JP2012062805A - Engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼室に形成された混合気を設定点火時期に点火する点火プラグを備えたエンジンのエンジン制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control apparatus for an engine including an ignition plug that ignites an air-fuel mixture formed in a combustion chamber at a set ignition timing.
上記のようなエンジンは、点火プラグにて燃焼室の混合気を火花点火する火花点火式に構成されているが、何らかの原因で、燃焼室の混合気を点火することができず、失火が発生する場合がある。そこで、従来のエンジン制御装置では、燃焼室における失火を検出する失火検出手段を備え、その失火検出手段にて失火を検出すると、点火プラグにて混合気を点火する点火時期を設定点火時期から予め定めた補正期間(例えばクランク角度で1°)だけ遅延させて、失火の発生を防止するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に記載の装置では、点火時期を設定点火時期から補正期間だけ遅延させても、失火検出手段にて失火を検出すると、更に点火時期を補正期間だけ遅延させて、失火検出手段にて失火を検出するたびに、点火時期を補正期間ずつ遅延させるようにしている。
Engines such as those described above have a spark ignition type in which the air-fuel mixture in the combustion chamber is spark-ignited with an ignition plug, but for some reason, the air-fuel mixture in the combustion chamber cannot be ignited and a misfire occurs. There is a case. Therefore, the conventional engine control device is provided with misfire detection means for detecting misfire in the combustion chamber, and when the misfire detection means detects the misfire, the ignition timing for igniting the air-fuel mixture with the spark plug is set in advance from the set ignition timing. The occurrence of misfire is prevented by delaying by a predetermined correction period (for example, 1 ° in crank angle) (see, for example, Patent Document 1). In the apparatus described in
上記特許文献1に記載の装置では、失火検出手段にて失火を検出すると、点火時期を補正期間だけ遅延させることで、失火の発生を防止することができると記載されている。しかしながら、失火が発生する原因によっては、点火時期を補正期間ずつ遅延させるだけでは、失火の発生を防止することができない場合がある。
The device described in
火花点火式のエンジンにおいて失火が発生する原因の1つとして、点火プラグにおける点火要求電圧の上昇が考えられる。点火プラグは、長期間使用することで、接地電極と中心電極との間の電極隙間が拡大し、点火要求電圧が上昇する。この点火要求電圧が過度に高くなると、電極間の絶縁破壊により接地電極と中心電極の間での火花放電を適切に行うことが困難になり、点火プラグを作動させても混合気を点火できず、失火が発生してしまう。 One possible cause of misfire in a spark ignition engine is an increase in the required ignition voltage at the spark plug. When the spark plug is used for a long period of time, the electrode gap between the ground electrode and the center electrode is expanded, and the ignition required voltage is increased. If the required ignition voltage becomes excessively high, it becomes difficult to properly perform a spark discharge between the ground electrode and the center electrode due to dielectric breakdown between the electrodes, and the mixture cannot be ignited even if the spark plug is operated. A misfire will occur.
点火プラグの点火要求電圧は、雰囲気の圧力が高くなるほど上昇するという傾向がある。したがって、点火プラグの雰囲気の圧力である燃焼室の燃焼室内圧力が高くなると、点火プラグの点火要求電圧も高くなり、燃焼室内圧力が低くなると、点火要求電圧も低くなるので、点火要求電圧の上昇による失火の発生を防止するためには、燃焼室内圧力を低下させることが求められる。しかしながら、図8に示すように、一般的なエンジンでは、効率あるいは出力を最大化するために、設定点火時期Tが、ピストンが上死点(TDC:Top Dead Center)に到達する以前の時期に設定されているので、上記特許文献1に記載の装置の如く、失火検出手段にて失火を検出するたびに、点火時期を設定点火時期Tから補正期間Sずつ遅延させていくと、点火時期がT→Ta→Tb→Tcと変化していき、点火時期が上死点に近づいていく。その結果、燃焼室の燃焼室内圧力も上昇していく。図8は、燃焼室の燃焼室内圧力を縦軸に取り、クランク角度を横軸に取り、上死点のクランク角度を0°(ゼロ度)として、上死点の前後での燃焼室の燃焼室内圧力の変化を示したものである。
したがって、上記特許文献1に記載の装置では、点火時期を補正期間ずつ遅延させることで、燃焼室の燃焼室内圧力が上昇していくので、それに伴って点火要求電圧も上昇していくことになり、例えば、点火プラグの使用期間が長期間に及んでいる場合には、かえって失火が発生し易い状態となり、失火が発生した状態においては、失火を回復することが困難であるという問題があった。
The required ignition voltage of the spark plug tends to increase as the atmospheric pressure increases. Therefore, if the combustion chamber pressure in the combustion chamber, which is the pressure of the ignition plug atmosphere, increases, the ignition request voltage of the ignition plug also increases. If the combustion chamber pressure decreases, the ignition request voltage also decreases. In order to prevent the occurrence of misfire due to, it is required to reduce the pressure in the combustion chamber. However, as shown in FIG. 8, in a general engine, in order to maximize efficiency or output, the set ignition timing T is set to a time before the piston reaches Top Dead Center (TDC). Therefore, every time the misfire detection means detects misfire as in the apparatus described in
Therefore, in the apparatus described in the above-mentioned
また、エンジン制御装置では、失火検出手段にて失火を検出することで、点火時期を補正期間だけ遅延させるという失火を防止するための制御を行うので、失火を適切に防止するためには、失火の発生から迅速に失火を検出することが失火検出手段には求められている。
一方、失火を防止するための制御を行った後でも、失火が継続していると、その失火を防止するための制御を継続して行うことが必要であるので、失火を防止するための制御を行った後、失火が回復しているか否かを正確に検出することも求められている。
Further, in the engine control device, misfire is detected by the misfire detection means, and control is performed to prevent misfire by delaying the ignition timing by the correction period. Therefore, in order to appropriately prevent misfire, The misfire detection means is required to detect misfire promptly from the occurrence of this.
On the other hand, even after performing control to prevent misfire, if misfire continues, it is necessary to continue control to prevent misfire, so control to prevent misfire It is also required to accurately detect whether misfire has been recovered after performing the above.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、失火の発生から迅速に失火を検出して失火を防止するための制御を適切に行い、失火を適切に防止することができるとともに、失火を防止するための制御を行った後に、失火回復しているかの検出をも適切に行うことができるエンジン制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to appropriately detect misfires quickly from the occurrence of misfires and appropriately perform control for preventing misfires, and appropriately prevent misfires. Another object of the present invention is to provide an engine control apparatus that can appropriately detect whether or not misfire has been recovered after performing control for preventing misfire.
上記目的を達成するための本発明に係るエンジン制御装置は、燃焼室に形成された混合気を設定点火時期に点火する点火プラグを備えたエンジンのエンジン制御装置において、その特徴構成は、前記燃焼室の燃焼室内圧力を検出する圧力検出手段と、前記燃焼室からの排気の温度を検出する排気温度検出手段と、前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、前記燃焼室における失火を検出する失火検出手段と、前記失火検出手段が失火を検出した場合には、前記点火プラグにて前記混合気を点火する点火時期を、前記燃焼室の燃焼室内圧力が前記設定点火時期での圧力以下の低圧力となる低圧力点火時期に遅延させる第1遅延制御を行う点火時期調整手段と、
前記低圧力点火時期以後に前記排気温度検出手段により検出された排気温度、または前記低圧力点火時期以後に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、当該点火時期調整手段により前記第1遅延制御が行われた後の失火回復を検出する失火回復検出手段を備えている点にある。
In order to achieve the above object, an engine control apparatus according to the present invention comprises an ignition plug for igniting an air-fuel mixture formed in a combustion chamber at a set ignition timing. A pressure detection means for detecting the pressure in the combustion chamber of the chamber, an exhaust temperature detection means for detecting the temperature of the exhaust gas from the combustion chamber, and a misfire in the combustion chamber based on the pressure in the combustion chamber detected by the pressure detection means When the misfire detection means detects misfire, the ignition timing at which the air-fuel mixture is ignited by the spark plug is set to the ignition chamber pressure at the set ignition timing. Ignition timing adjusting means for performing a first delay control for delaying to a low pressure ignition timing that is a low pressure equal to or lower than a pressure;
Based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detecting means after the low pressure ignition timing or the pressure in the combustion chamber detected by the pressure detecting means after the low pressure ignition timing, the ignition timing adjusting means makes the first A misfire recovery detecting means for detecting misfire recovery after the one-delay control is performed is provided.
上記特徴構成によれば、圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、燃焼室における失火を検出できる。したがって、例えば、排気温度を失火の検出に用いる場合に比べ、迅速に失火を検出することができる。排気温度を失火の検出に用いると、高温になっているエンジンからの受熱や温度センサ自体の熱容量の影響で、失火が発生してすぐには排気温度が低下しないので、排気温度が低下していることで失火を検出すると、失火の発生から失火を検出するまでに時間がかかってしまう。それに対して、失火が発生すると、燃焼による圧力上昇がなくなるので、失火が発生したサイクルにおいて燃焼室内圧力が低下することになり、その燃焼室内圧力の低下を捉えることで、失火が発生してから迅速に失火を検出することができる。
そして、燃焼室内圧力に基づいて迅速に失火を検出することで、失火を防止するための第1遅延制御を迅速に開始することができる。この第1遅延制御では、点火時期を設定点火時期から低圧力点火時期に遅延させる。低圧力点火時期では、燃焼室内圧力が設定点火時期の圧力以下となっているので、燃焼室内圧力が予め設定されている設定点火時期において現出する圧力より上昇することがない。したがって、低圧力点火時期に点火プラグにて混合気を点火する際に、点火要求電圧が上昇するのを防止できるので、点火要求電圧の上昇による失火の発生を適切に防止することができる。
第1遅延制御を行うことで、失火が回復すると、燃焼状態が正常に戻るので、低圧力点火時期以後に排気温度が上昇する。また、燃焼室内圧力についても、燃焼による圧力上昇が生じるので、低圧力点火時期以後に燃焼室内圧力が上昇する。そこで、上記特徴構成によれば、低圧力点火時期以後に排気温度検出手段により検出された排気温度、または低圧力点火時期以後に圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて失火回復が検出できる。このように失火回復を検出するにあたり、遅延された点火時期である低圧力点火時期以後において排気温度又は燃焼室内圧力が検出されるので、点火時期の遅延により失火が回復して燃焼状態となった場合において、その回復した燃焼により排気温度の上昇又は燃焼室内圧力の上昇を適切に捉えることができ、失火回復を適切に検出することができる。
According to the above characteristic configuration, misfire in the combustion chamber can be detected based on the pressure in the combustion chamber detected by the pressure detection means. Therefore, for example, misfire can be detected more quickly than when the exhaust gas temperature is used for misfire detection. If exhaust temperature is used to detect misfire, the exhaust temperature does not decrease immediately after a misfire occurs due to the influence of heat received from a hot engine or the heat capacity of the temperature sensor itself. When misfire is detected, it takes time from the occurrence of misfire to the detection of misfire. On the other hand, if misfire occurs, the pressure rise due to combustion disappears, so the pressure in the combustion chamber will drop in the cycle where the misfire occurred, and by catching the drop in pressure in the combustion chamber, Misfire can be detected quickly.
And the first delay control for preventing a misfire can be started rapidly by detecting misfire rapidly based on the pressure in a combustion chamber. In the first delay control, the ignition timing is delayed from the set ignition timing to the low pressure ignition timing. At the low pressure ignition timing, since the pressure in the combustion chamber is equal to or lower than the pressure of the set ignition timing, the pressure in the combustion chamber does not rise above the pressure that appears at the preset ignition timing. Therefore, when the air-fuel mixture is ignited by the spark plug at the low pressure ignition timing, it is possible to prevent the ignition request voltage from rising, and therefore it is possible to appropriately prevent the occurrence of misfire due to the increase in the ignition request voltage.
By performing the first delay control, when the misfire is recovered, the combustion state returns to normal, and thus the exhaust temperature rises after the low pressure ignition timing. Further, the pressure in the combustion chamber also increases due to combustion, so that the pressure in the combustion chamber increases after the low pressure ignition timing. Therefore, according to the above characteristic configuration, the misfire recovery is detected based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detecting means after the low pressure ignition timing or the pressure in the combustion chamber detected by the pressure detecting means after the low pressure ignition timing. it can. In detecting the misfire recovery in this way, the exhaust temperature or the pressure in the combustion chamber is detected after the low pressure ignition timing, which is the delayed ignition timing, so the misfire is recovered by the delay of the ignition timing, and the combustion state is brought about. In some cases, the recovered combustion can appropriately capture an increase in exhaust gas temperature or an increase in pressure in the combustion chamber, and can appropriately detect misfire recovery.
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記失火回復検出手段は、前記排気温度検出手段により検出された排気温度が基準失火回復検出排気温度を上回った場合に失火回復を検出する点にある。 According to a further characteristic configuration of the engine control device according to the present invention, the misfire recovery detection means detects misfire recovery when the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detection means exceeds a reference misfire recovery detection exhaust temperature. It is in.
上記特徴構成によれば、例えば、実験等により失火回復したときの排気温度をあらかじめ計測して既知のものとして、その排気温度等に基づいて、失火回復を検出するための基準失火回復検出排気温度を設定しておくことができる。そして、失火回復検出手段は、排気温度検出手段により検出された排気温度が基準失火回復検出排気温度を上回っているか否かを判別するだけで、失火回復を適切に検出することができる。 According to the above-described feature configuration, for example, the exhaust gas temperature when the misfire is recovered by an experiment or the like is measured in advance and is known, and based on the exhaust gas temperature or the like, the reference misfire recovery detection exhaust gas temperature for detecting misfire recovery Can be set. The misfire recovery detection means can detect the misfire recovery appropriately only by determining whether or not the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature detection means exceeds the reference misfire recovery detection exhaust gas temperature.
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記失火回復検出手段は、1サイクル内で前記低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力が基準失火回復検出圧力を上回った場合に失火回復を検出する点にある。 The engine control device according to the present invention is further characterized in that the misfire recovery detection means is a pressure in the combustion chamber detected by the pressure detection means at a pressure detection timing determined after the low pressure ignition timing within one cycle. The point is that misfire recovery is detected when the pressure exceeds the reference misfire recovery detection pressure.
上記特徴構成によれば、失火の回復を検出するにあたって、圧力検出時期を低圧力点火時期以後の定められた時期に設定することで、失火回復による燃焼室内圧力の上昇を的確に捉えることができる。したがって、失火回復検出手段は、低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力が基準失火回復検出圧力を上回ったか否かを判別することで、失火回復を正確に検出することができる。 According to the above characteristic configuration, when detecting the recovery of misfire, by setting the pressure detection timing to a predetermined timing after the low pressure ignition timing, it is possible to accurately grasp the increase in the pressure in the combustion chamber due to the misfire recovery. . Accordingly, the misfire recovery detection means determines whether or not the combustion chamber pressure detected by the pressure detection means exceeds the reference misfire recovery detection pressure at the pressure detection timing determined after the low pressure ignition timing, thereby recovering the misfire. Can be accurately detected.
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記失火回復検出手段は、1サイクル内で前記低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力について、現在のサイクルでの燃焼室内圧力と1つ手前のサイクルでの燃焼室内圧力との差に基づいて、前記失火回復を検出する点にある。 The engine control device according to the present invention is further characterized in that the misfire recovery detection means is a pressure in the combustion chamber detected by the pressure detection means at a pressure detection timing determined after the low pressure ignition timing within one cycle. , The misfire recovery is detected based on the difference between the pressure in the combustion chamber in the current cycle and the pressure in the combustion chamber in the immediately preceding cycle.
上記特徴構成によれば、失火の回復を検出するにあたって、圧力検出時期を低圧力点火時期以後の定められた時期に設定することで、失火回復による燃焼室内圧力の上昇を的確に捉えることができる。しかも、失火回復検出手段は、現在のサイクルでの燃焼室内圧力と1つ手前のサイクルでの燃焼室内圧力との差に基づいて、失火回復を検出するので、連続する2サイクルの燃焼室内圧力を比較することで、燃焼室内圧力がどれだけ上昇しているかを正確に捉えて失火回復を検出でき、失火回復を正確に検出することができる。 According to the above characteristic configuration, when detecting the recovery of misfire, by setting the pressure detection timing to a predetermined timing after the low pressure ignition timing, it is possible to accurately grasp the increase in the pressure in the combustion chamber due to the misfire recovery. . Moreover, the misfire recovery detection means detects the misfire recovery based on the difference between the pressure in the combustion chamber in the current cycle and the pressure in the combustion chamber in the previous cycle. By comparing, it is possible to accurately detect how much the pressure in the combustion chamber has risen and to detect misfire recovery, and to accurately detect misfire recovery.
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記失火回復検出手段は、1サイクル内で前記低圧力点火時期以後に定められた圧力検出時期に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力について、前記点火時期調整手段により前記第1遅延制御が行われたサイクルでの燃焼室内圧力と前記失火検出手段にて失火が検出されたサイクルでの燃焼室内圧力との圧力差に基づいて、前記失火回復を検出する点にある。 The engine control device according to the present invention is further characterized in that the misfire recovery detection means is a pressure in the combustion chamber detected by the pressure detection means at a pressure detection timing determined after the low pressure ignition timing within one cycle. For the above, based on the pressure difference between the pressure in the combustion chamber in the cycle in which the first delay control is performed by the ignition timing adjusting means and the pressure in the combustion chamber in the cycle in which misfire is detected by the misfire detection means, The point is to detect misfire recovery.
上記特徴構成によれば、失火の回復を検出するにあたって、圧力検出時期を低圧力点火時期以後の定められた時期に設定することで、失火回復による燃焼室内圧力の上昇を的確に捉えることができる。しかも、失火回復検出手段は、点火時期調整手段により第1遅延制御が行われたサイクルでの燃焼室内圧力と失火検出手段にて失火が検出されたサイクルでの燃焼室内圧力との差に基づいて、失火回復を検出するので、失火が検出されたサイクルでの燃焼室内圧力からどれだけ上昇しているかを正確に捉えて失火回復を検出でき、失火回復を正確に検出することができる。 According to the above characteristic configuration, when detecting the recovery of misfire, by setting the pressure detection timing to a predetermined timing after the low pressure ignition timing, it is possible to accurately grasp the increase in the pressure in the combustion chamber due to the misfire recovery. . Moreover, the misfire recovery detection means is based on the difference between the pressure in the combustion chamber in the cycle in which the first delay control is performed by the ignition timing adjustment means and the pressure in the combustion chamber in the cycle in which misfire is detected by the misfire detection means. Since misfire recovery is detected, it is possible to accurately detect how much the pressure in the combustion chamber has risen in the cycle in which misfire is detected, to detect misfire recovery, and to accurately detect misfire recovery.
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記設定点火時期は、上死点よりも点火用設定期間だけ以前の時期に設定され、前記低圧力点火時期は、上死点よりも前記点火用設定期間だけ以後の時期及びその時期よりも後の時期に設定されている点にある。 The engine control apparatus according to the present invention is further characterized in that the set ignition timing is set to a timing earlier than a top dead center by a set period for ignition, and the low pressure ignition timing is set to be higher than the top dead center. Only the ignition set period is set to a later time and a later time.
上記特徴構成によれば、低圧力点火時期を設定するに当たり、設定点火時期を設定するために用いた点火用設定期間を用いながら、上死点を基準として、その上死点から点火用設定期間だけ以後の時期とするか或いはその時期よりも後の時期とするかによって、低圧力点火時期を点火用設定期間に基づいて設定することができる。したがって、低圧力点火時期の設定を容易に行いつつ、正確な失火回復の検出が可能となる。また、設定点火時期が上死点よりも点火用設定期間だけ以前の時期に設定されているので、その点火用設定期間を調整することで、エンジンの効率の向上或いはエンジン出力をより大きな出力とすることができる。 According to the above characteristic configuration, when setting the low pressure ignition timing, using the ignition setting period used to set the set ignition timing, the top dead center is used as a reference and the ignition setting period is set from the top dead center. The low-pressure ignition timing can be set based on the ignition setting period depending on whether the timing is later or later than that timing. Therefore, it is possible to accurately detect misfire recovery while easily setting the low pressure ignition timing. In addition, since the set ignition timing is set to a timing earlier than the top dead center by the ignition set period, adjusting the ignition set period can improve the engine efficiency or increase the engine output. can do.
本発明に係るエンジン制御装置の更なる特徴構成は、前記点火時期調整手段は、前記第1遅延制御を行った後、前記失火回復検出手段にて失火回復が検出されるまで、予め定めた設定遅延期間だけ前記点火時期を遅延させる第2遅延制御を繰り返し行うように構成されている点にある。 According to a further characteristic configuration of the engine control device according to the present invention, the ignition timing adjusting means performs a predetermined setting until the misfire recovery is detected by the misfire recovery detecting means after performing the first delay control. The second delay control for delaying the ignition timing by a delay period is configured to be repeatedly performed.
上述の如く、点火時期調整手段が第1遅延制御を行うことで、点火要求電圧の上昇による失火の発生を防止することができるが、第1遅延制御を行うだけでは、失火が回復しない場合も考えられる。そこで、上記特徴構成によれば、点火時期調整手段は、失火回復検出手段にて失火回復が検出されるまで、第2遅延制御を繰り返し行う。低圧力点火時期は、燃焼室内圧力が設定点火時期の圧力以下となっているので、その低圧力点火時期から更に設定遅延期間だけ点火時期を遅延させると、更に燃焼室内圧力が低下することになり、点火要求電圧も更に低下させることができる。したがって、点火要求電圧を極力低くした状態で点火プラグにて混合気に点火することができるので、点火要求電圧の低下による失火の回復を確実にしたうえで、正確に失火回復の検出を行なうことができる。 As described above, by performing the first delay control by the ignition timing adjusting means, it is possible to prevent the occurrence of misfire due to an increase in the ignition request voltage, but there are cases where the misfire cannot be recovered by performing only the first delay control. Conceivable. Therefore, according to the above characteristic configuration, the ignition timing adjusting means repeatedly performs the second delay control until the misfire recovery is detected by the misfire recovery detecting means. In the low pressure ignition timing, the pressure in the combustion chamber is equal to or lower than the pressure of the set ignition timing. Therefore, if the ignition timing is further delayed by the set delay period from the low pressure ignition timing, the pressure in the combustion chamber will further decrease. Further, the required ignition voltage can be further reduced. Therefore, the air-fuel mixture can be ignited by the spark plug with the ignition request voltage kept as low as possible, so that the misfire recovery can be accurately detected after ensuring the recovery of misfire due to a decrease in the ignition request voltage. Can do.
本発明に係るエンジン制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
本発明に係るエンジン制御装置にて制御するエンジン100は、図1に示すように、シリンダ1と、シリンダ1の上部に連結されたシリンダヘッド2とを有し、シリンダ1内には、連結棒3を介してクランク軸4に連結されたピストン5が上下方向に往復移動自在に収容されている。
燃焼室6は、ピストン5の天面と、シリンダ1の内面と、シリンダヘッド2の下面とによって形成されている。燃焼室6には、吸気路7及び排気路8が開口され、燃焼室6の吸気路7側には吸気弁9が設けられ、燃焼室6の排気路8側には排気弁10が設けられている。シリンダヘッド2には、その下面の略中央に点火プラグ11が設けられている。
An embodiment of an engine control device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, an
The
このエンジン100は、ピストン5をシリンダ1内で往復運動させるとともに、吸気弁9及び排気弁10を開閉動作させて点火プラグ11を所望の時期に作動させることにより、燃焼室6において、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程、排気行程の各行程を順次行う。これにより、ピストン5の往復動を連結棒3によってクランク軸4の回転運動として出力するように構成されている。このような構成は、通常の4ストローク内燃機関と同様の構成である。
The
エンジン100は、例えば都市ガス(13A)等の気体燃料を燃料とするものである。吸気路7には、吸気路7を流通する空気Aに、燃料Gを供給して混合気Mを形成するミキサ12と、吸気路7の通路断面積を調整自在なスロットルバルブ13とが備えられている。また、シリンダヘッド2には、燃焼室6内の圧力を検出する圧力センサ30(圧力検出手段に相当する)が設けられ、排気路8には、排気路8を流通する排ガスの温度を検出する排ガス温度センサ14(排気温度検出手段に相当する)が備えられている。
The
点火プラグ11は、図示は省略するが、先端部(図1中の下端部)に中心電極と接地電極とを間隔を隔てて対向する状態で備えており、中心電極と接地電極との間で火花放電を行うことで、混合気Mを火花点火するように構成されている。中心電極と接地電極とは、上下方向で対向する位置に配設されており、その間の間隔が混合気Mを火花点火するのに適した間隔に調整されている。 Although not shown, the spark plug 11 is provided with a center electrode and a ground electrode facing each other at a tip portion (lower end portion in FIG. 1) with a gap between the center electrode and the ground electrode. By performing spark discharge, the air-fuel mixture M is configured to spark-ignite. The center electrode and the ground electrode are disposed at positions facing each other in the vertical direction, and the interval between them is adjusted to an interval suitable for spark ignition of the air-fuel mixture M.
クランク軸4には、クランク軸4の回転速度を検出する回転速度センサ15およびクランク角度を検出するクランク角度センサ31が備えられている、エンジン100の運転を制御する制御部16が備えられ、回転速度センサ15およびクランク角度センサ31の検出情報が制御部16に入力されるように構成されている。エンジン出力とエンジン回転速度との関係が予め設定されており、制御部16は、負荷の大きさ等からエンジン出力としての目標出力を求め、予め設定されているエンジン出力とエンジン回転速度との関係から目標出力を出力するための目標回転速度を求めている。そして、制御部16は、回転速度センサ15にて検出する回転速度が求めた目標回転速度になるように、スロットルバルブ12の開度等を制御するように構成されている。
The crankshaft 4 is provided with a
エンジン100は、吸気弁9を開動作させた状態でピストン5が上死点から下降することにより、燃焼室6に混合気Mを吸気する吸気行程が行われる。次に、吸気弁9を閉動作させた状態でピストン5が上昇することにより、燃焼室6の混合気Mを圧縮する圧縮行程が行われる。
制御部16は、設定点火時期に、点火プラグ11を作動させて、点火プラグ11にて火花点火して燃焼室6の混合気Mに点火させる。設定点火時期は、例えば、上死点よりも点火用設定期間(クランク角度で例えば14°)だけ以前の時期に設定されている。これにより、燃焼室6の混合気Mが燃焼されて燃焼・膨張行程が行われる。次に、エンジン100は、排気弁10を開動作させた状態でピストン5が上昇することにより、燃焼室6の排ガスEを排気路8に排出する排出行程が行われる。
このようにして、エンジン100は、吸気行程、圧縮行程、燃焼・膨張行程、排気行程の順に各行程を行う一連の動作を繰り返し行うように構成されている。
In the
The
Thus, the
点火プラグ11における点火要求電圧が過度に高くなると、中心電極と接地電極の電極間の絶縁破壊により接地電極と中心電極の間での火花放電を適切に行うことが困難になり、点火プラグ11を作動させても混合気を点火できず、失火となってしまうことがある。このような現象は、点火プラグ11に関し、その使用開始から長期間が経過して、接地電極と中心電極との間の電極隙間が拡大し、点火プラグ11の交換時期が近づいている場合に起こり易い。そこで、本発明に係るエンジン制御装置では、点火プラグ11における点火要求電圧の上昇による失火の発生を防止するために、図1に示すように、燃焼室6における失火を検出する失火検出手段17と、点火プラグ11にて混合気Mを点火する点火時期を調整する点火時期調整手段18と、失火回復を検出する失火回復検出手段19とを備えている。
When the ignition request voltage in the spark plug 11 becomes excessively high, it becomes difficult to appropriately perform a spark discharge between the ground electrode and the center electrode due to dielectric breakdown between the center electrode and the ground electrode. Even if it is operated, the air-fuel mixture cannot be ignited and a misfire may occur. Such a phenomenon occurs with respect to the spark plug 11 when the electrode gap between the ground electrode and the center electrode is widened for a long time since the start of use, and the replacement timing of the spark plug 11 is approaching. easy. Therefore, in the engine control apparatus according to the present invention, in order to prevent the occurrence of misfire due to an increase in the ignition request voltage in the spark plug 11, as shown in FIG. 1, misfire detection means 17 for detecting misfire in the
失火検出手段17は、圧力センサ30と、その圧力センサ30によって検出された燃焼室内圧力が入力自在な制御部16とから構成されており、燃焼室6内の燃焼室内圧力に基づいて、失火を検出できるように構成されている。
The misfire detection means 17 includes a
以下、失火検出の具体的方法について説明する。図2は横軸がクランク角度センサ31により計測されたクランク角度、縦軸が圧力センサ30で計測された燃焼室6内の燃焼室内圧力Pである。正常燃焼時の燃焼室内圧力P1は図中に実線で示されたように、圧縮工程において燃焼室内圧力P1が上昇し、圧縮上死点付近では点火により混合気が燃焼して膨張することで燃焼室内圧力Pが急激に上昇する。そして圧縮上死点後に最大圧力P1mに到達し、その後膨張行程において燃焼室内圧力P1が下降する。一方で、失火時の燃焼室内圧力P2の変化は図中の破線で示されるように、単にピストン5の上下運動による圧縮膨張の圧力変化を示すため、混合気Mの燃焼による燃焼室内圧力P2の上昇はなく、圧縮上死点において最大圧力P2mとなり、正常燃焼時の最大圧力P1mと比較すると非常に低い圧力となる。そして、概ね圧縮上死点を中心として左右対象の燃焼室内圧力波形となる。
したがって、正常燃焼時の燃焼室内圧力P1と失火時の燃焼室内圧力P2とを、現在、圧力センサ30によって圧力検出されているサイクルにおける燃焼室内圧力Pと比べることで、失火を検出することが容易に可能となる。特に正常燃焼時の最大圧力P1m(例えば9.0MPa)と失火時の最大圧力P2m(例えば4.0MPa)とを、現在、圧力センサ30によって圧力検出されているサイクルにおける最大燃焼室内圧力Pmと比べることで、圧力差が容易に検出できるので、精度よく正確に失火を検出することが可能となる。例えば、失火検出手段17において、あらかじめP1m>Ps>P2mの範囲において失火を検出する基準失火検出圧力Ps(例えば5.0MPa)を設定し、圧力センサ30によって検出される現在の燃焼室6内の最大圧力Pmが基準失火検出圧力Ps以下となった場合に失火が検出されるように構成される。
Hereinafter, a specific method for detecting misfire will be described. In FIG. 2, the horizontal axis represents the crank angle measured by the
Therefore, it is easy to detect misfire by comparing the combustion chamber pressure P1 at the time of normal combustion and the combustion chamber pressure P2 at the time of misfiring with the pressure P in the combustion chamber in the cycle in which the pressure is currently detected by the
点火時期調整手段18は、制御部16に備えられている。点火時期調整手段18は、失火検出手段17にて失火を検出した場合には、点火プラグ11にて混合気Mを点火する点火時期を、燃焼室6の燃焼室内圧力が設定点火時期での燃焼室内圧力以下の低圧力となる低圧力点火時期に遅延させる第1遅延制御を行うように構成されている。したがって、低圧力点火時期では、燃焼室6の燃焼室内圧力が設定点火時期での圧力以下となり、燃焼室6の燃焼室内圧力が上昇することがなく、点火要求電圧の上昇を防止することができる。したがって、失火が検出されると、点火要求電圧の上昇を防止できる低圧力点火時期に点火時期を調整して、点火プラグ11にて混合気Mに点火させる動作を行うことができ、失火を回復させることができる。
The ignition timing adjusting means 18 is provided in the
以下、点火時期調整手段18による点火時期調整の具体的方法について、図3のグラフに基づいて説明する。
図3(a)は、燃焼室6の燃焼室内圧力を縦軸に取り、クランク角度を横軸に取り、上死点のクランク角度を0°として、上死点の前後での燃焼室6の燃焼室内圧力の変化を示したものである。図3(b)は、点火プラグ11における点火要求電圧を縦軸に取り、クランク角度を横軸に取り、点火時期調整手段18による第1遅延制御及び第2遅延制御の実行による点火時期の遅延に伴う点火要求電圧の変化を示したものである。
Hereinafter, a specific method of adjusting the ignition timing by the ignition timing adjusting means 18 will be described based on the graph of FIG.
FIG. 3A shows the
この第1遅延制御では、点火プラグ11にて混合気Mを点火する点火時期を、設定点火時期Tから低圧力点火時期T1に遅延させる。図3(a)に示すように、設定点火時期Tは、上死点よりもクランク角度で設定角度(例えば14°)の点火用設定期間Hだけ以前の時期に設定されている。低圧力点火時期T1は、例えば、上死点よりもクランク角度で設定角度(例えば14°)の点火用設定期間Hだけ以後の時期に設定されている。このように、点火時期調整手段18が点火時期を設定点火時期T→低圧力点火時期T1に遅延させる第1遅延制御を行うことで、図3(b)に示すように、点火要求電圧が上昇することがなく、点火要求電圧の上昇による失火の発生を防止することができる。 In the first delay control, the ignition timing at which the air-fuel mixture M is ignited by the spark plug 11 is delayed from the set ignition timing T to the low pressure ignition timing T1. As shown in FIG. 3A, the set ignition timing T is set to a timing earlier than the top dead center by a set angle for ignition H that is a set angle (for example, 14 °) at a crank angle. The low pressure ignition timing T1 is set, for example, at a timing after the ignition set period H that is a set angle (for example, 14 °) with respect to the crank angle from the top dead center. In this way, the ignition timing adjusting means 18 performs the first delay control that delays the ignition timing from the set ignition timing T to the low pressure ignition timing T1, thereby increasing the ignition request voltage as shown in FIG. Thus, it is possible to prevent the occurrence of misfire due to an increase in the required ignition voltage.
低圧力点火時期の設定について説明を加える。低圧力点火時期は、図3(a)に示すように、燃焼室6の燃焼室内圧力が設定点火時期Tでの圧力以下となる低圧力期間W内のある時期(タイミング)に設定されている。上述の場合では、上死点を中心として、その上死点から点火用設定期間Hだけ以前にするか以後にするによって、設定点火時期Tと低圧力点火時期T1とが対称となるように、低圧力点火時期T1を設定している。これにより、低圧力点火時期の設定を行うに当たり、上死点を基準として、設定点火時期Tを設定するために用いた点火用設定期間Hをそのまま用いることができ、低圧力点火時期の設定を容易に行うことができながら、燃焼室6の燃焼室内圧力が設定点火時期Tでの圧力以下となる適切な時期に低圧力点火時期を設定することができる。
このような設定に代えて、例えば、上死点から点火用設定期間(クランク角度で例えば14°)Hだけ以後の時期から、更に設定補正期間(クランク角度で2°)だけ以後の時期(図3(a)中T21)を、低圧力点火時期とすることもできる。
このようにして、低圧力点火時期については、1サイクルで燃焼室6の燃焼室内圧力が設定点火時期Tでの圧力以下となる低圧力期間W内の上死点よりも点火用設定期間Hだけ以後の時期(タイミング)又はその時期(タイミング)よりも後の時期(タイミング)に設定することができる。
A description will be given of the setting of the low pressure ignition timing. As shown in FIG. 3A, the low pressure ignition timing is set to a certain timing (timing) within the low pressure period W in which the pressure in the
Instead of such a setting, for example, from the timing after the top dead center for the ignition set period (for example, 14 ° in crank angle) H, and for the timing after the set correction period (for the crank angle of 2 °) (see FIG. 3 (a) T21) may be the low pressure ignition timing.
In this way, for the low pressure ignition timing, only the ignition set period H is higher than the top dead center in the low pressure period W in which the pressure in the
また、実験等により燃焼室6の燃焼室内圧力を予め計測しておき、燃焼室6の燃焼室内圧力が設定点火時期Tでの圧力よりも設定圧力だけ低くなる時期を予め求めておき、その予め求めた時期を低圧力点火時期として設定しておくこともできる。
Further, the combustion chamber pressure in the
また、点火時期調整手段18は、失火検出手段17にて失火を検出すると、第1遅延制御を行うが、この第1遅延制御を行っても、失火が回復しない場合もある。そこで、上述のように、点火時期調整手段18は、第1遅延制御を行った後、失火回復検出手段19にて失火回復が検出されるまで、予め定めた設定遅延期間だけ前記点火時期を遅延させる第2遅延制御を繰り返し行うように構成されている。 Further, when the misfire detection means 17 detects misfire, the ignition timing adjusting means 18 performs the first delay control. However, even if this first delay control is performed, the misfire may not be recovered. Therefore, as described above, the ignition timing adjustment means 18 delays the ignition timing by a predetermined set delay period until the misfire recovery detection means 19 detects the misfire recovery after performing the first delay control. The second delay control is repeatedly performed.
失火回復検出手段19は、排ガス温度センサ14および圧力センサ30とそれら排ガス温度センサ14および圧力センサ30の検出情報が入力自在な制御部16とから構成されており、燃焼室6内の燃焼室内圧力または燃焼室6にて燃焼した排ガスが排気される排気路8での排気温度Etに基づいて、失火回復を検出するように構成されている。
The misfire recovery detection means 19 includes an exhaust
次に、失火回復の検出の具体的方法について説明する。図4は横軸がクランク角度センサ31により計測されたクランク角度、縦軸が圧力センサ30で計測された燃焼室内圧力である。図中の実線は失火回復のための点火時期を遅延する制御を行った結果、失火が回復して燃焼状態にあるサイクルの燃焼室内圧力P3の圧力波形を示し、図中の破線は失火状態にある燃焼室内圧力P2の圧力波形を示している。図中の実線の圧力波形は、第1遅延制御および第2遅延制御によって、点火時期をクランク角度で20°ATDC(After Top Dead Center)付近に遅延する点火時期遅延制御を行っており、この点火時期遅延により失火が回復して燃焼状態となっている。そして、その燃焼による圧力の上昇は遅延制御された点火時期である低圧力点火時期よりも遅い時期において検出され、このクランク角度が35°ATDC付近に燃焼による燃焼室内圧力P3のピークP3mを示す燃焼室内圧力波形がえられている。
このように、失火が回復した場合の燃焼によって得られる燃焼室内圧力P3のピークP3mは、失火時のクランク角度が35°ATDC付近の燃焼室内圧力P2lと比較して非常に高い圧力となる。このクランク角度が35°ATDCの時期を圧力検出時期Iとして、失火が回復した場合の燃焼室内圧力のピークP3mと失火時の燃焼室内圧力P2lとを、圧力検出手段によって得られる現在の燃焼室内圧力と比べることで、失火回復を検出することが可能となる。そこで、例えば、失火回復検出手段19において、あらかじめP3m>Pbs>P2lの範囲において失火回復を検出する基準失火回復検出圧力Pbsを設定し、圧力センサ30によって検出された現在のサイクルにおけるクランク角度が35°ATDCのときの燃焼室内圧力Pが基準失火回復検出圧力Pbs以上となった場合に失火回復が検出されるように構成することができる。
また、圧力検出時期については、失火回復検出可能期間のいずれかのタイミングであればよく、例えば、クランク角度が60°ATDCの時期を圧力検出時期とすることもできる。この場合には、例えば、基準失火回復検出圧力Pbsを1.0MPaと設定することができる。これにより、現在のサイクルにおけるクランク角度が60°ATDCでの検出圧力Pが1.0MPa以上となった時に失火回復が検出される。
圧力検出時期は、上死点を基準として、その上死点から設定期間だけ以後の時期に設定したり、或いは、第1遅延制御や第2遅延制御により遅延された点火時期を基準として、その遅延された点火時期から設定期間だけ以後の時期に設定することができる。
Next, a specific method for detecting misfire recovery will be described. In FIG. 4, the horizontal axis represents the crank angle measured by the
Thus, the peak P3m of the combustion chamber pressure P3 obtained by the combustion when the misfire is recovered is a very high pressure compared with the combustion chamber pressure P2l when the crank angle at the time of misfire is around 35 ° ATDC. The time when the crank angle is 35 ° ATDC is set as the pressure detection timing I, and the current combustion chamber pressure obtained by the pressure detection means is obtained from the peak P3m of the combustion chamber pressure when the misfire is recovered and the combustion chamber pressure P21 when the misfire is recovered. It becomes possible to detect misfire recovery. Therefore, for example, in the misfire recovery detection means 19, a reference misfire recovery detection pressure Pbs for detecting misfire recovery in the range of P3m>Pbs> P2l is set in advance, and the crank angle in the current cycle detected by the
Further, the pressure detection timing may be any timing in the misfire recovery detectable period. For example, the timing at which the crank angle is 60 ° ATDC can be set as the pressure detection timing. In this case, for example, the reference misfire recovery detection pressure Pbs can be set to 1.0 MPa. Thus, misfire recovery is detected when the detected pressure P when the crank angle in the current cycle is 60 ° ATDC becomes 1.0 MPa or more.
The pressure detection timing is set to a timing after a set period from the top dead center or the ignition timing delayed by the first delay control or the second delay control. From the delayed ignition timing, it can be set to a timing after the set period.
また、上記実施形態では、基準失火回復検出圧力Pbsを設定し、圧力センサ30によって検出された現在のサイクルにおける燃焼室内圧力Pと比較することで、失火回復が検出されるように構成したが、例えば、現在のサイクルで得られている燃焼室内圧力Pとその直前のサイクルで得られた燃焼室内圧力P2との圧力差によって失火回復が検出されるように構成してもよい。この場合、その圧力差によって失火回復を検出する基準とする基準失火回復検出圧力差Prsをあらかじめ設定する。本実施例における失火回復の検出においては、図4に示すように遅延制御された現在のサイクルにおける圧力検出時期I(例えばクランク角度が35°ATDC)において検出される燃焼室内圧力Pと、直前の失火状態にあるサイクルの燃焼室内圧力P2における圧力検出時期Iにおける燃焼室内圧力P2lとの圧力差(P−P2l)を、あらかじめ設定した基準失火回復検出圧力差Prsと比較して、圧力差(P−P2l)が基準失火回復検出圧力差Prs以上となった場合に失火回復が検出されるように構成してもよい。
In the above-described embodiment, the reference misfire recovery detection pressure Pbs is set and compared with the combustion chamber pressure P in the current cycle detected by the
また、圧力差によって失火回復を検出する場合においては、現在のサイクルで得られている燃焼室内圧力と比較する対象は、失火が検出されたサイクルにおける燃焼室内圧力としてもよい。そうすることで、失火が徐々に回復し、燃焼室内圧力もそれに伴って徐々に回復する場合においても、失火直後の燃焼室内圧力をもとにした圧力差によって失火回復が検出されるので、正確な失火回復の検出が可能となる。なお、失火が検出された直後のサイクルにて検出された燃焼室内圧力を含む圧力センサ30によって検出された燃焼室内圧力の履歴は制御部16のデータ保存手段(図示せず)に保存されている。
When misfire recovery is detected by a pressure difference, the object to be compared with the combustion chamber pressure obtained in the current cycle may be the pressure in the combustion chamber in the cycle in which misfire is detected. By doing so, even if the misfire gradually recovers and the pressure in the combustion chamber gradually recovers accordingly, the misfire recovery is detected by the pressure difference based on the pressure in the combustion chamber immediately after the misfire. It is possible to detect a misfire recovery. The history of the pressure in the combustion chamber detected by the
制御部16によって行なわれる失火検出手段17、点火時期調整手段18および失火回復検出手段19の動作について、図5のフローチャートに基づいて説明する。なお、エンジンが多気筒エンジンである場合は、このフローは、気筒ごとに実行される。ステップ#1(図5には#1と記す。以下同様。)では、圧力センサ30によって検出された燃焼室内圧力Pを所定クランク角度θ毎に検出される。ここで所定クランク角度θは、失火検出を正確に行なうことができる角度であれば、如何なる角度ごとに検出しても構わないが、失火検出の精度を高く保つために、通常、クランク角度で0.5°以下の検出周期によって圧力検出を行う。また、圧縮・膨張行程において、最大圧力と最大圧力上昇率が得られるため、圧力サンプリング区間を、圧縮・膨張行程の区間に限ってもかまわない。
そして、ステップ#2においては、上記サイクルで得られた燃焼室内圧力Pの最大値Pmを求める。ステップ#3では、ステップ#2で検出した燃焼室内圧力Pの最大値Pmが、予め設定してある基準失火検出圧力Psより大きいか否かを判断する。基準失火検出圧力Psより大ければ失火は検出されずフローが終了する。一方で、基準失火検出圧力Ps以下であればステップ#4へ進む。すなわち、検出された最大燃焼室内圧力Pmが十分に上昇しておらず、失火が発生していると判断して、ステップ#4において失火回復のための第1遅延制御が行われる。
The operations of the misfire detection means 17, the ignition timing adjustment means 18 and the misfire recovery detection means 19 performed by the
In
次に、制御部16は、ステップ#4において点火時期調整手段18が第1遅延制御を行った後、実際に失火が回復しているか否かをステップ#6において判断する。ステップ#6の失火回復の検出は、ステップ#5において検出された燃焼室内圧力によって行われる。すなわち、圧力検出時期I(例えばクランク角度が60°ATDC)において検出された燃焼室内圧力Pが予め設定した基準失火回復検出圧力Pbs(例えば0.5MPa)より大きい場合は燃焼状態にあると判断して、失火回復を検出する。一方で、圧力検出時期Iにおける燃焼室内圧力Pが基準失火回復検出圧力Pbs以下の場合は、失火状態が継続していると判断して、さらに失火を回復するためステップ#7に進んで第2遅延制御が行われる。
Next, the
上述の如く、点火時期調整手段18による第1遅延制御によって失火回復が検出されなければ、予め定めた設定遅延期間(例えば、クランク角度で2°)だけ点火時期を遅延させる第2遅延制御を行われる(ステップ#7)が、このように、点火時期調整手段18が第2遅延制御を行うことで、図3(a)に示すように、点火時期を低圧力点火時期T1→T21に遅延させる。これにより、図3(b)に示すように、点火時期を低圧力点火時期T1→T21に遅延させると、点火要求電圧が低下することになる。したがって、点火要求電圧を低下させた状態で、点火プラグ11にて混合気Mに点火させる動作を行うことができ、失火を回復することができる。 As described above, if the misfire recovery is not detected by the first delay control by the ignition timing adjusting means 18, the second delay control is performed to delay the ignition timing by a predetermined set delay period (for example, 2 ° in crank angle). In this way, the ignition timing adjusting means 18 performs the second delay control as described above, thereby delaying the ignition timing from the low pressure ignition timing T1 to T21 as shown in FIG. . As a result, as shown in FIG. 3B, when the ignition timing is delayed from the low pressure ignition timing T1 to T21, the ignition request voltage is lowered. Therefore, it is possible to perform an operation of igniting the air-fuel mixture M with the spark plug 11 in a state where the ignition request voltage is lowered, and to recover from misfire.
また、点火時期調整手段18が第2遅延制御を1回行うだけでは、失火回復しない場合もある。そこで、点火時期調整手段18は、失火回復が検出されるまで、第2遅延制御を繰り返し行うようにしている(ステップ#5、#6、#7)。このように、点火時期調整手段18が第2遅延制御を繰り返し行うことで、図3(a)に示すように、点火時期をT21→T22→T23に順次遅延させる。これにより、図3(b)に示すように、点火時期をT21→T22→T23に順次遅延させると、点火要求電圧が順次低下することになる。したがって、点火要求電圧を極力低くさせた状態で点火プラグ11にて混合気Mに点火させる動作を行うことができ、点火要求電圧の上昇によって失火を回復することができる。
In some cases, misfire recovery may not be achieved if the ignition timing adjusting means 18 performs the second delay control only once. Therefore, the ignition timing adjusting means 18 repeatedly performs the second delay control until the misfire recovery is detected (
〔第2実施形態〕
第2実施形態の全体構成は、第1実施形態と略同様であり、制御部16が行なう失火検出の制御のみが異なるので、点火時期調整および失火回復検出の制御についての説明は省略する。すなわち、第1実施形態においては、検出された最大燃焼室内圧力Pmによって失火の検出を行なったが、本実施形態においては、検出された燃焼室内圧力Pから燃焼室内圧力上昇率(dP/dθ)Dを求め、そして、その最大圧力上昇率Dmによって失火の検出が行なわれる。
[Second Embodiment]
The overall configuration of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and only the misfire detection control performed by the
図2において実線で示された正常燃焼時の圧力波形および破線で示された失火状態における圧力波形において、それぞれ最大となる圧力上昇率(dP/dθ)を図示した。図に示すように実線で示された正常燃焼時の圧力波形においては圧縮上死点付近における混合気の燃焼により燃焼室内圧力も急激に上昇するが、その正常燃焼時の燃焼室内圧力上昇時に燃焼室内圧力上昇率の最大値D1mを得る。一方で、破線で示した失火状態の燃焼室内圧力上昇率では、混合気の燃焼による燃焼室内圧力の急激な上昇はないため、燃焼を伴わない圧縮膨張による圧力上昇となり、圧縮上死点前において燃焼室内圧力上昇率の最大値D2mが得られ、正常燃焼時に得られる燃焼室内圧力上昇率D1mのように大きな上昇率が得られることはない。
したがって、正常燃焼時の燃焼室内圧力上昇率D1の最大値D1mと失火時の燃焼室内圧力上昇率D2の最大値D2mとを、圧力センサ30によって検出された燃焼室内圧力より得られる現在のサイクルの最大燃焼室内圧力上昇率Dmと比べることで、失火を検出することが可能となる。例えば、失火検出手段17において、あらかじめD1m>Ds>D2mの範囲において失火を検出する基準失火検出圧力上昇率Dsを設定し、圧力センサ30によって検出された燃焼室内圧力より得られる現在のサイクルの最大燃焼室内圧力上昇率Dmが基準失火検出圧力上昇率Ds以下となった場合に失火が検出されるように構成される。
In FIG. 2, the maximum pressure increase rate (dP / dθ) is illustrated in the pressure waveform during normal combustion indicated by the solid line and the pressure waveform in the misfire state indicated by the broken line. As shown in the figure, in the pressure waveform during normal combustion indicated by the solid line, the pressure in the combustion chamber also suddenly increases due to the combustion of the air-fuel mixture near the compression top dead center, but combustion occurs when the pressure in the combustion chamber during normal combustion increases. The maximum value D1m of the indoor pressure increase rate is obtained. On the other hand, in the misfire state pressure increase rate indicated by the broken line, there is no sudden increase in the pressure in the combustion chamber due to the combustion of the air-fuel mixture, so the pressure rises due to compression and expansion without combustion, and before the compression top dead center The maximum value D2m of the pressure increase rate in the combustion chamber is obtained, and a large increase rate is not obtained unlike the pressure increase rate D1m in the combustion chamber obtained during normal combustion.
Therefore, the maximum value D1m of the pressure increase rate D1 in the combustion chamber during normal combustion and the maximum value D2m of the pressure increase rate D2 in the combustion chamber at the time of misfire are obtained from the pressure in the combustion chamber detected from the pressure in the combustion chamber. It becomes possible to detect misfire by comparing with the maximum combustion chamber pressure increase rate Dm. For example, in the misfire detection means 17, a reference misfire detection pressure increase rate Ds for detecting misfire in a range of D1m>Ds> D2m is set in advance, and the maximum of the current cycle obtained from the pressure in the combustion chamber detected by the
本実施形態における失火検出の制御について図6のフローチャートに従って説明する。ステップ#11では、第1実施形態と同様に、圧力センサ30によって検出された燃焼室内圧力が所定クランク角度θ毎にサンプリングされる。そして、ステップ#12においては、圧力センサ30によって検出された燃焼室内圧力をもとに圧力上昇率Dが演算される。そして、ステップ#13においては、ステップ#12で得られた圧力上昇率Dの最大値Dmが求められる。ここで、圧縮・膨張行程において、最大圧力上昇率Dmが得られるため、ステップ#11での圧力サンプリング区間を、圧縮・膨張行程の区間に限ってもかまわない。次に、ステップ#14では、ステップ#13で求めた最大圧力上昇率Dmが、予め設定してある基準失火検出圧力上昇率Dsより大きいか否かを判断する。その結果、最大圧力上昇率Dmが基準失火検出圧力上昇率Dsより大きければ、失火していないと判断され本フローが終了する。一方で、基準失火検出圧力上昇率Ds以下であればステップ#15へ進む。すなわち、実際の燃焼室内圧力上昇率Pmが小さく、失火が発生していると判断して、ステップ#15において第1遅延制御が行われる。そして、ステップ#16以降のステップについては第1実施形態における図5のステップ#5以降のステップと同様の制御が行われる。
Control of misfire detection in the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. In step # 11, as in the first embodiment, the pressure in the combustion chamber detected by the
〔第3実施形態〕
第3実施形態の全体構成は、第1実施形態と略同様であり、制御部16が行なう失火回復検出の制御のみが異なるので、失火検出の制御および点火時期調整についての説明は省略し、失火回復検出の制御について説明する。すなわち、第3実施形態においては、図5のフローチャートにおいて示した第1実施形態とステップ#5およびステップ#6における失火回復検出の判断方法のみが異なる。第1実施形態においては、ステップ#6の失火回復の検出は燃焼室内圧力によって行われたが、本実施形態においては排気温度Etによって行われる。したがって、ステップ#5においては、第1実施形態においては燃焼室内圧力Pの検出としたところ、本実施形態においては排気温度Etの検出となる。排気温度Etの検出は燃焼サイクル中の、低圧力点火時期以降となる排気行程中の排気弁の開弁期間である、例えば、クランク角度で40°BBDC(Before Bottom Dead Center)〜10°ATDCにおける排気温度Etを検出して失火回復の検出を行うことが好ましい。
[Third Embodiment]
The overall configuration of the third embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and only the misfire recovery detection control performed by the
そして、ステップ#6において、検出された排気温度Etが予め設定した基準失火回復検出排気温度Etsと比較され、検出された排気温度Etが予め設定した基準失火回復検出排気温度Etsより高温である場合は、燃焼状態となったと判断して失火回復を検出する。一方で、実際の排気温度Etが基準失火回復検出排気温度Etsまで上昇していないときは、失火状態であると判断して、ステップ#7においてさらなる失火回復制御を行うための第2点火時期遅延制御が行われる。
In
なお、基準失火回復検出排気温度Etsは任意の適切な値に設定可能である。基準失火回復検出排気温度Etsは予め実験等により適切な値を求めておくことができる。また、モータリング時の排気温度Etや気体の状態方程式などの理論計算等により求めることもできるものである。図7に基準失火回復検出排気温度Etsを350℃とした時の失火回復の検出の一例をしめす。図の横軸は時間、縦軸は温度を示しており、排ガス温度センサ14によって検出された温度を示したものである。排ガス温度センサ14によって検出される排気温度Etが基準失火回復検出排気温度Etsである350℃より大きくなった時に失火回復したと判定される。
The reference misfire recovery detection exhaust temperature Ets can be set to any appropriate value. The reference misfire recovery detection exhaust temperature Ets can be obtained in advance by an experiment or the like. It can also be obtained by theoretical calculation such as the exhaust temperature Et during motoring and the state equation of gas. FIG. 7 shows an example of detection of misfire recovery when the reference misfire recovery detection exhaust temperature Ets is 350 ° C. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates temperature. The temperature detected by the exhaust
なお、本実施例では、排ガス温度センサの検出温度を失火の検出に用いたが、ノイズ等が問題となる場合には、検出温度Etを、例えば、、クランク角度で40°BBDC〜10°ATDCの期間において複数回検出して、平均化するようにして失火の検出を行なうようにすることもできる。また、基準失火回復検出排気温度Etsを設けて失火を検出したが、例えば、失火時の排気温度と、現在のサイクルにおいて検出される温度の温度変化量によっても失火検出を行なうように構成することもできる。 In the present embodiment, the detection temperature of the exhaust gas temperature sensor is used for detection of misfire. However, when noise or the like becomes a problem, the detection temperature Et is set to, for example, a crank angle of 40 ° BBDC to 10 ° ATDC. It is also possible to detect misfire by detecting a plurality of times during the period and averaging. Further, the misfire is detected by providing the reference misfire recovery detection exhaust temperature Ets. For example, the misfire detection is performed based on the exhaust temperature at the time of misfire and the temperature change amount of the temperature detected in the current cycle. You can also.
また、本実施形態においては、気筒毎に排ガス温度センサ14を設け、気筒毎に排気温度Etを検出するようにしたが、やや精度が低下するものの、応答速度が十分に迅速であるために1サイクル中の排ガス温度変化を応答性よく検出できる排ガス温度センサ14を使用すれば、各気筒からの排ガスが排気管において合流した後において、単一の排ガス温度センサを備えるようにしても、その排ガス温度検出結果に基づいて失火検出および失火した気筒を特定することができる。
Further, in the present embodiment, the exhaust
〔別実施形態〕
上記実施形態では、点火時期調整手段18が、第1遅延制御を行ったのち、失火回復検出手段19にて失火回復を検出できなければ、直ぐに、第1遅延制御から第2遅延制御に移行して、第2遅延制御を行うようにしている。この構成に代えて、例えば、点火時期調整手段18が、第1遅延制御を行ったのち、点火時期を低圧力点火時期T1として点火プラグ11にて混合気Mを点火する点火動作を設定回数(1回以上)行っても、失火回復検出手段19にて失火回復を検出できなければ、第1遅延制御から第2遅延制御に移行して、第2遅延制御を行うようにしてもよい。
[Another embodiment]
In the above embodiment, after the ignition timing adjusting means 18 performs the first delay control, if the misfire recovery detecting means 19 cannot detect the misfire recovery, it immediately shifts from the first delay control to the second delay control. Thus, the second delay control is performed. Instead of this configuration, for example, after the ignition timing adjusting means 18 performs the first delay control, an ignition operation in which the air-fuel mixture M is ignited by the spark plug 11 with the ignition timing as the low pressure ignition timing T1 is performed a set number of times ( If misfire recovery cannot be detected by the misfire recovery detection means 19 even if it is performed once or more, the second delay control may be performed by shifting from the first delay control to the second delay control.
以上説明したように、失火の発生から迅速に失火を検出して失火を防止するための制御を適切に行い、失火を適切に防止することができるとともに、失火を防止するための制御を行った後に、失火回復しているかの検出をも適切に行うことができるエンジン制御装置を提供することができる。 As explained above, the control for detecting misfire quickly from the occurrence of misfire and appropriately preventing the misfire can be appropriately prevented, and the control for preventing the misfire can be performed. It is possible to provide an engine control device that can appropriately detect whether a misfire has been recovered later.
6 燃焼室
11 点火プラグ
14 排気温度検出手段
14,16,19 失火回復検出手段
16,17 失火検出手段
18 点火時期調整手段
30 圧力検出手段
100 エンジン
E 排気
I 圧力検出時期
P 燃焼室内圧力
Ps 基準失火回復検出圧力
Et 排気温度
Ets 基準失火回復検出排気温度
6 Combustion chamber 11
Claims (7)
前記燃焼室の燃焼室内圧力を検出する圧力検出手段と、
前記燃焼室からの排気の温度を検出する排気温度検出手段と、
前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、前記燃焼室における失火を検出する失火検出手段と、
前記失火検出手段が失火を検出した場合には、前記点火プラグにて前記混合気を点火する点火時期を、前記燃焼室の燃焼室内圧力が前記設定点火時期での圧力以下の低圧力となる低圧力点火時期に遅延させる第1遅延制御を行う点火時期調整手段と、
前記低圧力点火時期以後に前記排気温度検出手段により検出された排気温度、または前記低圧力点火時期以後に前記圧力検出手段により検出された燃焼室内圧力に基づいて、当該点火時期調整手段により前記第1遅延制御が行われた後の失火回復を検出する失火回復検出手段を備えているエンジン制御装置。 In an engine control device for an engine having an ignition plug for igniting an air-fuel mixture formed in a combustion chamber at a set ignition timing,
Pressure detecting means for detecting a pressure in the combustion chamber of the combustion chamber;
Exhaust temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust from the combustion chamber;
Misfire detection means for detecting misfire in the combustion chamber based on the pressure in the combustion chamber detected by the pressure detection means;
When the misfire detection means detects misfire, the ignition timing at which the air-fuel mixture is ignited by the spark plug is set to a low pressure at which the combustion chamber pressure in the combustion chamber is lower than the pressure at the set ignition timing. Ignition timing adjusting means for performing first delay control for delaying the pressure ignition timing;
Based on the exhaust temperature detected by the exhaust temperature detecting means after the low pressure ignition timing or the pressure in the combustion chamber detected by the pressure detecting means after the low pressure ignition timing, the ignition timing adjusting means makes the first An engine control device comprising misfire recovery detection means for detecting misfire recovery after one delay control is performed.
前記低圧力点火時期は、上死点よりも前記点火用設定期間だけ以後の時期及びその時期よりも後に設定されている請求項1〜5の何れか1項に記載のエンジン制御装置。 The set ignition timing is set to a timing earlier than the top dead center by a set period for ignition,
The engine control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the low pressure ignition timing is set after the ignition set period and after the ignition timing, after the top dead center.
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