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JP4207870B2 - Internal combustion engine control device and misfire determination method - Google Patents

Internal combustion engine control device and misfire determination method Download PDF

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JP4207870B2 JP2004259002A JP2004259002A JP4207870B2 JP 4207870 B2 JP4207870 B2 JP 4207870B2 JP 2004259002 A JP2004259002 A JP 2004259002A JP 2004259002 A JP2004259002 A JP 2004259002A JP 4207870 B2 JP4207870 B2 JP 4207870B2
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、燃料および空気の混合気を筒内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置および失火判定方法に関する。   The present invention relates to a control device and a misfire determination method for an internal combustion engine that generates power by burning a mixture of fuel and air in a cylinder.

従来から、内燃機関の燃焼状態を検出する装置として、筒内圧検出手段によって検出された各燃焼室の筒内圧信号を重畳させ、重畳された筒内圧信号に基づいて算出される失火判定指標を用いて失火状態を判定するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。このように、複数の燃焼室それぞれの筒内圧力を重畳させれば、失火の有無により、上死点前後の信号波形の対称性に顕著な変化が認められることになるため、内燃機関の燃焼の全域において失火判定を実行することができる。   Conventionally, as an apparatus for detecting the combustion state of an internal combustion engine, a misfire determination index calculated based on the superimposed in-cylinder pressure signal is used by superimposing the in-cylinder pressure signal of each combustion chamber detected by the in-cylinder pressure detecting means. For example, a technique for determining a misfire state is known (for example, see Patent Document 1). In this way, if the in-cylinder pressure of each of the plurality of combustion chambers is superimposed, a remarkable change in the symmetry of the signal waveform around the top dead center will be recognized depending on the presence or absence of misfire. The misfire determination can be executed in the entire area.

特開平11−82150号公報JP-A-11-82150

しかしながら、上述の従来の内燃機関の燃焼状態検出装置では、基本的に、筒内圧検出手段より検出された筒内圧を微小な単位クランク角ごとに積分処理することによって失火判定指標が算出される。このため、従来の燃焼状態検出装置における演算負荷は多大なものとなっており、従来の装置を例えば車両用内燃機関等に適用するのは実際上容易なことではなかった。   However, in the above-described conventional combustion state detection device for an internal combustion engine, basically, the misfire determination index is calculated by integrating the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means for each minute unit crank angle. For this reason, the calculation load in the conventional combustion state detection device is enormous, and it has not been easy in practice to apply the conventional device to, for example, a vehicle internal combustion engine.

そこで、本発明は、筒内における失火状態を低負荷で精度よく判定可能とする実用的な内燃機関の制御装置および失火判定方法の提供を目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a practical internal combustion engine controller and a misfire determination method that can accurately determine a misfire state in a cylinder with a low load.

本発明による内燃機関の制御装置は、燃料および空気の混合気を筒内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、筒内圧検出手段によって検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の指数で累乗した値との積である制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、制御パラメータ算出手段によって算出される複数の制御パラメータ同士の差分を求める差分算出手段と、差分算出手段によって算出される複数の差分を積算する積算手段と、積算手段によって算出された積算値に基づいて筒内における失火状態を判定可能な失火判定手段とを備えることを特徴とする。   An internal combustion engine control apparatus according to the present invention includes an in-cylinder pressure detecting means for detecting in-cylinder pressure and an in-cylinder pressure detecting means in an internal combustion engine control apparatus for generating power by burning a mixture of fuel and air in a cylinder. Calculated by the control parameter calculating means for calculating a control parameter that is a product of the in-cylinder pressure detected by the value obtained by raising the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure by a predetermined index; A difference calculating means for obtaining a difference between the plurality of control parameters, an integrating means for integrating the plurality of differences calculated by the difference calculating means, and a misfire state in the cylinder based on the integrated value calculated by the integrating means. And a misfire determination means capable of being determined.

また、本発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関が所定の運転状態にあるか否か判定する運転状態判定手段を更に備え、失火判定手段は、運転状態判定手段によって内燃機関が所定の運転状態にあると判断された場合に、積算手段によって算出された積算値に基づいて筒内における失火状態を判定すると好ましい。   The control device for an internal combustion engine according to the present invention further includes an operation state determination unit that determines whether or not the internal combustion engine is in a predetermined operation state, and the misfire determination unit is configured to perform the predetermined operation of the internal combustion engine by the operation state determination unit. When it is determined that the vehicle is in the state, it is preferable to determine the misfire state in the cylinder based on the integrated value calculated by the integrating means.

本発明による内燃機関の失火判定方法は、燃料および空気の混合気を筒内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の失火判定方法において、
(a)少なくとも3つの計測点について筒内圧力を検出するステップと、
(b)計測点ごとに、ステップ(a)で検出した筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の指数で累乗した値との積である制御パラメータを算出するステップと、
(c)ステップ(b)で算出した制御パラメータ同士間の差分を求めるステップと、
(d)ステップ(c)で算出した複数の差分を積算するステップと、
(e)ステップ(d)で算出した積算値に基づいて筒内における失火状態を判定するステップとを備えることを特徴とする。
A misfire determination method for an internal combustion engine according to the present invention is a misfire determination method for an internal combustion engine that generates power by burning a mixture of fuel and air in a cylinder.
(A) detecting in-cylinder pressure for at least three measurement points;
(B) For each measurement point, calculating a control parameter that is the product of the in-cylinder pressure detected in step (a) and the value obtained by raising the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure by a predetermined index. When,
(C) obtaining a difference between the control parameters calculated in step (b);
(D) integrating a plurality of differences calculated in step (c);
(E) determining a misfire state in the cylinder based on the integrated value calculated in step (d).

この場合、少なくともステップ(e)の前に、(f)内燃機関が所定の運転状態にあるか否か判定するステップを更に備え、ステップ(f)で内燃機関が所定の運転状態にあると判断された場合に、ステップ(e)で積算値に基づいて筒内における失火状態を判定すると好ましい。   In this case, at least before step (e), the method further includes a step (f) of determining whether or not the internal combustion engine is in a predetermined operation state, and it is determined in step (f) that the internal combustion engine is in a predetermined operation state. In such a case, it is preferable to determine the misfire state in the cylinder based on the integrated value in step (e).

本発明によれば、筒内における失火状態を低負荷で精度よく判定可能とする実用的な内燃機関の制御装置および失火判定方法の実現が可能となる。   According to the present invention, it is possible to realize a practical internal combustion engine control device and misfire determination method that can accurately determine the misfire state in a cylinder with a low load.

本発明者らは、演算負荷の低減化を図りつつ高精度な内燃機関の制御を可能にするために鋭意研究を重ねた。その結果、本発明者らは、筒内圧検出手段によって検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積とに基づいて算出される制御パラメータに着目するに至った。より詳細には、本発明者らは、クランク角がθである際に筒内圧検出手段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制御パラメータP(θ)・Vκ(θ)(以下、適宜「PVκ」と記す)に着目した。そして、本発明者らは、クランク角に対する内燃機関の筒内における熱発生量Qの変化パターンと、クランク角に対する制御パラメータPVκの変化パターンとが、図1に示されるような相関を有することを見出した。ただし、図1において、−360°,0°および360°は、上死点に、−180°および180°は、下死点に対応する。 The inventors of the present invention have made extensive studies in order to enable highly accurate control of an internal combustion engine while reducing the calculation load. As a result, the inventors have focused on control parameters calculated based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means and the in-cylinder volume at the time of detecting the in-cylinder pressure. More specifically, the inventors set P (θ) as the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means when the crank angle is θ, and the in-cylinder volume when the crank angle is θ as V (Θ), where the specific heat ratio is κ, the in-cylinder pressure P (θ) and the value V κ (θ) obtained by raising the in-cylinder volume V (θ) to the specific heat ratio (predetermined index) κ The control parameter P (θ) · V κ (θ) obtained as a product (hereinafter referred to as “PV κ ” as appropriate) was focused on. The inventors of the present invention have a correlation between the change pattern of the heat generation amount Q in the cylinder of the internal combustion engine with respect to the crank angle and the change pattern of the control parameter PV κ with respect to the crank angle as shown in FIG. I found. In FIG. 1, −360 °, 0 °, and 360 ° correspond to the top dead center, and −180 ° and 180 ° correspond to the bottom dead center.

図1において、実線は、所定のモデル気筒において所定の微小クランク角おきに検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の比熱比κで累乗した値との積である制御パラメータPVκをプロットしたものである。また、図1において、破線は、上記モデル気筒における熱発生量Qを次の(1)式に基づいて、Q=∫dQとして算出・プロットしたものである。なお、何れの場合も、簡単のために、κ=1.32とした。 In FIG. 1, the solid line shows the in-cylinder pressure detected at predetermined minute crank angles in a predetermined model cylinder and the value obtained by raising the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure by a predetermined specific heat ratio κ. This is a plot of the control parameter PV κ which is the product. In FIG. 1, the broken line is calculated and plotted with the heat generation amount Q in the model cylinder as Q =) dQ based on the following equation (1). In either case, for simplicity, κ = 1.32.

Figure 0004207870
Figure 0004207870

図1に示される結果からわかるように、クランク角に対する熱発生量Qの変化パターンと、クランク角に対する制御パラメータPVκの変化パターンとは、概ね一致(相似)しており、特に、筒内の混合気の燃焼開始(ガソリンエンジンでは火花点火時、ディーゼルエンジンでは圧縮着火時)の前後(例えば、図1における約−180°から約135°までの範囲)では、熱発生量Qの変化パターンと、制御パラメータPVκの変化パターンとは極めて良好に一致することがわかる。 As can be seen from the results shown in FIG. 1, the change pattern of the heat generation amount Q with respect to the crank angle and the change pattern of the control parameter PV κ with respect to the crank angle are almost the same (similar), and in particular, Before and after the start of combustion of the air-fuel mixture (at the time of spark ignition for a gasoline engine and at the time of compression ignition for a diesel engine) (for example, in the range from about −180 ° to about 135 ° in FIG. 1) It can be seen that the change pattern of the control parameter PV κ agrees very well.

すなわち、本発明者らが着目した制御パラメータPVκは、上述のように、内燃機関の筒内における熱発生量を反映する。従って、ある2点間における筒内での熱発生量∫dQ(dQを例えばθからθ〔ただし、θ<θ〕まで積分した値、以下同じ)は、当該2点間における制御パラメータPVκの差分
ΔPVκ=P(θ)・Vκ(θ)−P(θ)・Vκ(θ
として得ることができる。そして、この差分ΔPVκは、極めて低負荷で算出され得るものであり、その算出に、微小な単位クランク角ごとの積分処理といった負荷の大きい演算処理は必要とされない。
That is, the control parameter PV κ focused by the present inventors reflects the heat generation amount in the cylinder of the internal combustion engine as described above. Therefore, the amount of heat generated in a cylinder between two points ∫dQ (a value obtained by integrating dQ from θ x to θ y [however, θ xy ], the same applies hereinafter) is controlled between the two points. Difference of parameter PV κ ΔPV κ = P (θ y ) · V κy ) −P (θ x ) · V κx )
Can be obtained as The difference ΔPV κ can be calculated with an extremely low load, and a calculation process with a large load such as an integration process for each minute unit crank angle is not required for the calculation.

一方、ある気筒において失火が発生した場合、その気筒では、失火が発生していない気筒に比べて、熱発生量が小さくなる。従って、このような筒内における熱発生量と失火状態との関係と、本発明者らによって見出された筒内における熱発生量と制御パラメータPVκとの相関とを利用することにより、筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と当該筒内圧力の検出時における筒内容積とに基づいて算出される制御パラメータPVκの差分ΔPVκに基づいて筒内における失火状態を低負荷で判定可能となる。ただし、例えば筒内圧力が相対的に低い運転状態のもとでは、制御パラメータPVκの値も小さくなる。そして、このような場合、通常状態と失火状態との間で、制御パラメータPVκ同士の差分ΔPVκに顕著な差が認められなくなり、筒内における失火状態を精度よく判定し得なくなるおそれもある。 On the other hand, when a misfire occurs in a certain cylinder, the amount of heat generation is smaller in that cylinder than in a cylinder where no misfire has occurred. Therefore, by utilizing the relationship between the heat generation amount in the cylinder and the misfire state, and the correlation between the heat generation amount in the cylinder and the control parameter PV κ found by the present inventors, The misfire state in the cylinder is determined at low load based on the difference ΔPV κ of the control parameter PV κ calculated based on the in-cylinder pressure detected by the internal pressure detecting means and the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure. It becomes possible. However, the value of the control parameter PV κ also becomes small under an operating state where the in-cylinder pressure is relatively low, for example. In such a case, a significant difference in the difference ΔPV κ between the control parameters PV κ is not recognized between the normal state and the misfire state, and there is a possibility that the misfire state in the cylinder cannot be accurately determined. .

このような点に鑑みて、本発明では、ある2点間における熱発生量を示す差分ΔPVκを複数積算して得られる積算値に基づいて筒内における失火状態が判定される。すなわち、本発明では、例えば燃焼開始(火花点火または圧縮着火)前のあるタイミングから燃焼開始後のあるタイミングまでの間において、少なくとも3つの計測点について筒内圧力が検出され、計測点ごとに、筒内圧力と当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の指数で累乗した値との積である制御パラメータPVκが算出される。更に、このようにして算出された複数の制御パラメータPVκ同士間の差分ΔPVκが求められ、得られた複数の差分ΔPVκが積算される。そして、得られた差分ΔPVκの積算値が例えば所定の閾値を下回っている場合には、筒内が失火状態にあると判断される。これにより、本発明によれば、演算負荷を大幅に低減させつつ、筒内における失火状態を精度よく判定することが可能となる。 In view of such a point, in the present invention, the misfire state in the cylinder is determined based on an integrated value obtained by integrating a plurality of differences ΔPV κ indicating a heat generation amount between two certain points. That is, in the present invention, for example, in-cylinder pressure is detected for at least three measurement points between a certain timing before the start of combustion (spark ignition or compression ignition) and a certain timing after the start of combustion. A control parameter PV κ that is the product of the in-cylinder pressure and the value obtained by raising the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure by a predetermined index is calculated. Furthermore, the difference ΔPV κ between the plurality of control parameters PV κ calculated in this way is obtained, and the obtained plurality of differences ΔPV κ are integrated. Then, if the integrated value of the obtained difference ΔPV κ is below a predetermined threshold, for example, it is determined that the cylinder is in a misfire state. Thus, according to the present invention, it is possible to accurately determine the misfire state in the cylinder while greatly reducing the calculation load.

ところで、制御パラメータPVκ同士の差分ΔPVκに顕著な差が認められなくなるおそれがあるのは、アイドル時や点火プラグの燻りの発生時といった筒内圧力が相対的に低い場合である。そして、筒内圧力がある程度高い場合には、一般に、通常の燃焼時と失火時との間で、ある2点間における制御パラメータPVκの差分ΔPVκに顕著な差が認められることから、このような場合には、当該差分ΔPVκに基づいて筒内における失火状態を判定可能となる。従って、内燃機関が所定の運転状態にあるか否か判定し、内燃機関が例えば筒内圧力が低い所定の運転状態にあると判断された場合に(のみ)、差分ΔPVκの積算値に基づいた失火状態の判定が実行されてもよい。これにより、内燃機関が所定の運転状態にある場合にのみ、上記差分ΔPVκの積算処理を実行すればよいことから、内燃機関の失火判定に要する演算負荷をより一層低減することが可能となる。 Incidentally, the control parameter PV kappa for the difference Pv kappa between there is a risk that a significant difference is not observed, cylinder pressure, such as the occurrence of fouling of the idle time and the ignition plug is if relatively low. When the in-cylinder pressure is high to some extent, in general, there is a significant difference in the difference ΔPV κ of the control parameter PV κ between two certain points between normal combustion and misfire. In such a case, the misfire state in the cylinder can be determined based on the difference ΔPV κ . Therefore, it is determined whether or not the internal combustion engine is in a predetermined operating state, and when it is determined that the internal combustion engine is in a predetermined operating state where the in-cylinder pressure is low (only), based on the integrated value of the difference ΔPV κ. A determination of a misfire condition may be performed. As a result, only when the internal combustion engine is in a predetermined operating state, the integration process of the difference ΔPV κ needs to be executed. Therefore, it is possible to further reduce the calculation load required for the misfire determination of the internal combustion engine. .

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図2は、本発明による内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関1は、シリンダブロック2に形成された燃焼室3の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室3内でピストン4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。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構成される。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine according to the present invention. The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 generates power by burning a fuel / air mixture in a combustion chamber 3 formed in a cylinder block 2 and reciprocating a piston 4 in the combustion chamber 3. Is. The internal combustion engine 1 is preferably configured as a multi-cylinder engine, and the internal combustion engine 1 of the present embodiment is configured as a four-cylinder engine, for example.

各燃焼室3の吸気ポートは、吸気管(吸気マニホールド)5にそれぞれ接続され、各燃焼室3の排気ポートは、排気管6(排気マニホールド)にそれぞれ接続されている。また、内燃機関1のシリンダヘッドには、吸気弁Viおよび排気弁Veが燃焼室3ごとに配設されている。各吸気弁Viは、対応する吸気ポートを開閉し、各排気弁Veは、対応する排気ポートを開閉する。各吸気弁Viおよび各排気弁Veは、例えば、可変バルブタイミング機能を有する動弁機構(図示省略)によって動作させられる。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、点火プラグ7は、対応する燃焼室3内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。   The intake port of each combustion chamber 3 is connected to an intake pipe (intake manifold) 5, and the exhaust port of each combustion chamber 3 is connected to an exhaust pipe 6 (exhaust manifold). In addition, an intake valve Vi and an exhaust valve Ve are provided for each combustion chamber 3 in the cylinder head of the internal combustion engine 1. Each intake valve Vi opens and closes a corresponding intake port, and each exhaust valve Ve opens and closes a corresponding exhaust port. Each intake valve Vi and each exhaust valve Ve are operated by, for example, a valve operating mechanism (not shown) having a variable valve timing function. 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 disposed in the cylinder heads so as to face the corresponding combustion chambers 3.

吸気管5は、図2に示されるように、サージタンク8に接続されている。サージタンク8には、給気ラインL1が接続されており、給気ラインL1は、エアクリーナ9を介して図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気ラインL1の中途(サージタンク8とエアクリーナ9との間)には、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が組み込まれている。一方、排気管6には、図2に示されるように、例えば三元触媒を含む前段触媒装置11aおよび例えばNOx吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置11bが接続されている。   The intake pipe 5 is connected to a surge tank 8 as shown in FIG. An air supply line L1 is connected to the surge tank 8, and the air supply line L1 is connected to an air intake port (not shown) via an air cleaner 9. A throttle valve (in this embodiment, an electronically controlled throttle valve) 10 is incorporated in the middle of the air supply line L1 (between the surge tank 8 and the air cleaner 9). On the other hand, as shown in FIG. 2, for example, a front-stage catalyst device 11 a including a three-way catalyst and a rear-stage catalyst device 11 b including a NOx storage reduction catalyst are connected to the exhaust pipe 6.

更に、内燃機関1は、複数のインジェクタ12を有し、各インジェクタ12は、図2に示されるように、対応する燃焼室3内に臨むようにシリンダヘッドに配置されている。また、内燃機関1の各ピストン4は、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面に、凹部4aを有している。そして、内燃機関1では、各燃焼室3内に空気を吸入させた状態で、各インジェクタ12から各燃焼室3内のピストン4の凹部4aに向けてガソリン等の燃料が直接噴射される。これにより、内燃機関1では、点火プラグ7の近傍に燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成(成層化)されるので、極めて希薄な混合気を用いて安定した成層燃焼を実行することが可能となる。なお、本実施形態の内燃機関1は、いわゆる直噴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、本発明が吸気管(吸気ポート)噴射式の内燃機関に適用され得ることはいうまでもない。   Furthermore, the internal combustion engine 1 has a plurality of injectors 12, and each injector 12 is disposed on the cylinder head so as to face the corresponding combustion chamber 3 as shown in FIG. 2. Each piston 4 of the internal combustion engine 1 is configured as a so-called deep dish top surface type, and has a concave portion 4a on its upper surface. In the internal combustion engine 1, fuel such as gasoline is directly injected from each injector 12 toward the recess 4 a of the piston 4 in each combustion chamber 3 in a state where air is sucked into each combustion chamber 3. As a result, in the internal combustion engine 1, the fuel / air mixture layer is formed (stratified) in the vicinity of the spark plug 7 so as to be separated from the surrounding air layer. And stable stratified combustion can be performed. The internal combustion engine 1 of the present embodiment is described as a so-called direct injection engine, but is not limited to this, and the present invention can be applied to an intake pipe (intake port) injection type internal combustion engine. Not too long.

上述の各点火プラグ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2に示されるように、内燃機関1のクランク角センサ14を始めとした各種センサが電気的に接続されている。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。   Each of the spark plugs 7, the throttle valve 10, the injectors 12, the valve operating mechanism and the like described above 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, and the like, all not shown. As shown in FIG. 2, various sensors including the crank angle sensor 14 of the internal combustion engine 1 are electrically connected to the ECU 20. The ECU 20 uses the various maps stored in the storage device and the spark plug 7, the throttle valve 10, the injector 12, the valve operating mechanism, etc. so as to obtain a desired output based on the detection values of various sensors. To control.

また、内燃機関1は、半導体素子、圧電素子、磁歪素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ(筒内圧検出手段)15を気筒数に応じた数だけ有している。各筒内圧センサ15は、対応する燃焼室3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、図示されないA/D変換器等を介してECU20に電気的に接続されている。各筒内圧センサ15は、燃焼室3内でその受圧面に加わる圧力(筒内圧力)に応じた電圧信号(検出値を示す信号)をECU20に与える。クランク角センサ14や各筒内圧センサ15の検出値は、微小時間おきに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。   The internal combustion engine 1 has in-cylinder pressure sensors (in-cylinder pressure detecting means) 15 including semiconductor elements, piezoelectric elements, magnetostrictive elements, optical fiber detecting elements, and the like 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 3, and is electrically connected to the ECU 20 via an A / D converter (not shown). Each in-cylinder pressure sensor 15 provides the ECU 20 with a voltage signal (a signal indicating a detected value) corresponding to the pressure (in-cylinder pressure) applied to the pressure receiving surface in the combustion chamber 3. The detected values of the crank angle sensor 14 and each in-cylinder pressure sensor 15 are sequentially given to the ECU 20 every minute time, and stored in a predetermined storage area (buffer) of the ECU 20 by a predetermined amount.

次に、図3を参照しながら、上述の内燃機関1における失火判定処理の手順について説明する。   Next, the procedure of misfire determination processing in the internal combustion engine 1 will be described with reference to FIG.

内燃機関1が始動されると、ECU20によって図3に示される失火判定ルーチンが微小時間おきに繰り返し実行される。この場合、ECU20は、まず、クランク角センサ14からの信号に基づいて内燃機関1の回転数を取得すると共に、取得した回転数に基づいて内燃機関1のアイドル運転が実行されているか否か判定する(S10)。ECU20は、S10にてアイドル運転が実行されていると判断すると、所定のフラグを「0」とした上で(S12)、燃焼室3ごとに、燃焼開始(火花点火または圧縮着火)前のあるタイミングから燃焼開始後のあるタイミングまでの間に定められた複数の計測点(クランク角=θ,θ,θ,θ)における筒内圧力P(θ),P(θ),P(θ)およびP(θ)を所定の記憶領域から読み出す(S14)。本実施形態において、複数の計測点は、例えば、θ=−60°(上死点前60°),θ=60°(上死点後60°),θ=90°(上死点後90°),θ=120°(上死点後120°)とされる。 When the internal combustion engine 1 is started, the ECU 20 repeatedly executes the misfire determination routine shown in FIG. 3 every minute time. In this case, the ECU 20 first acquires the rotational speed of the internal combustion engine 1 based on the signal from the crank angle sensor 14 and determines whether or not the idle operation of the internal combustion engine 1 is being executed based on the acquired rotational speed. (S10). When the ECU 20 determines that the idle operation is being executed in S10, the ECU 20 sets a predetermined flag to “0” (S12), and before each combustion chamber 3 starts combustion (spark ignition or compression ignition). In-cylinder pressures P (θ 1 ), P (θ 2 ) at a plurality of measurement points (crank angles = θ 1 , θ 2 , θ 3 , θ 4 ) determined between the timing and a certain timing after the start of combustion , P (θ 3 ) and P (θ 4 ) are read from a predetermined storage area (S14). In the present embodiment, the plurality of measurement points are, for example, θ 1 = −60 ° (60 ° before top dead center), θ 2 = 60 ° (60 ° after top dead center), θ 3 = 90 ° (top dead center). 90 ° after the point) and θ 4 = 120 ° (120 ° after the top dead center).

ECU20は、燃焼室3ごとに筒内圧力P(θ),P(θ),P(θ)およびP(θ)を取得すると、S16にて、筒内圧力P(θ)と、当該筒内圧力P(θ)の検出時、すなわち、クランク角がθとなる時の筒内容積V(θ)を比熱比κ(本実施形態では、κ=1.32)で累乗した値との積である制御パラメータPVκ を各計測点について燃焼室3ごとに算出する(ただし、i=1,2,3,4である)。すなわち、ECU20は、燃焼室3ごとに、筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比κで累乗した値との積である制御パラメータPVκ と、筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比κで累乗した値との積である制御パラメータPVκ と、筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比κで累乗した値との積である制御パラメータPVκ と、筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比κで累乗した値との積である制御パラメータPVκ とを算出する。ここで用いられるVκ(θ=−60°),Vκ(θ=60°),Vκ(θ=90°)およびVκ(θ=120°)の値は、予め算出された上で記憶装置に記憶されている。 When the ECU 20 acquires the in-cylinder pressures P (θ 1 ), P (θ 2 ), P (θ 3 ), and P (θ 4 ) for each combustion chamber 3, the in-cylinder pressure P (θ i ) is obtained in S 16. And the in-cylinder pressure P (θ i ), that is, the in-cylinder volume V (θ i ) when the crank angle becomes θ i , the specific heat ratio κ (in this embodiment, κ = 1.32). The control parameter PV κ i which is the product of the value raised to the power of is calculated for each combustion chamber 3 for each measurement point (where i = 1, 2, 3, 4). That is, for each combustion chamber 3, the ECU 20 controls the control parameter PV κ 1 , which is the product of the in-cylinder pressure P (θ 1 ) and the in-cylinder volume V (θ 1 ) to the power of the specific heat ratio κ, and the cylinder A control parameter PV κ 2 that is the product of the internal pressure P (θ 2 ) and the cylinder volume V (θ 2 ) raised to the specific heat ratio κ, the cylinder pressure P (θ 3 ), and the cylinder volume The control parameter PV κ 3 , which is the product of V (θ 3 ) raised to the specific heat ratio κ, the in-cylinder pressure P (θ 4 ), and the in-cylinder volume V (θ 4 ) raised to the specific heat ratio κ A control parameter PV κ 4 which is a product of the values is calculated. The values of V κ1 = −60 °), V κ2 = 60 °), V κ3 = 90 °) and V κ4 = 120 °) used here are calculated in advance. And stored in the storage device.

上述のようにして、制御パラメータPVκ ,PVκ ,PVκ およびPVκ を求めると、ECU20は、燃焼室3ごとに、複数の制御パラメータPVκ同士間の差分ΔPVκ 2−1,ΔPVκ 3−2およびΔPVκ 4−3を算出する(S18)。すなわち、ECU20は、S16において、差分ΔPVκ 2−1,ΔPVκ 3−2およびΔPVκ 4−3を、
ΔPVκ 2−1=ΔPVκ −ΔPVκ
ΔPVκ 3−2=ΔPVκ −ΔPVκ
ΔPVκ 4−3=ΔPVκ −ΔPVκ
として算出する。
When the control parameters PV κ 1 , PV κ 2 , PV κ 3, and PV κ 4 are obtained as described above, the ECU 20 determines the difference ΔPV κ 2− between the plurality of control parameters PV κ for each combustion chamber 3. 1 , ΔPV κ 3-2 and ΔPV κ 4-3 are calculated (S18). That is, the ECU 20 determines the differences ΔPV κ 2-1 , ΔPV κ 3-2 and ΔPV κ 4-3 in S16.
ΔPV κ 2-1 = ΔPV κ 2 -ΔPV κ 1
ΔPV κ 3-2 = ΔPV κ 3 −ΔPV κ 2
ΔPV κ 4−3 = ΔPV κ 4 −ΔPV κ 3
Calculate as

差分ΔPVκ 2−1は、クランク角θ=θとなるタイミングと、θ=θとなるタイミングとの間における各燃焼室3での熱発生量を示し、差分ΔPVκ 3−2は、クランク角θ=θとなるタイミングと、θ=θとなるタイミングとの間における各燃焼室3での熱発生量を示し、差分ΔPVκ 4−3は、クランク角θ=θとなるタイミングと、θ=θとなるタイミングとの間における各燃焼室3での熱発生量を示す。このように、S12からS16までの処理により、複数の計測点間における熱発生量を良好に反映した制御パラメータPVκの差分ΔPVκが燃焼室3ごとに簡易かつ速やかに算出される。この結果、筒内圧力を微小な単位クランク角ごとに積分処理して各燃焼室3における失火状態を判定する場合と比較して、ECU20における演算負荷を大幅に低減させることができる。 The difference ΔPV κ 2-1 indicates the amount of heat generated in each combustion chamber 3 between the timing when the crank angle θ = θ 1 and the timing when θ = θ 2, and the difference ΔPV κ 3-2 is The amount of heat generated in each combustion chamber 3 between the timing when the crank angle θ = θ 2 and the timing when θ = θ 3 is shown, and the difference ΔPV κ 4-3 becomes the crank angle θ = θ 3. timing indicates the amount of heat generated in the respective combustion chambers 3 between the timing at which the θ = θ 4. As described above, by the processes from S 12 to S 16, the difference ΔPV κ of the control parameter PV κ that favorably reflects the heat generation amount between the plurality of measurement points is easily and quickly calculated for each combustion chamber 3. As a result, the calculation load on the ECU 20 can be greatly reduced as compared with the case where the in-cylinder pressure is integrated for each minute unit crank angle to determine the misfire state in each combustion chamber 3.

ここで、ある2点間における何れかの燃焼室3での熱発生量を示す差分ΔPVκは、当該燃焼室3内における失火の程度に応じて変化し、例えば当該燃焼室3内が半失火状態にあるような場合、差分ΔPVκは、所定の閾値よりも小さくなる。また、当該燃焼室3内が完全失火状態にある場合、差分ΔPVκは、上記閾値よりも更に小さく(理論的にはゼロ以下)になる。従って、このような差分ΔPVκと失火状態との関係を利用することにより、制御パラメータPVκの差分ΔPVκに基づいて筒内における失火状態を低負荷で判定可能となる。 Here, the difference ΔPV κ indicating the amount of heat generated in any one of the combustion chambers 3 between two points varies depending on the degree of misfire in the combustion chamber 3. In such a state, the difference ΔPV κ is smaller than a predetermined threshold value. Further, when the combustion chamber 3 is in a complete misfire state, the difference ΔPV κ is further smaller (theoretically zero or less) than the threshold value. Therefore, by utilizing such a relationship between the difference ΔPV κ and the misfire state, the misfire state in the cylinder can be determined with a low load based on the difference ΔPV κ of the control parameter PV κ .

ただし、アイドル時のように筒内圧力が相対的に低い運転状態のもとでは、制御パラメータPVκの値も小さくなることから、通常の燃焼時と失火時との間で、制御パラメータPVκ同士の差分ΔPVκに顕著な差が認められなくなり、筒内における失火状態を精度よく判定し得なくなるおそれもある。すなわち、本発明者らの実験によれば、アイドル時のように筒内圧力が相対的に低い運転状態のもとでは、失火時(半失火状態を含む)に取得されるある2点間における差分ΔPVκの分布と、燃焼時に取得される当該2点間における差分ΔPVκの分布とは、図4に示されるように、オーバーラップするおそれがあると判明した。 However, under-cylinder pressure is relatively low operating conditions such as during idling, from becoming the control parameter PV value of kappa is small, between the normal combustion and misfire, the control parameter PV kappa There is a possibility that a significant difference is not recognized in the difference ΔPV κ between the two, and the misfire state in the cylinder cannot be accurately determined. That is, according to the experiments by the present inventors, under an operation state in which the in-cylinder pressure is relatively low, such as during idling, between two certain points acquired during a misfire (including a semi-misfire state). the distribution of the difference Pv kappa, and the distribution of the differential Pv kappa between the two points to be acquired at the time of combustion, as shown in FIG. 4, it was found that there is a risk of overlap.

これに対して、アイドル時のように筒内圧力が相対的に低い運転状態のもとであっても、所定範囲内で求められる複数の差分ΔPVκを積算すれば、失火時(半失火状態を含む)に取得される差分ΔPVκの積算値と、燃焼時に取得される当該積算値とは、図5に示されるように、明確に分離された形で分布する。このような点に鑑みて、本実施形態の内燃機関1では、S18にて差分ΔPVκ 2−1,ΔPVκ 3−2およびΔPVκ 4−3が求められると、燃焼室3ごとに、これらの差分ΔPVκ 2−1,ΔPVκ 3−2およびΔPVκ 4−3が積算され、得られた積算値SがRAMの所定の記憶領域に記憶される(S20)。そして、内燃機関1では、これらの差分ΔPVκを複数積算して得られる積算値Sに基づいて筒内における失火状態が判定される。 On the other hand, even in an operating state where the in-cylinder pressure is relatively low, such as during idling, if a plurality of differences ΔPV κ calculated within a predetermined range are added up, a misfire (semi-misfire state) As shown in FIG. 5, the integrated value of the difference ΔPV κ acquired at the time of combustion and the integrated value acquired at the time of combustion are distributed in a clearly separated form. In view of such points, in the internal combustion engine 1 of the present embodiment, when the differences ΔPV κ 2-1 , ΔPV κ 3-2, and ΔPV κ 4-3 are obtained in S18, these are determined for each combustion chamber 3. The differences ΔPV κ 2-1 , ΔPV κ 3-2 and ΔPV κ 4-3 are integrated, and the obtained integrated value S is stored in a predetermined storage area of the RAM (S20). In the internal combustion engine 1, the misfire state in the cylinder is determined based on the integrated value S obtained by integrating a plurality of these differences ΔPV κ .

S20にて差分ΔPVκの積算値Sを求めると、ECU20は、燃焼室3ごとに、積算値Sが予め定められている第1の閾値αを下回っているか否か判定する(S22)。ECU20は、S22にて、全燃焼室3についての差分ΔPVκの積算値Sが第1の閾値αを下回っていないと判断した場合、何れの燃焼室3においても失火が発生していないとみなし、S10に戻ってそれ以降の一連の処理を繰り返す。 When the integrated value S of the difference ΔPV κ is obtained in S20, the ECU 20 determines for each combustion chamber 3 whether or not the integrated value S is lower than a predetermined first threshold value α (S22). When the ECU 20 determines in S22 that the integrated value S of the differences ΔPV κ for all the combustion chambers 3 is not less than the first threshold value α, it is considered that no misfire has occurred in any of the combustion chambers 3. , The process returns to S10 and the series of subsequent processing is repeated.

また、S22にて、少なくとも何れかの燃焼室3について差分ΔPVκの積算値Sが第1の閾値αを下回っていると判断した場合、ECU20は、その燃焼室3の内部が半失火状態にあるとみなし、その燃焼室に対応する図示されないカウンタを1だけインクリメントする(S24)。更に、ECU20は、当該カウンタのカウント値が予め定められている閾値を下回っているか否か判定する(S26)。ECU20は、S26にてカウンタのカウント値が当該閾値を下回っていると判断した場合、所定のマップ等を用いて、スロットルバルブ10の開度、インジェクタ12からの燃料噴射量、吸気弁Viおよび/または排気弁Veの開閉タイミング、更には、排ガス還流系統を備えた内燃機関にあっては排ガス還流率の少なくとも何れか一つを例えばS20にて求めた差分ΔPVκの積算値Sに応じて補正する(S28)。 If it is determined in S22 that the accumulated value S of the difference ΔPV κ is lower than the first threshold value α for at least one of the combustion chambers 3, the ECU 20 causes the inside of the combustion chamber 3 to be in a semi-misfire state. A counter (not shown) corresponding to the combustion chamber is incremented by 1 (S24). Further, the ECU 20 determines whether or not the count value of the counter is below a predetermined threshold value (S26). If the ECU 20 determines in S26 that the count value of the counter is below the threshold value, the ECU 20 uses the predetermined map or the like to open the throttle valve 10, the fuel injection amount from the injector 12, the intake valve Vi, and / or Or, in the case of an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation system, at least one of the exhaust gas recirculation rates is corrected according to the integrated value S of the difference ΔPV κ obtained in S20, for example. (S28).

すなわち、内燃機関1では、制御パラメータPVκの差分ΔPVκの積算値Sが第1の閾値αを下回っても、積算値Sが第1の閾値αを下回る頻度が少ない場合、その燃焼室3で発生した失火は一時的なものであるとみなされる。そして、このような場合には、スロットル開度、燃料噴射量、バルブ開閉タイミング等が適宜補正され(S28)、これにより、その燃焼室3におけるそれ以後の失火が抑制されていくことになる。 That is, in the internal combustion engine 1, if the integrated value S of the difference ΔPV κ of the control parameter PV κ is less than the first threshold value α, but the frequency of the integrated value S is less than the first threshold value α, the combustion chamber 3 Misfires occurring in are considered temporary. In such a case, the throttle opening, the fuel injection amount, the valve opening / closing timing, and the like are corrected as appropriate (S28), whereby the subsequent misfire in the combustion chamber 3 is suppressed.

また、ECU20は、S26にてカウンタのカウント値が上記閾値以上であると判断した場合、すなわち、その燃焼室3における失火の発生回数が当該閾値以上になった判断した場合、そのカウンタをリセットする(S30)。更に、ECU20は、上記フラグが「0」であるか否か判定し(S32)、フラグが「0」であると判断すると、S20にて求めた差分ΔPVκの積算値Sが第2の閾値β(ただし、β<αである)を下回っているか否か判定する(S34)。そして、S34にて差分ΔPVκの積算値Sが第2の閾値βを下回っていると判断した場合、ECU20は、例えば点火プラグ7のトラブル等により、その燃焼室3の内部が完全失火状態にあるとみなし、所定の警告表示を行う(S36)。 Further, when the ECU 20 determines in S26 that the count value of the counter is equal to or greater than the threshold value, that is, when it is determined that the number of misfire occurrences in the combustion chamber 3 is equal to or greater than the threshold value, the ECU 20 resets the counter. (S30). Further, the ECU 20 determines whether or not the flag is “0” (S32). When the ECU 20 determines that the flag is “0”, the integrated value S of the difference ΔPV κ determined in S20 is the second threshold value. It is determined whether it is below β (where β <α) (S34). When it is determined in S34 that the integrated value S of the difference ΔPV κ is lower than the second threshold value β, the ECU 20 causes the combustion chamber 3 to be completely misfired due to a problem with the spark plug 7, for example. A predetermined warning is displayed (S36).

また、S34にて差分ΔPVκの積算値Sが第2の閾値βを下回っていないと判断した場合、ECU20は、所定のマップ等を用いて、スロットルバルブ10の開度、インジェクタ12からの燃料噴射量、吸気弁Viおよび/または排気弁Veの開閉タイミング、更には、排ガス還流系統を備えた内燃機関にあっては排ガス還流率の少なくとも何れか一つを例えばS20にて求められた差分ΔPVκの積算値Sに応じて補正する(S28)。すなわち、内燃機関1では、ある燃焼室3における失火の発生回数が上記閾値を超えた場合であっても、差分ΔPVκの積算値Sが第2の閾値βを下回っていない場合には、スロットル開度、燃料噴射量、バルブ開閉タイミング等が適宜補正され(S28)、これにより、その燃焼室3におけるそれ以後の失火が抑制されていくことになる。S28またはS36の処理後、ECU20は、S10に戻ってそれ以降の一連の処理を繰り返す。 When it is determined in S34 that the integrated value S of the difference ΔPV κ is not less than the second threshold value β, the ECU 20 uses the predetermined map or the like to open the throttle valve 10 and the fuel from the injector 12. For example, in an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation system, at least one of the injection amount, the intake valve Vi and / or the exhaust valve Ve, and at least one of the exhaust gas recirculation rates, the difference ΔPV obtained in S20, for example. Correction is performed according to the integrated value S of κ (S28). That is, in the internal combustion engine 1, even if the number of misfire occurrences in a certain combustion chamber 3 exceeds the above threshold, if the integrated value S of the difference ΔPV κ is not less than the second threshold β, the throttle The opening degree, the fuel injection amount, the valve opening / closing timing, and the like are appropriately corrected (S28), thereby suppressing the subsequent misfire in the combustion chamber 3. After the process of S28 or S36, the ECU 20 returns to S10 and repeats a series of subsequent processes.

このように、内燃機関1では、アイドル時のように筒内圧力が相対的に低い場合に、筒内圧センサ15によって検出される筒内圧力P(θ)と、当該筒内圧力P(θ)の検出時における筒内容積V(θ)を所定の指数κで累乗した値との積である制御パラメータPVκの差分ΔPVκを複数積算した積算値Sに基づいて燃焼室3内における失火状態が低負荷で精度よく判定される。そして、内燃機関1では、燃焼室3内が失火状態(半失火状態)にあると判断された場合、失火を解消するように、スロットル開度、燃料噴射量、バルブ開閉タイミング、排ガス還流率等の少なくとも何れかが補正される。これにより、内燃機関1によれば、回転速度を良好に維持して常に所望の出力を得ることが可能となる。 Thus, in the internal combustion engine 1, when the in-cylinder pressure is relatively low, such as during idling, the in-cylinder pressure P (θ) detected by the in-cylinder pressure sensor 15 and the in-cylinder pressure P (θ). The misfire state in the combustion chamber 3 based on the integrated value S obtained by integrating a plurality of differences ΔPV κ of the control parameter PV κ , which is the product of the in-cylinder volume V (θ) and the value raised to the power of the predetermined index κ. Is accurately determined at low load. In the internal combustion engine 1, when it is determined that the combustion chamber 3 is in a misfire state (semi-misfire state), the throttle opening, the fuel injection amount, the valve opening / closing timing, the exhaust gas recirculation rate, etc. At least one of the above is corrected. Thereby, according to the internal combustion engine 1, it becomes possible to always obtain a desired output while maintaining a good rotation speed.

一方、S10にて内燃機関1のアイドル運転が実行されていないと判断した場合、ECU20は、上記フラグを「1」とした上で(S38)、燃焼室3ごとに、クランク角がθとなる第1のタイミングと、クランク角がθとなる第2のタイミングとにおける筒内圧力P(θ)およびP(θ)を所定の記憶領域から読み出す(S40)。 On the other hand, if it is determined in S10 that the idling operation of the internal combustion engine 1 is not being executed, the ECU 20 sets the flag to “1” (S38), and the crank angle is set to θ a for each combustion chamber 3. The in-cylinder pressures P (θ a ) and P (θ b ) at the first timing and the second timing at which the crank angle becomes θ b are read from a predetermined storage area (S40).

ここで、第1のタイミングは、各吸気弁Viの開弁後であって、かつ、各点火プラグ7による点火前に設定され、各燃焼室3内において燃焼が開始される時点(点火時)よりも十分に前のタイミングに設定されると好ましい。本実施形態において、第1のタイミングは、例えば、クランク角センサ14からの信号に示されるクランク角が−60°となるタイミング(θ=−60°、すなわち、上死点前60°)とされている。また、第2のタイミングは、各点火プラグ7による点火後であって、各排気弁Veの開弁前に設定され、燃焼室3内における混合気の燃焼が概ね完了したタイミングに設定されると好ましい。本実施形態では、第2のタイミングが、例えば、クランク角センサ14からの信号に示されるクランク角が90°となるタイミング(θ=90°、すなわち、上死点後90°)とされている。 Here, the first timing is set after each intake valve Vi is opened and before ignition by each spark plug 7, and when combustion is started in each combustion chamber 3 (at the time of ignition) It is preferable that the timing is set sufficiently before. In the present embodiment, the first timing is, for example, the timing at which the crank angle indicated by the signal from the crank angle sensor 14 becomes −60 ° (θ a = −60 °, that is, 60 ° before the top dead center). Has been. Also, the second timing is set after ignition by each spark plug 7 and before each exhaust valve Ve is opened, and when the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 3 is almost completed. preferable. In the present embodiment, the second timing is, for example, a timing at which the crank angle indicated by the signal from the crank angle sensor 14 becomes 90 ° (θ b = 90 °, that is, 90 ° after the top dead center). Yes.

ECU20は、燃焼室3ごとに筒内圧力P(θ)およびP(θ)を取得すると、S42にて、筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比κで累乗した値との積である制御パラメータPVκ と、筒内圧力P(θ)と、筒内容積V(θ)を比熱比κで累乗した値との積である制御パラメータPVκ とを算出する。ここで用いられるVκ(θ=−60°)およびVκ(θ=90°)の値は、予め算出された上で記憶装置に記憶されている。上述のようにして、制御パラメータPVκ およびPVκ を求めると、ECU20は、燃焼室3ごとに、第1および第2のタイミングの間における制御パラメータPVκの差分を、
ΔPVκ b−a=PVκ −PVκ
として算出し、RAMの所定の記憶領域に記憶させる(S44)。
When the ECU 20 acquires the in-cylinder pressures P (θ a ) and P (θ b ) for each combustion chamber 3, the specific pressure is obtained from the in-cylinder pressure P (θ a ) and the in-cylinder volume V (θ a ) in S 42. Control that is the product of the control parameter PV κ a , which is the product of the value raised to the ratio κ, the in-cylinder pressure P (θ b ), and the value of the in-cylinder volume V (θ b ) raised to the power of the specific heat ratio κ The parameter PV κ b is calculated. The values of V κa = −60 °) and V κb = 90 °) used here are calculated in advance and stored in the storage device. When the control parameters PV κ a and PV κ b are obtained as described above, the ECU 20 calculates the difference between the control parameters PV κ between the first and second timings for each combustion chamber 3.
ΔPV κ b-a = PV κ b -PV κ a
And is stored in a predetermined storage area of the RAM (S44).

この差分ΔPVκ b−aは、第1のタイミングと第2のタイミングとの間(所定の2点間)における各燃焼室3での熱発生量、すなわち、第1のタイミングから第2のタイミングまでの間に燃焼室3で発生した熱量を示す。このように、S40からS44までの処理により、第1のタイミングと第2タイミングとの間における熱発生量を良好に反映した制御パラメータPVκの差分ΔPVκ b−aが燃焼室3ごとに簡易かつ速やかに算出される。これにより、筒内圧力を微小な単位クランク角ごとに積分処理して各燃焼室3における失火状態を判定する場合と比較して、ECU20における演算負荷を大幅に低減させることができる。 This difference ΔPV κ b−a is the amount of heat generated in each combustion chamber 3 between the first timing and the second timing (between two predetermined points), that is, from the first timing to the second timing. The amount of heat generated in the combustion chamber 3 during this period is shown. As described above, the difference ΔPV κ b−a of the control parameter PV κ well reflecting the heat generation amount between the first timing and the second timing is simplified for each combustion chamber 3 by the processing from S40 to S44. And it is calculated promptly. Thereby, compared with the case where the in-cylinder pressure is integrated for each minute unit crank angle and the misfire state in each combustion chamber 3 is determined, the calculation load in the ECU 20 can be greatly reduced.

ここで、制御パラメータPVκ同士の差分ΔPVκに顕著な差が認められなくなるおそれがあるのは、アイドル時等の筒内圧力が相対的に低い場合である。そして、筒内圧力がある程度高い場合には、一般に、通常の燃焼時と失火時との間で、ある2点間における制御パラメータPVκの差分ΔPVκに顕著な差が認められることから、このような場合には、上記差分ΔPVκ b−aに基づいて筒内における失火状態を判定可能となる。このため、ECU20は、S44にて差分ΔPVκ b−aを求めると、燃焼室3ごとに、差分ΔPVκ b−aが予め定められている閾値γを下回っているか否か判定する(S46)。これにより、内燃機関1がアイドル以外の運転状態にある場合には、上記差分ΔPVκの積算処理が省略されるので、内燃機関1の失火判定に要する演算負荷をより一層低減することができる。 Here, the control parameter PV kappa each other for the difference Pv kappa there is a risk that a significant difference is not observed in the in-cylinder pressure of the idle time and the like are cases relatively low. When the in-cylinder pressure is high to some extent, in general, there is a significant difference in the difference ΔPV κ of the control parameter PV κ between two certain points between normal combustion and misfire. In such a case, the misfire state in the cylinder can be determined based on the difference ΔPV κ b−a . For this reason, if ECU20 calculates | requires difference (DELTA) PV ( kappa) b-a in S44, it will be determined for every combustion chamber 3 whether difference (DELTA) PV ( kappa) b-a is less than the predetermined threshold value (gamma) (S46). . As a result, when the internal combustion engine 1 is in an operating state other than idling, the calculation process of the difference ΔPV κ is omitted, so that the calculation load required for the misfire determination of the internal combustion engine 1 can be further reduced.

S46にて、全燃焼室3の差分ΔPVκ b−aが上記閾値γを下回っていないと判断した場合、ECU20は、何れの燃焼室3においても失火が発生していないとみなし、S10に戻ってそれ以降の一連の処理を繰り返す。また、S46にて、少なくとも何れかの燃焼室3について差分ΔPVκ b−aが上記閾値γを下回っていると判断された場合には、上述のS24以降の処理が実行される。ここで、S10にて内燃機関1のアイドル運転が実行されていないと判断された場合、S38にて上記フラグが「1」とされることから、S32では否定判断がなされる。そして、この場合、ECU20は、S44にて求めた差分ΔPVκ b−aが予め定められている閾値ε(ただし、ε<γである)を下回っているか否か判定する(S48)。 If it is determined in S46 that the difference ΔPV κ b−a of all the combustion chambers 3 is not less than the threshold value γ, the ECU 20 regards that no misfire has occurred in any of the combustion chambers 3 and returns to S10. Repeat the series of processing thereafter. Further, when it is determined in S46 that the difference ΔPV κ b−a is lower than the threshold value γ for at least one of the combustion chambers 3, the processes after S24 described above are executed. Here, if it is determined in S10 that the idling operation of the internal combustion engine 1 is not being executed, the flag is set to “1” in S38, so a negative determination is made in S32. In this case, the ECU 20 determines whether or not the difference ΔPV κ b−a obtained in S44 is below a predetermined threshold value ε (where ε <γ) (S48).

そして、S48にて差分ΔPVκ b−aが上記閾値εを下回っていると判断した場合、ECU20は、例えば点火プラグ7のトラブル等により、その燃焼室3の内部が完全失火状態にあるとみなし、所定の警告表示を行う(S36)。また、S34にて差分ΔPVκ b−aが上記閾値εを下回っていないと判断した場合、ECU20は、所定のマップ等を用いて、スロットルバルブ10の開度、インジェクタ12からの燃料噴射量、吸気弁Viおよび/または排気弁Veの開閉タイミング、更には、排ガス還流系統を備えた内燃機関にあっては排ガス還流率の少なくとも何れか一つをS20にて求められた差分ΔPVκ b−aに応じて補正する(S28)。 If it is determined in S48 that the difference ΔPV κ b−a is less than the threshold value ε, the ECU 20 considers that the interior of the combustion chamber 3 is in a complete misfire state due to, for example, a problem with the spark plug 7 or the like. A predetermined warning is displayed (S36). If it is determined in S34 that the difference ΔPV κ b−a is not less than the threshold value ε, the ECU 20 uses a predetermined map or the like to open the throttle valve 10, the fuel injection amount from the injector 12, The difference ΔPV κ b−a obtained in S20 is the opening / closing timing of the intake valve Vi and / or the exhaust valve Ve, and further, in an internal combustion engine equipped with an exhaust gas recirculation system, at least one of the exhaust gas recirculation rates is obtained in S20. The correction is made according to (S28).

なお、本実施形態では、内燃機関1のアイドル運転が実行されている場合にのみ、制御パラメータPVκの差分ΔPVκの積算値Sに基づいて失火判定が行われるが、これに限られるものではない。すなわち、積算値Sを用いた失火判定は、内燃機関1において筒内圧力が相対的に低下していると判断される場合に行われるとよい。筒内圧力が相対的に低下する運転状態としては、例えば、点火プラグ7の燻りが発生している場合が挙げられる。点火プラグ7の燻りが発生している場合に積算値Sを用いた失火判定を行うためには、例えば、図3のS10にて否定判断がなされた後に、所定の手法により点火プラグ7の燻りが発生しているか否か判定を行い、肯定判断がなされた場合に、S12以降の処理が実行されるようにするとよい。 In the present embodiment, the misfire determination is performed based on the integrated value S of the difference ΔPV κ of the control parameter PV κ only when the idling operation of the internal combustion engine 1 is being performed. However, the present invention is not limited to this. Absent. That is, the misfire determination using the integrated value S may be performed when it is determined that the in-cylinder pressure is relatively decreased in the internal combustion engine 1. As an operation state in which the in-cylinder pressure is relatively lowered, for example, a case where the spark plug 7 is twisted can be cited. In order to perform misfire determination using the integrated value S when the spark plug 7 is burned, for example, after a negative determination is made in S10 of FIG. 3, the spark plug 7 is beaten by a predetermined method. It is preferable that the process after S12 is executed when an affirmative determination is made.

また、上述の内燃機関1は、ガソリンエンジンであるものとして説明されたが、これに限られるものではなく、本発明がディーゼルエンジンに適用され得ることはいうまでもない。特に、本発明は、ディーゼルエンジンにおいてリッチ運転を実行する際のリッチ失火の判定や、各種内燃機関においていわゆるリーンリミット運転を実行する際の失火判定に適用されると有効である。   Moreover, although the above-mentioned internal combustion engine 1 was demonstrated as what is a gasoline engine, it is not restricted to this, and it cannot be overemphasized that this invention can be applied to a diesel engine. In particular, the present invention is effective when applied to rich misfire determination when performing rich operation in a diesel engine and misfire determination when performing so-called lean limit operation in various internal combustion engines.

本発明において用いられる制御パラメータPVκと、燃焼室内における熱発生量との相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation between control parameter PV ( kappa) used in this invention, and the amount of heat generation in a combustion chamber. 本発明による内燃機関を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine according to the present invention. 図2の内燃機関における失火判定処理を説明するためのフローチャートである。3 is a flowchart for explaining misfire determination processing in the internal combustion engine of FIG. 2. ある2点間における制御パラメータPVκの差分ΔPVκの頻度分布図である。It is a frequency distribution diagram of the difference Pv kappa control parameter PV kappa between certain two points. 所定範囲内で求められる複数の制御パラメータPVκ同士の差分ΔPVκを積算した積算値の頻度分布図である。FIG. 5 is a frequency distribution diagram of integrated values obtained by integrating differences ΔPV κ between a plurality of control parameters PV κ obtained within a predetermined range.

符号の説明Explanation of symbols

1 内燃機関
3 燃焼室
4 ピストン
7 点火プラグ
10 スロットルバルブ
12 インジェクタ
14 クランク角センサ
15 筒内圧センサ
Ve 排気弁
Vi 吸気弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 3 Combustion chamber 4 Piston 7 Spark plug 10 Throttle valve 12 Injector 14 Crank angle sensor 15 In-cylinder pressure sensor Ve Exhaust valve Vi Intake valve

Claims (4)

燃料および空気の混合気を筒内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、
筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段によって検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の指数で累乗した値との積である制御パラメータを算出する制御パラメータ算出手段と、
前記制御パラメータ算出手段によって算出される複数の制御パラメータ同士の差分を求める差分算出手段と、
前記差分算出手段によって算出される複数の前記差分を積算する積算手段と、
前記積算手段によって算出された積算値に基づいて前記筒内における失火状態を判定可能な失火判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control device for an internal combustion engine that generates power by burning a mixture of fuel and air in a cylinder,
In-cylinder pressure detecting means for detecting in-cylinder pressure;
Control parameter calculating means for calculating a control parameter that is a product of the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means and a value obtained by raising the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure by a predetermined index;
Difference calculating means for obtaining a difference between a plurality of control parameters calculated by the control parameter calculating means;
Integrating means for integrating the plurality of differences calculated by the difference calculating means;
A control apparatus for an internal combustion engine, comprising: misfire determination means capable of determining a misfire state in the cylinder based on the integrated value calculated by the integration means.
前記内燃機関が所定の運転状態にあるか否か判定する運転状態判定手段を更に備え、前記失火判定手段は、前記運転状態判定手段によって前記内燃機関が所定の運転状態にあると判断された場合に、前記積算手段によって算出された積算値に基づいて前記筒内における失火状態を判定す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。   When the internal combustion engine is further determined to be in a predetermined operation state, further comprising an operation state determination unit, wherein the misfire determination unit is determined by the operation state determination unit that the internal combustion engine is in a predetermined operation state 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a misfire state in the cylinder is determined based on an integrated value calculated by the integrating means. 燃料および空気の混合気を筒内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の失火判定方法において、
(a)少なくとも3つの計測点について筒内圧力を検出するステップと、
(b)前記計測点ごとに、ステップ(a)で検出した筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の指数で累乗した値との積である制御パラメータを算出するステップと、
(c)ステップ(b)で算出した制御パラメータ同士間の差分を求めるステップと、
(d)ステップ(c)で算出した複数の前記差分を積算するステップと、
(e)ステップ(d)で算出した積算値に基づいて前記筒内における失火状態を判定するステップとを備えることを特徴とする内燃機関の失火判定方法。
In a misfire determination method for an internal combustion engine that generates power by burning a mixture of fuel and air in a cylinder,
(A) detecting in-cylinder pressure for at least three measurement points;
(B) For each measurement point, a control parameter that is the product of the in-cylinder pressure detected in step (a) and the value obtained by raising the in-cylinder volume at the time of detection of the in-cylinder pressure by a predetermined index is calculated. Steps,
(C) obtaining a difference between the control parameters calculated in step (b);
(D) integrating the plurality of differences calculated in step (c);
And (e) determining a misfire state in the cylinder based on the integrated value calculated in step (d).
少なくともステップ(e)の前に、(f)前記内燃機関が所定の運転状態にあるか否か判定するステップを更に備え、ステップ(f)で前記内燃機関が所定の運転状態にあると判断された場合に、ステップ(e)で前記積算値に基づいて前記筒内における失火状態を判定することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の失火判定方法。   At least before step (e), (f) further comprises a step of determining whether or not the internal combustion engine is in a predetermined operating state, and it is determined in step (f) that the internal combustion engine is in a predetermined operating state. 2. The misfire determination method for an internal combustion engine according to claim 1, wherein in step (e), a misfire state in the cylinder is determined based on the integrated value.
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