JP3813342B2

JP3813342B2 - Internal combustion engine control device

Info

Publication number: JP3813342B2
Application number: JP35158197A
Authority: JP
Inventors: 賢二安部; 勇一島崎; 和同澤村; 博直福地; 賢至中野; 裕明加藤; 秀行沖; 俊一都築
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1997-12-19
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: JPH11182357A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に、エンジンを構成する気筒内の圧力（以下、筒内圧と称する）に応じた信号に基づいてエンジン制御を行う内燃エンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの運転状態を把握するためにエンジンの気筒内の燃焼圧力、すなわち筒内圧を検出する筒内圧センサを用いることが知られている。例えば特開平８−５００７２号公報に開示されている筒内圧センサは、リング状の圧電素子を備えており、その圧電素子は、シリンダヘッドの点火プラグ取り付け面とその点火プラグ座金部との間に挟み込まれ、点火プラグがシリンダヘッドにネジ込み固定されることにより圧着固定される。かかる筒内圧センサは、筒内圧を示す検出電圧を生成し、その電圧は、エンジン制御回路に供給され、燃料噴射量や点火時期等のエンジン制御のためにエンジン運転状態を示すパラメータとして用いられる。
【０００３】
筒内圧センサの検出出力に基づいて排気ガス還流制御を行うものとしては、特開昭５９−４６３５７号公報に開示のシステムがある。このシステムは、排ガス還流（ＥＧＲ）装置により各気筒に排ガスが還流する多気筒内燃機関において、各気筒の各サイクル毎に図示平均有効圧を検出し、検出した図示平均有効圧より各気筒毎の図示平均有効圧のサイクル間変動及び図示平均有効圧の気筒間較差を求め、当該サイクル間変動及び気筒間較差に基づき各気筒の排ガス還流率を制御するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来技術のシステムにおいては、サイクル毎に得られる図示平均有効圧のそのままの値を、常にある固定されたサンプル数だけ使ってサイクル間変動及び気筒間較差の値を求めるようにしており、運転状態によっては、当該サイクル間変動及び気筒間較差の値を求めこれに応じたＥＧＲ制御を行うための処理に無駄が生じたり、瞬時的に著しく変化したようないわば信頼性の低い図示平均有効圧によって不適切なＥＧＲ制御が局部的になされてしまったりすることもある。特に、筒内圧センサの出力を用いたＥＧＲ制御に起因して生じる様々な不正燃焼（特に、失火とノッキング）を検出しようとすると、異なる不正燃焼形態で発生する変動周波数が異なるため、従来のエンジン回転同期によるサンプリングでは正確な不正燃焼判断が困難であった。
【０００５】
よって本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、効率的でかつ運転状態に適合した、筒内圧検出に基づいて推定された平均有効圧によるＥＧＲ制御を行うことのできる内燃エンジン制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による装置は、内燃エンジンの各気筒における筒内圧力に応じた筒内圧信号に基づいて前記内燃エンジンの各気筒における排ガス還流量を制御する内燃エンジン制御装置であって、前記筒内圧信号から前記内燃エンジンのサイクル毎に平均有効圧を算出する平均有効圧算出手段と、前記平均有効圧のサイクル毎のサンプル値から所定サンプル数における平均値を算出し、前記平均値をとる対象をサイクル毎に順次更新させて、移動平均値を得る移動平均算出手段と、前記内燃エンジンの各気筒において、サイクル毎に得られる前記平均有効圧の前記移動平均値の各サイクル間の変動量を算出するサイクル間変動算出手段と、前記内燃エンジンの各サイクルにおいて、各気筒毎に得られる前記平均有効圧の前記移動平均値の各気筒間の較差を算出する気筒間較差算出手段と、前記サイクル間変動算出手段および前記気筒間較差算出手段により算出された値の少なくとも一方が所定目標範囲内に収束するよう前記内燃エンジンの各気筒における排ガス還流量を制御する排ガス還流制御手段と、前記内燃エンジンの気筒内の圧力とは異なるエンジンパラメータを検出する運転状態検出手段とを有し、前記所定サンプル数は、前記運転状態検出手段によって検出されたエンジンパラメータに応じて変化することを特徴としている。
【０００７】
この装置によれば、平均有効圧の移動平均値に基づいて、当該移動平均値の内燃エンジンの各気筒におけるサイクル間変動の値及び当該移動平均値の内燃エンジンの気筒間較差の値の少なくとも一方を算出しこれを是正するようにしているので、突発的に発生する信頼性の低い平均有効圧に大きな影響を受けることなく無駄なＥＧＲ制御を回避することができる。また、前記内燃エンジンの気筒内の圧力とは異なるエンジンパラメータを検出する運転状態検出手段を有し、前記所定サンプル数は、前記運転状態検出手段によって検出されたエンジンパラメータに応じて変化するように構成されているので、エンジンの運転状態に適合した移動平均値を求めることができ、エンジンの運転状態に応じた繊細かつ良好なＥＧＲ制御をなすことができる。
【０００８】
また、上記エンジン制御装置において、前記所定目標範囲は、前記運転状態検出手段によって検出されたエンジンパラメータに応じて変化するように構成することができる。
こうすることによって、エンジンの運転状態に適合した目標値を定めることができ、エンジンの運転状態に応じた繊細かつ良好なＥＧＲ制御をなすことができる。
【０００９】
なお、平均有効圧とは、後述する点火時図示平均有効圧を言う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明による筒内圧センサが適用されたエンジン制御装置を示している。このエンジン制御装置に用いられる筒内圧センサ１Ａ〜１Ｄは、複数気筒によって構成される内燃エンジン（この実施例では４気筒とする）１０の各気筒毎に備えられている。筒内圧センサ１Ａ〜１Ｄの各々は、圧電素子からなるセンサ素子部と、そのセンサ素子部から生成された電圧を増幅する増幅部とを有し、その増幅出力が筒内圧検出信号として制御回路２０に供給される。
【００１１】
制御回路２０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器３４、アクチュエータ駆動回路３５及びカウンタ３７を少なくとも備えており、それらは図示せぬ共通バスで相互接続されている。Ａ／Ｄ変換器３４には、複数のセンサが接続され、駆動回路３５には、インジェクタ４３Ａ〜４３Ｄや点火装置４４Ａ〜４４Ｄ、ＥＧＲバルブ４５Ａ〜４５Ｄ等のアクチュエータが接続される。図では概略的に示しているが、インジェクタ４３Ａ〜４３Ｄ及び点火装置４４Ａ〜４４Ｄ並びにＥＧＲバルブ４５Ａ〜４５Ｄは、各気筒に対応して設けられている。
【００１２】
Ａ／Ｄ変換器３４に接続されるセンサとしては、上述した筒内圧センサ１Ａ〜１Ｄの他に、内燃エンジン１０のスロットル弁（図示せず）より下流の吸気管内の圧力Ｐ_bに応じた電圧を発生する吸気管内圧センサ４１、内燃エンジン１０の冷却水の温度Ｔ_Wを検出する冷却水温センサ４２等のエンジンパラメータセンサがある。Ａ／Ｄ変換器３４は、図示せぬクランクシャフトが例えば１回転する毎に各センサのアナログ出力電圧を順次ディジタル値に変換してセンサ毎に出力し、そのディジタル値を繰り返し更新する。
【００１３】
カウンタ３７には、クランク角センサ３８からクランク軸の回転に同期したパルスが供給される。カウンタ３７は、クランク角センサ３８から出力されるパルスの発生間隔をクロックパルスの発生数の計数により測定してエンジン回転数Ｎｅを示す信号を生成する。クランク角センサ３８は、クランク角が所定角度位置にある時点を示す基準位置信号と共に各気筒のピストンの上死点時点を示すＴＤＣ信号も発生し、それらはＣＰＵ３１に供給される。
【００１４】
クランク角センサ３８及びカウンタ３７の系，吸気管内圧センサ４１の系及び冷却水温センサ４２の系は、いずれも運転状態検出手段を担いうる。
制御回路２０のＣＰＵ３１は、ＲＯＭ３２に予め記憶されたプログラムに従って動作し、上述した複数のセンサの出力値をＡ／Ｄ変換器３４を介して読み取ってＲＡＭ３３に記憶すると共に、それらセンサの出力値に応じてインジェクタ４３Ａ〜４３Ｄ及び点火装置４４Ａ〜４４Ｄ並びにＥＧＲバルブ４５Ａ〜４５Ｄ等のアクチュエータをどのように駆動すべきかを示す制御信号を駆動回路３５に発する。駆動回路３５は、かかる制御信号に応じた実際の当該アクチュエータの駆動に必要なレベル及び波形の駆動信号を生成し、対応するアクチュエータに供給する。
【００１５】
ＣＰＵ３１はまた、図示平均有効圧算出手段を担っており、点火時図示平均有効圧Ｐmi及び行程（正味）図示平均有効圧Ｐmeの算出処理を行う。かかる図示平均有効圧Ｐmi及びＰmeは、Ａ／Ｄ変換器３４から転送されるディジタル化された筒内圧信号データに基づいて求められる。ＣＰＵ３１はさらに、求めた平均有効圧ＰmiまたはＰmeの移動平均を求めるとともに、当該移動平均の値に基づいてエンジン１０の各気筒におけるサイクル間変動及び全気筒における気筒間較差の値を求め、これらサイクル間変動及び気筒間較差が所定の目標範囲内に収まるようエンジン１０のＥＧＲ量すなわちＥＧＲバルブ４５Ａ〜４５Ｄを制御するための制御信号を駆動回路３５に供給する。
【００１６】
ここで、図示平均有効圧Ｐmi及び行程平均有効圧Ｐmeにつき詳述する。
図２は、エンジン１０を構成する各気筒内において動作するピストンの行程に対する筒内圧の変化を示すものである。まず、点Ｐにおいて、吸入弁が開弁され混合気を吸入する吸入行程が始まり、ＴＤＣ（top dead center）である点Ｎにおいて排気弁が閉弁される。筒内圧はＢＤＣ（bottom dead center）である点Ｋ近傍まで減少する。点Ｑにおいて吸入弁が閉弁されて圧縮行程に入り、筒内圧は徐々に上昇する。点Ｒにおいて点火プラグが点火されて燃焼行程に入り、筒内圧は急激に増加してＴＤＣである点Ｌを経た後、点Ｓにて最大となる。ピストンがＢＤＣである点Ｍに移動するにつれて筒内圧は低下し、点Ｔにおいて排気弁が開弁されて、排気行程が始まる。
【００１７】
点火時図示平均有効圧Ｐmiは、点Ｋから点Ｌを経て点Ｍまでの間に、ピストンがクランク軸に対してする単位体積当たりの仕事量を意味するもので、
【００１８】
【数１】

【００１９】
と定義される。一方、非点火時図示平均有効圧Ｐmfは、点Ｍから点Ｎを経て点Ｋまでの間に、ピストンがクランク軸に対してする燃焼室の単位体積当たりの仕事量を意味し、
【００２０】
【数２】

【００２１】
と定義される。この式（１）及び（２）において、Ｖは行程の推移とともに変化する燃焼室の体積（容量）を表しており、Ｖ_MAX及びＶ_MINは、最大体積及び最小体積を表し、各々ピストンがＢＤＣ、ＴＤＣの位置にあるときの燃焼室の体積（容量）である。
更にＰmeは、１サイクルの間にピストンがクランク軸に対してする単位体積当たりの仕事量を意味するものであり、
【００２２】
【数３】

【００２３】
と定義される。
一方、図３は、ＲＡＭ３３に記憶されるクランク角を示す角度位置信号と筒内圧信号をプロットしたものであり、クランク角に対する筒内圧の変化を示すものである。図２において説明した行程点に対応する行程点については、同じ符号が付されている。
【００２４】
ピストンがクランク軸にする仕事量を求めることは、この図３においては、筒内圧の変化を示す曲線で囲まれた領域の面積を算出することに他ならない。即ち、Ｓ_AA'B'B、Ｓ_BB'C'C、Ｓ_CC'DD'及びＳ_DD'A'Aを、各々図３に示すＡＡ'Ｂ'Ｂ、ＢＢ'Ｃ'Ｃ、ＣＣ'ＤＤ'及びＤＤ'Ａ'Ａで囲まれた領域の面積とすると、式（１）及び（２）の各仕事量において、
【００２５】
【数４】

【００２６】
と表すことができる。
更に、所定クランク角度毎（例えば１度毎）に筒内圧を標本化した場合には、上述の面積は、筒内圧のみの和として表すことができる。また、Ｖ_MAX及びＶ_MINは、Ｐmi及びＰmfに共通であるので省略することができる。従って、Ｐmi及びＰmfは、
【００２７】
【数５】

【００２８】
及び
【００２９】
【数６】

【００３０】
とできる。
ここで、Ｐｉは、図３に示す如くｉ番目のクランク角度位置θｉにおける筒内圧を表す。従って、ＣＰＵ３１において、Ｐmi及びＰmfを算出するには、この筒内圧Ｐｉの和を算出すればよいのである。すなわち、行程点Ｌから点Ｍまでの間の面積Ｓ_AA'B'Bを、上述の如く筒内圧の和から算出する。そして同様に、行程点Ｍから点Ｎまでの間の面積Ｓ_BB'C'C、行程点Ｎから点Ｋまでの間の面積Ｓ_CC'DD'及び行程点Ｋから点Ｌまでの間の面積Ｓ_DD'A'Aを算出する。さらに、Ｐmiを面積Ｓ_AA'B'BとＳ_DD'A'Aとの差から求め、Ｐmfを面積Ｓ_CC'DD'とＳ_BB'C'Cとの差から求め、ＰmeをＰmiとＰmfの差から算出するのである。
【００３１】
ＣＰＵ３１は、このようにして得られる点火時図示平均有効圧Ｐmiまたは行程図示平均有効圧Ｐmeの値データを所定の数だけＲＡＭ３３に順次記憶するとともに、ＲＡＭ３３から必要な値データを読み出して点火時図示平均有効圧Ｐmiまたは行程平均有効圧Ｐmeの移動平均を求める。かかる移動平均の求め方は、次の如くである。
【００３２】
図４は、排気，吸入,圧縮及び燃焼行程を含む１サイクル毎に得られる点火時図示平均有効圧Ｐmiの各々を時系列的に示したものである。
図４において、いま例えばＰmi（ｎ）（ｎはサンプル番号）が新しく得られたものとすると、ＣＰＵ３１は、当該平均有効圧よりも前に取得した例えば２つの点火時図示平均有効圧Ｐmi（ｎ−１），Ｐmi（ｎ−２）の値をＲＡＭ３３から読み出し、最新のＰmi（ｎ）とその先行のＰmi（ｎ−１），Ｐmi（ｎ−２）の値に重み付けをしてこれらの平均をとる。すなわち、
【００３３】
【数７】

の値を求める。但し、Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃は、重み付けの係数である。図４にはこのときの計算に使われた点火時図示平均有効圧Ｐmiの値が点線枠にて指し示されている。
【００３４】
またＣＰＵ３１は、次に点火時図示平均有効圧Ｐmi（ｎ＋１）が新しく得られた場合も同様に、当該平均有効圧よりも前に取得した２つの点火時図示平均有効圧Ｐmi（ｎ），Ｐmi（ｎ−１）の値を用いて
【００３５】
【数８】

の値を求める。
このように、最新の点火時図示平均有効圧の値とそれより２つ前に取得した点火時図示平均有効圧の値とに重み付けをしてそれらの平均を求め、新しく点火時図示平均有効圧が得られる度に平均値を算出するようにしている。平均値を算出するために必要な点火時図示平均有効圧の値、換言すれば平均をとる対象は、図４から分かるように時系列上を変遷していく（点線枠が右へシフトしていく）形となり、１サイクル毎に順次移動平均値が求められることとなる。
【００３６】
ここでは３つの点火時図示平均有効圧の値から移動平均を求める場合を説明したが、本実施例においては、平均をとる対象の数Ｎを可変とするものであり、点火時図示平均有効圧Ｐmiの移動平均値ＰmiAV（ｎ）は、一般に次のようになる。
【００３７】
【数９】

【００３８】
展開すれば、
【００３９】
【数１０】

である。
【００４０】
本実施例においてはさらに、上式（９）及び（１０）においてＫ₁≧Ｋ₂≧…≧Ｋ_N としており、さらにＫ₁＞Ｋ₂＞…＞Ｋ_N とすることによって、より実際のエンジン特性に適合した好ましい結果を得ている。
より具体的なＰmiAV（ｎ）の算出処理は、ＣＰＵ３１により図５に示されるサブルーチンの手順で行われる。
【００４１】
図５において、ＣＰＵ３１は、このサブルーチンに移行すると、先ず点火時図示平均有効圧Ｐmiの値が更新されたか否かを判別し（ステップＳ１）、更新されてなければ本サブルーチンを抜けてメインルーチンに戻る。ステップＳ１において点火時図示平均有効圧Ｐmiの値が更新されたことを判別すると、ＣＰＵ３１は、エンジン１０の運転状態を把握するためにカウンタ３７から得られるエンジン回転数Ｎｅに基づいてエンジン１０の回転状態を判定する（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００４２】
ステップＳ２においてエンジン回転数Ｎｅがエンジン１０のアイドリング状態を認識するための比較的小さい閾値Ｎidleより小さいかまたは等しければ、ＣＰＵ３１は、エンジン１０がアイドリング状態にあるものとして、上述した移動平均をとる対象のサンプル値の数Ｎの値に３を設定する（ステップＳ４）。
ステップＳ３においてエンジン回転数Ｎｅがエンジン１０の低速回転状態を認識するための比較的大きな閾値ＮLより小さいかまたは等しければ、ＣＰＵ３１は、エンジン１０が低速回転状態にあるものとして、Ｎの値に５を設定する（ステップＳ５）。
【００４３】
ステップＳ３においてエンジン回転数Ｎｅが閾値ＮLより大きければ、ＣＰＵ３１は、エンジン１０が高速回転状態にあるものとして、Ｎの値に１０を設定する（ステップＳ６）。
ステップＳ４，Ｓ５またはＳ６によりＮの値が設定された後は、ＣＰＵ３１は、式（９）の演算を行い、当該設定されたＮの数だけ点火時図示平均有効圧Ｐmiの値を使った移動平均値ＰmiAV（ｎ）を求め（ステップＳ７）、本サブルーチンを抜けてメインルーチンに戻る。
【００４４】
このような処理によれば、エンジン回転数Ｎｅに応じてＮの値を設定することができ、エンジン運転状態に適したサンプル数の点火時図示平均有効圧の移動平均値を得ることができる。すなわち、アイドリング状態時には、点火時図示平均有効圧が時系列上比較的に大幅に変動することが考えられ、このようなときには点火時図示平均有効圧のサンプル数を少なくしてその移動平均値を求め、即座に当該大幅な変動に対処してＥＧＲ量を制御することができるようにしている。そしてエンジン回転数が上昇するにつれ点火時図示平均有効圧の変動幅が時系列上次第に小さくなることが考えられるので、点火時図示平均有効圧のサンプル数を低速回転時には少なめに、高速回転時には多めして移動平均値を求め、低速回転時と高速回転時とに見合ったＥＧＲ量の制御ができるようにしているのである。
【００４５】
なお、図５に示される処理は、気筒毎に実行され、各気筒についての移動平均値が求められることとなる。また、求められた移動平均値は、順次処理に必要な数だけＲＡＭ３３に記憶しておかれる。
上記ステップＳ７は、移動平均算出手段に相当する。
次に、かかる移動平均値に基づく当該移動平均値のサイクル間変動値の算出及びその算出値に基づくＥＧＲ制御処理について説明する。この処理もまた、図５の処理と同じく、ＣＰＵ３１によりサブルーチンの形で実行される。
【００４６】
図６は、かかるサイクル間変動値の算出及びＥＧＲ制御処理の手順を示しており、ＣＰＵ３１は、このサブルーチンに移行すると、図５のサブルーチンで求めた１の気筒の移動平均値ＰmiAV（ｎ）に基づき、当該１の気筒についての移動平均値ＰmiAV（ｎ）のサイクル間変動値Ｐcycleを求め（ステップＳ１１）、移動平均値を評価することにより同一気筒における前回燃焼時と今回燃焼時の燃焼状態の変動を検出する。例えば前後の２サイクル間の変動値を求めるのであれば、ＰmiAV（ｎ）とＰmiAV（ｎ−１）との差を求め、その差の値をサイクル間変動値Ｐcycleとすることができる。また、特開昭５９−４６３５７号公報に記載にされている如き手法にてサイクル間変動値を求めても良い。
【００４７】
ステップＳ１１によりサイクル間変動値Ｐcycleを得た後は、ＣＰＵ３１は、当該サイクル間変動値Ｐcycleとサイクル間変動許容値ＰA とを比較し（ステップＳ１２）、前者が後者よりも大なるときは排ガス還流補正量Ｒ0 を所定量αだけ漸減せしめ（ステップＳ１３）、逆に前者が後者以下であるときは排ガス還流補正量Ｒ0 を所定量αだけ漸増せしめる（ステップＳ１４）。
【００４８】
ステップＳ１３またはＳ１４により排ガス還流補正量Ｒ0 を定めると、ＣＰＵ３１は、基準排ガス還流量Ｒｒと排ガス還流補正量Ｒ0 とを足し合わせ、得られる和の値を実際に還流すべき排ガス還流量Ｒとし、このＲの値を示す制御信号を駆動回路３５に供給する（ステップＳ１５）。なお、基準排ガス還流量Ｒｒは、エンジン１０のスロットルバルブの開度等の変化に応じて変更可能である。
【００４９】
かくして駆動回路３５は、ステップＳ１５において供給された制御信号に応じた駆動信号を発生し、サイクル間変動値Ｐcycleがサイクル間変動許容値ＰA を保つようＥＧＲバルブ４５Ａ〜４５Ｄが制御されることとなる。
ステップＳ１５の後、ＣＰＵ３１は、本サブルーチンを抜けメインルーチンに戻る。
【００５０】
なお、図６に示される処理は、気筒毎に実行され、各気筒について個々にサイクル間変動が所定範囲に収まるようＥＧＲ制御がなされることとなる。
上記ステップＳ１１は、平均値評価手段の一形態としてのサイクル間変動算出手段に相当し、上記ステップＳ１２〜Ｓ１５は、排ガス還流制御手段に相当する。
【００５１】
次に、移動平均値に基づく当該移動平均値の気筒間較差の算出及びその算出値に基づくＥＧＲ制御処理について説明する。この処理もまた、図５及び図６の処理と同じく、ＣＰＵ３１によりサブルーチンの形で実行される。
図７は、かかる気筒間較差の算出及びその算出値に基づくＥＧＲ制御処理の手順を示しており、ＣＰＵ３１は、このサブルーチンに移行すると、図５のサブルーチンで求めた各気筒の移動平均値ＰmiAV（ｎ）に基づき、移動平均値ＰmiAV（ｎ）の気筒間較差Ｐcylinderを求める（ステップＳ２１）。例えばほぼ同時期において生ずる各気筒の各１サイクルにおける気筒間の変動値を求めるのであれば、当該サイクルにおける各気筒の移動平均値から最小値と最大値とを得て、その両者の差の値を気筒間較差Ｐcylinderとすることができる。
【００５２】
ステップＳ２１により気筒間較差Ｐcylinderを得た後は、ＣＰＵ３１は、当該気筒間較差Ｐcylinderと気筒間較差許容値ＰB とを比較し（ステップＳ２２）、前者が後者を越えていなければ、このサブルーチンを抜けメインルーチンに戻り、逆に前者が後者を上回っていれば、当該サイクルの全気筒の移動平均値の総和平均ＰmiAV’を算出する（ステップＳ２３）。そしてＣＰＵ３１は、気筒番号を指し示すための内部レジスタｊをリセットし（ステップＳ２４）、このレジスタｊの値を１つインクリメントさせる（ステップＳ２５）。
【００５３】
ステップＳ２５の後、ＣＰＵ３１は、ｊ番目の気筒の当該サイクルにおける移動平均値^(j)ＰmiAVと総和平均ＰmiAV’とを比較する（ステップＳ２６）。本サブルーチン移行後最初にステップＳ２５からステップＳ２６へと移行するフローにおいては、レジスタｊの値は１であるので、ステップＳ２６においては第１気筒の当該サイクルにおける移動平均値⁽¹⁾ＰmiAVと総和平均ＰmiAV’とを比較する。
【００５４】
^(j)ＰmiAVが総和平均ＰmiAV’に等しいとみなせる場合、ＣＰＵ３１は、そのｊ番目の気筒の排ガス還流量Ｒを変更しない。
これに対し、^(j)ＰmiAVが総和平均ＰmiAV’よりも大きいことを判別した場合、ＣＰＵ３１は、排ガス還流量Ｒを所定量βだけ漸減せしめ、対応する制御信号を駆動回路３５に供給し（ステップＳ２７）、逆に前者が後者より小さいことを判別した場合、排ガス還流量Ｒを所定量βだけ漸増せしめ、対応する制御信号を駆動回路３５に供給する（ステップＳ２８）。
【００５５】
ステップＳ２６，Ｓ２７またはＳ２８の後は、ＣＰＵ３１は、レジスタｊの値が４であるか否かを判別し（ステップＳ２９）、レジスタｊの値が未だ４に達していなければ、ステップＳ２５に移行し、再度ステップＳ２６，Ｓ２７またはＳ２８の処理を繰り返す。これにより、第２気筒から第４気筒の当該サイクルにおける移動平均値⁽²⁾ＰmiAV，⁽³⁾ＰmiAV，⁽⁴⁾ＰmiAVと総和平均ＰmiAV’との比較及びその比較結果に対応した各気筒の排ガス還流量Ｒの制御が行われる。
【００５６】
ステップＳ２９においてレジスタｊの値が４に達していれば、全ての気筒につき気筒間較差の是正をなすためのＥＧＲ制御が終わったものと判断し、ＣＰＵ３１は、本サブルーチンを抜けてメインルーチンに戻る。
かくして駆動回路３５は、ステップＳ２７，Ｓ２８において供給された制御信号に応じた駆動信号を発生し、気筒間較差Ｐcylinderが気筒間較差許容値ＰB 以下となるようＥＧＲバルブ４５Ａ〜４５Ｄが制御されることとなる。
【００５７】
上記ステップＳ２１は、平均値評価手段の一形態である気筒間較差算出手段に相当し、上記ステップＳ２２〜Ｓ２９が排ガス還流制御手段に相当する。
なお、図６及び図７に示される処理がＣＰＵ３１のメインルーチン上適当に組み合わされることによって、サイクル間変動及び気筒間較差の双方につき是正されるごとくエンジン１０のＥＧＲ制御がなされる。
【００５８】
また、図６のサブルーチンにおいては、所定目標範囲を定めるサイクル間変動許容値ＰA を一定の値としているが、可変値としても良い。例えば、エンジン１０の気筒内の圧力とは異なるエンジンパラメータを検出する運転状態検出手段は、クランク角センサ３８の検出系だけでなく吸気管内圧センサ４１または冷却水温センサ４２その他センサの検出系によっても実現することができ、エンジン回転数Ｎｅの他に吸気管内圧力Ｐb さらには冷却水温Ｔｗなどのエンジンパラメータによって把握されるエンジン運転状態に応じてサイクル間変動許容値ＰA を変えることにもできる。こうすることによって、エンジン運転状態により適正なサイクル間変動の是正のためのＥＲＧ制御を達成することができる。
【００５９】
図７のサブルーチンにおいても、所定目標範囲を定める気筒間較差許容値ＰB を一定の値としているが、可変値としても良い。例えば、上述した如く把握されるエンジン運転状態に応じて気筒間較差許容値ＰB を変えることによって、エンジン運転状態により適正な気筒間較差の是正のためのＥＲＧ制御を達成することができる。
【００６０】
また、上記実施例においては、移動平均をとるべきサンプルの数Ｎをエンジン回転数Ｎｅに応じて変えるようにしているが、これに限定されることなく、吸気管内圧力Ｐb や冷却水温Ｔｗなどにも鑑みたエンジン運転状態に応じてサンプル数Ｎを変えるようにすることができる。これによれば、エンジン運転状態により適合した移動平均値が得られ、もって極めて円滑なＥＧＲ制御をなすことができる。
【００６１】
但し、本発明は、Ｎの値を固定とする態様を排除するものではない。固定数のサンプルの移動平均に基づいたＥＧＲ制御をなすだけでも特有の効果を期待できるからである。すなわち、図４に点線にて描かれたようなＰmi（ｎ）のサンプルが得られる場合があり、この場合Ｐmi（ｎ）は、その前後のＰmi（ｎ−１）やＰmi（ｎ＋１）の値とは極端に異なる値を有するものであり、何らかの原因で異常な値をとってしまった信頼性の低い値と考えることができる。従来のようにそのままこのＰmi（ｎ）の値を用いてサイクル間変動や気筒間較差の値を求めてＥＧＲ制御を行った場合は、当該Ｐmi（ｎ）の値に大きく依存したＥＧＲ制御がなされる結果となるが、本発明の如く所定サンプル数のＰmiの移動平均値によりサイクル間変動や気筒間較差の値を求めてＥＧＲ制御を行えば、こうした突発的に発生する信頼性の低い図示平均有効圧に大きな影響を受けることなく無駄なＥＧＲ制御を回避することができるのである。
【００６２】
また、上記実施例においては、重み付け係数Ｋ₁，Ｋ₂，…，Ｋ_N を固定としているが、これも上述したような運転状態に応じて変更するようにしても良い。
さらに、上記実施例は、点火時図示平均有効圧Ｐmiの移動平均値に基づくＥＧＲ制御を行っているが、上述した行程図示平均有効圧Ｐmeの移動平均値に基づくＥＧＲ制御を行っても良いし、点火時図示平均有効圧Ｐmi及び行程平均有効圧Ｐmeの各移動平均値の双方に基づいたＥＧＲ制御をなすようにしても良い。要は、エンジン出力に相関する図示平均有効圧あるいはこれに等価な値の移動平均値に基づいてＥＧＲ制御を行えば良いのである。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、筒内圧信号から内燃エンジンのサイクル毎に平均有効圧を算出し、この平均有効圧の値を所定サンプル数だけ用いてそれらの移動平均値を算出し、この移動平均値に基づいて当該移動平均値の内燃エンジンの各気筒におけるサイクル間変動の値及び当該移動平均値の内燃エンジンの気筒間較差の値の少なくとも一方を算出するとともに、この算出したサイクル間変動または気筒間較差の値が所定目標範囲内に収束するよう内燃エンジンの各気筒における排ガス還流量を制御するようにしている。
【００６４】
これにより、瞬時的に著しく変化したような信頼性の低い平均有効圧によって不適切なＥＧＲ制御が局部的になされることがなくなり、適正かつ円滑なＥＧＲ制御を行うことができる。
しかも、内燃エンジンの気筒内の圧力とは異なるエンジンパラメータを検出するようにし、移動平均をとる対象の所定サンプル数を、検出されたエンジンパラメータに応じて変更することによって、エンジンの運転状態に適合した効率的なＥＧＲ制御を行うことができる。
【００６５】
また、上記所定サンプル数以外にも、サイクル間変動または気筒間較差を収束させる目標の所定値を、検出されたエンジンパラメータに応じて変更することによって、エンジンの運転状態にさらに適合した効率的なＥＧＲ制御を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例によるエンジン制御装置の概略的構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるエンジン１０を構成する各気筒内において動作するピストンの行程に対する筒内圧の変化を示す指圧線図である。
【図３】図１に示されるエンジン１０のクランク角と筒内圧との関係を示す図である。
【図４】図１に示されるエンジン１０の１サイクル毎に得られる点火時図示平均有効圧Ｐmiの各々を時系列的に示した図である。
【図５】図１に示されるエンジン制御装置におけるＣＰＵによって実行される点火時図示平均有効圧Ｐmiの移動平均値算出処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】図１に示されるエンジン制御装置におけるＣＰＵによって実行されるサイクル間変動値の算出及びＥＧＲ制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】図１に示されるエンジン制御装置におけるＣＰＵによって実行される気筒間較差の算出及びＥＧＲ制御処理の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０内燃エンジン
１Ａ〜１Ｄ筒内圧センサ
３８クランク角センサ
４１吸気管内圧センサ
４２冷却水温センサ
４３Ａ〜４３Ｄインジェクタ
４４Ａ〜４４Ｄ点火装置
４５Ａ〜４５ＤＥＧＲバルブ
２０エンジン制御回路
３１ＣＰＵ
３２ＲＯＭ
３３ＲＡＭ
３４Ａ／Ｄ変換器
３５アクチュエータ駆動回路
３７カウンタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine control device, and more particularly, to an internal combustion engine control device that performs engine control based on a signal corresponding to a pressure in a cylinder constituting the engine (hereinafter referred to as an in-cylinder pressure).
[0002]
[Prior art]
It has been known to use an in-cylinder pressure sensor that detects a combustion pressure in an engine cylinder, that is, an in-cylinder pressure, in order to grasp the operating state of the engine. For example, an in-cylinder pressure sensor disclosed in JP-A-8-50072 includes a ring-shaped piezoelectric element, and the piezoelectric element is interposed between a spark plug mounting surface of a cylinder head and its spark plug washer. The spark plug is clamped and fixed by being screwed and fixed to the cylinder head. Such an in-cylinder pressure sensor generates a detection voltage indicating the in-cylinder pressure, and the voltage is supplied to an engine control circuit and used as a parameter indicating an engine operating state for engine control such as fuel injection amount and ignition timing.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 59-46357 discloses a system that performs exhaust gas recirculation control based on the detection output of the in-cylinder pressure sensor. In a multi-cylinder internal combustion engine in which exhaust gas recirculates to each cylinder by an exhaust gas recirculation (EGR) device, this system detects the indicated mean effective pressure for each cycle of each cylinder, and detects the indicated mean effective pressure for each cylinder from the detected indicated mean effective pressure. The inter-cylinder variation of the indicated mean effective pressure and the inter-cylinder range of the indicated mean effective pressure are obtained, and the exhaust gas recirculation rate of each cylinder is controlled based on the inter-cycle variation and the inter-cylinder range.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a prior art system, the value of the indicated mean effective pressure obtained for each cycle is always used for a fixed number of samples to obtain the values of the cycle fluctuation and the cylinder difference. Depending on the operating conditions, the cycle fluctuations and inter-cylinder range values are obtained, and the processing for performing EGR control according to the values is wasted or does not seem to change significantly instantaneously. Inappropriate EGR control may be performed locally by the effective pressure. In particular, when trying to detect various improper combustion (particularly misfire and knocking) caused by EGR control using the output of the in-cylinder pressure sensor, the fluctuating frequency generated in different improper combustion modes is different. It was difficult to accurately judge illegal combustion by sampling with rotation synchronization.
[0005]
Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to perform EGR control with an average effective pressure estimated based on in-cylinder pressure detection that is efficient and suitable for the operating state. It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine control device that can perform the above-described operation.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
An apparatus according to the present invention is an internal combustion engine control device that controls an exhaust gas recirculation amount in each cylinder of the internal combustion engine based on an in-cylinder pressure signal corresponding to an in-cylinder pressure in each cylinder of the internal combustion engine, and is based on the in-cylinder pressure signal. Mean effective pressure calculating means for calculating an average effective pressure for each cycle of the internal combustion engine, and the average effective pressure Per cycle Sample value From Predetermined number of samples The average value in the above is calculated, the target for which the average value is taken is sequentially updated every cycle, Moving average obtain A moving average calculating means; In each cylinder of the internal combustion engine, an inter-cycle fluctuation calculating means for calculating a fluctuation amount between the cycles of the moving average value of the average effective pressure obtained for each cycle, and for each cylinder in each cycle of the internal combustion engine, At least one of the values calculated by the inter-cylinder difference calculating means for calculating the difference between the cylinders of the moving average value of the average effective pressure obtained in the above, the inter-cycle variation calculating means, and the inter-cylinder difference calculating means. Exhaust gas recirculation control means for controlling the exhaust gas recirculation amount in each cylinder of the internal combustion engine so as to converge within a predetermined target range, and operating state detection means for detecting an engine parameter different from the pressure in the cylinder of the internal combustion engine. The predetermined number of samples varies according to the engine parameter detected by the operating state detecting means.
[0007]
According to this apparatus, based on the moving average value of the average effective pressure, at least one of the value of the fluctuation between cycles in each cylinder of the internal combustion engine of the moving average value and the value of the difference between cylinders of the internal combustion engine of the moving average value. Since this is calculated and corrected, useless EGR control can be avoided without being greatly affected by the unexpectedly effective average effective pressure that occurs unexpectedly. In addition, an operation state detection unit that detects an engine parameter different from the pressure in the cylinder of the internal combustion engine is provided, and the predetermined number of samples changes according to the engine parameter detected by the operation state detection unit. Since it is comprised, the moving average value suitable for the driving | running state of the engine can be calculated | required, and the delicate and favorable EGR control according to the driving | running state of an engine can be made.
[0008]
In the engine control device, the predetermined target range may be configured to change according to an engine parameter detected by the operating state detection unit.
By doing so, a target value suitable for the operating state of the engine can be determined, and delicate and good EGR control according to the operating state of the engine can be performed.
[0009]
The average effective pressure refers to the illustrated average effective pressure during ignition, which will be described later.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an engine control device to which an in-cylinder pressure sensor according to the present invention is applied. In-cylinder pressure sensors 1 A to 1 D used in this engine control device are provided for each cylinder of an internal combustion engine (four cylinders in this embodiment) 10 constituted by a plurality of cylinders. Each of the in-cylinder pressure sensors 1A to 1D includes a sensor element unit made of a piezoelectric element and an amplifying unit that amplifies a voltage generated from the sensor element unit, and the amplified output is a control circuit 20 as an in-cylinder pressure detection signal. To be supplied.
[0011]
The control circuit 20 includes at least a CPU 31, a ROM 32, a RAM 33, an A / D (analog / digital) converter 34, an actuator drive circuit 35, and a counter 37, which are interconnected by a common bus (not shown). A plurality of sensors are connected to the A / D converter 34, and actuators such as injectors 43A to 43D, ignition devices 44A to 44D, and EGR valves 45A to 45D are connected to the drive circuit 35. Although schematically shown in the figure, the injectors 43A to 43D, the ignition devices 44A to 44D, and the EGR valves 45A to 45D are provided corresponding to the respective cylinders.
[0012]
As sensors connected to the A / D converter 34, in addition to the above-described in-cylinder pressure sensors 1 A to 1 D, the pressure P in the intake pipe downstream from the throttle valve (not shown) of the internal combustion engine 10. _b Intake pipe internal pressure sensor 41 that generates a voltage corresponding to _W There is an engine parameter sensor such as a cooling water temperature sensor 42 for detecting. The A / D converter 34 sequentially converts the analog output voltage of each sensor into a digital value every time a crankshaft (not shown) rotates, for example, and outputs it to each sensor, and repeatedly updates the digital value.
[0013]
A pulse synchronized with the rotation of the crankshaft is supplied from the crank angle sensor 38 to the counter 37. The counter 37 measures the pulse generation interval output from the crank angle sensor 38 by counting the number of clock pulses generated, and generates a signal indicating the engine speed Ne. The crank angle sensor 38 also generates a TDC signal indicating the top dead center time of the piston of each cylinder together with a reference position signal indicating the time when the crank angle is at a predetermined angle position, and these are supplied to the CPU 31.
[0014]
The system of the crank angle sensor 38 and the counter 37, the system of the intake pipe internal pressure sensor 41, and the system of the coolant temperature sensor 42 can all serve as operating state detection means.
The CPU 31 of the control circuit 20 operates in accordance with a program stored in advance in the ROM 32, reads the output values of the plurality of sensors described above via the A / D converter 34, stores them in the RAM 33, and outputs the output values of these sensors. In response, a control signal indicating how the actuators such as the injectors 43A to 43D, the ignition devices 44A to 44D, and the EGR valves 45A to 45D should be driven is issued to the drive circuit 35. The drive circuit 35 generates a drive signal having a level and a waveform necessary for actual driving of the actuator according to the control signal, and supplies the drive signal to the corresponding actuator.
[0015]
The CPU 31 is also responsible for the indicated mean effective pressure calculating means, and performs processing for calculating the indicated mean effective pressure Pmi during ignition and the stroke (net) indicated mean effective pressure Pme. The indicated mean effective pressures Pmi and Pme are obtained based on digitized in-cylinder pressure signal data transferred from the A / D converter 34. The CPU 31 further obtains a moving average of the obtained average effective pressure Pmi or Pme, obtains the cycle-to-cycle variation in each cylinder of the engine 10 and the cylinder-to-cylinder difference values in all the cylinders based on the value of the moving average. A control signal for controlling the EGR amount of the engine 10, that is, the EGR valves 45 A to 45 D, is supplied to the drive circuit 35 so that the inter-cycle variation and the inter-cylinder range are within a predetermined target range.
[0016]
Here, the illustrated average effective pressure Pmi and the stroke average effective pressure Pme will be described in detail.
FIG. 2 shows a change in the in-cylinder pressure with respect to the stroke of the piston operating in each cylinder constituting the engine 10. First, at point P, the intake valve is opened, and an intake stroke for sucking the air-fuel mixture starts. At point N, which is TDC (top dead center), the exhaust valve is closed. The in-cylinder pressure decreases to the vicinity of point K, which is BDC (bottom dead center). At point Q, the intake valve is closed and the compression stroke is started, and the in-cylinder pressure gradually increases. At point R, the spark plug is ignited and enters the combustion stroke, and the in-cylinder pressure rapidly increases and reaches the maximum at point S after passing through point L, which is TDC. The in-cylinder pressure decreases as the piston moves to point B, which is BDC, the exhaust valve is opened at point T, and the exhaust stroke starts.
[0017]
The indicated mean effective pressure Pmi at the time of ignition means the work per unit volume that the piston performs with respect to the crankshaft from the point K to the point M through the point L.
[0018]
[Expression 1]

[0019]
Is defined. On the other hand, the indicated mean effective pressure Pmf at the time of non-ignition means the work per unit volume of the combustion chamber that the piston makes with respect to the crankshaft from the point M to the point K through the point N,
[0020]
[Expression 2]

[0021]
Is defined. In these formulas (1) and (2), V represents the volume (capacity) of the combustion chamber that changes with the transition of the stroke, and V _MAX And V _MIN Represents the maximum volume and the minimum volume, and is the volume (capacity) of the combustion chamber when the piston is at the BDC and TDC positions, respectively.
Furthermore, Pme means the work per unit volume that the piston performs with respect to the crankshaft during one cycle.
[0022]
[Equation 3]

[0023]
Is defined.
On the other hand, FIG. 3 is a plot of the angular position signal indicating the crank angle and the in-cylinder pressure signal stored in the RAM 33, and shows changes in the in-cylinder pressure with respect to the crank angle. The same reference numerals are given to the stroke points corresponding to the stroke points described in FIG.
[0024]
Finding the amount of work that the piston uses as the crankshaft is nothing other than calculating the area of the region surrounded by the curve indicating the change in the in-cylinder pressure in FIG. That is, S _AA'B'B , S _BB'C'C , S _{CC'DD '} And S _DD'A'A Is the area of the region surrounded by AA′B′B, BB′C′C, CC′DD ′, and DD′A′A shown in FIG. 3, each work of formulas (1) and (2) In quantity
[0025]
[Expression 4]

[0026]
It can be expressed as.
Further, when the in-cylinder pressure is sampled at every predetermined crank angle (for example, every 1 degree), the above-described area can be expressed as the sum of only the in-cylinder pressure. Also, V _MAX And V _MIN Is common to Pmi and Pmf and can be omitted. Therefore, Pmi and Pmf are
[0027]
[Equation 5]

[0028]
as well as
[0029]
[Formula 6]

[0030]
And can.
Here, Pi represents the in-cylinder pressure at the i-th crank angle position θi as shown in FIG. Therefore, in order to calculate Pmi and Pmf in the CPU 31, it is only necessary to calculate the sum of the in-cylinder pressure Pi. That is, the area S between the stroke point L and the point M _AA'B'B Is calculated from the sum of the in-cylinder pressures as described above. Similarly, the area S between the stroke point M and the point N _BB'C'C , The area S from the process point N to the point K _{CC'DD '} And the area S from the stroke point K to the point L _DD'A'A Is calculated. Furthermore, Pmi is the area S _AA'B'B And S _DD'A'A Pmf is calculated from the difference between _{CC'DD '} And S _BB'C'C And Pme is calculated from the difference between Pmi and Pmf.
[0031]
The CPU 31 sequentially stores a predetermined number of value data of the illustrated average effective pressure Pmi or the stroke illustrated average effective pressure Pme obtained in this manner in the RAM 33, and also reads out the necessary value data from the RAM 33 to indicate the ignition illustrated. A moving average of the average effective pressure Pmi or the stroke average effective pressure Pme is obtained. The method for obtaining the moving average is as follows.
[0032]
FIG. 4 shows each of the indicated mean effective pressures Pmi at the time of ignition obtained in each cycle including exhaust, intake, compression, and combustion strokes in time series.
In FIG. 4, assuming that Pmi (n) (n is a sample number) is newly obtained, for example, the CPU 31 obtains, for example, two illustrated average effective pressures Pmi (n at ignition) acquired before the average effective pressure. -1), Pmi (n-2) values are read out from the RAM 33, and the latest Pmi (n) and its preceding Pmi (n-1), Pmi (n-2) values are weighted and averaged. Take. That is,
[0033]
[Expression 7]

Find the value of. However, K ₁ , K ₂ , K _Three Is a weighting coefficient. In FIG. 4, the value of the indicated mean effective pressure Pmi at the time of ignition used for the calculation at this time is indicated by a dotted frame.
[0034]
Similarly, when the indicated average effective pressure Pmi (n + 1) at the time of ignition is newly obtained, the CPU 31 similarly displays the indicated average effective pressures Pmi (n), Pmi at the time of ignition obtained before the average effective pressure. Using the value of (n-1)
[0035]
[Equation 8]

Find the value of.
In this way, the latest indicated average effective pressure value at the time of ignition and the indicated average effective pressure value at the time of ignition obtained two times earlier are weighted to obtain an average thereof, and the indicated average effective pressure at the time of ignition is newly determined. The average value is calculated each time the value is obtained. As shown in FIG. 4, the value of the indicated mean effective pressure during ignition necessary for calculating the average value, in other words, the object to be averaged, changes on the time series (the dotted frame shifts to the right) The moving average value is obtained sequentially for each cycle.
[0036]
Here, the case where the moving average is obtained from the three values of the indicated effective effective pressure at the time of ignition has been described, but in the present embodiment, the number N of objects to be averaged is made variable, and the indicated effective effective pressure at the time of ignition. The moving average value PmiAV (n) of Pmi is generally as follows.
[0037]
[Equation 9]

[0038]
If expanded,
[0039]
[Expression 10]

It is.
[0040]
In the present embodiment, K in the above formulas (9) and (10) ₁ ≧ K ₂ ≧… ≧ K _N And K ₁ > K ₂ >...> K _N As a result, favorable results more suitable for actual engine characteristics are obtained.
More specific calculation processing of PmiAV (n) is performed by the CPU 31 in the procedure of a subroutine shown in FIG.
[0041]
In FIG. 5, when proceeding to this subroutine, the CPU 31 first determines whether or not the value of the indicated mean effective pressure Pmi at the time of ignition has been updated (step S1), and if not updated, exits this subroutine and enters the main routine. Return. When it is determined in step S1 that the value of the indicated mean effective pressure Pmi at the time of ignition has been updated, the CPU 31 rotates the engine 10 based on the engine speed Ne obtained from the counter 37 in order to grasp the operating state of the engine 10. The state is determined (steps S2 and S3).
[0042]
If the engine speed Ne is smaller than or equal to the relatively small threshold value Nidle for recognizing the idling state of the engine 10 in step S2, the CPU 31 assumes that the engine 10 is in the idling state and takes the moving average described above. 3 is set as the value of the number N of sample values (step S4).
If the engine speed Ne is smaller than or equal to the relatively large threshold value NL for recognizing the low speed rotation state of the engine 10 in step S3, the CPU 31 assumes that the engine 10 is in the low speed rotation state and sets the value of N to 5 Is set (step S5).
[0043]
If the engine speed Ne is larger than the threshold value NL in step S3, the CPU 31 sets 10 as the value of N assuming that the engine 10 is in a high speed rotation state (step S6).
After the value of N is set in step S4, S5 or S6, the CPU 31 performs the calculation of the equation (9), and the movement using the value of the indicated mean effective pressure Pmi at the time of ignition for the set number of N. An average value PmiAV (n) is obtained (step S7), and this subroutine is exited to return to the main routine.
[0044]
According to such processing, the value of N can be set according to the engine speed Ne, and the moving average value of the indicated mean effective pressure at the time of ignition of the number of samples suitable for the engine operating state can be obtained. That is, during the idling state, it is conceivable that the indicated average effective pressure during ignition fluctuates considerably in time series. In such a case, the moving average value is reduced by reducing the number of samples of the indicated average effective pressure during ignition. Thus, the EGR amount can be controlled by coping with the large fluctuation immediately. As the engine speed increases, the fluctuation range of the indicated mean effective pressure during ignition may gradually decrease over time, so the number of indicated mean effective pressures during ignition is less at low speeds and higher at high speeds. Thus, the moving average value is obtained, and the EGR amount can be controlled in accordance with the low-speed rotation and the high-speed rotation.
[0045]
The process shown in FIG. 5 is executed for each cylinder, and a moving average value for each cylinder is obtained. In addition, the obtained moving average value is stored in the RAM 33 by the number necessary for sequential processing.
Step S7 corresponds to moving average calculation means.
Next, calculation of the cycle fluctuation value of the moving average value based on the moving average value and EGR control processing based on the calculated value will be described. This process is also executed in the form of a subroutine by the CPU 31 as in the process of FIG.
[0046]
FIG. 6 shows the procedure for calculating the cycle-to-cycle variation value and the EGR control process. When the CPU 31 shifts to this subroutine, the moving average value PmiAV (n) of one cylinder obtained by the subroutine of FIG. Based on this, the inter-cycle variation value Pcycle of the moving average value PmiAV (n) for the one cylinder is obtained (step S11), and the moving average value is evaluated to evaluate the combustion state during the previous combustion and the current combustion in the same cylinder. Detect fluctuations. For example, if a fluctuation value between two cycles before and after is obtained, a difference between PmiAV (n) and PmiAV (n-1) can be obtained, and the value of the difference can be used as a fluctuation value Pcycle between cycles. Further, the cycle-to-cycle variation value may be obtained by a method as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-46357.
[0047]
After obtaining the inter-cycle fluctuation value Pcycle in step S11, the CPU 31 compares the inter-cycle fluctuation value Pcycle with the inter-cycle fluctuation allowable value PA (step S12), and when the former is larger than the latter, the exhaust gas recirculation is performed. The correction amount R0 is gradually decreased by the predetermined amount α (step S13). Conversely, when the former is less than or equal to the latter, the exhaust gas recirculation correction amount R0 is gradually increased by the predetermined amount α (step S14).
[0048]
When the exhaust gas recirculation correction amount R0 is determined in step S13 or S14, the CPU 31 adds the reference exhaust gas recirculation amount Rr and the exhaust gas recirculation correction amount R0, and sets the obtained sum as the exhaust gas recirculation amount R to be actually recirculated, A control signal indicating the value of R is supplied to the drive circuit 35 (step S15). Note that the reference exhaust gas recirculation amount Rr can be changed according to changes in the opening degree of the throttle valve of the engine 10 and the like.
[0049]
Thus, the drive circuit 35 generates a drive signal corresponding to the control signal supplied in step S15, and the EGR valves 45A to 45D are controlled such that the cycle-to-cycle variation value Pcycle maintains the cycle-to-cycle variation allowable value PA. .
After step S15, the CPU 31 exits this subroutine and returns to the main routine.
[0050]
The process shown in FIG. 6 is executed for each cylinder, and the EGR control is performed so that the fluctuation between cycles falls within a predetermined range for each cylinder individually.
Step S11 corresponds to cycle-to-cycle variation calculation means as one form of average value evaluation means, and steps S12 to S15 correspond to exhaust gas recirculation control means.
[0051]
Next, calculation of the difference between cylinders of the moving average value based on the moving average value and EGR control processing based on the calculated value will be described. This process is also executed in the form of a subroutine by the CPU 31 as in the processes of FIGS.
FIG. 7 shows the calculation of the inter-cylinder range difference and the EGR control processing procedure based on the calculated value. When the CPU 31 proceeds to this subroutine, the moving average value PmiAV ( n), the inter-cylinder range difference Pcylinder of the moving average value PmiAV (n) is obtained (step S21). For example, if the fluctuation value between cylinders in each cycle of each cylinder that occurs almost at the same time is obtained, the minimum value and the maximum value are obtained from the moving average value of each cylinder in the cycle, and the difference between the two values is obtained. Can be defined as the inter-cylinder range Pcylinder.
[0052]
After obtaining the inter-cylinder range Pcylinder in step S21, the CPU 31 compares the inter-cylinder range Pcylinder with the inter-cylinder range allowable value PB (step S22), and if the former does not exceed the latter, exits this subroutine. Returning to the main routine, if the former exceeds the latter, the total average PmiAV ′ of the moving average values of all the cylinders in the cycle is calculated (step S23). Then, the CPU 31 resets the internal register j for indicating the cylinder number (step S24), and increments the value of this register j by one (step S25).
[0053]
After step S25, the CPU 31 determines the moving average value in the cycle of the jth cylinder. ^(j) PmiAV is compared with the sum average PmiAV ′ (step S26). In the flow that first shifts from step S25 to step S26 after shifting to this subroutine, the value of the register j is 1, so that in step S26, the moving average value in the cycle of the first cylinder. ⁽¹⁾ PmiAV is compared with the sum average PmiAV ′.
[0054]
^(j) When it can be considered that PmiAV is equal to the total average PmiAV ′, the CPU 31 does not change the exhaust gas recirculation amount R of the j-th cylinder.
In contrast, ^(j) When it is determined that PmiAV is larger than the total average PmiAV ′, the CPU 31 gradually reduces the exhaust gas recirculation amount R by a predetermined amount β and supplies a corresponding control signal to the drive circuit 35 (step S27). When it is determined that it is smaller than the latter, the exhaust gas recirculation amount R is gradually increased by a predetermined amount β, and a corresponding control signal is supplied to the drive circuit 35 (step S28).
[0055]
After step S26, S27 or S28, the CPU 31 determines whether or not the value of the register j is 4 (step S29). If the value of the register j has not yet reached 4, the process proceeds to step S25. Then, the process of step S26, S27 or S28 is repeated again. Thereby, the moving average value in the cycle from the second cylinder to the fourth cylinder ⁽²⁾ PmiAV, ⁽³⁾ PmiAV, ^(Four) Comparison between PmiAV and total average PmiAV ′ and control of the exhaust gas recirculation amount R of each cylinder corresponding to the comparison result are performed.
[0056]
If the value of the register j has reached 4 in step S29, it is determined that the EGR control for correcting the inter-cylinder range difference has been completed for all the cylinders, and the CPU 31 exits this subroutine and returns to the main routine. .
Thus, the drive circuit 35 generates a drive signal corresponding to the control signal supplied in steps S27 and S28, and the EGR valves 45A to 45D are controlled so that the inter-cylinder range Pcylinder is less than or equal to the inter-cylinder range allowable value PB. It becomes.
[0057]
Step S21 corresponds to an inter-cylinder difference calculation unit that is a form of the average value evaluation unit, and steps S22 to S29 correspond to an exhaust gas recirculation control unit.
6 and 7 are appropriately combined in the main routine of the CPU 31, the EGR control of the engine 10 is performed so that both the cycle-to-cycle variation and the cylinder-to-cylinder difference are corrected.
[0058]
In the subroutine of FIG. 6, the cycle-to-cycle variation allowable value PA that defines the predetermined target range is a constant value, but may be a variable value. For example, the operating state detection means for detecting an engine parameter different from the pressure in the cylinder of the engine 10 is not only the detection system of the crank angle sensor 38 but also the detection system of the intake pipe internal pressure sensor 41 or the cooling water temperature sensor 42 and other sensors. In addition to the engine speed Ne, it is also possible to change the cycle-to-cycle variation allowable value PA in accordance with the engine operating state ascertained by the engine parameters such as the intake pipe pressure Pb and the coolant temperature Tw. By doing so, it is possible to achieve ERG control for correcting the cycle-to-cycle variation that is appropriate for the engine operating state.
[0059]
Also in the subroutine of FIG. 7, the cylinder-to-cylinder range allowable value PB that defines the predetermined target range is a constant value, but may be a variable value. For example, ERG control for correcting an appropriate inter-cylinder range difference can be achieved by changing the inter-cylinder range allowable value PB according to the engine operating state grasped as described above.
[0060]
In the above-described embodiment, the number N of samples to be subjected to the moving average is changed according to the engine speed Ne. However, the present invention is not limited to this, and the intake pipe pressure Pb, the cooling water temperature Tw, etc. In addition, the number of samples N can be changed according to the engine operating state in view of the above. According to this, a moving average value more suitable for the engine operating state can be obtained, and therefore extremely smooth EGR control can be performed.
[0061]
However, the present invention does not exclude an aspect in which the value of N is fixed. This is because a unique effect can be expected only by performing EGR control based on a moving average of a fixed number of samples. That is, a sample of Pmi (n) as depicted by a dotted line in FIG. 4 may be obtained. In this case, Pmi (n) is the value of Pmi (n−1) or Pmi (n + 1) before and after that. It has an extremely different value, and can be considered as an unreliable value that has taken an abnormal value for some reason. When the EGR control is performed by using the value of Pmi (n) as it is in the prior art to obtain the value of the cycle-to-cycle fluctuation or the difference between cylinders, the EGR control greatly depends on the value of Pmi (n). However, if the EGR control is performed by obtaining the cycle-to-cycle variation or the inter-cylinder range difference value based on the moving average value of Pmi of a predetermined number of samples as in the present invention, such an unexpectedly low illustrated average that occurs unexpectedly. It is possible to avoid useless EGR control without being greatly affected by the effective pressure.
[0062]
In the above embodiment, the weighting coefficient K ₁ , K ₂ , ..., K _N Is fixed, but this may also be changed according to the operating state as described above.
Further, in the above embodiment, EGR control based on the moving average value of the indicated average effective pressure Pmi at the time of ignition is performed, but EGR control based on the moving average value of the stroke indicated average effective pressure Pme described above may be performed. The EGR control based on both the moving average values of the illustrated average effective pressure Pmi and the stroke average effective pressure Pme during ignition may be performed. The point is that the EGR control may be performed based on the indicated mean effective pressure correlated with the engine output or the moving average value equivalent thereto.
[0063]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the average effective pressure is calculated for each cycle of the internal combustion engine from the in-cylinder pressure signal, and the moving average value is calculated using the value of the average effective pressure for a predetermined number of samples. Based on the moving average value, at least one of the value of the cycle-to-cycle variation in each cylinder of the internal combustion engine of the moving average value and the value of the moving average value of the inter-cylinder difference of the internal combustion engine is calculated. The exhaust gas recirculation amount in each cylinder of the internal combustion engine is controlled so that the fluctuation between cycles or the difference between cylinders converges within a predetermined target range.
[0064]
Thereby, inappropriate EGR control is not locally performed by an average effective pressure with low reliability that has changed significantly instantaneously, and appropriate and smooth EGR control can be performed.
In addition, the engine parameters different from the pressure in the cylinder of the internal combustion engine are detected, and the predetermined number of samples for which the moving average is taken is changed according to the detected engine parameters, thereby adapting to the engine operating state. Efficient EGR control can be performed.
[0065]
In addition to the predetermined number of samples, the target predetermined value for converging the cycle-to-cycle variation or the cylinder-to-cylinder difference is changed according to the detected engine parameter, so that it is more efficiently adapted to the engine operating state. EGR control can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an engine control apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is an acupressure diagram showing a change in in-cylinder pressure with respect to a stroke of a piston operating in each cylinder constituting the engine 10 shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a crank angle and an in-cylinder pressure of the engine 10 shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing, in time series, each of the indicated mean effective pressures Pmi at the time of ignition obtained for each cycle of the engine 10 shown in FIG.
FIG. 5 is a flowchart showing a procedure of a moving average value calculation process of an indicated mean effective pressure Pmi at the time of ignition executed by a CPU in the engine control device shown in FIG. 1;
6 is a flowchart showing a procedure of calculation of an inter-cycle variation value and EGR control processing executed by a CPU in the engine control device shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a flowchart showing a calculation procedure of an inter-cylinder difference and an EGR control process executed by a CPU in the engine control apparatus shown in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
10 Internal combustion engine
1A-1D In-cylinder pressure sensor
38 Crank angle sensor
41 Intake pipe pressure sensor
42 Cooling water temperature sensor
43A-43D Injector
44A-44D Ignition device
45A ~ 45D EGR valve
20 Engine control circuit
31 CPU
32 ROM
33 RAM
34 A / D converter
35 Actuator drive circuit
37 counter

Claims

内燃エンジンの各気筒における筒内圧力に応じた筒内圧信号に基づいて前記内燃エンジンの各気筒における排ガス還流量を制御する内燃エンジン制御装置であって、
前記筒内圧信号から前記内燃エンジンのサイクル毎に平均有効圧を算出する平均有効圧算出手段と、
前記平均有効圧のサイクル毎のサンプル値から所定サンプル数における平均値を算出し、前記平均値をとる対象をサイクル毎に順次更新させて、移動平均値を得る移動平均算出手段と、
前記内燃エンジンの各気筒において、サイクル毎に得られる前記平均有効圧の前記移動平均値の各サイクル間の変動値を算出するサイクル間変動算出手段と、
前記サイクル間変動算出手段により算出された値が所定目標範囲内に収束するよう前記内燃エンジンの各気筒における排ガス還流量を制御する排ガス還流制御手段と、
前記内燃エンジンの気筒内の圧力とは異なるエンジンパラメータを検出する運転状態検出手段とを有し、
前記所定サンプル数は、前記運転状態検出手段によって検出されたエンジンパラメータに応じて変化することを特徴とする内燃エンジン制御装置。An internal combustion engine controller that controls an exhaust gas recirculation amount in each cylinder of the internal combustion engine based on an in-cylinder pressure signal corresponding to an in-cylinder pressure in each cylinder of the internal combustion engine,
Average effective pressure calculating means for calculating an average effective pressure for each cycle of the internal combustion engine from the in-cylinder pressure signal;
An average value in a predetermined number of samples is calculated from a sample value for each cycle of the average effective pressure, and a moving average calculation means for obtaining a moving average value by sequentially updating the target for which the average value is taken for each cycle ;
In each cylinder of the internal combustion engine, an inter-cycle fluctuation calculating means for calculating a fluctuation value between the cycles of the moving average value of the average effective pressure obtained for each cycle ;
Exhaust gas recirculation control means for controlling the exhaust gas recirculation amount in each cylinder of the internal combustion engine such that the value calculated by the inter-cycle variation calculation means converges within a predetermined target range;
Operating state detecting means for detecting an engine parameter different from the pressure in the cylinder of the internal combustion engine,
The internal combustion engine control apparatus according to claim 1, wherein the predetermined number of samples changes according to an engine parameter detected by the operating state detecting means.

内燃エンジンの各気筒における筒内圧力に応じた筒内圧信号に基づいて前記内燃エンジンの各気筒における排ガス還流量を制御する内燃エンジン制御装置であって、An internal combustion engine controller that controls an exhaust gas recirculation amount in each cylinder of the internal combustion engine based on an in-cylinder pressure signal corresponding to an in-cylinder pressure in each cylinder of the internal combustion engine,
前記筒内圧信号から前記内燃エンジンのサイクル毎に平均有効圧を算出する平均有効圧算出手段と、Average effective pressure calculating means for calculating an average effective pressure for each cycle of the internal combustion engine from the in-cylinder pressure signal;
前記平均有効圧のサイクル毎のサンプル値から所定サンプル数における平均値を算出し、前記平均値をとる対象をサイクル毎に順次更新させて、移動平均値を得る移動平均算出手段と、An average value in a predetermined number of samples is calculated from a sample value for each cycle of the average effective pressure, and a moving average calculation means for obtaining a moving average value by sequentially updating the target for which the average value is taken for each cycle;
前記内燃エンジンの各サイクルにおいて、各気筒毎に得られる前記平均有効圧の前記移動平均値の各気筒間の較差を算出する気筒間較差算出手段と、An inter-cylinder difference calculating means for calculating a difference between the moving average values of the average effective pressure obtained for each cylinder in each cycle of the internal combustion engine;
前記気筒間較差算出手段により算出された値が所定目標範囲内に収束するよう前記内燃エンジンの各気筒における排ガス還流量を制御する排ガス還流制御手段と、Exhaust gas recirculation control means for controlling the exhaust gas recirculation amount in each cylinder of the internal combustion engine so that the value calculated by the inter-cylinder range calculation means converges within a predetermined target range;
前記内燃エンジンの気筒内の圧力とは異なるエンジンパラメータを検出する運転状態検出手段とを有し、Operating state detecting means for detecting an engine parameter different from the pressure in the cylinder of the internal combustion engine,
前記所定サンプル数は、前記運転状態検出手段によって検出されたエンジンパラメータに応じて変化することを特徴とする内燃エンジン制御装置。The internal combustion engine control apparatus according to claim 1, wherein the predetermined number of samples changes according to an engine parameter detected by the operating state detecting means.

内燃エンジンの各気筒における筒内圧力に応じた筒内圧信号に基づいて前記内燃エンジンの各気筒における排ガス還流量を制御する内燃エンジン制御装置であって、An internal combustion engine controller that controls an exhaust gas recirculation amount in each cylinder of the internal combustion engine based on an in-cylinder pressure signal corresponding to an in-cylinder pressure in each cylinder of the internal combustion engine,
前記筒内圧信号から前記内燃エンジンのサイクル毎に平均有効圧を算出する平均有効圧算出手段と、Average effective pressure calculating means for calculating an average effective pressure for each cycle of the internal combustion engine from the in-cylinder pressure signal;
前記平均有効圧のサイクル毎のサンプル値から所定サンプル数における平均値を算出し、前記平均値をとる対象をサイクル毎に順次更新させて、移動平均値を得る移動平均算出手段と、An average value in a predetermined number of samples is calculated from a sample value for each cycle of the average effective pressure, and a moving average calculation means for obtaining a moving average value by sequentially updating the target for which the average value is taken for each cycle;
前記内燃エンジンの各気筒において、サイクル毎に得られる前記平均有効圧の前記移動平均値の各サイクル間の変動量を算出するサイクル間変動算出手段と、In each cylinder of the internal combustion engine, an inter-cycle fluctuation calculating means for calculating a fluctuation amount between the cycles of the moving average value of the average effective pressure obtained for each cycle;
前記内燃エンジンの各サイクルにおいて、各気筒毎に得られる前記平均有効圧の前記移動平均値の各気筒間の較差を算出する気筒間較差算出手段と、An inter-cylinder difference calculating means for calculating a difference between the moving average values of the average effective pressure obtained for each cylinder in each cycle of the internal combustion engine;
前記サイクル間変動算出手段および前記気筒間較差算出手段により算出された値のそれぞれが所定目標範囲内に収束するよう前記内燃エンジンの各気筒における排ガス還流量を制御する排ガス還流制御手段と、Exhaust gas recirculation control means for controlling the exhaust gas recirculation amount in each cylinder of the internal combustion engine so that each of the values calculated by the inter-cycle variation calculation means and the inter-cylinder difference calculation means converges within a predetermined target range;
前記内燃エンジンの気筒内の圧力とは異なるエンジンパラメータを検出する運転状態検出手段とを有し、Operating state detecting means for detecting an engine parameter different from the pressure in the cylinder of the internal combustion engine,
前記所定サンプル数は、前記運転状態検出手段によって検出されたエンジンパラメータに応じて変化することを特徴とする内燃エンジン制御装置。The internal combustion engine control apparatus according to claim 1, wherein the predetermined number of samples changes according to an engine parameter detected by the operating state detecting means.

前記所定目標範囲は、前記運転状態検出手段によって検出されたエンジンパラメータに応じて変化することを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか１つに記載の内燃エンジン制御装置。The internal combustion engine control apparatus according to any one of claims 1 to 3 , wherein the predetermined target range changes in accordance with an engine parameter detected by the operating state detection means.