JP5614377B2 - 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係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control apparatus, and more particularly to an internal combustion engine control apparatus suitable for executing control of an internal combustion engine mounted on a vehicle.
従来、例えば特許文献1(特開平4−314951号公報)に開示されるように、筒内圧センサとブーストセンサを備えた内燃機関が知られている。また、本公報には、吸気行程時の筒内圧センサ出力値と排気行程時の筒内圧センサ出力値との偏差を算出し、上記偏差とブーストセンサ出力値との比から、筒内圧センサ出力値を筒内圧に変換する電圧−圧力係数を補正する制御装置が開示されている。筒内圧センサの個々のばらつきや経時劣化による出力特性の差を全行程で一律に補正するものである。 2. Description of the Related Art Conventionally, an internal combustion engine including an in-cylinder pressure sensor and a boost sensor is known as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-314951. This publication also calculates the deviation between the in-cylinder pressure sensor output value during the intake stroke and the in-cylinder pressure sensor output value during the exhaust stroke, and calculates the in-cylinder pressure sensor output value from the ratio between the deviation and the boost sensor output value. A control device that corrects a voltage-pressure coefficient for converting the pressure into the in-cylinder pressure is disclosed. The difference in output characteristics due to individual variations and deterioration with time of the in-cylinder pressure sensor is corrected uniformly throughout the entire process.
ところで、上述の内燃機関において、プレイグニッションや過大ノッキングが生じた場合、非常に高い燃焼圧になるため、筒内圧センサの電荷出力が急変し、最大筒内圧以降の出力電圧が適正に下降しない状況が生じる(図2の実線60)。そのため、異常燃焼が発生したサイクルの膨張・排気行程において、実際の筒内圧と出力電圧とにずれが生じる。上記従来の制御装置によれば、電圧−圧力係数を補正することにより、全行程において出力電圧が一律に補正される。次サイクル以降においては、このような補正を用いてもよいが、異常燃焼が発生したサイクルについては、吸気行程の筒内圧が負の値になってしまうおそれがあり適切ではない(図2の破線62)。異常燃焼が発生したサイクルにおいても筒内圧波形を精度高く求めることができれば、筒内圧を用いる様々の制御にとって望ましい。
By the way, in the above-mentioned internal combustion engine, when pre-ignition or excessive knocking occurs, the charge output of the in-cylinder pressure sensor suddenly changes because the combustion pressure becomes very high, and the output voltage after the maximum in-cylinder pressure does not drop properly. Occurs (
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、異常燃焼が発生したサイクルにおいて、精度の高い筒内圧波形を得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 it is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can obtain a highly accurate in-cylinder pressure waveform in a cycle in which abnormal combustion occurs. 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、
内燃機関の気筒に設けられた筒内圧センサと、
前記気筒内に異常燃焼が発生したか否かを判定する異常燃焼判定手段と、
最大筒内圧が検出されたクランク角(以下、最大筒内圧検出クランク角という。)を取得する最大筒内圧検出位置取得手段と、
前記異常燃焼が発生したサイクルの前記最大筒内圧検出クランク角以降において、前記筒内圧センサの出力値に誤差が生じる直前のクランク角を取得するクランク角取得手段と、
前記異常燃焼が発生したサイクルについて、前記誤差が生じる直前のクランク角以降の筒内圧波形を、同一運転条件における正常燃焼時の筒内圧波形に置き換える筒内圧波形補正手段を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
An in-cylinder pressure sensor provided in a cylinder of the internal combustion engine;
Abnormal combustion determining means for determining whether or not abnormal combustion has occurred in the cylinder;
Maximum in-cylinder pressure detection position acquisition means for acquiring a crank angle at which the maximum in-cylinder pressure is detected (hereinafter referred to as a maximum in-cylinder pressure detection crank angle);
Crank angle acquisition means for acquiring a crank angle immediately before an error occurs in the output value of the in-cylinder pressure sensor after the maximum in-cylinder pressure detection crank angle of the cycle in which the abnormal combustion has occurred,
An in-cylinder pressure waveform correcting unit that replaces the in-cylinder pressure waveform after the crank angle immediately before the occurrence of the error with the in-cylinder pressure waveform during normal combustion under the same operating conditions for the cycle in which the abnormal combustion occurs is provided.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記クランク角取得手段は、
前記異常燃焼が発生したサイクルの前記最大筒内圧検出クランク角以降において、所定のクランク角間隔ごとに筒内圧の変化量を順次算出する変化量算出手段と、
前記変化量が閾値よりも小さいか否かを判定する閾値判定手段と、
前記変化量が閾値よりも小さいと判定される直前のクランク角を、前記誤差が生じる直前のクランク角として取得する取得手段を備えることを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The crank angle acquisition means includes
A change amount calculating means for sequentially calculating a change amount of the in-cylinder pressure at every predetermined crank angle interval after the maximum in-cylinder pressure detection crank angle of the cycle in which the abnormal combustion has occurred;
Threshold determination means for determining whether or not the change amount is smaller than a threshold;
An acquisition means is provided for acquiring a crank angle immediately before it is determined that the amount of change is smaller than a threshold as a crank angle immediately before the error occurs.
また、第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記最大筒内圧を、排気行程の筒内圧と吸気行程の筒内圧との筒内圧差で除算した算出値が所定値以下であるか否かを判定する判定手段と、
前記算出値が前記所定値よりも大きい場合には、前記異常燃焼が発生したサイクルの前記最大筒内圧発生クランク角以降の筒内圧を前記筒内圧差で一律に補正する筒内圧波形一律補正手段と、を更に備え、
前記筒内圧波形補正手段は、前記算出値が前記所定値以下である場合に実行されることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
Determining means for determining whether or not a calculated value obtained by dividing the maximum in-cylinder pressure by the in-cylinder pressure difference between the in-cylinder pressure in the exhaust stroke and the in-cylinder pressure in the intake stroke is equal to or less than a predetermined value;
When the calculated value is larger than the predetermined value, a cylinder pressure waveform uniform correcting means for uniformly correcting the cylinder pressure after the maximum cylinder pressure generating crank angle of the cycle in which the abnormal combustion has occurred with the cylinder pressure difference. Further comprising
The in-cylinder pressure waveform correcting means is executed when the calculated value is not more than the predetermined value.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明のいずれかにおいて、前記正常燃焼時の筒内圧波形は、Wiebe関数に基づいて算出されることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the in-cylinder pressure waveform during normal combustion is calculated based on a Wiebe function.
第1又は第2の発明によれば、異常燃焼が発生したサイクルについて、筒内圧センサの出力値に誤差が生じる直前のクランク角以降の筒内圧波形を、同一運転条件における正常燃焼時の筒内圧波形に置き換えることができる。このため、本発明によれば、異常燃焼が発生し、筒内圧センサの出力値にずれが生じる場合であっても、精度の高い筒内圧波形を得ることができる。 According to the first or second invention, for the cycle in which abnormal combustion occurs, the in-cylinder pressure waveform after the crank angle immediately before the error occurs in the output value of the in-cylinder pressure sensor is obtained from the in-cylinder pressure during normal combustion under the same operating conditions. It can be replaced with a waveform. Therefore, according to the present invention, a highly accurate in-cylinder pressure waveform can be obtained even when abnormal combustion occurs and a deviation occurs in the output value of the in-cylinder pressure sensor.
第3の発明によれば、異常燃焼が発生したサイクルにおける最大筒内圧を、排気行程の筒内圧と吸気行程の筒内圧との筒内圧差で除算した算出値が所定値以下である場合に、第1の発明における筒内圧波形の補正を実行し、精度の高い筒内圧波形を得ることができる。また、上記算出値が所定値よりも大きい場合には、最大筒内圧発生クランク角以降の筒内圧を上記筒内圧差で一律に補正することにより、計算処理量を低減しつつ、十分に精度の高い筒内圧波形を得ることができる。 According to the third invention, when the calculated value obtained by dividing the maximum in-cylinder pressure in the cycle in which abnormal combustion occurs by the in-cylinder pressure difference between the in-cylinder pressure in the exhaust stroke and the in-cylinder pressure in the intake stroke is equal to or less than a predetermined value, By correcting the in-cylinder pressure waveform in the first invention, a highly accurate in-cylinder pressure waveform can be obtained. Further, when the calculated value is larger than a predetermined value, the cylinder pressure after the maximum cylinder pressure generating crank angle is uniformly corrected by the cylinder pressure difference, thereby sufficiently reducing the calculation processing amount and sufficiently accurate. A high in-cylinder pressure waveform can be obtained.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
[実施の形態1のシステム構成]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための概略構成図である。図1に示すシステムは、4ストローク機関である内燃機関(以下、単にエンジンという。)10を備えている。エンジン10は、複数(例えば4つ)の気筒11を備えており、図1にはそのうち1つの気筒11が描かれている。なお、本発明において、気筒数はこれに限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10 that is a four-stroke engine. The
エンジン10の各気筒11には、点火時期SAに応じて筒内の混合気に点火する点火プラグ12と、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁14と、筒内圧(燃焼圧)Pを検出するための筒内圧センサ(CPS)16とが取り付けられている。さらに、エンジン10には、クランク軸の回転角(以下、クランク角CAという。)を検出するためのクランク角センサ18や、ノッキングを検出するためのノックセンサ19が取り付けられている。
Each
エンジン10の吸気系には、各気筒11に接続された吸気通路20が設けられている。吸気通路20の上流には、エアクリーナ22が設けられている。エアクリーナ22の下流には、吸気通路20に吸入される空気の流量(以下、吸入空気量GAという。)を検出するためのエアフローメータ24が取り付けられている。エアフローメータ24の下流には、電子制御式のスロットルバルブ26が設けられている。スロットルバルブ26の近傍には、スロットルバルブ26の開度(以下、スロットル開度TAという。)を検出するためのスロットル開度センサ28が取り付けられている。スロットルバルブ26の下流には、吸気圧Pimを検出するための吸気圧センサ30が取り付けられている。吸気通路20の下流端には、吸気通路20と気筒11の燃焼室との間を開閉する吸気バルブ32が設けられている。
An
エンジン10の排気系には、各気筒に接続された排気通路34が設けられている。排気通路34の上流端には、排気通路34と気筒11の燃焼室との間を開閉する排気バルブ35が設けられている。排気バルブ35の下流には、触媒36が設けられている。触媒36には、例えば三元触媒等が用いられる。また、触媒36上流の排気通路34には、吸気通路20に接続されるEGR通路38が設けられている。EGR通路38にはEGRクーラ40が設けられている。EGRクーラ40の近傍には温度センサ42が設けられている。EGRクーラ40の下流には、EGRバルブ44が設けられている。
The exhaust system of the
エンジン10の制御系には、ECU(Electronic Control Unit)50が設けられている。ECU50の入力部には、上述した筒内圧センサ16、クランク角センサ18、ノックセンサ19、エアフローメータ24、スロットル開度センサ28、吸気圧センサ30、温度センサ42等の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。ECU50は、実験等により定めた筒内圧センサ16の出力電圧と筒内圧との関係を予め記憶しており、この関係から出力電圧に応じた筒内圧を算出する。なお、出力電圧と筒内圧とは比例関係を有し、筒内圧が高いほど出力電圧は高くなる。
An ECU (Electronic Control Unit) 50 is provided in the control system of the
また、ECU50の出力部には、上述した点火プラグ12、燃料噴射弁14、スロットルバルブ26、EGRバルブ44の他、吸気バルブ32及び排気バルブ35の開閉時期等を可変制御するための可変動弁機構(VVT)52等の運転状態を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ECU50は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、エンジン10の運転状態を制御する。
In addition, the output portion of the
[実施の形態1における特徴的制御]
上述したシステムにおいて、プレイグニッションや過大ノッキングといった異常燃焼が発生する場合がある。図2は、異常燃焼が発生したサイクルにおける筒内圧センサ16の出力電圧を示した図である。プレイグニッションや過大ノッキングといった異常燃焼が発生した場合、非常に高い燃焼圧となるため、電荷出力が急変し、筒内圧センサ16のチャージアンプ内に電荷が残る、もしくは不足するため、現実の筒内圧と筒内圧センサ16の出力電圧との関係に一定時間ずれが生じる。具体的には、図2の排気行程に示すように、正常燃焼時の出力電圧は、吸気行程と排気行程においてほぼ等しいところ、異常燃焼時には、排気行程の出力電圧は上方向にドリフトし、ずれが生じてしまう(実線60)。
[Characteristic Control in Embodiment 1]
In the system described above, abnormal combustion such as pre-ignition or excessive knocking may occur. FIG. 2 is a diagram showing an output voltage of the in-
これに対し、吸気行程の筒内圧と排気行程の筒内圧との偏差を使用して筒内圧全域を補正するという方法も考えられるが、それでは、異常燃焼が発生したサイクルにおいて、破線62で示すように、正常な部分の筒内圧も低くなり、特に吸気行程における筒内圧波形が負の値となるおそれがある。そのため、熱発生量をはじめ、多くの燃焼状態量が正しく算出できないことが懸念される。
On the other hand, a method of correcting the entire in-cylinder pressure by using a deviation between the in-cylinder pressure in the intake stroke and the in-cylinder pressure in the exhaust stroke is conceivable. However, as indicated by the
図3は、異常燃焼が発生したサイクルにおける筒内圧Pとクランク角CAとの関係を示す図である。図3は、ECU50が、上述した筒内圧センサ16の出力電圧と筒内圧との関係に基づいて、図2の実線60の出力電圧を筒内圧に変換したグラフである。図3に示すΔPは、吸気行程と排気行程とにおいて出力電圧から算出した筒内圧の偏差(筒内圧差)である。吸気行程と排気行程とにおける実筒内圧は略一致するところ、異常燃焼が発生した場合には、出力電圧にずれが生じうることから、出力電圧から算出される筒内圧にはΔPのずれが生じている。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the in-cylinder pressure P and the crank angle CA in a cycle in which abnormal combustion occurs. FIG. 3 is a graph in which the
図4は、図3の筒内圧に対応したPVκ値を示す図である。図3に示すように筒内圧が上方向にドリフトしているため、発熱量の指標であるPVκ値は右上がりになり、PVκの最大値を正しく算出することができない。そのため、PVκの最大値を用いる各種制御が正しく実行できないこととなる。異常燃焼が発生したサイクルにおいても、精度高く筒内圧波形を求めることができれば、早期に各種制御が可能となる。 FIG. 4 is a diagram showing PV κ values corresponding to the in-cylinder pressure of FIG. 3. Since the in-cylinder pressure drifts upward as shown in FIG. 3, the PV κ value, which is an index of the amount of heat generation, rises to the right, and the maximum value of PV κ cannot be calculated correctly. Therefore, various controls using the maximum value of PV κ cannot be executed correctly. Even in a cycle in which abnormal combustion occurs, various controls can be performed at an early stage if the in-cylinder pressure waveform can be obtained with high accuracy.
(第1の特徴的制御)
そこで、本実施形態のシステムでは、第1の特徴的制御として、異常燃焼が発生したサイクルにおいて、筒内圧の挙動にずれが生じる原因である最大筒内圧以降の筒内圧にのみΔPのオフセット補正をすることとした。また、次サイクル以降は、所定時間が経過するまで全行程においてΔPのオフセット補正を継続することとした。
(First characteristic control)
Therefore, in the system of the present embodiment, as a first characteristic control, an offset correction of ΔP is performed only for the in-cylinder pressure after the maximum in-cylinder pressure, which is the cause of deviation in the behavior of the in-cylinder pressure, in the cycle in which abnormal combustion occurs. It was decided to. Further, after the next cycle, the offset correction of ΔP is continued in the whole process until a predetermined time elapses.
図5及び図6は、図3及び図4において最大筒内圧以降にΔPのオフセット補正を加えた場合の筒内圧及びPVκ値を示す図である。最大筒内圧以降の筒内圧にのみΔPの一律補正を加えることで、吸気行程と排気行程における筒内圧が略一致するように筒内圧波形が補正される(図5)。その結果、図6に示すようなPVκ波形が得られ、PVκの最大値を算出することができる。そのため、PVκの最大値が必要な各種制御を好適に実行することができる。 5 and 6 are diagrams showing the in-cylinder pressure and the PV κ value when the offset correction of ΔP is added after the maximum in-cylinder pressure in FIGS. 3 and 4. By applying a uniform correction of ΔP only to the in-cylinder pressure after the maximum in-cylinder pressure, the in-cylinder pressure waveform is corrected so that the in-cylinder pressures in the intake stroke and the exhaust stroke substantially match (FIG. 5). As a result, obtained PV kappa waveform as shown in FIG. 6, it is possible to calculate the maximum value of PV kappa. Therefore, various controls that require the maximum value of PV κ can be suitably executed.
ところで、上述の制御において、筒内圧のドリフト量ΔPが所定値以上となる場合には、最大筒内圧以降の筒内圧波形が低く補正され過ぎる可能性がある。これは、異常燃焼が発生した後しばらくの間は、正常に電荷が抜けて筒内圧センサ16は正常に動作していると考えられるからである(図7)。筒内圧センサ16の出力電圧に異常が生じるのは、電荷が抜けなくなった後であり、点火時期近傍においては、必ずしもΔPのオフセット補正量が適切とは言えない。この点を考慮することにより、より精度高く筒内圧波形を求めることができ、筒内圧を用いた各種制御をより精度高く実行することが可能となる。
By the way, in the above-described control, when the drift amount ΔP of the in-cylinder pressure becomes a predetermined value or more, the in-cylinder pressure waveform after the maximum in-cylinder pressure may be corrected too low. This is because it is considered that the in-
(第2の特徴的制御)
そこで、本実施形態のシステムでは、第2の特徴的制御として、ΔPのオフセット補正の影響が全体の筒内圧、図示仕事、PVκ等に対して割合として小さい場合にのみ、上述の第1の特徴的制御を実行することし、ΔPのオフセット補正の影響が大きい場合には、次のように補正することとした。
(Second characteristic control)
Therefore, in the system according to the present embodiment, as the second characteristic control, the first characteristic described above is performed only when the influence of the offset correction of ΔP is small as a ratio to the overall in-cylinder pressure, illustrated work, PV κ, and the like. When characteristic control is executed and the effect of offset correction of ΔP is large, correction is made as follows.
図8は図7に示す筒内圧波形の拡大図である。破線70は正常燃焼時の筒内圧波形を、実線72は異常燃焼時の筒内圧波形を表している。領域Aは、異常燃焼が発生した後、ドリフトが発生し始める前までのクランク角区間を表している。第2の特徴的制御では、領域Aの筒内圧波形から算出される近似式を用いて、領域A以降の筒内圧波形を置換する。領域Aの判定方法は、最大筒内圧以降に所定クランク角間隔ごとに筒内圧の変化量を算出し、この変化量が閾値より大きいか否かで判定する。閾値よりも大きい場合には、電荷が正常に抜けており、センサの出力電圧は未だ正常であると判断する。一方、閾値よりも小さい場合には、電荷が抜けなくなり、センサの出力電圧にずれが生じうると判断する。そのため、領域A以降の筒内圧波形を、同一運転状態における正常燃焼時の筒内圧波形に置き換えることとする。この正常燃焼時の筒内圧波形は、近似式を用いて運転条件毎に算出又は予め記憶されている。正常燃焼時の筒内圧波形は、例えばWiebe関数を用いて推定することができ、概要は次の通りである。
FIG. 8 is an enlarged view of the in-cylinder pressure waveform shown in FIG. The
式(1)は、Wiebe関数を用いた燃焼割合MFBの算出式である。式(1)中の着火時期θiと燃焼速度θbは、それぞれ式(2)と式(3)で表される。各式において、CAはクランク角、SAは点火時期、KLは負荷率、VVTはバルブタイミングであり、a、b、c、d、eはエンジン10毎に適合された適合値である。
図9に示すように、Wiebe関数を用いた式(1)に、入力パラメータとして負荷率KL、点火時期SA、バルブタイミングVVTを与えることにより、燃焼割合MFBが算出される。式(1)を用いて、運転条件(KL、SA、VVT等)毎にクランク角と燃焼割合MFBの関係を算出することができる(図10(A))。図10(A)に示す関係に、各運転条件における燃焼割合0%、100%のPVκ値を当てはめることにより、図10(B)に示すクランク角とPVκ値の関係が得られる。さらに、図10(B)のPVκをVκで除算することにより、図10(C)に示す運転条件毎の筒内圧波形が得られる。ECU50は、各運転条件における正常燃焼時の筒内圧波形を適宜算出、又は予め記憶するものとする。
As shown in FIG. 9, the combustion rate MFB is calculated by giving the load factor KL, the ignition timing SA, and the valve timing VVT as input parameters to the equation (1) using the Wiebe function. Using equation (1), the relationship between the crank angle and the combustion ratio MFB can be calculated for each operating condition (KL, SA, VVT, etc.) (FIG. 10A). The relationship between the crank angle and the PV κ value shown in FIG. 10B can be obtained by applying the PV κ values at the combustion ratio of 0% and 100% under the respective operating conditions to the relationship shown in FIG. Further, by dividing PV κ in FIG. 10B by V κ , an in-cylinder pressure waveform for each operating condition shown in FIG. 10C is obtained. The
(制御ルーチン)
図11は、上述の第1及び第2の特徴的動作を実現するために、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。ECU50は、所定クランク角毎(例えば、5度毎)に筒内圧を検出・記憶し、各サイクルの排気行程で本ルーチンを実行する。なお、本ルーチンのステップS100の処理に先立って、吸気行程の二点の筒内圧よりPVκ=一定の関係より絶対圧補正がなされる。
(Control routine)
FIG. 11 is a flowchart of a control routine executed by the
図11に示すルーチンでは、まず、ステップS100において、プレイグニッション又は過大ノックによる異常燃焼が発生しているかが判定される。プレイグニッションの発生は、筒内圧センサ16の出力電圧が所定値を超えていることにより検知される。過大ノックの発生は、ノックセンサ19の出力値が所定値を越えていることにより検知される。
In the routine shown in FIG. 11, first, in step S100, it is determined whether or not abnormal combustion due to pre-ignition or excessive knock has occurred. The occurrence of pre-ignition is detected when the output voltage of the in-
異常燃焼が発生していると判定された場合には、次にΔPが所定値αよりも大きいか否かが判定される(ステップS110)。ΔPは、吸気行程における出力電圧と排気行程における出力電圧との偏差と、ECU50に予め記憶されている出力電圧と筒内圧との関係とに基づいて算出される筒内圧差である。また、所定値αは、筒内圧センサ16に生じる出力電圧のずれの許容値でありECU50に予め記憶されている。本ステップにおいてΔPとαを比較するのは、異常燃焼が発生したからといって必ずしも筒内圧センサ16の出力値にずれが生じるとは限らないためである。ΔPがα以下である場合には、本ルーチンの処理は終了される。
If it is determined that abnormal combustion has occurred, it is next determined whether or not ΔP is greater than a predetermined value α (step S110). ΔP is an in-cylinder pressure difference calculated on the basis of the deviation between the output voltage in the intake stroke and the output voltage in the exhaust stroke, and the relationship between the output voltage stored in advance in the
一方、ΔPが所定値αより大きい場合には、筒内圧センサ16の出力値にずれが生じていると判断できる。そのため、次にECU50は、異常燃焼が発生した本サイクルにおいて最大筒内圧Pmaxが検出されたクランク角を取得する(ステップS120)。具体的には、ECU50は、本サイクルにおいて所定クランク角毎に検出・記憶した筒内圧から、最大筒内圧Pmaxが検出されたクランク角を取得する。
On the other hand, when ΔP is larger than the predetermined value α, it can be determined that there is a deviation in the output value of the in-
次に、最大筒内圧Pmax>ΔP×βが成立するか否かが判定される(ステップS130)。βは、ΔPの補正の影響が全体の筒内圧・図示仕事・PVκなどに対して割合として小さく、許容範囲内であることを示す所定値である。βは、エンジン10毎に適合により定められECU50に予め記憶されている。
Next, it is determined whether or not the maximum in-cylinder pressure Pmax> ΔP × β is satisfied (step S130). β is a predetermined value indicating that the influence of correction of ΔP is small as a ratio to the overall in-cylinder pressure, illustrated work, PV κ, and the like, and is within an allowable range. β is determined by adaptation for each
ステップS130において判定条件が成立する場合には、上述した第1の特徴的制御が実行される。すなわち、ECU50は、異常燃焼が発生した本サイクルにおいて、最大筒内圧Pmax以降の筒内圧波形についてのみ一律にΔP補正する(ステップS140)。このΔPのオフセット補正は、ΔP<αとなるサイクルまで継続され、その間のサイクルの全行程(吸気行程〜排気行程)において加えられる。
If the determination condition is satisfied in step S130, the first characteristic control described above is executed. That is, the
一方、ステップS130において判定条件が成立しない場合には、上述した第2の特徴的制御が実行される。まず、ECU50は、最大筒内圧Pmax以降において、所定クランク角間隔毎に二点間の筒内圧の変化量を順に算出する(ステップS150)。具体的には、最初に最大筒内圧Pmaxが検出されたクランク角(クランク角a)と、この最大筒内圧検出クランク角から所定クランク角後のクランク角(クランク角b)との二点の筒内圧の変化量が算出される。続いて、この変化量が閾値γよりも小さいか否かが判定される(ステップS160)。γは、電荷が正常に抜けていることを示す閾値であり、筒内圧センサ16毎に適合により定められECU50に予め記憶されている。ステップS160の判定条件が成立しない場合には、ECU50は、クランク角bを新たなクランク角aとし、この新たなクランク角aから所定クランク角間隔後のクランク角を新たなクランク角bとし、これらの筒内圧の変化量を順次算出して、ステップS160の判定処理を継続する。
On the other hand, if the determination condition is not satisfied in step S130, the above-described second characteristic control is executed. First, the
ECU50は、ステップS160の判定条件が最初に成立した時のクランク角aを記憶する(ステップS170)。このクランク角aは、センサ誤差発生直前のクランク角である。なお、最大筒内圧Pmaxが検出されたクランク角からクランク角aまでの領域が、図8の領域Aに相当する。
The
続いて、クランク角a以降の筒内圧波形を、異常燃焼が発生した本サイクルと同一運転状態における正常燃焼時の筒内圧波形に置換する(ステップS180)。各運転条件における正常燃焼時の筒内圧波形は、上述した式(1)〜式(3)に基づいて逐次算出され、又は予め記憶されている。その後、本ルーチンの処理は終了される。なお、次ルーチン以降については、ΔPのオフセット補正がΔP<αとなるサイクルまで実施される。 Subsequently, the in-cylinder pressure waveform after the crank angle a is replaced with the in-cylinder pressure waveform at the time of normal combustion in the same operation state as that in the present cycle in which abnormal combustion has occurred (step S180). The in-cylinder pressure waveform during normal combustion under each operating condition is sequentially calculated based on the above-described equations (1) to (3) or stored in advance. Thereafter, the processing of this routine is terminated. From the next routine onward, the offset correction of ΔP is performed until a cycle in which ΔP <α.
以上説明したように、図11に示すルーチンによれば、ステップS130の判定条件(Pmax>ΔP×β)が成立する場合に、ΔPによるオフセット補正量が適切であると判断し、第1の特徴的制御を実行する。そのため、計算処理量を抑制しつつ、異常燃焼発生サイクルにおいて十分に精度高く筒内圧波形を補正することができる。また、本ルーチンによれば、ステップS130の判定処理が成立しない場合には、第2の特徴的制御を実行する。筒内圧センサ16の出力値に誤差が生じる直前のクランク角a以降の筒内圧波形を、上述の近似式により算出された正常燃焼時の筒内圧波形で置き換えることにより、精度高く筒内圧波形を補正することができる。
As described above, according to the routine shown in FIG. 11, when the determination condition (Pmax> ΔP × β) in step S130 is satisfied, it is determined that the offset correction amount by ΔP is appropriate, and the first feature Execute dynamic control. Therefore, it is possible to correct the in-cylinder pressure waveform with sufficiently high accuracy in the abnormal combustion occurrence cycle while suppressing the calculation processing amount. Further, according to this routine, the second characteristic control is executed when the determination process of step S130 is not established. By replacing the in-cylinder pressure waveform immediately after the crank angle a immediately before the error occurs in the output value of the in-
ところで、上述した実施の形態1のシステムにおいては、ステップS130の判定条件が成立しない場合には、第2の特徴的制御(ステップS150〜ステップS180)を実行することとしている。ところで、精度よりも計算処理量を軽減する場合には、第2の特徴的制御を省略することも可能である。すなわち、ステップS130の処理を省略し、ステップS120の処理後、ステップS140の処理を実行することとしてもよい。 By the way, in the system of Embodiment 1 mentioned above, when the determination condition of step S130 is not satisfied, the second characteristic control (step S150 to step S180) is executed. By the way, when the calculation processing amount is reduced rather than the accuracy, the second characteristic control can be omitted. That is, the process of step S130 may be omitted, and the process of step S140 may be executed after the process of step S120.
また、本発明が適用されるエンジンは、上述の実施の形態のような筒内直噴エンジンには限定されない。ポート噴射式のエンジンにも本発明の適用は可能である。 Further, the engine to which the present invention is applied is not limited to the in-cylinder direct injection engine as in the above-described embodiment. The present invention can also be applied to a port injection type engine.
尚、上述した実施の形態1においては、筒内圧センサ16が前記第1の発明における「筒内圧センサ」に相当している。また、ここでは、ECU50が、上記ステップS100の処理を実行することにより前記第1の発明における「異常燃焼判定手段」が、上記ステップS120の処理を実行することにより前記第1の発明における「最大筒内圧検出位置取得手段」が、上記ステップS130〜ステップS170の処理を実行することにより前記第1の発明における「クランク角取得手段」が、上記ステップS180の処理を実行することにより前記第1の発明における「筒内圧波形補正手段」が、上記ステップS150の処理を実行することにより前記第2の発明における「変化量算出手段」が、上記ステップS160の処理を実行することにより前記第2の発明における「閾値判定手段」が、上記ステップS170の処理を実行することにより前記第2の発明における「取得手段」が、上記ステップS130の処理を実行することにより前記第3の発明における「判定手段」が、上記ステップS140の処理を実行することにより前記第3の発明における「筒内圧波形一律補正手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the in-
実施の形態2.
次に、図12〜図13を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施形態のシステムは図1に示す構成において、ECU50に後述する図13のルーチンを実施させることで実現することができる。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The system of the present embodiment can be realized by causing the
本実施形態では、排気膨張行程の下死点直前の2点における筒内圧センサ16の出力値を用いて、PVκ=一定の関係式より絶対圧補正をすることとする(図12)。図13は、本実施形態において、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図11のステップS130〜ステップS180がステップS230〜ステップS240の処理に置き換えられている点を除き、図11に示すルーチンと同様である。
In the present embodiment, absolute pressure correction is performed by PV κ = constant relational expression using the output values of the in-
図13に示すルーチンでは、ステップS120の処理後、排気行程下死点直前の2点におけるクランク角及び筒内圧センサ16の出力値を用いて、PVκ=一定の関係式より絶対圧補正をする(ステップS230)。このオフセット補正は最大筒内圧検出クランク角以降の筒内圧について実行される。排気行程下死点直前の2点は、排気バルブ35が開弁する前のクランク角とする。絶対圧補正は、ΔP<αとなるサイクルまで継続される(ステップS240)。
In the routine shown in FIG. 13, after the process of step S120, the absolute pressure is corrected by PV κ = a fixed relational expression using the crank angle at the two points just before the exhaust stroke bottom dead center and the output value of the in-
実施の形態3.
次に、図14〜図15を参照して本発明の実施の形態3について説明する。本実施形態のシステムは図1に示す構成において、ECU50に後述する図15のルーチンを実施させることで実現することができる。
Embodiment 3 FIG.
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The system of the present embodiment can be realized by causing the
本実施形態では、異常燃焼が発生したサイクルの筒内圧を他気筒の平均値で置換することとする(図14)。図15は、本実施形態において、ECU50が実行する制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図11のステップS120〜ステップS180がステップS320〜ステップS340の処理に置き換えられている点を除き、図11に示すルーチンと同様である。
In this embodiment, the in-cylinder pressure of the cycle in which abnormal combustion occurs is replaced with the average value of the other cylinders (FIG. 14). FIG. 15 is a flowchart of a control routine executed by the
図15に示すルーチンでは、ステップS110の処理後、異常燃焼が発生した気筒以外の他気筒の平均筒内圧波形Paveを算出する(ステップS320)。次に、異常燃焼が発生した気筒の筒内圧波形を、他気筒の平均筒内圧波形Paveで置換する(ステップS330)。この置換は、ΔP<αとなるサイクルまで継続される(ステップS340)。そのため、異常燃焼が発生したサイクルにおいても、精度の高い筒内圧波形を得ることができる。 In the routine shown in FIG. 15, after the process of step S110, an average in-cylinder pressure waveform P ave of other cylinders other than the cylinder in which abnormal combustion has occurred is calculated (step S320). Next, the in-cylinder pressure waveform of the cylinder where the abnormal combustion has occurred is replaced with the average in-cylinder pressure waveform P ave of the other cylinders (step S330). This replacement is continued until a cycle in which ΔP <α is satisfied (step S340). Therefore, a highly accurate in-cylinder pressure waveform can be obtained even in a cycle in which abnormal combustion occurs.
10 エンジン
11 気筒
12 点火プラグ
14 燃料噴射弁
16 筒内圧センサ
18 クランク角センサ
19 ノックセンサ
20 吸気通路
24 エアフローメータ
26 スロットルバルブ
28 スロットル開度センサ
30 吸気圧センサ
32 吸気バルブ
34 排気通路
35 排気バルブ
50 ECU
MFB 燃焼割合
CA クランク角
KL 負荷率
SA 点火時期
VVT バルブタイミング
10
MFB Combustion ratio CA Crank angle KL Load ratio SA Ignition timing VVT Valve timing
Claims (3)
前記気筒内に異常燃焼が発生したか否かを判定する異常燃焼判定手段と、
最大筒内圧が検出されたクランク角(以下、最大筒内圧検出クランク角という。)を取得する最大筒内圧検出位置取得手段と、
前記異常燃焼が発生したサイクルの前記最大筒内圧検出クランク角以降において、前記筒内圧センサの出力値に誤差が生じる直前のクランク角を取得するクランク角取得手段と、
前記異常燃焼が発生したサイクルについて、前記誤差が生じる直前のクランク角以降の筒内圧波形を、同一運転条件における正常燃焼時の筒内圧波形に置き換える筒内圧波形補正手段と、を備え、
前記クランク角取得手段は、
前記異常燃焼が発生したサイクルの前記最大筒内圧検出クランク角以降において、所定のクランク角間隔ごとに筒内圧の変化量を順次算出する変化量算出手段と、
前記変化量が閾値よりも小さいか否かを判定する閾値判定手段と、
前記変化量が閾値よりも小さいと判定される直前のクランク角を、前記誤差が生じる直前のクランク角として取得する取得手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 An in-cylinder pressure sensor provided in a cylinder of the internal combustion engine;
Abnormal combustion determining means for determining whether or not abnormal combustion has occurred in the cylinder;
Maximum in-cylinder pressure detection position acquisition means for acquiring a crank angle at which the maximum in-cylinder pressure is detected (hereinafter referred to as a maximum in-cylinder pressure detection crank angle);
Crank angle acquisition means for acquiring a crank angle immediately before an error occurs in the output value of the in-cylinder pressure sensor after the maximum in-cylinder pressure detection crank angle of the cycle in which the abnormal combustion has occurred,
In-cylinder pressure waveform correcting means for replacing the in-cylinder pressure waveform after the crank angle immediately before the error occurs with the in-cylinder pressure waveform during normal combustion under the same operating conditions for the cycle in which the abnormal combustion has occurred ,
The crank angle acquisition means includes
A change amount calculating means for sequentially calculating a change amount of the in-cylinder pressure at every predetermined crank angle interval after the maximum in-cylinder pressure detection crank angle of the cycle in which the abnormal combustion has occurred;
Threshold determination means for determining whether or not the change amount is smaller than a threshold;
Obtaining means for obtaining a crank angle immediately before the change amount is determined to be smaller than a threshold as a crank angle immediately before the error occurs;
Control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that it comprises a.
前記算出値が前記所定値よりも大きい場合には、前記異常燃焼が発生したサイクルの前記最大筒内圧発生クランク角以降の筒内圧を前記筒内圧差で一律に補正する筒内圧波形一律補正手段と、を更に備え、
前記筒内圧波形補正手段は、前記算出値が前記所定値以下である場合に実行されること、を特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 Determining means for determining whether or not a calculated value obtained by dividing the maximum in-cylinder pressure by the in-cylinder pressure difference between the in-cylinder pressure in the exhaust stroke and the in-cylinder pressure in the intake stroke is equal to or less than a predetermined value;
When the calculated value is larger than the predetermined value, a cylinder pressure waveform uniform correcting means for uniformly correcting the cylinder pressure after the maximum cylinder pressure generating crank angle of the cycle in which the abnormal combustion has occurred with the cylinder pressure difference. Further comprising
The cylinder pressure waveform correcting means, a control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that, said calculated value is performed when it is less than the predetermined value.
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