JP5601232B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
従来、筒内圧センサによる測定データを用いて各種制御を行う内燃機関の制御装置が知られている。例えば、特開平4−81557号公報に開示されているように、EGR装置を備えた内燃機関において、筒内圧センサの測定データから気筒における発生熱量を求めて、その発生熱量を監視して、EGR装置に関する制御の内容を設定する技術が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a control device for an internal combustion engine that performs various controls using measurement data obtained from an in-cylinder pressure sensor is known. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-81557, in an internal combustion engine equipped with an EGR device, the amount of heat generated in the cylinder is obtained from the measurement data of the in-cylinder pressure sensor, the amount of generated heat is monitored, and EGR A technique for setting the content of control related to an apparatus is known.
内燃機関の各気筒の燃焼の状態を表す量(以下、「燃焼状態量」とも称す)として種々の量があり、筒内圧センサによればその種々の燃焼状態量を気筒ごとに測定することができる。このような筒内圧センサの測定データを内燃機関の制御に利用する技術の開発が進められている。そのなかの一つとして、筒内圧センサの測定データを用いて燃焼状態量としての発生熱量等を検出し、空燃比やEGR率の計算に役立てる技術の開発が行われてきている。筒内圧センサの測定データを利用した空燃比等の高精度な検出手法が確立できれば、筒内圧センサが設けられた内燃機関において、各気筒の燃焼に関する情報を個別かつ正確に把握することができるようになる。 There are various quantities representing the combustion state of each cylinder of the internal combustion engine (hereinafter also referred to as “combustion state quantity”), and the in-cylinder pressure sensor can measure the various combustion state quantities for each cylinder. it can. Development of a technique for utilizing the measurement data of such an in-cylinder pressure sensor for control of an internal combustion engine is in progress. As one of them, a technique for detecting the amount of heat generated as a combustion state quantity using measurement data of an in-cylinder pressure sensor and using it for calculation of an air-fuel ratio and an EGR rate has been developed. If a highly accurate detection method such as an air-fuel ratio using measurement data of an in-cylinder pressure sensor can be established, information regarding combustion of each cylinder can be grasped individually and accurately in an internal combustion engine provided with the in-cylinder pressure sensor. become.
筒内圧センサの測定データを用いる空燃比やEGRに関する計算においては、例えば燃焼状態量の1つである発生熱量を筒内圧センサの測定データとして求めたうえで、この発生熱量に含まれる種々の影響(例えば、燃料性状、水温、EGR等)を補正しながら、空燃比を検出するといった手法が考えられる。その補正を行うにあたっては、例えば、発生熱量に対してEGR率(EGR濃度、EGRガスの量)が影響を及ぼす点を考慮して、燃焼速度を用いてEGR率を検出しこのEGR率から発生熱量を補正することにより最終的に空燃比を計算するという手法が考えられる。この手法のように、空燃比やEGR率といった算出対象の値を精度良く計算するためには、筒内圧センサの測定データとして得た燃焼状態量に含まれる各種影響の補正を行うことが好ましい。 In the calculation related to the air-fuel ratio and EGR using the measurement data of the in-cylinder pressure sensor, for example, the amount of generated heat, which is one of the combustion state quantities, is obtained as the measurement data of the in-cylinder pressure sensor, and various effects included in this generated heat amount. A method of detecting the air-fuel ratio while correcting (for example, fuel properties, water temperature, EGR, etc.) is conceivable. In performing the correction, for example, in consideration of the influence of the EGR rate (EGR concentration, EGR gas amount) on the amount of generated heat, the EGR rate is detected using the combustion speed and generated from this EGR rate. A method of finally calculating the air-fuel ratio by correcting the amount of heat can be considered. In order to accurately calculate the calculation target values such as the air-fuel ratio and the EGR rate as in this method, it is preferable to correct various influences included in the combustion state quantity obtained as measurement data of the in-cylinder pressure sensor.
上記のごとく筒内圧センサから得た燃焼状態量を利用して空燃比等の算出、補正を行うに当たって、留意しなければならない点がある。すなわち、例えば燃焼状態量の1つに挙げられる燃焼速度は、EGRからの影響のみならず空燃比からも影響を受ける。燃焼速度以外の燃焼状態量についても、空燃比に影響を受ける燃焼状態量は、空燃比のみならずEGRの影響をも受けてしまう。それらの複数の影響が燃焼状態量に作用することを無視しては、良好な精度での空燃比、EGR率等の計算は困難である。また、補正を試みたとしても、空燃比およびEGRの双方の影響を受ける燃焼状態量を用いるのであれば、1つの燃焼状態量に対する空燃比やEGR率の影響を他の燃焼状態量を利用して補正する補正手法は成り立たない。従来の技術水準においては、筒内圧センサ測定データを用いた空燃比やEGR率の計算について、上記のような事情が考慮された計算手法が見出されていなかった。 As described above, there are points to be noted when calculating and correcting the air-fuel ratio and the like using the combustion state quantity obtained from the in-cylinder pressure sensor. That is, for example, the combustion speed listed as one of the combustion state quantities is affected not only by the effect of EGR but also by the air-fuel ratio. Regarding the combustion state quantity other than the combustion speed, the combustion state quantity affected by the air-fuel ratio is affected not only by the air-fuel ratio but also by EGR. Ignoring that these multiple effects affect the combustion state quantity, it is difficult to calculate the air-fuel ratio, EGR rate, etc. with good accuracy. Even if correction is attempted, if a combustion state quantity that is affected by both the air-fuel ratio and EGR is used, the influence of the air-fuel ratio and EGR rate on one combustion state quantity is utilized using the other combustion state quantity. Therefore, there is no correction method to correct. In the conventional technical level, no calculation method has been found in consideration of the above-described circumstances for calculating the air-fuel ratio and the EGR rate using the in-cylinder pressure sensor measurement data.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、筒内圧センサによる測定データを用いて精度良く空燃比または/およびEGR率を計算することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an internal combustion engine control apparatus capable of accurately calculating an air-fuel ratio or / and an EGR rate using measurement data obtained from an in-cylinder pressure sensor. The purpose is to do.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
少なくとも1つの気筒に筒内圧センサが取り付けられている内燃機関の制御装置であって、
前記筒内圧センサが取り付けられた前記気筒の燃焼の状態を表す量である燃焼状態量のうち空燃比またはEGR率についての感度が異なる少なくとも2種類の燃焼状態量を、前記筒内圧センサの出力に基づいて算出する算出手段と、
前記少なくとも2種類の燃焼状態量と空燃比およびEGR率との間の関係に基づいて、前記算出手段で算出された前記燃焼状態量の値から前記筒内圧センサが取り付けられた前記気筒における空燃比または/およびEGR率を計算する計算手段と、
を備え、
前記計算手段は、
前記少なくとも2種類の燃焼状態量のうち一つを第1燃焼状態量とし、空燃比とEGR率の少なくとも一方について前記第1燃焼状態量とは異なる感度を有する燃焼状態量を第2燃焼状態量とした場合において、
前記第1燃焼状態量と空燃比およびEGR率との間の関係を定めた第1の関係と、前記第2燃焼状態量と空燃比およびEGR率との間の関係を定めた第2の関係と、を記憶した記憶手段と、
前記第1の関係および前記第2の関係を連立させて求めた解を、前記空燃比または/および前記EGR率として計算する手段と、
を含むことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
A control device for an internal combustion engine in which an in-cylinder pressure sensor is attached to at least one cylinder,
At least two types of combustion state quantities having different sensitivities for the air-fuel ratio or EGR rate among the combustion state quantities, which are quantities representing the combustion state of the cylinder to which the in-cylinder pressure sensor is attached, are output to the in-cylinder pressure sensor. A calculation means for calculating based on;
Based on the relationship between the at least two types of combustion state quantities, the air-fuel ratio, and the EGR rate, the air-fuel ratio in the cylinder to which the in-cylinder pressure sensor is attached is calculated from the value of the combustion state quantity calculated by the calculation means. Or / and a calculation means for calculating the EGR rate;
Equipped with a,
The calculating means includes
One of the at least two types of combustion state quantities is defined as a first combustion state quantity, and a combustion state quantity having sensitivity different from the first combustion state quantity for at least one of an air-fuel ratio and an EGR rate is defined as a second combustion state quantity. If
A first relationship that defines the relationship between the first combustion state quantity and the air-fuel ratio and EGR rate, and a second relationship that defines the relationship between the second combustion state quantity and the air-fuel ratio and EGR rate. And storage means for storing
Means for calculating a solution obtained by simultaneously combining the first relation and the second relation as the air-fuel ratio or / and the EGR rate;
It is characterized by including .
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記少なくとも2種類の前記燃焼状態量は、前記少なくとも1つの前記気筒における発生熱量又は熱発生量と相関を有するパラメータである発生熱量関連パラメータと、前記少なくとも1つの前記気筒における燃焼速度と、を含むことを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The at least two types of combustion state quantities include a quantity of heat generated in the at least one cylinder or a parameter correlated with the quantity of heat generated, and a combustion speed in the at least one cylinder. It is characterized by that.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記計算手段で計算された前記空燃比に基づいて、前記気筒について設けられた燃料噴射弁の燃料噴射量を算出する噴射量算出手段を備えることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The fuel cell system further comprises injection amount calculation means for calculating a fuel injection amount of a fuel injection valve provided for the cylinder based on the air-fuel ratio calculated by the calculation means.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れか1つにおいて、
前記内燃機関は複数の気筒を備え、かつ前記複数の気筒のうち少なくとも2つの気筒に対して筒内圧センサが取り付けられており、
前記算出手段は、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについて、前記2種類の前記燃焼状態量を算出する気筒毎算出手段を含み、
前記計算手段は、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについてEGR率を算出する気筒毎EGR率計算手段を含み、
前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについて前記気筒毎EGR率計算手段で算出された前記EGR率の相違に基づいて、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれの制御内容の算定を行い又は算定された制御内容の補正を行う気筒毎制御手段と、
を備えることを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The internal combustion engine includes a plurality of cylinders, and an in-cylinder pressure sensor is attached to at least two of the plurality of cylinders,
The calculation means includes a cylinder-by-cylinder calculation means for calculating the two types of combustion state quantities for each of the at least two cylinders,
The calculating means includes a cylinder-by-cylinder EGR rate calculating means for calculating an EGR rate for each of the at least two cylinders,
Based on the difference of the EGR rate calculated by the EGR rate calculation means for each of the at least two cylinders, the control content of each of the at least two cylinders is calculated or the calculated control content is corrected. Cylinder-by-cylinder control means for performing
It is characterized by providing.
また、第5の発明は、第4の発明において、
前記内燃機関は、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについて設けられかつ互いに異なる燃料噴射量を設定可能な複数の燃料噴射弁を備え、
前記気筒毎制御手段が、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについての前記燃料噴射弁の燃料噴射量を、前記気筒毎EGR率計算手段で算出された前記EGR率の相違に基づいて設定する設定手段を含むことを特徴とする。
The fifth invention is the fourth invention, wherein
The internal combustion engine includes a plurality of fuel injection valves provided for each of the at least two cylinders and capable of setting different fuel injection amounts.
Setting means for setting the fuel injection amount of the fuel injection valve for each of the at least two cylinders based on the difference of the EGR rate calculated by the EGR rate calculating unit for each cylinder. It is characterized by including.
また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れか1つにおいて、
前記内燃機関は複数の気筒を備え、かつ前記複数の気筒のうち少なくとも2つの気筒に対して筒内圧センサが取り付けられており、
前記算出手段は、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについて、前記2種類の前記燃焼状態量を算出する気筒毎算出手段を含み、
前記計算手段は、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについてEGR率を算出する気筒毎EGR率計算手段を含み、
前記内燃機関の排気通路に排気側端部が接続し、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれの吸気通路にそれぞれ接続する複数の吸気側端部を備えるEGR分配通路と、
前記少なくとも2つの気筒それぞれについて前記気筒毎EGR率計算手段で計算された前記EGR率に基づいて、前記EGR分配通路における異常を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
The internal combustion engine includes a plurality of cylinders, and an in-cylinder pressure sensor is attached to at least two of the plurality of cylinders,
The calculation means includes a cylinder-by-cylinder calculation means for calculating the two types of combustion state quantities for each of the at least two cylinders,
The calculating means includes a cylinder-by-cylinder EGR rate calculating means for calculating an EGR rate for each of the at least two cylinders,
An EGR distribution passage having a plurality of intake side ends connected to an exhaust passage of the internal combustion engine and connected to respective intake passages of the at least two cylinders;
Detecting means for detecting an abnormality in the EGR distribution passage based on the EGR rate calculated by the cylinder-by-cylinder EGR rate calculating means for each of the at least two cylinders;
It is characterized by providing.
また、第7の発明は、第1乃至第6の発明の何れか1つにおいて、
前記第1の関係が第1の方程式で表され、前記第2の関係が第2の方程式で表され、
前記計算手段は、前記第1の方程式および前記第2の方程式の連立方程式の解を、前記空燃比または/および前記EGR率として計算することを特徴とする。
According to a seventh invention, in any one of the first to sixth inventions,
The first relationship is represented by a first equation, the second relationship is represented by a second equation;
Said computing means, the solution of the first person equations and the second towards equations of simultaneous equations, the computation to said and Turkey, as the air-fuel ratio and / or the EGR rate.
本願発明者は、複数種類の燃焼状態量が空燃比やEGR率の変化に対して異なる感度を有するという点を見出し、さらに、この感度の相違を空燃比やEGR率の計算に利用するという技術を見出した。第1の発明によれば、空燃比やEGR率についての感度が相違する複数の燃焼状態量の存在に着目し、その複数の燃焼状態量と空燃比、EGR率との間の関係を利用することにより、連立解として筒内圧センサの出力から空燃比やEGR率を精度良く求めることができる。 The inventor of the present application has found that a plurality of types of combustion state quantities have different sensitivities to changes in the air-fuel ratio and EGR rate, and further uses this difference in sensitivity for calculation of the air-fuel ratio and EGR rate. I found. According to the first invention, paying attention to the existence of a plurality of combustion state quantities having different sensitivities regarding the air-fuel ratio and the EGR rate, the relationship between the plurality of combustion state quantities, the air-fuel ratio, and the EGR rate is utilized. As a result, the air-fuel ratio and the EGR rate can be accurately obtained from the output of the in- cylinder pressure sensor as simultaneous solutions .
第2の発明によれば、熱発生量等および燃焼速度という比較的感度の相違が大きいと認められる2つの燃焼状態量を利用することによって、筒内圧センサの出力から空燃比やEGR率を精度良く求めることができる。 According to the second invention, the air-fuel ratio and the EGR rate are accurately determined from the output of the in-cylinder pressure sensor by using two combustion state quantities that are recognized to have a relatively large difference in sensitivity such as a heat generation amount and a combustion speed. You can ask well.
第3の発明によれば、筒内圧センサの測定データから把握した気筒の燃焼状態に応じて、燃料噴射量を内燃機関制御上の適切量に精度良く設定することができる。 According to the third invention, the fuel injection amount can be accurately set to an appropriate amount for controlling the internal combustion engine in accordance with the combustion state of the cylinder ascertained from the measurement data of the in-cylinder pressure sensor.
第4の発明によれば、気筒毎EGR率計算手段により気筒毎のEGR率を求めることにより、制御内容を気筒毎に適正化することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the control content can be optimized for each cylinder by obtaining the EGR rate for each cylinder by the EGR rate calculation means for each cylinder.
第5の発明によれば、気筒毎EGR率計算手段により気筒毎のEGR率を求めることにより、燃料噴射量を気筒毎に適正化することができる。 According to the fifth invention, the fuel injection amount can be optimized for each cylinder by obtaining the EGR rate for each cylinder by the EGR rate calculation means for each cylinder.
第6の発明によれば、気筒毎EGR率計算手段により気筒毎のEGR率を求めることにより、その気筒毎のEGR率がどのように分配されているのかに基づいて、EGR分配通路を介したEGRの分配についての異常検出を行うことができる。 According to the sixth invention, the EGR rate for each cylinder is obtained by the EGR rate calculation unit for each cylinder, and the EGR rate for each cylinder is distributed based on how the EGR rate is distributed. Anomaly detection for EGR distribution can be performed.
第7の発明によれば、感度の相違を把握して特定した相関を予め数式の形で記憶しておくことにより、この数式に従って計算を行うことにより空燃比または/およびEGR率を求めることができる。 According to the seventh aspect of the invention, the correlation identified by grasping the difference in sensitivity is stored in advance in the form of a mathematical expression, and the air-fuel ratio or / and the EGR rate can be obtained by performing the calculation according to the mathematical expression. it can.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の構成を、これが適用される内燃機関(以下、単にエンジンという)の構成とともに示す図である。車両等の移動体に搭載される内燃機関に好適に用いることができる。図1に示すエンジンは、スパークプラグ6を備えた火花点火式の4ストロークレシプロエンジンである。また、筒内に燃料を直接噴射する燃料直噴インジェクタ7を備えた筒内直噴エンジンでもある。図1では1つの気筒のみが描かれているが、一般的な車両用のエンジンは複数の気筒から構成されている。そのうち少なくとも1つの気筒には筒内圧を測定するための筒内圧センサ5が取り付けられており、本実施形態では好ましい形態として複数の気筒すべてに対してそれぞれ筒内圧センサ5が取り付けられているものとする。
また、このエンジンには、クランク軸の回転角に応じて信号を出力するクランク角度センサ8と、ノックの発生を検出するためのノックセンサ9とが取り付けられている。クランク角度センサ8の信号CAからは、エンジン回転数(単位時間当たり回転数)や、ピストンの位置によって決まる筒内容積を計算することができる。気筒に接続された吸気通路の入口にはエアクリーナ1が設けられ、エアクリーナ1の下流にスロットルバルブ2が配置されている。スロットルバルブ2の下流にはサージタンク4が設けられていて、サージタンク4には吸気圧を測定するための吸気圧センサ3が取り付けられている。
一方、気筒に接続された排気通路には2つの触媒10,11が配置されている。また、このエンジンの排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路にはEGRクーラ13とEGRバルブ12とが設けられている。EGRクーラ13にはその冷却水温を測定するための水温センサ14が取り付けられている。また、このエンジンは制御装置としての演算処理装置20を備えている。演算処理装置20は各センサ3,5,8,9,14からの信号を処理し、その処理結果を各アクチュエータ2,6,7,12の操作に反映させている。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention, together with a configuration of an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) to which the control device is applied. It can be suitably used for an internal combustion engine mounted on a moving body such as a vehicle. The engine shown in FIG. 1 is a spark ignition type 4-stroke reciprocating engine provided with a spark plug 6. Moreover, it is also a cylinder direct injection engine provided with the fuel direct injection injector 7 which injects a fuel directly in a cylinder. Although only one cylinder is depicted in FIG. 1, a general vehicle engine is composed of a plurality of cylinders. At least one of the cylinders is provided with an in-cylinder pressure sensor 5 for measuring the in-cylinder pressure. In the present embodiment, as a preferred embodiment, the in-cylinder pressure sensor 5 is attached to each of a plurality of cylinders. To do.
The engine is also provided with a crank angle sensor 8 that outputs a signal according to the rotation angle of the crankshaft, and a knock sensor 9 for detecting the occurrence of knock. From the signal CA of the crank angle sensor 8, the in-cylinder volume determined by the engine speed (the number of revolutions per unit time) and the position of the piston can be calculated. An
On the other hand, two
図2は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の動作について説明するための図であり、空燃比に対する各燃焼状態量(燃焼の状態を表す量)の感度(Sensitivity)を示す図である。図2には、(i)Pmax(最大筒内圧)、(ii)Ingition Delay(着火遅れ)、(iii)Heat Release(発生熱量)、(iv)Combustion Speed(燃焼速度)、(v)Specific Heat Ratio(比熱比)という5つの燃焼状態量についての感度の相違が示されている。
図2における上段には、空燃比A/Fが14.6から13へと変化した場合、つまりストイキからリッチへと変化した場合における感度が示されている。この場合、例えば、(iv)Combustion Speed(燃焼速度)は、他の燃焼状態量との比較では、相対的に、空燃比のリッチ側変化に対する感度が高いという結果が示されている。
図2における下段には、空燃比A/Fが14.6から18へと変化した場合、つまりストイキからリーンへと変化した場合における感度が示されている。この場合、例えば、(iii)Ingition Delay(着火遅れ)は、他の燃焼状態量との比較では、相対的に、空燃比のリーン側変化に対する感度が高いという結果が示されている。
図2における上段と下段とを合わせて観察すると、例えば(iii)Heat Release(発生熱量)および(iv)Combustion Speed(燃焼速度)はともに、空燃比のリッチ側変化およびリーン側変化について比較的高い感度を示すことがわかる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, and shows the sensitivity (Sensitivity) of each combustion state quantity (a quantity representing the combustion state) with respect to the air-fuel ratio. FIG. Fig. 2 shows (i) Pmax (maximum in-cylinder pressure), (ii) Ingition Delay (ignition delay), (iii) Heat Release, (iv) Combustion Speed, (v) Specific Heat The difference in sensitivity for the five combustion state quantities called Ratio (specific heat ratio) is shown.
The upper part of FIG. 2 shows the sensitivity when the air-fuel ratio A / F changes from 14.6 to 13, that is, when it changes from stoichiometric to rich. In this case, for example, (iv) Combustion Speed (combustion speed) shows a relatively high sensitivity to a rich change in the air-fuel ratio in comparison with other combustion state quantities.
The lower part of FIG. 2 shows the sensitivity when the air-fuel ratio A / F changes from 14.6 to 18, that is, when it changes from stoichiometric to lean. In this case, for example, (iii) Ingition Delay (ignition delay) shows a result that the sensitivity to the lean side change of the air-fuel ratio is relatively high in comparison with other combustion state quantities.
When the upper and lower stages in FIG. 2 are observed together, for example, (iii) Heat Release (generated heat amount) and (iv) Combustion Speed (combustion speed) are both relatively high for the rich side change and lean side change of the air-fuel ratio. It can be seen that it shows sensitivity.
図3および図4は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置の動作について説明するための図であり、EGRに対する各燃焼状態量(燃焼の状態を表す量)の感度(Sensitivity)を示す図である。図3には、図2と同様に(i)〜(v)の5つの燃焼状態量についての感度の相違が示されている。
図3によれば、EGRに対して、(iv)Combustion Speed(燃焼速度)が相対的に高い感度を示し、(ii)Ingition Delay(着火遅れ)もそれに続いて高い感度を示していることがわかる。
図3からは、図4において矢印で示すように、EGRに対する感度が各燃焼状態量ごとに相違していること、特に、(i)Pmax(最大筒内圧)および(ii)Ingition Delay(着火遅れ)と、(iii)Heat Release(発生熱量)および(iv)Combustion Speed(燃焼速度)との間で、感度の相違が顕著に認められる。
FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining the operation of the control device for the internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, and the sensitivity (Sensitivity) of each combustion state quantity (a quantity representing the state of combustion) with respect to EGR. ). FIG. 3 shows the difference in sensitivity for the five combustion state quantities (i) to (v) as in FIG.
According to FIG. 3, (iv) Combustion Speed (combustion speed) shows relatively high sensitivity to EGR, and (ii) Ingition Delay (ignition delay) shows high sensitivity following that. Recognize.
From FIG. 3, as indicated by arrows in FIG. 4, the sensitivity to EGR is different for each combustion state quantity, and in particular, (i) Pmax (maximum in-cylinder pressure) and (ii) Ingition Delay (ignition delay) ) And (iii) Heat Release (generated heat amount) and (iv) Combustion Speed (combustion speed), a difference in sensitivity is noticeable.
なお、図2乃至図4において、5つの燃焼状態量を列挙しているが、本実施形態では、それらのうち(i)Pmax(最大筒内圧)および(ii)Ingition Delay(着火遅れ)をGroup(1)として、(iii)Heat Release(発生熱量)、(iv)Combustion Speed(燃焼速度)および(v)Specific Heat Ratio(比熱比)をGroup(2)として分類している。 2 to 4, five combustion state quantities are listed. In this embodiment, (i) Pmax (maximum in-cylinder pressure) and (ii) Ingition Delay (ignition delay) are grouped out of them. As (1), (iii) Heat Release (generated heat amount), (iv) Combustion Speed (combustion speed) and (v) Specific Heat Ratio (specific heat ratio) are classified as Group (2).
図2乃至図4を用いて説明したように、本願発明者は、複数種類の燃焼状態量が空燃比やEGR率の変化に対して異なる感度を有するという点を見出した。本願発明者は、さらに、この感度の相違を、空燃比やEGR率の計算に利用するという技術を見出した。なお、ここでいうEGR率とは、EGRガスの筒内ガスに対する比率を意味する。
すなわち、演算処理装置20が、筒内圧センサ5の出力に基づいて、上記列挙した燃焼状態量のうちから、空燃比またはEGR率についての感度が異なる少なくとも2種類の燃焼状態量を算出する。また、その一方で、算出対象とする少なくとも2種類の燃焼状態量と空燃比およびEGR率との間の関係を、予め実験等を行うことにより特定しておき、この関係を参照できるように演算処理装置20内のメモリに記憶しておく。次いで、演算処理装置20が、予め記憶した燃焼状態量と空燃比およびEGR率との間の関係に基づいて、算出した燃焼状態量の値から、筒内圧センサ5が取り付けられた気筒における空燃比または/およびEGR率を計算する。
より具体的に述べれば、算出対象とする少なくとも2種類の燃焼状態量と空燃比およびEGR率との間の相関関係を、数式(例えば連立方程式)として整理したうえで、演算処理装置20に記憶してもよい。この数式に対して、筒内圧センサ5の出力に基づき計測データとして求めた燃焼状態量を代入し、その解を求めることによって、空燃比または/およびEGR率を計算してもよい。
この手法によれば、空燃比やEGR率についての感度が相違する複数の燃焼状態量の存在に着目し、その複数の燃焼状態量と空燃比、EGR率との間の関係を利用することにより、筒内圧センサの出力から空燃比やEGR率を精度良く求めることができる。
As described with reference to FIGS. 2 to 4, the present inventor has found that a plurality of types of combustion state quantities have different sensitivities to changes in the air-fuel ratio and EGR rate. The inventor of the present application has further found out a technique of utilizing the difference in sensitivity for calculating the air-fuel ratio and the EGR rate. The EGR rate here means the ratio of EGR gas to in-cylinder gas.
That is, the
More specifically, the correlation between at least two types of combustion state quantities to be calculated, the air-fuel ratio, and the EGR rate is organized as a mathematical expression (for example, simultaneous equations) and stored in the
According to this method, paying attention to the existence of a plurality of combustion state quantities having different sensitivities with respect to the air-fuel ratio and the EGR rate, by utilizing the relationship between the plurality of combustion state quantities, the air-fuel ratio, and the EGR rate. The air-fuel ratio and EGR rate can be obtained with high accuracy from the output of the in-cylinder pressure sensor.
なお、実施の形態1においては、上記の計算結果のうち、特に空燃比の計算結果に基づいて燃料直噴インジェクタ7の燃料噴射量を決定するものとする。 In the first embodiment, the fuel injection amount of the direct fuel injection injector 7 is determined based on the calculation result of the air-fuel ratio among the above calculation results.
図5は、本発明の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置における実施例を説明するための図である。以下、図5を用いて、上述した実施の形態1における計算手法を実際に内燃機関の制御装置に適用する場合の実施例の1つを、具体的に説明する。この実施例では、「空燃比またはEGRに対する感度が異なる少なくとも2種類の燃焼状態量」として、発生熱量および燃焼速度という2つの燃焼状態量を選択している。
先ず、熱発生量と燃焼速度について、空燃比とEGRに対する相関関係を予め把握する。具体的には、図5に示すように、熱発生量と空燃比の関係、熱発生量とEGRとの関係、燃焼速度と空燃比との関係、燃焼速度とEGRとの関係について、それぞれ計測或いは計算による検討をしておく。この実施例では、エンジン回転数NEについて1200rpmと2000rpmの2つの条件を設定し、吸入空気量GAについて10g/sと20g/sの2つの条件を設定している。これらの組み合わせにより、図5に示すように3つのエンジン回転数・吸入空気量の条件を設定して、各関係について検討を行っている。
図5に示すごとき検討を行って、空燃比、EGR、熱発生量、および燃焼速度の間にある相関関係を把握して数式(相関式)にまとめることにより、本願発明者は下記の式を導出した。
但し、上記の式において、「Q」は熱発生量であり、「ηc」は充填効率であり、「AF」は空燃比であり、「EGR」はEGR率であり、「CS」は燃焼速度であり、「NE」はエンジン回転数であり、「Pθcomp」は圧縮圧である。α1〜α8は、把握した相関関係に基づいて定めた所定の係数である。
上記の式の連立解として得られる空燃比AFとEGR率とを、筒内圧センサ5が測定する気筒における空燃比とEGR率の検出値として取り扱うことができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example in the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, with reference to FIG. 5, one example of a case where the calculation method in the first embodiment described above is actually applied to a control device for an internal combustion engine will be specifically described. In this embodiment, as the “at least two types of combustion state quantities having different sensitivities to the air-fuel ratio or EGR”, two combustion state quantities such as a generated heat quantity and a combustion speed are selected.
First, the correlation between the air-fuel ratio and EGR is grasped in advance for the heat generation amount and the combustion speed. Specifically, as shown in FIG. 5, the relationship between the heat generation amount and the air-fuel ratio, the relationship between the heat generation amount and the EGR, the relationship between the combustion speed and the air-fuel ratio, and the relationship between the combustion speed and the EGR are measured. Or consider it by calculation. In this embodiment, two conditions of 1200 rpm and 2000 rpm are set for the engine speed NE, and two conditions of 10 g / s and 20 g / s are set for the intake air amount GA. With these combinations, as shown in FIG. 5, three conditions for engine speed and intake air amount are set, and each relationship is examined.
By conducting a study as shown in FIG. 5 and grasping the correlation among the air-fuel ratio, EGR, the amount of heat generation, and the combustion speed and collecting it into a mathematical formula (correlation formula), the inventor of the present application expressed the following formula: Derived.
However, in the above formula, “Q” is the heat generation amount, “ηc” is the charging efficiency, “AF” is the air-fuel ratio, “EGR” is the EGR rate, and “CS” is the combustion rate. “NE” is the engine speed, and “P θcomp ” is the compression pressure. α 1 to α 8 are predetermined coefficients determined based on the grasped correlation.
The air-fuel ratio AF and EGR rate obtained as simultaneous solutions of the above equations can be handled as detected values of the air-fuel ratio and EGR rate in the cylinder measured by the in-cylinder pressure sensor 5.
以上説明した実施の形態1にかかる上記実施例によれば、熱発生量等および燃焼速度という比較的感度の相違が大きいと認められる2つの燃焼状態量を利用することによって、筒内圧センサ5の出力から空燃比やEGR率を精度良く求めることができる。
特に、実施の形態1によれば、筒内圧センサ5の測定データを用いているので筒内の燃焼状態に基づいてリアルタイムでのA/F制御が可能となる。この点は、既存の排気によるA/F制御(排気空燃比を空燃比センサで検出することによるA/F制御)では得られない優れた特徴である。
According to the above-described example according to the first embodiment described above, the in-cylinder pressure sensor 5 is obtained by using two combustion state quantities that are recognized to have a relatively large difference in sensitivity such as a heat generation amount and a combustion speed. The air-fuel ratio and EGR rate can be obtained from the output with high accuracy.
In particular, according to the first embodiment, since the measurement data of the in-cylinder pressure sensor 5 is used, A / F control in real time is possible based on the combustion state in the cylinder. This is an excellent feature that cannot be obtained by existing A / F control using exhaust (A / F control by detecting the exhaust air-fuel ratio with an air-fuel ratio sensor).
また、実施の形態1によれば、筒内圧センサの測定データから把握した気筒の燃焼状態に応じて、燃料噴射量を、内燃機関制御上の適切量に精度良く設定することができる。 Further, according to the first embodiment, the fuel injection amount can be accurately set to an appropriate amount for controlling the internal combustion engine according to the combustion state of the cylinder ascertained from the measurement data of the in-cylinder pressure sensor.
なお、上記の実施の形態1において、エンジンの複数の気筒にそれぞれ取り付けられた筒内圧センサ5に基づいて、それら複数の気筒について、気筒毎に空燃比を求めたり、EGR率を求めたりしてもよい。その場合には、演算処理装置20は、各気筒について、2種類の燃焼状態量(例えば上記実施例のように発生熱量と燃焼速度)を算出し、さらに、各気筒のそれぞれについて空燃比やEGR率を算出してもよい。
さらに、各気筒について算出されたEGR率の相違に基づいて、各気筒のそれぞれの制御内容の算定を行ったり、または既に算定された制御内容の補正を行ったりしてもよい。これにより、気筒毎のEGR率を求めて、内燃機関の制御内容を適正化することができる。
具体的には、例えば、演算処理装置20が、各気筒の燃料直噴インジェクタ7のそれぞれの燃料噴射量を、EGR率の相違に基づいて設定してもよい。これによれば、気筒毎のEGR率を求めて、燃料噴射量を気筒毎に適正化することができる。
In the first embodiment, based on the in-cylinder pressure sensor 5 attached to each of the plurality of cylinders of the engine, the air-fuel ratio or the EGR rate is obtained for each of the plurality of cylinders. Also good. In that case, the
Further, based on the difference in the EGR rate calculated for each cylinder, the control content of each cylinder may be calculated, or the control content already calculated may be corrected. As a result, the EGR rate for each cylinder can be obtained and the control content of the internal combustion engine can be optimized.
Specifically, for example, the
なお、上述した実施の形態1の実施例では、発生熱量および燃焼速度という2種類の燃焼状態量を用いた。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。発生熱量および燃焼速度という組に限られず、「空燃比またはEGRに対する感度が異なる燃焼状態量」のなかから少なくとも2種類の燃焼状態量を選択して、上述した実施例において発生熱量および燃焼速度について行ったのと同様の手法、つまり、相関関係の把握およびその相関を数式等にまとめて演算処理装置20に記憶して筒内圧センサ5の出力値から計算を行うようにしてもよい。図2乃至図4で挙げたように、少なくとも、(i)Pmax(最大筒内圧)、(ii)Ingition Delay(着火遅れ)、(iii)Heat Release(発生熱量)、(iv)Combustion Speed(燃焼速度)、(v)Specific Heat Ratio(比熱比)という5つの燃焼状態量について、空燃比またはEGRに対する感度の相違が認められる。これらのなかから適宜に少なくとも2種類の燃焼状態量を選択して実施の形態1の実施例と同様の手法を適用してもよい。
In the example of the first embodiment described above, two kinds of combustion state quantities such as the amount of generated heat and the combustion speed are used. However, the present invention is not limited to this. It is not limited to the set of generated heat quantity and combustion speed, and at least two kinds of combustion state quantities are selected from “a combustion state quantity having different sensitivity to air-fuel ratio or EGR”. A method similar to that performed, that is, grasping the correlation and collecting the correlation into a mathematical expression or the like may be stored in the
なお、熱発生量そのものに代えて、熱発生量と相関を有するパラメータ(発生熱量関連パラメータ)を用いても良い。熱発生量関連パラメータとしては、例えば、「PVκ」が知られている。すなわち、クランク角度がθであるタイミングに筒内圧センサ50により検出あるいは推定される筒内圧力をP(θ)とし、クランク角度がθであるタイミング(当該筒内圧力P(θ)の検出時あるいは推定時)の筒内容積をV(θ)とし、比熱比をκとする。「PVκ」とは、この筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比(所定の指数)κで累乗した値V(θ)との積値P(θ)・Vκ(θ)である。このPVκも、気筒内で発生する熱量を反映する状態量である。 In place of the heat generation amount itself, a parameter correlated with the heat generation amount (generated heat amount related parameter) may be used. As the heat generation amount related parameter, for example, “PV κ ” is known. That is, the cylinder pressure detected or estimated by the cylinder pressure sensor 50 at the timing when the crank angle is θ is P (θ), and the timing when the crank angle is θ (when the cylinder pressure P (θ) is detected or The in-cylinder volume at the time of estimation is V (θ), and the specific heat ratio is κ. “PV κ ” is the product value P (θ) · the in-cylinder pressure P (θ) and a value V (θ) obtained by raising the in-cylinder volume V (θ) to a specific heat ratio (predetermined index) κ. V κ (θ). This PV κ is also a state quantity that reflects the amount of heat generated in the cylinder.
なお、現在の技術水準において構築されているEGR検出手法は、吸気圧とEGRバルブ開度からの推定を行うなどのようにあくまでも限定された環境下で得られたデータからEGR率等を推定する技術(推定モデル)に留まっている。このようなEGR検出手法は、機差ばらつきやデポジット堆積などの影響で検出精度が担保されなくなってしまうという欠点を有している。また、このようなEGR検出手法では、気筒毎のEGR率を検出することは困難である。
この点、実施の形態1にかかる計算手法によれば、空燃比とEGRによって決定される燃焼状態を筒内圧センサにより直接に検出することができる。このため、従来構築されているEGR検出手法と比べて、機差ばらつきやデポジットの影響を受けることなしに、精度良くEGR率および空燃比を検出することができる。また、既に説明したように、気筒毎のEGR率および空燃比を検出することもできる。
さらに、上記の実施の形態1にかかる構成は、筒内圧センサ5の計測データのみから、空燃比およびEGR量を精度良く求めることができるという特徴も有している。つまり、空燃比センサ、吸気圧センサ3、エアフローメータ、EGR弁開度などの情報を用いなくとも、筒内圧センサ5の計測データのみから空燃比およびEGR量を精度良く求めることができる。但し、それらの情報を用いて補正演算などを行うことで一層精度良くEGR率や空燃比を求めてもよく、その様な実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
Note that the EGR detection method established in the current technical level estimates the EGR rate and the like from data obtained in a limited environment such as estimation from intake pressure and EGR valve opening. Remain in technology (estimated model). Such an EGR detection method has a drawback that the detection accuracy is not ensured due to the influence of machine difference variation and deposit accumulation. Further, with such an EGR detection method, it is difficult to detect the EGR rate for each cylinder.
In this regard, according to the calculation method according to the first embodiment, the combustion state determined by the air-fuel ratio and EGR can be directly detected by the in-cylinder pressure sensor. Therefore, it is possible to detect the EGR rate and the air-fuel ratio with high accuracy without being affected by machine difference variations and deposits, as compared with the EGR detection method that has been conventionally constructed. As already described, the EGR rate and air-fuel ratio for each cylinder can also be detected.
Furthermore, the configuration according to the first embodiment has a feature that the air-fuel ratio and the EGR amount can be accurately obtained from only the measurement data of the in-cylinder pressure sensor 5. That is, the air-fuel ratio and the EGR amount can be accurately obtained from only the measurement data of the in-cylinder pressure sensor 5 without using information such as the air-fuel ratio sensor, the
実施の形態2.
以下、本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置について説明する。実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置およびこれが適用される内燃機関(エンジン)のハードウェア構成は、実施の形態1のハードウェア構成と同様である。以下、重複を避けるために、実施の形態1で述べた構成と同一あるいは相当する構成には同じ符号を付して説明をし、適宜に説明を省略ないしは簡略化する。
Hereinafter, a control device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described. The hardware configuration of the internal combustion engine control device according to the second embodiment and the internal combustion engine (engine) to which the control device is applied are the same as the hardware configuration of the first embodiment. Hereinafter, in order to avoid duplication, the same or equivalent components as those described in the first embodiment will be described with the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified as appropriate.
実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置は、上記の実施の形態1にかかる内燃機関の制御装置に搭載された気筒別の空燃比、EGR率の計算機能を、「燃料噴射量算出」および「EGRに関する故障検出」に利用するものである。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment has a function for calculating the air-fuel ratio and the EGR rate for each cylinder mounted in the control apparatus for the internal combustion engine according to the first embodiment described above. This is used for “failure detection related to EGR”.
(燃料噴射量算出)
以下、実施の形態2における燃料噴射量に関する制御内容を説明する。先ず、実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置においても、演算処理装置20が、実施の形態1にかかる空燃比およびEGR率の計算手法を用いて、各気筒のEGR率を算出する。実施の形態2においては、この算出した各気筒のEGR率に基づいて、各気筒にそれぞれ導入されるEGRのばらつき(分配特性)を把握した上で、「各気筒の新気量」を算出する。このようにして精度良く算出された各気筒の新気量に応じて、燃料直噴インジェクタ7についての最適な基本燃料噴射量を設定するものとする。
さらに、実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置において、演算処理装置20は、実施の形態1にかかる空燃比およびEGR率の計算手法を用いて各気筒の空燃比を算出する。その上で、「各気筒の空燃比と目標空燃比との間の偏差」および上記で算出した「各気筒の新気量」に基づいて、各気筒の燃料噴射量についてそれぞれ補正量を設定するものとする。
(Fuel injection amount calculation)
Hereinafter, the control content regarding the fuel injection amount in
Further, in the control device for an internal combustion engine according to the second embodiment, the
(EGRに関する故障検出)
実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置では、以下に述べる2種類の故障検出が行われる。
第1の故障検出として、EGR分配通路における分配異常の検出が行われる。すなわち、実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置では、演算処理装置20が、まず、気筒毎のEGR率を比較することで「各気筒のEGR率のばらつき」を求める。このばらつきが予め設定した許容範囲以上のばらつきを有している場合には、EGR分配通路において分配異常が生じていると判定するものとする。
第2の故障検出として、EGR通路についての異常検出が行われる。すなわち、実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置では、演算処理装置20が、まず、実施の形態1にかかる構成によって算出された気筒毎のEGR率と、各気筒の圧縮圧から算出される各気筒の吸入ガス量とから、各気筒に流入したEGR流量を算出する。次いで、演算処理装置20が、全気筒のEGR流量(各気筒のEGR量の合計値)とEGRバルブ開度との間の相関が、予め設定した所定範囲から外れているか否かを判定する。この判定は、例えば、EGRバルブ開度に応じた全気筒のEGR流量の値が正常な範囲内に収まっているかどうかを、予め定めたいくつかのEGRバルブ開度について診断することにより行えばよい。この相関が予め設定した所定範囲から外れている場合には、EGRバルブ12またはEGR通路における分配位置より上流の通路部に異常があると判定する。
(Failure detection related to EGR)
In the control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment, the following two types of failure detection are performed.
As a first failure detection, a distribution abnormality in the EGR distribution passage is detected. That is, in the control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment, the
As the second failure detection, abnormality detection for the EGR passage is performed. That is, in the control device for an internal combustion engine according to the second embodiment, the
図6は、本発明の実施の形態2にかかる内燃機関の制御装置において演算処理装置20が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、所定周期時間毎に繰り返し実行されるものとする。
FIG. 6 is a flowchart of a routine executed by the
図6に示すルーチンでは、先ず、演算処理装置20が、気筒内に導入された新気量・EGR量を検出する処理を実行する(ステップS100)。このステップでは、先ず、吸気圧センサ3の出力値や筒内圧センサ5の出力値など必要なセンサ値が取得され、演算処理装置20上において、実施の形態1で既に説明した空燃比およびEGR率の計算処理が実行される。
In the routine shown in FIG. 6, first, the
次に、演算処理装置20が、気筒別のEGR流入特性を把握するための処理を実行する(ステップS102)。
このステップでは、具体的には、ステップS100で得られたEGR率の値(検出値)から、各気筒へのEGRの分配特性(各気筒のうちどの気筒で相対的にEGR量が多くなりがちであるとか、逆に、どの気筒では相対的にEGR量が少なくなりがちであるか等の傾向)を把握するための処理を実行する。把握した分配特性を利用して、燃料噴射弁(本実施形態においては燃料直噴インジェクタ7)の噴射量の決定の際に次のサイクルでの各気筒のEGR率を予測する。ステップS102における具体的手法として、次に掲げる手法(A1)乃至(A4)の1つ以上を適用することができる。
(A1)演算処理装置20が、各運転条件下における各気筒のEGR率を学習値としてRAM(記憶装置)に保存する処理を実行する。
(A2)演算処理装置20が、全運転条件での気筒間におけるEGR率の比を算出して記憶し、この比と同様の比となる前提で各運転条件についてEGR率を推定する処理を実行する。
(A3)演算処理装置20が、各運転条件で予測されるEGR率と、各気筒のEGR率の比を全運転条件で平均した値をRAMに保存し、次回の予測EGR率に各気筒の比のRAM保存値を積算して各気筒のEGR率を推定する処理を実行する。
(A4)演算処理装置20が、各運転条件で予測されるEGR率と各気筒のEGR率の比を全運転条件で平均した値からEGR分配通路(分配配管)の開口面積を算出し、算出した値をRAMに保存する処理を実行する。
なお、「EGR分配通路」とは、排気通路からのEGRガスが各気筒へと分配される通路を指し、「EGR通路がエンジンの排気通路および吸気通路と接続し、このEGR通路が各気筒の吸気ポートを介して各気筒内へと連通するまでの一連の分配通路」を含む。つまり、EGR分配通路の具体的構成としては、「EGR通路自体が吸気通路の一部(例えばサージタンク、吸気マニホールド)と連通する一本の通路であり、その連通位置の下流で各気筒へと分配される構成」も含まれ、また、「EGR通路自体が枝分かれした部分を有し、その枝分かれの部分がそれぞれの気筒の所定吸気通路位置にそれぞれ連通している構成」も含まれる。
Next, the
Specifically, in this step, the EGR distribution characteristic to each cylinder (the EGR amount tends to be relatively large in each cylinder) from the EGR rate value (detected value) obtained in step S100. Or, conversely, a process for grasping which cylinder has a tendency that the EGR amount tends to be relatively small) is executed. Using the grasped distribution characteristics, the EGR rate of each cylinder in the next cycle is predicted when determining the injection amount of the fuel injection valve (in the present embodiment, the fuel direct injection injector 7). As a specific method in step S102, one or more of the following methods (A1) to (A4) can be applied.
(A1) The
(A2) The
(A3) The
(A4) The
The “EGR distribution passage” refers to a passage through which EGR gas from the exhaust passage is distributed to each cylinder. “The EGR passage is connected to the exhaust passage and the intake passage of the engine, and this EGR passage is connected to each cylinder. A series of distribution passages to communicate with each cylinder via the intake port ”is included. In other words, the specific configuration of the EGR distribution passage is as follows: “The EGR passage itself is a single passage that communicates with a part of the intake passage (for example, a surge tank, an intake manifold), and downstream of the communication position to each cylinder. Also included is a “distributed configuration”, and “a configuration in which the EGR passage itself has a branched portion and the branched portion communicates with a predetermined intake passage position of each cylinder”.
次に、演算処理装置20が、気筒別の推定EGR率(先読み値)から気筒別の新気量を推定する処理を実行する(ステップS104)。
このステップは、次回に各気筒に導入される新気量を推定した上で、気筒毎の適切な燃料噴射量を決定することを目的としている。このステップでは、具体的には、下記の2つの手法のいずれかを適用することにより、気筒別の新気量を推定するものとする。
(B1)上記の(A1)乃至(A3)のいずれかの計算処理(推定演算処理)によって各気筒のEGR率を求めたうえで、この各気筒のEGR率に予測流入総ガス量を乗ずることにより、各気筒の新気量を求めることができる。予測流入総ガス量は、吸気圧センサ3の測定データあるいはエアモデルを用いて求める。
(B2)上記の(A4)の計算処理(推定演算処理)により求めた、EGR分配配管における個々の配管の開口面積から、EGR流入量を算出すると同時に新気量を算出する。これはエアモデルの手法を応用したものである。
Next, the
The purpose of this step is to determine an appropriate amount of fuel injection for each cylinder after estimating the amount of fresh air introduced to each cylinder next time. Specifically, in this step, the fresh air amount for each cylinder is estimated by applying one of the following two methods.
(B1) Obtaining the EGR rate of each cylinder by the calculation processing (estimation calculation processing) of any of (A1) to (A3) above, and multiplying the EGR rate of each cylinder by the predicted inflow total gas amount Thus, the fresh air amount of each cylinder can be obtained. The predicted total inflow gas amount is obtained using measurement data of the
(B2) From the opening area of each pipe in the EGR distribution pipe obtained by the calculation process (estimation calculation process) of (A4) described above, the EGR inflow amount is calculated at the same time as the fresh air amount. This is an application of the air model technique.
次に、演算処理装置20が、気筒別の新気量と目標空燃比から、基本噴射量Qbを算出する処理を実行するする処理を実行する(ステップS106)。
Next, the
また、ステップS104の処理の実行後、ステップS106の処理とは別に、演算処理装置20が、検出した気筒別空燃比と目標空燃比の偏差、および上記新気量から、噴射量補正値Qdを算出する処理を実行する(ステップS108)。なお、気筒別空燃比は、ステップS102、S104における気筒別のEGR率、気筒別の新気量、および各気筒の燃料噴射量などの情報から求めることができる。
In addition to the processing in step S106, after the processing in step S104, the
次いで、演算処理装置20が、ステップS106の処理で算出した基本噴射量QbとステップS108で算出した噴射量補正値Qdとの合計を、最終噴射量として算出する処理を実行する(ステップS110)。その後、処理はリターンする。
Next, the
以上のステップS100、S102、S104、S106、S108およびS110の一連の処理によって、気筒別の燃料噴射量の適正化を行うことができる。 The fuel injection amount for each cylinder can be optimized by the series of processes of steps S100, S102, S104, S106, S108, and S110.
一方、図6のルーチンでは、ステップS100の処理の後、ステップS102の処理とは別に、演算処理装置20が、全気筒のEGR総量(検出値)を算出する処理を実行する(ステップS120)。
On the other hand, in the routine of FIG. 6, after the process of step S100, the
次に、演算処理装置20が、EGR開度とエンジン条件とから予想されるEGR量推定値を算出する処理を実行する(ステップS122)。このステップでは、例えば、EGRバルブ12の開度およびエンジン運転条件とに応じてEGR量の推定値を算出する処理(予め記憶したマップ参照或いは数式に従った計算)を演算処理装置20に行わせればよい。
Next, the
次に、演算処理装置20が、ステップS120のEGR総量の検出値とステップS122のEGR量推定値との間の乖離が所定値より大きいか否かを判定する処理を実行する(ステップS124)。このステップにおける判定結果がNoである場合には、EGR総量検出値とEGR量推定値との乖離は適正範囲にあると判断することができる。このため、処理はリターンする。
Next, the
一方、ステップS124における判定結果がYesである場合には、EGR総量検出値とEGR量推定値との乖離は適正な範囲を超えていると判断することができる。この場合には、演算処理装置20が、EGRバルブ12もしくは分配前のEGR通路の構成(例えば、EGRクーラ13や、図示しないEGR触媒が取り付けられている場合にはこのEGR触媒も含む)に、異常が発生しているとの判定を下す処理を実行する(ステップS126)。このステップにおいて、例えばエンジンの制御処理内容に種々の対応措置を取ったり、或いは、外部への報知(例えば警告ランプ点灯等)を行っても良い。
On the other hand, when the determination result in step S124 is Yes, it can be determined that the difference between the EGR total amount detected value and the EGR amount estimated value exceeds an appropriate range. In this case, the
以上のステップS100、S120、S122、S124、およびS126の一連の処理によって、EGR分配通路に異常が発生しているか否かの判定(つまり故障検出)を行うことができる。 By the series of processes of steps S100, S120, S122, S124, and S126, it is possible to determine whether or not an abnormality has occurred in the EGR distribution passage (that is, failure detection).
また、図6のルーチンでは、ステップS100の後、ステップS102およびS120の処理とは別に、演算処理装置20が、各気筒のEGR率のばらつき度合を算出する処理を実行する(ステップS130)。このステップでは、例えば、各気筒のEGR率の値を用いて、標準偏差を求めたり、平均値に対する各EGR率の乖離の度合(大きさ)を求める。
次に、演算処理装置20が、ステップS130で求めたばらつき度合が、所定ばらつき度合よりも大きいか否かを判定する処理を実行する(ステップS132)。このステップでは、ステップS130との関係で、標準偏差や、平均値との乖離の大きさが、予め定めた範囲以内に収まっているかを判定する。なお、上記以外の統計的ばらつき評価手法を採用しても良く、例えば分散が所定範囲内にあるか否かを判定しても良い。
Further, in the routine of FIG. 6, after step S100, the
Next, the
ステップS132の判定結果がNoである場合には、ばらつき度合が所定ばらつき度合以内に収まっていると判断することができる。そこで、この場合には、図6のルーチンでは、演算処理装置20は今回のルーチンを終了する。
一方、ステップS132の判定結果がYesである場合には、ばらつき度合が所定ばらつき度合よりも大きいと判断することができる。この場合には、図6のルーチンでは、演算処理装置20が、分配後のEGR通路に異常が発生していると判定する処理を実行する(ステップS134)。その後、今回のルーチンを終了する。
When the determination result in step S132 is No, it can be determined that the variation degree is within the predetermined variation degree. Therefore, in this case, in the routine of FIG. 6, the
On the other hand, if the determination result in step S132 is Yes, it can be determined that the degree of variation is greater than the predetermined degree of variation. In this case, in the routine of FIG. 6, the
以上のステップS100、S130、S132およびS134の一連の処理によって、EGR分配通路において、分配のばらつき異常が発生しているか否かの判定(つまり故障検出)を行うことができる。 By the series of processes of steps S100, S130, S132, and S134 described above, it is possible to determine whether a distribution variation abnormality has occurred in the EGR distribution path (that is, failure detection).
なお、図6のルーチンにおける、「ステップS100、S102、S104、S106、S108およびS110の一連の処理」と、「ステップS100、S120、S122、S124、およびS126の一連の処理」と、「ステップS100、S130、S132およびS134の一連の処理」とは、必ずしも全てを実行しなくてもよい。それら3つの一連の処理のうち、1つのみ又は2つのみを演算処理装置20に実行させても良い。
In the routine of FIG. 6, “a series of processes of steps S100, S102, S104, S106, S108, and S110”, “a series of processes of steps S100, S120, S122, S124, and S126”, and “step S100 , S130, S132, and S134 "need not all be executed. Of the three series of processes, only one or two may be executed by the
1 エアクリーナ
2 スロットルバルブ
3 吸気圧センサ
4 サージタンク
5 筒内圧センサ
6 スパークプラグ
7 燃料直噴インジェクタ
8 クランク角センサ
9 ノックセンサ
10,11 触媒
12 EGRバルブ
13 EGRクーラ
14 水温センサ
20 演算処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記筒内圧センサが取り付けられた前記気筒の燃焼の状態を表す量である燃焼状態量のうち空燃比またはEGR率についての感度が異なる少なくとも2種類の燃焼状態量を、前記筒内圧センサの出力に基づいて算出する算出手段と、
前記少なくとも2種類の燃焼状態量と空燃比およびEGR率との間の関係に基づいて、前記算出手段で算出された前記燃焼状態量の値から前記筒内圧センサが取り付けられた前記気筒における空燃比または/およびEGR率を計算する計算手段と、
を備え、
前記計算手段は、
前記少なくとも2種類の燃焼状態量のうち一つを第1燃焼状態量とし、空燃比とEGR率の少なくとも一方について前記第1燃焼状態量とは異なる感度を有する燃焼状態量を第2燃焼状態量とした場合において、
前記第1燃焼状態量と空燃比およびEGR率との間の関係を定めた第1の関係と、前記第2燃焼状態量と空燃比およびEGR率との間の関係を定めた第2の関係と、を記憶した記憶手段と、
前記第1の関係および前記第2の関係を連立させて求めた解を、前記空燃比または/および前記EGR率として計算する手段と、
を含むことを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine in which an in-cylinder pressure sensor is attached to at least one cylinder,
At least two types of combustion state quantities having different sensitivities for the air-fuel ratio or EGR rate among the combustion state quantities, which are quantities representing the combustion state of the cylinder to which the in-cylinder pressure sensor is attached, are output to the in-cylinder pressure sensor. A calculation means for calculating based on;
Based on the relationship between the at least two types of combustion state quantities, the air-fuel ratio, and the EGR rate, the air-fuel ratio in the cylinder to which the in-cylinder pressure sensor is attached is calculated from the value of the combustion state quantity calculated by the calculation means. Or / and a calculation means for calculating the EGR rate;
Equipped with a,
The calculating means includes
One of the at least two types of combustion state quantities is defined as a first combustion state quantity, and a combustion state quantity having sensitivity different from the first combustion state quantity for at least one of an air-fuel ratio and an EGR rate is defined as a second combustion state quantity. If
A first relationship that defines the relationship between the first combustion state quantity and the air-fuel ratio and EGR rate, and a second relationship that defines the relationship between the second combustion state quantity and the air-fuel ratio and EGR rate. And storage means for storing
Means for calculating a solution obtained by simultaneously combining the first relation and the second relation as the air-fuel ratio or / and the EGR rate;
Control apparatus for an internal combustion engine, which comprises a.
前記算出手段は、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについて、前記2種類の前記燃焼状態量を算出する気筒毎算出手段を含み、
前記計算手段は、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについてEGR率を算出する気筒毎EGR率計算手段を含み、
前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについて前記気筒毎EGR率計算手段で算出された前記EGR率の相違に基づいて、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれの制御内容の算定を行い又は算定された制御内容の補正を行う気筒毎制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes a plurality of cylinders, and an in-cylinder pressure sensor is attached to at least two of the plurality of cylinders,
The calculation means includes a cylinder-by-cylinder calculation means for calculating the two types of combustion state quantities for each of the at least two cylinders,
The calculating means includes a cylinder-by-cylinder EGR rate calculating means for calculating an EGR rate for each of the at least two cylinders,
Based on the difference of the EGR rate calculated by the EGR rate calculation means for each of the at least two cylinders, the control content of each of the at least two cylinders is calculated or the calculated control content is corrected. Cylinder-by-cylinder control means for performing
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
前記気筒毎制御手段が、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについての前記燃料噴射弁の燃料噴射量を、前記気筒毎EGR率計算手段で算出された前記EGR率の相違に基づいて設定する設定手段を含むことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes a plurality of fuel injection valves provided for each of the at least two cylinders and capable of setting different fuel injection amounts.
Setting means for setting the fuel injection amount of the fuel injection valve for each of the at least two cylinders based on the difference of the EGR rate calculated by the EGR rate calculating unit for each cylinder. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, further comprising:
前記算出手段は、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについて、前記2種類の前記燃焼状態量を算出する気筒毎算出手段を含み、
前記計算手段は、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれについてEGR率を算出する気筒毎EGR率計算手段を含み、
前記内燃機関の排気通路に排気側端部が接続し、前記少なくとも2つの気筒のそれぞれの吸気通路にそれぞれ接続する複数の吸気側端部を備えるEGR分配通路と、
前記少なくとも2つの気筒それぞれについて前記気筒毎EGR率計算手段で計算された前記EGR率に基づいて、前記EGR分配通路における異常を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes a plurality of cylinders, and an in-cylinder pressure sensor is attached to at least two of the plurality of cylinders,
The calculation means includes a cylinder-by-cylinder calculation means for calculating the two types of combustion state quantities for each of the at least two cylinders,
The calculating means includes a cylinder-by-cylinder EGR rate calculating means for calculating an EGR rate for each of the at least two cylinders,
An EGR distribution passage having a plurality of intake side ends connected to an exhaust passage of the internal combustion engine and connected to respective intake passages of the at least two cylinders;
Detecting means for detecting an abnormality in the EGR distribution passage based on the EGR rate calculated by the cylinder-by-cylinder EGR rate calculating means for each of the at least two cylinders;
The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記計算手段は、前記第1の方程式および前記第2の方程式の連立方程式の解を、前記空燃比または/および前記EGR率として計算することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。 The first relationship is represented by a first equation, the second relationship is represented by a second equation;
Said computing means, the solution of the first person equations and the second towards equations of simultaneous equations, according to claim 1, wherein the benzalkonium be calculated as the air-fuel ratio and / or the EGR rate The control apparatus for an internal combustion engine according to any one of the preceding claims.
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