that controls the fuel injection valve 134 and an ignition control unit 83 (see FIG. 2) that controls the voltage applied to the spark plug 200. ing.

[制御装置の機能ブロック]
次に、実施の形態にかかる制御装置1の機能構成を説明する。
[Function block of control device]
Next, a functional configuration of the control device 1 according to the embodiment will be described.

図2は、実施の形態にかかる制御装置1の機能構成を説明する機能ブロック図である。この制御装置1の各機能は、例えばMPU50がROM60に記憶された制御プログラムを実行することで、出力回路80で実現される。 FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a functional configuration of the control device 1 according to the embodiment. Each function of the control device 1 is realized by the output circuit 80, for example, when the MPU 50 executes the control program stored in the ROM 60.

図2に示すように、実施の形態にかかる制御装置1の出力回路80は、全体制御部81と、燃料噴射制御部82と、点火制御部83とを有する。 As shown in FIG. 2, the output circuit 80 of the control device 1 according to the embodiment includes an overall control unit 81, a fuel injection control unit 82, and an ignition control unit 83.

全体制御部81は、アクセルポジションセンサ126と、燃焼圧センサ140(CPS)と、クランクシャフト123のクランク角を計測する角度情報生成部85と、に接続されており、アクセルポジションセンサ126からの要求トルク(加速信号S1)と、燃焼圧センサ140からの出力信号S2と、角度情報生成部85からのクランク角度情報S4と、を受け付ける。 The overall control unit 81 is connected to the accelerator position sensor 126, the combustion pressure sensor 140 (CPS), and the angle information generation unit 85 that measures the crank angle of the crankshaft 123, and requests from the accelerator position sensor 126. The torque (acceleration signal S1), the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140, and the crank angle information S4 from the angle information generation unit 85 are received.

全体制御部81は、アクセルポジションセンサ126からの要求トルク(加速信号S1)と、燃焼圧センサ140からの出力信号S2とに基づいて、燃料噴射制御部82および点火制御部83の全体的な制御を行う。また、燃焼圧センサ140からの出力信号S2と、角度情報生成部85からのクランク角度情報S4とに基づいて、燃焼圧センサ140の故障を検出する。 The overall control unit 81 controls the fuel injection control unit 82 and the ignition control unit 83 as a whole based on the required torque (acceleration signal S1) from the accelerator position sensor 126 and the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140. I do. Further, the failure of the combustion pressure sensor 140 is detected based on the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140 and the crank angle information S4 from the angle information generator 85.

実施の形態では、全体制御部81には、少なくとも燃焼圧センサ140からの燃焼圧(振動:出力信号S2)情報が入力されており、全体制御部81は、この情報に基づいて燃焼圧の検出やノッキング発生を検出する。また、燃焼圧センサ140が故障した場合には、これを燃焼圧センサ140の異常として検出する。 In the embodiment, at least the combustion pressure (vibration: output signal S2) information from the combustion pressure sensor 140 is input to the overall control unit 81, and the overall control unit 81 detects the combustion pressure based on this information. And the occurrence of knocking are detected. When the combustion pressure sensor 140 fails, this is detected as an abnormality of the combustion pressure sensor 140.

燃料噴射制御部82は、内燃機関100の各気筒150を判別する気筒判別部84と、クランクシャフト123のクランク角を計測する角度情報生成部85と、エンジン回転数を計測する回転数情報生成部86と、に接続されており、気筒判別部84からの気筒判別情報S3と、角度情報生成部85からのクランク角度情報S4と、回転数情報生成部86からのエンジン回転数情報S5と、を受け付ける。 The fuel injection control unit 82 includes a cylinder determination unit 84 that determines each cylinder 150 of the internal combustion engine 100, an angle information generation unit 85 that measures the crank angle of the crankshaft 123, and a rotation speed information generation unit that measures the engine speed. 86, and the cylinder discrimination information S3 from the cylinder discrimination unit 84, the crank angle information S4 from the angle information generation unit 85, and the engine rotation speed information S5 from the rotation speed information generation unit 86. Accept.

また、燃料噴射制御部82は、気筒150内に吸気される空気の吸気量を計測する吸気量計測部87と、エンジン負荷を計測する負荷情報生成部88と、エンジン冷却水の温度を計測する水温計測部89と、に接続されており、吸気量計測部87からの吸気量情報S6と、負荷情報生成部88からのエンジン負荷情報S7と、水温計測部89からの冷却水温度情報S8と、を受け付ける。 The fuel injection control unit 82 also measures an intake amount measurement unit 87 that measures the intake amount of the air taken into the cylinder 150, a load information generation unit 88 that measures the engine load, and the temperature of the engine cooling water. The intake air amount information S6 from the intake air amount measuring unit 87, the engine load information S7 from the load information generating unit 88, and the cooling water temperature information S8 from the water temperature measuring unit 89 are connected to the water temperature measuring unit 89. , Is accepted.

燃料噴射制御部82は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射弁134から噴射される燃料の噴射量と噴射時間を算出し、算出した燃料の噴射量と噴射時間とに基づいて、燃料噴射弁134を制御するための開弁制御信号S9を出力する。 The fuel injection control unit 82 calculates the injection amount and the injection time of the fuel injected from the fuel injection valve 134 based on the received information, and the fuel injection is performed based on the calculated fuel injection amount and the injection time. The valve opening control signal S9 for controlling the valve 134 is output.

点火制御部83は、全体制御部81のほか、気筒判別部84と、角度情報生成部85と、回転数情報生成部86と、負荷情報生成部88と、水温計測部89とに接続されており、これらからの各情報を受け付ける。 The ignition control unit 83 is connected to the cylinder control unit 84, the angle information generation unit 85, the rotation speed information generation unit 86, the load information generation unit 88, and the water temperature measurement unit 89 in addition to the overall control unit 81. And accepts each information from these.

点火制御部83は、受け付けた各情報に基づいて、点火コイル300の1次側コイル(図示せず)に通電する電流量(通電角)と、通電開始時間と、1次側コイルに通電した電流を遮断する時間(点火時間)を算出する。 Based on the received information, the ignition control unit 83 supplies the amount of current (energization angle) for energizing the primary coil (not shown) of the ignition coil 300, the energization start time, and energizing the primary coil. Calculate the time to cut off the current (ignition time).

点火制御部83は、算出した通電角と、通電開始時間と、点火時間とに基づいて、点火コイル300の1次側コイルに点火信号SAを出力することで、点火プラグ200による放電制御(点火制御)を行う。 The ignition control unit 83 outputs an ignition signal SA to the primary coil of the ignition coil 300 based on the calculated energization angle, energization start time, and ignition time, so that the spark plug 200 controls discharge (ignition). Control).

さらに、この点火制御部83には、全体制御部81からの燃焼圧(筒内圧)情報と、ノッキング情報とが入力されている。 Furthermore, combustion pressure (cylinder pressure) information and knocking information from the overall control unit 81 are input to the ignition control unit 83.

点火制御部83は、燃焼圧情報に基づくMBT制御による点火タイミングの補正値を演算し、ノッキング情報に基づく遅角補正値を演算する。点火制御部83は、これらの演算結果に基づいて、MBT(Minimum advance for the Best Torque)制御やノッキングが生じた時の遅角制御を実行する。 The ignition control unit 83 calculates an ignition timing correction value based on the MBT control based on the combustion pressure information, and calculates a retard angle correction value based on the knocking information. The ignition control unit 83 executes an MBT (Minimum advance for the Best Torque) control or a retard control when knocking occurs, based on these calculation results.

[内燃機関の要部構成]
次に、実施の形態にかかる制御装置1を適用した内燃機関100の要部構成を説明する。なお、内燃機関100は、例えば車両用の筒内噴射式ガソリンエンジンである。
[Structure of main parts of internal combustion engine]
Next, a main part configuration of the internal combustion engine 100 to which the control device 1 according to the embodiment is applied will be described. The internal combustion engine 100 is, for example, a cylinder injection type gasoline engine for a vehicle.

図3は、制御装置1を適用した内燃機関100の要部構成を説明する模式図である。図4は、各気筒150の配列を説明する平面図である。 FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of a main part of an internal combustion engine 100 to which the control device 1 is applied. FIG. 4 is a plan view illustrating the arrangement of the cylinders 150.

図3に示すように、実施の形態の内燃機関100は、火花点火式燃焼を実施する車両用の直列4気筒ガソリンエンジンである場合を例示して説明する。 As shown in FIG. 3, the internal combustion engine 100 of the embodiment will be described by exemplifying a case of an in-line four-cylinder gasoline engine for a vehicle that performs spark ignition combustion.

図3および図4に示すように、この内燃機関100では、第1気筒151、第2気筒152、第3気筒153、第4気筒154が、シリンダブロック(図示せず)に直列に設けられている。以下、これら第1気筒151〜第4気筒154を特に区別しない場合、単に気筒150と言う。 As shown in FIGS. 3 and 4, in this internal combustion engine 100, a first cylinder 151, a second cylinder 152, a third cylinder 153, and a fourth cylinder 154 are provided in series in a cylinder block (not shown). There is. Hereinafter, unless otherwise distinguished, the first cylinder 151 to the fourth cylinder 154 are simply referred to as the cylinder 150.

図3および図4に示すように、各気筒150の燃焼室150a内に、点火プラグ200と、燃焼圧センサ140とが取り付けられている。各気筒150の燃焼室150aでは、クランクシャフト123の回転角度が180度周期で、点火プラグ200による点火と燃焼がそれぞれ行われる。内燃機関100が直列4気筒の場合、各気筒150における燃焼は、第1気筒151、第3気筒153、第4気筒154、第2気筒152の順番で行われる。 As shown in FIGS. 3 and 4, a spark plug 200 and a combustion pressure sensor 140 are mounted in the combustion chamber 150a of each cylinder 150. In the combustion chamber 150a of each cylinder 150, the crankshaft 123 rotates at a rotation angle of 180 degrees, and ignition and combustion are performed by the spark plug 200. When the internal combustion engine 100 has four in-line cylinders, combustion in each cylinder 150 is performed in the order of the first cylinder 151, the third cylinder 153, the fourth cylinder 154, and the second cylinder 152.

図3に示すように、各気筒150の上方には、シリンダヘッド180が設けられている。シリンダヘッド180には、気筒150内への混合気(空気と燃料との混合気)の吸入を調整する吸気バルブ6aを稼働させる吸気カムシャフト5aと、気筒150内からの排気ガスの排気を調整する排気バルブ6bを稼働させる排気カムシャフト5bとが設けられている。 As shown in FIG. 3, a cylinder head 180 is provided above each cylinder 150. In the cylinder head 180, an intake camshaft 5a that operates an intake valve 6a that adjusts the intake of an air-fuel mixture (air-fuel mixture) into the cylinder 150, and the exhaust gas exhaust from the cylinder 150 are adjusted. The exhaust camshaft 5b for operating the exhaust valve 6b is provided.

図3に示すように、加圧ポンプ132により加圧された高圧の燃料は、燃料配管133を通って、各気筒150に取り付けられた燃料噴射弁134に供給され、燃料噴射弁134から各気筒150内に噴射される。 As shown in FIG. 3, the high-pressure fuel pressurized by the pressurizing pump 132 is supplied to the fuel injection valve 134 attached to each cylinder 150 through the fuel pipe 133, and the fuel injection valve 134 causes each cylinder to operate. It is injected into 150.

[燃焼圧センサの故障検出方法]
次に、実施の形態にかかる燃焼圧センサ140の故障検出方法を説明する。
[Failure detection method for combustion pressure sensor]
Next, a method of detecting a failure of the combustion pressure sensor 140 according to the embodiment will be described.

図5は、失火状態と燃焼状態のそれぞれにおける燃焼圧、図示平均有効圧、クランク角速度およびクランク角速度の一次成分の振幅の一例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the combustion pressure, the indicated mean effective pressure, the crank angular velocity, and the amplitude of the primary component of the crank angular velocity in each of the misfire state and the combustion state.

図5(a)は、失火状態において燃焼圧センサ140により検出された燃焼圧Pの波形の一例である。失火状態では、点火に伴う混合気への着火が生じないため、気筒150内で混合気の爆発による燃焼圧Pの上昇が生じない。そのため、図5(a)に示すように、燃焼圧Pの上昇は断熱圧縮分のみとなる。 FIG. 5A is an example of a waveform of the combustion pressure P detected by the combustion pressure sensor 140 in the misfire state. In the misfire state, ignition of the air-fuel mixture due to ignition does not occur, so that the combustion pressure P does not rise in the cylinder 150 due to the explosion of the air-fuel mixture. Therefore, as shown in FIG. 5A, the combustion pressure P rises only in the adiabatic compression portion.

図5(b)は、燃焼状態において燃焼圧センサ140により検出された燃焼圧Pの波形の一例である。燃焼状態では、点火に伴う混合気への着火により、気筒150内で混合気の爆発による燃焼圧Pの上昇が生じる。そのため、図5(b)に示すように、点火後に燃焼圧Pが大きく上昇する。 FIG. 5B is an example of a waveform of the combustion pressure P detected by the combustion pressure sensor 140 in the combustion state. In the combustion state, ignition of the air-fuel mixture due to ignition causes the combustion pressure P to rise in the cylinder 150 due to the explosion of the air-fuel mixture. Therefore, as shown in FIG. 5(b), the combustion pressure P greatly increases after ignition.

図5(c)は、失火状態における図示平均有効圧IMEPの一例である。失火状態では、点火に伴う混合気への着火が生じないため、図5(c)に示すように、図示平均有効圧IMEPはゼロとなる。 FIG. 5C is an example of the indicated mean effective pressure IMEP in the misfire state. In the misfire state, ignition of the air-fuel mixture due to ignition does not occur, so the indicated mean effective pressure IMEP becomes zero as shown in FIG. 5(c).

図5(d)は、燃焼状態における図示平均有効圧IMEPの一例である。燃焼状態では、点火に伴う混合気への着火により、気筒150内で混合気の爆発による燃焼圧Pの上昇が生じる。そのため、図5(d)に示すように、図示平均有効圧IMEPがプラスの値となる。 FIG. 5D is an example of the indicated mean effective pressure IMEP in the combustion state. In the combustion state, ignition of the air-fuel mixture due to ignition causes the combustion pressure P to rise in the cylinder 150 due to the explosion of the air-fuel mixture. Therefore, as shown in FIG. 5D, the indicated mean effective pressure IMEP becomes a positive value.

図5(a)〜図5(d)により、燃焼の有無が図示平均有効圧IMEPへ反映されることが分かる。 From FIGS. 5A to 5D, it can be seen that the presence or absence of combustion is reflected in the indicated mean effective pressure IMEP.

図5(e)は、失火状態においてクランク角センサ121により検出されたクランクシャフト123の回転角から求めたクランク角速度Nの波形の一例である。クランク角速度Nの振幅は燃焼圧Pの上昇に応じて大きくなるが、図5(a)に示したように、失火状態では燃焼圧Pの上昇が断熱圧縮分のみである。そのため、図5(e)に示すように、上死点付近でもクランク角速度Nの振幅はあまり大きくならない。また、図5(e)に示すクランク角速度Nの波形は、頂点が上死点に一致しており、左右対称となっている。 FIG. 5E is an example of a waveform of the crank angular velocity N obtained from the rotation angle of the crankshaft 123 detected by the crank angle sensor 121 in the misfire state. Although the amplitude of the crank angular velocity N increases as the combustion pressure P increases, as shown in FIG. 5A, the combustion pressure P increases only in the adiabatic compression state in the misfire state. Therefore, as shown in FIG. 5E, the amplitude of the crank angular velocity N does not become so large even near the top dead center. Further, the waveform of the crank angular velocity N shown in FIG. 5(e) is symmetrical with the apex coincident with the top dead center.

図5(f)は、燃焼状態においてクランク角センサ121により検出されたクランクシャフト123の回転角から求めたクランク角速度Nの波形の一例である。クランク角速度Nの振幅は燃焼圧Pの上昇に応じて大きくなるが、図5(b)に示したように、燃焼状態では点火後に燃焼圧Pが大きく上昇する。そのため、図5(f)に示すように、上死点付近でクランク角速度Nの振幅が大きくなる。また、図5(f)に示すクランク角速度Nの波形は、頂点が上死点から乖離しており、左右非対称となっている。 FIG. 5F is an example of a waveform of the crank angular velocity N obtained from the rotation angle of the crankshaft 123 detected by the crank angle sensor 121 in the combustion state. The amplitude of the crank angular velocity N increases as the combustion pressure P increases, but as shown in FIG. 5B, the combustion pressure P increases significantly after ignition in the combustion state. Therefore, as shown in FIG. 5(f), the amplitude of the crank angular velocity N becomes large near the top dead center. Further, in the waveform of the crank angular velocity N shown in FIG. 5(f), the apex deviates from the top dead center, and the waveform is bilaterally asymmetric.

図5(g)は、失火状態におけるクランク角速度Nの一次成分の振幅Cの一例である。失火状態では、図5(e)に示したように、クランク角速度Nの波形は左右対称となる。そのため、クランク角速度Nの波形の周波数成分では一次成分が多くなり、図5(g)に示すように、クランク角速度Nの一次成分の振幅Cが大きくなる。 FIG. 5G is an example of the amplitude C of the first-order component of the crank angular velocity N in the misfire state. In the misfire state, the waveform of the crank angular velocity N is symmetrical as shown in FIG. Therefore, the frequency component of the waveform of the crank angular velocity N has many primary components, and as shown in FIG. 5G, the amplitude C of the primary component of the crank angular velocity N increases.

図5(h)は、燃焼状態におけるクランク角速度Nの一次成分の振幅Cの一例である。燃焼状態では、図5(f)に示したように、クランク角速度Nの波形は左右非対称となり、位相も変化する。そのため、クランク角速度Nの波形の周波数成分では一次成分が少なくなり、図5(h)に示すように、クランク角速度Nの一次成分の振幅Cが小さくなる。 FIG. 5H is an example of the amplitude C of the first-order component of the crank angular velocity N in the combustion state. In the combustion state, as shown in FIG. 5(f), the waveform of the crank angular velocity N becomes bilaterally asymmetric and the phase also changes. Therefore, the first-order component of the frequency component of the waveform of the crank angular velocity N decreases, and the amplitude C of the first-order component of the crank angular velocity N decreases, as shown in FIG.

図5(e)〜図5(h)により、燃焼の有無がクランク角速度Nの一次成分の振幅Cへ反映されることが分かる。 It is understood from FIGS. 5E to 5H that the presence or absence of combustion is reflected on the amplitude C of the primary component of the crank angular velocity N.

したがって、図5(a)〜図5(h)により、図示平均有効圧IMEPとクランク角速度Nの一次成分の振幅Cとの間には、相関があることが分かる。 Therefore, it is understood from FIGS. 5A to 5H that there is a correlation between the indicated mean effective pressure IMEP and the amplitude C of the primary component of the crank angular velocity N.

図6は、燃焼状態と失火状態における周波数成分毎のクランク角速度Nの振幅Cの一例を示す図である。図6では、周波数次数が一次成分の場合において、失火状態と燃焼状態でのクランク角速度Nの振幅Cの差分が大きくなっている。このため、周波数次数については、一次成分が最も高い相関が得られることが分かる。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the amplitude C of the crank angular velocity N for each frequency component in the combustion state and the misfire state. In FIG. 6, when the frequency order is the first-order component, the difference in the amplitude C of the crank angular velocity N between the misfire state and the combustion state is large. Therefore, regarding the frequency order, it can be seen that the highest correlation is obtained for the first-order component.

図7は、所定のモード走行時におけるクランク角速度Nの一次成分の振幅Cと図示平均有効圧IMEPとの相関の一例を示す図である。図7に示すように、モード走行によって内燃機関100の燃焼状態が様々に変化した場合においても、図示平均有効圧IMEPとクランク角速度Nの一次成分の振幅Cとの間には、略線形の相関があることが分かる。 FIG. 7 is a diagram showing an example of the correlation between the amplitude C of the primary component of the crank angular velocity N and the indicated average effective pressure IMEP during traveling in a predetermined mode. As shown in FIG. 7, even when the combustion state of the internal combustion engine 100 changes variously due to the mode running, the indicated average effective pressure IMEP and the amplitude C of the primary component of the crank angular velocity N are substantially linearly correlated. It turns out that there is.

このことから、クランク角速度Nの一次成分の振幅Cと図示平均有効圧IMEPとの相関に変化があった場合は、少なくとも燃焼圧センサ140またはクランク角センサ121のどちらかに異常が生じた可能性があると判断できる。ここで、クランク角センサ121については、例えば吸気カムシャフト5aや排気カムシャフト5bの角度を検出するカム角度センサ(図示せず)など、他のデバイスからの情報を用いて故障診断が可能である。そのため、クランク角センサ121に異常が無い状態で、クランク角速度Nの一次成分の振幅Cと図示平均有効圧IMEPとの相関に変化があった場合には、燃焼圧センサ140に異常があると判断できる。 From this, when there is a change in the correlation between the amplitude C of the primary component of the crank angular velocity N and the indicated mean effective pressure IMEP, at least either the combustion pressure sensor 140 or the crank angle sensor 121 may be abnormal. It can be judged that there is. Here, with respect to the crank angle sensor 121, failure diagnosis can be performed using information from other devices such as a cam angle sensor (not shown) that detects the angle of the intake camshaft 5a or the exhaust camshaft 5b. .. Therefore, when there is a change in the correlation between the amplitude C of the primary component of the crank angular velocity N and the indicated mean effective pressure IMEP while the crank angle sensor 121 is normal, it is determined that the combustion pressure sensor 140 is normal. it can.

図8は、実施の形態にかかる燃焼圧センサ140の故障検出処理の手順を示すフローチャートである。図8のフローチャートは、内燃機関100の電源が投入されると、制御装置1によって所定のタイミングで実行される。 FIG. 8 is a flowchart showing a procedure of failure detection processing of the combustion pressure sensor 140 according to the embodiment. The flowchart of FIG. 8 is executed by the control device 1 at a predetermined timing when the internal combustion engine 100 is powered on.

≪ステップS101≫
ステップS101において、制御装置1は、燃焼圧センサ140の故障検出処理を開始し、ステップS111とステップS121の処理を並行して開始する。
<<Step S101>>
In step S101, the control device 1 starts the failure detection process of the combustion pressure sensor 140, and starts the processes of step S111 and step S121 in parallel.

≪ステップS111≫
ステップS111では、燃焼圧センサ140により燃焼圧Pを検出し、全体制御部81により、燃焼圧センサ140からの出力信号S2に基づいて、燃焼圧センサ140が検出した燃焼圧Pを取得する。
<<Step S111>>
In step S111, the combustion pressure sensor 140 detects the combustion pressure P, and the overall control unit 81 acquires the combustion pressure P detected by the combustion pressure sensor 140 based on the output signal S2 from the combustion pressure sensor 140.

≪ステップS112≫
ステップS112では、全体制御部81により、ステップS111で取得した燃焼圧Pに基づいて図示平均有効圧IMEPを算出する。図示平均有効圧IMEPを算出したら、ステップS131へ進む。
<<Step S112>>
In step S112, the overall control unit 81 calculates the indicated mean effective pressure IMEP based on the combustion pressure P acquired in step S111. After calculating the indicated mean effective pressure IMEP, the process proceeds to step S131.

≪ステップS121≫
ステップS121では、クランク角センサ121によりクランクシャフト123の回転角を所定の周期で検出することでクランク角速度Nを検出し、全体制御部81により、検出したクランク角速度Nを取得する。
≪Step S121≫
In step S121, the crank angle sensor 121 detects the rotation angle of the crankshaft 123 in a predetermined cycle to detect the crank angular velocity N, and the overall control unit 81 acquires the detected crank angular velocity N.

≪ステップS122≫
ステップS122では、全体制御部81により、ステップS121で取得したクランク角速度Nの履歴から、一定期間(例えば、クランクシャフト123の回転角で上死点を中心とする前後180°の期間)でのクランク角速度Nの変化を抽出する。
<<Step S122>>
In step S122, the overall control unit 81 determines whether the crank angular velocity N acquired in step S121 is used for a predetermined period (for example, a rotation angle of the crankshaft 123 of 180° around the top dead center). The change in the angular velocity N is extracted.

≪ステップS123≫
ステップS123では、全体制御部81により、ステップS122で抽出したクランク角速度Nの変化に基づいて、クランク角速度Nの一次成分の振幅Cを算出する。振幅Cを算出したら、ステップS131へ進む。
<<Step S123>>
In step S123, the overall controller 81 calculates the amplitude C of the primary component of the crank angular velocity N based on the change in the crank angular velocity N extracted in step S122. After calculating the amplitude C, the process proceeds to step S131.

≪ステップS131≫
ステップS131では、全体制御部81により、ステップS112で算出した図示平均有効圧IMEPと、ステップS123で算出した振幅Cとの履歴(例えば300サイクル)から、図示平均有効圧IMEPと振幅Cとの相関を表す近似式を算出する。ここでは、例えば図7に示したような一次式を表す線形近似式を、図示平均有効圧IMEPと振幅Cとの相関を表す近似式として算出する。
<<Step S131>>
In step S131, the overall control unit 81 correlates the indicated average effective pressure IMEP and the amplitude C from the history (for example, 300 cycles) of the indicated average effective pressure IMEP calculated in step S112 and the amplitude C calculated in step S123. An approximate expression expressing is calculated. Here, for example, a linear approximation expression representing a linear expression as shown in FIG. 7 is calculated as an approximation expression representing the correlation between the indicated mean effective pressure IMEP and the amplitude C.

≪ステップS132≫
ステップS132では、全体制御部81により、ステップS131で算出した線形近似式の傾きAおよび切片Bを算出する。
<<Step S132>>
In step S132, the overall control unit 81 calculates the slope A and the intercept B of the linear approximation formula calculated in step S131.

≪ステップS141≫
ステップS141では、全体制御部81により、ステップS132で算出した傾きAと切片Bを、それぞれに対して予め定められた正常範囲と比較することで、図示平均有効圧IMEPと振幅Cとの相関を表す線形近似式の傾きAおよび切片Bがそれぞれ所定の正常範囲内であるか否かを判定する。その結果、傾きAおよび切片Bが両方とも正常範囲内であればステップS142へ進み、少なくとも一方が正常範囲内でなければステップS143へ進む。
<<Step S141>>
In step S141, the overall control unit 81 compares the slope A and the intercept B calculated in step S132 with predetermined normal ranges for the respective values, thereby determining the correlation between the indicated mean effective pressure IMEP and the amplitude C. It is determined whether or not the slope A and the intercept B of the linear approximation formula shown are within predetermined normal ranges. As a result, if both the slope A and the intercept B are within the normal range, the process proceeds to step S142, and if at least one of them is not within the normal range, the process proceeds to step S143.

≪ステップS142≫
ステップS142では、全体制御部81により、燃焼圧センサ140に対して正常判定を行い、燃焼圧センサ140が故障していないと判断する。
<<Step S142>>
In step S142, the overall control unit 81 makes a normal determination with respect to the combustion pressure sensor 140, and determines that the combustion pressure sensor 140 has not failed.

≪ステップS143≫
ステップS143では、全体制御部81により、燃焼圧センサ140に対して異常判定を行い、燃焼圧センサ140が故障していると判断する。
<<Step S143>>
In step S143, the overall control unit 81 makes an abnormality determination on the combustion pressure sensor 140, and determines that the combustion pressure sensor 140 is out of order.

≪ステップS151≫
ステップS142で正常判定を行うか、ステップS143で異常判定を行ったら、ステップS151へ進み、燃焼圧センサ140の故障検出処理を終了する。
<<Step S151>>
When the normality determination is performed in step S142 or the abnormality determination is performed in step S143, the process proceeds to step S151, and the failure detection process of the combustion pressure sensor 140 ends.

以上説明した本発明の実施の形態によれば、以下の作用効果を奏する。 According to the embodiment of the present invention described above, the following operational effects are exhibited.

(1)内燃機関用の制御装置1は、複数の気筒150を有する内燃機関100の制御装置である。内燃機関100には、内燃機関100により回転駆動されるクランクシャフト123の回転角を検出するクランク角センサ121と、複数の気筒150の少なくとも1つにおける燃焼圧Pを検出する燃焼圧センサ140と、が取り付けられている。制御装置1は、燃焼圧センサ140が検出した燃焼圧Pに基づいて図示平均有効圧IMEPを算出し(ステップS112)、クランク角センサ121が検出した回転角に基づくクランク角速度Nの一次成分の振幅Cを算出する(ステップS123)。そして、図示平均有効圧IMEPおよび振幅Cの履歴から近似式を算出し(ステップS131)、この近似式に基づいて燃焼圧センサ140の故障を検出する(ステップS141、S143)。このようにしたので、内燃機関100の複数の気筒150に燃焼圧センサ140がそれぞれ設置されていない場合や、複数の燃焼圧センサ140が同時に故障した場合であっても、燃焼圧センサ140の故障を検出することができる。 (1) The control device 1 for the internal combustion engine is a control device for the internal combustion engine 100 having a plurality of cylinders 150. The internal combustion engine 100 includes a crank angle sensor 121 that detects a rotation angle of a crankshaft 123 that is rotationally driven by the internal combustion engine 100, and a combustion pressure sensor 140 that detects a combustion pressure P in at least one of a plurality of cylinders 150. Is attached. The control device 1 calculates the indicated mean effective pressure IMEP based on the combustion pressure P detected by the combustion pressure sensor 140 (step S112), and the amplitude of the primary component of the crank angular velocity N based on the rotation angle detected by the crank angle sensor 121. C is calculated (step S123). Then, an approximate expression is calculated from the history of the indicated mean effective pressure IMEP and the amplitude C (step S131), and a failure of the combustion pressure sensor 140 is detected based on this approximate expression (steps S141, S143). Thus, even if the combustion pressure sensor 140 is not installed in each of the plurality of cylinders 150 of the internal combustion engine 100, or even if the plurality of combustion pressure sensors 140 simultaneously fail, the failure of the combustion pressure sensor 140 occurs. Can be detected.

(2)ステップS131で算出する近似式は線形近似式である。制御装置1は、この線形近似式の傾きAおよび切片Bがそれぞれ所定の正常範囲内である場合(ステップS141:Yes)は、燃焼圧センサ140が正常であると判定し(ステップS142)、傾きAおよび切片Bの少なくとも一方が正常範囲外である場合(ステップS141:No)は、燃焼圧センサ140が故障していると判定する(ステップS143)。このようにしたので、図示平均有効圧IMEPと振幅Cの相関から、燃焼圧センサ140の故障を確実に検出することができる。 (2) The approximate expression calculated in step S131 is a linear approximate expression. When the slope A and the intercept B of the linear approximation formula are within predetermined normal ranges (step S141: Yes), the controller 1 determines that the combustion pressure sensor 140 is normal (step S142), and the slope When at least one of A and intercept B is outside the normal range (step S141: No), it is determined that the combustion pressure sensor 140 has failed (step S143). Since this is done, the failure of the combustion pressure sensor 140 can be reliably detected from the correlation between the indicated mean effective pressure IMEP and the amplitude C.

(3)燃焼圧センサ140は、複数の気筒150(第1気筒151〜第4気筒154)にそれぞれ取り付けられている。このようにしたので、各気筒150の燃焼圧を確実に検出できるとともに、燃焼圧センサ140が故障した場合にはこれを確実に検出することができる。 (3) The combustion pressure sensor 140 is attached to each of the plurality of cylinders 150 (first cylinder 151 to fourth cylinder 154). Since this is done, the combustion pressure of each cylinder 150 can be reliably detected, and when the combustion pressure sensor 140 fails, it can be reliably detected.

なお、上記の実施の形態では、図4に示したように、各気筒150に燃焼圧センサ140が取り付けられている例を説明したが、燃焼圧センサ140は全ての気筒150に装着する必要はない。本発明は、少なくとも1つの気筒150に燃焼圧センサ140が取り付けられている内燃機関100において適用可能である。なお、1つの気筒150にのみ燃焼圧センサ140が取り付けられている場合であっても、図8で説明したような手順により、燃焼圧センサ140の故障を検出することが可能である。 In the above embodiment, as shown in FIG. 4, an example in which the combustion pressure sensor 140 is attached to each cylinder 150 has been described, but the combustion pressure sensor 140 does not have to be attached to all the cylinders 150. Absent. The present invention is applicable to the internal combustion engine 100 in which the combustion pressure sensor 140 is attached to at least one cylinder 150. Even when the combustion pressure sensor 140 is attached only to one cylinder 150, it is possible to detect the failure of the combustion pressure sensor 140 by the procedure described in FIG.

また、図8のステップS112において、燃焼圧Pから図示平均有効圧IMEPを算出する代わりに、例えば圧力積分値、最大圧力、最大圧力時期などを算出してもよい。これらを図示平均有効圧IMEPの代わりに用いても、上記の実施の形態で説明したのと同様の手順により、燃焼圧センサ140の故障を検出することが可能である。 Further, in step S112 of FIG. 8, instead of calculating the indicated mean effective pressure IMEP from the combustion pressure P, for example, the pressure integrated value, the maximum pressure, the maximum pressure timing, etc. may be calculated. Even if these are used instead of the indicated mean effective pressure IMEP, it is possible to detect the failure of the combustion pressure sensor 140 by the same procedure as described in the above embodiment.

さらに、図8のステップS131において、図示平均有効圧IMEPと振幅Cとの履歴から算出する近似式は、線形近似式でなくてもよい。例えば、多項式近似、指数近似、対数近似、累積近似、移動平均などを代わりに用いても、これらの算出結果を所定の正常範囲と比較することで、燃焼圧センサ140が正常であるか異常であるかを判断することが可能である。 Further, in step S131 of FIG. 8, the approximation formula calculated from the history of the indicated mean effective pressure IMEP and the amplitude C may not be a linear approximation formula. For example, even if polynomial approximation, exponential approximation, logarithmic approximation, cumulative approximation, moving average, or the like is used instead, it is possible to determine whether the combustion pressure sensor 140 is normal or abnormal by comparing these calculation results with a predetermined normal range. It is possible to determine if there is.

以上説明した実施の形態において、図2で説明した制御装置1の各機能構成は、前述のようにMPU50で実行されるソフトウェアにより実現してもよいし、あるいはFPGA(Field-Programmable Gate Array)等のハードウェアにより実現してもよい。また、これらを混在して使用してもよい。 In the embodiment described above, each functional configuration of the control device 1 described with reference to FIG. 2 may be realized by software executed by the MPU 50 as described above, or an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or the like. It may be realized by hardware. Also, these may be used in combination.

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は、前述した実施の形態を全て組み合わせてもよく、何れか2つ以上の実施の形態を任意に組み合わせても好適である。
また、本発明は、前述した実施の形態の全ての構成を備えているものに限定されるものではなく、前述した実施の形態の構成の一部を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよく、また、前述した実施の形態の構成を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよい。
また、前述した実施の形態の一部の構成について、他の実施の形態の構成に追加、削除、置換をしてもよい。
Although one example of the embodiment of the present invention has been described above, the present invention may be a combination of all the above-described embodiments, or any two or more embodiments may be arbitrarily combined.
Further, the present invention is not limited to the one including all the configurations of the above-described embodiment, and a part of the configuration of the above-described embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment. The configuration of the above-described embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment.
Moreover, you may add, delete, and replace a part of structure of embodiment mentioned above with the structure of other embodiment.

以上説明した実施の形態や各種変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、上記では種々の実施形態や変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。 The embodiments and various modifications described above are merely examples, and the present invention is not limited to these contents unless the characteristics of the invention are impaired. Although various embodiments and modifications have been described above, the present invention is not limited to these contents. Other modes considered within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.

1:制御装置、5a:吸気カムシャフト、5b:排気カムシャフト、6a:吸気バルブ、6b:排気バルブ、10:アナログ入力部、20:デジタル入力部、30:A/D変換部、40:RAM、50:MPU、60:ROM、70:I/Oポート、80,80a:出力回路、81:全体制御部、82:燃料噴射制御部、83:点火制御部、84:気筒判別部、85:角度情報生成部、86:回転数情報生成部、87:吸気量計測部、88:負荷情報生成部、89:水温計測部、100:内燃機関、110:エアクリーナ、111:吸気管、112:吸気マニホールド、113:スロットル弁、113a:スロットル開度センサ、114:流量センサ、115:吸気温センサ、116:吸気圧センサ、120:リングギア、121:クランク角センサ、122:水温センサ、123:クランクシャフト、125:アクセルペダル、126:アクセルポジションセンサ、130:燃料タンク、131:フィードポンプ、132:加圧ポンプ、133:燃料配管、134:燃料噴射弁、140:燃焼圧センサ、150:気筒、160:排気マニホールド、161:三元触媒、162:上流側空燃比センサ、163:下流側空燃比センサ、164:排気温センサ、170:ピストン、180:シリンダヘッド、200:点火プラグ、300:点火コイル 1: control device, 5a: intake camshaft, 5b: exhaust camshaft, 6a: intake valve, 6b: exhaust valve, 10: analog input unit, 20: digital input unit, 30: A/D conversion unit, 40: RAM , 50: MPU, 60: ROM, 70: I/O port, 80, 80a: output circuit, 81: overall control unit, 82: fuel injection control unit, 83: ignition control unit, 84: cylinder determination unit, 85: Angle information generation unit, 86: rotation speed information generation unit, 87: intake air amount measurement unit, 88: load information generation unit, 89: water temperature measurement unit, 100: internal combustion engine, 110: air cleaner, 111: intake pipe, 112: intake air Manifold, 113: Throttle valve, 113a: Throttle opening sensor, 114: Flow rate sensor, 115: Intake temperature sensor, 116: Intake pressure sensor, 120: Ring gear, 121: Crank angle sensor, 122: Water temperature sensor, 123: Crank Shaft, 125: accelerator pedal, 126: accelerator position sensor, 130: fuel tank, 131: feed pump, 132: pressurizing pump, 133: fuel pipe, 134: fuel injection valve, 140: combustion pressure sensor, 150: cylinder, 160: exhaust manifold, 161: three-way catalyst, 162: upstream air-fuel ratio sensor, 163: downstream air-fuel ratio sensor, 164: exhaust temperature sensor, 170: piston, 180: cylinder head, 200: spark plug, 300: ignition coil

Claims (4)

複数の気筒を有する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関には、前記内燃機関により回転駆動されるクランクシャフトの回転角を検出するクランク角センサと、前記複数の気筒の少なくとも1つにおける燃焼圧を検出する燃焼圧センサと、が取り付けられており、
前記制御装置は、
前記燃焼圧センサが検出した前記燃焼圧に基づいて図示平均有効圧を算出し、
前記クランク角センサが検出した前記回転角に基づくクランク角速度の一次成分の振幅を算出し、
前記図示平均有効圧および前記振幅の履歴から近似式を算出し、
前記近似式に基づいて前記燃焼圧センサの故障を検出する内燃機関用制御装置。
A control device for an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
A crank angle sensor that detects a rotation angle of a crankshaft that is rotationally driven by the internal combustion engine, and a combustion pressure sensor that detects a combustion pressure in at least one of the plurality of cylinders are attached to the internal combustion engine. Cage,
The control device is
Calculate the indicated mean effective pressure based on the combustion pressure detected by the combustion pressure sensor,
Calculating the amplitude of the primary component of the crank angular velocity based on the rotation angle detected by the crank angle sensor,
An approximate expression is calculated from the indicated average effective pressure and the history of the amplitude,
A control device for an internal combustion engine, which detects a failure of the combustion pressure sensor based on the approximate expression.
請求項1に記載の内燃機関用制御装置において、
前記近似式は線形近似式であり、
前記制御装置は、
前記線形近似式の傾きおよび切片がそれぞれ所定の正常範囲内である場合は、前記燃焼圧センサが正常であると判定し、
前記傾きおよび前記切片の少なくとも一方が前記正常範囲外である場合は、前記燃焼圧センサが故障していると判定する内燃機関用制御装置。
The internal combustion engine controller according to claim 1,
The approximation formula is a linear approximation formula,
The control device is
When the slope and the intercept of the linear approximation formula are within predetermined normal ranges, it is determined that the combustion pressure sensor is normal,
An internal combustion engine control device that determines that the combustion pressure sensor has failed if at least one of the inclination and the intercept is outside the normal range.
請求項1または2に記載の内燃機関用制御装置において、
前記燃焼圧センサは、前記複数の気筒にそれぞれ取り付けられている内燃機関用制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The control device for an internal combustion engine, wherein the combustion pressure sensor is attached to each of the plurality of cylinders.
請求項1または2に記載の内燃機関用制御装置において、
前記燃焼圧センサは、前記複数の気筒のうち1つの気筒にのみ取り付けられている内燃機関用制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The control device for an internal combustion engine, wherein the combustion pressure sensor is attached to only one cylinder of the plurality of cylinders.
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