WO2024224500A1 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
Definitions
- This application relates to a control device for an internal combustion engine.
- Pre-ignition known as abnormal combustion, is a phenomenon in which deposits remaining in the spark plug or cylinder become hot, acting as a heat source and causing self-ignition before ignition by the spark plug.
- the technology in Patent Document 1 detects pre-ignition based on the range of fluctuations in the rotational speed of the internal combustion engine.
- the output of the internal combustion engine decreases and the rotation speed of the internal combustion engine fluctuates.
- the occurrence of pre-ignition is detected by determining whether the fluctuation range of this rotation speed is smaller than a predetermined range (fluctuation range for detecting pre-ignition).
- pre-ignition including LSPI (Low Speed Pre-Ignition), which occurs especially at low revolutions and high loads, not only advances the timing of the start of combustion, but also involves rapid combustion, which leads to an earlier increase in gas pressure in the cylinder and a sudden increase in gas pressure in the cylinder.
- LSPI Low Speed Pre-Ignition
- the conversion of the force acting on the piston due to the increase in gas pressure caused by pre-ignition into crank angular acceleration is angle-dependent, and near top dead center where pre-ignition occurs, the conversion coefficient approaches 0, and the impact of pre-ignition on crank angular acceleration is small. For this reason, it is difficult to detect the occurrence of pre-ignition with accuracy using detection methods that capture rotational fluctuations.
- methods that directly detect gas pressure in the cylinder by adding an internal cylinder pressure sensor increase costs.
- the present application therefore aims to provide a control device for an internal combustion engine that can determine the occurrence of abnormal combustion using parameters that have little angle dependency and that are strongly influenced by the occurrence of abnormal combustion.
- the control device for an internal combustion engine comprises: an angle information detection unit that detects a crank angle and a crank angular acceleration based on an output signal of the crank angle sensor; a gas pressure calculation unit that calculates, for each of the crank angles, an increment in gas pressure torque due to combustion, among the gas pressure torque applied to the crankshaft by the gas pressure in a cylinder, based on the crank angle and the crank angular acceleration, and calculates, for each of the crank angles, an increment in gas pressure torque due to combustion, based on the increment in gas pressure torque due to combustion and the crank angle; an abnormal combustion determination unit that determines whether or not abnormal combustion has occurred in the internal combustion engine based on an increment in gas pressure due to the combustion at each crank angle within a determination angle section that is set corresponding to a combustion period; It is equipped with the following:
- the increase in gas pressure due to combustion has little angle dependency and is a good indicator of the effects of abnormal combustion. Therefore, the presence or absence of abnormal combustion can be accurately determined based on the increase in gas pressure due to combustion.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine and a control device for the internal combustion engine according to a first embodiment
- 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine and a control device for the internal combustion engine according to a first embodiment
- 1 is a block diagram of a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment.
- 1 is a hardware configuration diagram of a control device for an internal combustion engine according to a first embodiment
- 4 is a time chart for explaining an angle information detection process according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram for explaining the determination of the occurrence of pre-ignition according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram for explaining the determination of the occurrence of pre-ignition according to the first embodiment.
- FIG. 5 is a diagram for explaining the behavior of gas pressure in a cylinder during normal combustion according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a diagram for explaining the behavior of gas pressure in a cylinder when pre-ignition occurs in the first embodiment.
- FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining the determination of the occurrence of pre-ignition according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a diagram for explaining the determination of the occurrence of pre-ignition according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a misfire occurrence determination according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a diagram for explaining a misfire occurrence determination according to the first embodiment.
- 5 is a diagram for explaining the behavior of gas pressure in a cylinder when a misfire occurs in the first embodiment.
- FIG. 5 is a diagram for explaining the behavior of gas pressure in a cylinder according to the first embodiment.
- FIG. FIG. 11 is a diagram for explaining the determination of the occurrence of pre-ignition according to the second embodiment.
- FIG. 11 is a diagram for explaining a misfire occurrence determination according to the second embodiment.
- FIG. 11 is a diagram for explaining the determination of the occurrence of pre-ignition according to the second embodiment.
- FIG. 11 is a diagram for explaining a misfire occurrence determination according to the second embodiment.
- FIG. 1 A control device 50 for an internal combustion engine 1 according to a first embodiment (hereinafter simply referred to as the control device 50) will be described with reference to the drawings.
- Figures 1 and 2 are schematic configuration diagrams of the internal combustion engine 1 and the control device 50 according to this embodiment
- Figure 3 is a block diagram of the control device 50 according to this embodiment.
- the internal combustion engine 1 and the control device 50 are mounted on a vehicle, and the internal combustion engine 1 serves as a driving force source for the vehicle (wheels).
- the internal combustion engine 1 has a cylinder 7 that burns a mixture of air and fuel.
- the internal combustion engine 1 has an intake pipe 23 that supplies air to the cylinder 7, and an exhaust pipe 17 that discharges exhaust gas burned in the cylinder 7.
- the internal combustion engine 1 is a gasoline engine.
- the internal combustion engine 1 has a throttle valve 4 that opens and closes the intake pipe 23.
- the throttle valve 4 is an electronically controlled throttle valve that is driven to open and close by an electric motor controlled by a control device 50.
- the throttle valve 4 is provided with a throttle opening sensor 19 that outputs an electric signal according to the opening of the throttle valve 4.
- the intake pipe 23 upstream of the throttle valve 4 is provided with an airflow sensor 3 that outputs an electrical signal according to the amount of intake air drawn into the intake pipe 23.
- the internal combustion engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation device 20.
- the exhaust gas recirculation device 20 has an EGR flow path 21 that recirculates exhaust gas from the exhaust pipe 17 to the intake manifold 12, and an EGR valve 22 that opens and closes the EGR flow path 21.
- the intake manifold 12 is the part of the intake pipe 23 downstream of the throttle valve 4.
- the EGR valve 22 is an electronically controlled EGR valve that is driven to open and close by an electric motor controlled by the control device 50.
- the exhaust pipe 17 is provided with an air-fuel ratio sensor 18 that outputs an electrical signal according to the air-fuel ratio of the exhaust gas in the exhaust pipe 17.
- the intake manifold 12 is provided with a gas pressure sensor 8 that outputs an electrical signal corresponding to the pressure inside the intake manifold 12.
- An injector 13 that injects fuel is provided in the downstream portion of the intake manifold 12. The injector 13 may be provided so as to inject fuel directly into the cylinders 7.
- the internal combustion engine 1 is provided with an atmospheric pressure sensor 33 that outputs an electrical signal corresponding to the atmospheric pressure Patm.
- the internal combustion engine 1 is provided with a water temperature sensor 34 that detects the coolant temperature.
- the intake valve 14 is provided with an intake variable valve timing mechanism that varies the valve opening and closing timing.
- the exhaust valve 15 is provided with an exhaust variable valve timing mechanism that varies the valve opening and closing timing.
- the variable valve timing mechanisms 14, 15 have electric actuators.
- the internal combustion engine 1 has a number of cylinders 7 (three in this example). Each cylinder 7 has a piston 5 inside. The piston 5 of each cylinder 7 is connected to the crankshaft 2 via a connecting rod 9 and a crank 32. The crankshaft 2 is rotationally driven by the reciprocating motion of the piston 5. The combustion gas pressure generated in each cylinder 7 presses against the top surface of the piston 5, and rotates the crankshaft 2 via the connecting rod 9 and the crank 32.
- the crankshaft 2 is connected to a power transmission mechanism that transmits driving force to the wheels.
- the power transmission mechanism is composed of a transmission, a differential gear, etc. Note that a vehicle equipped with the internal combustion engine 1 may be a hybrid vehicle equipped with a motor generator in the power transmission mechanism.
- the internal combustion engine 1 is equipped with a signal plate 10 that rotates integrally with the crankshaft 2.
- the signal plate 10 has multiple teeth at multiple predetermined crank angles.
- the signal plate 10 has teeth arranged at 10 degree intervals.
- the teeth of the signal plate 10 have missing teeth.
- the internal combustion engine 1 is equipped with a crank angle sensor 11 that is fixed to the engine block 24 and detects the teeth of the signal plate 10.
- the internal combustion engine 1 is equipped with a camshaft 29 connected to the crankshaft 2 by a chain 28.
- the camshaft 29 drives the intake valve 14 and the exhaust valve 15 to open and close.
- the camshaft 29 rotates once while the crankshaft 2 rotates twice.
- the internal combustion engine 1 is equipped with a cam signal plate 31 that rotates together with the camshaft 29.
- the cam signal plate 31 has a number of teeth at a number of predetermined camshaft angles.
- the internal combustion engine 1 is equipped with a cam angle sensor 30 that is fixed to the engine block 24 and detects the teeth of the cam signal plate 31.
- the control device 50 detects the crank angle based on the top dead center of each piston 5 and determines the stroke of each cylinder 7 based on two types of output signals from the crank angle sensor 11 and the cam angle sensor 30.
- the internal combustion engine 1 is a four-stroke engine with an intake stroke, a compression stroke, a combustion stroke, and an exhaust stroke.
- the crank angle sensor 11 and cam angle sensor 30 output an electrical signal according to the change in the distance between each sensor and the teeth due to the rotation of the crankshaft 2.
- the output signal of each angle sensor 11, 30 is a square wave that turns on and off depending on whether the sensor is close to the teeth or far away.
- an electromagnetic pickup type sensor is used for each angle sensor 11, 30.
- the control device 50 is a control device that controls the internal combustion engine 1.
- the control device 50 includes control units such as an angle information detection unit 51, a gas pressure calculation unit 52, an abnormal combustion determination unit 53, an avoidance control unit 54, and a basic control unit 55.
- the control units 51 to 55 of the control device 50 are realized by processing circuits included in the control device 50. Specifically, as shown in FIG.
- the control device 50 includes, as processing circuits, an arithmetic processing device 90 (computer) such as a CPU (Central Processing Unit), a storage device 91 connected to the arithmetic processing device 90 via a signal line such as a bus, an input circuit 92 that inputs an external signal to the arithmetic processing device 90, and an output circuit 93 that outputs a signal from the arithmetic processing device 90 to the outside.
- an arithmetic processing device 90 such as a CPU (Central Processing Unit)
- a storage device 91 connected to the arithmetic processing device 90 via a signal line such as a bus
- an input circuit 92 that inputs an external signal to the arithmetic processing device 90
- an output circuit 93 that outputs a signal from the arithmetic processing device 90 to the outside.
- the arithmetic processing device 90 may be an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an IC (Integrated Circuit), a DSP (Digital Signal Processor), an FPGA (Field Programmable Gate Array), various logic circuits, and various signal processing circuits.
- ASIC Application Specific Integrated Circuit
- IC Integrated Circuit
- DSP Digital Signal Processor
- FPGA Field Programmable Gate Array
- various logic circuits and various signal processing circuits.
- multiple arithmetic processing devices 90 of the same type or different types may be provided, and each process may be shared and executed.
- the memory device 91 includes volatile and non-volatile memory devices such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), and EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM).
- the input circuit 92 is connected to various sensors and switches and includes A/D converters and the like that input the output signals of these sensors and switches to the arithmetic processing device 90.
- the output circuit 93 is connected to electrical loads and includes drive circuits and the like that output control signals from the arithmetic processing device 90 to these electrical loads.
- control units 51 to 55 of the control device 50 are realized by the arithmetic processing device 90 executing software (programs) stored in a storage device 91 such as a ROM or EEPROM, and working in cooperation with other hardware of the control device 50 such as the storage device 91, input circuit 92, and output circuit 93.
- the setting data of the thresholds and the like used by the control units 51 to 55 are stored in the storage device 91 such as a ROM or EEPROM.
- crank angular velocity ⁇ d crank angular acceleration ⁇ d
- gas pressure in the cylinder Pcyl gas pressure in the cylinder when uncombusted Pcyl_unbrn, and increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn, and the data of the detected values, etc., calculated by the control units 51 to 55 are stored in a rewritable storage device 91 such as a RAM.
- the input circuit 92 is connected to the crank angle sensor 11, cam angle sensor 30, water temperature sensor 34, air flow sensor 3, throttle opening sensor 19, gas pressure sensor 8, atmospheric pressure sensor 33, air-fuel ratio sensor 18, accelerator position sensor 26, etc.
- the output circuit 93 is connected to the throttle valve 4 (electric motor), EGR valve 22 (electric motor), injector 13, ignition coil 16, intake variable valve timing mechanism 14, exhaust variable valve timing mechanism 15, etc.
- various sensors, switches, actuators, etc. are connected to the control device 50.
- the control device 50 detects the operating state of the internal combustion engine 1, such as the intake air volume, pressure in the intake manifold, atmospheric pressure Patm, air-fuel ratio, and accelerator opening, based on the output signals of the various sensors.
- Basic control unit 55 As a basic control, the basic control unit 55 calculates the fuel injection amount, ignition timing, etc. based on the input output signals of various sensors, and drives and controls the injector 13, the ignition coil 16, etc. The basic control unit 55 calculates the output torque of the internal combustion engine 1 required by the driver based on the output signal of the accelerator position sensor 26, etc., and controls the throttle valve 4, etc. so that the intake air amount realizes the required output torque. Specifically, the basic control unit 55 calculates a target throttle opening, and drives and controls the electric motor of the throttle valve 4 so that the throttle opening detected based on the output signal of the throttle opening sensor 19 approaches the target throttle opening.
- the basic control unit 55 also calculates a target opening of the EGR valve 22 based on the input output signals of various sensors, and drives and controls the electric motor of the EGR valve 22.
- the basic control unit 55 calculates the target opening/closing timing of the intake valve and the target opening/closing timing of the exhaust valve based on the output signals of various sensors input thereto, and controls the drive of the intake and exhaust variable valve timing mechanisms 14, 15 based on each target opening/closing timing.
- Angle information detection unit 51 detects the crank angle ⁇ d based on the output signal of the crank angle sensor 11, and calculates a crank angular velocity ⁇ d, which is a time rate of change of the detected crank angle ⁇ d, and a crank angular acceleration ⁇ d, which is a time rate of change of the crank angular velocity ⁇ d.
- the crank angular velocity ⁇ d corresponds to the rotation speed.
- the angle information detection unit 51 detects the crank angle ⁇ d based on the output signal of the crank angle sensor 11, and detects the detection time Td at which the crank angle ⁇ d is detected. Then, the angle information detection unit 51 calculates the angle interval ⁇ d and the time interval ⁇ Td corresponding to the detection angle ⁇ d based on the detection angle ⁇ d, which is the detected crank angle ⁇ d, and the detection time Td.
- the angle information detection unit 51 determines the crank angle ⁇ d when it detects the falling edge (or rising edge) of the output signal (rectangular wave) of the crank angle sensor 11. Using a known method, the angle information detection unit 51 detects the crank angle ⁇ d based on the top dead center of the piston 5 of the first cylinder #1 based on two types of output signals from the crank angle sensor 11 and the cam angle sensor 30, and determines the stroke of each cylinder 7.
- the angle information detection unit 51 calculates the crank angular velocity ⁇ d based on each crank angle ⁇ d and the detection time Td at which each crank angle ⁇ d was detected. For example, as shown in the following formula, the angle information detection unit 51 calculates the crank angular velocity ⁇ d(n) of the currently detected angle based on the angle interval ⁇ d(n) between the currently detected crank angle ⁇ d(n) and the previously detected crank angle ⁇ d(n-1) and the time interval ⁇ Td(n) between the currently detected time Td(n) and the previously detected time Td(n-1). Note that various other known methods may be used.
- the angle information detection unit 51 calculates the crank angular acceleration ⁇ d(n) based on the crank angular velocity ⁇ d. For example, as shown in the following formula, the angle information detection unit 51 calculates the crank angular acceleration ⁇ d(n) of the current detection angle based on the crank angular velocity ⁇ d(n) calculated at the current detection angle, the crank angular velocity ⁇ d(n-1) calculated at the previous detection angle, and the time interval ⁇ Td(n) of the current detection angle. Note that various other known methods may be used.
- the angle information detection unit 51 associates the calculated angle information such as the crank angular velocity ⁇ d and the crank angular acceleration ⁇ d with the corresponding crank angle ⁇ d and stores it in a storage device 91 such as a RAM for at least a period equal to or greater than the determination angle range described below.
- Gas pressure calculation unit 52 The gas pressure calculation unit 52 calculates an increment ⁇ Tgas_brn of the gas pressure torque due to combustion, which is included in the gas pressure torque applied to the crankshaft by the gas pressure in the cylinder, based on the crank angle ⁇ d and the crank angular acceleration ⁇ d at each crank angle ⁇ d. The gas pressure calculation unit 52 also calculates an increment ⁇ Pcyl_brn of the gas pressure due to combustion, based on the increment ⁇ Tgas_brn of the gas pressure torque due to combustion and the crank angle ⁇ d at each crank angle ⁇ d. This will be described in detail below.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates, at each crank angle ⁇ d, the gas pressure Pcyl_unbrn in the cylinder when uncombusted assuming that the combustion is unspent, and the axial torque Tcrk_unbrn when uncombusted, which is the axial torque applied to the crankshaft due to the reciprocating motion of the piston, based on the crank angle ⁇ d, the crank angular velocity ⁇ d, and the state of the intake gas amount in the cylinder.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the gas pressure torque Tgas_unbrn at the time of uncombustion, which is the axial torque applied to the crankshaft due to the gas pressure in the cylinder at the time of uncombustion when it is assumed that uncombustion occurs, based on the crank angle ⁇ d and the state of the intake gas amount in the cylinder at each crank angle ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the reciprocating inertia torque Tpstn, which is the axial torque applied to the crankshaft due to the reciprocating motion of the piston, based on the crank angle ⁇ d and the crank angular velocity ⁇ d at each crank angle ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 adds the gas pressure torque Tgas_unbrn at the time of uncombustion and the reciprocating inertia torque Tpstn at each crank angle ⁇ d to calculate the axial torque Tcrk_unbrn at the time of uncombustion. This will be explained in detail below.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the gas pressure Pcyl_unbrn in the cylinder when uncombusted, assuming that uncombusted fuel is not yet burned, based on the current state of the amount of intake gas in the cylinder (in this example, the current gas pressure Pin in the intake pipe) and the crank angle ⁇ d at each crank angle ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the gas pressure Pcyl_unbrn_i in each cylinder i when the combustion is not yet performed by using the following formula.
- a formula for calculating the gas pressure by polytropic change is used to calculate the gas pressure Pcyl_unbrn_i in each cylinder i when the combustion is not yet performed based on the gas pressure Pin in the intake pipe and the crank angle ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the gas pressure Pcyl_unbrn_i in the cylinder when the combustion is not yet performed based on the gas pressure Pin in the intake pipe, and for the cylinder i in which the exhaust valve is open, calculates the gas pressure Pcyl_unbrn_i in the cylinder when the combustion is not yet performed based on the gas pressure Pex in the exhaust pipe.
- Nply is a polytropic index
- a preset value is used.
- Vcyl0 is the cylinder volume of the combustion cylinder when the intake valve is closed, and a preset value may be used or it may be changed according to the intake valve closing timing by the intake variable valve timing mechanism 14.
- Vcly_ ⁇ _i is the cylinder volume of each cylinder at the crank angle ⁇ d_i of each cylinder i, and is a function of the crank angle ⁇ d_i of each cylinder i. Note that in the case of an offset crank, an offset may be taken into account in calculating the cylinder volume Vcly_ ⁇ .
- the cylinder volume Vcly_ ⁇ _i of each cylinder i may be set based on the third and fourth equations of equation (3).
- Vcyltop is the cylinder volume when the piston is at top dead center
- Sp is the projected area of the top surface of the piston
- r is the crank length
- L is the connecting rod length
- ⁇ _i is the angle of the connecting rod for each cylinder i.
- the crank angle ⁇ d_i for each cylinder i used in the calculation of trigonometric functions is the crank angle obtained by shifting the crank angle ⁇ d so that the top dead center of the compression stroke for each cylinder i is 0 degrees.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the gas pressure torque Tgas_unbrn when unburned, which is the shaft torque applied to the crankshaft due to the gas pressure in the cylinder when unburned, assuming that there is no combustion, at each crank angle ⁇ d, based on the gas pressure Pcyl_unbrn in the cylinder when unburned and the crank angle ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 uses the following equation to convert gas pressure into torque, and calculates the gas pressure torque Tgas_unbrn in the uncombusted state based on the gas pressure Pcyl_unbrn_i in each cylinder i in the uncombusted state and the crank angle ⁇ d_i of each cylinder i.
- R_i is a conversion coefficient that converts the force acting on the piston of each cylinder i into torque, and is a function of the crank angle ⁇ d_i of each cylinder i.
- the conversion coefficient R_i of each cylinder i may be set based on the third and fourth equations of equation (4).
- map data in which the relationship between the crank angle ⁇ d and the conversion coefficient R is preset may be used. Note that in the case of an offset crank, an offset may be taken into consideration when calculating the conversion coefficient R_i of each cylinder i.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the reciprocating inertia torque Tpstn, which is the axial torque applied to the crankshaft due to the reciprocating motion of the piston, at each crank angle ⁇ d based on the crank angle ⁇ d and the crank angular velocity ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the reciprocating inertia torque Tpstn by using the following equation.
- Ka_i is a coefficient for calculating the acceleration of the piston based on the crank angular velocity ⁇ d, and is a function of the crank angle ⁇ d_i of each cylinder i.
- the acceleration calculation coefficient Ka_i of each cylinder i may be set based on the third formula of formula (5).
- the third formula of formula (5) is an approximation, but an exact value may be calculated.
- map data in which the relationship between the crank angle ⁇ d and the acceleration calculation coefficient Ka is preset may be used.
- an offset may be taken into account in the calculation of the acceleration calculation coefficient Ka_i of each cylinder i.
- the conversion coefficient R_i of each cylinder i is the same as formula (4).
- an inertia torque generated by the inertia of the connecting rod, etc. may be added to the inertia torque Tin.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the shaft torque Tcrk_unbrn in the uncombusted state by adding the gas pressure torque Tgas_unbrn in the uncombusted state and the reciprocating inertia torque Tpstn at each crank angle ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 may refer to uncombusted map data in which the relationship between the crank angle ⁇ d, crank angular velocity ⁇ d, and the amount of intake gas in the cylinder and the uncombusted axial torque Tcrk_unbrn is set, and calculate the uncombusted axial torque Tcrk_unbrn corresponding to each crank angle ⁇ d, crank angular velocity ⁇ d, and amount of intake gas in the cylinder.
- the uncombusted map data is set for each operating state (in this example, the state of the crank angular velocity ⁇ d and the amount of gas intake gas in the cylinder) that affects the gas pressure torque and reciprocating inertia torque in the uncombusted state.
- the gas pressure calculation unit 52 refers to the uncombusted map data corresponding to the current operating state and calculates the uncombusted axial torque Tcrk_unbrn corresponding to each crank angle ⁇ d.
- the uncombusted map data may be set in advance based on experimental data, or may be set in advance based on the theoretical formulas (3) to (6).
- the uncombusted map data may be updated based on the actual axial torque Tcrkd that is actually calculated in an uncombusted state.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates an actual torque Tcrkd acting on the crankshaft at each crank angle ⁇ d based on the crank angular acceleration ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the actual shaft torque Tcrkd by multiplying the crank angular acceleration ⁇ d by the moment of inertia Icrk of the crankshaft system at each crank angle ⁇ d, as shown in the following equation.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates an external load torque Tload, which is a torque applied to the crankshaft from outside the internal combustion engine, based on the actual torque Tcrkd_tdc calculated at the crank angle ⁇ d_tdc near the top dead center and the unburned torque Tcrk_unbrn_tdc.
- Tload an external load torque
- the vicinity of the top dead center is, for example, within an angle range from 10 degrees before the top dead center to 10 degrees after the top dead center.
- the crank angle ⁇ d_tdc near the top dead center is preset to the crank angle at the top dead center.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the external load torque Tload during combustion by subtracting the actual shaft torque Tcrkd_tdc near the top dead center from the shaft torque Tcrk_unbrn_tdc near the top dead center during uncombustion, as shown in the following equation.
- the external load torque Tload can be calculated with a small computational load based on the unburned axial torque Tcrk_unbrn_tdc near the top dead center and the actual axial torque Tcrkd_tdc near the top dead center when the engine is burned.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the increase in gas pressure torque ⁇ Tgas_brn due to combustion based on the actual shaft torque Tcrkd, the shaft torque Tcrk_unbrn in the uncombusted state, and the external load torque Tload at each crank angle ⁇ d. In this embodiment, the gas pressure calculation unit 52 calculates the increase in gas pressure torque ⁇ Tgas_brn due to combustion by subtracting the shaft torque Tcrk_unbrn in the uncombusted state from the actual shaft torque Tcrkd and adding the external load torque Tload, as shown in the following formula.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn based on the increase in gas pressure torque due to combustion ⁇ Tgas_brn and the crank angle ⁇ d at each crank angle ⁇ d. In this embodiment, the gas pressure calculation unit 52 calculates the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn using the following equation.
- the conversion coefficient R_brn is the conversion coefficient of the combustion cylinder among the conversion coefficients R_i of each cylinder i in equation (4).
- the gas pressure calculation unit 52 may calculate the average value of ⁇ Pcyl_brn calculated at the crank angles before and after top dead center as ⁇ Pcyl_brn at top dead center.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the gas pressure Pcyl in the cylinder by adding the gas pressure Pcyl_unbrn in the uncombusted cylinder to the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn at each crank angle ⁇ d, as shown in the following equation.
- the gas pressure calculation unit 52 stores each calculated value, such as the actual shaft torque Tcrkd calculated at each crank angle ⁇ d, the shaft torque Tcrk_unbrn when uncombusted, the increase in gas pressure torque due to combustion ⁇ Tgas_brn, the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn, and the gas pressure Pcyl in the cylinder, together with the corresponding angle identification number n and angle information such as the crank angle ⁇ d, in a storage device 91 such as a RAM.
- a storage device 91 such as a RAM.
- Abnormal combustion determination unit 53 Principal combustion determination unit 53 ⁇ Principle for determining abnormal combustion> The principle of abnormal combustion determination will be described below. 6 plots the relationship between the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate and the peak value ⁇ _max of the crank angular acceleration in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which pre-ignition occurs and combustion cycles in which pre-ignition does not occur.
- the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and the peak value ⁇ _max of the crank angular acceleration is a value calculated by the control device 50.
- the increase in the peak value of the crank angular acceleration ⁇ _max is not proportional to the increase in the peak value of the actual heat release rate dQ/d ⁇ _max. Therefore, to the right of the dashed dotted line, which is the region of the peak value of the actual heat release rate dQ/d ⁇ _max where it is desired to determine that pre-ignition is occurring, the peak value of the crank angular acceleration ⁇ _max does not increase proportionally, making it difficult to set a determination threshold value (dashed line in Figure 6) that accurately determines the occurrence of pre-ignition.
- Figure 7 plots the relationship between the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate in each combustion cycle and the peak value Pcyl_max of the gas pressure in the cylinder calculated by the control device 50 when there is a mixture of combustion cycles in which pre-ignition occurs and combustion cycles in which pre-ignition does not occur.
- Figure 8 shows an example of changes in the gas pressure Pcyl in the cylinder relative to the crank angle ⁇ d in a combustion cycle (compression stroke and combustion stroke) in which pre-ignition is not occurring.
- the peak value Pcyl_max of the gas pressure in the cylinder is the gas pressure Pcyl in the cylinder at the position of the dashed dotted line A.
- the gas pressure Pcyl in the cylinder at the position of the dashed dotted line A is the same as the gas pressure Pcyl_unbrn (dashed line) in the cylinder when uncombusted, assuming that there is no combustion.
- Figure 9 shows an example of the change in the gas pressure Pcyl in the cylinder relative to the crank angle ⁇ d in a combustion cycle (compression stroke and combustion stroke) in which pre-ignition is occurring.
- the peak value Pcyl_max of the gas pressure in the cylinder is the gas pressure Pcyl in the cylinder at the position of the two-dot chain line B. Since the difference between the peak value Pcyl_max of the gas pressure in the cylinder in Figure 9 and Figure 8 is small, it becomes difficult to determine whether pre-ignition has occurred.
- Figure 10 plots the relationship between the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate and the gas pressure Pcyl_ ⁇ brnmax in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which pre-ignition occurs and combustion cycles in which pre-ignition does not occur.
- the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and ⁇ Pcyl_brn and Pcyl_ ⁇ brnmax are values calculated by the control device 50.
- the gas pressure Pcyl_ ⁇ brnmax in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn is the gas pressure Pcyl in the cylinder at the position of the two-dot chain line B.
- Figure 11 plots the relationship between the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate and the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which pre-ignition occurs and combustion cycles in which pre-ignition does not occur.
- the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn is a value calculated by the control device 50.
- crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax (above the dashed line in FIG. 11) corresponding to the peak value of ⁇ Pcyl_brn to the right of the dashed dotted line, which is the region of the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that pre-ignition is occurring, and the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax (below the dashed line in FIG.
- Figure 12 plots the relationship between the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate and the gas pressure Pcyl_ ⁇ brnmax in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which misfires occur and combustion cycles in which misfires do not occur. Note that the scales of the horizontal and vertical axes in Figure 12 are larger than those of the horizontal and vertical axes in Figure 10.
- the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and ⁇ Pcyl_brn and Pcyl_ ⁇ brnmax are values calculated by the control device 50.
- Figure 13 plots the relationship between the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate and the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which misfires occur and combustion cycles in which misfires do not occur. Note that the scales of the horizontal and vertical axes in Figure 13 are larger than those of the horizontal and vertical axes in Figure 11.
- the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn is a value calculated by the control device 50.
- crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax (below the dashed line in FIG. 13) corresponding to the peak value of ⁇ Pcyl_brn to the left of the dashed line, which is the region of the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that a misfire is occurring, can be clearly separated from the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax (above the dashed line in FIG.
- the occurrence of abnormal combustion such as pre-ignition and misfire can be determined by the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion that has little angle dependency, ⁇ Pcyl_brn.
- the abnormal combustion determination unit 53 determines whether or not abnormal combustion has occurred in the internal combustion engine based on the increment ⁇ Pcyl_brn of gas pressure due to combustion at each crank angle ⁇ d in the determination angle interval ⁇ det set corresponding to the combustion period.
- the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn has little angle dependency and is a good indicator of the effects of abnormal combustion. Therefore, the presence or absence of abnormal combustion can be accurately determined based on the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn.
- the judgment angle interval ⁇ det is set to an angle interval within the compression stroke and the combustion stroke so that it can be determined whether or not abnormal combustion has occurred. Note that the compression stroke does not have to be included.
- the abnormal combustion judgment unit 53 judges the peak value of the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn in the judgment angle interval ⁇ det, and determines whether or not pre-ignition has occurred by comparing the gas pressure Pcyl_ ⁇ brnmax in the cylinder at the crank angle ⁇ d corresponding to the peak value with the gas pressure threshold value ThP_pre for pre-ignition.
- the abnormal combustion determination unit 53 determines that pre-ignition has occurred if the gas pressure Pcyl_ ⁇ brnmax in the cylinder corresponding to the peak value of ⁇ Pcyl_brn exceeds the gas pressure threshold value ThP_pre for pre-ignition, and determines that pre-ignition has not occurred if Pcyl_ ⁇ brnmax falls below the gas pressure threshold value ThP_pre for pre-ignition.
- the abnormal combustion determination unit 53 sets the gas pressure threshold value ThP_pre for pre-ignition based on the operating state of the internal combustion engine. For example, the abnormal combustion determination unit 53 references gas pressure threshold value data for pre-ignition in which the relationship between the operating state and the gas pressure threshold value ThP_pre is set, and sets the gas pressure threshold value ThP_pre for pre-ignition that corresponds to the current operating state.
- the operating state of the internal combustion engine may include the state of the amount of intake gas in the cylinder (e.g., the gas pressure Pin in the intake pipe, the amount of intake air, etc.), the air-fuel ratio, the rotational speed (rotational angular velocity), etc.
- the abnormal combustion determination unit 53 may determine the peak value of the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn in the determination angle interval ⁇ det, and compare the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value with the angle threshold value for pre-ignition Th ⁇ _pre to determine whether pre-ignition has occurred.
- the abnormal combustion determination unit 53 determines that pre-ignition has occurred if the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value of ⁇ Pcyl_brn exceeds the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition, and determines that pre-ignition has not occurred if ⁇ d_ ⁇ brnmax falls below the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition.
- the abnormal combustion determination unit 53 sets the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition based on the operating state of the internal combustion engine. For example, the abnormal combustion determination unit 53 references gas pressure threshold data for pre-ignition in which the relationship between the operating state and the angle threshold value Th ⁇ _pre is set, and sets the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition that corresponds to the current operating state.
- the operating state of the internal combustion engine may include the state of the amount of intake gas in the cylinder (e.g., the gas pressure Pin in the intake pipe, the amount of intake air, etc.), the air-fuel ratio, the rotational speed (rotational angular velocity), etc.
- the abnormal combustion judgment unit 53 judges the peak value of the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn in the judgment angle range ⁇ det, and judges whether or not a misfire has occurred by comparing the gas pressure Pcyl_ ⁇ brnmax in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value with the gas pressure threshold value ThP_mf for misfire.
- the abnormal combustion determination unit 53 determines that a misfire has occurred if the gas pressure Pcyl_ ⁇ brnmax in the cylinder corresponding to the peak value of ⁇ Pcyl_brn falls below the gas pressure threshold ThP_mf for misfire, and determines that a misfire has not occurred if Pcyl_ ⁇ brnmax exceeds the gas pressure threshold ThP_mf for misfire.
- the abnormal combustion determination unit 53 sets the gas pressure threshold value ThP_mf for misfire based on the operating state of the internal combustion engine. For example, the abnormal combustion determination unit 53 references gas pressure threshold value data for misfire in which the relationship between the operating state and the gas pressure threshold value ThP_mf is set, and sets the gas pressure threshold value ThP_mf that corresponds to the current operating state.
- the operating state of the internal combustion engine may include the state of the amount of intake gas in the cylinder (e.g., the gas pressure Pin in the intake pipe, the amount of intake air, etc.), the air-fuel ratio, the rotational speed (rotational angular velocity), etc.
- the abnormal combustion determination unit 53 may determine the peak value of the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn in the determination angle interval ⁇ det, and compare the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value with the angle threshold value for misfire Th ⁇ _mf to determine whether or not a misfire has occurred.
- the abnormal combustion determination unit 53 determines that a misfire has occurred if the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value of ⁇ Pcyl_brn falls below the angle threshold value Th ⁇ _mf for misfire, and determines that a misfire has not occurred if ⁇ d_ ⁇ brnmax exceeds the angle threshold value Th ⁇ _mf for misfire.
- the abnormal combustion determination unit 53 sets the angle threshold Th ⁇ _mf for misfire based on the operating state of the internal combustion engine. For example, the abnormal combustion determination unit 53 references gas pressure threshold data for misfire in which the relationship between the operating state and the angle threshold Th ⁇ _mf is set, and sets the angle threshold Th ⁇ _mf for misfire that corresponds to the current operating state.
- the operating state of the internal combustion engine may include the state of the amount of intake gas in the cylinder (e.g., the gas pressure Pin in the intake pipe, the amount of intake air, etc.), the air-fuel ratio, the rotational speed (rotational angular velocity), etc.
- ⁇ Calculation of Peak Value of ⁇ Pcyl_brn Taking Misfire into Account> 14 shows an example of changes in the gas pressure Pcyl in the cylinder relative to the crank angle ⁇ d in a combustion cycle (compression stroke and combustion stroke) in which a misfire occurs.
- the increase ⁇ Pcyl_brn in the gas pressure in the cylinder due to combustion becomes close to 0, making it difficult to determine its peak value, and the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value fluctuates for each combustion cycle, making it easy for errors in misfire determination to occur.
- the abnormal combustion determination unit 53 therefore determines the peak value of the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn in the determination angle interval ⁇ det, and if the peak value is smaller than the misfire state corresponding threshold Th ⁇ P_mf, sets the angle ⁇ d_mf corresponding to the misfire state, which is preset within the determination angle interval ⁇ det, as the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value.
- the angle ⁇ d_mf corresponding to the misfire state can be set as the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax corresponding to the peak value, and ⁇ d_ ⁇ brnmax can be prevented from fluctuating with each combustion cycle, thereby suppressing the occurrence of errors in misfire determination.
- the misfire state corresponding threshold value Th ⁇ P_mf is set to a value greater than 0, taking into consideration the fluctuation range of ⁇ Pcyl_brn due to noise, variation factors, etc., when a misfire occurs.
- the misfire state corresponding angle ⁇ d_mf is set to the end angle of the judgment angle interval ⁇ det, or is preset to correspond to the crank angle ⁇ d_ ⁇ brnmax that corresponds to the peak value when no misfire occurs.
- ⁇ Measures to deal with fluctuations in ⁇ Pcyl_brn> 15 is an example of changes in the gas pressure Pcyl in the cylinder with respect to the crank angle ⁇ d in a combustion cycle (compression stroke and combustion stroke) in which no misfire occurs.
- the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ⁇ Pcyl_brn is greater than 0 before the start of combustion (hatched portion).
- the gas pressure calculation unit 52 determines the crank angle ⁇ d at which the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn becomes greater than the zero-over-zero determination threshold Th ⁇ P_0 for the first time during the compression stroke as the first crank angle ⁇ d1, determines the crank angle ⁇ d at which the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn becomes equal to or less than the zero-over-zero determination threshold Th ⁇ P_0 after the first crank angle ⁇ d1 as the second crank angle ⁇ d2, and determines the crank angle ⁇ d at which the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn becomes greater than the zero-over-zero determination threshold Th ⁇ P_0 after the second crank angle ⁇ d2 in the combustion stroke following the compression stroke as the third crank angle ⁇ d3.
- the gas pressure calculation unit 52 sets the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn in the angle section corresponding to the first crank angle ⁇ d1 to the second crank angle ⁇ d2 to 0.
- the zero excess determination threshold value Th ⁇ P_0 is set to a value equal to or greater than 0.
- Avoidance control unit 54 When the abnormal combustion determination unit 53 determines that abnormal combustion has occurred, the avoidance control unit 54 changes control parameters of the internal combustion engine to suppress the occurrence of abnormal combustion, and controls the internal combustion engine.
- the control parameters to be changed include one or more of the fuel injection amount, the amount of intake gas in the cylinder, the ignition timing, the EGR amount, and the control amount of the variable valve timing mechanism.
- the avoidance control unit 54 when it is determined that pre-ignition has occurred, enriches (increases) the fuel injection amount from the reference injection amount, and suppresses the occurrence of pre-ignition by cooling the fuel.
- the avoidance control unit 54 when it is determined that pre-ignition has occurred, reduces the intake gas amount in the cylinder to less than the reference intake gas amount, and suppresses the occurrence of pre-ignition by reducing the temperature of the compressed gas near the top dead center.
- the throttle valve 4 is controlled to the closing side.
- the avoidance control unit 54 when it is determined that pre-ignition has occurred, changes the ignition timing to the retard side from the reference ignition timing, and suppresses the occurrence of pre-ignition by reducing the combustion temperature.
- the avoidance control unit 54 increases the EGR amount above the reference EGR amount when it is determined that pre-ignition has occurred, thereby suppressing the occurrence of pre-ignition by reducing the ignitability of the mixture and reducing the combustion temperature. For example, the EGR valve 22 is controlled to the open side. If the control parameters to be changed include the control amount of the variable valve timing mechanism, the avoidance control unit 54 changes the control amount of the variable valve timing mechanism to a side that suppresses the occurrence of pre-ignition more than the reference control amount when it is determined that pre-ignition has occurred, thereby suppressing the occurrence of pre-ignition.
- the control amount of the variable valve timing mechanism becomes the opening and closing timing of the exhaust valve when controlling the variable valve timing mechanism of the exhaust valve, and becomes the opening and closing timing of the intake valve when controlling the variable valve timing mechanism of the intake valve.
- the control amount is changed so that the overlap period between the opening period of the exhaust valve and the opening period of the intake valve increases, the internal EGR amount is increased, and the occurrence of pre-ignition is suppressed by reducing the ignitability of the mixture and reducing the combustion temperature.
- the avoidance control unit 54 changes the reference control parameters calculated by the basic control unit 55 for the control parameters to be changed, transmits the changed control parameters to the basic control unit 55, and reflects them in the control of the basic control unit 55. If it is determined that pre-ignition has occurred, the avoidance control unit 54 gradually changes the control parameters to be changed to the side that suppresses the occurrence of pre-ignition, and if it is determined that pre-ignition has not occurred, gradually returns the control parameters to the opposite side from the side that suppresses the occurrence of pre-ignition.
- the avoidance control unit 54 may increase the amount of change in the control parameters to be changed to the side that suppresses the occurrence of pre-ignition as the intensity of the occurrence of pre-ignition increases. If the control parameters to be changed can be changed for each cylinder, the control parameters to be changed for the cylinder in which pre-ignition has occurred may be changed.
- the avoidance control unit 54 makes the fuel injection amount richer (increases it) than the reference injection amount when it is determined that a misfire has occurred, thereby suppressing the occurrence of a misfire. If the control parameters to be changed include the intake gas amount in the cylinder, the avoidance control unit 54 increases the intake gas amount in the cylinder to more than the reference intake gas amount when it is determined that a misfire has occurred, thereby suppressing the occurrence of a misfire. For example, the throttle valve 4 is controlled to open. If the control parameters to be changed include the ignition timing, the avoidance control unit 54 changes the ignition timing to the advanced side from the reference ignition timing when it is determined that a misfire has occurred, thereby suppressing the occurrence of a misfire.
- the avoidance control unit 54 reduces the EGR amount below the reference EGR amount when it is determined that a misfire has occurred, thereby suppressing the occurrence of a misfire. For example, it controls the EGR valve 22 to the closing side. If the control parameters to be changed include the control amount of the variable valve timing mechanism, the avoidance control unit 54 changes the control amount of the variable valve timing mechanism to a side that suppresses the occurrence of a misfire more than the reference control amount when it is determined that a misfire has occurred, thereby suppressing the occurrence of a misfire.
- the control amount of the variable valve timing mechanism becomes the exhaust valve opening and closing timing when controlling the variable valve timing mechanism of the exhaust valve, and becomes the intake valve opening and closing timing when controlling the variable valve timing mechanism of the intake valve. For example, it changes the control amount so that the overlap period between the exhaust valve opening period and the intake valve opening period is reduced, thereby reducing the internal EGR amount and suppressing the occurrence of a misfire.
- the avoidance control unit 54 changes the reference control parameters calculated by the basic control unit 55 for the control parameters to be changed, transmits the changed control parameters to the basic control unit 55, and reflects them in the control of the basic control unit 55. If it is determined that a misfire has occurred, the avoidance control unit 54 gradually changes the control parameters to be changed to the side that suppresses the occurrence of misfire, and if it is determined that a misfire has not occurred, gradually returns the control parameters to the side opposite to the suppression side. Furthermore, the avoidance control unit 54 may increase the amount of change in the control parameters to be changed to the side that suppresses the occurrence of misfire as the frequency of misfire increases. If the control parameters to be changed can be changed for each cylinder, the control parameters to be changed for the cylinder where a misfire has occurred may be changed.
- control device 50 according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. Description of components similar to those of the first embodiment will be omitted.
- the basic configuration of the control device 50 according to this embodiment is similar to that of the first embodiment.
- This embodiment differs from the first embodiment in that a gas pressure calculation unit 52 calculates the heat release rate dQ/d ⁇ d, and an abnormal combustion determination unit 53 uses the heat release rate dQ/d ⁇ d to determine whether or not abnormal combustion has occurred.
- a gas pressure calculation unit 52 calculates a heat generation rate dQ/d ⁇ d per unit crank angle at each crank angle ⁇ d based on the gas pressure Pcyl in the cylinder and the crank angle ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the heat release rate dQ/d ⁇ d per unit crank angle at each crank angle ⁇ d using the following equation.
- ⁇ is the specific heat ratio
- Vcly_ ⁇ is the cylinder volume of the combustion cylinder at each crank angle ⁇ d, and is calculated as described above using equation (3).
- the calculated heat release rate dQ/d ⁇ d for each crank angle ⁇ d is stored in a storage device 91 such as a RAM, like other calculated values.
- crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax (above the dashed line in FIG. 16) corresponding to the peak value of the heat release rate to the right of the dashed dotted line, which is the region of the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that pre-ignition is occurring, and the crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax (below the dashed line in FIG.
- the relationship between the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate and the crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax corresponding to the peak value dQ/d ⁇ d_max of the heat release rate calculated by the control device 50 is plotted in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which misfires occur and combustion cycles in which misfires do not occur.
- the scales of the horizontal and vertical axes in FIG. 17 are larger than those of the horizontal and vertical axes in FIG. 16.
- the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder).
- crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax (below the dashed line in FIG. 17) corresponding to the peak value of the heat release rate to the left of the dashed line, which is the region of the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that a misfire is occurring, from the crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax (above the dashed line in FIG. 17) corresponding to the peak value of the heat release rate to the right of the dashed line, which is the region of the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that a misfire is not occurring.
- the occurrence of abnormal combustion such as pre-ignition and misfire can be determined by the heat release rate dQ/d ⁇ d, which has little angle dependency.
- the abnormal combustion judgment unit 53 judges whether or not abnormal combustion has occurred in the internal combustion engine based on the heat generation rate dQ/d ⁇ d at each crank angle ⁇ d in the judgment angle range ⁇ det, which is calculated based on the increase in gas pressure ⁇ Pcyl_brn due to combustion at each crank angle ⁇ d.
- the heat release rate dQ/d ⁇ d has little angle dependency and is highly sensitive to the effects of abnormal combustion. Therefore, the presence or absence of abnormal combustion can be accurately determined based on the heat release rate dQ/d ⁇ d calculated based on the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn.
- the abnormal combustion judgment unit 53 judges the peak value of the heat generation rate dQ/d ⁇ d in the judgment angle interval ⁇ det, and determines whether or not pre-ignition has occurred by comparing the crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax corresponding to the peak value with the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition.
- the abnormal combustion determination unit 53 determines that pre-ignition has occurred if the crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax corresponding to the peak value of dQ/d ⁇ d exceeds the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition, and determines that pre-ignition has not occurred if ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax falls below the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition.
- the abnormal combustion determination unit 53 sets the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition based on the operating state of the internal combustion engine. For example, the abnormal combustion determination unit 53 references gas pressure threshold data for pre-ignition in which the relationship between the operating state and the angle threshold value Th ⁇ _pre is set, and sets the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition that corresponds to the current operating state.
- the operating state of the internal combustion engine may include the state of the amount of intake gas in the cylinder (e.g., the gas pressure Pin in the intake pipe, the amount of intake air, etc.), the air-fuel ratio, the rotational speed (rotational angular velocity), etc.
- the abnormal combustion judgment unit 53 judges the peak value of the heat release rate dQ/d ⁇ d in the judgment angle range ⁇ det, and judges whether or not a misfire has occurred by comparing the crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax corresponding to the peak value with the angle threshold value Th ⁇ _mf for misfire.
- the abnormal combustion determination unit 53 determines that a misfire has occurred if the crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax corresponding to the peak value of the heat release rate dQ/d ⁇ d falls below the angle threshold value Th ⁇ _mf for misfire, and determines that a misfire has not occurred if ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax exceeds the angle threshold value Th ⁇ _mf for misfire.
- the abnormal combustion determination unit 53 sets the angle threshold Th ⁇ _mf for misfire based on the operating state of the internal combustion engine. For example, the abnormal combustion determination unit 53 references gas pressure threshold data for misfire in which the relationship between the operating state and the angle threshold Th ⁇ _mf is set, and sets the angle threshold Th ⁇ _mf for misfire that corresponds to the current operating state.
- the operating state of the internal combustion engine may include the state of the amount of intake gas in the cylinder (e.g., the gas pressure Pin in the intake pipe, the amount of intake air, etc.), the air-fuel ratio, the rotational speed (rotational angular velocity), etc.
- the abnormal combustion judgment unit 53 judges the peak value of the heat release rate dQ/d ⁇ d in the judgment angle interval ⁇ det, and if the peak value is smaller than the misfire state corresponding threshold value ThdQ_mf, sets the angle ⁇ d_mf corresponding to the misfire state that is preset within the judgment angle interval ⁇ det as the crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax corresponding to the peak value.
- the angle ⁇ d_mf corresponding to the misfire state can be set as the crank angle ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax corresponding to the peak value, and ⁇ d_dQ/d ⁇ dmax can be prevented from fluctuating with each combustion cycle, thereby suppressing the occurrence of errors in misfire determination.
- control device 50 according to a third embodiment will be described with reference to the drawings. Descriptions of components similar to those of the first embodiment will be omitted.
- the basic configuration of the control device 50 according to this embodiment is similar to that of the first embodiment.
- This embodiment differs from the first embodiment in that a gas pressure calculation unit 52 calculates the heat release rate dQ/d ⁇ d and the mass fraction burned MFB, and an abnormal combustion determination unit 53 uses the mass fraction burned MFB to determine whether or not abnormal combustion has occurred.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the heat release rate dQ/d ⁇ d per unit crank angle at each crank angle ⁇ d based on the gas pressure Pcyl in the cylinder and the crank angle ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 uses equation (12) to calculate the heat generation rate dQ/d ⁇ d per unit crank angle at each crank angle ⁇ d.
- the gas pressure calculation unit 52 calculates the mass fraction burned MFB for each crank angle ⁇ d by integrating the heat release rate dQ/d ⁇ d during the combustion period.
- the gas pressure calculation unit 52 uses the following equation to calculate the mass fraction burned MFB for each crank angle ⁇ d by dividing an interval integral value obtained by integrating the heat release rate dQ/d ⁇ d from the start angle ⁇ 0 to each crank angle ⁇ d by a total integral value Q0 obtained by integrating the heat release rate dQ/d ⁇ d over the entire combustion period.
- the gas pressure calculation unit 52 performs a calculation process to calculate the mass fraction burned MFB at each crank angle ⁇ d.
- the calculated mass fraction burned MFB for each crank angle ⁇ d is stored in the storage device 91, such as a RAM, like other calculated values.
- the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder).
- crank angle ⁇ d_MFB90 (above the dashed line in FIG. 18) at which the mass burn fraction MFB reaches the determination percentage (90%) on the right side of the dashed line, which is the region of the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value of the actual heat release rate at which it is desired to determine that pre-ignition is occurring, and the crank angle ⁇ d_MFB90 (below the dashed line in FIG.
- Figure 19 plots the relationship between the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate in each combustion cycle, and the crank angle ⁇ d_MFB90 at which the mass fraction burned MFB calculated by the control device 50 reaches the judgment rate (90%) when there is a mixture of combustion cycles in which misfires occur and combustion cycles in which misfires do not occur.
- the scales of the horizontal and vertical axes in Figure 19 are larger than those of the horizontal and vertical axes in Figure 18.
- the peak value dQ/d ⁇ _max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder).
- crank angle ⁇ d_MFB90 (below the dashed line in FIG. 19) at which the mass fraction burned MFB reaches the determination percentage (90%) on the left side of the dashed line, which is the region of the crank angle ⁇ _dQ/d ⁇ max corresponding to the peak value of the actual heat release rate at which it is desired to determine that a misfire is occurring, can be clearly separated from the crank angle ⁇ d_MFB90 (above the dashed line in FIG.
- the occurrence of abnormal combustion such as pre-ignition and misfire can be determined by the mass fraction burned (MFB), which has little angle dependency.
- the abnormal combustion judgment unit 53 judges whether or not abnormal combustion has occurred in the internal combustion engine based on the mass combustion fraction MFB at each crank angle ⁇ d in the judgment angle range ⁇ det, which is calculated based on the increase ⁇ Pcyl_brn in gas pressure due to combustion at each crank angle ⁇ d.
- the mass fraction burned MFB has little angle dependency and is more susceptible to the effects of abnormal combustion. Therefore, the presence or absence of abnormal combustion can be accurately determined based on the mass fraction burned MFB calculated based on the increase in gas pressure due to combustion ⁇ Pcyl_brn.
- the abnormal combustion determination unit 53 determines the crank angle ⁇ d_MFB90 at which the mass fraction burned MFB becomes a determination ratio (e.g., 90%) in the determination angle section ⁇ det, and compares the crank angle ⁇ d_MFB90 corresponding to the determination ratio with the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition to determine whether or not pre-ignition has occurred.
- the determination ratio may be set to a ratio other than 90%.
- the abnormal combustion determination unit 53 determines that pre-ignition has occurred if the crank angle ⁇ d_MFB90 at which the mass burn fraction MFB becomes the determination ratio (90%) exceeds the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition, and determines that pre-ignition has not occurred if ⁇ d_MFB90 falls below the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition.
- the abnormal combustion determination unit 53 sets the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition based on the operating state of the internal combustion engine. For example, the abnormal combustion determination unit 53 references gas pressure threshold data for pre-ignition in which the relationship between the operating state and the angle threshold value Th ⁇ _pre is set, and sets the angle threshold value Th ⁇ _pre for pre-ignition that corresponds to the current operating state.
- the operating state of the internal combustion engine may include the state of the amount of intake gas in the cylinder (e.g., the gas pressure Pin in the intake pipe, the amount of intake air, etc.), the air-fuel ratio, the rotational speed (rotational angular velocity), etc.
- the abnormal combustion judgment unit 53 judges the crank angle ⁇ d_MFB90 at which the mass burned fraction MFB becomes a judgment ratio (e.g., 90%) in the judgment angle range ⁇ det, and judges whether or not a misfire has occurred by comparing the crank angle ⁇ d_MFB90 corresponding to the judgment ratio with the angle threshold value Th ⁇ _mf for misfire.
- a judgment ratio e.g. 90%
- the abnormal combustion determination unit 53 determines that a misfire has occurred if the crank angle ⁇ d_MFB90 at which the mass fraction burned MFB becomes the determination ratio (90%) falls below the misfire angle threshold Th ⁇ _mf, and determines that a misfire has not occurred if ⁇ d_MFB90 exceeds the misfire angle threshold Th ⁇ _mf.
- the abnormal combustion determination unit 53 sets the angle threshold Th ⁇ _mf for misfire based on the operating state of the internal combustion engine. For example, the abnormal combustion determination unit 53 references gas pressure threshold data for misfire in which the relationship between the operating state and the angle threshold Th ⁇ _mf is set, and sets the angle threshold Th ⁇ _mf for misfire that corresponds to the current operating state.
- the operating state of the internal combustion engine may include the state of the amount of intake gas in the cylinder (e.g., the gas pressure Pin in the intake pipe, the amount of intake air, etc.), the air-fuel ratio, the rotational speed (rotational angular velocity), etc.
- the angle information detection unit 51 uses the output signal of the crank angle sensor 11.
- another crank angle sensor that detects the teeth of a link gear or the like may be provided, and the angle information detection unit 51 may use the output signal of the other crank angle sensor.
- a three-cylinder engine is used as an example.
- an engine with any number of cylinders e.g., one, two, four, or six cylinders may be used.
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Abstract
Description
本願は、内燃機関の制御装置に関するものである。 This application relates to a control device for an internal combustion engine.
異常燃焼として知られているプレイグニッションは、点火プラグまたは気筒内に留まったデポジット等が高温になり、これが熱源となって点火プラグによる点火よりも前に自己着火に至る現象である。特許文献1の技術は、プレイグニッションを内燃機関の回転速度の変動幅によって検出している。
Pre-ignition, known as abnormal combustion, is a phenomenon in which deposits remaining in the spark plug or cylinder become hot, acting as a heat source and causing self-ignition before ignition by the spark plug. The technology in
例えば、特定気筒の点火時期を一定角度遅角すると、内燃機関の出力が低下し、内燃機関の回転速度が変動する。このとき、特定気筒にプレイグニッションが生じると、点火時期よりも早く燃焼室内に火炎が生じることにより、内燃機関の回転速度の変動幅が小さくなる。従って、この回転速度の変動幅が所定幅(プレイグニッション検出用の変動幅)よりも小さいか否かを判定することで、プレイグニッションの発生検出を行っている。 For example, when the ignition timing of a specific cylinder is retarded by a certain angle, the output of the internal combustion engine decreases and the rotation speed of the internal combustion engine fluctuates. At this time, if pre-ignition occurs in a specific cylinder, a flame is generated in the combustion chamber earlier than the ignition timing, and the fluctuation range of the rotation speed of the internal combustion engine becomes smaller. Therefore, the occurrence of pre-ignition is detected by determining whether the fluctuation range of this rotation speed is smaller than a predetermined range (fluctuation range for detecting pre-ignition).
過給機付き内燃機関で、特に低回転高負荷で発生するLSPI(Low Speed Pre-Ignition)をはじめとするプレイグニッションは、燃焼開始のタイミングが早まるのに加え、急激な燃焼を伴うため、気筒内のガス圧の増加タイミングの早期化、気筒内のガス圧の急激な増加が確認される。プレイグニッションの発生によるガス圧上昇によりピストンに作用する力からクランク角加速度への変換は角度依存性があり、プレイグニッションが発生する上死点付近では、変換係数が0に近くなり、クランク角加速度には、プレイグニッションの発生の影響が小さく表れる。そのため、回転変動をとらえる検出方法では、プレイグニッションの発生検出精度は得られ難い。また、筒内圧センサを付加して直接、気筒内のガス圧を検知する方法では、コストアップとなる。 In turbocharged internal combustion engines, pre-ignition, including LSPI (Low Speed Pre-Ignition), which occurs especially at low revolutions and high loads, not only advances the timing of the start of combustion, but also involves rapid combustion, which leads to an earlier increase in gas pressure in the cylinder and a sudden increase in gas pressure in the cylinder. The conversion of the force acting on the piston due to the increase in gas pressure caused by pre-ignition into crank angular acceleration is angle-dependent, and near top dead center where pre-ignition occurs, the conversion coefficient approaches 0, and the impact of pre-ignition on crank angular acceleration is small. For this reason, it is difficult to detect the occurrence of pre-ignition with accuracy using detection methods that capture rotational fluctuations. Furthermore, methods that directly detect gas pressure in the cylinder by adding an internal cylinder pressure sensor increase costs.
そこで、本願は、角度依存性が少なく、異常燃焼の発生の影響が強く表れるパラメータを用いて、異常燃焼の発生判定を行う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 application therefore aims to provide a control device for an internal combustion engine that can determine the occurrence of abnormal combustion using parameters that have little angle dependency and that are strongly influenced by the occurrence of abnormal combustion.
本願に係る内燃機関の制御装置は、
クランク角センサの出力信号に基づいて、クランク角度、及びクランク角加速度を検出する角度情報検出部と、
各前記クランク角度において、前記クランク角度、及び前記クランク角加速度に基づいて、気筒内のガス圧によりクランク軸にかかるガス圧トルクの内、燃焼によるガス圧トルクの増加分を算出し、各前記クランク角度において、前記燃焼によるガス圧トルクの増加分及び前記クランク角度に基づいて、前記燃焼によるガス圧の増加分を算出するガス圧演算部と、
燃焼期間に対応して設定した判定角度区間の各前記クランク角度の前記燃焼によるガス圧の増加分に基づいて、内燃機関の異常燃焼の発生の有無を判定する異常燃焼判定部と、
を備えたものである。
The control device for an internal combustion engine according to the present application comprises:
an angle information detection unit that detects a crank angle and a crank angular acceleration based on an output signal of the crank angle sensor;
a gas pressure calculation unit that calculates, for each of the crank angles, an increment in gas pressure torque due to combustion, among the gas pressure torque applied to the crankshaft by the gas pressure in a cylinder, based on the crank angle and the crank angular acceleration, and calculates, for each of the crank angles, an increment in gas pressure torque due to combustion, based on the increment in gas pressure torque due to combustion and the crank angle;
an abnormal combustion determination unit that determines whether or not abnormal combustion has occurred in the internal combustion engine based on an increment in gas pressure due to the combustion at each crank angle within a determination angle section that is set corresponding to a combustion period;
It is equipped with the following:
本願に係る内燃機関の制御装置によれば、クランク角加速度と異なり、燃焼によるガス圧の増加分は、角度依存性が少なく、異常燃焼の発生の影響が良く表れる。よって、燃焼によるガス圧の増加分に基づいて、異常燃焼の発生の有無を精度よく判定できる。 In the internal combustion engine control device according to the present application, unlike crank angular acceleration, the increase in gas pressure due to combustion has little angle dependency and is a good indicator of the effects of abnormal combustion. Therefore, the presence or absence of abnormal combustion can be accurately determined based on the increase in gas pressure due to combustion.
1.実施の形態1
実施の形態1に係る内燃機関1の制御装置50(以下、単に制御装置50と称す)について図面を参照して説明する。図1及び図2は、本実施の形態に係る内燃機関1及び制御装置50の概略構成図であり、図3は、本実施の形態に係る制御装置50のブロック図である。内燃機関1及び制御装置50は、車両に搭載され、内燃機関1は、車両(車輪)の駆動力源となる。
1. First embodiment
A
1-1.内燃機関1の構成
まず、内燃機関1の構成について説明する。図1に示すように、内燃機関1は、空気と燃料の混合気を燃焼する気筒7を備えている。内燃機関1は、気筒7に空気を供給する吸気管23と、気筒7で燃焼した排気ガスを排出する排気管17とを備えている。内燃機関1は、ガソリンエンジンとされている。内燃機関1は、吸気管23を開閉するスロットルバルブ4を備えている。スロットルバルブ4は、制御装置50により制御される電気モータにより開閉駆動される電子制御式スロットルバルブとされている。スロットルバルブ4には、スロットルバルブ4の開度に応じた電気信号を出力するスロットル開度センサ19が設けられている。
1-1. Configuration of the
スロットルバルブ4の上流側の吸気管23には、吸気管23に吸入される吸入空気量に応じた電気信号を出力するエアフローセンサ3が設けられている。内燃機関1は、排気ガス還流装置20を備えている。排気ガス還流装置20は、排気管17から吸気マニホールド12に排気ガスを還流するEGR流路21と、EGR流路21を開閉するEGRバルブ22と、を有している。吸気マニホールド12は、スロットルバルブ4の下流側の吸気管23の部分である。EGRバルブ22は、制御装置50により制御される電気モータにより開閉駆動される電子制御式EGRバルブとされている。排気管17には、排気管17内の排気ガスの空燃比に応じた電気信号を出力する空燃比センサ18を備えている。
The
吸気マニホールド12には、吸気マニホールド12内の圧力に応じた電気信号を出力するガス圧センサ8が設けられている。吸気マニホールド12の下流側の部分には、燃料を噴射するインジェクタ13が設けられている。なお、インジェクタ13は、気筒7内に直接燃料を噴射するように設けられてもよい。内燃機関1には、大気圧Patmに応じた電気信号を出力する大気圧センサ33が設けられている。内燃機関1には、冷却水温を検出する水温センサ34が設けられている。
The
気筒7の頂部には、空気と燃料の混合気に点火する点火プラグと、点火プラグに点火エネルギーを供給する点火コイル16と、が設けられている。また、気筒7の頂部には、吸気管23から気筒7内に吸入される吸入空気量を調節する吸気バルブ14と、シリンダ内から排気管17に排出される排気ガス量を調節する排気バルブ15と、が設けられている。吸気バルブ14には、そのバルブ開閉タイミングを可変にする吸気可変バルブタイミング機構が設けられている。排気バルブ15には、そのバルブ開閉タイミングを可変にする排気可変バルブタイミング機構が設けられている。可変バルブタイミング機構14、15は、電動アクチュエータを有している。
At the top of
図2に示すように、内燃機関1は、複数の気筒7(本例では3つ)を備えている。各気筒7内には、ピストン5が備えられている。各気筒7のピストン5は、コンロッド9およびクランク32を介してクランク軸2に接続されている。クランク軸2は、ピストン5の往復運動によって回転駆動される。各気筒7で発生した燃焼ガス圧は、ピストン5の頂面を押圧し、コンロッド9およびクランク32を介してクランク軸2を回転駆動する。クランク軸2は、車輪に駆動力を伝達する動力伝達機構に連結されている。動力伝達機構は、変速装置、ディファレンシャルギヤ等から構成される。なお、内燃機関1を備えた車両は、動力伝達機構内にモータージェネレータを備えたハイブリッド車であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
内燃機関1は、クランク軸2と一体回転する信号板10を備えている。信号板10は、予め定められた複数のクランク角度に複数の歯を設けている。本実施の形態では、信号板10は、10度間隔で歯が並べられている。信号板10の歯には、一部の歯が欠けた欠け歯部分が設けられている。内燃機関1は、エンジンブロック24に固定され、信号板10の歯を検出するクランク角センサ11を備えている。
The
内燃機関1は、クランク軸2とチェーン28で連結されたカム軸29を備えている。カム軸29は、吸気バルブ14および排気バルブ15を開閉駆動する。クランク軸2が2回転する間に、カム軸29は1回転する。内燃機関1は、カム軸29と一体回転するカム用の信号板31を備えている。カム用の信号板31は、予め定められた複数のカム軸角度に複数の歯を設けている。内燃機関1は、エンジンブロック24に固定され、カム用の信号板31の歯を検出するカム角センサ30を備えている。
The
制御装置50は、クランク角センサ11およびカム角センサ30の2種類の出力信号に基づいて、各ピストン5の上死点を基準としたクランク角度を検出すると共に、各気筒7の行程を判別する。なお、内燃機関1は、吸入行程、圧縮行程、燃焼行程、および排気行程の4行程機関とされている。
The
クランク角センサ11、及びカム角センサ30は、クランク軸2の回転による、各センサと歯の距離の変化に応じた電気信号を出力する。各角センサ11、30の出力信号は、センサと歯の距離が近い場合と、遠い場合とで信号がオンオフする矩形波となる。各角センサ11、30には、例えば、電磁ピックアップ式のセンサが用いられる。
The
1-2.制御装置50の構成
次に、制御装置50について説明する。
制御装置50は、内燃機関1を制御対象とする制御装置である。図3に示すように、制御装置50は、角度情報検出部51、ガス圧演算部52、異常燃焼判定部53、回避制御部54、及び基本制御部55等の制御部を備えている。制御装置50の各制御部51から55等は、制御装置50が備えた処理回路により実現される。具体的には、制御装置50は、図4に示すように、処理回路として、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置90(コンピュータ)、演算処理装置90にバス等の信号線を介して接続された記憶装置91、演算処理装置90に外部の信号を入力する入力回路92、および演算処理装置90から外部に信号を出力する出力回路93等を備えている。
1-2. Configuration of the
The
演算処理装置90として、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、IC(Integrated Circuit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、各種の論理回路、および各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、演算処理装置90として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。
The
記憶装置91として、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)等の揮発性及び不揮発性の記憶装置が備えられている。入力回路92は、各種のセンサ及びスイッチが接続され、これらセンサ及びスイッチの出力信号を演算処理装置90に入力するA/D変換器等を備えている。出力回路93は、電気負荷が接続され、これら電気負荷に演算処理装置90から制御信号を出力する駆動回路等を備えている。
The
そして、制御装置50が備える各制御部51から55等の各機能は、演算処理装置90が、ROM、EEPROM等の記憶装置91に記憶されたソフトウェア(プログラム)を実行し、記憶装置91、入力回路92、および出力回路93等の制御装置50の他のハードウェアと協働することにより実現される。なお、各制御部51から55等が用いる各閾値等の設定データは、ROM、EEPROM等の記憶装置91に記憶されている。また、各制御部51から55等が算出したクランク角速度ωd、クランク角加速度αd、気筒内のガス圧Pcyl、未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrn、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brn等の各算出値、及び各検出値等のデータは、RAM等の書き換え可能な記憶装置91に記憶される。
The functions of the
本実施の形態では、入力回路92には、クランク角センサ11、カム角センサ30、水温センサ34、エアフローセンサ3、スロットル開度センサ19、ガス圧センサ8、大気圧センサ33、空燃比センサ18、およびアクセルポジションセンサ26等が接続されている。出力回路93には、スロットルバルブ4(電気モータ)、EGRバルブ22(電気モータ)、インジェクタ13、点火コイル16、吸気可変バルブタイミング機構14、及び排気可変バルブタイミング機構15等が接続されている。なお、制御装置50には、図示していない各種のセンサ、スイッチ、およびアクチュエータ等が接続されている。制御装置50は、各種センサの出力信号に基づいて、吸入空気量、吸気マニホールド内の圧力、大気圧Patm、空燃比、およびアクセル開度等の内燃機関1の運転状態を検出する。
In this embodiment, the
1-2-1.基本制御部55
基本制御部55は、基本的な制御として、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、燃料噴射量、点火時期等を算出し、インジェクタ13および点火コイル16等を駆動制御する。基本制御部55は、アクセルポジションセンサ26の出力信号等に基づいて、運転者が要求している内燃機関1の出力トルクを算出し、当該要求出力トルクを実現する吸入空気量となるように、スロットルバルブ4等を制御する。具体的には、基本制御部55は、目標スロットル開度を算出し、スロットル開度センサ19の出力信号に基づき検出したスロットル開度が、目標スロットル開度に近づくように、スロットルバルブ4の電気モータを駆動制御する。また、基本制御部55は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、EGRバルブ22の目標開度を算出し、EGRバルブ22の電気モータを駆動制御する。基本制御部55は、入力された各種センサの出力信号等に基づいて、吸気バルブの目標開閉タイミング及び排気バルブの目標開閉タイミングを算出し、各目標開閉タイミングに基づいて、吸気及び排気可変バルブタイミング機構14、15を駆動制御する。
1-2-1.
As a basic control, the
1-2-2.角度情報検出部51
角度情報検出部51は、クランク角センサ11の出力信号に基づいて、クランク角度θdを検出し、検出したクランク角度θdの時間変化率であるクランク角速度ωd、及びクランク角速度ωdの時間変化率であるクランク角加速度αdを算出する。クランク角速度ωdが、回転速度に対応する。
1-2-2. Angle
The angle
本実施の形態では、図5に示すように、角度情報検出部51は、クランク角センサ11の出力信号に基づいてクランク角度θdを検出すると共にクランク角度θdを検出した検出時刻Tdを検出する。そして、角度情報検出部51は、検出したクランク角度θdである検出角度θdおよび検出時刻Tdに基づいて、検出角度θdの間に対応する角度間隔Δθdおよび時間間隔ΔTdを算出する。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the angle
例えば、角度情報検出部51は、クランク角センサ11の出力信号(矩形波)の立下りエッジ(又は立上りエッジ)を検出した時のクランク角度θdを判定する。角度情報検出部51は、公知の方法を用い、クランク角センサ11およびカム角センサ30の2種類の出力信号に基づいて、第1気筒♯1のピストン5の上死点を基準としたクランク角度θdを検出すると共に、各気筒7の行程を判別する。
For example, the angle
<クランク角速度ωd、クランク角加速度αdの算出>
角度情報検出部51は、各クランク角度θd、及び各クランク角度θdを検出した検出時刻Tdに基づいて、クランク角速度ωdを算出する。例えば、次式に示すように、角度情報検出部51は、今回検出したクランク角度θd(n)と前回検出したクランク角度θd(n-1)との角度間隔Δθd(n)と、今回の検出時刻Td(n)と前回の検出時刻Td(n-1)との時間間隔ΔTd(n)とに基づいて、今回の検出角度のクランク角速度ωd(n)を算出する。なお、これ以外にも、公知の各種の方法が用いられもよい。
The angle
角度情報検出部51は、クランク角速度ωdに基づいて、クランク角加速度αdを算出する。例えば、次式に示すように、角度情報検出部51は、今回の検出角度で算出したクランク角速度ωd(n)と前回の検出角度で算出したクランク角速度ωd(n-1)と今回の検出角度の時間間隔ΔTd(n)とに基づいて、今回の検出角度のクランク角加速度αd(n)を算出する。なお、これ以外にも、公知の各種の方法が用いられもよい。
角度情報検出部51は、算出したクランク角速度ωd、及びクランク角加速度αd等の角度情報を、対応するクランク角度θdと対応付けて、少なくとも、後述する判定角度範囲以上の期間分、RAM等の記憶装置91に記憶する。
The angle
1-2-3.ガス圧演算部52
ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、クランク角度θd、及びクランク角加速度αdに基づいて、気筒内のガス圧によりクランク軸にかかるガス圧トルクの内、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔTgas_brnを算出する。また、ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔTgas_brn及びクランク角度θdに基づいて、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnを算出する。以下で詳細に説明する。
1-2-3. Gas
The gas
<未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrnの演算>
ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、クランク角度θd、クランク角速度ωd、筒内吸入気体量の状態に基づいて、未燃焼であると仮定した場合の未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrn及びピストンの往復運動により、クランク軸にかかる軸トルクである未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrnを算出する。
<Calculation of shaft torque Tcrk_unbrn when combustion is not yet complete>
The gas
本実施の形態では、ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、クランク角度θd及び筒内吸入気体量の状態に基づいて、未燃焼であると仮定した場合の未燃焼時の気筒内のガス圧によりクランク軸にかかる軸トルクである未燃焼時のガス圧トルクTgas_unbrnを算出する。また、ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、クランク角度θd、及びクランク角速度ωdに基づいて、ピストンの往復運動によってクランク軸にかかる軸トルクである往復慣性トルクTpstnを算出する。ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、未燃焼時のガス圧トルクTgas_unbrnと往復慣性トルクTpstnとを加算して、未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrnを算出する。以下で詳細に説明する。
In this embodiment, the gas
ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、現在の筒内吸入気体量の状態(本例では、現在の吸気管内のガス圧Pin)及びクランク角度θdに基づいて、未燃焼であると仮定した場合の未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrnを算出する。
The gas
本実施の形態では、ガス圧演算部52は、次式を用いて、各気筒iの未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrn_iを算出する。吸気バルブ及び排気バルブが閉弁している気筒iに対しては、ポリトロープ変化によりガス圧を計算する式を用い、吸気管内のガス圧Pin、及びクランク角度θdに基づいて、各気筒iの未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrn_iを算出する。ガス圧演算部52は、吸気バルブが開弁し、且つ排気バルブの閉弁している気筒iに対しては、吸気管内のガス圧Pinに基づいて、未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrn_iを算出し、排気バルブが開弁している気筒iに対して、排気管内のガス圧Pexに基づいて、未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrn_iを算出する。
ここで、Nplyは、ポリトロープ指数であり、予め設定された値が用いられる。Vcyl0は、吸気弁の閉弁時の燃焼気筒のシリンダ容積であり、予め設定された値が用いられてもよいし、吸気可変バルブタイミング機構14による吸気バルブの閉弁タイミングに応じて変化されてよい。Vcly_θ_iは、各気筒iのクランク角度θd_iにおける各気筒のシリンダ容積であり、各気筒iのクランク角度θd_iの関数になる。なお、オフセットクランクの場合は、シリンダ容積Vcly_θの算出に、オフセットが考慮されてもよい。例えば、各気筒iのシリンダ容積Vcly_θ_iは、式(3)の第3式及び第4式に基づき、設定されるとよい。ここで、Vcyltopは、ピストンが上死点に位置する場合のシリンダ容積であり、Spは、ピストンの頂面の投影面積であり、rは、クランク長さであり、Lは、コンロッド長さであり、φ_iは、各気筒iのコンロッドの角度である。なお、三角関数の演算に用いられる各気筒iのクランク角度θd_iには、各気筒iについて、圧縮行程の上死点が0度になるように、クランク角度θdをシフトさせたクランク角度が用いられる。
Here, Nply is a polytropic index, and a preset value is used. Vcyl0 is the cylinder volume of the combustion cylinder when the intake valve is closed, and a preset value may be used or it may be changed according to the intake valve closing timing by the intake variable
ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrn及びクランク角度θdに基づいて、未燃焼であると仮定した場合の未燃焼時の気筒内のガス圧によりクランク軸にかかる軸トルクである未燃焼時のガス圧トルクTgas_unbrnを算出する。
The gas
本実施の形態では、ガス圧演算部52は、ガス圧をトルクに変換する次式を用い、各気筒iの未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrn_i、及び各気筒iのクランク角度θd_iに基づいて、未燃焼時のガス圧トルクTgas_unbrnを算出する。
ここで、R_iは、各気筒iのピストンに作用する力からトルクに変換する変換係数であり、各気筒iのクランク角度θd_iの関数になる。例えば、各気筒iの変換係数R_iは、式(4)の第3式及び第4式に基づき、設定されるとよい。或いは、クランク角度θdと変換係数Rとの関係が予め設定されたマップデータが用いられてもよい。なお、オフセットクランクの場合は、各気筒iの変換係数R_iの算出に、オフセットが考慮されてもよい。Nは、気筒数であり、本実施の形態では、N=3である。 Here, R_i is a conversion coefficient that converts the force acting on the piston of each cylinder i into torque, and is a function of the crank angle θd_i of each cylinder i. For example, the conversion coefficient R_i of each cylinder i may be set based on the third and fourth equations of equation (4). Alternatively, map data in which the relationship between the crank angle θd and the conversion coefficient R is preset may be used. Note that in the case of an offset crank, an offset may be taken into consideration when calculating the conversion coefficient R_i of each cylinder i. N is the number of cylinders, and in this embodiment, N=3.
ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、クランク角度θd、及びクランク角速度ωdに基づいて、ピストンの往復運動によってクランク軸にかかる軸トルクである往復慣性トルクTpstnを算出する。
The gas
本実施の形態では、次式を用いて、ガス圧演算部52は、往復慣性トルクTpstnを算出する。
ここで、mpは、ピストンの質量である。Ka_iは、クランク角速度ωdに基づいてピストンの加速度を演算するための係数であり、各気筒iのクランク角度θd_iの関数になる。例えば、各気筒iの加速度演算係数Ka_iは、式(5)の第3式に基づき、設定されるとよい。式(5)の第3式は、近似式であるが、厳密な値が算出されてもよい。或いは、クランク角度θdと加速度演算係数Kaとの関係が予め設定されたマップデータが用いられてもよい。なお、オフセットクランクの場合は、各気筒iの加速度演算係数Ka_iの算出に、オフセットが考慮されてもよい。各気筒iの変換係数R_iは、式(4)と同様である。また、慣性トルクTinに、コンロッドの慣性等により生じる慣性トルクが加算されてもよい。 Here, mp is the mass of the piston. Ka_i is a coefficient for calculating the acceleration of the piston based on the crank angular velocity ωd, and is a function of the crank angle θd_i of each cylinder i. For example, the acceleration calculation coefficient Ka_i of each cylinder i may be set based on the third formula of formula (5). The third formula of formula (5) is an approximation, but an exact value may be calculated. Alternatively, map data in which the relationship between the crank angle θd and the acceleration calculation coefficient Ka is preset may be used. In the case of an offset crank, an offset may be taken into account in the calculation of the acceleration calculation coefficient Ka_i of each cylinder i. The conversion coefficient R_i of each cylinder i is the same as formula (4). In addition, an inertia torque generated by the inertia of the connecting rod, etc. may be added to the inertia torque Tin.
次式に示すように、ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、未燃焼時のガス圧トルクTgas_unbrnと往復慣性トルクTpstnとを加算して、未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrnを算出する。
或いは、ガス圧演算部52は、クランク角度θd、クランク角速度ωd、及び筒内吸入気体量の状態と、未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrnとの関係が設定された未燃焼時マップデータを参照し、各クランク角度θd、クランク角速度ωd、及び筒内吸入気体量の状態に対応する未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrnを算出してもよい。
Alternatively, the gas
例えば、未燃焼時マップデータは、未燃焼時のガス圧トルク及び往復慣性トルクに影響する運転状態(本例では、クランク角速度ωd及び筒内吸入気体量の状態)ごとに設定されている。ガス圧演算部52は、現在の運転状態に対応する未燃焼時マップデータを参照し、各クランク角度θdに対応する未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrnを算出する。未燃焼時マップデータは、実験データに基づき予め設定されてもよいし、式(3)から式(6)の理論式に基づいて予め設定されてもよい。また、未燃焼時マップデータは、燃焼していない状態で実際に算出された実軸トルクTcrkdに基づいて更新されてもよい。
For example, the uncombusted map data is set for each operating state (in this example, the state of the crank angular velocity ωd and the amount of gas intake gas in the cylinder) that affects the gas pressure torque and reciprocating inertia torque in the uncombusted state. The gas
<実軸トルクTcrkdの算出>
ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、クランク角加速度αdに基づいて、クランク軸にかかる実軸トルクTcrkdを算出する。
<Calculation of actual shaft torque Tcrkd>
The gas
本実施の形態では、ガス圧演算部52は、次式に示すように、各クランク角度θdにおいて、クランク角加速度αdに、クランク軸系の慣性モーメントIcrkを乗算して、実軸トルクTcrkdを算出する。
<外部負荷トルクTloadの算出>
ガス圧演算部52は、上死点近傍のクランク角度θd_tdcにおいて算出された実軸トルクTcrkd_tdc及び未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrn_tdcに基づいて、内燃機関の外部からクランク軸にかかるトルクである外部負荷トルクTloadを算出する。ここで、上死点近傍は、例えば、上死点前10度から上死点後10度までの角度区間内である。例えば、上死点近傍のクランク角度θd_tdcは、上死点のクランク角度に予め設定されている。
<Calculation of external load torque Tload>
The gas
ガス圧演算部52は、次式に示すように、上死点近傍の未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrn_tdcから、上死点近傍の実軸トルクTcrkd_tdcを減算して、燃焼時の外部負荷トルクTloadを算出する。
燃焼行程の上死点近傍では燃焼気筒のガス圧トルクがほぼ0になるため、上死点近傍の未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrn_tdcと、上死点近傍の燃焼時の実軸トルクTcrkd_tdcとに基づいて、少ない演算負荷で、外部負荷トルクTloadを算出することができる。 Since the gas pressure torque of the combustion cylinder is nearly zero near the top dead center of the combustion stroke, the external load torque Tload can be calculated with a small computational load based on the unburned axial torque Tcrk_unbrn_tdc near the top dead center and the actual axial torque Tcrkd_tdc near the top dead center when the engine is burned.
<燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔTgas_brnの算出>
ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、実軸トルクTcrkd、未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrn、及び外部負荷トルクTloadに基づいて、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔTgas_brnを算出する。本実施の形態では、ガス圧演算部52は、次式に示すように、実軸トルクTcrkdから、未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrnを減算し、外部負荷トルクTloadを加算して、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔTgas_brnを算出する。
The gas
<燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnの算出>
ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔTgas_brn及びクランク角度θdに基づいて、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnを算出する。本実施の形態では、ガス圧演算部52は、次式を用いて、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnを算出する。変換係数R_brnは、式(4)の各気筒iの変換係数R_iの内、燃焼気筒の変換係数である。
The gas
なお、上死点のクランク角度θd=0では、燃焼気筒の変換係数R_brnが0になり、0割が発生する。そのため、ガス圧演算部52は、上死点の前後のクランク角度で算出されたΔPcyl_brnの平均値を、上死点のΔPcyl_brnとして算出してもよい。
Note that when the crank angle θd at top dead center is 0, the conversion coefficient R_brn for the combustion cylinder is 0, resulting in a zero division. Therefore, the gas
<気筒内のガス圧Pcylの算出>
ガス圧演算部52は、次式に示すように、各クランク角度θdにおいて、未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrnと燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnとを加算して、気筒内のガス圧Pcylを算出する。
The gas
ガス圧演算部52は、対応する角度識別番号n及びクランク角度θd等の角度情報と共に、各クランク角度θdで算出した実軸トルクTcrkd、未燃焼時の軸トルクTcrk_unbrn、燃焼によるガス圧トルクの増加分ΔTgas_brn、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brn、気筒内のガス圧Pcyl等の各演算値を、RAM等の記憶装置91に記憶する。
The gas
1-2-4.異常燃焼判定部53
<異常燃焼の判定原理>
以下で、異常燃焼の判定の原理について説明する。
図6には、プレイグニッションが発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxと、クランク角加速度のピーク値α_maxとの関係がプロットされている。ここで、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxは、実際の気筒内のガス圧(例えば気筒内のガス圧センサで計測した値)から算出した値であり、クランク角加速度のピーク値α_maxは、制御装置50で算出した値である。
1-2-4. Abnormal
<Principle for determining abnormal combustion>
The principle of abnormal combustion determination will be described below.
6 plots the relationship between the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate and the peak value α_max of the crank angular acceleration in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which pre-ignition occurs and combustion cycles in which pre-ignition does not occur. Here, the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and the peak value α_max of the crank angular acceleration is a value calculated by the
実熱発生率ピーク値dQ/dθ_maxの増加に対して、クランク角加速度のピーク値α_maxの増加は比例していない。そのため、プレイグニッションが発生していると判定したい実熱発生率ピーク値dQ/dθ_maxの領域である1点鎖線よりも右側では、クランク角加速度のピーク値α_maxは比例的に増加しないため、プレイグニッションの発生を精度よく判定する判定閾値(図6の破線)の設定が困難である。 The increase in the peak value of the crank angular acceleration α_max is not proportional to the increase in the peak value of the actual heat release rate dQ/dθ_max. Therefore, to the right of the dashed dotted line, which is the region of the peak value of the actual heat release rate dQ/dθ_max where it is desired to determine that pre-ignition is occurring, the peak value of the crank angular acceleration α_max does not increase proportionally, making it difficult to set a determination threshold value (dashed line in Figure 6) that accurately determines the occurrence of pre-ignition.
これは、プレイグニッションの発生によるガス圧上昇によりピストンに作用する力からクランク角加速度αへの変換は角度依存性があり、プレイグニッションが発生する上死点近傍では、燃焼気筒の変換係数R_brnが0に近くなり、クランク角加速度αには、プレイグニッションの発生の影響が小さく表れるためである。 This is because the conversion of the force acting on the piston due to the increase in gas pressure caused by pre-ignition into crank angular acceleration α is angle-dependent, and near top dead center where pre-ignition occurs, the conversion coefficient R_brn for the combustion cylinder becomes close to 0, so the impact of pre-ignition on crank angular acceleration α is small.
図7には、プレイグニッションが発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxと、制御装置50により算出された気筒内のガス圧のピーク値Pcyl_maxとの関係がプロットされている。
Figure 7 plots the relationship between the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate in each combustion cycle and the peak value Pcyl_max of the gas pressure in the cylinder calculated by the
プレイグニッションが発生していると判定したい実熱発生率ピーク値dQ/dθ_maxの領域である1点鎖線よりも右側における気筒内のガス圧のピーク値Pcyl_max(図7の破線上側)と、プレイグニッションが発生していないと判定したい実熱発生率ピーク値dQ/dθ_maxの領域である1点鎖線よりも左側における気筒内のガス圧のピーク値Pcyl_max(図7の破線下側)と、を明確に分離できないため、プレイグニッションの発生を精度よく判定する判定閾値(図7の破線)の設定が困難である。 Because it is not possible to clearly separate the peak value Pcyl_max of the gas pressure inside the cylinder to the right of the dashed dotted line, which is the region of the actual heat release rate peak value dQ/dθ_max where it is desired to determine that pre-ignition is occurring (above the dashed line in Figure 7), from the peak value Pcyl_max of the gas pressure inside the cylinder to the left of the dashed dotted line, which is the region of the actual heat release rate peak value dQ/dθ_max where it is desired to determine that pre-ignition is not occurring (below the dashed line in Figure 7), it is difficult to set a judgment threshold value (dashed line in Figure 7) that accurately determines the occurrence of pre-ignition.
図8は、プレイグニッションが発生していない燃焼サイクル(圧縮行程及び燃焼行程)における、クランク角度θdに対する気筒内のガス圧Pcyl等の変化の例である。気筒内のガス圧のピーク値Pcyl_maxは、1点鎖線Aの位置の気筒内のガス圧Pcylになる。1点鎖線Aの位置の気筒内のガス圧Pcylは、未燃焼であると仮定した場合の未燃焼時の気筒内のガス圧Pcyl_unbrn(破線)と同じある。 Figure 8 shows an example of changes in the gas pressure Pcyl in the cylinder relative to the crank angle θd in a combustion cycle (compression stroke and combustion stroke) in which pre-ignition is not occurring. The peak value Pcyl_max of the gas pressure in the cylinder is the gas pressure Pcyl in the cylinder at the position of the dashed dotted line A. The gas pressure Pcyl in the cylinder at the position of the dashed dotted line A is the same as the gas pressure Pcyl_unbrn (dashed line) in the cylinder when uncombusted, assuming that there is no combustion.
図9は、プレイグニッションが発生している燃焼サイクル(圧縮行程及び燃焼行程)における、クランク角度θdに対する気筒内のガス圧Pcyl等の変化の例である。気筒内のガス圧のピーク値Pcyl_maxは、2点鎖線Bの位置の気筒内のガス圧Pcylである。図9と図8の気筒内のガス圧のピーク値Pcyl_maxの差は小さくいため、プレイグニッションの判定が難しくなる。 Figure 9 shows an example of the change in the gas pressure Pcyl in the cylinder relative to the crank angle θd in a combustion cycle (compression stroke and combustion stroke) in which pre-ignition is occurring. The peak value Pcyl_max of the gas pressure in the cylinder is the gas pressure Pcyl in the cylinder at the position of the two-dot chain line B. Since the difference between the peak value Pcyl_max of the gas pressure in the cylinder in Figure 9 and Figure 8 is small, it becomes difficult to determine whether pre-ignition has occurred.
図10には、プレイグニッションが発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxと、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度における気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmaxとの関係がプロットされている。ここで、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxは、実際の気筒内のガス圧(例えば気筒内のガス圧センサで計測した値)から算出した値であり、ΔPcyl_brn、及びPcyl_Δbrnmaxは、制御装置50で算出した値である。
Figure 10 plots the relationship between the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate and the gas pressure Pcyl_Δbrnmax in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ΔPcyl_brn in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which pre-ignition occurs and combustion cycles in which pre-ignition does not occur. Here, the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and ΔPcyl_brn and Pcyl_Δbrnmax are values calculated by the
プレイグニッションが発生していると判定したい実熱発生率ピーク値dQ/dθ_maxの領域である1点鎖線よりも右側における、ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度における気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmax(図10の破線上側)と、プレイグニッションが発生していないと判定したい実熱発生率ピーク値dQ/dθ_maxの領域である1点鎖線よりも左側における、ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度における気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmax(図10の破線下側)と、を明確に分離できるため、プレイグニッションの発生を精度よく判定する判定閾値(図10の破線)の設定が可能となる。これは、クランク角加速度αと異なり、ΔPcyl_brnは、角度依存性が少なく、プレイグニッションの発生の影響が良く表れるためである。 Since it is possible to clearly separate the gas pressure Pcyl_Δbrnmax (above the dashed line in FIG. 10) in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of ΔPcyl_brn to the right of the dashed line which is the region of the actual heat release rate peak value dQ/dθ_max where it is desired to determine that pre-ignition is occurring, and the gas pressure Pcyl_Δbrnmax (below the dashed line in FIG. 10) in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of ΔPcyl_brn to the left of the dashed line which is the region of the actual heat release rate peak value dQ/dθ_max where it is desired to determine that pre-ignition is not occurring, it is possible to set a judgment threshold value (dashed line in FIG. 10) that accurately determines the occurrence of pre-ignition. This is because, unlike the crank angular acceleration α, ΔPcyl_brn has little angle dependency and the effects of the occurrence of pre-ignition are clearly apparent.
図8及び図9に示すように、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度における気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmaxは、2点鎖線Bの位置の気筒内のガス圧Pcylである。図8と図9とのΔPcyl_brnのピーク値に対応する気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmaxの差は大きい。そのため、図10に示したように、プレイグニッションの判定が可能となる。 As shown in Figures 8 and 9, the gas pressure Pcyl_Δbrnmax in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ΔPcyl_brn is the gas pressure Pcyl in the cylinder at the position of the two-dot chain line B. There is a large difference between the gas pressure Pcyl_Δbrnmax in the cylinder corresponding to the peak value of ΔPcyl_brn in Figures 8 and 9. Therefore, as shown in Figure 10, it is possible to determine pre-ignition.
図11には、プレイグニッションが発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxに対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxと、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxとの関係がプロットされている。ここで、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxは、実際の気筒内のガス圧(例えば気筒内のガス圧センサで計測した値)から算出した値であり、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxは、制御装置50で算出した値である。
Figure 11 plots the relationship between the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate and the crank angle θd_Δbrnmax corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ΔPcyl_brn in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which pre-ignition occurs and combustion cycles in which pre-ignition does not occur. Here, the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and the crank angle θd_Δbrnmax corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ΔPcyl_brn is a value calculated by the
プレイグニッションが発生していると判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも右側におけるΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmax(図11の破線上側)と、プレイグニッションが発生していないと判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも左側におけるΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmax(図11の破線下側)と、を明確に分離できるため、プレイグニッションの発生を精度よく判定する判定閾値(図11の破線)の設定が可能となる。これは、ΔPcyl_brnは、角度依存性が少なく、プレイグニッションの発生の影響が良く表れるためである。 Because it is possible to clearly separate the crank angle θd_Δbrnmax (above the dashed line in FIG. 11) corresponding to the peak value of ΔPcyl_brn to the right of the dashed dotted line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that pre-ignition is occurring, and the crank angle θd_Δbrnmax (below the dashed line in FIG. 11) corresponding to the peak value of ΔPcyl_brn to the left of the dashed dotted line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that pre-ignition is not occurring, it is possible to set a judgment threshold value (dashed line in FIG. 11) that accurately determines the occurrence of pre-ignition. This is because ΔPcyl_brn has little angle dependency, and the effects of the occurrence of pre-ignition are clearly apparent.
図12には、失火が発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxと、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度における気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmaxとの関係がプロットされている。なお、図12の横軸及び縦軸のスケールは、図10の横軸及び縦軸のスケールよりも拡大されている。ここで、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxは、実際の気筒内のガス圧(例えば気筒内のガス圧センサで計測した値)から算出した値であり、ΔPcyl_brn、及びPcyl_Δbrnmaxは、制御装置50で算出した値である。
Figure 12 plots the relationship between the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate and the gas pressure Pcyl_Δbrnmax in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ΔPcyl_brn in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which misfires occur and combustion cycles in which misfires do not occur. Note that the scales of the horizontal and vertical axes in Figure 12 are larger than those of the horizontal and vertical axes in Figure 10. Here, the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and ΔPcyl_brn and Pcyl_Δbrnmax are values calculated by the
失火が発生していると判定したい実熱発生率ピーク値dQ/dθ_maxの領域である1点鎖線よりも左側におけるΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度における気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmax(図12の破線下側)と、失火が発生していないと判定したい実熱発生率ピーク値dQ/dθ_maxの領域である1点鎖線よりも右側におけるΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度における気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmax(図12の破線上側)と、を明確に分離できるため、失火の発生を精度よく判定する判定閾値(図12の破線)の設定が可能となる。これは、クランク角加速度αと異なり、ΔPcyl_brnは、角度依存性が少なく、失火の発生の影響が良く表れるためである。 Since it is possible to clearly separate the gas pressure Pcyl_Δbrnmax in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of ΔPcyl_brn to the left of the dashed line, which is the region of the actual heat release rate peak value dQ/dθ_max where it is desired to determine that a misfire is occurring (below the dashed line in FIG. 12), and the gas pressure Pcyl_Δbrnmax in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value of ΔPcyl_brn to the right of the dashed line, which is the region of the actual heat release rate peak value dQ/dθ_max where it is desired to determine that a misfire is not occurring (above the dashed line in FIG. 12), it is possible to set a judgment threshold value (dashed line in FIG. 12) that accurately determines the occurrence of a misfire. This is because, unlike the crank angular acceleration α, ΔPcyl_brn has little angle dependency and is able to clearly indicate the effects of the occurrence of a misfire.
図13には、失火が発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxに対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxと、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxとの関係がプロットされている。なお、図13の横軸及び縦軸のスケールは、図11の横軸及び縦軸のスケールよりも拡大されている。ここで、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxは、実際の気筒内のガス圧(例えば気筒内のガス圧センサで計測した値)から算出した値であり、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxは、制御装置50で算出した値である。
Figure 13 plots the relationship between the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate and the crank angle θd_Δbrnmax corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ΔPcyl_brn in each combustion cycle when there is a mixture of combustion cycles in which misfires occur and combustion cycles in which misfires do not occur. Note that the scales of the horizontal and vertical axes in Figure 13 are larger than those of the horizontal and vertical axes in Figure 11. Here, the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate is a value calculated from the actual gas pressure in the cylinder (for example, a value measured by a gas pressure sensor in the cylinder), and the crank angle θd_Δbrnmax corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion ΔPcyl_brn is a value calculated by the
失火が発生していると判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも左側におけるΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmax(図13の破線下側)と、失火が発生していないと判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも右側におけるΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmax(図13の破線上側)と、を明確に分離できるため、失火の発生を精度よく判定する判定閾値(図13の破線)の設定が可能となる。これは、クランク角加速度αと異なり、ΔPcyl_brnは、角度依存性が少なく、失火の発生の影響が良く表れるためである。 The crank angle θd_Δbrnmax (below the dashed line in FIG. 13) corresponding to the peak value of ΔPcyl_brn to the left of the dashed line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that a misfire is occurring, can be clearly separated from the crank angle θd_Δbrnmax (above the dashed line in FIG. 13) corresponding to the peak value of ΔPcyl_brn to the right of the dashed line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that a misfire is not occurring. This makes it possible to set a judgment threshold value (dashed line in FIG. 13) that accurately determines the occurrence of a misfire. This is because, unlike the crank angular acceleration α, ΔPcyl_brn has little angle dependency and is more clearly affected by the occurrence of a misfire.
以上で説明したように、プレイグニッション及び失火等の異常燃焼の発生の有無は、角度依存性が少ない燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnにより判定できる。 As explained above, the occurrence of abnormal combustion such as pre-ignition and misfire can be determined by the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion that has little angle dependency, ΔPcyl_brn.
<異常燃焼の判定>
そこで、異常燃焼判定部53は、燃焼期間に対応して設定した判定角度区間Δθdetの各クランク角度θdの燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnに基づいて、内燃機関の異常燃焼の発生の有無を判定する。
<Determining abnormal combustion>
Therefore, the abnormal
上述したように、クランク角加速度αと異なり、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnは、角度依存性が少なく、異常燃焼の発生の影響が良く表れる。よって、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnに基づいて、異常燃焼の発生の有無を精度よく判定できる。 As described above, unlike the crank angular acceleration α, the increase in gas pressure due to combustion ΔPcyl_brn has little angle dependency and is a good indicator of the effects of abnormal combustion. Therefore, the presence or absence of abnormal combustion can be accurately determined based on the increase in gas pressure due to combustion ΔPcyl_brn.
判定角度区間Δθdetは、異常燃焼の発生の有無を判定できるように圧縮行程及び燃焼行程内の角度区間に設定される。なお、圧縮行程が含まれなくてもよい。 The judgment angle interval Δθdet is set to an angle interval within the compression stroke and the combustion stroke so that it can be determined whether or not abnormal combustion has occurred. Note that the compression stroke does not have to be included.
<プレイグニッションの判定>
本実施の形態では、異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおける、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値を判定し、ピーク値に対応するクランク角度θdにおける気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmaxと、プレイグニッション用のガス圧閾値ThP_preとを比較することにより、プレイグニッションの発生の有無を判定する。
<Judgment of Preignition>
In this embodiment, the abnormal
図10を用いて説明したように、プレイグニッションの発生時と未発生時との間で、Pcyl_Δbrnmaxの傾向差が生じる。よって、プレイグニッションの発生時のPcyl_Δbrnmaxと、未発生時のPcyl_Δbrnmaxとの間に、プレイグニッション用のガス圧閾値ThP_preを設定することにより、プレイグニッションの発生の有無を精度よく判定することができる。 As explained using FIG. 10, a difference in tendency of Pcyl_Δbrnmax occurs between when pre-ignition occurs and when it does not occur. Therefore, by setting the gas pressure threshold value ThP_pre for pre-ignition between Pcyl_Δbrnmax when pre-ignition occurs and Pcyl_Δbrnmax when pre-ignition does not occur, it is possible to accurately determine whether pre-ignition has occurred.
異常燃焼判定部53は、ΔPcyl_brnのピーク値に対応する気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmaxが、プレイグニッション用のガス圧閾値ThP_preを上回った場合は、プレイグニッションが発生したと判定し、Pcyl_Δbrnmaxが、プレイグニッション用のガス圧閾値ThP_preを下回った場合は、プレイグニッションが発生していないと判定する。
The abnormal
異常燃焼判定部53は、内燃機関の運転状態に基づいて、プレイグニッション用のガス圧閾値ThP_preを設定する。例えば、異常燃焼判定部53は、運転状態とガス圧閾値ThP_preとの関係が設定されたプレイグニッション用のガス圧閾値データを参照し、現在の運転状態に対応するプレイグニッション用のガス圧閾値ThP_preを設定する。内燃機関の運転状態として、筒内吸入気体量の状態(例えば、吸気管内のガス圧Pin、吸入空気量など)、空燃比、回転速度(回転角速度)等が用いられる。
The abnormal
或いは、異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおける、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値を判定し、ピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxと、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preとを比較することにより、プレイグニッションの発生の有無を判定してもよい。
Alternatively, the abnormal
図11を用いて説明したように、プレイグニッションの発生時と未発生時との間で、θd_Δbrnmaxの傾向差が生じる。よって、プレイグニッションの発生時のθd_Δbrnmaxと、未発生時のθd_Δbrnmaxとの間に、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを設定することにより、プレイグニッションの発生の有無を精度よく判定することができる。 As explained using FIG. 11, a difference in tendency of θd_Δbrnmax occurs between when pre-ignition occurs and when it does not occur. Therefore, by setting the angle threshold value Thθ_pre for pre-ignition between θd_Δbrnmax when pre-ignition occurs and θd_Δbrnmax when pre-ignition does not occur, it is possible to accurately determine whether pre-ignition has occurred.
異常燃焼判定部53は、ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxが、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを上回った場合は、プレイグニッションが発生したと判定し、θd_Δbrnmaxが、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを下回った場合は、プレイグニッションが発生していないと判定する。
The abnormal
異常燃焼判定部53は、内燃機関の運転状態に基づいて、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを設定する。例えば、異常燃焼判定部53は、運転状態と角度閾値Thθ_preとの関係が設定されたプレイグニッション用のガス圧閾値データを参照し、現在の運転状態に対応するプレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを設定する。内燃機関の運転状態として、筒内吸入気体量の状態(例えば、吸気管内のガス圧Pin、吸入空気量など)、空燃比、回転速度(回転角速度)等が用いられる。
The abnormal
<失火の判定>
異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおける、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値を判定し、ピーク値に対応するクランク角度における気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmaxと、失火用のガス圧閾値ThP_mfとを比較することにより、失火の発生の有無を判定する。
<Judgment of misfire>
The abnormal
図12を用いて説明したように、失火の発生時と未発生時との間で、Pcyl_Δbrnmaxの傾向差が生じる。よって、失火の発生時のPcyl_Δbrnmaxと、未発生時のPcyl_Δbrnmaxとの間に、失火用のガス圧閾値ThP_mfを設定することにより、失火の発生の有無を精度よく判定することができる。 As explained using Figure 12, there is a difference in tendency of Pcyl_Δbrnmax between when misfire occurs and when it does not occur. Therefore, by setting the gas pressure threshold value ThP_mf for misfire between Pcyl_Δbrnmax when misfire occurs and Pcyl_Δbrnmax when it does not occur, it is possible to accurately determine whether a misfire has occurred.
異常燃焼判定部53は、ΔPcyl_brnのピーク値に対応する気筒内のガス圧Pcyl_Δbrnmaxが、失火用のガス圧閾値ThP_mfを下回った場合は、失火が発生したと判定し、Pcyl_Δbrnmaxが、失火用のガス圧閾値ThP_mfを上回った場合は、失火が発生していないと判定する。
The abnormal
異常燃焼判定部53は、内燃機関の運転状態に基づいて、失火用のガス圧閾値ThP_mfを設定する。例えば、異常燃焼判定部53は、運転状態とガス圧閾値ThP_mfとの関係が設定された失火用のガス圧閾値データを参照し、現在の運転状態に対応するガス圧閾値ThP_mfを設定する。内燃機関の運転状態として、筒内吸入気体量の状態(例えば、吸気管内のガス圧Pin、吸入空気量など)、空燃比、回転速度(回転角速度)等が用いられる。
The abnormal
或いは、異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおける、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値を判定し、ピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxと、失火用の角度閾値Thθ_mfとを比較することにより、失火の発生の有無を判定してもよい。
Alternatively, the abnormal
図13を用いて説明したように、失火の発生時と未発生時との間で、θd_Δbrnmaxの傾向差が生じる。よって、失火の発生時のθd_Δbrnmaxと、未発生時のθd_Δbrnmaxとの間に、失火用の角度閾値Thθ_mfを設定することにより、失火の発生の有無を精度よく判定することができる。 As explained using FIG. 13, there is a difference in the tendency of θd_Δbrnmax between when a misfire occurs and when it does not occur. Therefore, by setting the angle threshold value Thθ_mf for misfire between θd_Δbrnmax when a misfire occurs and θd_Δbrnmax when it does not occur, it is possible to accurately determine whether a misfire has occurred.
異常燃焼判定部53は、ΔPcyl_brnのピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxが、失火用の角度閾値Thθ_mfを下回った場合は、失火が発生したと判定し、θd_Δbrnmaxが、失火用の角度閾値Thθ_mfを上回った場合は、失火が発生していないと判定する。
The abnormal
異常燃焼判定部53は、内燃機関の運転状態に基づいて、失火用の角度閾値Thθ_mfを設定する。例えば、異常燃焼判定部53は、運転状態と角度閾値Thθ_mfとの関係が設定された失火用のガス圧閾値データを参照し、現在の運転状態に対応する失火用の角度閾値Thθ_mfを設定する。内燃機関の運転状態として、筒内吸入気体量の状態(例えば、吸気管内のガス圧Pin、吸入空気量など)、空燃比、回転速度(回転角速度)等が用いられる。
The abnormal
<失火を考慮したΔPcyl_brnのピーク値の算出>
図14は、失火が発生している燃焼サイクル(圧縮行程及び燃焼行程)における、クランク角度θdに対する気筒内のガス圧Pcyl等の変化の例である。失火が発生した場合は、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnは、0付近になるため、そのピーク値の判定が難しくなり、ピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxが燃焼サイクルごとに変動し、失火の判定誤差が生じ易くなる。
<Calculation of Peak Value of ΔPcyl_brn Taking Misfire into Account>
14 shows an example of changes in the gas pressure Pcyl in the cylinder relative to the crank angle θd in a combustion cycle (compression stroke and combustion stroke) in which a misfire occurs. When a misfire occurs, the increase ΔPcyl_brn in the gas pressure in the cylinder due to combustion becomes close to 0, making it difficult to determine its peak value, and the crank angle θd_Δbrnmax corresponding to the peak value fluctuates for each combustion cycle, making it easy for errors in misfire determination to occur.
そこで、異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおける、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnのピーク値を判定し、ピーク値が、失火状態対応閾値ThΔP_mfよりも小さい場合は、判定角度区間Δθdet内に予め設定された失火状態対応の角度θd_mfを、ピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxとして設定する。
The abnormal
この構成によれば、失火が発生し、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnが0付近になり、そのピーク値の判定が難しくなった場合でも、失火状態対応の角度θd_mfを、ピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxとして設定することができ、θd_Δbrnmaxが燃焼サイクルごと変動しないようにでき、失火の判定誤差が生じることを抑制できる。 With this configuration, even if a misfire occurs and the increase in gas pressure inside the cylinder due to combustion ΔPcyl_brn approaches 0, making it difficult to determine its peak value, the angle θd_mf corresponding to the misfire state can be set as the crank angle θd_Δbrnmax corresponding to the peak value, and θd_Δbrnmax can be prevented from fluctuating with each combustion cycle, thereby suppressing the occurrence of errors in misfire determination.
失火状態対応閾値ThΔP_mfは、失火の発生時における、ノイズ、バラツキ要因等によるΔPcyl_brnの変動幅を考慮して、0よりも大きい値に設定される。例えば、失火状態対応の角度θd_mfは、判定角度区間Δθdetの終了角度に設定されたり、失火が発生していない場合のピーク値に対応するクランク角度θd_Δbrnmaxに対応するように予め設定されたりする。 The misfire state corresponding threshold value ThΔP_mf is set to a value greater than 0, taking into consideration the fluctuation range of ΔPcyl_brn due to noise, variation factors, etc., when a misfire occurs. For example, the misfire state corresponding angle θd_mf is set to the end angle of the judgment angle interval Δθdet, or is preset to correspond to the crank angle θd_Δbrnmax that corresponds to the peak value when no misfire occurs.
<ΔPcyl_brnの変動対策>
図15は、失火が発生していない燃焼サイクル(圧縮行程及び燃焼行程)における、クランク角度θdに対する気筒内のガス圧Pcyl等の変化の例である。この例では、信号板10の歯の角度ばらつきの影響により、燃焼開始前に、燃焼による気筒内のガス圧の増加分ΔPcyl_brnが0よりも大きくなっている(ハッチング部分)。この場合でも、燃焼開始後のΔPcyl_brnのピーク値の方が大きくなっているため、異常燃焼の判定誤差は生じないが、ノイズ、バラツキ要因等による燃焼開始前のΔPcyl_brnの増加は無い方がよい。また、後述する実施の形態2の熱発生率dQ/dθ、及び実施の形態3の質量燃焼割合MFBの算出精度の悪化を招くため、無い方がよい。
<Measures to deal with fluctuations in ΔPcyl_brn>
15 is an example of changes in the gas pressure Pcyl in the cylinder with respect to the crank angle θd in a combustion cycle (compression stroke and combustion stroke) in which no misfire occurs. In this example, due to the influence of the tooth angle variation of the
そこで、ガス圧演算部52は、圧縮行程及び燃焼行程において、クランク角度θdを遅角側に変化させたとき(回転方向に変化させたとき)に、圧縮行程において、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnが、初めて零超過判定閾値ThΔP_0よりも大きくなったクランク角度θdを、第1クランク角度θd1として判定し、第1クランク角度θd1の後、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnが、零超過判定閾値ThΔP_0以下になったクランク角度θdを、第2クランク角度θd2として判定し、圧縮行程の後の燃焼行程において、第2クランク角度θd2の後、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnが、零超過判定閾値ThΔP_0よりも大きくなったクランク角度θdを、第3クランク角度θd3として判定する。そして、ガス圧演算部52は、第1クランク角度θd1及び第3クランク角度θd3が存在する場合は、第1クランク角度θd1から第2クランク角度θd2に対応する角度区間の燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnを0に設定する。
Therefore, when the crank angle θd is changed to the retard side (changed in the rotational direction) during the compression stroke and the combustion stroke, the gas
この構成によれば、ノイズ、バラツキ要因等により、燃焼開始前のΔPcyl_brnが0よりも増加した場合でも、燃焼開始前のΔPcyl_brnを0に修正することができる。零超過判定閾値ThΔP_0は、0以上の値に設定される。 With this configuration, even if ΔPcyl_brn before the start of combustion increases above 0 due to noise, variation factors, etc., it is possible to correct ΔPcyl_brn before the start of combustion to 0. The zero excess determination threshold value ThΔP_0 is set to a value equal to or greater than 0.
1-2-4.回避制御部54
回避制御部54は、異常燃焼判定部53により異常燃焼が発生したと判定された場合は、異常燃焼の発生を抑制するように、内燃機関の制御パラメータを変化させ、内燃機関を制御する。変化対象の制御パラメータには、燃料噴射量、気筒内の吸入気体量、点火時期、EGR量、及び可変バルブタイミング機構の制御量の一つ以上が含まれる。
1-2-4.
When the abnormal
<プレイグニッションの発生時>
例えば、変化対象の制御パラメータに燃焼噴射量が含まれる場合は、回避制御部54は、プレイグニッションが発生したと判定された場合は、燃焼噴射量を基準の噴射量よりもリッチ化させ(増加させ)、燃料冷却により、プレイグニッションの発生を抑制する。変化対象の制御パラメータに気筒内の吸入気体量が含まれる場合は、回避制御部54は、プレイグニッションが発生したと判定された場合は、気筒内の吸入気体量を基準の吸入気体量よりも減少させ、上死点付近の圧縮気体の温度低下により、プレイグニッションの発生を抑制する。例えば、スロットルバルブ4を閉じ側に制御する。変化対象の制御パラメータに点火時期が含まれる場合は、回避制御部54は、プレイグニッションが発生したと判定された場合は、点火時期を基準の点火時期よりも遅角側に変化させ、燃焼温度の低下により、プレイグニッションの発生を抑制する。
<When pre-ignition occurs>
For example, when the control parameters to be changed include the fuel injection amount, the
変化対象の制御パラメータにEGR量が含まれる場合は、回避制御部54は、プレイグニッションが発生したと判定された場合は、EGR量を基準のEGR量よりも増加させ、混合気の着火性の低下及び燃焼温度の低下により、プレイグニッションの発生を抑制する。例えば、EGRバルブ22を開き側に制御する。変化対象の制御パラメータに可変バルブタイミング機構の制御量が含まれる場合は、回避制御部54は、プレイグニッションが発生したと判定された場合は、可変バルブタイミング機構の制御量を基準の制御量よりもプレイグニッションの発生を抑制する側に変化させ、プレイグニッションの発生を抑制する。可変バルブタイミング機構の制御量は、排気弁の可変バルブタイミング機構を制御する場合は排気バルブの開閉タイミングになり、吸気弁の可変バルブタイミング機構を制御する場合は吸気バルブの開閉タイミングになる。例えば、排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間とのオバーラップ期間が増加するように、制御量を変化させ、内部EGR量を増加させ、混合気の着火性の低下及び燃焼温度の低下により、プレイグニッションの発生を抑制する。
If the control parameters to be changed include the EGR amount, the
回避制御部54は、プレイグニッションが発生したと判定された場合は、変化対象の制御パラメータについて、基本制御部55が算出した基準の制御パラメータを変化させ、変化させた制御パラメータを、基本制御部55に伝達し、基本制御部55の制御に反映させる。回避制御部54は、プレイグニッションが発生したと判定された場合は、変化対象の制御パラメータを、プレイグニッションの発生を抑制する側に次第に変化させ、プレイグニッションが発生していないと判定された場合は、変化対象の制御パラメータを、抑制する側とは反対側に次第に戻す。また、回避制御部54は、プレイグニッションの発生強度が増加するに従って、プレイグニッションの発生を抑制する側への変化対象の制御パラメータの変化量を増加させてもよい。気筒ごとに、変化対象の制御パラメータを変化させることができる場合は、プレイグニッションが発生した気筒の変化対象の制御パラメータが変化されてもよい。
If it is determined that pre-ignition has occurred, the
<失火の発生時>
例えば、変化対象の制御パラメータに燃焼噴射量が含まれる場合は、回避制御部54は、失火が発生したと判定された場合は、燃焼噴射量を基準の噴射量よりもリッチ化させ(増加させ)、失火の発生を抑制する。変化対象の制御パラメータに気筒内の吸入気体量が含まれる場合は、回避制御部54は、失火が発生したと判定された場合は、気筒内の吸入気体量を基準の吸入気体量よりも増加させ、失火の発生を抑制する。例えば、スロットルバルブ4を開き側に制御する。変化対象の制御パラメータに点火時期が含まれる場合は、回避制御部54は、失火が発生したと判定された場合は、点火時期を基準の点火時期よりも進角側に変化させ、失火の発生を抑制する。
<When a misfire occurs>
For example, if the control parameters to be changed include the fuel injection amount, the
変化対象の制御パラメータにEGR量が含まれる場合は、回避制御部54は、失火が発生したと判定された場合は、EGR量を基準のEGR量よりも減少させ、失火の発生を抑制する。例えば、EGRバルブ22を閉じ側に制御する。変化対象の制御パラメータに可変バルブタイミング機構の制御量が含まれる場合は、回避制御部54は、失火が発生したと判定された場合は、可変バルブタイミング機構の制御量を基準の制御量よりも失火の発生を抑制する側に変化させ、失火の発生を抑制する。可変バルブタイミング機構の制御量は、排気弁の可変バルブタイミング機構を制御する場合は排気バルブの開閉タイミングになり、吸気弁の可変バルブタイミング機構を制御する場合は吸気バルブの開閉タイミングになる。例えば、排気弁の開弁期間と吸気弁の開弁期間とのオバーラップ期間が減少するように、制御量を変化させ、内部EGR量を減少させ、失火の発生を抑制する。
If the control parameters to be changed include the EGR amount, the
回避制御部54は、失火が発生したと判定された場合は、変化対象の制御パラメータについて、基本制御部55が算出した基準の制御パラメータを変化させ、変化させた制御パラメータを、基本制御部55に伝達し、基本制御部55の制御に反映させる。回避制御部54は、失火が発生したと判定された場合は、変化対象の制御パラメータを、失火の発生を抑制する側に次第に変化させ、失火が発生していないと判定された場合は、変化対象の制御パラメータを、抑制する側とは反対側に次第に戻す。また、回避制御部54は、失火の発生頻度が増加するに従って、失火の発生を抑制する側への変化対象の制御パラメータの変化量を増加させてもよい。気筒ごとに、変化対象の制御パラメータを変化させることができる場合は、失火が発生した気筒の変化対象の制御パラメータが変化されてもよい。
If it is determined that a misfire has occurred, the
2.実施の形態2
実施の形態2に係る制御装置50について図面を参照して説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る制御装置50の基本的な構成は実施の形態1と同様である。本実施の形態では、ガス圧演算部52が熱発生率dQ/dθdを算出し、異常燃焼判定部53が熱発生率dQ/dθdを用いて異常燃焼の発生の有無を判定する点が実施の形態1と異なる。
2. Second embodiment
A
<実熱発生率dQ/dθの算出>
ガス圧演算部52が、各クランク角度θdにおいて、気筒内のガス圧Pcyl及びクランク角度θdに基づいて、単位クランク角度当たりの熱発生率dQ/dθdを算出する。
<Calculation of actual heat release rate dQ/dθ>
A gas
本実施の形態では、ガス圧演算部52は、次式を用い、各クランク角度θdにおいて、単位クランク角度当たりの熱発生率dQ/dθdを算出する。
ここで、κは、比熱比であり、Vcly_θは、各クランク角度θdにおける燃焼気筒のシリンダ容積であり、式(3)を用いて説明したように算出される。算出された各クランク角度θdの熱発生率dQ/dθdは、他の演算値と同様に、RAM等の記憶装置91に記憶される。
Here, κ is the specific heat ratio, and Vcly_θ is the cylinder volume of the combustion cylinder at each crank angle θd, and is calculated as described above using equation (3). The calculated heat release rate dQ/dθd for each crank angle θd is stored in a
<異常燃焼の判定原理>
以下で、熱発生率dQ/dθdによる異常燃焼の判定の原理について説明する。
図16には、プレイグニッションが発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxに対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxと、制御装置50により算出された熱発生率のピーク値dQ/dθd_maxに対応するクランク角度θd_dQ/dθdmaxとの関係がプロットされている。ここで、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxは、実際の気筒内のガス圧(例えば気筒内のガス圧センサで計測した値)から算出した値である。
<Principle for determining abnormal combustion>
The principle of determining abnormal combustion based on the heat release rate dQ/dθd will be described below.
16 plots the relationship between the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate in each combustion cycle and the crank angle θd_dQ/dθdmax corresponding to the peak value dQ/dθd_max of the heat release rate calculated by the
プレイグニッションが発生していると判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも右側における、熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmax(図16の破線上側)と、プレイグニッションが発生していないと判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも左側における、熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmax(図16の破線下側)と、を明確に分離できるため、プレイグニッションの発生を精度よく判定する判定閾値(図16の破線)の設定が可能となる。これは、クランク角加速度αと異なり、熱発生率dQ/dθdは、角度依存性が少なく、プレイグニッションの発生の影響が良く表れるためである。 Because it is possible to clearly separate the crank angle θd_dQ/dθdmax (above the dashed line in FIG. 16) corresponding to the peak value of the heat release rate to the right of the dashed dotted line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that pre-ignition is occurring, and the crank angle θd_dQ/dθdmax (below the dashed line in FIG. 16) corresponding to the peak value of the heat release rate to the left of the dashed dotted line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that pre-ignition is not occurring, it is possible to set a judgment threshold value (dashed line in FIG. 16) that accurately determines the occurrence of pre-ignition. This is because, unlike the crank angular acceleration α, the heat release rate dQ/dθd has little angle dependency and is therefore able to clearly show the effects of the occurrence of pre-ignition.
図17には、失火が発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxに対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxと、制御装置50により算出された熱発生率のピーク値dQ/dθd_maxに対応するクランク角度θd_dQ/dθdmaxとの関係がプロットされている。なお、図17の横軸及び縦軸のスケールは、図16の横軸及び縦軸のスケールよりも拡大されている。ここで、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxは、実際の気筒内のガス圧(例えば気筒内のガス圧センサで計測した値)から算出した値である。
In FIG. 17, the relationship between the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate and the crank angle θd_dQ/dθdmax corresponding to the peak value dQ/dθd_max of the heat release rate calculated by the
失火が発生していると判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも左側における、熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmax(図17の破線下側)と、失火が発生していないと判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも右側における、熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmax(図17の破線上側)と、を明確に分離できるため、失火の発生を精度よく判定する判定閾値(図17の破線)の設定が可能となる。これは、クランク角加速度αと異なり、熱発生率dQ/dθdは、角度依存性が少なく、失火の発生の影響が良く表れるためである。 It is possible to clearly separate the crank angle θd_dQ/dθdmax (below the dashed line in FIG. 17) corresponding to the peak value of the heat release rate to the left of the dashed line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that a misfire is occurring, from the crank angle θd_dQ/dθdmax (above the dashed line in FIG. 17) corresponding to the peak value of the heat release rate to the right of the dashed line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate for which it is desired to determine that a misfire is not occurring. This makes it possible to set a judgment threshold value (dashed line in FIG. 17) that accurately determines the occurrence of a misfire. This is because, unlike the crank angular acceleration α, the heat release rate dQ/dθd has little angle dependency and is clearly affected by the occurrence of a misfire.
以上で説明したように、プレイグニッション及び失火等の異常燃焼の発生の有無は、角度依存性が少ない熱発生率dQ/dθdにより判定できる。 As explained above, the occurrence of abnormal combustion such as pre-ignition and misfire can be determined by the heat release rate dQ/dθd, which has little angle dependency.
<異常燃焼の判定>
そこで、異常燃焼判定部53は、各クランク角度θdの燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnに基づいて算出された、判定角度区間Δθdetの各クランク角度θdの熱発生率dQ/dθdに基づいて、内燃機関の異常燃焼の発生の有無を判定する。
<Determining abnormal combustion>
Therefore, the abnormal
上述したように、クランク角加速度αと異なり、熱発生率dQ/dθdは、角度依存性が少なく、異常燃焼の発生の影響が良く表れる。よって、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnに基づいて算出された熱発生率dQ/dθdに基づいて、異常燃焼の発生の有無を精度よく判定できる。 As described above, unlike the crank angular acceleration α, the heat release rate dQ/dθd has little angle dependency and is highly sensitive to the effects of abnormal combustion. Therefore, the presence or absence of abnormal combustion can be accurately determined based on the heat release rate dQ/dθd calculated based on the increase in gas pressure due to combustion ΔPcyl_brn.
<プレイグニッションの判定>
本実施の形態では、異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおける、熱発生率dQ/dθdのピーク値を判定し、ピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmaxと、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preとを比較することにより、プレイグニッションの発生の有無を判定する。
<Judgment of Preignition>
In this embodiment, the abnormal
図16を用いて説明したように、プレイグニッションの発生時と未発生時との間で、θd_dQ/dθdmaxの傾向差が生じる。よって、プレイグニッションの発生時のθd_dQ/dθdmaxと、未発生時のθd_dQ/dθdmaxとの間に、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを設定することにより、プレイグニッションの発生の有無を精度よく判定することができる。 As explained using FIG. 16, a difference in tendency of θd_dQ/dθdmax occurs between when pre-ignition occurs and when it does not occur. Therefore, by setting the angle threshold value Thθ_pre for pre-ignition between θd_dQ/dθdmax when pre-ignition occurs and θd_dQ/dθdmax when pre-ignition does not occur, it is possible to accurately determine whether pre-ignition has occurred.
異常燃焼判定部53は、dQ/dθdのピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmaxが、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを上回った場合は、プレイグニッションが発生したと判定し、θd_dQ/dθdmaxが、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを下回った場合は、プレイグニッションが発生していないと判定する。
The abnormal
異常燃焼判定部53は、内燃機関の運転状態に基づいて、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを設定する。例えば、異常燃焼判定部53は、運転状態と角度閾値Thθ_preとの関係が設定されたプレイグニッション用のガス圧閾値データを参照し、現在の運転状態に対応するプレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを設定する。内燃機関の運転状態として、筒内吸入気体量の状態(例えば、吸気管内のガス圧Pin、吸入空気量など)、空燃比、回転速度(回転角速度)等が用いられる。
The abnormal
<失火の判定>
異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおける、熱発生率dQ/dθdのピーク値を判定し、ピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmaxと、失火用の角度閾値Thθ_mfとを比較することにより、失火の発生の有無を判定する。
<Judgment of misfire>
The abnormal
図17を用いて説明したように、失火の発生時と未発生時との間で、θd_dQ/dθdmaxの傾向差が生じる。よって、失火の発生時のθd_dQ/dθdmaxと、未発生時のθd_dQ/dθdmaxとの間に、失火用の角度閾値Thθ_mfを設定することにより、失火の発生の有無を精度よく判定することができる。 As explained using FIG. 17, there is a difference in the tendency of θd_dQ/dθdmax between when a misfire occurs and when it does not. Therefore, by setting the angle threshold value Thθ_mf for misfire between θd_dQ/dθdmax when a misfire occurs and θd_dQ/dθdmax when a misfire does not occur, it is possible to accurately determine whether a misfire has occurred.
異常燃焼判定部53は、熱発生率dQ/dθdのピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmaxが、失火用の角度閾値Thθ_mfを下回った場合は、失火が発生したと判定し、θd_dQ/dθdmaxが、失火用の角度閾値Thθ_mfを上回った場合は、失火が発生していないと判定する。
The abnormal
異常燃焼判定部53は、内燃機関の運転状態に基づいて、失火用の角度閾値Thθ_mfを設定する。例えば、異常燃焼判定部53は、運転状態と角度閾値Thθ_mfとの関係が設定された失火用のガス圧閾値データを参照し、現在の運転状態に対応する失火用の角度閾値Thθ_mfを設定する。内燃機関の運転状態として、筒内吸入気体量の状態(例えば、吸気管内のガス圧Pin、吸入空気量など)、空燃比、回転速度(回転角速度)等が用いられる。
The abnormal
<失火を考慮したdQ/dθdのピーク値の算出>
また、異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおける、熱発生率dQ/dθdのピーク値を判定し、ピーク値が、失火状態対応閾値ThdQ_mfよりも小さい場合は、判定角度区間Δθdet内に予め設定された失火状態対応の角度θd_mfを、ピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmaxとして設定する。
<Calculation of Peak Value of dQ/dθd Taking Misfire into Account>
In addition, the abnormal
この構成によれば、失火が発生し、熱発生率dQ/dθdが0付近になり、そのピーク値の判定が難しくなった場合でも、失火状態対応の角度θd_mfを、ピーク値に対応するクランク角度θd_dQ/dθdmaxとして設定することができ、θd_dQ/dθdmaxが燃焼サイクルごと変動しないようにでき、失火の判定誤差が生じることを抑制できる。 With this configuration, even if a misfire occurs and the heat release rate dQ/dθd approaches 0, making it difficult to determine its peak value, the angle θd_mf corresponding to the misfire state can be set as the crank angle θd_dQ/dθdmax corresponding to the peak value, and θd_dQ/dθdmax can be prevented from fluctuating with each combustion cycle, thereby suppressing the occurrence of errors in misfire determination.
3.実施の形態3
実施の形態3に係る制御装置50について図面を参照して説明する。上記の実施の形態1と同様の構成部分は説明を省略する。本実施の形態に係る制御装置50の基本的な構成は実施の形態1と同様である。本実施の形態では、ガス圧演算部52が熱発生率dQ/dθd及び質量燃焼割合MFBを算出し、異常燃焼判定部53が質量燃焼割合MFBを用いて異常燃焼の発生の有無を判定する点が実施の形態1と異なる。
3. Third embodiment
A
<実熱発生率dQ/dθの算出>
実施の形態2と同様に、ガス圧演算部52が、各クランク角度θdにおいて、気筒内のガス圧Pcyl及びクランク角度θdに基づいて、単位クランク角度当たりの熱発生率dQ/dθdを算出する。
<Calculation of actual heat release rate dQ/dθ>
As in the second embodiment, the gas
ガス圧演算部52は、式(12)を用い、各クランク角度θdにおいて、単位クランク角度当たりの熱発生率dQ/dθdを算出する。
The gas
<質量燃焼割合MFBの算出>
ガス圧演算部52は、燃焼期間において熱発生率dQ/dθdを積分することによって、各クランク角度θdの質量燃焼割合MFBを算出する。
<Calculation of mass fraction burned (MFB)>
The gas
本実施の形態では、ガス圧演算部52は、次式を用い、熱発生率dQ/dθdを、開始角度θ0から各クランク角度θdまで積分した区間積分値を、燃焼期間全体に亘って熱発生率dQ/dθdを積分した全積分値Q0で除算して、各クランク角度θdの質量燃焼割合MFBを算出する。ガス圧演算部52は、各クランク角度θdにおいて、質量燃焼割合MFBを算出する演算処理を行う。算出された各クランク角度θdの質量燃焼割合MFBは、他の演算値と同様に、RAM等の記憶装置91に記憶される。
以下で、質量燃焼割合MFBによる異常燃焼の判定の原理について説明する。
図18には、プレイグニッションが発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxに対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxと、制御装置50により算出された質量燃焼割合MFBが判定割合(本例では、90%)に到達するクランク角度θd_MFB90との関係がプロットされている。ここで、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxは、実際の気筒内のガス圧(例えば気筒内のガス圧センサで計測した値)から算出した値である。
In this embodiment, the gas
The principle of determining abnormal combustion based on the mass fraction burned (MFB) will be described below.
18 plots the relationship between the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate in each combustion cycle and the crank angle θd_MFB90 at which the mass fraction burned MFB calculated by the
プレイグニッションが発生していると判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも右側における、質量燃焼割合MFBが判定割合(90%)に到達するクランク角度θd_MFB90(図18の破線上側)と、プレイグニッションが発生していないと判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも左側における、質量燃焼割合MFBが判定割合(90%)に到達するクランク角度θd_MFB90(図18の破線下側)と、を明確に分離できるため、プレイグニッションの発生を精度よく判定する判定閾値(図18の破線)の設定が可能となる。これは、クランク角加速度αと異なり、質量燃焼割合MFBは、角度依存性が少なく、プレイグニッションの発生の影響が良く表れるためである。 It is possible to clearly separate the crank angle θd_MFB90 (above the dashed line in FIG. 18) at which the mass burn fraction MFB reaches the determination percentage (90%) on the right side of the dashed line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate at which it is desired to determine that pre-ignition is occurring, and the crank angle θd_MFB90 (below the dashed line in FIG. 18) at which the mass burn fraction MFB reaches the determination percentage (90%) on the left side of the dashed line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate at which it is desired to determine that pre-ignition is not occurring. This makes it possible to set a determination threshold value (dashed line in FIG. 18) that accurately determines the occurrence of pre-ignition. This is because, unlike the crank angular acceleration α, the mass burn fraction MFB has little angle dependency and the effect of the occurrence of pre-ignition is clearly apparent.
図19には、失火が発生する燃焼サイクルと発生しない燃焼サイクルが混在する場合において、各燃焼サイクルにおける、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxに対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxと、制御装置50により算出された質量燃焼割合MFBが判定割合(90%)に到達するクランク角度θd_MFB90との関係がプロットされている。なお、図19の横軸及び縦軸のスケールは、図18の横軸及び縦軸のスケールよりも拡大されている。ここで、実熱発生率のピーク値dQ/dθ_maxは、実際の気筒内のガス圧(例えば気筒内のガス圧センサで計測した値)から算出した値である。
Figure 19 plots the relationship between the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value dQ/dθ_max of the actual heat release rate in each combustion cycle, and the crank angle θd_MFB90 at which the mass fraction burned MFB calculated by the
失火が発生していると判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも左側における、質量燃焼割合MFBが判定割合(90%)に到達するクランク角度θd_MFB90(図19の破線下側)と、失火が発生していないと判定したい実熱発生率のピーク値に対応するクランク角度θ_dQ/dθmaxの領域である1点鎖線よりも右側における、質量燃焼割合MFBが判定割合(90%)に到達するクランク角度θd_MFB90(図19の破線上側)と、を明確に分離できるため、失火の発生を精度よく判定する判定閾値(図19の破線)の設定が可能となる。これは、クランク角加速度αと異なり、質量燃焼割合MFBは、角度依存性が少なく、失火の発生の影響が良く表れるためである。 The crank angle θd_MFB90 (below the dashed line in FIG. 19) at which the mass fraction burned MFB reaches the determination percentage (90%) on the left side of the dashed line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate at which it is desired to determine that a misfire is occurring, can be clearly separated from the crank angle θd_MFB90 (above the dashed line in FIG. 19) at which the mass fraction burned MFB reaches the determination percentage (90%) on the right side of the dashed line, which is the region of the crank angle θ_dQ/dθmax corresponding to the peak value of the actual heat release rate at which it is desired to determine that a misfire is not occurring. This makes it possible to set a determination threshold value (dashed line in FIG. 19) that accurately determines the occurrence of a misfire. This is because, unlike the crank angular acceleration α, the mass fraction burned MFB has little angle dependency and is more clearly affected by the occurrence of a misfire.
以上で説明したように、プレイグニッション及び失火等の異常燃焼の発生の有無は、角度依存性が少ない質量燃焼割合MFBにより判定できる。 As explained above, the occurrence of abnormal combustion such as pre-ignition and misfire can be determined by the mass fraction burned (MFB), which has little angle dependency.
<異常燃焼の判定>
そこで、異常燃焼判定部53は、各クランク角度θdの燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnに基づいて算出された、判定角度区間Δθdetの各クランク角度θdの質量燃焼割合MFBに基づいて、内燃機関の異常燃焼の発生の有無を判定する。
<Determining abnormal combustion>
Therefore, the abnormal
上述したように、クランク角加速度αと異なり、質量燃焼割合MFBは、角度依存性が少なく、異常燃焼の発生の影響が良く表れる。よって、燃焼によるガス圧の増加分ΔPcyl_brnに基づいて算出された質量燃焼割合MFBに基づいて、異常燃焼の発生の有無を精度よく判定できる。 As described above, unlike the crank angular acceleration α, the mass fraction burned MFB has little angle dependency and is more susceptible to the effects of abnormal combustion. Therefore, the presence or absence of abnormal combustion can be accurately determined based on the mass fraction burned MFB calculated based on the increase in gas pressure due to combustion ΔPcyl_brn.
<プレイグニッションの判定>
本実施の形態では、異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおいて、質量燃焼割合MFBが判定割合(例えば、90%)になるクランク角度θd_MFB90を判定し、判定割合に対応するクランク角度θd_MFB90と、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preとを比較することにより、プレイグニッションの発生の有無を判定する。判定割合は、90%以外の割合に設定されてもよい。
<Judgment of Preignition>
In this embodiment, the abnormal
図18を用いて説明したように、プレイグニッションの発生時と未発生時との間で、θd_MFB90の傾向差が生じる。よって、プレイグニッションの発生時のθd_MFB90と、未発生時のθd_MFB90との間に、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを設定することにより、プレイグニッションの発生の有無を精度よく判定することができる。 As explained using FIG. 18, a difference in tendency of θd_MFB90 occurs between when pre-ignition occurs and when it does not occur. Therefore, by setting the angle threshold value Thθ_pre for pre-ignition between θd_MFB90 when pre-ignition occurs and θd_MFB90 when pre-ignition does not occur, it is possible to accurately determine whether pre-ignition has occurred.
異常燃焼判定部53は、質量燃焼割合MFBが判定割合(90%)になるクランク角度θd_MFB90が、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを上回った場合は、プレイグニッションが発生したと判定し、θd_MFB90が、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを下回った場合は、プレイグニッションが発生していないと判定する。
The abnormal
異常燃焼判定部53は、内燃機関の運転状態に基づいて、プレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを設定する。例えば、異常燃焼判定部53は、運転状態と角度閾値Thθ_preとの関係が設定されたプレイグニッション用のガス圧閾値データを参照し、現在の運転状態に対応するプレイグニッション用の角度閾値Thθ_preを設定する。内燃機関の運転状態として、筒内吸入気体量の状態(例えば、吸気管内のガス圧Pin、吸入空気量など)、空燃比、回転速度(回転角速度)等が用いられる。
The abnormal
<失火の判定>
異常燃焼判定部53は、判定角度区間Δθdetにおいて、質量燃焼割合MFBが判定割合(例えば、90%)になるクランク角度θd_MFB90を判定し、判定割合に対応するクランク角度θd_MFB90と、失火用の角度閾値Thθ_mfとを比較することにより、失火の発生の有無を判定する。
<Judgment of misfire>
The abnormal
図19を用いて説明したように、失火の発生時と未発生時との間で、θd_MFB90の傾向差が生じる。よって、失火の発生時のθd_MFB90と、未発生時のθd_MFB90との間に、失火用の角度閾値Thθ_mfを設定することにより、失火の発生の有無を精度よく判定することができる。 As explained using FIG. 19, there is a difference in the tendency of θd_MFB90 between when a misfire occurs and when it does not occur. Therefore, by setting the angle threshold value Thθ_mf for misfire between θd_MFB90 when a misfire occurs and θd_MFB90 when a misfire does not occur, it is possible to accurately determine whether a misfire has occurred.
異常燃焼判定部53は、質量燃焼割合MFBが判定割合(90%)になるクランク角度θd_MFB90が、失火用の角度閾値Thθ_mfを下回った場合は、失火が発生したと判定し、θd_MFB90が、失火用の角度閾値Thθ_mfを上回った場合は、失火が発生していないと判定する。
The abnormal
異常燃焼判定部53は、内燃機関の運転状態に基づいて、失火用の角度閾値Thθ_mfを設定する。例えば、異常燃焼判定部53は、運転状態と角度閾値Thθ_mfとの関係が設定された失火用のガス圧閾値データを参照し、現在の運転状態に対応する失火用の角度閾値Thθ_mfを設定する。内燃機関の運転状態として、筒内吸入気体量の状態(例えば、吸気管内のガス圧Pin、吸入空気量など)、空燃比、回転速度(回転角速度)等が用いられる。
The abnormal
<その他の実施の形態>
(1)上記の各実施の形態においては、角度情報検出部51は、クランク角センサ11の出力信号が用いる場合を例に説明した。しかし、リンクギヤの歯などを検出する他のクランク角センサが設けられ、角度情報検出部51は他のクランク角センサの出力信号を用いてもよい。
<Other embodiments>
(1) In the above embodiments, the angle
(2)上記の各実施の形態においては、気筒数が3つの3気筒エンジンが用いられる場合を例に説明した。しかし、任意の気筒数(例えば、1気筒、2気筒、4気筒、6気筒)のエンジンが用いられてもよい。 (2) In each of the above embodiments, a three-cylinder engine is used as an example. However, an engine with any number of cylinders (e.g., one, two, four, or six cylinders) may be used.
本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、1つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。 Although various exemplary embodiments and examples are described in this application, the various features, aspects, and functions described in one or more of the embodiments are not limited to application in a particular embodiment, but may be applied to the embodiments alone or in various combinations. Thus, countless variations not illustrated are anticipated within the scope of the technology disclosed in this specification. For example, this includes cases in which at least one component is modified, added, or omitted, and even cases in which at least one component is extracted and combined with components of another embodiment.
1:内燃機関、11:クランク角センサ、50:内燃機関の制御装置、51:角度情報検出部、52:ガス圧演算部、53:異常燃焼判定部、54:回避制御部、dQ/dθd:熱発生率、Pcyl:気筒内のガス圧、Pcyl_Δbrnmax:燃焼による気筒内のガス圧の増加分のピーク値に対応するクランク角度における気筒内のガス圧、Pcyl_unbrn:未燃焼時の気筒内のガス圧、ThΔP_0:零超過判定閾値、ThΔP_mf:失火状態対応閾値、Thθ_mf:失火用の角度閾値、Thθ_pre:プレイグニッション用の角度閾値、ThP_mf:失火用のガス圧閾値、ThP_pre:プレイグニッション用のガス圧閾値、ThdQ_mf:失火状態対応閾値、ΔPcyl_brn:燃焼によるガス圧の増加分、Δθdet:判定角度区間、αd:クランク角加速度、θd:クランク角度、θd1:第1クランク角度、θd2:第2クランク角度、θd3:第3クランク角度、θd_Δbrnmax:燃焼による気筒内のガス圧の増加分のピーク値に対応するクランク角度、θd_MFB90:質量燃焼割合が判定割合に到達するクランク角度、θd_dQ/dθdmax:熱発生率のピーク値に対応するクランク角度、θd_mf:失火状態対応の角度、ωd:クランク角速度 1: internal combustion engine, 11: crank angle sensor, 50: control device for internal combustion engine, 51: angle information detection unit, 52: gas pressure calculation unit, 53: abnormal combustion judgment unit, 54: avoidance control unit, dQ/dθd: heat generation rate, Pcyl: gas pressure in cylinder, Pcyl_Δbrnmax: gas pressure in cylinder at crank angle corresponding to peak value of increase in gas pressure in cylinder due to combustion, Pcyl_unbrn: gas pressure in cylinder when uncombusted, ThΔP_0: exceed-zero judgment threshold, ThΔP_mf: misfire state corresponding threshold, Thθ_mf: angle threshold for misfire, Thθ_pre: angle threshold for pre-ignition, ThP_mf: gas pressure threshold for misfire, ThP _pre: gas pressure threshold for pre-ignition, ThdQ_mf: misfire state corresponding threshold, ΔPcyl_brn: increase in gas pressure due to combustion, Δθdet: judgment angle section, αd: crank angular acceleration, θd: crank angle, θd1: first crank angle, θd2: second crank angle, θd3: third crank angle, θd_Δbrnmax: crank angle corresponding to the peak value of the increase in gas pressure in the cylinder due to combustion, θd_MFB90: crank angle at which the mass combustion ratio reaches the judgment ratio, θd_dQ/dθdmax: crank angle corresponding to the peak value of the heat release rate, θd_mf: angle corresponding to the misfire state, ωd: crank angular velocity
Claims (12)
各前記クランク角度において、前記クランク角度、及び前記クランク角加速度に基づいて、気筒内のガス圧によりクランク軸にかかるガス圧トルクの内、燃焼によるガス圧トルクの増加分を算出し、各前記クランク角度において、前記燃焼によるガス圧トルクの増加分及び前記クランク角度に基づいて、前記燃焼によるガス圧の増加分を算出するガス圧演算部と、
燃焼期間に対応して設定した判定角度区間の各前記クランク角度の前記燃焼によるガス圧の増加分に基づいて、内燃機関の異常燃焼の発生の有無を判定する異常燃焼判定部と、
を備えた内燃機関の制御装置。 an angle information detection unit that detects a crank angle and a crank angular acceleration based on an output signal of the crank angle sensor;
a gas pressure calculation unit that calculates, for each of the crank angles, an increment in gas pressure torque due to combustion, among the gas pressure torque applied to the crankshaft by the gas pressure in a cylinder, based on the crank angle and the crank angular acceleration, and calculates, for each of the crank angles, an increment in gas pressure torque due to combustion, based on the increment in gas pressure torque due to combustion and the crank angle;
an abnormal combustion determination unit that determines whether or not abnormal combustion has occurred in the internal combustion engine based on an increment in gas pressure due to the combustion at each crank angle within a determination angle section that is set corresponding to a combustion period;
A control device for an internal combustion engine comprising:
前記異常燃焼判定部は、前記判定角度区間における、前記燃焼によるガス圧の増加分のピーク値を判定し、前記ピーク値に対応する前記クランク角度における前記気筒内のガス圧と、プレイグニッション用のガス圧閾値とを比較することにより、プレイグニッションの発生の有無を判定する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 the gas pressure calculation unit calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, assuming that uncombusted fuel is not yet burned, based on a current state of an intake gas amount in the cylinder and the crank angle, at each of the crank angles, and calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, based on the gas pressure in the cylinder when uncombusted and an increase in gas pressure due to the combustion, at each of the crank angles;
2. The control device for an internal combustion engine as described in claim 1, wherein the abnormal combustion judgment unit judges a peak value of the increase in gas pressure due to the combustion in the judgment angle section, and judges whether or not pre-ignition has occurred by comparing the gas pressure in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value with a gas pressure threshold value for pre-ignition.
前記異常燃焼判定部は、前記判定角度区間における、前記燃焼によるガス圧の増加分のピーク値を判定し、前記ピーク値に対応する前記クランク角度における前記気筒内のガス圧と、失火用のガス圧閾値とを比較することにより、失火の発生の有無を判定する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 the gas pressure calculation unit calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, assuming that uncombusted fuel is not yet burned, based on a current state of an intake gas amount in the cylinder and the crank angle, at each of the crank angles, and calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, based on the gas pressure in the cylinder when uncombusted and an increase in gas pressure due to the combustion, at each of the crank angles;
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormal combustion judgment unit judges a peak value of an increase in gas pressure due to the combustion in the judgment angle section, and judges whether or not a misfire has occurred by comparing the gas pressure in the cylinder at the crank angle corresponding to the peak value with a gas pressure threshold value for misfire.
各前記クランク角度において、前記気筒内のガス圧及び前記クランク角度に基づいて、単位クランク角度当たりの熱発生率を算出し、
前記異常燃焼判定部は、前記判定角度区間における、前記熱発生率のピーク値を判定し、前記ピーク値に対応する前記クランク角度と、プレイグニッション用の角度閾値とを比較することにより、プレイグニッションの発生の有無を判定する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 the gas pressure calculation unit calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, assuming that uncombusted fuel is not yet burned, based on a current state of an intake gas amount in the cylinder and the crank angle, at each of the crank angles, and calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, based on the gas pressure in the cylinder when uncombusted and an increase in gas pressure due to the combustion, at each of the crank angles;
calculating a heat release rate per unit crank angle based on the gas pressure in the cylinder and the crank angle at each of the crank angles;
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormal combustion judgment unit judges a peak value of the heat release rate in the judgment angle section, and judges whether or not pre-ignition has occurred by comparing the crank angle corresponding to the peak value with an angle threshold value for pre-ignition.
各前記クランク角度において、前記気筒内のガス圧、及び前記クランク角度に基づいて、単位クランク角度当たりの熱発生率を算出し、
前記異常燃焼判定部は、前記判定角度区間における、前記熱発生率のピーク値を判定し、前記ピーク値に対応する前記クランク角度と、失火用の角度閾値とを比較することにより、失火の発生の有無を判定する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 the gas pressure calculation unit calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, assuming that uncombusted fuel is not yet burned, based on a current state of an intake gas amount in the cylinder and the crank angle, at each of the crank angles, and calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, based on the gas pressure in the cylinder when uncombusted and an increase in gas pressure due to the combustion, at each of the crank angles;
calculating a heat release rate per unit crank angle based on the gas pressure in the cylinder and the crank angle at each of the crank angles;
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormal combustion determination unit determines a peak value of the heat release rate in the determination angle interval, and determines whether or not a misfire has occurred by comparing the crank angle corresponding to the peak value with an angle threshold value for misfire.
各前記クランク角度において、前記気筒内のガス圧、及び前記クランク角度に基づいて、単位クランク角度当たりの熱発生率を算出し、
前記燃焼期間において前記熱発生率を積分することによって、各前記クランク角度の質量燃焼割合を算出し、
前記異常燃焼判定部は、前記判定角度区間において、前記質量燃焼割合が判定割合になる前記クランク角度を判定し、前記判定割合に対応する前記クランク角度と、プレイグニッション用の角度閾値とを比較することにより、プレイグニッションの発生の有無を判定する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 the gas pressure calculation unit calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, assuming that uncombusted fuel is not yet burned, based on a current state of an intake gas amount in the cylinder and the crank angle, at each of the crank angles, and calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, based on the gas pressure in the cylinder when uncombusted and an increase in gas pressure due to the combustion, at each of the crank angles;
calculating a heat release rate per unit crank angle based on the gas pressure in the cylinder and the crank angle at each of the crank angles;
calculating a mass combustion fraction for each of the crank angles by integrating the heat release rate over the combustion period;
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormal combustion judgment unit judges the crank angle at which the mass combustion rate becomes a judgment rate in the judgment angle range, and judges whether or not pre-ignition has occurred by comparing the crank angle corresponding to the judgment rate with an angle threshold value for pre-ignition.
各前記クランク角度において、前記気筒内のガス圧、及び前記クランク角度に基づいて、単位クランク角度当たりの熱発生率を算出し、
前記燃焼期間において前記熱発生率を積分することによって、各前記クランク角度の質量燃焼割合を算出し、
前記異常燃焼判定部は、前記判定角度区間において、前記質量燃焼割合が判定割合になる前記クランク角度を判定し、前記判定割合に対応する前記クランク角度と、失火用の角度閾値とを比較することにより、失火の発生の有無を判定する請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 the gas pressure calculation unit calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, assuming that uncombusted fuel is not yet burned, based on a current state of an intake gas amount in the cylinder and the crank angle, at each of the crank angles, and calculates a gas pressure in the cylinder when uncombusted, based on the gas pressure in the cylinder when uncombusted and an increase in gas pressure due to the combustion, at each of the crank angles;
calculating a heat release rate per unit crank angle based on the gas pressure in the cylinder and the crank angle at each of the crank angles;
calculating a mass combustion fraction for each of the crank angles by integrating the heat release rate over the combustion period;
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the abnormal combustion determination unit determines the crank angle at which the mass combustion rate becomes a determination rate in the determination angle range, and determines whether or not a misfire has occurred by comparing the crank angle corresponding to the determination rate with an angle threshold value for misfire.
圧縮行程及び燃焼行程において前記クランク角度を遅角側に変化させたときに、
圧縮行程において、前記燃焼によるガス圧の増加分が、零超過判定閾値よりも大きくなった前記クランク角度を、第1クランク角度として判定し、
前記第1クランク角度の後、前記燃焼によるガス圧の増加分が、前記零超過判定閾値以下になった前記クランク角度を、第2クランク角度として判定し、
前記圧縮行程の後の燃焼行程において、前記第2クランク角度の後、前記燃焼によるガス圧の増加分が、前記零超過判定閾値よりも大きくなった前記クランク角度を、第3クランク角度として判定し、
前記第1クランク角度及び第3クランク角度が存在する場合は、前記第1クランク角度から前記第2クランク角度に対応する角度区間の前記燃焼によるガス圧の増加分を0に設定する請求項1から9のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。 The gas pressure calculation unit is
When the crank angle is changed to the retard side in the compression stroke and the combustion stroke,
determining, as a first crank angle, the crank angle at which an increase in gas pressure due to the combustion becomes greater than a zero exceedance determination threshold during a compression stroke;
determining, after the first crank angle, the crank angle at which an increase in gas pressure due to the combustion becomes equal to or less than the over-zero determination threshold, as a second crank angle;
In a combustion stroke following the compression stroke, the crank angle at which an increase in gas pressure due to the combustion becomes greater than the over-zero determination threshold after the second crank angle is determined as a third crank angle;
10. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein, when the first crank angle and the third crank angle exist, an increase in gas pressure due to the combustion in an angle section corresponding to the first crank angle to the second crank angle is set to 0.
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2023
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