JP2010127229A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine, easily improving (maintaining) the detection accuracy of cylinder internal pressure while suppressing deterioration of drivability. <P>SOLUTION: The control device of the internal combustion engine includes: a dynamic compression top dead center detection means correcting a compression top dead center by adding or subtracting a preset crank angle correction amount, which represents a deviation from a crank angle position where the combustion chamber volume of the internal combustion engine is minimum, to or from the compression top dead center obtained by a compression top dead center detection means and detecting a dynamic compression bottom dead center; and a cylinder internal pressure sampling means sampling cylinder internal pressure at every predetermined crank angle specified by a unit angle signal on the basis of a dynamic compression top dead center. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、内燃機関の筒内圧を検出する制御装置に関し、特に筒内圧のサンプリングを行う際のクランク角度位置の精度を向上させるための技術に関する。   The present invention relates to a control device that detects an in-cylinder pressure of an internal combustion engine, and more particularly to a technique for improving the accuracy of a crank angle position when sampling the in-cylinder pressure.

従来の内燃機関の制御装置では、所定のクランク角度位置毎に筒内圧のサンプリングを行うために、クランク角度位置を検出するクランク角センサを用いている。クランク軸に設けられたプレートに対峙して、電磁式または光学式のクランク角センサを設置することによりエッジを検出し、それによって得られるパルス信号に基づき内燃機関の回転速度やピストンの圧縮上死点位置が検出される。   A conventional control device for an internal combustion engine uses a crank angle sensor that detects the crank angle position in order to sample the in-cylinder pressure at every predetermined crank angle position. An edge is detected by installing an electromagnetic or optical crank angle sensor against the plate provided on the crankshaft, and the rotational speed of the internal combustion engine and the compression deadness of the piston are determined based on the pulse signal obtained thereby. A point position is detected.

しかしながら、プレートのエッジで与えられる静的な圧縮上死点と、暖気後の内燃機関で燃焼室容積が最小になる位置との間にズレがある。これは内燃機関のピストンに慣性力がかかる、連接棒両端のピストンピン／クランクピン軸受に隙間がある、サイドスラストの変化によりピストンが首を振る、というようなことが主な理由として挙げられる。   However, there is a gap between the static compression top dead center given by the edge of the plate and the position where the combustion chamber volume is minimized in the internal combustion engine after warming up. This is mainly because the inertial force is applied to the piston of the internal combustion engine, there is a gap in the piston pin / crankpin bearings at both ends of the connecting rod, and the piston shakes the head due to a change in side thrust.

上記のズレにより、クランク角度位置に対する燃焼室容積にズレが生じるため、クランク角度位置θの関数として与えられる燃焼室容積Ｖの変化量ｄＶ／ｄθと、クランク角度位置毎にサンプリングされた筒内圧Ｐと、に基づき算出される平均有効圧が正確に演算できない可能性がある。筒内圧Ｐはクランク角度位置によって急激に変化するため、僅かなクランク角度位置のズレでも平均有効圧は大幅に変化してしまう。そのため、暖機後の内燃機関で燃焼室容積が最小になる位置を動的な圧縮上死点とし、その動的圧縮上死点を基準とする所定のクランク角度毎に前記筒内圧のサンプリングを正確に行うことが望まれている。   Due to the above deviation, the combustion chamber volume is displaced from the crank angle position. Therefore, the change amount dV / dθ of the combustion chamber volume V given as a function of the crank angle position θ and the in-cylinder pressure P sampled for each crank angle position. Therefore, there is a possibility that the average effective pressure calculated based on the above cannot be calculated accurately. Since the in-cylinder pressure P changes abruptly depending on the crank angle position, the average effective pressure changes significantly even with a slight shift of the crank angle position. For this reason, the position where the combustion chamber volume is minimized in the internal combustion engine after warm-up is defined as the dynamic compression top dead center, and the in-cylinder pressure is sampled at every predetermined crank angle with reference to the dynamic compression top dead center. It is desired to do it accurately.

クランク角度位置に対する筒内圧の検出精度を向上させるために、従来から、燃焼室に対する燃料の供給が停止された状態で検出される筒内圧のピークに対応したクランク角度位置を用いて、クランク角センサの検出値を補正するものが知られている（例えば、特許文献１または特許文献２参照）。
かかる手法のもとでは、燃料の供給を停止させた状態で検出される筒内圧力のピークに対応したクランク角度位置が圧縮上死点ＴＤＣに相当するものとみなされる。そして、クランク角度位置と、圧縮上死点ＴＤＣに対応したクランク角センサの検出値との偏差（補正量）が求められ、この偏差を用いて、クランク角センサの検出値が補正（または学習）される。 In order to improve the detection accuracy of the in-cylinder pressure with respect to the crank angle position, a crank angle sensor is conventionally used by using the crank angle position corresponding to the peak of the in-cylinder pressure detected when the fuel supply to the combustion chamber is stopped. Is known (see, for example, Patent Document 1 or Patent Document 2).
Under such a method, the crank angle position corresponding to the peak of the in-cylinder pressure detected in a state where the fuel supply is stopped is considered to correspond to the compression top dead center TDC. Then, a deviation (correction amount) between the crank angle position and the detected value of the crank angle sensor corresponding to the compression top dead center TDC is obtained, and the detected value of the crank angle sensor is corrected (or learned) using this deviation. Is done.

また、筒内圧を検出する筒内圧センサの信号に所定のローパスフィルタをかけることにより、クランク角度位置に対する筒内圧を遅延させ、常に所望のクランク角度位置で筒内圧を検出することができる内燃機関の制御装置を提供している（例えば、特許文献３参照）。   Further, by applying a predetermined low-pass filter to the signal of the in-cylinder pressure sensor for detecting the in-cylinder pressure, the in-cylinder pressure with respect to the crank angle position is delayed, and the in-cylinder pressure can always be detected at the desired crank angle position. A control device is provided (see, for example, Patent Document 3).

また、点火時期を遅角させた際に、筒内圧センサの検出値に基づいて圧縮上死点に対応したクランク角の近似値を求めると共に、求めた近似値と圧縮上死点に対応したクランク角センサの検出値とに基づいてクランク角センサの補正量を算出している（例えば、特許文献４参照）。   Further, when the ignition timing is retarded, an approximate value of the crank angle corresponding to the compression top dead center is obtained based on the detection value of the in-cylinder pressure sensor, and the obtained approximate value and the crank corresponding to the compression top dead center are obtained. The correction amount of the crank angle sensor is calculated based on the detection value of the angle sensor (see, for example, Patent Document 4).

特開平４−２３８２３３号公報JP-A-4-238233 特開平９−１９５８４４号公報JP-A-9-195844 特開２００１−２６３１５３号公報JP 2001-263153 A 特開２００５−１８０３５６号公報JP 2005-180356 A

しかしながら、内燃機関の運転中に燃焼室に対する燃料の供給を停止させることができるタイミングは限られており、上述の従来の手法のもとでは、そのようなタイミングにならない限り、クランク角センサの検出値が補正されないことになる。また、上述の従来の手法を採用するために任意のタイミングで燃料供給を停止させたのでは、内燃機関の発生トルクが変動してドライバビリティの低下を招いてしまうことになる。   However, the timing at which the fuel supply to the combustion chamber can be stopped during the operation of the internal combustion engine is limited. Under the above-described conventional method, the detection of the crank angle sensor is not performed unless such timing is reached. The value will not be corrected. In addition, if the fuel supply is stopped at an arbitrary timing in order to employ the above-described conventional method, the torque generated by the internal combustion engine fluctuates, leading to a decrease in drivability.

また、特許文献３に記載の手法ではフィルタ処理により筒内圧センサ信号が減衰してしまい、筒内圧の検出精度が悪化してしまう可能性がある。
また、特許文献４に記載の手法では点火時期が遅角させられている場合しか補正量が算出されないため、補正量を常時算出することができないとともに、点火時期を遅角させる機会を必要最小限に抑えたとしてもドライバビリティの低下を招いてしまうことになる。 In the method described in Patent Document 3, the in-cylinder pressure sensor signal is attenuated by the filtering process, and the detection accuracy of the in-cylinder pressure may be deteriorated.
Further, since the correction amount is calculated only when the ignition timing is retarded in the method described in Patent Document 4, the correction amount cannot always be calculated, and the opportunity to retard the ignition timing is minimized. Even if it is restrained, drivability will be lowered.

この発明は、ドライバビリティの低下を抑えつつ、筒内圧の検出精度を容易に向上（維持）させることを可能とする、内燃機関の制御装置の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can easily improve (maintain) in-cylinder pressure detection accuracy while suppressing a decrease in drivability.

この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、前記内燃機関の単位クランク角毎の単位角信号及び所定ピストン位置毎の基準角信号を検出するクランク角度位置検出手段と、前記単位角度信号の所定時間内における発生数または前記基準角度信号の発生周期を計測することで、回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記基準角信号を基準とする単位角信号のカウントまたは基準角信号の出力タイミングとして、ピストンの圧縮上死点を検出する圧縮上死点検出手段と、を有する内燃機関の制御装置において、前記圧縮上死点検出手段により得られる圧縮上死点に、前記内燃機関の燃焼室容積が最小となるクランク角度位置との偏差を表す予め設定されたクランク角度補正量を加算または減算することにより、前記圧縮上死点を補正して動的圧縮下死点を検出する動的圧縮上死点検出手段と、前記動的圧縮上死点を基準とし、前記単位角信号により特定される所定クランク角度毎に前記筒内圧のサンプリングを行う筒内圧サンプリング手段と、を備える。   A control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an in-cylinder pressure detecting means for detecting an in-cylinder pressure of the internal combustion engine, a crank for detecting a unit angle signal for each unit crank angle of the internal combustion engine and a reference angle signal for each predetermined piston position. An angular position detection means, a rotational speed detection means for detecting a rotational speed by measuring the number of occurrences of the unit angle signal within a predetermined time or a generation cycle of the reference angle signal, and the reference angle signal as a reference In a control device for an internal combustion engine having a compression top dead center detecting means for detecting a compression top dead center of a piston as a unit angle signal count or a reference angle signal output timing, it is obtained by the compression top dead center detecting means. A predetermined crank angle correction amount representing a deviation from the crank angle position at which the combustion chamber volume of the internal combustion engine is minimized is added to or subtracted from the compression top dead center. The dynamic compression top dead center detecting means for correcting the compression top dead center and detecting the dynamic compression bottom dead center, and the unit angle signal specified with the dynamic compression top dead center as a reference In-cylinder pressure sampling means for sampling the in-cylinder pressure at every predetermined crank angle.

この発明に係る内燃機関の制御装置の効果は、検出した内燃機関の回転速度に応じて圧縮上死点が補正され、補正された圧縮上死点を基準とする所定のクランク角度毎に筒内圧のサンプリングを行うので、回転速度の広い範囲で、筒内圧のサンプルタイミングを正確に設定し、回転速度に拘わらず常に所望のクランク角度位置で筒内圧を検出することが可能となることである。   The effect of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is that the compression top dead center is corrected in accordance with the detected rotational speed of the internal combustion engine, and the in-cylinder pressure is increased at every predetermined crank angle with reference to the corrected compression top dead center. Therefore, it is possible to accurately set the sampling timing of the in-cylinder pressure in a wide range of the rotation speed, and always detect the in-cylinder pressure at a desired crank angle position regardless of the rotation speed.

以下、図面を参照しながら、この発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、この実施の形態に係る内燃機関としては、ガソリン機関のエンジンが想定されている。
図１は、この発明の実施の形態に係る内燃機関を概略的に示す構成図である。
エンジン１の吸気系の上流に吸入空気流量を調整するために電子的に制御される電子制御式スロットルバルブ２が設けられている。また、電子制御式スロットルバルブ２の開度を測定するために、スロットル開度センサ３が設けられている。また、電子制御式スロットルバルブ２の上流には吸入空気流量を測定するエアフロセンサ４が設けられており、電子制御式スロットルバルブ２の下流のエンジン１側には、サージタンク５内の圧力を測定するインマニ圧センサ６が設けられている。
なお、エアフロセンサ４とインマニ圧センサ６に関しては、両方とも設けてもよいし、いずれか一方のみが設けられていてもよい。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. As the internal combustion engine according to this embodiment, a gasoline engine is assumed.
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
An electronically controlled throttle valve 2 that is electronically controlled to adjust the intake air flow rate is provided upstream of the intake system of the engine 1. In order to measure the opening degree of the electronically controlled throttle valve 2, a throttle opening degree sensor 3 is provided. An airflow sensor 4 for measuring the intake air flow rate is provided upstream of the electronically controlled throttle valve 2, and the pressure in the surge tank 5 is measured on the engine 1 side downstream of the electronically controlled throttle valve 2. An intake manifold pressure sensor 6 is provided.
Note that both the airflow sensor 4 and the intake manifold pressure sensor 6 may be provided, or only one of them may be provided.

また、サージタンク５には、電子制御式ＥＧＲバルブ７が接続されており、サージタンク５の下流の吸気通路には、燃料を噴射するインジェクタ８が設けられている。
なお、インジェクタ８はエンジン１のシリンダに直接噴射できるように設けられていてもよい。 An electronically controlled EGR valve 7 is connected to the surge tank 5, and an injector 8 that injects fuel is provided in the intake passage downstream of the surge tank 5.
The injector 8 may be provided so that it can be directly injected into the cylinder of the engine 1.

また、エンジン１のシリンダ内には、シリンダ内の圧力を測定する筒内圧センサ９が設けられており、エンジン１のシリンダ内の混合気に点火するための点火コイル１０及び点火プラグ１１や、エンジンの回転速度やクランク角度位置を検出するために、クランク軸に設けられたプレートのエッジを検出するクランク角センサ１２がエンジン１に設けられている。   An in-cylinder pressure sensor 9 for measuring the pressure in the cylinder is provided in the cylinder of the engine 1, and an ignition coil 10 and a spark plug 11 for igniting an air-fuel mixture in the cylinder of the engine 1, an engine The engine 1 is provided with a crank angle sensor 12 for detecting the edge of the plate provided on the crankshaft.

図２は、この発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置を概略的に示す構成図である。
エアフロセンサ４で測定された吸入空気流量と、インマニ圧センサ６で測定されたインマニ圧と、スロットル開度センサ３で測定された電子制御式スロットルバルブ２の開度とは、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）１３に入力される。
また、筒内圧センサ９で測定された筒内圧は筒内圧検出手段１９を介し、クランク角センサ１２より出力されるクランク軸に設けられたプレートのエッジに同期したパルス信号はクランク角度位置検出手段２０を介してＥＣＵ１３に入力される。
ＥＣＵ１３は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート及び記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ１３は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、電子制御式スロットルバルブ２、点火コイル１０、インジェクタ８等を制御する。 FIG. 2 is a block diagram schematically showing the control apparatus for an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention.
The intake air flow rate measured by the airflow sensor 4, the intake manifold pressure measured by the intake manifold pressure sensor 6, and the opening degree of the electronically controlled throttle valve 2 measured by the throttle opening sensor 3 are an electronic control unit (hereinafter referred to as an electronic control unit). , Referred to as “ECU”) 13.
The in-cylinder pressure measured by the in-cylinder pressure sensor 9 is transmitted through the in-cylinder pressure detecting means 19, and the pulse signal synchronized with the edge of the plate provided on the crankshaft output from the crank angle sensor 12 is converted into the crank angle position detecting means 20. Is input to the ECU 13 via.
The ECU 13 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, etc., all not shown. The ECU 13 uses the electronic control throttle valve 2, the ignition coil 10, the injector 8 and the like so that a desired output can be obtained based on the detection values of various sensors using various maps stored in the storage device. Control.

図３は、この発明の実施の形態に係る筒内圧検出手段１９及びクランク角度位置検出手段２０の構成図である。
筒内圧センサ９の信号は、積分回路を含み入力電圧を増幅するチャージアンプ１４と、所定遮断周波数より高い周波数成分を遮断するローバスフィルタ１５と、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路１６とで構成される筒内圧検出手段１９を介してＥＣＵ１３に入力される。
クランク角センサ１２の信号は、そのパルス信号の波形整形を行う波形整形回路１７と、単位クランク角毎の単位角度信号と所定ピストン位置毎の基準角度信号を出力する入力Ｉ／Ｆ回路１８とで構成されるクランク角度位置検出手段２０を介してＥＣＵ１３に入力される。 FIG. 3 is a configuration diagram of the in-cylinder pressure detecting means 19 and the crank angle position detecting means 20 according to the embodiment of the present invention.
The signal from the in-cylinder pressure sensor 9 includes an integration circuit that amplifies an input voltage, a charge amplifier 14, a low-pass filter 15 that cuts off a frequency component higher than a predetermined cut-off frequency, and an A / D conversion that converts an analog signal into a digital signal. An in-cylinder pressure detecting means 19 constituted by the circuit 16 is input to the ECU 13.
The signal of the crank angle sensor 12 is generated by a waveform shaping circuit 17 that shapes the waveform of the pulse signal, and an input I / F circuit 18 that outputs a unit angle signal for each unit crank angle and a reference angle signal for each predetermined piston position. It is input to the ECU 13 through the constructed crank angle position detecting means 20.

図４は、この発明の実施の形態に係るＥＣＵ１３内で実行される筒内圧情報の算出過程を示すブロック図である。
次に図４を参照しながら、この発明の実施の形態に係るＥＣＵ１３内で実行される筒内圧情報の算出過程の概要を説明する。
回転速度検出手段２１では、クランク角度位置検出手段２０により出力される信号を元に、単位角度信号の所定時間内における発生数、または、基準角度信号の発生周期を計測することで内燃機関の回転速度Ｎｅを検出する。
圧縮上死点検出手段２２では、基準角信号を基準とする単位角信号のカウント、または、基準角信号の出力タイミングとして、圧縮上死点ＴＤＣを検出する。
そして、動的圧縮上死点検出手段２３では、回転速度Ｎｅと圧縮上死点ＴＤＣとから動的圧縮上死点を算出する。この動的圧縮上死点検出手段２３については後述する。
筒内圧サンプリング手段２４では、動的圧縮上死点を基準として、単位角度信号により特定される所定クランク角度毎に、筒内圧検出手段１９により検出される筒内圧Ｐのサンプリングを行う。
筒内圧情報算出手段２５では、サンプリングされた筒内圧Ｐを元に図示平均有効圧に代表される筒内圧情報を算出し、その筒内圧情報を元に内燃機関の各種制御量（点火時期や燃料噴射タイミング等）を制御する。本実施の形態により、筒内圧情報の高精度な測定が可能になるため、内燃機関の前述の各種制御量を高精度に制御することが可能になる。 FIG. 4 is a block diagram showing a calculation process of in-cylinder pressure information executed in the ECU 13 according to the embodiment of the present invention.
Next, the outline of the calculation process of the in-cylinder pressure information executed in the ECU 13 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The rotation speed detection means 21 measures the rotation of the internal combustion engine by measuring the number of unit angle signals generated within a predetermined time or the generation period of the reference angle signal based on the signal output from the crank angle position detection means 20. The speed Ne is detected.
The compression top dead center detection means 22 detects the compression top dead center TDC as a unit angle signal count based on the reference angle signal or as an output timing of the reference angle signal.
Then, the dynamic compression top dead center detecting means 23 calculates the dynamic compression top dead center from the rotational speed Ne and the compression top dead center TDC. The dynamic compression top dead center detecting means 23 will be described later.
The in-cylinder pressure sampling means 24 samples the in-cylinder pressure P detected by the in-cylinder pressure detecting means 19 at every predetermined crank angle specified by the unit angle signal with reference to the dynamic compression top dead center.
The in-cylinder pressure information calculating means 25 calculates in-cylinder pressure information represented by the indicated mean effective pressure on the basis of the sampled in-cylinder pressure P, and based on the in-cylinder pressure information, various control amounts (ignition timing and fuel). Injection timing, etc.). According to the present embodiment, it is possible to measure the in-cylinder pressure information with high accuracy, and thus it is possible to control the aforementioned various control amounts of the internal combustion engine with high accuracy.

図５は、この発明の実施の形態に係る動的圧縮上死点検出手段２３、筒内圧サンプリング手段２４、及び筒内圧情報算出手段２５での手順を示すブロック図である。
次に図５を参照しながら、上述の動的圧縮上死点検出手段２３、筒内圧サンプリング手段２４、及び筒内圧情報算出手段２５について詳しく説明する。まず、動的圧縮上死点検出手段２３について説明する。
ブロックＢ１０１では、内燃機関の回転速度と、クランク角センサ１２の検出値から得られる上死点と燃焼容積が最小になる位置に対応したクランク角度位置との偏差（クランク角度補正量）と、の関係を予め実験等により求めてテーブルに設定しておくことにより、回転速度検出手段２１により検出される回転速度Ｎｅに対応するクランク角度補正量を上記テーブルから求める。また、アイドル運転時には回転速度Ｎｅの代わりに目標回転速度Ｎｅｔを用いることにより、アイドル運転時にも適用する。 FIG. 5 is a block diagram showing a procedure in dynamic compression top dead center detecting means 23, in-cylinder pressure sampling means 24, and in-cylinder pressure information calculating means 25 according to the embodiment of the present invention.
Next, the dynamic compression top dead center detecting means 23, the in-cylinder pressure sampling means 24, and the in-cylinder pressure information calculating means 25 will be described in detail with reference to FIG. First, the dynamic compression top dead center detecting means 23 will be described.
In block B101, the rotational speed of the internal combustion engine and the deviation (crank angle correction amount) between the top dead center obtained from the detected value of the crank angle sensor 12 and the crank angle position corresponding to the position where the combustion volume is minimized. By obtaining the relationship in advance through experiments or the like and setting it in a table, the crank angle correction amount corresponding to the rotational speed Ne detected by the rotational speed detecting means 21 is obtained from the table. Further, by using the target rotational speed Net instead of the rotational speed Ne during idle operation, it is also applied during idle operation.

次に、ブロックＢ１０２では、冷却水温に代表される内燃機関の温度と、クランク角度補正量との関係を温度補正係数として予め実験等により求めてテーブルに設定しておき、入力される冷却水温ＷＴに対応するクランク角度補正係数を出力する。
ブロックＢ１０３では、ブロックＢ１０１で得られるクランク角度補正量とブロックＢ１０２で得られる温度補正係数とを積算し、最終的なクランク角度補正量を演算する。 Next, in block B102, the relationship between the temperature of the internal combustion engine typified by the cooling water temperature and the crank angle correction amount is obtained in advance as a temperature correction coefficient through experiments or the like and set in a table, and the input cooling water temperature WT. The crank angle correction coefficient corresponding to is output.
In block B103, the crank angle correction amount obtained in block B101 and the temperature correction coefficient obtained in block B102 are integrated to calculate the final crank angle correction amount.

なお、ブロックＢ１０２では温度補正係数の代わりに温度補正値をテーブルに設定しておき、ブロックＢ１０３においてブロックＢ１０１で得られるクランク角度補正量とブロックＢ１０２で得られる温度補正値を加算もしくは減算し、最終的なクランク角度補正量を演算してもよい。
また、ブロックＢ１０２では、内燃機関の冷却水温の代わりに、潤滑油温を用いてもよい。
このように、クランク角度補正量を、冷却水温に代表される内燃機関の温度に基づいて補正することにより、クランク角度補正量をより一層真値に近づけることが可能となる。 In block B102, a temperature correction value is set in the table instead of the temperature correction coefficient, and in block B103, the crank angle correction amount obtained in block B101 and the temperature correction value obtained in block B102 are added or subtracted. A typical crank angle correction amount may be calculated.
In block B102, the lubricating oil temperature may be used instead of the cooling water temperature of the internal combustion engine.
Thus, by correcting the crank angle correction amount based on the temperature of the internal combustion engine represented by the coolant temperature, the crank angle correction amount can be made closer to the true value.

続いて、ブロックＢ１０４では、圧縮上死点検出手段２２により検出される圧縮上死点と、ブロックＢ１０３で演算される最終的なクランク角度補正量とを加算または減算することにより、動的圧縮上死点を演算する。
このように、クランク角センサ１２の検出値から得られる上死点を、燃焼容積が最小になる位置に対応したクランク角度位置に補正することができる。 Subsequently, in block B104, the compression top dead center detected by the compression top dead center detecting means 22 and the final crank angle correction amount calculated in block B103 are added or subtracted to increase or decrease dynamic compression. Calculate the dead center.
Thus, the top dead center obtained from the detected value of the crank angle sensor 12 can be corrected to the crank angle position corresponding to the position where the combustion volume is minimized.

次に、筒内圧サンプリング手段２４について説明する。
ブロックＢ１０５では、ブロックＢ１０４の演算から得られる動的圧縮上死点と、クランク角度位置検出手段２０で検出される単位角度信号とによりクランク角度位置を補正することにより、補正後クランク角度位置θを得る。この補正後クランク角度位置θにおける圧縮上死点は、燃焼容積が最小になる位置と一致する。
次にブロックＢ１０６では、筒内圧検出手段１９により検出される筒内圧を、ブロックＢ１０５の演算から得られる補正後クランク角度位置θの所定値毎にサンプリングすることにより、サンプリング筒内圧Ｐを得る。 Next, the cylinder pressure sampling means 24 will be described.
In block B105, the corrected crank angle position θ is obtained by correcting the crank angle position based on the dynamic compression top dead center obtained from the calculation in block B104 and the unit angle signal detected by the crank angle position detecting means 20. obtain. The compression top dead center at the corrected crank angle position θ coincides with the position where the combustion volume is minimized.
Next, in the block B106, the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means 19 is sampled every predetermined value of the corrected crank angle position θ obtained from the calculation in the block B105, thereby obtaining the sampling in-cylinder pressure P.

次に、筒内情報算出手段２５について説明する。
ブロックＢ１０７では、ブロックＢ１０５の演算から得られる補正後クランク角度位置θの関数として燃焼室容積Ｖが算出される。ここで、燃焼室容積Ｖは式（１）で表される理論式から算出してもよいし、クランク角度位置θを変数とするテーブルで予め設定してもよい。なお、式（１）において、Ｖｃは隙間容積、ｒはボア半径、Ｒはクランク半径、Ｌはコンロッド長を表す。 Next, the in-cylinder information calculation means 25 will be described.
In block B107, the combustion chamber volume V is calculated as a function of the corrected crank angle position θ obtained from the calculation in block B105. Here, the combustion chamber volume V may be calculated from a theoretical formula expressed by the formula (1), or may be set in advance by a table using the crank angle position θ as a variable. In equation (1), Vc is the clearance volume, r is the bore radius, R is the crank radius, and L is the connecting rod length.

Figure 2010127229
Figure 2010127229

次に、ブロックＢ１０８では、燃焼室の容積変化量ｄＶ／ｄθを算出する。ここで、容積変化量ｄＶ／ｄθは式（３）で表される理論式から算出してもよいし、クランク角度位置θを変数とするテーブルで予め設定してもよい。   Next, in block B108, the volume change amount dV / dθ of the combustion chamber is calculated. Here, the volume change amount dV / dθ may be calculated from the theoretical formula expressed by the formula (3), or may be set in advance by a table having the crank angle position θ as a variable.

Figure 2010127229
Figure 2010127229

上記、補正後クランク角度位置θを変数とするテーブルで燃焼室容積Ｖ、または、容積変化量ｄＶ／ｄθを設定する場合は、テーブルの変数を前述した補正後クランク角度位置θの所定のサンプリング間隔に設定することで、テーブルの変数を削減できるとともに、補間による誤差なく算出することができる。
次に、ブロックＢ１０９では、ブロックＢ１０６の演算で得られるサンプリング筒内圧Ｐと、ブロックＢ１０８の演算で得られる容積変化量ｄＶ／ｄθとに基づき、図示平均有効圧Ｐｉに代表される筒内情報を算出する。ここで、図示平均有効圧Ｐｉの算出式は式（４）である。なお、Ｖａは行程容積を表す。 In the case where the combustion chamber volume V or the volume change amount dV / dθ is set with the table having the corrected crank angle position θ as a variable, the table variable is set to the predetermined sampling interval of the corrected crank angle position θ described above. By setting to, table variables can be reduced and calculation can be performed without error due to interpolation.
Next, in block B109, the in-cylinder information represented by the indicated mean effective pressure Pi is obtained based on the sampling in-cylinder pressure P obtained by the calculation in block B106 and the volume change amount dV / dθ obtained by the calculation in block B108. calculate. Here, the formula for calculating the indicated mean effective pressure Pi is formula (4). Va represents a stroke volume.

Figure 2010127229
Figure 2010127229

本実施の形態での筒内圧情報算出手段２５では図示平均有効圧Ｐｉを算出する場合の例を挙げたが、その代わりにエンジントルクの源となる実質的な熱量の生成速度を表す熱発生率や、一行程毎にシリンダに吸入される吸入空気の流量等を算出してもよい。   The in-cylinder pressure information calculation means 25 in the present embodiment has exemplified the case where the indicated mean effective pressure Pi is calculated, but instead, the heat generation rate representing the generation rate of a substantial amount of heat that becomes the source of engine torque. Alternatively, the flow rate of the intake air drawn into the cylinder for each stroke may be calculated.

ブロックＢ１０９で算出される筒内情報を基に、点火時期や、燃料の噴射時期及び噴射タイミングのどちらか一方、もしくはその両方を制御することにより、従来の手法であるマップ制御に対し、適合作業を大幅に簡略化することができ、開発期間の大幅な短縮等を図ることができる。   Based on the in-cylinder information calculated in block B109, the ignition timing and / or the fuel injection timing and / or the injection timing are controlled to adapt to the conventional map control. Can be greatly simplified, and the development period can be significantly shortened.

本発明では、内燃機関の図示平均有効圧の高精度な測定を可能とするために、クランク角センサの検出値と燃焼室容積の関係や、これらと内燃機関の回転速度との関係に着目した。すなわち、燃焼室容積が最小になる位置に対応したクランク角度位置は、本来、ピストンの上死点に対応するはずであるが、クランク角センサを構成する各要素の取付け誤差等が全く無い場合であっても、燃焼室容積が最小になる位置は、図６に示されるように、クランク角センサにより得られる静的な上死点よりも後に現れる。このような現象は、内燃機関の運転中にはピストンに慣性力がかかる、連接棒両端のピストンピン／クランクピン軸受に隙間がある、サイドスラストの変化によりピストンが首を振る、というようなことが主な理由として考えられる。   In the present invention, in order to enable highly accurate measurement of the indicated mean effective pressure of the internal combustion engine, attention is paid to the relationship between the detected value of the crank angle sensor and the combustion chamber volume, and the relationship between these and the rotational speed of the internal combustion engine. . That is, the crank angle position corresponding to the position where the combustion chamber volume is minimized should correspond to the top dead center of the piston, but there is no attachment error of each element constituting the crank angle sensor. Even so, the position where the combustion chamber volume is minimized appears after the static top dead center obtained by the crank angle sensor, as shown in FIG. This is because the inertial force is applied to the piston during operation of the internal combustion engine, there is a gap in the piston pin / crankpin bearings at both ends of the connecting rod, and the piston shakes its head due to changes in side thrust. Is the main reason.

さらに、内燃機関の回転速度が高い場合には、ピストンにかかる慣性力が大きくなり、クランク角センサの検出値に対するピストンの位相遅れの量が大きくなる。従って、内燃機関の回転速度が高いほど、クランク角センサの検出値から得られる上死点と、燃焼容積が最小になる位置に対応したクランク角度位置との偏差（ズレ量）は大きくなると考えられる。   Furthermore, when the rotational speed of the internal combustion engine is high, the inertial force applied to the piston increases, and the amount of phase delay of the piston with respect to the detected value of the crank angle sensor increases. Accordingly, the higher the rotational speed of the internal combustion engine, the larger the deviation (deviation amount) between the top dead center obtained from the detected value of the crank angle sensor and the crank angle position corresponding to the position where the combustion volume is minimized. .

また、従来の手法では、内燃機関の各種運転状態について、最適と思われる制御量を予め実験等により求めてマップ化しておき、実際の内燃機関の運転時に各マップ値を当てはめて内燃機関の制御を行うマップ制御が一般的であった。
これに対し、本発明の実施の形態では内燃機関運転時における筒内圧の情報を直接検出し、この検出された筒内圧情報を、予め定められた最適な状態に合わせ込むように各種制御量を制御するものである。この手法により、従来多大な時間と労力とが費やされていた各種マップの作成、即ち適合という作業を大幅に簡略化することができ、開発期間の大幅な短縮等を図れる利点がある。 Further, in the conventional method, the control amount that seems to be optimal for various operating states of the internal combustion engine is obtained by an experiment or the like in advance and mapped, and each map value is applied during actual operation of the internal combustion engine to control the internal combustion engine. Map control to do is common.
On the other hand, in the embodiment of the present invention, information on the in-cylinder pressure at the time of operation of the internal combustion engine is directly detected, and various control amounts are set so that the detected in-cylinder pressure information is adjusted to a predetermined optimum state. It is something to control. By this method, it is possible to greatly simplify the creation of various maps, that is, adaptation, which has conventionally required a lot of time and labor, and there is an advantage that the development period can be greatly shortened.

また、本実施の形態により、検出した内燃機関の回転速度に応じて圧縮上死点が補正され、補正された圧縮上死点を基準とする所定のクランク角度毎に筒内圧のサンプリングを行うので、回転速度の広い範囲で、筒内圧のサンプルタイミングを正確に設定し、回転速度に拘わらず常に所望のクランク角度位置で筒内圧を検出することが可能となる。   Further, according to the present embodiment, the compression top dead center is corrected in accordance with the detected rotational speed of the internal combustion engine, and the in-cylinder pressure is sampled at every predetermined crank angle with the corrected compression top dead center as a reference. In addition, it is possible to accurately set the in-cylinder pressure sample timing within a wide range of rotation speeds and always detect the in-cylinder pressure at a desired crank angle position regardless of the rotation speed.

この発明の実施の形態に係る内燃機関を概略的に示す構成図である。1 is a configuration diagram schematically showing an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. FIG. この発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置を概略的に示す構成図である。1 is a configuration diagram schematically showing a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. FIG. この発明の実施の形態に係る筒内圧検出手段及びクランク角度位置検出手段の構成図である。It is a block diagram of the cylinder pressure detection means and crank angle position detection means which concern on embodiment of this invention. この発明の実施の形態に係るＥＣＵ内で実行される筒内圧情報の算出過程を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the calculation process of the cylinder pressure information performed within ECU which concerns on embodiment of this invention. この発明の実施の形態に係る動的圧縮上死点検出手段、筒内圧サンプリング手段、及び筒内圧情報算出手段を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the dynamic compression top dead center detection means, cylinder pressure sampling means, and cylinder pressure information calculation means which concern on embodiment of this invention. クランク角度位置と燃焼容積との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a crank angle position and a combustion volume.

符号の説明Explanation of symbols

１ エンジン、２ 電子制御式スロットルバルブ、３ スロットル開度センサ、４ エアフロセンサ、５ サージタンク、６ インマニ圧センサ、７ ＥＧＲバルブ、８ インジェクタ、９ 筒内圧センサ、１０ 点火コイル、１１ 点火プラグ、１２ クランク角センサ、１３ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１４ チャージアンプ、１５ ローパスフィルタ、１６ Ａ／Ｄ変換回路、１７ 波形整形回路、１８ 入力Ｉ／Ｆ回路、１９ 筒内圧検出手段、２０ クランク角度位置検出手段、２１ 回転速度検出手段、２２ 圧縮上死点検出手段、２３ 動的圧縮上死点検出手段、２４ 筒内圧サンプリング手段、２５ 筒内圧情報算出手段。   1 engine, 2 electronically controlled throttle valve, 3 throttle opening sensor, 4 air flow sensor, 5 surge tank, 6 intake manifold pressure sensor, 7 EGR valve, 8 injector, 9 in-cylinder pressure sensor, 10 ignition coil, 11 ignition plug, 12 Crank angle sensor, 13 Electronic control unit (ECU), 14 Charge amplifier, 15 Low pass filter, 16 A / D conversion circuit, 17 Waveform shaping circuit, 18 Input I / F circuit, 19 In-cylinder pressure detection means, 20 Crank angle position detection Means, 21 rotational speed detecting means, 22 compression top dead center detecting means, 23 dynamic compression top dead center detecting means, 24 in-cylinder pressure sampling means, 25 in-cylinder pressure information calculating means.

Claims (6)

内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記内燃機関の単位クランク角毎の単位角信号及び所定ピストン位置毎の基準角信号を検出するクランク角度位置検出手段と、
前記単位角度信号の所定時間内における発生数または前記基準角度信号の発生周期を計測することで、回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記基準角信号を基準とする単位角信号のカウントまたは基準角信号の出力タイミングとして、ピストンの圧縮上死点を検出する圧縮上死点検出手段と、
を有する内燃機関の制御装置において、
前記圧縮上死点検出手段により得られる圧縮上死点に、前記内燃機関の燃焼室容積が最小となるクランク角度位置との偏差を表す予め設定されたクランク角度補正量を加算または減算することにより、前記圧縮上死点を補正して動的圧縮下死点を検出する動的圧縮上死点検出手段と、
前記動的圧縮上死点を基準とし、前記単位角信号により特定される所定クランク角度毎に前記筒内圧のサンプリングを行う筒内圧サンプリング手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the internal combustion engine;
Crank angle position detecting means for detecting a unit angle signal for each unit crank angle of the internal combustion engine and a reference angle signal for each predetermined piston position;
Rotational speed detection means for detecting the rotational speed by measuring the number of occurrences of the unit angle signal within a predetermined time or the generation period of the reference angle signal;
A compression top dead center detecting means for detecting a compression top dead center of the piston as a unit angle signal count based on the reference angle signal or an output timing of the reference angle signal;
In a control device for an internal combustion engine having
By adding or subtracting a preset crank angle correction amount representing a deviation from the crank angle position where the combustion chamber volume of the internal combustion engine is minimized to the compression top dead center obtained by the compression top dead center detecting means Dynamic compression top dead center detecting means for correcting the compression top dead center and detecting dynamic compression bottom dead center;
In-cylinder pressure sampling means for sampling the in-cylinder pressure for each predetermined crank angle specified by the unit angle signal with reference to the dynamic compression top dead center;
A control device for an internal combustion engine, comprising: 前記クランク角度補正値は、前記回転速度に連関してテーブルに格納されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。   2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the crank angle correction value is stored in a table in association with the rotation speed. 前記クランク角度補正量は、所定の演算式を用いて補正すると共に、前記内燃機関の冷却水温または潤滑油温等に代表される前記内燃機関の温度に基づいて前記所定の演算式における変数を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。   The crank angle correction amount is corrected using a predetermined arithmetic expression, and a variable in the predetermined arithmetic expression is set based on the temperature of the internal combustion engine typified by the cooling water temperature or the lubricating oil temperature of the internal combustion engine. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device is an internal combustion engine. アイドル運転時における前記クランク角度補正量は、アイドル運転時の目標回転速度に連関して設定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   4. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the crank angle correction amount during idle operation is set in association with a target rotational speed during idle operation. サンプリングされた筒内圧に基づいて点火時期を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   5. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition timing is controlled based on the sampled in-cylinder pressure. サンプリングされた筒内圧に基づいて燃料の噴射時期または噴射タイミングの少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。   5. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein at least one of fuel injection timing and injection timing is controlled based on the sampled in-cylinder pressure.
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