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JP2007285194A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2007285194A
JP2007285194A JP2006113049A JP2006113049A JP2007285194A JP 2007285194 A JP2007285194 A JP 2007285194A JP 2006113049 A JP2006113049 A JP 2006113049A JP 2006113049 A JP2006113049 A JP 2006113049A JP 2007285194 A JP2007285194 A JP 2007285194A
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JP
Japan
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internal combustion
combustion engine
cylinder pressure
control device
ecu
Prior art date
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Application number
JP2006113049A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sakanori Moriya
栄記 守谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an internal combustion engine improving fuel economy and stabilizing combustion by performing control according to the state of the internal combustion engine. <P>SOLUTION: The control device of the internal combustion engine 1 comprises a cylinder pressure detection means 15 for detecting cylinder pressure of the internal combustion engine 1 and a control means 20 for controlling the internal combustion engine by calculating a condition parameter value indicative of a combustion condition based on a detected value of the cylinder pressure detection means 15, by performing at least one of determination of a torque variation and determination of a misfire rate based on the condition parameter value and by changing ignition timing based on the determination result. Fine control can be performed according to a state of the internal combustion engine and combustion stabilization can be attained along with improvement of fuel economy. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。より詳細には、点火時期を制御する制御装置に関し、アイドリング運転時などに好適に機能する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to a control device that controls ignition timing, and relates to a control device that functions suitably during idling operation.

内燃機関の運転状況により負荷の状態が刻々と変化する。よって、従来から運転状況に応じて内燃機関を制御する制御装置が種々提案されている。例えばアイドリング運転時のように内燃機関が軽負荷状態にあるときにも、適正な制御を行うことで燃費の向上を図ることができる。   The state of the load changes every moment depending on the operating condition of the internal combustion engine. Therefore, various control devices for controlling an internal combustion engine in accordance with operating conditions have been proposed. For example, even when the internal combustion engine is in a light load state, such as during idling, fuel efficiency can be improved by performing appropriate control.

例えば特許文献1は、内燃機関の燃焼室内における燃料の燃焼により発生する熱量が予め定められた量よりも多い第1のアイドリング運転領域では第1のタイミングにて吸気弁を開弁し、燃焼室内における燃料の燃焼により発生する熱量が予め定められた量よりも少ない第2のアイドリング運転領域では第1のタイミングよりも遅いタイミングにて吸気弁を開弁するようにした内燃機関の制御装置について開示する。そして、この制御装置はアイドリング運転領域における内燃機関の最低機関回転数を設定し、この設定された最低機関回転数が確保されるように燃焼室に供給する燃料量を制御する。第1のアイドリング運転領域においては第1の回転数を最低機関回転数に設定し、第2のアイドリング運転領域では第1の回転数よりも小さい第2の回転数を最低機関回転数に設定する。このように燃料の燃焼により発生する熱量に基づいてアイドリング回転目標を変化させることで燃費の向上を図る。   For example, in Patent Document 1, the intake valve is opened at a first timing in a first idling operation region where the amount of heat generated by the combustion of fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine is larger than a predetermined amount, and the combustion chamber is opened. Disclosed is an internal combustion engine control device that opens an intake valve at a timing later than the first timing in a second idling operation region in which the amount of heat generated by the combustion of fuel in the engine is smaller than a predetermined amount To do. The control device sets the minimum engine speed of the internal combustion engine in the idling operation region, and controls the amount of fuel supplied to the combustion chamber so as to ensure the set minimum engine speed. In the first idling operation region, the first engine speed is set to the minimum engine speed, and in the second idling operation region, the second engine speed that is smaller than the first engine speed is set to the minimum engine speed. . Thus, fuel efficiency is improved by changing the idling rotation target based on the amount of heat generated by the combustion of fuel.

特開2002−349322号公報JP 2002-349322 A

しかしながら、特許文献1の装置はアイドリング目標の限界値をトルク変動や失火などの燃焼状態を考慮して決定していない。そのために、設定した最低機関回転数が不適正である場合にはトルク変動が生じたり、失火する可能性が増して燃焼が不安定になってしまうことが懸念される。   However, the device of Patent Document 1 does not determine the limit value of the idling target in consideration of combustion conditions such as torque fluctuation and misfire. For this reason, when the set minimum engine speed is inappropriate, there is a concern that torque fluctuation may occur or the possibility of misfire increases and combustion becomes unstable.

したがって、本発明の目的は、内燃機関の状態に応じた制御を行うことで燃費向上と共に、燃焼安定化も図った内燃機関の制御装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that improves fuel efficiency and stabilizes combustion by performing control according to the state of the internal combustion engine.

上記目的は、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、前記筒内圧検出手段の検出値に基づいて燃焼状態を示す状態パラメータ値を算出し、前記状態パラメータ値に基づいてトルク変動の判定、又は失火割合の判定の少なくともいずれか1つの判定を行い、前記判定結果に基づいて点火時期を変更して内燃機関を制御する制御手段とを備えた内燃機関の制御装置によって達成できる。   The object is to calculate a state parameter value indicating a combustion state based on a detected value of the in-cylinder pressure detecting means and a detected value of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine, and to detect a torque fluctuation based on the state parameter value. This can be achieved by a control device for an internal combustion engine that includes control means for controlling at least one of determination and misfire ratio determination and changing the ignition timing based on the determination result.

本発明によると、制御手段が燃焼状態を示す状態パラメータ値を算出すると共に、この状態パラメータ値に基づいたトルク変動の判定、或いは失火割合の判定の少なくともいずれか1つの判定をして点火時期を変更する。よって、内燃機関の状態に応じた細やかな制御を行うことができるので、燃費向上と共に燃焼安定化も図ることができる。   According to the present invention, the control means calculates the state parameter value indicating the combustion state, and at least one of determination of torque fluctuation and determination of the misfire ratio based on the state parameter value is performed to determine the ignition timing. change. Therefore, since detailed control according to the state of the internal combustion engine can be performed, fuel consumption can be improved and combustion can be stabilized.

また、前記制御手段は、前記判定の後に、更に内燃機関の回転数を低減させ、前記状態パラメータ値に基づいて第2の失火割合の判定を行い、前記第2の失火割合の判定結果が適正であるときに点火時期を進角させる制御を行ってもよい。この場合には回転数を低減しながら更に燃費の向上を図ることができる。   In addition, after the determination, the control means further reduces the rotational speed of the internal combustion engine, determines the second misfire ratio based on the state parameter value, and the determination result of the second misfire ratio is appropriate. At this time, the ignition timing may be advanced. In this case, it is possible to further improve fuel efficiency while reducing the rotational speed.

また、前記状態パラメータは、筒内で燃料が燃焼したことによって発生する発熱量とすることができる。また、前記発熱量は筒内圧力をP、筒内容積をV及び比熱比をκとした場合の関係式PVκに基づいて算出することができる。   Further, the state parameter can be a calorific value generated by burning the fuel in the cylinder. The calorific value can be calculated based on the relational expression PVκ where P is the in-cylinder pressure, V is the in-cylinder volume, and κ is the specific heat ratio.

また、前記制御手段は、前記制御を内燃機関のアイドリング運転時に実行することがより望ましい。   More preferably, the control means executes the control during an idling operation of the internal combustion engine.

本発明によると、内燃機関の状態に応じた制御を行うことで燃費向上と共に、燃焼安定化も図った内燃機関の制御装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the control apparatus of the internal combustion engine which aimed at the combustion stabilization while improving the fuel consumption by performing the control according to the state of the internal combustion engine can be provided.

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は、本発明による制御装置を備えた内燃機関について示した概略ブロック図である。内燃機関1は、シリンダブロック2内にピストン3が往復移動可能に配置されている。ピストン3の上部に形成される燃焼室4の内部で燃料(例えばガソリン)および空気の混合気を燃焼させ、ピストン3を往復移動させることにより動力を発生するものである。なお、図1には1気筒のみが示されるが、内燃機関1は多気筒エンジンとして構成されると好ましく、本実施形態の内燃機関1は、例えば4気筒エンジンとして形成される。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic block diagram showing an internal combustion engine equipped with a control device according to the present invention. In the internal combustion engine 1, a piston 3 is disposed in a cylinder block 2 so as to be capable of reciprocating. Power is generated by reciprocating the piston 3 by burning a mixture of fuel (for example, gasoline) and air inside a combustion chamber 4 formed at the top of the piston 3. Although only one cylinder is shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 is preferably configured as a multi-cylinder engine, and the internal combustion engine 1 of the present embodiment is formed as a four-cylinder engine, for example.

各燃焼室4の吸気ポートは、吸気マニホールドを介して吸気管5に接続されている。排気側についても同様であり、各燃焼室4の排気ポートは排気マニホールドを介して排気管6に接続されている。また、内燃機関1のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁16と、排気ポートを開閉する排気弁17とが燃焼室4ごとに配設されている。各吸気弁16および各排気弁17は、例えば可変バルブタイミング機能を有する動弁機構(図示せず)によって開閉させられる。更に、内燃機関1は、気筒数に応じた数の点火プラグ7を有し、この点火プラグ7は対応する燃焼室4内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。   An intake port of each combustion chamber 4 is connected to an intake pipe 5 via an intake manifold. The same applies to the exhaust side, and the exhaust port of each combustion chamber 4 is connected to the exhaust pipe 6 via an exhaust manifold. In addition, an intake valve 16 that opens and closes an intake port and an exhaust valve 17 that opens and closes an exhaust port are disposed for each combustion chamber 4 in the cylinder head of the internal combustion engine 1. Each intake valve 16 and each exhaust valve 17 are opened and closed by a valve operating mechanism (not shown) having a variable valve timing function, for example. Further, the internal combustion engine 1 has a number of spark plugs 7 corresponding to the number of cylinders, and the spark plugs 7 are arranged on the cylinder heads so as to face the corresponding combustion chambers 4.

吸気管5には、上流側からエアクリーナ9、スロットルバルブ(本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ)10及びサージタンク8が配置してある。一方、排気管6には三元触媒を含む前段触媒装置11aおよびNOx吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置11bが配置してある。   An air cleaner 9, a throttle valve (in this embodiment, an electronically controlled throttle valve) 10 and a surge tank 8 are arranged in the intake pipe 5 from the upstream side. On the other hand, the exhaust pipe 6 is provided with a front-stage catalyst device 11a including a three-way catalyst and a rear-stage catalyst device 11b including a NOx storage reduction catalyst.

また、内燃機関1は複数のインジェクタ12を有している。各インジェクタ12は、対応する吸気管5の内部(吸気ポート内)に臨むように配設されており、各吸気ポート内にガソリン等の燃料を噴射する。なお、本実施形態の内燃機関1は、いわゆるポート噴射式のガソリンエンジンとして説明されるが、これに限られるものではなく、本発明がいわゆる直噴式内燃機関に適用され得ることはいうまでもない。また、本発明が、ガソリンエンジンだけではなくディーゼルエンジンにも適用され得ることはいうまでもない。   The internal combustion engine 1 has a plurality of injectors 12. Each injector 12 is disposed so as to face the corresponding intake pipe 5 (inside the intake port), and injects fuel such as gasoline into each intake port. Although the internal combustion engine 1 of the present embodiment is described as a so-called port injection type gasoline engine, the present invention is not limited to this, and it goes without saying that the present invention can be applied to a so-called direct injection type internal combustion engine. . Needless to say, the present invention can be applied not only to a gasoline engine but also to a diesel engine.

上記点火プラグ7、スロットルバルブ10、各インジェクタ12および動弁機構等は、内燃機関1の制御装置として機能するECU20に電気的に接続されている。ECU20は、何れも図示されないCPU、ROM、RAM、入出力ポートおよび記憶装置等を含むものである。ECU20には、図1に示されるように、燃焼室4内の圧力を検出する筒内圧センサ15を始めとした各種センサが電気的に接続されている。筒内圧センサ15は、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバ検出素子等を含んで形成されており、気筒数に応じた数だけ配置されている。各筒内圧センサ15は、対応する燃焼室4内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、ECU20に電気的に接続されている。各筒内圧センサ15の検出値は、所定時間おきにECU20に順次与えられ、ECU20の所定の記憶領域(バッファ)に所定量ずつ格納保持される。ECU20は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力(トルク)が得られるように、点火プラグ7、スロットルバルブ10、インジェクタ12、動弁機構等を制御する。   The spark plug 7, the throttle valve 10, each injector 12, the valve operating mechanism and the like are electrically connected to an ECU 20 that functions as a control device for the internal combustion engine 1. The ECU 20 includes a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port, a storage device, etc., all not shown. As shown in FIG. 1, the ECU 20 is electrically connected to various sensors including an in-cylinder pressure sensor 15 that detects the pressure in the combustion chamber 4. The in-cylinder pressure sensor 15 is formed including a semiconductor element, a piezoelectric element, an optical fiber detection element, or the like, and is arranged in a number corresponding to the number of cylinders. Each in-cylinder pressure sensor 15 is disposed on the cylinder head so that the pressure receiving surface faces the corresponding combustion chamber 4, and is electrically connected to the ECU 20. The detection value of each in-cylinder pressure sensor 15 is sequentially given to the ECU 20 every predetermined time, and is stored and held by a predetermined amount in a predetermined storage area (buffer) of the ECU 20. The ECU 20 uses various types of maps and the like stored in the storage device, and based on the detection values of various sensors and the like, a spark plug 7, a throttle valve 10, an injector 12, Control the valve mechanism.

上記では内燃機関の状態を検出するためのセンサとして筒内圧センサ15について説明したが、従来の内燃機関と同様に種々のセンサを配置して状態を検出するようにしてもよい。例えば、クランク角の回転数を検出するクランク角センサ14を配備することで、クランク角θの検出に基づいて内燃機関の回転数を確認できる。更に、例えば吸入空気量を検出するエアフロメータ、吸入空気圧を検出する吸気圧センサ、吸入空気の温度を検出する吸気温センサなどを吸気管5に配置してもよい。また、排気管6側には排気ガス圧を検出するための排気圧センサや、排気浄化触媒11bの下流側で排気ガス中の酸素濃度と未燃ガス濃度から内燃機関の空燃比(A/F)を検出するA/Fセンサを配備してもよい。さらに、クランクシャフトの周辺には、循環させている冷却水の温度を検出する水温センサ、循環させている潤滑オイルの温度を検出する油温センサを配置してもよい。   In the above description, the in-cylinder pressure sensor 15 has been described as a sensor for detecting the state of the internal combustion engine. However, various sensors may be arranged to detect the state as in the case of a conventional internal combustion engine. For example, by providing the crank angle sensor 14 that detects the rotation speed of the crank angle, the rotation speed of the internal combustion engine can be confirmed based on the detection of the crank angle θ. Further, for example, an air flow meter that detects the amount of intake air, an intake pressure sensor that detects intake air pressure, an intake air temperature sensor that detects the temperature of intake air, and the like may be arranged in the intake pipe 5. Further, an exhaust pressure sensor for detecting the exhaust gas pressure is provided on the exhaust pipe 6 side, and an air-fuel ratio (A / F) of the internal combustion engine from the oxygen concentration and unburned gas concentration downstream of the exhaust purification catalyst 11b. A / F sensor for detecting) may be provided. Further, a water temperature sensor for detecting the temperature of the circulating cooling water and an oil temperature sensor for detecting the temperature of the circulating lubricating oil may be disposed around the crankshaft.

筒内圧センサ15及び必要に応じて複数箇所に配置した各種センサからの信号はECU20に供給されている。よって、ECU20は各センサから検出信号に基づいて内燃機関の運転状況を正確に確認できる。この内燃機関1には筒内圧からトルク及び失火の可能性を判断し、トルク変動及び失火を抑制するように点火時期を最適に調整する制御装置が組込まれている。この制御装置は筒内圧検出手段となる筒内圧センサ15の検出値に基づいてトルク変動及び失火状態を確認し、最適な点火時期を設定して内燃機関を制御する制御手段を含んで構成されている。このように内燃機関のトルク変動及び失火に配慮した点火時期を決定することで内燃機関の安定燃焼を図ることができる。このような制御は、アイドリング運転時のような外乱の影響を受け易い軽負荷運転時に好適なものである。制御手段は上記ECU20の一部によって実現される。制御装置用のECUを独立に設けてもよいが、本実施例のように内燃機関1のECU20を兼用することで構成を簡素化できる。   Signals from the in-cylinder pressure sensor 15 and various sensors arranged at a plurality of locations as needed are supplied to the ECU 20. Therefore, the ECU 20 can accurately check the operation status of the internal combustion engine based on the detection signals from the sensors. The internal combustion engine 1 incorporates a control device that determines the possibility of torque and misfire from the in-cylinder pressure and optimally adjusts the ignition timing so as to suppress torque fluctuation and misfire. This control device is configured to include control means for confirming torque fluctuation and misfiring state based on the detected value of the in-cylinder pressure sensor 15 serving as in-cylinder pressure detecting means, and setting the optimal ignition timing to control the internal combustion engine. Yes. Thus, the stable combustion of the internal combustion engine can be achieved by determining the ignition timing in consideration of the torque fluctuation and misfire of the internal combustion engine. Such control is suitable at the time of light load operation that is easily affected by disturbance such as at idling operation. The control means is realized by a part of the ECU 20. Although the ECU for the control device may be provided independently, the configuration can be simplified by using the ECU 20 of the internal combustion engine 1 as in the present embodiment.

図2は、内燃機関のアイドリング運転時にECU20が実行するルーチンの一例を示したフローチャートである。ECU20は、まず各種センサからエンジン条件を読込んで、点火時期SA1を確認する(S11)。さらに、ECU20は筒内圧センサ15の検出値を確認し(S12)、図示トルクPtrqを算出する(S13)。なお、図示トルクとはエンジンの燃焼室の圧力から求められるトルクであり、燃料の燃焼によりなされた仕事とみることができる。   FIG. 2 is a flowchart showing an example of a routine executed by the ECU 20 during idling operation of the internal combustion engine. The ECU 20 first reads the engine conditions from various sensors and confirms the ignition timing SA1 (S11). Further, the ECU 20 confirms the detection value of the in-cylinder pressure sensor 15 (S12), and calculates the indicated torque Ptrq (S13). The indicated torque is a torque obtained from the pressure of the combustion chamber of the engine, and can be regarded as work performed by fuel combustion.

ECU20は、例えば筒内圧センサ15の検出値から内燃機関の状態を示す状態パラメータとして筒内の発熱量Qを算出する。この発熱量Qに基づいて図示トルクPtrqを算出してトルク変動を確認する。   For example, the ECU 20 calculates the in-cylinder heat generation amount Q as a state parameter indicating the state of the internal combustion engine from the detection value of the in-cylinder pressure sensor 15. Based on this calorific value Q, the indicated torque Ptrq is calculated to check the torque fluctuation.

なお、クランク角センサ14によって検出されるクランク角θ、筒内圧センサ15よって検出された筒内圧力(検出値)P及び発熱量Qとの間には次のような関係があることを本願発明者は確認している。クランク角がθである際に筒内圧センサ15によって検出される筒内圧力をP(θ)とし、クランク角がθである際の筒内容積をV(θ)とし、比熱比をκとした場合に、筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比(所定の指数)κで累乗した値Vκ(θ)との積として得られるP(θ)・Vκ(θ)(以下、単にPVκとする)は筒内における熱発生量Qの変化パターンと相関がある。そこで、本実施例のECU20は検出した筒内圧力及びクランク角θから発熱量Qを求め、この発熱量Qに基づいて図示トルクを算出するので筒内状態を反映させることができる。よって、機差のばらつきや燃料性状変化などにも対応して内燃機関を精度良く制御できることになる。   The present invention has the following relationship among the crank angle θ detected by the crank angle sensor 14, the in-cylinder pressure (detected value) P detected by the in-cylinder pressure sensor 15, and the heat generation amount Q. Confirmed. The cylinder pressure detected by the cylinder pressure sensor 15 when the crank angle is θ is P (θ), the cylinder volume when the crank angle is θ is V (θ), and the specific heat ratio is κ. In this case, P (θ) · Vκ (θ obtained as a product of the in-cylinder pressure P (θ) and a value Vκ (θ) obtained by raising the in-cylinder volume V (θ) to a specific heat ratio (predetermined index) κ (Hereinafter simply referred to as PVκ) has a correlation with the change pattern of the heat generation amount Q in the cylinder. Therefore, the ECU 20 of the present embodiment obtains the heat generation amount Q from the detected in-cylinder pressure and the crank angle θ, and calculates the indicated torque based on the heat generation amount Q, so that the in-cylinder state can be reflected. Therefore, the internal combustion engine can be accurately controlled in response to variations in machine differences and changes in fuel properties.

具体的に説明すると、ECU20は上記のように求められる熱量に基づいて図示トルクPtrqを算出し、このトルク差dtrqが所定値αより大きいか否かを判定する(S14)。ここでのトルク差dtrqは、例えばあるサイクルで算出した図示トルクPtrqと、その直前のサイクルで算出した図示トルクPtrqとの差として求めることができる。   Specifically, the ECU 20 calculates the indicated torque Ptrq based on the amount of heat obtained as described above, and determines whether or not the torque difference dtrq is larger than a predetermined value α (S14). The torque difference dtrq here can be obtained, for example, as the difference between the indicated torque Ptrq calculated in a certain cycle and the indicated torque Ptrq calculated in the immediately preceding cycle.

ECU20は、上記ステップS14で、トルク差dtrqが所定値αより大いきと判断した場合には、先に確認した点火時期SA1よりも所定時dSAだけ遅らせた(遅角させた)点火時期SA2を算出する(S15)。そして、ECU20は新たな点火時期を上記点火時期SA2に補正して(S19)、本ルーチンによる処理を終了する。一般に内燃機関のアイドリング運転時では、回転数が低く、点火時期については進角側に設定されていることが多いのでトルク変動が発生し易い傾向にある。また、微小な燃焼変化や燃料の経時劣化や性状変化などによる影響でトルク変動を受け易い。しかし、内燃機関1に適用されている制御装置は、上記のように内燃機関の状態を詳細に確認しながら必要な場合には点火時期を遅角補正してトルク変動を抑制するので、アイドリング運転時において燃焼の安定化を図ることができる。   If the ECU 20 determines that the torque difference dtrq is greater than the predetermined value α in step S14, the ECU 20 delays the ignition timing SA2 delayed (delayed) by the predetermined time dSA from the previously confirmed ignition timing SA1. Calculate (S15). Then, the ECU 20 corrects the new ignition timing to the ignition timing SA2 (S19) and ends the processing by this routine. Generally, during idling operation of an internal combustion engine, the rotational speed is low, and the ignition timing is often set to the advance side, so that torque fluctuation tends to occur easily. In addition, it is susceptible to torque fluctuations due to the effects of minute combustion changes, fuel deterioration with time and changes in properties. However, the control device applied to the internal combustion engine 1 suppresses torque fluctuations by retarding the ignition timing when necessary while checking the state of the internal combustion engine in detail as described above. The combustion can be stabilized at times.

また、上記ECU20が上記ステップS14でトルク差dtrqが所定値α以下であると判断した場合、トルク変動については問題がないことになる。この場合に、ECU20は失火割合Rmfを算出する(S16)。失火割合Rmfは、(熱発生量/低位発熱量)によって求められる。噴射した燃料の燃焼効率が高く発熱量が多い場合は失火割合Rmfの値は大きくなり、未燃の燃料が多い場合には発熱量が少なくなり失火割合Rmfの値が小さくなる。なお、低位発熱量とは、真発熱量とも称されるもので高位発熱量から水蒸気分の蒸発熱を減じた発熱量である。ここではインジェクタ12から噴射した燃料が完全に燃焼したときに発生する発熱量に相当する。また、熱発生量は筒内圧センサ15によって検出される筒内圧力及び上記式PVκから求められる前記発熱量Qである。   When the ECU 20 determines that the torque difference dtrq is equal to or smaller than the predetermined value α in step S14, there is no problem with torque fluctuation. In this case, the ECU 20 calculates a misfire ratio Rmf (S16). The misfire ratio Rmf is obtained by (heat generation amount / low heating value). When the combustion efficiency of the injected fuel is high and the calorific value is large, the value of the misfire rate Rmf is large, and when the unburned fuel is large, the calorific value is small and the value of the misfire rate Rmf is small. The lower heating value is also called a true heating value, and is a heating value obtained by subtracting the evaporation heat of water vapor from the higher heating value. Here, this corresponds to the amount of heat generated when the fuel injected from the injector 12 is completely combusted. Further, the heat generation amount is the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 15 and the calorific value Q obtained from the above formula PVκ.

ECU20は、上記ステップS16で算出した失火割合Rmfの値を所定値βと比較する(S17)。この所定値βは点火時期を進角側に補正可能か否かの判定のために設定される閾値である。ECU20は、失火割合Rmfの値が所定値βより大きいと判断した場合には、先に確認した点火時期SA1よりも所定時dSAだけ進ませた(進角させた)点火時期SA3を算出する(S18)。そして、ECU20は新たな点火時期を点火時期SA3に補正して(S19)、本ルーチンによる処理を終了する。前述したように、内燃機関のアイドル運転時は進角側寄りとされているが上記ステップS14でトルク変動の問題が無く、また次のステップS16で失火する可能性が少ないと判断した場合にはトルク変動が生じない範囲内で点火時期を更に進角側に調整している。これによりトルク変動を抑制しつつ限界近くまで点火進角させるので、内燃機関の安定燃焼を図りつつ燃費の向上を図ることができる。   The ECU 20 compares the value of the misfire ratio Rmf calculated in step S16 with a predetermined value β (S17). This predetermined value β is a threshold value set for determining whether or not the ignition timing can be corrected to the advance side. When the ECU 20 determines that the value of the misfire ratio Rmf is larger than the predetermined value β, the ECU 20 calculates an ignition timing SA3 advanced (advanced) by a predetermined time dSA from the previously confirmed ignition timing SA1 ( S18). Then, the ECU 20 corrects the new ignition timing to the ignition timing SA3 (S19), and ends the processing by this routine. As described above, when the internal combustion engine is idling, it is close to the advance angle side, but when it is determined that there is no problem of torque fluctuation in step S14 and that there is little possibility of misfire in the next step S16. The ignition timing is further adjusted to the advance side within a range where torque fluctuation does not occur. As a result, the ignition advance is made to near the limit while suppressing the torque fluctuation, so that the fuel consumption can be improved while achieving stable combustion of the internal combustion engine.

図3は、上記トルク差dtrqと所定値α及び失火割合Rmfと所定値βとの関係をまとめて示した図である。トルク差dtrqの値が所定値αを越えると許容できないトルク変動が発生し、失火割合Rmfの値が所定値βを下回ると失火により未燃燃料が増加して燃焼効率が悪化する。よって、ECU20は筒内圧センサ15よる筒内圧力から求められる発熱量に基づいて求まるトルク差dtrq及び失火割合Rmfがそれぞれの閾値内に収まるように点火時期を逐次に制御している。これにより出力、燃焼消費率が最良となる点火時期MBT(Minimum advance for the Best Torque)に近づけることができる。よって、前述した制御装置を適用した内燃機関1は、外乱に対処しながら安定燃焼を図り、燃費向上も図ることができる信頼性の高い内燃機関となる。   FIG. 3 is a diagram collectively showing the relationship between the torque difference dtrq and the predetermined value α, and the misfire ratio Rmf and the predetermined value β. When the value of the torque difference dtrq exceeds the predetermined value α, an unacceptable torque fluctuation occurs. When the value of the misfire ratio Rmf is lower than the predetermined value β, unburned fuel increases due to misfire and combustion efficiency deteriorates. Therefore, the ECU 20 sequentially controls the ignition timing so that the torque difference dtrq and the misfire ratio Rmf obtained based on the calorific value obtained from the in-cylinder pressure by the in-cylinder pressure sensor 15 are within the respective threshold values. This makes it possible to approach the ignition timing MBT (Minimum advance for the Best Torque) at which the output and the combustion consumption rate are the best. Therefore, the internal combustion engine 1 to which the control device described above is applied becomes a highly reliable internal combustion engine that can achieve stable combustion while coping with disturbance and can also improve fuel efficiency.

図4は、内燃機関のアイドリング運転時にECU20によって実行されるルーチンの他の例を示したフローチャートである。このフローチャートは図2と同様の処理を実行してから内燃機関の目標回転数を低下させる制御が付加されている。すなわち、図4の左側に示すフローチャートは図2と同様であり、ECU20は図2と同様の処理を実行してから右側に示すフローチャートに基づいて処理を行う。左側の処理が完了したものとして右側の処理について説明する。   FIG. 4 is a flowchart showing another example of a routine executed by the ECU 20 during idling operation of the internal combustion engine. In this flowchart, control similar to that shown in FIG. 2 is executed and then the target rotational speed of the internal combustion engine is reduced. That is, the flowchart shown on the left side of FIG. 4 is the same as that of FIG. 2, and the ECU 20 performs the process based on the flowchart shown on the right side after executing the process similar to FIG. The process on the right side will be described assuming that the process on the left side has been completed.

ECU20は、エアコンやクーリングファンなどがオフ状態にあり、負荷率KLが増加するような条件ではないことを確認して(S21)、直前の負荷率KL1から所定負荷率dKLを低減した負荷率KL2を算出する(S22)。負荷率KLも筒内圧センサ15の出力から算出される。なお、負荷率KLとは、内燃機関の負荷状態を数値で表したものであり、内燃機関1の吸入空気量が排気量と等しいときの負荷率を100%としたときにおける相対的な負荷の大きさである。負荷率KLは無負荷のときに0%となり全負荷のときに100%となる。特に、負荷率KLは筒内への吸入空気の充填率(吸入空気量)と相関があり、負荷率KLが大きくなると筒内への吸入空気の充填率が高くなる。ステップS22で上記のように負荷率KLを低下させることは、吸入空気量を低下させて内燃機関の目標回転数を低下させることになる。   The ECU 20 confirms that the air conditioner, the cooling fan, etc. are in an off state and the load factor KL is not in a condition that increases (S21), and the load factor KL2 obtained by reducing the predetermined load factor dKL from the previous load factor KL1. Is calculated (S22). The load factor KL is also calculated from the output of the in-cylinder pressure sensor 15. The load factor KL is a numerical value representing the load state of the internal combustion engine. The load factor KL is a relative load when the load factor when the intake air amount of the internal combustion engine 1 is equal to the exhaust amount is 100%. It is a size. The load factor KL is 0% when there is no load and 100% when the load is full. In particular, the load factor KL is correlated with the intake air filling rate (intake air amount) into the cylinder, and the intake air filling rate into the cylinder increases as the load factor KL increases. Decreasing the load factor KL as described above in step S22 decreases the intake air amount and decreases the target rotational speed of the internal combustion engine.

ここで、ECU20は失火割合Rmfを算出し(S23)、算出した失火割合Rmfの値が所定値βより大きいか否かを確認する(S24)。ここでの失火割合Rmfの判定は前述したものと同様であり、ECU20は失火割合Rmfの値が所定値βより大きいと判断した場合には、左側の処理で設定した点火時期SA(SA1からSA3のいずれか)よりも所定時dSAだけ進角させた点火時期SA4を算出する(S25)。そして、ECU20は新たな点火時期を点火時期SA4に補正して本ルーチンによる処理を終了する(S27)。   Here, the ECU 20 calculates a misfire ratio Rmf (S23), and checks whether or not the calculated value of the misfire ratio Rmf is larger than a predetermined value β (S24). Here, the determination of the misfire ratio Rmf is the same as described above, and when the ECU 20 determines that the value of the misfire ratio Rmf is greater than the predetermined value β, the ignition timing SA (SA1 to SA3 set in the process on the left side). The ignition timing SA4 advanced by the predetermined time dSA from any one of the above is calculated (S25). Then, the ECU 20 corrects the new ignition timing to the ignition timing SA4 and ends the processing by this routine (S27).

一方、ECU20は上記ステップS24で算出した失火割合Rmfの値が所定値β以下であることを確認した場合、上記ステップS22で負荷率KLを変更したことが原因で失火割合Rmfの値が悪化したと想定できる。そこで、負荷率KLを当初のKL1に戻して(S26)、本ルーチンによる処理を終了する。ECU20が図4で示す制御を実行すると、トルク変動が生じない範囲で内燃機関の回転数を下げ点火時期を進角側に寄せることになる。よって、安定燃焼を図りつつ更に燃費の向上を図ることができる。なお、上記実施例ではより好ましい実施形態としてECU20がトルク変動の判定及び失火割合の判定を行う場合について説明したが、前記トルク変動の判定又は失火割合の判定のいずれかを行うことによっても内燃機関の燃焼の安定化を図ることができる。   On the other hand, when the ECU 20 confirms that the value of the misfire rate Rmf calculated in step S24 is equal to or less than the predetermined value β, the value of the misfire rate Rmf is deteriorated because the load factor KL is changed in step S22. Can be assumed. Therefore, the load factor KL is returned to the initial KL1 (S26), and the processing by this routine is terminated. When the ECU 20 executes the control shown in FIG. 4, the number of revolutions of the internal combustion engine is reduced and the ignition timing is brought closer to the advance side in a range where torque fluctuation does not occur. Therefore, fuel consumption can be further improved while achieving stable combustion. In the above embodiment, the case where the ECU 20 determines the torque fluctuation and the misfire ratio is described as a more preferable embodiment. However, the internal combustion engine can be determined by performing either the torque fluctuation determination or the misfire ratio determination. It is possible to stabilize the combustion.

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.

本発明による制御装置を備えた内燃機関について示した概略ブロック図である。It is the schematic block diagram shown about the internal combustion engine provided with the control apparatus by this invention. 内燃機関のアイドリング運転時にECU20が実行するルーチンの一例を示したフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a routine that the ECU 20 executes during idling operation of the internal combustion engine. トルク差と所定値α及び失火割合と所定値βとの関係をまとめて示した図である。It is the figure which showed collectively the relationship between a torque difference, predetermined value (alpha), a misfire ratio, and predetermined value (beta). 内燃機関のアイドリング運転時にECU20によって実行されるルーチンの他の例を示したフローチャートである。7 is a flowchart showing another example of a routine executed by the ECU 20 during idling operation of the internal combustion engine.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
5 吸気管
6 排気官
15 筒内圧センサ(筒内圧検出手段)
20 ECU(制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 5 Intake pipe 6 Exhaust officer 15 In-cylinder pressure sensor (cylinder pressure detection means)
20 ECU (control means)

Claims (5)

内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段の検出値に基づいて燃焼状態を示す状態パラメータ値を算出し、前記状態パラメータ値に基づいてトルク変動の判定、又は失火割合の判定の少なくともいずれか1つの判定を行い、前記判定結果に基づいて点火時期を変更して内燃機関を制御する制御手段とを備えた、ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the internal combustion engine;
A state parameter value indicating a combustion state is calculated based on a detection value of the in-cylinder pressure detecting means, and at least one of determination of torque fluctuation or determination of misfire ratio is performed based on the state parameter value, A control device for an internal combustion engine, comprising: control means for controlling the internal combustion engine by changing an ignition timing based on a determination result.
前記制御手段は、前記判定の後に、更に内燃機関の回転数を低減させ、前記状態パラメータ値に基づいて第2の失火割合の判定を行い、前記第2の失火割合の判定結果が適正であるときに点火時期を進角させる、ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The control means further reduces the rotational speed of the internal combustion engine after the determination, determines the second misfire ratio based on the state parameter value, and the determination result of the second misfire ratio is appropriate. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition timing is sometimes advanced. 前記状態パラメータは、筒内で燃料が燃焼したことによって発生する発熱量である、ことを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the state parameter is a calorific value generated by burning the fuel in the cylinder. 前記発熱量は筒内圧力をP、筒内容積をV及び比熱比をκとした場合の関係式PVκに基づいて算出される、ことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。 4. The control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein the calorific value is calculated based on a relational expression PVκ where P is the in-cylinder pressure, V is the in-cylinder volume, and κ is the specific heat ratio. . 前記制御手段は、前記制御を内燃機関のアイドリング運転時に実行する、ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the control means executes the control during an idling operation of the internal combustion engine.
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