JP6020690B2 - 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、筒内圧センサを備える内燃機関を制御する装置として好適な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, and more particularly to a control device for an internal combustion engine suitable as a device for controlling an internal combustion engine having an in-cylinder pressure sensor.
特許文献1には、筒内圧センサを備えた内燃機関の燃焼制御装置が開示されている。この従来の燃焼制御装置は、筒内圧センサとクランク角センサとを用いて、クランク角度同期での燃焼質量割合のデータを算出し、このデータに基づいて、実燃焼開始点と燃焼重心点とを算出する。そのうえで、燃焼制御装置は、燃焼重心点から実燃焼開始点を引いて得られる差が上限値を超えた場合には、燃焼が悪化したと判断し、燃料噴射量の増量などの燃焼改善のための処置を施すこととしている。なお、特許文献1では、実際に筒内で燃焼が開始された時のクランク角度である上記実燃焼開始点として、一例として、燃焼質量割合が10から30パーセントの間の適宜な値を用いることとし、燃焼重心点として、例えば、燃焼質量割合が40から60パーセントの間の適宜な値を用いることとしている。 Patent Document 1 discloses a combustion control device for an internal combustion engine including an in-cylinder pressure sensor. This conventional combustion control device uses the in-cylinder pressure sensor and the crank angle sensor to calculate the combustion mass ratio data in synchronization with the crank angle, and based on this data, calculates the actual combustion start point and the combustion centroid point. calculate. In addition, when the difference obtained by subtracting the actual combustion start point from the combustion center of gravity exceeds the upper limit value, the combustion control device determines that the combustion has deteriorated and improves the combustion such as an increase in the fuel injection amount. It is going to give the treatment of. In Patent Document 1, as an example, an appropriate value between 10 and 30 percent is used as the actual combustion start point, which is the crank angle when combustion is actually started in the cylinder. As the combustion center of gravity, for example, an appropriate value between 40 and 60 percent is used as the combustion mass ratio.
特許文献2には、Wiebe関数を用いて筒内の熱発生率を推定する手法が開示されている。この推定手法では、熱発生率を推定するために、特定期間における平均筒内圧および平均筒内温度、並びに、吸気の体積効率、エンジン回転速度、燃料噴射量、燃料噴射圧およびEGR率を運転条件パラメータとして用いている。 Patent Document 2 discloses a technique for estimating a heat generation rate in a cylinder using a Wiebe function. In this estimation method, in order to estimate the heat generation rate, the average in-cylinder pressure and the average in-cylinder temperature in a specific period, the volumetric efficiency of the intake air, the engine rotation speed, the fuel injection amount, the fuel injection pressure, and the EGR rate are operated. Used as a parameter.
燃焼質量割合の実測データの波形は、燃焼状態(具体的には、良好な燃焼が行われたか否か)、もしくは内燃機関を取り巻く環境(例えば、温度環境)に応じて変化する。したがって、燃焼質量割合の実測データを実機上で適切に解析することができれば、燃焼状態もしくは環境の変化を把握することができ、当該変化への対策となるエンジン制御を適切に行えるようになる。 The waveform of the measurement data of the combustion mass ratio varies depending on the combustion state (specifically, whether or not good combustion has been performed) or the environment (for example, temperature environment) surrounding the internal combustion engine. Therefore, if the actual measurement data of the combustion mass ratio can be properly analyzed on the actual machine, the change in the combustion state or the environment can be grasped, and the engine control as a countermeasure against the change can be appropriately performed.
ここで、燃焼質量割合が特定割合となる時のクランク角度を「特定割合燃焼点」と称する。特許文献1に記載の手法は、実燃焼開始点と燃焼重心点という2つの特定割合燃焼点の実測値の差を判定値(上限値)と比較して燃焼状態を把握するというものである。しかしながら、燃焼質量割合の実測データの変化の態様は、個々の変化の要因に応じて異なるものとなる。このため、上記のように2つの特定割合燃焼点の実測値を利用しただけでは、実測データの波形が変化した要因を正確に特定できない場合がある。 Here, the crank angle when the combustion mass ratio becomes a specific ratio is referred to as a “specific ratio combustion point”. The method described in Patent Document 1 is to grasp the combustion state by comparing the difference between measured values of two specific ratio combustion points, that is, the actual combustion start point and the combustion center of gravity point, with a determination value (upper limit value). However, the mode of change in the measured data of the combustion mass ratio varies depending on the cause of each change. For this reason, there are cases where the cause of the change in the waveform of the actual measurement data cannot be accurately specified only by using the actual measurement values of the two specific ratio combustion points as described above.
燃焼質量割合の実測データを実機上で評価する際の基準とすべき燃焼質量割合のデータを備えていれば、2つの特定割合燃焼点よりも多くの数の実測データと当該基準データとを比較することで、燃焼状態もしくは環境の変化をより正確に把握できると考えられる。ここで、特許文献2に記載の手法によれば、Wiebe関数を用いて熱発生率を推定することができる。燃焼質量割合のデータは、このようにして推定される熱発生率のデータから生成することができ、そのための手法も公知である。 Comparing the reference data with a larger number of measured data than the two specified ratio combustion points if the combustion mass ratio data that should be used as a reference when evaluating the measured data of the combustion mass ratio on the actual machine is provided. By doing so, it is considered that changes in combustion state or environment can be grasped more accurately. Here, according to the method described in Patent Document 2, the heat generation rate can be estimated using the Wiebe function. Combustion mass ratio data can be generated from the heat release rate data estimated in this way, and techniques for this are also known.
そこで、上記の手法により生成される燃焼質量割合のデータを基準データとして利用することが考えられる。しかしながら、上述したように、Wiebe関数を用いた演算には、多くの運転条件パラメータを必要とする。このため、この手法は、演算負荷の高いものとなる。また、そもそも燃焼を数式化すること自体が難しく、かつ、燃焼に影響を及ぼすすべての因子を抽出することも難しい。このため、この手法は、生成した燃焼質量割合のデータの精度を確保することが難しいものであるといえる。したがって、この手法は、内燃機関への実装に適しているとはいえない。 Therefore, it is conceivable to use the combustion mass ratio data generated by the above method as reference data. However, as described above, the operation using the Wiebe function requires many operating condition parameters. For this reason, this method has a high calculation load. In addition, it is difficult to formulate combustion itself, and it is also difficult to extract all factors that affect combustion. For this reason, it can be said that this method is difficult to ensure the accuracy of the generated combustion mass ratio data. Therefore, this method is not suitable for mounting on an internal combustion engine.
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、特定割合燃焼点に基づくエンジン制御が行われる内燃機関において、燃焼質量割合の基準データを簡便かつ精度良く生成し、当該基準データを基準として燃焼質量割合の実測データの変化の態様に応じた対策となるエンジン制御を行えるようにした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. In an internal combustion engine in which engine control based on a specific ratio combustion point is performed, reference data for a combustion mass ratio is generated easily and accurately, and the reference An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of performing engine control as a countermeasure in accordance with a mode of change in measured data of combustion mass ratio based on data.
本発明に係る内燃機関の制御装置は、エンジン制御に用いられる1または複数のアクチュエータを備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、筒内圧センサと、クランク角センサと、燃焼質量割合算出手段と、燃焼点算出手段と、第1制御手段と、第2制御手段と、第3制御手段とを備える。筒内圧センサは、筒内圧を検出する。クランク角センサは、クランク角度を検出する。燃焼質量割合算出手段は、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の実測データを算出する。燃焼点算出手段は、燃焼質量割合の実測データに基づいて燃焼質量割合が特定割合となる時のクランク角度である特定割合燃焼点の実測値を算出する。第1制御手段は、燃焼質量割合が第1特定割合となる時のクランク角度である第1特定割合燃焼点もしくは当該第1特定割合燃焼点を基に規定された第1パラメータに基づいて、前記第1特定割合燃焼点もしくは前記第1パラメータが目標値となるように前記1または複数のアクチュエータの何れか1つもしくは複数を制御する第1エンジン制御を実行する。第2制御手段は、燃焼質量割合が第2特定割合となる時のクランク角度である第2特定割合燃焼点もしくは当該第2特定割合燃焼点を基に規定された第2パラメータに基づいて、前記第2特定割合燃焼点もしくは前記第2パラメータが目標値となるように前記1または複数のアクチュエータの何れか1つもしくは複数を制御する第2エンジン制御を実行する。第3制御手段は、燃焼質量割合の前記実測データと、内燃機関の運転条件に基づく燃焼質量割合の基準データとの相関の度合いに基づいて前記1または複数のアクチュエータの何れか1つもしくは複数を制御する第3エンジン制御を実行する。燃焼期間のうちの少なくとも、10%燃焼点から90%燃焼点までのクランク角期間における燃焼質量割合の基準データは、第1目標値と第2目標値とを基に、線形内挿および線形外挿の少なくとも一方によって生成される。前記第1目標値は、前記第1特定割合燃焼点の目標値、もしくは前記第1パラメータの目標値から特定される前記第1特定割合燃焼点の何れかである。前記第2目標値は、前記第2特定割合燃焼点の目標値、もしくは前記第2パラメータの目標値から特定される前記第2特定割合燃焼点の何れかである。燃焼期間よりも前のクランク角期間である第1クランク角期間が燃焼質量割合の基準データに含まれる場合には、前記第1クランク角期間における燃焼質量割合の基準データは、燃焼質量割合がゼロパーセントのデータとされている。燃焼期間よりも後のクランク角期間である第2クランク角期間が燃焼質量割合の基準データに含まれる場合には、前記第2クランク角期間における燃焼質量割合の基準データは、燃焼質量割合が100パーセントのデータとされている。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention is an internal combustion engine control apparatus that controls an internal combustion engine that includes one or more actuators used for engine control, and includes an in-cylinder pressure sensor, a crank angle sensor, and a combustion mass ratio. A calculation unit, a combustion point calculation unit, a first control unit, a second control unit, and a third control unit are provided. The in-cylinder pressure sensor detects the in-cylinder pressure. The crank angle sensor detects a crank angle. The combustion mass ratio calculation means calculates actual measurement data of the combustion mass ratio synchronized with the crank angle based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor and the crank angle detected by the crank angle sensor. The combustion point calculation means calculates an actual measurement value of the specific ratio combustion point that is a crank angle when the combustion mass ratio becomes the specific ratio based on the actual measurement data of the combustion mass ratio. The first control means is based on the first specific ratio combustion point which is a crank angle when the combustion mass ratio becomes the first specific ratio or the first parameter defined based on the first specific ratio combustion point. A first engine control is performed to control any one or more of the one or more actuators such that the first specific ratio combustion point or the first parameter becomes a target value. The second control means is based on the second specific ratio combustion point which is a crank angle when the combustion mass ratio becomes the second specific ratio or the second parameter defined based on the second specific ratio combustion point. Second engine control is executed to control any one or more of the one or more actuators such that the second specific ratio combustion point or the second parameter becomes a target value. The third control means selects one or more of the one or more actuators based on the degree of correlation between the measured data of the combustion mass ratio and the reference data of the combustion mass ratio based on the operating conditions of the internal combustion engine. The third engine control to be controlled is executed. The reference data of the combustion mass ratio in the crank angle period from at least the 10% combustion point to the 90% combustion point in the combustion period is based on the first target value and the second target value. Generated by at least one of the insertions. The first target value is either the target value of the first specific ratio combustion point or the first specific ratio combustion point specified from the target value of the first parameter. The second target value is either the target value of the second specific ratio combustion point or the second specific ratio combustion point specified from the target value of the second parameter. When the first crank angle period, which is the crank angle period before the combustion period, is included in the reference data for the combustion mass ratio, the reference data for the combustion mass ratio in the first crank angle period has a combustion mass ratio of zero. Percent data. When the second crank angle period, which is a crank angle period after the combustion period, is included in the reference data of the combustion mass ratio, the reference data of the combustion mass ratio in the second crank angle period has a combustion mass ratio of 100. Percent data.
前記第1特定割合燃焼点および前記第2特定割合燃焼点は、10%燃焼点から90%燃焼点までの前記クランク角期間内の特定割合燃焼点であることが好ましい。 The first specific ratio combustion point and the second specific ratio combustion point are preferably specific ratio combustion points within the crank angle period from a 10% combustion point to a 90% combustion point.
前記第3エンジン制御は、前記内燃機関を昇温させるエンジン暖機制御であって、燃焼質量割合が第3特定割合である時の第3特定割合燃焼点よりも前の燃焼期間を含むクランク角期間である前期における燃焼質量割合の実測データと基準データとの相関の度合いが第1判定値以上であって、前記第3特定割合燃焼点以降の燃焼期間を含むクランク角期間である後期における燃焼質量割合の実測データと基準データとの相関の度合いが第2判定値よりも低い場合に実行されるものであってもよい。 The third engine control is engine warm-up control for raising the temperature of the internal combustion engine, and includes a combustion angle before a third specific ratio combustion point when the combustion mass ratio is a third specific ratio. Combustion in the latter period, which is a crank angle period including the combustion period after the third specified ratio combustion point, in which the degree of correlation between the measured data of the combustion mass ratio in the first period, which is the period, and the reference data is greater than or equal to the first determination value It may be executed when the degree of correlation between the mass ratio actual measurement data and the reference data is lower than the second determination value.
前記第3エンジン制御は、失火の発生を抑制する失火抑制制御であって、燃焼質量割合が第3特定割合である時の第3特定割合燃焼点よりも前の燃焼期間を含むクランク角期間である前期における燃焼質量割合の実測データと基準データとの相関の度合いが第3判定値よりも低く、かつ、前記第3特定割合燃焼点以降の燃焼期間を含むクランク角期間である後期における燃焼質量割合の実測データと基準データとの相関の度合いが第4判定値よりも低い場合に実行されるものであってよい。 The third engine control is misfire suppression control that suppresses the occurrence of misfire, and is a crank angle period that includes a combustion period before the third specific ratio combustion point when the combustion mass ratio is the third specific ratio. Combustion mass in the latter period, which is a crank angle period including a combustion period after the third specified ratio combustion point, and the degree of correlation between the actual measurement data and the reference data of the combustion mass ratio in a certain earlier period is lower than the third determination value It may be executed when the degree of correlation between the ratio measurement data and the reference data is lower than the fourth determination value.
前記相関の度合いを示す相関指標値は、相互相関関数を用いて算出されることが好ましい。 The correlation index value indicating the degree of correlation is preferably calculated using a cross-correlation function.
本発明によれば、第1特定割合燃焼点もしくは当該第1特定割合燃焼点を基に規定された第1パラメータに基づく第1エンジン制御と、第2特定割合燃焼点もしくは当該第2特定割合燃焼点を基に規定された第2パラメータに基づく第2エンジン制御とが実行される内燃機関において、燃焼期間のうちの少なくとも、10%燃焼点から90%燃焼点までのクランク角期間における燃焼質量割合の基準データが、第1目標値と第2目標値とを基に、線形内挿および線形外挿の少なくとも一方によって生成される。第1目標値は、第1特定割合燃焼点の目標値、もしくは第1パラメータの目標値から特定される第1特定割合燃焼点の何れかであり、第2目標値は、第2特定割合燃焼点の目標値、もしくは第2パラメータの目標値から特定される第2特定割合燃焼点の何れかである。このような生成手法によれば、燃焼質量割合のデータの波形の特徴を捉えながら、燃焼質量割合の基準データを簡便かつ精度良く生成することができる。そして、本発明によれば、このようにして生成される基準データと実測データとの相関の度合いに基づく第3エンジン制御が実行される。これにより、当該基準データを基準として燃焼質量割合の実測データの変化の態様に応じた対策となるエンジン制御を行えるようになる。 According to the present invention, the first engine control based on the first parameter defined based on the first specific rate combustion point or the first specific rate combustion point, and the second specific rate combustion point or the second specific rate combustion In the internal combustion engine in which the second engine control based on the second parameter defined based on the point is executed, the combustion mass ratio in the crank angle period from at least the 10% combustion point to the 90% combustion point in the combustion period Is generated by at least one of linear interpolation and linear extrapolation based on the first target value and the second target value. The first target value is either the target value of the first specific ratio combustion point or the first specific ratio combustion point specified from the target value of the first parameter, and the second target value is the second specific ratio combustion point Either the target value of the point or the second specific ratio combustion point specified from the target value of the second parameter. According to such a generation method, it is possible to easily and accurately generate the reference data of the combustion mass ratio while capturing the characteristics of the waveform of the combustion mass ratio data. According to the present invention, the third engine control based on the degree of correlation between the reference data generated in this way and the actual measurement data is executed. As a result, it becomes possible to perform engine control as a countermeasure in accordance with the mode of change in the actual measurement data of the combustion mass ratio based on the reference data.
実施の形態1.
図1から図8を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
Embodiment 1 FIG.
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[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における内燃機関10のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、火花点火式の内燃機関10を備えている。内燃機関10の筒内には、ピストン12が設けられている。筒内におけるピストン12の頂部側には、燃焼室14が形成されている。燃焼室14には、吸気通路16および排気通路18が連通している。
[System Configuration of Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration of an
吸気通路16の吸気ポートには、当該吸気ポートを開閉する吸気弁20が設けられており、排気通路18の排気ポートには、当該排気ポートを開閉する排気弁22が設けられている。また、吸気通路16には、電子制御式のスロットルバルブ24が設けられている。内燃機関10の各気筒には、燃焼室14内(筒内)に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁26、および、混合気に点火するための点火装置(点火プラグのみを図示)28が、それぞれ設けられている。さらに、各気筒には、筒内圧を検出するための筒内圧センサ30が組み込まれている。
The intake port of the
さらに、本実施形態のシステムは、内燃機関10を制御する制御装置として、ECU(Electronic Control Unit)40とともに、下記の各種アクチュエータを駆動するための駆動回路(図示省略)および下記の各種センサなどを備えている。ECU40は、入出力インターフェースとメモリと演算処理装置(CPU)とを備えている。入出力インターフェースは、内燃機関10もしくはこれを搭載する車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関10を制御するための各種アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。メモリには、内燃機関10を制御するための各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。CPUは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて各種アクチュエータの操作信号を生成する。
Furthermore, the system of the present embodiment includes, as a control device for controlling the
ECU40が信号を取り込むセンサには、上述した筒内圧センサ30に加え、クランク軸(図示省略)の近傍に配置されたクランク角センサ42、および、吸気通路16の入口付近に配置されたエアフローメータ44等のエンジン運転状態を取得するための各種センサが含まれる。
In addition to the in-
ECU40が操作信号を出すアクチュエータには、上述したスロットルバルブ24、燃料噴射弁26および点火装置28等のエンジン運転を制御するための各種アクチュエータが含まれる。また、ECU40は、筒内圧センサ30の出力信号を、クランク角度と同期させてAD変換して取得する機能を有している。これにより、AD変換の分解能が許す範囲で、任意のクランク角タイミングにおける筒内圧を検出することができる。さらに、ECU40は、クランク角度と筒内容積との関係を定めたマップを記憶しており、そのようなマップを参照して、クランク角度に対応する筒内容積を算出することができる。
The actuator from which the
[実施の形態1における燃焼制御]
(筒内圧センサを利用したMFBの実測データの算出)
図2は、点火時期と燃焼質量割合の波形とを表した図である。筒内圧センサ30とクランク角センサ42とを備える本実施形態のシステムによれば、内燃機関10の各サイクルにおいて、クランク角度同期での筒内圧Pの実測データ(より具体的には、所定クランク角度毎の値として算出された筒内圧Pの集合)を取得することができる。得られた筒内圧Pの実測データと熱力学第1法則とを用いて、任意のクランク角度θでの筒内の熱発生量Qを次の(1)、(2)式にしたがって算出することができる。そして、算出された筒内の熱発生量Qの実測データ(所定クランク角度毎の値として算出された熱発生量Qの集合)を用いて、任意のクランク角度θにおける燃焼質量割合(以下、「MFB」と称する)を次の(3)式にしたがって算出することができる。そして、MFBの算出処理を所定クランク角度毎に実行することで、クランク角度同期でのMFBの実測データ(実測MFBの集合)を算出することができる。MFBの実測データは、燃焼期間およびその前後の所定クランク角期間(ここでは、一例として、吸気弁20の閉じ時期IVCから排気弁22の開き時期EVOまでのクランク角期間)で算出される。
ただし、上記(1)式において、Vは筒内容積、κは筒内ガスの比熱比である。また、上記(3)式において、θminは燃焼開始点であり、θmaxは燃焼終了点である。
[Combustion control in Embodiment 1]
(Calculation of MFB actual measurement data using an in-cylinder pressure sensor)
FIG. 2 is a diagram showing the ignition timing and the combustion mass ratio waveform. According to the system of the present embodiment including the in-
In the above formula (1), V is the in-cylinder volume, and κ is the specific heat ratio of the in-cylinder gas. In the above equation (3), θ min is the combustion start point, and θ max is the combustion end point.
上記手法によって算出されたMFBの実測データによれば、MFBが特定割合α(%)となる時のクランク角度(以下、「特定割合燃焼点」と称し、「CAα」を付して示す)を取得することができる。より具体的には、特定割合燃焼点CAαを取得する際、MFBの実測データの中に当該特定割合αの値が首尾よく含まれていることもあり得るが、この値が含まれていない場合には、当該特定割合αの両隣に位置する実測データを基に内挿することで、特定割合燃焼点CAαを算出することができる。以下、本明細書中においては、MFBの実測データを利用して取得されるCAαのことを「実測CAα」と称する。ここでは、図2を参照して代表的な特定割合燃焼点CAαについて説明する。筒内の燃焼は、点火時期SAにて混合気に点火を行った後に着火遅れを伴って開始する。この燃焼の開始点(上記(3)式中のθmin)、すなわち、MFBが立ち上がる時のクランク角度をCA0と称する。CA0からMFBが10%となる時のクランク角度CA10までのクランク角期間(CA0−CA10)が初期燃焼期間に相当し、CA10からMFBが90%となる時のクランク角度CA90までのクランク角期間(CA10−CA90)が主燃焼期間に相当する。また、本実施形態では、MFBが50%となる時のクランク角度CA50を燃焼重心点として用いている。MFBが100%となる時のクランク角度CA100は、熱発生量Qが最大値に到達する燃焼終了点(上記(3)式中のθmax)に相当する。燃焼期間は、CA0からCA100までのクランク角期間として特定される。 According to the measured data of MFB calculated by the above method, the crank angle (hereinafter referred to as “specific ratio combustion point” and indicated by “CAα”) when MFB becomes a specific ratio α (%) is shown. Can be acquired. More specifically, when the specific ratio combustion point CAα is acquired, the value of the specific ratio α may be successfully included in the MFB actual measurement data, but this value is not included. The specific ratio combustion point CAα can be calculated by interpolating based on the measured data located on both sides of the specific ratio α. Hereinafter, in the present specification, CAα obtained by using MFB actual measurement data is referred to as “actual measurement CAα”. Here, a typical specific ratio combustion point CAα will be described with reference to FIG. In-cylinder combustion starts with a delay in ignition after the air-fuel mixture is ignited at the ignition timing SA. The starting point of this combustion (θ min in the above equation (3)), that is, the crank angle when the MFB rises is referred to as CA0. The crank angle period (CA0-CA10) from CA0 to MFB when the MFB is 10% corresponds to the initial combustion period, and the crank angle period from CA10 to the crank angle CA90 when the MFB is 90% ( CA10-CA90) corresponds to the main combustion period. In the present embodiment, the crank angle CA50 when the MFB is 50% is used as the combustion gravity center point. The crank angle CA100 when the MFB is 100% corresponds to the combustion end point (θ max in the above equation (3)) at which the heat generation amount Q reaches the maximum value. The combustion period is specified as a crank angle period from CA0 to CA100.
(CAαを利用したエンジン制御)
図3は、ECU40が実行するCA10とCA50とを利用した2通りのフィードバック制御の概要を説明するためのブロック図である。ECU40が行うエンジン制御には、特定割合燃焼点CAαを利用した制御が含まれている。ここでは、特定割合燃焼点CAαを利用したエンジン制御の一例として、CA10とCA50とをそれぞれ利用した2通りのフィードバック制御について説明する。これらの制御は、本実施形態では、理論空燃比よりも大きな(燃料リーンな)空燃比にて行うリーンバーン運転中に実行されるものである。
(Engine control using CAα)
FIG. 3 is a block diagram for explaining an outline of two types of feedback control using CA10 and CA50 executed by the
1.SA−CA10を利用した燃料噴射量のフィードバック制御
このフィードバック制御では、10%燃焼点であるCA10は、直接的な目標値とするのではなく、次のように利用される。すなわち、本明細書においては、点火時期SAからCA10までのクランク角期間のことを、「SA−CA10」と称する。より具体的には、実測CA10から点火時期SAを引いて得られる差であるSA−CA10のことを、「実測SA−CA10」と称する。なお、本実施形態では、実測SA−CA10の算出に用いる点火時期SAとしては、後述のCA50を利用した点火時期のフィードバック制御によって調整された後の最終的な目標点火時期(次サイクルの点火時期の指示値)が用いられる。
1. Feedback control of fuel injection amount using SA-CA10 In this feedback control, CA10, which is a 10% combustion point, is not used as a direct target value, but is used as follows. That is, in this specification, the crank angle period from the ignition timing SA to CA10 is referred to as “SA-CA10”. More specifically, SA-CA10 that is a difference obtained by subtracting the ignition timing SA from the measured CA10 is referred to as “measured SA-CA10”. In the present embodiment, the ignition timing SA used for the calculation of the actual measurement SA-CA10 is the final target ignition timing (the ignition timing of the next cycle) after being adjusted by feedback control of the ignition timing using the CA50 described later. Is used).
図4は、空燃比とSA−CA10との関係を表した図である。この関係は、理論空燃比に対してリーン側のリーン空燃比領域でのものであり、かつ、同一運転条件(より具体的には、吸入空気量およびエンジン回転速度が同一であるエンジン運転条件)でのものである。SA−CA10は、着火遅れを代表するパラメータであり、SA−CA10と空燃比との間には一定の相関がある。より具体的には、図4に示すように、リーン空燃比領域においては、空燃比がリーンになるほどSA−CA10が大きくなるという関係がある。したがって、この関係を利用することで、所望の目標空燃比に対応する目標SA−CA10を求めることができる。そのうえで、本実施形態では、リーンバーン運転中に、実測SA−CA10が目標SA−CA10に近づくように燃料噴射量を調整するフィードバック制御(以下、単に、「SA−CA10フィードバック制御」と称する)を実行するようにしている。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the air-fuel ratio and SA-CA10. This relationship is in the lean air-fuel ratio region on the lean side with respect to the stoichiometric air-fuel ratio, and has the same operating conditions (more specifically, engine operating conditions in which the intake air amount and the engine speed are the same). It is a thing. SA-CA10 is a parameter representing ignition delay, and there is a certain correlation between SA-CA10 and the air-fuel ratio. More specifically, as shown in FIG. 4, in the lean air-fuel ratio region, there is a relationship that SA-CA10 increases as the air-fuel ratio becomes leaner. Therefore, the target SA-CA10 corresponding to the desired target air-fuel ratio can be obtained by using this relationship. In addition, in the present embodiment, during the lean burn operation, feedback control for adjusting the fuel injection amount so that the measured SA-CA10 approaches the target SA-CA10 (hereinafter simply referred to as “SA-CA10 feedback control”). I am trying to do it.
図3に示すように、SA−CA10フィードバック制御では、エンジン運転条件(より具体的には、目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量)に応じた目標SA−CA10が設定される。実測SA−CA10は、各気筒においてサイクル毎に算出される。そのうえで、SA−CA10フィードバック制御では、目標SA−CA10と実測SA−CA10との差が無くなるように燃料噴射量を調整するために、一例としてPI制御が使用されている。このPI制御では、目標SA−CA10と実測SA−CA10との差と所定のPIゲイン(比例項ゲインと積分項ゲイン)とを用いて、当該差およびその積算値の大きさに応じた燃料噴射量の補正量が算出される。そして、気筒毎に算出される補正量が、対象となる気筒の基本燃料噴射量に反映される。これにより、当該気筒において次サイクルに供給される燃料噴射量がSA−CA10フィードバック制御によって調整(補正)されることになる。 As shown in FIG. 3, in SA-CA10 feedback control, target SA-CA10 is set according to engine operating conditions (more specifically, target air-fuel ratio, engine speed, and intake air amount). The measured SA-CA10 is calculated for each cycle in each cylinder. In addition, in SA-CA10 feedback control, PI control is used as an example in order to adjust the fuel injection amount so that there is no difference between the target SA-CA10 and the measured SA-CA10. In this PI control, using the difference between the target SA-CA10 and the measured SA-CA10 and a predetermined PI gain (proportional term gain and integral term gain), fuel injection according to the difference and the magnitude of the integrated value is performed. A correction amount of the amount is calculated. The correction amount calculated for each cylinder is reflected in the basic fuel injection amount of the target cylinder. As a result, the fuel injection amount supplied to the next cycle in the cylinder is adjusted (corrected) by the SA-CA10 feedback control.
SA−CA10フィードバック制御によれば、目標SA−CA10よりも小さい実測SA−CA10が得られた気筒では、空燃比をリーン化して実測SA−CA10を大きくするために、次のサイクルで用いる燃料噴射量を減少させる補正が実行される。これとは逆に、目標SA−CA10よりも大きい実測SA−CA10が得られた気筒では、空燃比をリッチ化して実測SA−CA10を小さくするために、次のサイクルで用いる燃料噴射量を増やす補正が実行される。 According to the SA-CA10 feedback control, in the cylinder in which the measured SA-CA10 smaller than the target SA-CA10 is obtained, the fuel injection used in the next cycle in order to make the measured SA-CA10 larger by leaning the air-fuel ratio. Correction is performed to reduce the amount. On the contrary, in the cylinder in which the measured SA-CA10 larger than the target SA-CA10 is obtained, the fuel injection amount used in the next cycle is increased in order to reduce the measured SA-CA10 by enriching the air-fuel ratio. Correction is performed.
SA−CA10フィードバック制御によれば、SA−CA10という空燃比と相関の高いパラメータを利用することで、リーンバーン運転中に空燃比を狙いの値(目標空燃比)に制御することができるようになる。このため、目標SA−CA10をリーン燃焼限界近傍の空燃比に対応した値に設定することで、リーンリミット近傍で空燃比を制御できるようになる。これにより、低燃費および低NOx排出を実現することができる。 According to the SA-CA10 feedback control, the air-fuel ratio can be controlled to a target value (target air-fuel ratio) during lean burn operation by using a parameter highly correlated with the air-fuel ratio, SA-CA10. Become. For this reason, the air-fuel ratio can be controlled in the vicinity of the lean limit by setting the target SA-CA10 to a value corresponding to the air-fuel ratio in the vicinity of the lean combustion limit. Thereby, low fuel consumption and low NOx emission can be realized.
2.CA50を利用した点火時期のフィードバック制御
最適点火時期(いわゆる、MBT(Minimum advance for the Best Torque)点火時期)は、空燃比に応じて変化する。このため、SA−CA10フィードバック制御によって空燃比が変化すると、MBT点火時期が変化する。その一方で、MBT点火時期が得られる時のCA50は、リーン空燃比領域において空燃比に対してほぼ変化しない。したがって、MBT点火時期が得られるときのCA50を目標CA50として、実測CA50と目標CA50との差が無くなるように点火時期を補正することにより、上記の空燃比変化の影響を受けずにリーンバーン運転時の点火時期をMBT点火時期に調整できるようになるといえる。そこで、本実施形態では、リーンバーン運転中には、SA−CA10フィードバック制御とともに、実測CA50が目標CA50に近づくように点火時期を調整するフィードバック制御(以下、単に、「CA50フィードバック制御」と称する)を実行するようにしている。
2. Ignition Timing Feedback Control Using CA50 The optimal ignition timing (so-called MBT (Minimum Advance for the Best Torque) ignition timing) changes according to the air-fuel ratio. For this reason, when the air-fuel ratio changes by the SA-CA10 feedback control, the MBT ignition timing changes. On the other hand, the CA50 when the MBT ignition timing is obtained does not substantially change with respect to the air-fuel ratio in the lean air-fuel ratio region. Accordingly, the lean burn operation is not affected by the above-described change in the air-fuel ratio by correcting the ignition timing so that the difference between the measured CA50 and the target CA50 is eliminated by setting the CA50 when the MBT ignition timing is obtained as the target CA50. It can be said that the ignition timing at that time can be adjusted to the MBT ignition timing. Therefore, in the present embodiment, during the lean burn operation, SA-CA10 feedback control and feedback control for adjusting the ignition timing so that the measured CA50 approaches the target CA50 (hereinafter simply referred to as “CA50 feedback control”). To do.
図3に示すように、CA50フィードバック制御では、点火時期をMBT点火時期にするための目標CA50が、エンジン運転条件(より具体的には、目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量)に応じた値で設定される。なお、ここでいうCA50フィードバック制御は、必ずしもMBT点火時期が得られるように制御するものに限らない。すなわち、CA50フィードバック制御は、いわゆる遅角燃焼時のようにMBT点火時期以外のある点火時期を狙い値とする場合にも用いることができる。そのような場合には、例えば、上記エンジン運転条件に加え、目標点火効率(MBT点火時期からの狙い値の乖離の度合いを示す指標値)に応じて変化するように目標CA50を設定すればよい。 As shown in FIG. 3, in the CA50 feedback control, the target CA50 for setting the ignition timing to the MBT ignition timing depends on the engine operating conditions (more specifically, the target air-fuel ratio, engine rotational speed, and intake air amount). It is set with the value. Note that the CA50 feedback control here is not necessarily limited to control to obtain the MBT ignition timing. That is, the CA50 feedback control can also be used when a certain ignition timing other than the MBT ignition timing is set as a target value as in so-called retarded combustion. In such a case, for example, the target CA50 may be set so as to change according to the target ignition efficiency (an index value indicating the degree of deviation of the target value from the MBT ignition timing) in addition to the engine operating conditions. .
実測CA50は、各気筒においてサイクル毎に算出される。そのうえで、CA50フィードバック制御では、目標CA50と実測CA50との差が無くなるように点火時期を基本点火時期に対して補正するために、一例としてPI制御が使用されている。基本点火時期は、エンジン運転条件(主に、吸入空気量およびエンジン回転速度)に応じた値としてECU40に予め記憶されている。このPI制御では、目標CA50と実測CA50との差と所定のPIゲイン(比例項ゲインと積分項ゲイン)とを用いて、当該差およびその差の積算値の大きさに応じた点火時期の補正量が算出される。そして、気筒毎に算出される補正量が、対象となる気筒の基本点火時期に反映される。これにより、当該気筒において次サイクルで用いられる点火時期(目標点火時期)がCA50フィードバック制御によって調整(補正)されることになる。
The measured CA50 is calculated for each cycle in each cylinder. In addition, in the CA50 feedback control, PI control is used as an example in order to correct the ignition timing with respect to the basic ignition timing so that there is no difference between the target CA50 and the measured CA50. The basic ignition timing is stored in advance in the
リーン燃焼限界での空燃比の値は、点火時期の影響を受けて変化する。より具体的には、例えば、MBT点火時期に対して点火時期が遅角していると、リーン燃焼限界での空燃比の値は、MBT点火時期に制御されているときと比べてリッチ側に移動する。リーン燃焼限界での空燃比の値に対する点火時期の上記影響が考慮されずにSA−CA10フィードバック制御が実行されると、SA−CA10フィードバック制御によって空燃比がリーン側の値に振れた場合に、失火が発生してしまうことが懸念される。そこで、本実施形態では、SA−CA10フィードバック制御の好ましい実施態様として、CA50フィードバック制御が十分に収束している状態(すなわち、点火時期がMBT点火時期に十分に近づいている状態)にある燃焼サイクルに限って、SA−CA10フィードバック制御を行うこととしている。そして、このような態様でSA−CA10フィードバック制御を行うときに当該SA−CA10フィードバック制御の実施頻度を好適に確保するために、本実施形態では、CA50フィードバック制御の応答速度をSA−CA10フィードバック制御の応答速度よりも高めるようにしている。このような応答速度の設定は、例えば、CA50フィードバック制御で用いられるPIゲインをSA−CA10フィードバック制御で用いられるPIゲインよりも大きくすることによって実現することができる。 The value of the air-fuel ratio at the lean combustion limit changes under the influence of the ignition timing. More specifically, for example, when the ignition timing is retarded with respect to the MBT ignition timing, the value of the air-fuel ratio at the lean combustion limit is on the rich side as compared to when controlled at the MBT ignition timing. Moving. When SA-CA10 feedback control is executed without considering the above-described influence of the ignition timing on the value of the air-fuel ratio at the lean combustion limit, when the air-fuel ratio fluctuates to a lean side value by SA-CA10 feedback control, There is concern about misfires. Therefore, in this embodiment, as a preferred embodiment of the SA-CA10 feedback control, the combustion cycle in which the CA50 feedback control is sufficiently converged (that is, the ignition timing is sufficiently close to the MBT ignition timing). Only SA-CA10 feedback control is performed. And in order to ensure suitably the implementation frequency of the said SA-CA10 feedback control when performing SA-CA10 feedback control in such a mode, in this embodiment, the response speed of CA50 feedback control is SA-CA10 feedback control. I try to increase the response speed. Such setting of the response speed can be realized, for example, by making the PI gain used in the CA50 feedback control larger than the PI gain used in the SA-CA10 feedback control.
なお、SA−CA10フィードバック制御およびCA50フィードバック制御は、上述した態様で気筒毎に実行される。本実施形態の内燃機関10は、各気筒に筒内圧センサ30を備えているが、例えば、1つの代表気筒にのみ筒内圧センサを備えている構成の内燃機関であれば、単一の筒内圧センサから得られる筒内圧に基づく実測SA−CA10および実測CA50を利用して、全気筒の燃料噴射量および点火時期のフィードバック制御が行われるようになっていてもよい。
Note that SA-CA10 feedback control and CA50 feedback control are executed for each cylinder in the manner described above. The
[基準データを用いたMFBの実測データの評価、および評価結果に応じた対策]
(MFBの実測データの評価の必要性)
MFBの実測データの波形は、燃焼状態(具体的には、良好な燃焼が行われたか否か)、もしくは内燃機関10を取り巻く環境(例えば、温度環境)に応じて変化する。したがって、MFBの実測データを実機上で適切に解析することができれば、燃焼状態もしくは環境の変化を把握することができ、当該変化への対策となるエンジン制御を適切に行えるようになる。そして、上記解析において基準とすべき基準データを備えていれば、上記変化をより適切に把握できるようになるといえる。すなわち、燃焼が良好(正常)であれば、MFBの実測データは基準データと相関の高いものとなる。しかしながら、燃焼状態もしくは環境の変化が生じている場合には、実測データが基準データから乖離する。このため、実測データと基準データとの相関の度合いを評価することができれば、燃焼状態等の変化を把握できるようになる。
[Evaluation of measured MFB data using reference data and countermeasures according to the evaluation results]
(Necessity for evaluation of measured data of MFB)
The waveform of the measured data of MFB varies depending on the combustion state (specifically, whether or not good combustion has been performed) or the environment (for example, temperature environment) surrounding the
そこで、本実施形態では、上記のような実測データの解析を実機上で正確に行えるようにするために、基準とすべきMFBの基準データを実機上で生成することとした。そのうえで、MFBの実測データの評価に用いられる基準データは、演算負荷が少なく、簡便に、かつ精度良く生成できるようになっていることが望ましい。また、MFBの実測データの波形は、良好な燃焼状態の下であってもエンジン運転条件(主に、吸入空気量、エンジン回転速度および空燃比)に応じて変化する。したがって、基準データは、エンジン運転条件に応じたMFB波形の変化を反映できるようになっている必要がある。 Therefore, in the present embodiment, in order to accurately perform the analysis of the actual measurement data as described above on the actual machine, the MFB reference data to be used as a reference is generated on the actual machine. In addition, it is desirable that the reference data used for the evaluation of the MFB actual measurement data has a small calculation load and can be generated easily and accurately. In addition, the waveform of the MFB actual measurement data changes according to the engine operating conditions (mainly, the intake air amount, the engine speed, and the air-fuel ratio) even under a good combustion state. Therefore, the reference data needs to be able to reflect the change in the MFB waveform according to the engine operating conditions.
(MFBの基準データの作成手法の概要)
図5は、本発明の実施の形態1におけるMFBの基準データの作成手法を説明するための図である。図5は、クランク角度θをx座標値とし、燃焼質量割合MFBをy座標値とするxy平面(以下、「MFB−θ平面」と称する)を表している。
(Overview of MFB standard data creation method)
FIG. 5 is a diagram for explaining a method for creating MFB reference data according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5 represents an xy plane (hereinafter referred to as “MFB-θ plane”) in which the crank angle θ is an x-coordinate value and the combustion mass ratio MFB is a y-coordinate value.
図3を参照して既述したように、CA50フィードバック制御の目標値である目標CA50は、エンジン運転条件(目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量)に応じた値として決定される。SA−CA10フィードバック制御の目標値である目標SA−CA10も、同様に、エンジン運転条件に応じた値として決定される。各燃焼サイクルにおける点火時期SAの指示値(目標点火時期)は、CA50フィードバック制御が実行されるリーンバーン運転時であれば、エンジン運転条件に応じた基本点火時期を基礎としてCA50フィードバック制御が反映された後の値として決定される。このように算出される目標SA−CA10と目標点火時期とからCA10を算出することができる。ただし、このCA10自体は、上記SA−CA10フィードバック制御の直接の制御目標値ではないため、以下、当該CA10のことを「特定CA10」と称する。なお、目標SA−CA10および目標CA50は、標準的な温度環境(例えば、20℃)での内燃機関10の使用を想定して設定されているものとする。
As already described with reference to FIG. 3, the target CA50, which is the target value of the CA50 feedback control, is determined as a value corresponding to the engine operating conditions (target air-fuel ratio, engine rotation speed, and intake air amount). Similarly, the target SA-CA10 that is the target value of the SA-CA10 feedback control is also determined as a value according to the engine operating conditions. The indicated value (target ignition timing) of the ignition timing SA in each combustion cycle is reflected in the CA50 feedback control based on the basic ignition timing according to the engine operating conditions in the lean burn operation in which the CA50 feedback control is executed. It is determined as the value after. CA10 can be calculated from the target SA-CA10 thus calculated and the target ignition timing. However, since the
CA50はMFBが50%となる時のクランク角度であり、CA10はMFBが10%となる時のクランク角度である。このため、目標CA50の値と特定CA10の値とが決定されれば、図5に示すMFB−θ平面上における目標CA50および特定CA10がそれぞれ位置する点Aおよび点Bが自ずと定まる。MFBの実測データの相関の度合いを評価するためには、基準データは、所定クランク角度毎に取得されるようになっている実測データの各データと対となるデータを漏れなく持っておく必要がある。 CA50 is the crank angle when the MFB is 50%, and CA10 is the crank angle when the MFB is 10%. Therefore, if the value of the target CA50 and the value of the specific CA10 are determined, the point A and the point B where the target CA50 and the specific CA10 are located on the MFB-θ plane shown in FIG. In order to evaluate the degree of correlation of the MFB actual measurement data, the reference data must have data that is paired with each data of the actual measurement data that is acquired for each predetermined crank angle. is there.
上記の目的のために、本実施形態では、2点A、Bを基に線形内挿と線形外挿とを行い、燃焼開始点CA0から燃焼終了点CA100までのクランク角期間内のMFBの基準データを生成することとした。そして、CA0よりも前のクランク角期間の基準データについては、MFBが0%であるデータとして生成され、CA100よりも後のクランク角期間の基準データについては、MFBが100%であるデータとして生成されるようにした。本実施形態では、このようにして、MFBの基準データが生成される。そして、生成された基準データが通る波形は、図5中に破線で示すような波形となる。 For this purpose, in the present embodiment, linear interpolation and linear extrapolation are performed based on the two points A and B, and the MFB reference within the crank angle period from the combustion start point CA0 to the combustion end point CA100 is used. It was decided to generate data. The reference data for the crank angle period before CA0 is generated as data with an MFB of 0%, and the reference data for the crank angle period after CA100 is generated as data with an MFB of 100%. It was made to be. In this embodiment, the MFB reference data is generated in this way. The waveform through which the generated reference data passes is a waveform as shown by a broken line in FIG.
(相互相関関数を用いたMFBデータの相関の度合いの評価)
本実施形態では、MFBの実測データを評価するために、MFBの基準データと実測データとの相関の度合いを示す「相関指標値IR」を求めることとした。相関指標値IRの算出の好ましい手法として、本実施形態では、相互相関関数が用いられる。相互相関関数を用いた相互相関係数Rの算出は、次の(4)式を用いて行われる。
In this embodiment, in order to evaluate the measured data of MFB, “correlation index value I R ” indicating the degree of correlation between the MFB reference data and the measured data is obtained. Preferred Method of calculation of the correlation index value I R, in the present embodiment, the cross-correlation function is used. Calculation of the cross-correlation coefficient R using the cross-correlation function is performed using the following equation (4).
(4)式を用いて畳み込み演算を行うことは、所定範囲内で変数τθを変化させることによって、基準データの波形を固定したままで計算期間(α)内のMFBの実測データの波形全体をクランク角度方向(図5中に示すMFBの基準データの波形の横軸方向)に少しずつ移動させつつ相互相関係数Rを連続的に演算していく動作を伴うものである。そして、この演算の過程における相互相関係数Rの最大値Rmaxは、2つの波形が全体的に最も近づいた時の相互相関係数Rに相当するものであり、次の(5)式のように表すことができる。本実施形態で用いられる相関指標値IRは、最大値Rmaxそのものではなく、相互相関係数Rに対して所定の正規化処理を施すことによって得られる値である。ここでいう正規化処理とは、2つの波形(基準データと実測データの波形)が完全に一致したときのRmaxが1を示すように規定された処理であり、このような処理自体は公知であるのでここではその詳細な説明は省略する。
上述の演算処理によって算出される相関指標値IRは、2つの波形が完全に一致する場合に1(最大)となり、2つの波形の相関の度合いが低いほどゼロに近づいていく。なお、相関指標値IRがマイナスの値を示す場合には、2つの波形には負の相関があり、相関指標値IRは、2つの波形が完全に反転したものとなる場合に−1を示す。したがって、上記のようにして得られる相関指標値IRに基づいて、MFBの基準データと実測データとの相関の度合いを把握することができる。なお、本実施形態における相互相関関数の利用は、MFBデータという同じ種類のデータを対象として、その実測データを基準データ(すなわち、理想とするMFBデータ)と比較するというものである。したがって、ここで利用される相互相関関数は、実質的に自己相関関数といえると考えられる。 Correlation index value I R calculated by the processing described above, 1 if the two waveforms coincide completely (maximum), and the degree of correlation of the two waveforms approaches zero as low. In the case where the correlation index value I R indicates a negative value, the two waveforms there is a negative correlation, if the correlation index value I R, which becomes the two waveforms are completely reversed -1 Indicates. Therefore, based on the correlation index value I R obtained as described above, it is possible to grasp the degree of correlation between the reference data and the measured data of MFB. Note that the use of the cross-correlation function in the present embodiment is to compare the actually measured data with reference data (that is, ideal MFB data) for the same type of data called MFB data. Therefore, it can be said that the cross-correlation function used here is substantially an autocorrelation function.
なお、本実施形態では、上述のように、相互相関係数Rを正規化した値の最大値を相関指標値IRとして用いることとしているが、本発明における「相関指標値」は、所定の正規化処理を伴わない相互相関係数Rの最大値Rmaxそのものであってもよい。ただし、正規化処理を伴わない場合の相関指標値(すなわち、最大値Rmax)は、単に相関の度合いが高いほど大きくなるのではなく、最大値Rmaxの大小と相関の度合いの高低との間には次のような関係がある。すなわち、最大値Rmaxの増加に伴って相関の度合いが高くなっていき、最大値Rmaxがある値Xとなるときに相関の度合いが最高となる(すなわち、2つの波形が完全に一致する)。そして、値Xよりも最大値Rmaxが増加すると、最大値Rmaxの増加に伴って相関の度合いが低くなっていく。したがって、正規化処理を伴わない最大値Rmaxそのものを「相関指標値」として用いる場合には、「相関指標値」が「判定値」未満であるか否かの判定は次のような処理によって行うことができる。すなわち、最大値Rmaxが値Xを中心とする所定範囲内から外れる場合には、「相関指標値が判定値未満である」と判定することができ、逆に、最大値Rmaxが上記所定範囲内に収まる場合には、「相関指標値が判定値以上である」と判定することができる。 In the present embodiment, as described above, although we decided to use the maximum value of the cross-correlation coefficient R value obtained by normalizing the correlation index value I R, "correlation index value" in the present invention, predetermined The maximum value R max of the cross-correlation coefficient R without the normalization process may be used. However, the correlation index value (that is, the maximum value R max ) without the normalization process does not simply increase as the degree of correlation increases, but instead of the magnitude of the maximum value R max and the level of correlation. There is the following relationship between them. That is, as the maximum value R max increases, the degree of correlation increases, and when the maximum value R max reaches a certain value X, the degree of correlation becomes the highest (that is, the two waveforms match completely). ). When the maximum value R max increases from the value X, the degree of correlation decreases as the maximum value R max increases. Therefore, when the maximum value R max itself without normalization processing is used as the “correlation index value”, whether or not the “correlation index value” is less than the “determination value” is determined by the following process. It can be carried out. That is, when the maximum value R max is out of the predetermined range centered on the value X, it can be determined that “the correlation index value is less than the determination value”, and conversely, the maximum value R max is the predetermined value. When it falls within the range, it can be determined that “correlation index value is greater than or equal to determination value”.
(MFBデータの評価結果に応じた対策としてのエンジン制御)
本実施形態では、以上の手法で生成される基準データを利用して、MFBの実測データと基準データとの相関の度合いを、各気筒において1燃焼サイクル毎に評価することとした。以下、図6および図7を参照して、本実施形態において一例として示す実測データの変化の態様について説明する。
(Engine control as a countermeasure according to the evaluation result of MFB data)
In the present embodiment, the reference data generated by the above method is used to evaluate the degree of correlation between the measured MFB data and the reference data for each combustion cycle in each cylinder. Hereinafter, with reference to FIG. 6 and FIG. 7, an aspect of change in actually measured data shown as an example in the present embodiment will be described.
図6は、冷却損失が過大であることを要因として基準データの波形に対する乖離が生じたMFBの実測データの波形の一例を模式的に表した図である。寒冷地での始動直後のように極低温下で内燃機関10が運転されるときには、標準的な温度環境で運転されるときと比べると、冷却損失が過大となる。この影響は、図6に示す一例のように、燃焼の後半期間(CA50−CA100)における実測データに対して顕著に表れる。より具体的には、上記影響は、燃焼の前半期間(CA0−CA50)にも表れることもある。しかしながら、当該影響は、前半期間よりも後半期間により大きく表れる。このため、基準データに対する実測データの相関の度合いは、前半期間と比べて後半期間においてより低くなる。また、後半期間への上記影響の表れ方は、必ずしも、図6に示す一例のように実測CA50辺りのデータ以後となるとは限らず、もう少し後のデータ(例えば、実測CA80辺りのデータ)以後となることもある。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of a waveform of measured MFB data in which a deviation from the waveform of the reference data occurs due to excessive cooling loss. When the
図7は、半失火または失火の発生を要因として基準データの波形に対する乖離が生じたMFBの実測データの波形の一例を模式的に表した図である。ここで、半失火とは、燃焼熱が発生している途中で火炎伝播が途絶えて失火してしまい、火炎が十分に形成されない燃焼のことである。また、完全失火(以下、単に「失火」と称する)とは、混合気が着火することなく失火してしまうことをいう。半失火が生じた場合のMFBの実測データの波形は、図7に示すように、基準とすべき良好な燃焼状態での基準データの波形と比べると、燃焼の開始が遅れるとともにMFBデータの立ち上がり方が緩やかとなる。一方、失火が生じた場合には、熱発生が起こらないため、MFBの実測データは、MFB0%の値で推移することになる。なお、現実的には、失火が生じていても筒内圧センサ30の出力に重畳するノイズの影響がMFBの実測データの波形に表れることがあり、そのような場合のMFBの実測データの波形は、MFB0%付近で変動したものとなる。以上のように、半失火または失火が発生した場合の実測データは、基準データの燃焼期間の全体において基準データとの相関が低いものとなる。
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of a waveform of measured MFB data in which a deviation from the waveform of the reference data has occurred due to the occurrence of a semi-misfire or misfire. Here, the semi-misfire refers to combustion in which flame propagation stops and misfire occurs while combustion heat is generated, and a flame is not sufficiently formed. Further, complete misfire (hereinafter simply referred to as “misfire”) means that the air-fuel mixture misfires without igniting. As shown in FIG. 7, the waveform of the measured MFB data in the case of a semi-misfire has a delayed start of combustion and the rise of the MFB data as compared to the waveform of the reference data in a good combustion state to be used as a reference. It will be gentler. On the other hand, when misfire occurs, heat generation does not occur, so the measured data of MFB changes at a value of 0% MFB. Actually, even if misfire occurs, the influence of noise superimposed on the output of the in-
図6および図7に示すMFBの実測データと基準データとの比較結果から分かるように、燃焼の後半期間でのMFBデータの相関の度合いを評価しただけでは、実測データの乖離の要因が冷却損失によるものであるのか、或いは半失火/失火によるものであるのかを正確に判別することは難しいといえる。 As can be seen from the comparison results between the measured MFB data and the reference data shown in FIGS. 6 and 7, just by evaluating the degree of correlation of the MFB data in the second half of the combustion period, the cause of the divergence of the measured data is the cooling loss. It can be said that it is difficult to accurately discriminate whether it is due to a half or misfire.
そこで、本実施形態では、燃焼の前半期間でのMFBデータの相関の度合いを評価するために、前半期間およびその周辺を含む計算期間である前期α1を対象として相関指標値IR1を算出することとした。さらに、燃焼の後半期間でのMFBデータの相関の度合いを評価するために、後半期間およびその周辺を含む計算期間である後期α2を対象として相関指標値IR2を算出することとした。 Therefore, in the present embodiment, in order to evaluate the degree of correlation of the MFB data in the first half period of combustion, the correlation index value I R1 is calculated for the first half period α1, which is a calculation period including the first half period and its surroundings. It was. Furthermore, it was decided to calculate the correlation index value I R2 to assess the degree of correlation MFB data during the second half period of combustion, the late α2 is the second half period and the calculation period including the periphery thereof as a target.
そのうえで、本実施形態では、後期α2に関する相関指標値IR2が所定の判定値IRth未満である場合であるが前期α1に関する相関指標値IR1が判定値IRth以上である場合には、冷却損失が過大であることを要因としてMFBの実測データが基準データに対して変化していると判定することとした。そして、この場合には、内燃機関10を昇温させるための所定のエンジン暖機制御を行うこととした。
In addition, in the present embodiment, when the correlation index value I R2 related to the latter α2 is less than the predetermined determination value I Rth , the cooling is performed when the correlation index value I R1 related to the first α1 is equal to or larger than the determination value I Rth. It was determined that the actual measurement data of MFB had changed with respect to the reference data due to the excessive loss. In this case, predetermined engine warm-up control for increasing the temperature of the
また、本実施形態では、後期α2に関する相関指標値IR2が判定値IRth未満である場合であって前期α1に関する相関指標値IR1も判定値IRth未満である場合には、半失火/失火を要因としてMFBの実測データが基準データに対して変化していると判定することとした。そして、この場合には、失火(半失火を含む)の発生を抑制するための所定の失火抑制制御を行うこととした。 In the present embodiment, when the correlation index value I R2 related to the late α2 is less than the determination value I Rth and the correlation index value I R1 related to the previous α1 is also less than the determination value IRth , It was decided that the actual measurement data of MFB had changed with respect to the reference data due to misfire. In this case, predetermined misfire suppression control for suppressing the occurrence of misfire (including semi-misfire) is performed.
(実施の形態1における具体的処理)
図8は、本発明の実施の形態1においてECU40が実行するルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、リーンバーン運転中に、各気筒において排気弁22の開き時期を経過したタイミングで起動され、かつ、1燃焼サイクル毎に繰り返し実行される。
(Specific processing in Embodiment 1)
FIG. 8 is a flowchart showing a routine executed by
図8に示すルーチンでは、ECU40は、まず、ステップ100において、現在のエンジン運転条件を取得する。ここでいうエンジン運転条件には、主に、エンジン回転速度、吸入空気量および空燃比が該当する。エンジン回転速度はクランク角センサ42を用いて算出される。吸入空気量はエアフローメータ44を用いて算出される。空燃比は、リーンバーン運転時に目標とされる空燃比のことである。
In the routine shown in FIG. 8, the
次に、ECU40は、ステップ102に進み、MFBの基準データの波形を決定するパラメータである目標CA50と特定CA10とを取得する。より具体的には、ECU40は、CA50フィードバック制御の実行のために別途算出されている目標CA50を取得する。また、ECU40は、SA−CA10フィードバック制御の実行のために別途算出されている目標SA−CA10と、CA50フィードバック制御が反映された後の最終的な点火時期の指示値に相当する目標点火時期とを取得する。そのうえで、ECU40は、目標SA−CA10に目標点火時期を足し合わせることによって特定CA10を算出する。
Next, the
ここで、例えば、空燃比がリーン側に変化すると、燃焼期間におけるMFB波形の傾きが小さくなる。MFBの基準データは、このようなエンジン運転条件に応じたMFB波形の変化に対応したものになっている必要がある。目標CA50はエンジン運転条件に応じた値として定められているため、目標CA50には、エンジン運転条件の影響が織り込み済みである。同様に、目標SA−CA10にもエンジン運転条件の影響が織り込み済みである。また、既述したように、目標SA−CA10および目標CA50は、標準的な温度環境(例えば、20℃)での内燃機関10の使用を想定して設定されている。このため、目標SA−CA10および目標CA50には、内燃機関10を取り巻く温度の影響も織り込み済みである。目標点火時期の算出の基礎となる基本点火時期は、エンジン運転条件(吸入空気量およびエンジン回転速度)に応じた値として定められている。そして、空燃比の変化に伴うMBT点火時期の変化は、CA50フィードバック制御による点火時期の補正によって対応されている。このため、CA50フィードバック制御が反映された後の目標点火時期についても、エンジン運転条件の影響は織り込み済みであるといえる。したがって、目標SA−CA10と目標点火時期とに依存して定まる特定CA10についても、エンジン運転条件の影響は織り込み済みであるといえる。このように、目標CA50および特定CA10にはエンジン運転条件の影響が織り込み済みであるため、これらを基に生成される基準データについても、エンジン運転条件によってMFB波形が変化することが自ずと織り込み済みとなるといえる。
Here, for example, when the air-fuel ratio changes to the lean side, the slope of the MFB waveform during the combustion period decreases. The MFB reference data needs to correspond to the change in the MFB waveform according to such engine operating conditions. Since the target CA50 is determined as a value corresponding to the engine operating condition, the influence of the engine operating condition has been factored into the target CA50. Similarly, the influence of the engine operating conditions has been factored into the target SA-CA10. Further, as described above, the target SA-CA10 and the target CA50 are set on the assumption that the
次に、ECU40は、ステップ104に進む。ステップ104では、ステップ102にて取得した目標CA50と特定CA10とを用いて、MFB−θ平面上における2点A、Bを特定するための処理が行われる。
Next, the
次に、ECU40は、ステップ106に進む。ステップ106では、2点A、Bを基に、2点A、B以外のMFBの基準データが生成される。具体的には、まず、燃焼開始点CA0から燃焼終了点CA100までのクランク角期間内の基準データについては、次のように生成される。すなわち、点Aと点Bとの間のクランク角期間(CA10からCA50)の基準データについては、2点A、Bを基に、線形内挿によって生成される。一方、点Aと点Bとで特定されるクランク角期間の外側のクランク角期間(CA0からCA10と、CA50からCA100)の基準データについては、2点A、Bを基に、線形外挿によって生成される。また、上述したように、CA0よりも前のクランク角期間の基準データについては、MFBが0%であるデータとして生成され、CA100よりも後のクランク角期間の基準データについては、MFBが100%であるデータとして生成される。
Next, the
次に、ECU40は、ステップ108に進む。ステップ108では、今回の燃焼サイクルにおいて筒内圧センサ30を用いて取得された筒内圧の実測データに基づいて、上記(3)式に従ってMFBの実測データが算出される。
Next, the
次に、ECU40は、ステップ110に進む。ステップ110では、ステップ106および108にてそれぞれ算出されたMFBの基準データおよび実測データのうちで前期α1内の該当データを対象として、上記(4)式を用いて相関指標値IR1が算出される。ここでは、前期α1は、一例として、点火時期SAからCA50未満までのクランク角期間とされている。
Next, the
次に、ECU40は、ステップ112に進む。ステップ112では、ステップ106および108にてそれぞれ算出されたMFBの基準データおよび実測データのうちで後期α2内の該当データを対象として、上記(4)式を用いて相関指標値IR2が算出される。ここでは、後期α2は、一例として、CA50(CA50を含む)からEVOまでのクランク角期間とされている。なお、前期α1および後期α2を規定するために使用するCA50は、MFBの「基準データ」を利用して特定されるものである。
Next, the
次に、ECU40は、ステップ114に進む。ステップ114では、ステップ112にて算出された後期α2に関する相関指標値IR2が判定値IRth未満であるか否かが判定される。判定値IRthは、半失火を要因とする前期α1での実測データの基準データに対する乖離を判別可能な値として事前に設定されたものである。半失火を要因とする変化が生じている場合には、冷却損失を要因とする実測データの変化が生じている場合と比べて、前期α1の実測データが基準データに対して大きく乖離する。また、失火を要因とする変化が生じている場合には、半失火を要因とする変化が生じている場合と比べて、前期α1の実測データが基準データに対して大きく乖離する。したがって、判定値IRthを例えば上記のように設定することで、本ルーチンにおいて対象とする実測データの変化要因の切り分けが可能となる。
Next, the
ステップ114の判定が不成立である場合(IR2≧IRth)には、ECU40は、今回の燃焼サイクルでの処理を速やかに終了する。一方、ステップ114の判定が成立する場合(IR2<IRth)、すなわち、後期α2のMFBの実測データが基準データと相関の度合いの低いものであると判断できる場合には、ECU40は、ステップ116に進む。ステップ116では、ステップ110にて算出された前期α1に関する相関指標値IR1が判定値IRth未満であるか否かが判定される。
If the determination in
ステップ116の判定が不成立である場合(IR2<IRth、かつ、IR1≧IRth)には、ECU40は、ステップ118に進む。この場合には、後期α2のMFBの実測データは基準データと相関の度合いの低いものであるが、前期α1のMFBの実測データは基準データと相関の度合いの高いものであると判断することができる。このため、この場合には、ECU40は、冷却損失を要因としてMFBの実測データが変化していると判定し、エンジン暖機制御を実行する。ここでは、エンジン暖機制御の一例として、燃料噴射量の増量が実行される。より具体的には、SA−CA10フィードバック制御による補正を反映して決定される燃料噴射量に対して、このエンジン暖機制御による増量のための補正量が加算される。このような制御によれば、リーンバーン運転下において燃料噴射量が増やされることで空燃比が理論空燃比側に変化するので、熱発生量を高めてエンジン暖機を促進できるようになる。燃料噴射量へのエンジン暖機制御の反映は、今回の判定の対象となった気筒の次回のサイクルに対して行われる。ただし、冷却損失が過大となる要因である温度環境の変化は、上記気筒に固有の事情ではないため、当該制御の反映は、同一気筒に限らず、今回の判定が不成立となった後に最初に燃料噴射量が指示される気筒から開始してもよい。エンジン暖機制御は、ステップ114の判定が不成立となるまで継続される。
If the determination in
一方、ステップ116の判定が成立する場合(IR2<IRth、かつ、IR1<IRth)には、ECU40は、ステップ120に進む。この場合には、後期α2および前期α1の双方のMFBの実測データが基準データと相関の度合いの低いものであると判断することができる。このため、この場合には、ECU40は、半失火もしくは失火を要因としてMFBの実測データが変化していると判定し、失火抑制制御を実行する。ここでは、失火抑制制御の一例として、燃料噴射量の増量が実行される。より具体的には、SA−CA10フィードバック制御による補正を反映して決定される燃料噴射量に対して、この失火抑制制御による増量のための補正量が加算される。このように、SA−CA10フィードバック制御による空燃比の制御に加えて失火抑制制御が行われることにより、より確実に失火を抑制できるようになる。燃料噴射量への失火抑制制御の反映は、今回の判定の対象となった気筒の次回のサイクルに対して行われる。失火抑制制御は、ステップ114の判定が不成立となるまで継続される。
On the other hand, when the determination in
以上説明した図8に示すルーチンの処理によれば、目標CA50と特定CA10とを基に、MFBの基準データを生成することができる。目標CA50は、内燃機関10が行うエンジン制御の1つであるCA50フィードバック制御に利用される制御目標値である。特定CA10は、同様にエンジン制御の1つであるSA−CA10フィードバック制御に利用される目標SA−CA10と、CA50フィードバック制御によって決定される目標点火時期とに依存して定まる特定割合燃焼点である。このような性質のパラメータである目標CA50と特定CA10とを利用したMFBの基準データの生成手法の利点について、以下、公知のMFBデータの生成手法と対比して説明する。
According to the routine processing shown in FIG. 8 described above, MFB reference data can be generated based on the
(実施の形態1におけるMFBの基準データの生成手法の利点)
公知のMFBデータの生成手法の一例として、Weibe関数を利用したものがある。この手法は、燃焼を数式化することを試みたものである。しかしながら、本手法には、次のような問題点がある。すなわち、まず、計算量が多くなるのでECUの演算負荷が高くなる。Wiebe関数を用いて燃焼波形(MFB波形)をより正確に表現しようとすると、Wiebe関数で用いられる各種パラメータを適切に設定する必要がある。そのためには、吸入空気量、エンジン回転速度、空燃比および点火時期、さらには、燃焼温度および筒内のガス流速などの各種のエンジン運転条件パラメータを考慮する必要がある。そして、このような多くのエンジン運転条件パラメータを用いて燃焼波形を計算しようとすると、数式がより複雑になってしまう。このため、演算負荷が高くなる。
(Advantages of MFB Reference Data Generation Method in Embodiment 1)
As an example of a known method for generating MFB data, there is a method using a Weibe function. This approach attempts to formulate combustion. However, this method has the following problems. That is, first, since the calculation amount increases, the calculation load of the ECU increases. In order to express the combustion waveform (MFB waveform) more accurately using the Wiebe function, it is necessary to appropriately set various parameters used in the Wiebe function. For this purpose, it is necessary to consider various engine operating condition parameters such as the intake air amount, engine rotation speed, air-fuel ratio and ignition timing, as well as combustion temperature and in-cylinder gas flow rate. If the combustion waveform is calculated using such many engine operating condition parameters, the mathematical formula becomes more complicated. For this reason, calculation load becomes high.
公知のMFBデータの生成手法の他の問題点として、生成したMFBデータの精度を確保することが難しいというものがある。その理由は、燃焼を数式化すること自体が困難であり、また、燃焼に影響を及ぼすすべての因子を抽出することも難しいためである。以上のことから、後述の利点を有する本実施形態の手法と比べると、実装に適しているとはいえない。 Another problem with the known MFB data generation method is that it is difficult to ensure the accuracy of the generated MFB data. This is because it is difficult to formulate combustion itself, and it is also difficult to extract all factors that affect combustion. From the above, it cannot be said that it is suitable for mounting as compared with the method of the present embodiment having the advantages described later.
これに対し、本実施形態のMFBの基準データの生成手法は、次のような理由で、簡便であって、かつ、MFBの実測データの相関の度合いを評価するための比較対象としてより相応しい基準データを生成できるようになるといえる。 On the other hand, the MFB reference data generation method of the present embodiment is simple for the following reasons, and more suitable as a comparison target for evaluating the degree of correlation of MFB actual measurement data. It can be said that data can be generated.
すなわち、まず、目標CA50は、前提とするエンジン制御のために値が決定されている。また、特定CA10は、目標CA50と同様に値が決定されている目標SA−CA10に依存して定まる。つまり、本実施形態において基準データの生成の基礎として用いるパラメータである目標CA50および特定CA10は、基準データの生成のために事前に定めておく必要はなく、かつ、実機上で取得する際にも複雑な計算を必要としない。このため、これらは、取得の容易なパラメータであるといえる。そして、これらの目標CA50と特定CA10とを基礎として、線形内挿と線形外挿という単純な計算によって基準データを生成することができる。このため、本実施形態の手法は、上記の公知手法と比べて、計算量を格段に少なくすることができ、ECU40の演算負荷が極めて低くなる。したがって、本手法は、実装により適したものであるといえる。
That is, first, the value of the
また、MFBの波形は、主燃焼期間(CA10からCA90まで)において直線的に立ち上がるという特性を有している。したがって、線形内挿および線形外挿を用いて当該主燃焼期間内の基準データを生成することによって、MFB波形の特徴を適切に捉えながら簡便に基準データを取得できるといえる。なお、より厳密には、燃焼波形は、図5等で模式的に表したように燃焼開始点CA0および燃焼終了点CA100において1点で折れ曲がるものではなく、CA0からCA10辺りのクランク角期間、およびCA90からCA100辺りのクランク角期間において少しの丸みを帯びつつ折れ曲がる(図2参照)。しかしながら、これらのクランク角期間は燃焼期間の全体からみると短い期間であり、また、当該クランク角期間においてMFB波形が少しの丸みを帯びていることはMFBデータの相関の度合いの比較という観点では大きな影響を与えないといえる。このため、本実施形態のように、これらのクランク角期間についても線形外挿によって基準データを生成することで足りるといえる。 Further, the MFB waveform has a characteristic of rising linearly during the main combustion period (from CA10 to CA90). Therefore, it can be said that the reference data can be easily acquired while appropriately capturing the characteristics of the MFB waveform by generating the reference data within the main combustion period using linear interpolation and linear extrapolation. More precisely, the combustion waveform is not bent at one point at the combustion start point CA0 and the combustion end point CA100 as schematically shown in FIG. 5 and the like, and the crank angle period from CA0 to around CA10, and In the crank angle period around CA90 to CA100, it bends while being slightly rounded (see FIG. 2). However, these crank angle periods are short from the whole combustion period, and the fact that the MFB waveform is slightly rounded in the crank angle period is from the viewpoint of comparing the degree of correlation of the MFB data. It can be said that there is no big influence. For this reason, it can be said that it is sufficient to generate reference data by linear extrapolation for these crank angle periods as in this embodiment.
次に、本実施形態のMFBデータの生成手法によって、MFBの実測データの相関の度合いを評価するための比較対象としてより相応しい基準データを生成できるようになるといえる理由について説明する。目標CA50は、前提とするCA50フィードバック制御の目標値である。そして、SA−CA10フィードバック制御では、実測SA−CA10が目標SA−CA10となるように燃料噴射量を制御しており、点火時期もCA50フィードバック制御によって求められる目標点火時期に制御されている。このため、CA10は、目標SA−CA10と目標点火時期とに依存して定まる特定CA10となるように、SA−CA10フィードバック制御とCA50フィードバック制御の実行によって間接的に制御されているといえる。この点において、特定CA10は、間接的な制御目標値に相当するといえる。以上のことから、SA−CA10フィードバック制御とCA50フィードバック制御とを実行している場合には、これらの制御によって、MFBの実測波形が目標CA50と特定CA10とを基に生成される基準データの波形に近づくように、燃料噴射量および点火時期が制御されているといえる。 Next, the reason why it can be said that the MFB data generation method of the present embodiment can generate reference data more suitable as a comparison target for evaluating the degree of correlation of measured data of MFB. The target CA50 is a target value for CA50 feedback control as a premise. In the SA-CA10 feedback control, the fuel injection amount is controlled so that the measured SA-CA10 becomes the target SA-CA10, and the ignition timing is also controlled to the target ignition timing obtained by the CA50 feedback control. For this reason, it can be said that CA10 is indirectly controlled by executing SA-CA10 feedback control and CA50 feedback control so that it becomes a specific CA10 determined depending on the target SA-CA10 and the target ignition timing. In this respect, it can be said that the specific CA10 corresponds to an indirect control target value. From the above, when the SA-CA10 feedback control and the CA50 feedback control are being executed, the measured waveform of the MFB is generated based on the target CA50 and the specific CA10 by these controls. It can be said that the fuel injection amount and the ignition timing are controlled so as to approach.
そして、既述したように、目標CA50および特定CA10には、エンジン運転条件の影響が織り込み済みであるため、これらを基に生成される基準データも、エンジン運転条件によってMFB波形が変化することも織り込み済みである。以上のことから、本実施形態の手法によれば、目標CA50と特定CA10とから直接的に基準データの波形を生成することにより、前提とするエンジン制御(ここでは、SA−CA10フィードバック制御とCA50フィードバック制御)によって狙っている燃焼波形(換言すると、理想とする燃焼波形)を目標CA50と特定CA10とに基づいて一意に決めることが可能であるといえる。そして、本実施形態では、このような理想の燃焼波形のMFBデータを基準データとしている。このため、本実施形態の手法は、上記の公知手法により生成されるMFBデータを用いる場合と比べて、MFBの実測データの相関の度合いを評価するための比較対象としてより相応しい基準データを生成できるようになる。 As described above, the target CA50 and the specific CA10 have already been factored in the influence of the engine operating conditions. Therefore, the reference data generated based on these can change the MFB waveform depending on the engine operating conditions. It has been woven. From the above, according to the method of the present embodiment, the reference engine waveform (here, SA-CA10 feedback control and CA50) is generated by directly generating the waveform of the reference data from the target CA50 and the specific CA10. It can be said that the combustion waveform targeted by feedback control (in other words, the ideal combustion waveform) can be uniquely determined based on the target CA50 and the specific CA10. In this embodiment, MFB data having such an ideal combustion waveform is used as reference data. For this reason, the method of the present embodiment can generate reference data more suitable as a comparison target for evaluating the degree of correlation of measured data of MFB, compared to the case where MFB data generated by the above-described known method is used. It becomes like this.
(MFBの実測データの変化要因特定と、特定した要因に応じた対策に関する効果)
また、上記ルーチンの処理によれば、以上説明した利点を有する基準データを用いて、MFBの実測データと基準データとの相関の度合いを好適に評価することができる。そして、その評価結果を利用して、MFBの実測データの変化の要因が冷却損失の過大化であること、もしくは半失火/失火であることを特定することができる。より具体的には、要因の違いによる実測データの変化の特徴を利用して、上記特定を正確に行えるようになる。
(Effects regarding the change factors of the MFB actual measurement data and the measures according to the specified factors)
Further, according to the processing of the above routine, the degree of correlation between the measured data of MFB and the reference data can be suitably evaluated using the reference data having the advantages described above. Then, by using the evaluation result, it is possible to specify that the cause of the change in the measured data of MFB is excessive cooling loss, or semi-misfire / misfire. More specifically, the above-described specification can be performed accurately using the characteristics of changes in measured data due to differences in factors.
そのうえで、上記ルーチンの処理によれば、特定した要因に応じた対策としてのエンジン暖機制御もしくは失火抑制制御を行うことができる。すなわち、MFBの実測データと基準データとの相関の度合いに基づくエンジン制御が行われる。 In addition, according to the processing of the above routine, it is possible to perform engine warm-up control or misfire suppression control as a countermeasure corresponding to the specified factor. That is, engine control is performed based on the degree of correlation between the MFB actual measurement data and the reference data.
また、上記エンジン暖機制御が継続して実行された場合には、基準データに対して図6に示すように乖離していた実測データが時間経過とともに基準データに近づいていく。上記ルーチンによれば、当該乖離が解消していく結果として相関の度合いが高まることによってステップ114の判定が不成立となり、エンジン暖機制御が終了される。MFBデータの評価結果は1燃焼サイクル毎に取得できるため、この評価結果に基づくエンジン暖機制御によれば、エンジン冷却水温度に基づいてエンジン暖機の完了の時期を間接的に判定する場合と比べて、当該時期を早期に判定できるといえる。このことは、燃費向上に繋がるものである。
Further, when the engine warm-up control is continuously executed, the actually measured data that has deviated from the reference data as shown in FIG. 6 approaches the reference data as time passes. According to the above routine, the degree of correlation increases as a result of the divergence being resolved, so the determination in
[実施の形態1の変形例]
ところで、上述した実施の形態1においては、目標CA50と特定CA10とを基に、燃焼期間(CA0からCA100まで)の基準データを生成している。しかしながら、燃焼期間の基準データの生成のために利用される2つの特定割合燃焼点は、前提とするエンジン制御に用いられるものであれば、CA50およびCA10に限られず、CA0からCA100の中から選ばれた任意の特定割合燃焼点(例えば、CA90)であってもよい。ただし、既述したように、MFB波形は、厳密には主燃焼期間(CA10からCA90まで)において直線的に変化するものとなるため、基準データの生成の基礎とする2つの特定割合燃焼点は、CA10からCA90の中から選ばれることが好ましい。
[Modification of Embodiment 1]
By the way, in Embodiment 1 mentioned above, the reference | standard data of a combustion period (from CA0 to CA100) are produced | generated based on target CA50 and specific CA10. However, the two specific ratio combustion points used for generating the reference data for the combustion period are not limited to CA50 and CA10 as long as they are used for the assumed engine control, and are selected from CA0 to CA100. Any specific ratio combustion point (for example, CA90) may be used. However, as described above, the MFB waveform changes linearly in the main combustion period (from CA10 to CA90) strictly, so the two specific ratio combustion points that are the basis for generating the reference data are , CA10 to CA90 are preferably selected.
また、上述した実施の形態1においては、CA0からCA100までの燃焼期間全体の基準データを、目標CA50と特定CA10を基に線形内挿および線形外挿を用いて生成している。しかしながら、既述したように、CA0からCA10までのクランク角期間、および、CA90からCA100までのクランク角期間におけるMFB波形は、厳密には少し丸みを帯びたものとなる。そこで、これらのクランク角期間の少なくとも一方の基準データについては、線形内挿もしくは線形外挿を用いずに、例えば2次関数を用いて、丸みを帯びた波形を再現する態様で生成されるようになっていてもよい。 In the first embodiment described above, reference data for the entire combustion period from CA0 to CA100 is generated using linear interpolation and linear extrapolation based on the target CA50 and specific CA10. However, as described above, the MFB waveform in the crank angle period from CA0 to CA10 and the crank angle period from CA90 to CA100 is strictly rounded slightly. Therefore, the reference data of at least one of these crank angle periods is generated in such a manner that a rounded waveform is reproduced using, for example, a quadratic function without using linear interpolation or linear extrapolation. It may be.
また、上述した実施の形態1においては、燃焼期間におけるMFBの基準データの生成のために、線形内挿と線形外挿の双方を用いることとしている。しかしながら、基準データの生成の基礎とする2つの特定割合燃焼点の位置次第では、線形内挿と線形外挿のうちの何れか一方が用いられることになる。例えば、CA0およびCA100を基に燃焼期間全体を対象として基準データを生成する場合には、線形内挿のみが用いられることになる。また、現実には選択される可能性は低いと考えられるが、燃焼期間内の隣接する2つの実測データに対応する2つの基準データが上記2つの特定割合燃焼点として選択される場合であれば、線形外挿のみが用いられることになる。 In the first embodiment described above, both linear interpolation and linear extrapolation are used for generating the MFB reference data during the combustion period. However, either one of linear interpolation and linear extrapolation is used depending on the positions of the two specific ratio combustion points that are the basis for generating the reference data. For example, when the reference data is generated for the entire combustion period based on CA0 and CA100, only linear interpolation is used. In addition, in reality, it is considered that the possibility of being selected is low, but if two reference data corresponding to two adjacent measured data in the combustion period are selected as the two specific ratio combustion points. Only linear extrapolation will be used.
また、上述した実施の形態1においては、基準データの生成の基礎として目標CA50と特定CA10とを用いている。しかしながら、前提とするエンジン制御に用いられる2つの特定割合燃焼点次第では、2つとも制御目標値であってもよいし、2つとも制御目標値に依存して定まる特定割合燃焼点、すなわち、間接的な制御目標値であってもよい。
In the first embodiment described above, the
また、上述した実施の形態1においては、MFBの実測データと基準データとの相関の度合いを示す相関指標値の算出のために、相互相関関数を用いている。しかしながら、本発明における「燃焼質量割合の実測データと基準データとの相関の度合い」は、必ずしも相互相関関数を用いて算出されるものに限られない。すなわち、当該「相関の度合い」は、例えば、所定の計算期間を対象として、同一クランク角度でのMFBの実測データと基準データとの差の二乗を合計して得られる値(いわゆる、残差二乗和)であってもよい。残差二乗和の場合には、相関の度合いが高いほど、値が小さくなる。 In the first embodiment described above, a cross-correlation function is used to calculate a correlation index value indicating the degree of correlation between MFB actual measurement data and reference data. However, the “degree of correlation between the actual measurement data of the combustion mass ratio and the reference data” in the present invention is not necessarily calculated using a cross-correlation function. That is, the “degree of correlation” is, for example, a value obtained by summing the square of the difference between the measured data of the MFB and the reference data at the same crank angle for a predetermined calculation period (so-called residual square). Sum). In the case of the residual sum of squares, the higher the degree of correlation, the smaller the value.
ここで、相互相関関数の利用は、以下の点において、残差二乗和に対して優れているといえる。すなわち、MFBの実測データの波形には、燃焼のばらつきに起因して基準データの波形に対する多少のずれが燃焼サイクル間で生じ得るものである。残差二乗和によれば、このような実測データの波形のずれが生じている場合であっても、ある大きさの値として算出されてしまう。つまり、残差二乗和は、燃焼のばらつきに起因する実測データの細かなずれに対して敏感に反応してしまう。このため、このような燃焼のばらつきと区別して上述の燃焼状態もしくは環境の変化を正確に検出することが難しくなる場合がある。 Here, the use of the cross-correlation function is superior to the residual sum of squares in the following points. That is, in the MFB actual measurement data waveform, a slight deviation from the reference data waveform may occur between combustion cycles due to combustion variations. According to the residual sum of squares, even if such a deviation in the waveform of the actually measured data occurs, it is calculated as a value of a certain magnitude. That is, the residual sum of squares reacts sensitively to small deviations in measured data caused by combustion variations. For this reason, it may be difficult to accurately detect the above-described combustion state or environmental change as distinguished from such combustion variations.
一方、相互相関関数を演算することには、既述したように、基準データの波形を固定したままで計算期間α内のMFBの実測データの波形全体をクランク角度方向(図5中に示すMFBの基準データの波形の横軸方向)に少しずつ移動させつつ相互相関係数Rを連続的に演算する動作を含んでいる。そして、この演算の過程で得られる相互相関係数Rを正規化した後の値の最大値が演算対象の燃焼サイクルでの相関指標値IRとされる。このため、MFBデータの形状自体は基準データと同等であるが燃焼のばらつきが原因でクランク角度方向において実測データが基準データに対して少しずれているような場合であっても、相互相関関数によれば、実測データを移動させて基準データとほぼ相関のとれた状態で相関指標値IRが算出されるようになる。このため、相互相関関数の利用は、残差二乗和の利用と比べて、燃焼のばらつきの影響を受けにくくなるので、燃焼状態もしくは環境の変化に起因する実測データの波形の変化の特徴をより精度良く検出できるといえる。 On the other hand, to calculate the cross-correlation function, as described above, the entire waveform of the MFB actual measurement data within the calculation period α is fixed in the crank angle direction (MFB shown in FIG. 5 while the waveform of the reference data is fixed. Operation of continuously calculating the cross-correlation coefficient R while moving little by little (in the horizontal axis direction of the waveform of the reference data). Then, the maximum value of the values obtained after normalizing the cross-correlation coefficient R obtained in the course of this operation is the correlation index value I R in the calculation target of the combustion cycle. For this reason, the shape of the MFB data itself is the same as the reference data, but the cross-correlation function is used even if the measured data slightly deviates from the reference data in the crank angle direction due to combustion variations. According if, moved reference data and the correlation index value I R in balanced state of almost correlation is to be calculated measurement data. For this reason, the use of the cross-correlation function is less susceptible to the effects of combustion variations than the use of the residual sum of squares. Therefore, the characteristics of changes in the waveform of measured data due to changes in the combustion state or environment are more characteristic. It can be said that it can be detected with high accuracy.
また、上述した実施の形態1においては、MFBの実測データの変化要因を特定する処理において、前期に関する相関指標値IR1と後期に関する相関指標値IR2とで共通する判定値IRthを用いた。しかしながら、上記処理において用いられる判定値は共通のものでなくてもよく、前期に関する相関指標値IR1と後期に関する相関指標値IR2とで別々の判定値を用いてもよい。したがって、本発明における「第1判定値」と「第2判定値」とは、同一の値および異なる値の何れであってもよい。同様に、「第3判定値」と「第4判定値」についても、同一の値および異なる値の何れであってもよい。また、このことは、「第1判定値」と「第3判定値」の関係、および、「第2判定値」と「第4判定値」との関係についても同様である。 In the first embodiment described above, the determination value I Rth common to the correlation index value I R1 related to the previous period and the correlation index value I R2 related to the latter period is used in the process of specifying the change factor of the measured data of the MFB. . However, the determination value used in the above process may not be common, it may be used separate determination value in the correlation index value I R2 regarding late correlation index values I R1 related year. Therefore, the “first determination value” and the “second determination value” in the present invention may be the same value or different values. Similarly, the “third determination value” and the “fourth determination value” may be either the same value or different values. This also applies to the relationship between the “first determination value” and the “third determination value” and the relationship between the “second determination value” and the “fourth determination value”.
また、本発明における「燃焼質量割合の実測データと基準データとの相関の度合い」は、上述した相互相関関数もしくは残差二乗和などの手法を用いて、連続した3点以上のデータの波形を対象として評価されることが好ましい。しかしながら、冷却損失の過大化を要因とする実測データの波形の変化を捉えるための「相関の度合い」の判定手法は、例えば、図9を参照して説明する以下の手法であってもよい。図9は、3つの特定割合燃焼点でのMFBデータの相関の度合いを評価して、冷却損失の過大化を要因とするMFBの実測データの変化を判定する例を説明するための図である。この判定に用いる3つの特定割合燃焼点として、上述の2つのフィードバック制御で用いるCA10およびCA50とともにCA80を利用する。そして、燃焼の後半側での実測データと基準データとの相関の度合いを評価するために、MFB−θ平面上におけるCA50およびCA80での基準データの2点P1、P2を通る直線Lと、CA50およびCA80での実測データの2点P1’、P2’を通る直線L’とを算出する。また、燃焼の前半側での実測データと基準データとの相関の度合いを評価するために、CA10での基準データの点P3と実測データの点P3’との距離Dを算出する。そのうえで、距離Dが所定値以下であるか否かの判定を行うことによって、燃焼の前半側(本発明における「前期」に相当)でのMFBの実測データと基準データとの相関の度合いが第1判定値以上であるかを判定する。また、直線Lの傾きに対する直線L’の傾きの変化量が所定値以上であるか否かの判定を行うことによって、燃焼の後半側(本発明における「後期」に相当)でのMFBの実測データと基準データとの相関の度合いが第2判定値よりも低いか否かを判定する。そして、距離Dが上記所定値以下であって直線L、L’に関する上記変化量が上記所定値以上であるとの判定がなされた場合には、冷却損失の過大化を要因とする実測データの変化が生じていると判定し、エンジン暖機制御を実行するようにする。 In the present invention, the “degree of correlation between the actual measurement data of the combustion mass ratio and the reference data” is obtained by using a method such as the above-described cross-correlation function or the residual sum of squares to obtain a waveform of three or more consecutive data. It is preferable to be evaluated as a target. However, the “correlation degree” determination method for capturing the change in the waveform of the actual measurement data caused by excessive cooling loss may be, for example, the following method described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram for describing an example in which the degree of correlation of MFB data at three specific ratio combustion points is evaluated to determine a change in measured data of MFB due to excessive cooling loss. . CA80 is used together with CA10 and CA50 used in the above-described two feedback controls as the three specific ratio combustion points used for this determination. In order to evaluate the degree of correlation between the actual measurement data and the reference data on the second half of combustion, a straight line L passing through two points P1 and P2 of the reference data at CA50 and CA80 on the MFB-θ plane, and CA50 And the straight line L ′ passing through the two points P1 ′ and P2 ′ of the actual measurement data at CA80 is calculated. Further, in order to evaluate the degree of correlation between the actual measurement data and the reference data in the first half of combustion, the distance D between the reference data point P3 and the actual measurement data point P3 ′ at CA10 is calculated. Then, by determining whether or not the distance D is less than or equal to a predetermined value, the degree of correlation between the measured data of the MFB and the reference data on the first half of combustion (corresponding to “first term” in the present invention) is the first. It is determined whether it is 1 or more. Further, by determining whether or not the amount of change in the slope of the straight line L ′ with respect to the slope of the straight line L is greater than or equal to a predetermined value, the actual measurement of MFB on the latter half of combustion (corresponding to “late stage” in the present invention). It is determined whether or not the degree of correlation between the data and the reference data is lower than the second determination value. When it is determined that the distance D is equal to or less than the predetermined value and the amount of change regarding the straight lines L and L ′ is equal to or greater than the predetermined value, the actual measurement data caused by excessive cooling loss is determined. It is determined that a change has occurred, and engine warm-up control is executed.
また、上述した実施の形態1においては、MFBデータの相関の度合いの評価結果を利用して、MFBの実測データの変化の要因を冷却損失の過大化と半失火/失火との間で判別し、判別結果に応じた対策としてのエンジン制御(エンジン暖機制御もしくは失火抑制制御)とを行うようにした。しかしながら、本発明におけるMFBデータの相関の度合いに基づくエンジン制御の具体例は、上記のものに限られるものではない。すなわち、上述した例以外でMFBの実測データの変化の特徴を捉えることによって燃焼状態もしくは環境の変化を把握し、そして、当該変化への対策となるものであればよい。 In Embodiment 1 described above, the evaluation result of the degree of correlation of the MFB data is used to determine the cause of the change in the MFB actual measurement data between the excessive cooling loss and the semi-misfire / misfire. Then, engine control (engine warm-up control or misfire suppression control) is performed as a countermeasure according to the determination result. However, a specific example of engine control based on the degree of correlation of MFB data in the present invention is not limited to the above. In other words, any method other than the above-described example may be used as long as it grasps the change in the measured data of the MFB to grasp the change in the combustion state or the environment and is a countermeasure against the change.
また、上述した実施の形態1においては、エンジン暖機制御の一例として、燃料噴射量の増量について説明した。しかしながら、本発明における「エンジン暖機制御」は、上記の例に限られない。すなわち、例えば、エンジン冷却水の循環流量を可変させられる機構を備えている場合、もしくは、エンジン冷却水を循環させるポンプが電動式である場合には、上記のエンジン暖機制御は、エンジン冷却水の循環流量を減少させる制御であってもよい。 In the first embodiment described above, the increase in the fuel injection amount has been described as an example of the engine warm-up control. However, “engine warm-up control” in the present invention is not limited to the above example. That is, for example, when a mechanism capable of varying the circulating flow rate of the engine cooling water is provided, or when the pump for circulating the engine cooling water is an electric type, the engine warm-up control is performed by the engine cooling water. The control may be to reduce the circulation flow rate.
また、上述した実施の形態1においては、失火抑制制御の一例として、燃料噴射量の増量について説明した。しかしながら、本発明における「失火抑制制御」は、上記の例に限られず、例えば、点火エネルギーを調整可能な点火装置を備えている場合には、点火エネルギーを高める制御であってもよい。 In the first embodiment described above, the increase in the fuel injection amount has been described as an example of the misfire suppression control. However, the “misfire suppression control” in the present invention is not limited to the above example. For example, when an ignition device capable of adjusting the ignition energy is provided, the control for increasing the ignition energy may be used.
また、上述した実施の形態1においては、基準データのCA50を境に、相関指標値IR1、IR2の算出対象となるクランク角期間(計算期間α)を前期α1と後期α2とに分けることとしている。しかしながら、本発明における「前期」および「後期」は、CA50を境として分割された燃焼の前半期間および後半期間に相当するものに限られない。すなわち、「前期」と「後期」との境界は、MFBの実測データの変化の要因を冷却損失の過大化と半失火/失火との間で切り分け可能となる範囲内であれば、CA50以外の任意の第3特定割合燃焼点であってもよい。また、実施の形態1においては、前期α1の始点として点火時期SAを用いており、後期α2の終点として排気弁22の開き時期EVOを用いている。本発明における「前期」の始点は、点火時期SAに限らず、吸気弁20の閉じ時期IVC以後であればよい。一方、本発明における「後期」の終点は、EVOに限られず、燃焼のばらつき等を考慮して確実に燃焼が終了していると判断可能なクランク角タイミングを事前に求められる場合であれば、「後期」の終点は、そのようなクランク角タイミングとしてもよい。さらに、本発明における「前期」は、燃焼期間よりも前のクランク角期間を含んでいなくてもよいし、同様に、「後期」は、燃焼期間よりも後のクランク角期間を含んでいなくてもよい。
In the first embodiment described above, the crank angle period (calculation period α) for which the correlation index values I R1 and I R2 are calculated is divided into the first period α1 and the second period α2 with the CA50 of the reference data as a boundary. It is said. However, the “early period” and “late period” in the present invention are not limited to those corresponding to the first half period and the second half period of the combustion divided with the CA50 as a boundary. In other words, if the boundary between the “early period” and the “late period” is within a range where the cause of the change in the measured data of the MFB can be separated between the excessive cooling loss and the semi-misfire / misfire, other than CA50 It may be an arbitrary third specific ratio combustion point. In the first embodiment, the ignition timing SA is used as the start point of the first period α1, and the opening timing EVO of the
また、上述した実施の形態1においては、気筒毎に相互相関関数を用いてMFBデータの相関の度合いを評価する例について説明したが、MFBデータの相関の度合いの評価は、任意の代表気筒を対象として実行してもよい。そして、当該代表気筒でのMFBの相関の度合いに基づくエンジン制御が全気筒を対象として行われるようになっていてもよい。 In the first embodiment described above, the example in which the degree of correlation of the MFB data is evaluated using the cross-correlation function for each cylinder has been described. However, the evaluation of the degree of correlation of the MFB data is performed using any representative cylinder. It may be executed as a target. Then, engine control based on the degree of MFB correlation in the representative cylinder may be performed for all cylinders.
また、上述した実施の形態1においては、SA−CA10フィードバック制御によって燃料噴射量を調整する例について説明を行った。しかしながら、リーンバーン運転中の燃焼制御のために利用されるSA−CA10フィードバック制御の調整対象は、燃料噴射量に限らず、吸入空気量もしくは点火エネルギーであってもよい。なお、燃料噴射量もしくは吸入空気量が調整対象であれば、このフィードバック制御は、空燃比制御として位置づけることができる。また、本フィードバック制御に用いられる特定割合燃焼点CAαは、必ずしもCA10に限らず、他の燃焼点であってもよい。しかしながら、本フィードバック制御への適用に関しては、CA10は、次のような理由により、他の燃焼点と比べて優れているといえる。すなわち、CA10よりも後の主燃焼期間(CA10−CA90)内の燃焼点を利用した場合には、得られるクランク角期間は、火炎が燃え広がる時に燃焼に影響するパラメータ(EGR率、吸気温度およびタンブル比など)の影響を大きく受けてしまう。つまり、この場合に得られるクランク角期間は、純粋に空燃比に着目したものではなく、外乱に弱くなる。また、既述したように、燃焼開始点CA0および燃焼終了点CA100の周辺の燃焼点は、筒内圧センサ30からの出力信号に重畳するノイズの影響によって誤差が生じ易い。このノイズの影響は、燃焼開始点CA0および燃焼終了点CA100から燃焼期間の中央側に離れるにつれて小さくなる。これらの点を考慮すると、CA10が最も優れているといえる。
Moreover, in Embodiment 1 mentioned above, the example which adjusts a fuel injection amount by SA-CA10 feedback control was demonstrated. However, the adjustment target of the SA-CA10 feedback control used for the combustion control during the lean burn operation is not limited to the fuel injection amount, but may be the intake air amount or the ignition energy. If the fuel injection amount or the intake air amount is an adjustment target, this feedback control can be positioned as air-fuel ratio control. Further, the specific ratio combustion point CAα used for the feedback control is not necessarily limited to CA10, and may be another combustion point. However, regarding application to this feedback control, it can be said that CA10 is superior to other combustion points for the following reason. That is, when the combustion point in the main combustion period (CA10-CA90) after CA10 is used, the obtained crank angle period is a parameter (EGR rate, intake air temperature and intake temperature) that affects combustion when the flame spreads. Greatly affected by the tumble ratio). That is, the crank angle period obtained in this case is not purely focused on the air-fuel ratio, and is weak against disturbance. As described above, the combustion points around the combustion start point CA0 and the combustion end point CA100 are likely to cause errors due to the influence of noise superimposed on the output signal from the in-
また、上述した実施の形態1においては、SA−CA10フィードバック制御およびCA50フィードバック制御の実施を伴うリーンバーン運転時に、相関指標値IR1、IR2に基づくMFBデータの相関の度合いの評価を行うこととしている。しかしながら、当該評価は、本発明における「第1エンジン制御」および「第2エンジン制御」を行っていることを前提として、リーンバーン運転時に限らず、例えば、理論空燃比燃焼運転時に行われるようになっていてもよい。 In the first embodiment described above, the degree of correlation of the MFB data is evaluated based on the correlation index values I R1 and I R2 during lean burn operation involving the implementation of SA-CA10 feedback control and CA50 feedback control. It is said. However, on the premise that the “first engine control” and the “second engine control” in the present invention are performed, the evaluation is not limited to the lean burn operation but is performed, for example, during the theoretical air-fuel ratio combustion operation. It may be.
なお、上述した実施の形態1においては、ECU40がステップ108の処理を実行することにより本発明における「燃焼質量割合算出手段」が実現されており、ECU40が上記(3)式に従って算出されるMFBの実測データに基づいてCA10等の特定割合燃焼点CAαを算出することにより、本発明における「燃焼点算出手段」が実現されており、ECU40がSA−CA10フィードバック制御を実行することにより本発明における「第1制御手段」が実現されており、ECU40がCA50フィードバック制御を実行することにより本発明における「第2制御手段」が実現されており、そして、ECU40がステップ114および116の判定結果に応じてステップ118または120の処理を実行することにより本発明における「第3制御手段」が実現されている。また、燃料噴射弁26および点火装置28が本発明における「1または複数のアクチュエータ」に、CA10が本発明における「第1特定割合燃焼点」に、SA−CA10が本発明における「第1パラメータ」に、SA−CA10フィードバック制御が本発明における「第1エンジン制御」に、CA50が本発明における「第2特定割合燃焼点」に、CA50フィードバック制御が本発明における「第2エンジン制御」に、エンジン暖機制御および失火抑制制御が本発明における「第3エンジン制御」に、特定CA10が本発明における「第1目標値」および「第1パラメータの目標値から特定される第1特定割合燃焼点」に、目標CA50が本発明における「第2目標値」および「第2特定割合燃焼点の目標値」に、点火時期SAからCA0までのクランク角期間が本発明における「第1クランク角期間」に、そして、CA100からEVOまでのクランク角期間が本発明における「第2クランク角期間」に、それぞれ相当している。また、基準データにおけるCA50が本発明における「第3特定割合燃焼点」に、前期α1が本発明における「第3特定割合燃焼点よりも前の燃焼期間を含むクランク角期間である前期」に、後期α2が本発明における「第3特定割合燃焼点以降の燃焼期間を含むクランク角期間である後期」に、それぞれ相当している。また、判定値IRthが本発明における「第1〜4判定値」のそれぞれに相当している。なお、実施の形態1の態様とは異なるが、CA50を基に規定されたパラメータ(例えば、SA−CA50)が使用される場合であれば当該SA−CA50が本発明における「第2パラメータ」に相当し、CA10自体に目標CA10が設定されている場合であれば目標CA10が本発明における「第1特定割合燃焼点の目標値」に相当し、そして、例えば上記SA−CA50自体に目標SA−CA50が設定されている場合であれば目標SA−CA50から特定される特定CA50が本発明における「第2パラメータの目標値から特定される第2特定割合燃焼点」に相当することになる。
In the first embodiment described above, the “burning mass ratio calculating means” in the present invention is realized by the
10 内燃機関
12 ピストン
14 燃焼室
16 吸気通路
18 排気通路
20 吸気弁
22 排気弁
24 スロットルバルブ
26 燃料噴射弁
28 点火装置
30 筒内圧センサ
40 ECU(Electronic Control Unit)
42 クランク角センサ
44 エアフローメータ
DESCRIPTION OF
42
Claims (5)
筒内圧を検出する筒内圧センサと、
クランク角度を検出するクランク角センサと、
前記筒内圧センサにより検出される筒内圧と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の実測データを算出する燃焼質量割合算出手段と、
燃焼質量割合の実測データに基づいて燃焼質量割合が特定割合となる時のクランク角度である特定割合燃焼点の実測値を算出する燃焼点算出手段と、
燃焼質量割合が第1特定割合となる時のクランク角度である第1特定割合燃焼点もしくは当該第1特定割合燃焼点を基に規定された第1パラメータに基づいて、前記第1特定割合燃焼点もしくは前記第1パラメータが目標値となるように前記1または複数のアクチュエータの何れか1つもしくは複数を制御する第1エンジン制御を実行する第1制御手段と、
燃焼質量割合が第2特定割合となる時のクランク角度である第2特定割合燃焼点もしくは当該第2特定割合燃焼点を基に規定された第2パラメータに基づいて、前記第2特定割合燃焼点もしくは前記第2パラメータが目標値となるように前記1または複数のアクチュエータの何れか1つもしくは複数を制御する第2エンジン制御を実行する第2制御手段と、
燃焼質量割合の前記実測データと、内燃機関の運転条件に基づく燃焼質量割合の基準データとの相関の度合いに基づいて前記1または複数のアクチュエータの何れか1つもしくは複数を制御する第3エンジン制御を実行する第3制御手段と、
を備え、
燃焼期間のうちの少なくとも、10%燃焼点から90%燃焼点までのクランク角期間における燃焼質量割合の基準データは、第1目標値と第2目標値とを基に、線形内挿および線形外挿の少なくとも一方によって生成され、
前記第1目標値は、前記第1特定割合燃焼点の目標値、もしくは前記第1パラメータの目標値から特定される前記第1特定割合燃焼点の何れかであり、
前記第2目標値は、前記第2特定割合燃焼点の目標値、もしくは前記第2パラメータの目標値から特定される前記第2特定割合燃焼点の何れかであり、
燃焼期間よりも前のクランク角期間である第1クランク角期間が燃焼質量割合の基準データに含まれる場合には、前記第1クランク角期間における燃焼質量割合の基準データは、燃焼質量割合がゼロパーセントのデータとされており、
燃焼期間よりも後のクランク角期間である第2クランク角期間が燃焼質量割合の基準データに含まれる場合には、前記第2クランク角期間における燃焼質量割合の基準データは、燃焼質量割合が100パーセントのデータとされていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine that controls an internal combustion engine including one or more actuators used for engine control,
An in-cylinder pressure sensor for detecting the in-cylinder pressure;
A crank angle sensor for detecting the crank angle;
Combustion mass ratio calculation means for calculating actual measurement data of the combustion mass ratio synchronized with the crank angle based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor and the crank angle detected by the crank angle sensor;
Combustion point calculation means for calculating an actual measurement value of a specific ratio combustion point that is a crank angle when the combustion mass ratio becomes a specific ratio based on the actual measurement data of the combustion mass ratio;
Based on the first specific ratio combustion point which is the crank angle when the combustion mass ratio becomes the first specific ratio or the first parameter defined based on the first specific ratio combustion point, the first specific ratio combustion point Alternatively, first control means for executing first engine control for controlling any one or more of the one or more actuators so that the first parameter becomes a target value;
Based on the second specific ratio combustion point which is the crank angle when the combustion mass ratio becomes the second specific ratio or the second parameter defined based on the second specific ratio combustion point, the second specific ratio combustion point Alternatively, second control means for executing second engine control for controlling any one or more of the one or more actuators so that the second parameter becomes a target value;
Third engine control that controls one or more of the one or more actuators based on the degree of correlation between the measured data of the combustion mass ratio and the reference data of the combustion mass ratio based on the operating conditions of the internal combustion engine Third control means for executing
With
The reference data of the combustion mass ratio in the crank angle period from at least the 10% combustion point to the 90% combustion point in the combustion period is based on the first target value and the second target value. Generated by at least one of the insertions,
The first target value is either the target value of the first specific ratio combustion point or the first specific ratio combustion point specified from the target value of the first parameter,
The second target value is either the target value of the second specific ratio combustion point or the second specific ratio combustion point specified from the target value of the second parameter,
When the first crank angle period, which is the crank angle period before the combustion period, is included in the reference data for the combustion mass ratio, the reference data for the combustion mass ratio in the first crank angle period has a combustion mass ratio of zero. As percentage data,
When the second crank angle period, which is a crank angle period after the combustion period, is included in the reference data of the combustion mass ratio, the reference data of the combustion mass ratio in the second crank angle period has a combustion mass ratio of 100. A control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the data is percentage data.
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