JP5737196B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
前記筒内圧センサの出力に基いて、1サイクル中における筒内圧の最大値である最大筒内圧を算出するPmax算出手段と、
筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化するパラメータであって、前記最大筒内圧と相関があり、かつ、前記筒内圧センサの出力感度に影響されないパラメータである燃焼タイミング指標を、前記筒内圧センサの出力に基いて算出する指標算出手段と、
前記最大筒内圧と前記燃焼タイミング指標とに基いて前記筒内圧センサの出力感度の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする。
前記燃焼タイミング指標は、前記燃焼質量割合が所定の基準値に達した時点のクランク角である構成としている。
前記異常検出手段は、前記筒内圧センサにより実際に検出された前記最大筒内圧と、前記Pmax推定値との比率が所定の正常範囲から外れている場合に、前記出力感度を異常と判定する構成としている。
[実施の形態1の構成]
以下、図1乃至図5を参照しつつ、本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための構成図である。本実施の形態のシステムは、多気筒型の内燃機関としてのエンジン10を備えている。なお、図1では、エンジン10の1気筒のみを例示している。また、本発明は、単気筒を含む任意の気筒数のエンジンに適用されるものである。エンジン10の各気筒には、ピストン12により燃焼室14が画成されており、ピストン12はエンジンのクランク軸16に連結されている。
筒内圧センサ44の出力感度は、センサの初期不良、経時劣化、故障等により許容範囲から外れることがあるので、出力感度の異常検出を実行するのが好ましい。しかし、従来技術の方法では、異常検出を行う運転領域が限定されたり、この領域を広げるために多量の基準データを用意する必要がある。この問題を解決する方法としては、例えば筒内センサの出力感度の影響を受ける第1のパラメータと、出力感度の影響を受けない第2のパラメータとを比較することで、出力感度の異常を検出する方法が考えられる。
図2は、燃焼開始のタイミングと最大筒内圧Pmaxとの関係を示す特性線図である。最大筒内圧Pmaxは、1サイクル中における筒内圧Pの最大値として定義されるもので、筒内圧センサ44の出力感度に影響されるパラメータである。燃焼開始のタイミングが早い場合には、燃焼室14の容積が小さい状態でガスが膨張することになるので、筒内圧が大きく上昇する。このため、最大筒内圧Pmaxは、図2に示すように、燃焼開始のタイミングが早いほど、大きくなる特性を有している。
図3は、燃焼タイミング指標Tの一例として、燃焼重心CA50を説明するための説明図である。この図に示す特性線は、燃焼質量割合(MFB:Mass Fraction of Burned fuel)と呼ばれる公知のパラメータであり、下記(1)式により算出される。燃焼質量割合は、図3に示すように、クランク角θが燃焼開始クランク角θsから燃焼終了クランク角θeに変化するときに、0〜100%に変化する。そして、燃焼重心CA50は、燃焼質量割合が50%に達した時点のクランク角として定義される。図3から判るように、燃焼重心CA50は、燃焼開始のタイミングが早いと進角側に移動し、燃焼開始のタイミングが遅いと遅角側に移動するので、筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化する。なお、下記(1)式において、PVκ(θ)、PVκ(θs)及びPVκ(θe)は、それぞれクランク角θ、燃焼開始クランク角θs及び燃焼終了クランク角θeにおける発熱量PVκを示している。
次に、図5を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図5は、本発明の実施の形態1において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図5に示すルーチンでは、まず、ステップ100において、エンジンの機能及び部品の異常が無いか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ102に移行し、同判定が不成立の場合には、筒内圧センサ44の感度異常を正確に検出することができないので、本ルーチンを終了する。
A=検出Pmax値/Pmax推定値 ・・・(4)
次に、図6を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態1において、充填効率KLに基いてPmax推定値を補正することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態1と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
前記実施の形態1では、最大筒内圧Pmaxと燃焼タイミング指標Tとの関係を利用してセンサの異常検出を実行したが、より厳密に述べると、両者の関係はエンジンの負荷状態(筒内の充填ガス量)に応じて比例的に変化する。このため、実施の形態1では、異常検出を実行する運転領域を、筒内の充填ガス量がほぼ一定の状態となる全開領域に限定し、筒内の充填ガス量が検出精度に与える影響を排除する構成とした。これに対し、本実施の形態では、内燃機関の負荷状態(充填効率KL)に基いてPmax推定値を補正することにより、全開領域以外でもセンサの異常検出を実行することを特徴としている。
次に、図6を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図6は、本発明の実施の形態2において、ECUにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図6に示すルーチンでは、まず、ステップ200において、エンジンの機能及び部品の異常が無いか否かを判定し、ステップ202では、感度異常を検出するのに適した運転条件が満たされているか否かを判定する。
12 ピストン
14 燃焼室
16 クランク軸
18 吸気通路
20 排気通路
22 スロットルバルブ
24 触媒
26 燃料噴射弁
28 点火プラグ
30 吸気バルブ
32 排気バルブ
40 クランク角センサ
42 エアフローセンサ
44 筒内圧センサ
50 ECU
Pmax 最大筒内圧
T 燃焼タイミング指標
Claims (6)
- 筒内圧に対応する信号を出力する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサの出力に基いて、1サイクル中における筒内圧の最大値である最大筒内圧を算出するPmax算出手段と、
筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化するパラメータであって、前記最大筒内圧と相関があり、かつ、前記筒内圧センサの出力感度に影響されないパラメータである燃焼タイミング指標を、前記筒内圧センサの出力に基いて算出する指標算出手段と、
前記最大筒内圧と前記燃焼タイミング指標との比率と、当該比率の正常範囲とを比較することにより、前記筒内圧センサの出力感度の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 筒内圧、筒内容積及び比熱比に基いて発熱量PVκを算出し、燃焼開始クランク角での発熱量PVκと燃焼終了クランク角での発熱量PVκとに基いて任意のクランク角における燃焼質量割合を算出するMFB算出手段を備え、
前記燃焼タイミング指標は、前記燃焼質量割合が所定の基準値に達した時点のクランク角である請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 - 前記燃焼タイミング指標は、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記最大筒内圧に達した時点のクランク角である請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記筒内圧センサの出力感度が正常な場合の最大筒内圧であるPmax推定値を、前記燃焼タイミング指標に基いて算出する正常判定値算出手段を備え、
前記異常検出手段は、前記筒内圧センサにより実際に検出された前記最大筒内圧と、前記Pmax推定値との比率が所定の正常範囲から外れている場合に、前記出力感度を異常と判定する構成としてなる請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の負荷状態に基いて前記Pmax推定値を補正する正常判定値補正手段を備えてなる請求項4に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記異常検出手段は、内燃機関の運転領域が全開領域である場合にのみ、前記出力感度の異常判定処理を実行する構成としてなる請求項4に記載の内燃機関の制御装置。
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