JP2015194098A - Cylinder internal pressure sensor diagnosis method and vehicle operation control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関のシリンダ内に設けられて筒内圧力を検出する筒内圧力センサの診断方法に係り、特に、診断の信頼性の向上等を図ったものに関する。 The present invention relates to a method for diagnosing an in-cylinder pressure sensor that is provided in a cylinder of an internal combustion engine and detects an in-cylinder pressure, and particularly relates to a method for improving the reliability of diagnosis.
内燃機関においては、安定、確実な燃焼状態を得るために、シリンダ内の圧力を如何に的確に把握し、これを燃料噴射制御に反映させるかが重要な課題であり、従来から種々の方策が提案、実用化されていることは良く知られている通りである。
シリンダ内の圧力検出には、通常、圧力センサが用いられるが、高圧、高温の環境下で用いられるため、その信頼性の確保も重要な課題である。
In an internal combustion engine, in order to obtain a stable and reliable combustion state, how to accurately grasp the pressure in a cylinder and reflect this in fuel injection control is an important issue. It is well known that it has been proposed and put to practical use.
Usually, a pressure sensor is used to detect the pressure in the cylinder, but since it is used in a high-pressure and high-temperature environment, ensuring its reliability is also an important issue.
このような観点から、例えば、特許文献1等には、構造的に燃焼によるデポジットが付着し易いグロープラグ一体型筒内圧力センサの較正方法が提案されている。すなわち、同文献には、圧力センサにデポジットが付着する前の使用開始初期において検出された圧力と、所定の運転状態において検出された圧力との差に基づいて、その後の使用状態における検出圧力を補正することで、グロープラグ一体型の筒内圧力センサに付着するデポジットの影響を抑圧、低減し、圧力センサの信頼性の確保を可能とした較正方法が提案されている。
From such a point of view, for example,
ところで、上述の従来の手法は、特に、グロープラグ一体型筒内圧力センサの構造に起因して生ずるデポジットによる検出値への影響を低減する観点に基づくものであるが、圧力センサの検出値の信頼性の低下を誘因する要素は、必ずしもデポジットに限られるものではない。特に、上述の従来手法は、グロープラグ一体型筒内圧力センサには好適であるが、他の形態、すなわち、グロープラグとは別個に内燃機関のシリンダ内に配設される筒内圧力センサに必ずしも適するものではない。 By the way, the above-mentioned conventional method is based on the viewpoint of reducing the influence on the detection value due to the deposit caused by the structure of the in-cylinder pressure sensor integrated with the glow plug. The factor that causes a decrease in reliability is not necessarily limited to deposit. In particular, the above-described conventional method is suitable for a glow plug-integrated in-cylinder pressure sensor, but in another form, that is, in a cylinder pressure sensor disposed in a cylinder of an internal combustion engine separately from a glow plug. Not necessarily suitable.
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、種々の要因によって劣化した筒内圧力センサの確実な故障診断を可能とする筒内圧力センサ診断方法、及び、かかる筒内圧力センサ診断方法が適用される車両動作制御装置を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and there are provided an in-cylinder pressure sensor diagnosis method and a in-cylinder pressure sensor diagnosis method that enable reliable diagnosis of an in-cylinder pressure sensor deteriorated due to various factors. An applied vehicle motion control device is provided.
上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る筒内圧力センサ故障診断方法は、
内燃機関のシリンダ内に配設される筒内圧力センサの故障診断方法であって、
熱力学に基づいて設定された前記シリンダ内の圧力を算出する筒内圧力算出式を用いて前記筒内圧力の計算値を算出し、次いで、前記計算値と前記筒内圧力センサによって検出された筒内圧力との圧力差を求めることを1シリンダサイクル中に所定回数行い、次いで、前記1シリンダサイクル中に得られた圧力差の標準偏差を求めることを所定のシリンダサイクル数実行し、次いで、前記所定のシリンダサイクル数の実行により得られた標準偏差の平均値を算出し、当該平均値が所定の圧力差範囲を逸脱する場合に、前記筒内圧力センサの故障と判定するよう構成されてなるものである。
また、上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る車両動作制御装置は、
車両の動作制御処理が実行されるよう構成されてなる電子制御ユニットを有すると共に、内燃機関のシリンダ内に設けられ、筒内圧力を検出する筒内圧力センサの出力信号が前記車両の動作制御処理に供されるよう構成されてなる車両動作制御装置において、
前記電子制御ユニットは、
熱力学に基づいて設定された前記シリンダ内の圧力を算出する筒内圧力算出式を用いて前記筒内圧力の計算値を算出し、次いで、前記計算値と前記筒内圧力センサによって検出された筒内圧力との圧力差を求めることを1シリンダサイクル中に所定回数行い、次いで、前記1シリンダサイクル中に得られた圧力差の標準偏差を求めることを所定のシリンダサイクル数実行し、次いで、前記所定のシリンダサイクル数の実行により得られた標準偏差の平均値を算出し、当該平均値が所定の圧力差範囲を逸脱する場合に、前記筒内圧力センサの故障と判定するよう構成されてなるものである。
In order to achieve the above object of the present invention, the cylinder pressure sensor failure diagnosis method according to the present invention comprises:
A method for diagnosing a cylinder pressure sensor disposed in a cylinder of an internal combustion engine, comprising:
A calculated value of the in-cylinder pressure is calculated using an in-cylinder pressure calculation formula for calculating a pressure in the cylinder set based on thermodynamics, and then detected by the calculated value and the in-cylinder pressure sensor. The pressure difference from the in-cylinder pressure is determined a predetermined number of times during one cylinder cycle, then the standard deviation of the pressure difference obtained during the one cylinder cycle is determined for a predetermined number of cylinder cycles, An average value of standard deviations obtained by executing the predetermined number of cylinder cycles is calculated, and when the average value deviates from a predetermined pressure difference range, it is determined that the in-cylinder pressure sensor has failed. It will be.
In order to achieve the above object of the present invention, a vehicle operation control device according to the present invention includes:
An electronic control unit configured to execute an operation control process of the vehicle, and an output signal of an in-cylinder pressure sensor that is provided in a cylinder of the internal combustion engine and detects an in-cylinder pressure is an operation control process of the vehicle In the vehicle operation control device configured to be provided for,
The electronic control unit is
A calculated value of the in-cylinder pressure is calculated using an in-cylinder pressure calculation formula for calculating a pressure in the cylinder set based on thermodynamics, and then detected by the calculated value and the in-cylinder pressure sensor. The pressure difference from the in-cylinder pressure is determined a predetermined number of times during one cylinder cycle, then the standard deviation of the pressure difference obtained during the one cylinder cycle is determined for a predetermined number of cylinder cycles, An average value of standard deviations obtained by executing the predetermined number of cylinder cycles is calculated, and when the average value deviates from a predetermined pressure difference range, it is determined that the in-cylinder pressure sensor has failed. It will be.
本発明によれば、熱力学に基づいた筒内圧力算出式を用いて筒内圧力の計算値を求め、これと実測値との差を診断することで、比較的簡易な手法により、信頼性のある故障診断が可能となり、ひいては車両動作制御の信頼性向上に寄与することができるという効果を奏するものである。 According to the present invention, the calculated value of the in-cylinder pressure is obtained using the in-cylinder pressure calculation formula based on thermodynamics, and the difference between the calculated value and the actually measured value is diagnosed. Thus, there is an effect that it is possible to make a fault diagnosis with a certain amount of time and to contribute to improving the reliability of the vehicle operation control.
以下、本発明の実施の形態について、図1及び図2を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における筒内圧力センサ診断処理が適用される車両動作制御装置の構成例について、図1を参照しつつ説明する。
この図1は、特に、排ガス再循環装置102を備えたディーゼルエンジン1の動作制御に関する主要な構成部分についての構成例を示したものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, a configuration example of a vehicle operation control device to which the in-cylinder pressure sensor diagnosis process in the embodiment of the present invention is applied will be described with reference to FIG.
FIG. 1 shows an example of the configuration of the main components related to the operation control of the
かかる図1に示された構成において、ディーゼルエンジン(以下「エンジン」と称する)1のインテークマニホールド4aには、燃料の燃焼のために必要な空気を取り入れる吸気管2が、また、エキゾーストマニホールド4bには、排気ガスを排気するための排気管3が、それぞれ接続されている。
In the configuration shown in FIG. 1, the intake manifold 2a of a diesel engine (hereinafter referred to as "engine") 1 has an
そして、吸気管2と排気管3を連通する連通路5が、吸気管2と排気管3の適宜な位置に設けられると共に、この連通路5の途中には、吸気管2側から、連通路5の連通状態、換言すれば、排気ガスの還流量を調整するためのEGRバルブ6と、通過排気ガスの冷却を行うためのEGRクーラ7が順に配設されている。
A
また、排気管3において連通路5より下流側に設けられた可変タービン9と、吸気管2において連通路5より上流側に設けられた圧縮機10とを主たる構成要素としてなる公知・周知の構成を有する可変ターボ8が設けられている。そして、可変タービン9により得られた回転力により圧縮機10が回転せしめられて、圧縮された空気が吸入空気としてインテークマニホールド4aへ送出されるようになっている。
さらに、吸気管2には、先に述べた連通路5と可変ターボ8の間の適宜な位置において、吸入空気の冷却を行うインタークーラ11が設けられている。
そして、このインタークーラ11と連通路5との間には、吸入空気の量を調整するためのインテークスロットルバルブ12が設けられている。
Further, a known and well-known configuration in which the
Further, the
An
本発明の実施の形態においては、エンジン1における燃焼状態の安定性、信頼性、燃料効率の向上等の観点に基づいた燃料噴射制御に供するため、エンジン1の各シリンダ(図示せず)内の圧力(筒内圧力)が検出可能に構成されていることを前提としている。
すなわち、エンジン1がn個のシリンダを有する構成とした場合、筒内圧力を検出するための筒内圧力センサ15−1〜15−nが、各シリンダ(図示せず)の内部に取り付けられており、その検出信号は、後述する電子制御ユニット101に入力されるようになっている。
In the embodiment of the present invention, each cylinder (not shown) in the
That is, when the
電子制御ユニット(図1においては「ECU」と表記)101は、エンジン1への燃料噴射制御処理やEGR制御処理、本発明の実施の形態における筒内圧力センサ診断処理等を行う他、インテークスロットルバルブ12の動作制御等を行うものとなっている。
かかる電子制御ユニット101は、例えば、公知・周知の構成を有してなるマイクロコンピュータ(図示せず)を中心に、RAMやROM等の記憶素子(図示せず)を備えると共に、入力インターフェイス回路(図示せず)や出力インターフェイス回路(図示せず)を主たる構成要素として構成されたものとなっている。
An electronic control unit (indicated as “ECU” in FIG. 1) 101 performs a fuel injection control process and an EGR control process for the
The
この電子制御ユニット101には、可変ターボ8の上流側における吸気管2の適宜な位置に設けられて吸入空気量を検出するエアマス量センサ16の出力信号、大気圧を検出する大気圧センサ17の出力信号、インテークマニホールド4a近傍の吸気温度を検出する吸気温センサ18の出力信号、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ27の出力信号、及び、クランク角を検出するクランク角センサ28の出力信号が入力されると共に、筒内圧力センサ15−1〜15−nの出力信号等が入力され、エンジン動作制御処理や後述する本発明の実施の形態における筒内圧力センサ故障診断処理等に供されるようになっている。
さらに、アクセル開度センサ19、エンジン冷却水温センサ20、インマニ圧力センサ21、バルブ開度センサ22、スロットル開度センサ23、フラップセンサ24、変速段検出センサ25、及び、クラッチストロークセンサ26の各出力信号が電子制御ユニット101に入力され、前述と同様にエンジン動作制御処理や後述する本発明の実施の形態における筒内圧力センサ故障診断処理等に供されるようになっている。
The
Further, the outputs of the
次に、電子制御ユニット101において実行される筒内圧力センサ診断処理の手順について、図2に示されたサブルーチンフローチャートを参照しつつ説明する。
電子制御ユニット101による処理が開始されると、最初に、この後の一連の診断処理を開始するための所定の診断開始条件が満たされているか否かが判定される(図2のステップS102参照)。
Next, the procedure of the in-cylinder pressure sensor diagnosis process executed in the
When the process by the
ここで、本発明の実施の形態における筒内圧力センサ診断処理は、アクセル(図示せず)が踏まれておらず、エンジン1の燃焼室(図示せず)において燃焼が生じていない状態において実行することで、燃焼等の影響を受けることなく確実な診断が実現できるようにしている。そのため、まず、上述の診断開始条件が満たされているか否かの判断対象とされる要素としては、車両がそのような運転状態にあると判定するために予め設定された複数の診断開始判断要素が用いられ、それぞれについて、条件設定がなされたものとなっている。
Here, the in-cylinder pressure sensor diagnosis process in the embodiment of the present invention is executed in a state where the accelerator (not shown) is not stepped on and combustion is not generated in the combustion chamber (not shown) of the
本発明の実施の形態における診断開始判断要素として、具体的には、アクセル開度、燃料噴射の状態、エンジン回転数、エンジン温度、インマニ温度、インマニ圧、EGRバルブ開度、スロットルバルブ開度、エキゾーストフラップ使用状態、ギア設定、クラッチストロークが選定されている。
”アクセル開度”は、アクセル開度センサ19によって検出されて電子制御ユニット101に入力されるアクセル(図示せず)の開度である。
”燃料噴射の状態”は、電子制御ユニット101によって従来同様実行される燃料噴射制御によってエンジン1に対して行われる燃料噴射が、如何なる状態にあるかを意味し、例えば、具体的には、吸入行程、圧縮行程、膨張行程、燃料行程等で表されるものである。これらの情報は、電子制御ユニット101において実行される燃料噴射制御処理などにおいて把握されるものであり、その情報を流用するのが好適である。
As the diagnosis start determination element in the embodiment of the present invention, specifically, accelerator opening, fuel injection state, engine speed, engine temperature, intake manifold temperature, intake manifold pressure, EGR valve opening, throttle valve opening, Exhaust flap usage, gear settings, and clutch stroke are selected.
The “accelerator opening” is the opening of an accelerator (not shown) detected by the
“Fuel injection state” means the state of fuel injection performed on the
”エンジン温度”は、エンジン冷却水温センサ20によって検出されるエンジン1の冷却水温によって表されるものとなっている。
”インマニ温度”は、吸気温センサ18によって検出されるインテークマニホールド4bにおける吸気温度である。
”インマニ圧”は、インマニ圧力センサ21によって検出されるインテークマニホールド4bにおける吸気圧である。
”EGRバルブ開度”は、バルブ開度センサ22によって検出されるEGRバルブ6の開度である。
The “engine temperature” is represented by the coolant temperature of the
“Intake manifold temperature” is the intake air temperature in the
“Intake manifold pressure” is the intake pressure in the
The “EGR valve opening” is the opening of the
”スロットルバルブ開度”は、スロットル開度センサ23によって検出されるスロットルバルブ(図示せず)の開度である。
”エキゾーストフラップ使用状態”は、エキゾーストフラップ(図示せず)が開かれているか、閉じられているかを表すもので、フラップセンサ24によって検出されるエキゾーストフラップ(図示せず)の開閉に対応した開閉信号である。なお、エキゾーストフラップは、車両によっては備えられていないものもあるため、必須の要素ではない。
”ギア設定”は、図示されない変速装置において設定されるギア段の設定であり、ギア段の設定を検出する変速段検出センサ25によって検出されるものである。
”クラッチストローク”は、図示されないクラッチの踏み込み量(クラッチストローk)であり、クラッチストロークを検出するクラッチストロークセンサ26によって検出されるものとなっている。
“Throttle valve opening” is the opening of a throttle valve (not shown) detected by the
“Exhaust flap use state” indicates whether the exhaust flap (not shown) is opened or closed, and is open / closed corresponding to opening / closing of the exhaust flap (not shown) detected by the
The “gear setting” is a gear setting that is set in a transmission (not shown), and is detected by a
The “clutch stroke” is a clutch depression amount (clutch straw k) (not shown), and is detected by a
本発明の実施の形態においては、先に述べたように、アクセル(図示せず)が踏まれておらず、エンジン1のシリンダ(図示せず)において燃焼が生じていない状態において診断開始とすることとしているため、上述の診断開始判断要素の内、”アクセル開度”については、アクセル開度零が診断開始条件となり、”燃料噴射の状態”については、燃焼が生じていない状態にあることが診断開始条件となる。そして、他の診断開始判断要素については、上述の”アクセル開度”及び”燃料噴射の状態”の各々診断開始条件が満たされる前提の下、診断開始として支障のない適切な条件が、車両の具体的な仕様等を考慮して試験結果やシミュレーション結果を基に設定されるものとなっている。
In the embodiment of the present invention, as described above, the diagnosis is started in a state where the accelerator (not shown) is not stepped on and no combustion occurs in the cylinder (not shown) of the
しかして、ステップS102において、診断開始条件が満たされていると判定されるためには、上述の複数の診断開始要素の全てが、それぞれの診断開始条件を満足することが前提である。
ステップS102において、診断開始条件が満たされていると判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS104の処理へ進む一方、診断開始条件が満たされていないと判定された場合(NOの場合)には、これ以後の処理を実行するに適した状態ではないとして、一連の処理は終了されて、図示されないメインルーチンへ一旦戻ることとなる。
Therefore, in order to determine that the diagnosis start condition is satisfied in step S102, it is a premise that all of the plurality of diagnosis start elements described above satisfy the respective diagnosis start conditions.
If it is determined in step S102 that the diagnosis start condition is satisfied (in the case of YES), the process proceeds to step S104 described below, while the diagnosis start condition is determined not to be satisfied ( In the case of NO), a series of processing is terminated and it is temporarily returned to a main routine (not shown) because it is not in a state suitable for executing the subsequent processing.
ステップS104においては、後述するステップS106の圧力モデル演算及びステップS108の圧力差算出の繰り返し数を表すサイクル変数Ncに1が設定されることとなる。
本発明の実施の形態における、この一連の筒内圧力センサ診断処理は、全ての筒内圧力センサ15−1〜15−nについて、換言すれば、全てのシリンダ(図示せず)について行われることとなっている。さらに、各筒内圧力センサ15−1〜15−nについては、後述するステップS106の圧力モデル演算及びステップS108の圧力差算出を、診断精度の信頼性向上等の観点から、1シリンダサイクルにおいて所定のサンプリング回数実行すると共に、所定のシリンダサイクル数Ks繰り返し実行することとしている。
先のサイクル変数Ncは、後述するようにステップS106及びステップS108のシリンダサイクル数を判定するために用いられるものである。
In step S104, 1 is set to the cycle variable Nc that represents the number of repetitions of the pressure model calculation in step S106 described later and the pressure difference calculation in step S108.
The series of in-cylinder pressure sensor diagnosis processes in the embodiment of the present invention are performed for all the in-cylinder pressure sensors 15-1 to 15-n, in other words, for all the cylinders (not shown). It has become. Further, for each in-cylinder pressure sensor 15-1 to 15-n, a pressure model calculation in step S106 and a pressure difference calculation in step S108, which will be described later, are predetermined in one cylinder cycle from the viewpoint of improving the reliability of diagnostic accuracy. And the predetermined number of cylinder cycles Ks are repeatedly executed.
The previous cycle variable Nc is used to determine the number of cylinder cycles in steps S106 and S108, as will be described later.
次いで、圧力モデル演算が実行される(図2のステップS106参照)。
この圧力モデル演算は、筒内圧力の計算値、換言すれば推定値を算出する処理で、次述するように、筒内(シリンダ内)の圧力モデルに基づく筒内圧力の推定値を算出する筒内圧力算出式により筒内圧力の計算値を算出するものである。
Next, the pressure model calculation is executed (see step S106 in FIG. 2).
This pressure model calculation is a process of calculating a calculated value of the in-cylinder pressure, in other words, an estimated value. As will be described below, an estimated value of the in-cylinder pressure based on the in-cylinder (in-cylinder) pressure model is calculated. The calculated value of the in-cylinder pressure is calculated by the in-cylinder pressure calculation formula.
すなわち、本発明の実施の形態においては、下記する式1により筒内圧力の計算値Pcyl_modが算出されるようになっている。
That is, in the embodiment of the present invention, the calculated value Pcyl_mod of the in-cylinder pressure is calculated by the following
Pcyl_mod=Pact×(Vc/Vcyl)κ・・・式1
Pcyl_mod = Pact × (Vc / Vcyl) κ
ここで、”Pact”は、ピストン下死点における筒内圧力であり、この圧力はインテークマニホールド4aの吸気圧にほぼ等しいため、基本的には、インマニ圧力センサ21によって検出されたインマニ圧力を、ピストン下死点における圧力の実測値として用いられるものであるが、本発明の実施の形態においては、後述するように、このPactの値の精度向上等の観点から所定の補正が施されて用いられるものとなっている。
Here, “Pact” is the in-cylinder pressure at the bottom dead center of the piston, and since this pressure is substantially equal to the intake pressure of the
”Vc”は、ピストン下死点における1気筒(シリンダ)の体積であり、かかる値は、エンジン1の具体的な仕様に基づいて計算式により算出された計算値が用いられるようになっている。
”Vcyl”は、任意のクランク角度における1気筒(シリンダ)の体積であり、かかる値は、エンジン1の具体的な仕様に基づいて設定された体積算出式により、ステップS106の実行時のクランク角度に対するシリンダ(図示せず)の体積の計算値が算出され用いられるようになっている。
”κ”は、比熱比である。
“Vc” is the volume of one cylinder (cylinder) at the bottom dead center of the piston, and for this value, a calculated value based on a specific specification of the
“Vcyl” is the volume of one cylinder (cylinder) at an arbitrary crank angle, and this value is a crank angle at the time of execution of step S106 according to a volume calculation formula set based on a specific specification of the
“Κ” is a specific heat ratio.
上述の式1は、熱力学に基づいて導かれる式であるが、本願発明者は、鋭意研究の結果、シリンダ内のピストン(図示せず)の上下動の影響により、式1が必ずしも常に成立するものではなく、式1を用いるためには、次述するような補正を施すことが必要であるという結論を導くに至った。
The
まず、ピストン下死点における圧力Pactは、式1によって得られる推定値の精度に大きく影響するため、インマニ圧力の実測値とするだけでは不十分であり、本発明の実施の形態においては、Pact=インマニ圧+インマニ補正項として扱うこととしている。
インマニ補正項は、エンジン回転数とインマニ温度とに対応した補正値(以下、説明の便宜上「インマニ補正値」と称する)が定められるものとなっている。
なお、インマニ温度は、吸気温センサ18によって検出されるインテークマニホールド4a近傍の吸気温度である。
First, since the pressure Pact at the bottom dead center of the piston greatly affects the accuracy of the estimated value obtained by
In the intake manifold correction term, a correction value corresponding to the engine speed and the intake manifold temperature (hereinafter, referred to as “intake manifold correction value” for convenience of explanation) is determined.
The intake manifold temperature is the intake air temperature in the vicinity of the
すなわち、本発明の実施の形態におけるインマニ補正値は、エンジン1の具体的な仕様等を考慮して、試験結果やシミュレーション結果に基づいて、種々のエンジン回転数とインマニ温度に対する値が定められたものとなっている。
さらに、本発明の実施の形態においては、エンジン回転数とインマニ温度を入力パラメータとして対応するインマニ補正値が読み出し可能にマップ化され(以下、このマップを説明の便宜上「インマニ補正マップ」と称する)、予め電子制御ユニット101の適宜な記憶領域に記憶されたものとなっている。
That is, the intake manifold correction values in the embodiment of the present invention are determined for various engine speeds and intake manifold temperatures based on test results and simulation results in consideration of specific specifications of the
Furthermore, in the embodiment of the present invention, the corresponding intake manifold correction values are mapped so as to be readable using the engine speed and the intake manifold temperature as input parameters (hereinafter, this map is referred to as an “intake manifold correction map” for convenience of explanation). These are stored in advance in an appropriate storage area of the
したがって、ステップS106において、先の式1に基づいて筒内圧力の計算値Pcyl_modが算出される際には、算出時におけるエンジン回転数とインマニ温度に対応するインマニ補正値がインマニ補正マップから読み出され、インマニ圧に加算されてピストン下死点における圧力Pactの値として用いられることとなる。
Therefore, when the calculated value Pcyl_mod of the in-cylinder pressure is calculated based on the
また、比熱比κは、温度によってその値が異なるものであるが、シリンダ内においては、ピストン(図示せず)の移動によって変化するため、通常の固定値を用いて式1の演算を行った場合、その値は、ピストンの位置によって大きく異なり、式1によって算出される筒内圧力の計算値Pcyl_modも大きく変化するため、式1を圧力モデルとする意味を失うこととなる。
Further, the value of the specific heat ratio κ varies depending on the temperature. However, in the cylinder, the value varies depending on the movement of the piston (not shown). Therefore, the calculation of
本願発明者は、鋭意研究の結果、特に、ピストンが上死点に向かう場合、上死点の近傍付近から比熱比κが大きく変化することを知見するに至り、その知見に基づいて、さらに研究の結果、クランク角とエンジン回転数とに対して比熱比を試験結果やシミュレーション結果に基づいて定めるのが、式1の計算値の精度向上に最適であるとの結論を導くに至った。
本発明の実施の形態においては、かかる点に着目し、比熱比κは、クランク角とエンジン回転数とに対して予め定められた値が読み出し可能に構成されたマップ(以下、説明の便宜上「比熱比マップ」と称する)を用いて、演算時のクランク角とエンジン回転数との組み合わせに対して定められる比熱比が式1の演算に用いられるようになっている。
As a result of earnest research, the inventor of the present application has come to know that the specific heat ratio κ changes greatly from the vicinity of the top dead center, particularly when the piston goes to the top dead center. As a result, the conclusion was reached that the determination of the specific heat ratio with respect to the crank angle and the engine speed based on the test results and simulation results is optimal for improving the accuracy of the calculated value of
In the embodiment of the present invention, paying attention to this point, the specific heat ratio κ is a map configured to be able to read a predetermined value with respect to the crank angle and the engine speed (hereinafter referred to as “ The specific heat ratio determined for the combination of the crank angle and the engine speed at the time of calculation is used for the calculation of
なお、比熱比マップも、先のインマニ補正マップ同様、エンジン1の具体的な仕様等を考慮して、試験結果やシミュレーション結果に基づいて、種々のクランク角度とエンジン回転数に対する比熱比を定め、その値を、クランク角度とエンジン回転数を入力パラメータとして読み出し可能に構成し、電子制御ユニット101の適宜な記憶領域に記憶するのが好適である。
The specific heat ratio map, like the previous intake manifold correction map, determines specific heat ratios for various crank angles and engine speeds based on test results and simulation results in consideration of specific specifications of the
しかして、ステップS106においては、式1に基づいて、筒内圧力の計算値Pcyl_modが算出されるが、この際、ピストン下死点における圧力Pactとして、インマニ圧に上述したインマニ補正値が加算された値が用いられ、また、比熱比κは、クランク角度とエンジン回転数に対応した値が用いられることとなる。
Accordingly, in step S106, the calculated value Pcyl_mod of the in-cylinder pressure is calculated based on the
次に、ステップS108においては圧力差算出が行われる。
すなわち、ステップS106で算出された筒内圧力の計算値Pcyl_modと、筒内圧力センサ15−1〜15−nの内、対象となるシリンダ(図示せず)の筒内圧力センサにより検出された筒内圧Pcylとの圧力差ΔPが下記する式2により算出され、算出された圧力差ΔPは、電子制御ユニット101の適宜な記憶領域に、暫定的に記憶されることとなる。
Next, in step S108, pressure difference calculation is performed.
That is, the calculated value Pcyl_mod of the in-cylinder pressure calculated in step S106 and the cylinder detected by the in-cylinder pressure sensor of the target cylinder (not shown) among the in-cylinder pressure sensors 15-1 to 15-n. A pressure difference ΔP with respect to the internal pressure Pcyl is calculated by the
ΔP=Pcyl−Pcyl_mod・・・式2
ΔP = Pcyl−
次いで、1シリンダサイクルにおいて、所定サンプリングが完了したか、すなわち、所定のサンプリング数の圧力差ΔPが得られたか否かが判定される(図2のステップS110参照)。
すなわち、本発明の実施の形態においては、先のステップS106の演算と、このステップS108の演算を、1シリンダサイクルにおいて、適宜な間隔で複数回行い、複数の圧力差ΔPを得るようにしている。
ここで、実測値である筒内圧Pcylを電子制御ユニット101に読み込む(サンプリング)するタイミングは、先に述べたように比熱比κが、比較的上死点近傍で大きく変化することを考慮して、上死点を含むその近傍では、比較的短い間隔に設定して、比較的多くサンプリング値を得るようにし、それ以外の領域では、比熱比κの変動が少ないことを考慮して、サンプリングのタイミングを比較的疎に設定すると好適である。
Next, in one cylinder cycle, it is determined whether or not predetermined sampling is completed, that is, whether or not a predetermined sampling number of pressure differences ΔP has been obtained (see step S110 in FIG. 2).
That is, in the embodiment of the present invention, the calculation in the previous step S106 and the calculation in step S108 are performed a plurality of times at appropriate intervals in one cylinder cycle to obtain a plurality of pressure differences ΔP. .
Here, the timing for reading (sampling) the in-cylinder pressure Pcyl, which is an actual measurement value, into the
しかして、ステップS110において、所定サンプリングが完了したと判定された場合(YESの場合)には、次述するステップS112の処理へ進む一方、未だ所定サンプリングが完了していないと判定された場合(NOの場合)には、先のステップS106からの処理が繰り返されることとなる。 If it is determined in step S110 that the predetermined sampling has been completed (in the case of YES), the process proceeds to step S112 described below, while it is determined that the predetermined sampling has not yet been completed ( In the case of NO), the processing from the previous step S106 is repeated.
ステップS112においては、1シリンダサイクル中に取得された所要数の圧力差ΔPについて、標準偏差が良く知られた算出手法に基づいて算出されることとなる。
算出された標準偏差は、電子制御ユニット101の適宜な記憶領域に暫定的に記憶されることとなる
In step S112, the required number of pressure differences ΔP acquired during one cylinder cycle is calculated based on a well-known calculation method.
The calculated standard deviation is provisionally stored in an appropriate storage area of the
次いで、サイクル変数Ncが所定サイクル数Ksを超えたか否かが判定されることとなる(図2のステップS114参照)。
すなわち、筒内圧力センサ15−1〜15−nの中で、この時点で圧力差ΔPの取得対象である筒内圧力センサについて、Ksシリンダサイクルに亘って圧力差ΔPの取得がなされたか否かが判定され、サイクル変数Ncが所定サイクル数Ksを超えたと判定された場合(YESの場合)には、所要数の標準偏差が得られたとして、次述するステップS118の処理へ進むこととなる。
Next, it is determined whether or not the cycle variable Nc has exceeded a predetermined number of cycles Ks (see step S114 in FIG. 2).
That is, of the in-cylinder pressure sensors 15-1 to 15-n, whether or not the pressure difference ΔP has been acquired over the Ks cylinder cycle for the in-cylinder pressure sensor that is the acquisition target of the pressure difference ΔP at this time. Is determined, and if it is determined that the cycle variable Nc exceeds the predetermined number of cycles Ks (in the case of YES), it is determined that the required number of standard deviations has been obtained, and the process proceeds to step S118 described below. .
一方、ステップS114において、サイクル変数Ncが所定サイクル数Ksを未だ超えていないと判定された場合(NOの場合)には、この時点のサイクル変数Ncに1が加算されて新たなサイクルNcとされて(図2のステップS116参照)、先のステップS106からの処理が繰り返されることとなる。 On the other hand, if it is determined in step S114 that the cycle variable Nc has not yet exceeded the predetermined number of cycles Ks (in the case of NO), 1 is added to the cycle variable Nc at this time to obtain a new cycle Nc. (See step S116 in FIG. 2), the processing from the previous step S106 is repeated.
ステップS118においては、Nc個の標準偏差について平均値の算出が行われることとなる。
なお、本発明の実施の形態においては、先に述べたように、1つの筒内圧力センサにについて、1シリンダサイクル中に予め定められた所定回数のサンプリングが行われて圧力差ΔPについて標準偏差が算出される処理がNcシリンダサイクル繰り返されるため、1つの筒内圧力センサの圧力差ΔPについて、Nc個の標準偏差が得られるようになっている。
In step S118, the average value is calculated for Nc standard deviations.
In the embodiment of the present invention, as described above, one in-cylinder pressure sensor is sampled a predetermined number of times during one cylinder cycle, and the standard deviation of the pressure difference ΔP is obtained. Since Nc cylinder cycles are repeated, Nc standard deviations are obtained for the pressure difference ΔP of one in-cylinder pressure sensor.
次いで、上述のように算出された平均値が、予め定められた所定圧力差範囲内にあるか否かが判定され(図2のステップS120参照)、この時点で診断の対象となっている筒内圧力センサの圧力差の平均値(図2のステップS118参照)は、所定圧力差範囲にあると判定された場合(YESの場合)は、診断対象の筒内圧力センサは故障ではないとして後述するステップS128の処理へ進む一方、算出された圧力差の平均値は所定圧力差範囲にはないと判定された場合(NOの場合)には、診断対象の筒内圧力センサは暫定的に故障であるとして次述するステップS122の処理へ進むこととなる。
なお、ここで、所定圧力差範囲は、筒内圧力センサ15−1〜15−nの具体的な仕様等を考慮して、試験結果やシミュレーション結果を基に設定するのが好適である。
Next, it is determined whether or not the average value calculated as described above is within a predetermined pressure difference range (see step S120 in FIG. 2). At this time, the cylinder to be diagnosed If it is determined that the average value of the pressure difference of the internal pressure sensor (see step S118 in FIG. 2) is within the predetermined pressure difference range (in the case of YES), the in-cylinder pressure sensor to be diagnosed is not malfunctioning and will be described later. On the other hand, if it is determined that the calculated average value of the pressure differences is not within the predetermined pressure difference range (in the case of NO), the cylinder pressure sensor to be diagnosed is temporarily damaged. Therefore, the process proceeds to step S122 described below.
Here, the predetermined pressure difference range is preferably set based on the test results and simulation results in consideration of the specific specifications of the in-cylinder pressure sensors 15-1 to 15-n.
ステップS122においては、故障カウンタの計数動作が実行される。
本発明の実施の形態においては、先に説明したように、ある筒内圧力センサの圧力差の平均値が所定圧力差範囲を超えた場合に、直ぐさま故障であるとして、警報音の発生や警告表示等の警報動作を行うのではなく、所定圧力差範囲を超えることが予め定めた回数(基準回数)を超えた場合に最終的に故障であると判定することとしている(図2のステップS126参照)。
そのため、ある筒内圧力センサの圧力差の平均値が所定圧力差範囲を超えたと判定された場合(図2のステップS120参照)には、まず、故障カウンタの計数値を所定数増加せしめることとしている。
なお、故障カウンタは、電子制御ユニット101において良く知られたこの種のソフトウェア処理の実行によって実現されるもので、筒内圧力センサ15−1〜15−nの各々に対して1つずつ設けられるものとなっている。
In step S122, the counting operation of the failure counter is executed.
In the embodiment of the present invention, as described above, when the average value of the pressure difference of a certain in-cylinder pressure sensor exceeds a predetermined pressure difference range, the alarm sound is Rather than performing an alarm operation such as a warning display, it is determined that a failure has occurred when the predetermined pressure difference range is exceeded a predetermined number of times (reference number) (step in FIG. 2). (See S126).
Therefore, when it is determined that the average value of the pressure difference of a certain cylinder pressure sensor exceeds the predetermined pressure difference range (see step S120 in FIG. 2), first, the count value of the failure counter is increased by a predetermined number. Yes.
The failure counter is realized by executing this kind of software processing well known in the
そして、ステップS124において、故障カウンタの計数値が所定計数値(警報基準値)Csを超えたか否かが判定され、警報基準値を超えたと判定された場合(YESの場合)には、診断対象となる筒内圧力センサが故障であると判定され(図2のステップS126参照)、図示されないメインルーチンにおいては、所要の警報処理が実行され、警報音の発生や表示素子による警報表示等の警報動作が実行されることとなる。 In step S124, it is determined whether or not the count value of the failure counter has exceeded a predetermined count value (alarm reference value) Cs. If it is determined that the alarm reference value has been exceeded (YES), the diagnosis target It is determined that the in-cylinder pressure sensor is faulty (see step S126 in FIG. 2), and in a main routine (not shown), a required alarm process is executed to generate an alarm sound and an alarm display such as an alarm display by a display element. The operation will be executed.
一方、ステップS124において、故障カウンタの計数値は未だ警報基準値Csを超えていないと判定された場合(NOの場合)には、未だ警報に至る故障状態には無いとして、ステップS128の処理へ進むこととなる。
ステップS128においては、全シリンダについて診断が終了したか否か、すなわち、全シリンダにおける筒内圧力センサ15−1〜15−nについて、上述した処理が行われたか否かが判定され、未だ全シリンダについての診断が終了されていないと判定された場合(NOの場合)には、先のステップS104へ戻り、上述した一連の処理が、次のシリンダの筒内圧力センサについて実行されることとなる。
On the other hand, if it is determined in step S124 that the count value of the failure counter has not yet exceeded the alarm reference value Cs (in the case of NO), it is determined that there is no failure state that still results in an alarm, and the process proceeds to step S128. It will go on.
In step S128, it is determined whether or not diagnosis has been completed for all cylinders, that is, whether or not the above-described processing has been performed for the in-cylinder pressure sensors 15-1 to 15-n in all cylinders. If it is determined that the diagnosis has not been completed (in the case of NO), the process returns to the previous step S104, and the above-described series of processing is executed for the in-cylinder pressure sensor of the next cylinder. .
また、ステップS128において、全シリンダについての診断が終了されたと判定された場合(YESの場合)には、一連の処理は終了され、図示されないメインルーチンへ戻ることとなる。
なお、図示されないメインルーチンへ戻った後は、メインルーチンで定められた所要のタイミングで、図2に示されたサブルーチンが繰り返し実行されるようになっている。
If it is determined in step S128 that the diagnosis for all cylinders has been completed (in the case of YES), the series of processing is terminated and the process returns to the main routine (not shown).
After returning to the main routine (not shown), the subroutine shown in FIG. 2 is repeatedly executed at the required timing determined by the main routine.
種々の要因によって劣化した筒内圧力センサの確実な故障判別が所望される内燃機関に適する。 This is suitable for an internal combustion engine in which reliable failure determination of an in-cylinder pressure sensor deteriorated due to various factors is desired.
1…エンジン
15−1〜15−n…筒内圧力センサ
18…吸気温センサ
27…エンジン回転センサ
28…クランク角センサ
101…電子制御ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (6)
熱力学に基づいて設定された前記シリンダ内の圧力を算出する筒内圧力算出式を用いて前記筒内圧力の計算値を算出し、次いで、前記計算値と前記筒内圧力センサによって検出された筒内圧力との圧力差を求めることを1シリンダサイクル中に所定回数行い、次いで、前記1シリンダサイクル中に得られた圧力差の標準偏差を求めることを所定のシリンダサイクル数実行し、次いで、前記所定のシリンダサイクル数の実行により得られた標準偏差の平均値を算出し、当該平均値が所定の圧力差範囲を逸脱する場合に、前記筒内圧力センサの故障と判定することを特徴とする筒内圧力センサ故障診断方法。 A method for diagnosing a cylinder pressure sensor disposed in a cylinder of an internal combustion engine, comprising:
A calculated value of the in-cylinder pressure is calculated using an in-cylinder pressure calculation formula for calculating a pressure in the cylinder set based on thermodynamics, and then detected by the calculated value and the in-cylinder pressure sensor. The pressure difference from the in-cylinder pressure is determined a predetermined number of times during one cylinder cycle, then the standard deviation of the pressure difference obtained during the one cylinder cycle is determined for a predetermined number of cylinder cycles, An average value of standard deviations obtained by executing the predetermined number of cylinder cycles is calculated, and when the average value deviates from a predetermined pressure difference range, it is determined that the in-cylinder pressure sensor has failed. In-cylinder pressure sensor failure diagnosis method.
筒内圧力の計算値をPcyl_mod、ピストン下死点における筒内圧力をPact、ピストン下死点における1気筒(シリンダ)の体積をVc、任意のクランク角度における1気筒(シリンダ)の体積をVcyl、比熱比をκとして、
Pcyl_mod=Pact×(Vc/Vcyl)κと表され、
前記ピストン下死点における筒内圧力Pactは、インテークマニホールドにおける吸気圧に補正項を加算せしめた値とされ、前記補正項は、エンジン回転数と前記インテークマニホールドにおける吸気温度の種々の組み合わせに対して予め設定された値が用いられ、
前記比熱比κは、クランク角度とエンジン回転数の種々の組み合わせに対して予め設定された値が用いられることを特徴とする請求項1記載の筒内圧力センサ故障診断方法。 The in-cylinder pressure calculation formula is:
The calculated value of in-cylinder pressure is Pcyl_mod, the in-cylinder pressure at the piston bottom dead center is Pact, the volume of one cylinder (cylinder) at the piston bottom dead center is Vc, the volume of one cylinder (cylinder) at an arbitrary crank angle is Vcyl, Let the specific heat ratio be κ,
Pcyl_mod = Pact × (Vc / Vcyl) κ ,
The in-cylinder pressure Pact at the bottom dead center of the piston is a value obtained by adding a correction term to the intake pressure in the intake manifold, and the correction term corresponds to various combinations of the engine speed and the intake air temperature in the intake manifold. Pre-set values are used,
The in-cylinder pressure sensor failure diagnosis method according to claim 1, wherein the specific heat ratio κ is a value set in advance for various combinations of a crank angle and an engine speed.
前記電子制御ユニットは、
熱力学に基づいて設定された前記シリンダ内の圧力を算出する筒内圧力算出式を用いて前記筒内圧力の計算値を算出し、次いで、前記計算値と前記筒内圧力センサによって検出された筒内圧力との圧力差を求めることを1シリンダサイクル中に所定回数行い、次いで、前記1シリンダサイクル中に得られた圧力差の標準偏差を求めることを所定のシリンダサイクル数実行し、次いで、前記所定のシリンダサイクル数の実行により得られた標準偏差の平均値を算出し、当該平均値が所定の圧力差範囲を逸脱する場合に、前記筒内圧力センサの故障と判定するよう構成されてなることを特徴とする車両動作制御装置。 An electronic control unit configured to execute an operation control process of the vehicle, and an output signal of an in-cylinder pressure sensor that is provided in a cylinder of the internal combustion engine and detects an in-cylinder pressure is an operation control process of the vehicle In the vehicle operation control device configured to be provided for,
The electronic control unit is
A calculated value of the in-cylinder pressure is calculated using an in-cylinder pressure calculation formula for calculating a pressure in the cylinder set based on thermodynamics, and then detected by the calculated value and the in-cylinder pressure sensor. The pressure difference from the in-cylinder pressure is determined a predetermined number of times during one cylinder cycle, then the standard deviation of the pressure difference obtained during the one cylinder cycle is determined for a predetermined number of cylinder cycles, An average value of standard deviations obtained by executing the predetermined number of cylinder cycles is calculated, and when the average value deviates from a predetermined pressure difference range, it is determined that the in-cylinder pressure sensor has failed. A vehicle operation control device.
筒内圧力の計算値をPcyl_mod、ピストン下死点における筒内圧力をPact、ピストン下死点における1気筒(シリンダ)の体積をVc、任意のクランク角度における1気筒(シリンダ)の体積をVcyl、比熱比をκとして、
Pcyl_mod=Pact×(Vc/Vcyl)κと表され、
前記ピストン下死点における筒内圧力Pactは、インテークマニホールドにおける吸気圧に補正項を加算せしめた値とされ、前記補正項は、エンジン回転数と前記インテークマニホールドにおける吸気温度の種々の組み合わせに対して予め設定された値が用いられ、
前記比熱比κは、クランク角度とエンジン回転数の種々の組み合わせに対して予め設定された値が用いられることを特徴とする請求項4記載の車両動作制御装置。 The in-cylinder pressure calculation formula is:
The calculated value of in-cylinder pressure is Pcyl_mod, the in-cylinder pressure at the piston bottom dead center is Pact, the volume of one cylinder (cylinder) at the piston bottom dead center is Vc, the volume of one cylinder (cylinder) at an arbitrary crank angle is Vcyl, Let the specific heat ratio be κ,
Pcyl_mod = Pact × (Vc / Vcyl) κ ,
The in-cylinder pressure Pact at the bottom dead center of the piston is a value obtained by adding a correction term to the intake pressure in the intake manifold, and the correction term corresponds to various combinations of the engine speed and the intake air temperature in the intake manifold. Pre-set values are used,
The vehicle operation control device according to claim 4, wherein the specific heat ratio κ uses a preset value for various combinations of a crank angle and an engine speed.
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