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JP5370207B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP5370207B2 JP2010034937A JP2010034937A JP5370207B2 JP 5370207 B2 JP5370207 B2 JP 5370207B2 JP 2010034937 A JP2010034937 A JP 2010034937A JP 2010034937 A JP2010034937 A JP 2010034937A JP 5370207 B2 JP5370207 B2 JP 5370207B2
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Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.

従来、このような分野の技術として、下記特許文献1に記載のエンジン制御装置が知られている。この制御装置は、所定の時間周期でサンプリングすべき第1種の検出値と、所定のクランク角度周期でサンプリングすべき第2種の検出値と、を1つの共通のAD変換器でAD変換する。上記第1種及び第2種の検出値のAD変換タイミングが重なった場合には、一方の検出値のAD変換処理が終了するまで、他方の検出値のAD変換処理を待機するようにしている。   Conventionally, an engine control device described in Patent Document 1 below is known as a technology in such a field. This control device AD-converts a first type of detection value to be sampled at a predetermined time period and a second type of detection value to be sampled at a predetermined crank angle period by a single common AD converter. . When the AD conversion timings of the first type and second type detection values overlap, the AD conversion processing of the other detection value is waited until the AD conversion processing of one detection value ends. .

特開2003−243985号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-243985

しかしながら、上記制御装置においてAD変換処理の待機が発生した場合、上記の他方の検出値は待機時間分だけ遅れて取得されることになり、当該他方の検出値を利用する制御にあっては、制御のリアルタイム性が損なわれてしまう。このような問題に鑑み、本発明は、内燃機関の制御のリアルタイム性を確保することができる制御装置を提供することを目的とする。   However, when waiting for AD conversion processing occurs in the control device, the other detected value is acquired with a delay of the waiting time, and in the control using the other detected value, The real-time property of control is impaired. In view of such a problem, an object of the present invention is to provide a control device that can ensure real-time control of an internal combustion engine.

本発明の内燃機関の制御装置は、所定の時間周期で第1のセンサの検出値をAD変換する第1変換処理と、内燃機関のクランク角度に同期し所定のクランク角度周期で第2のセンサの検出値をAD変換する第2変換処理と、を行うAD変換器と、第2のセンサの検出値を推定し推定検出値を得る推定手段と、第1変換処理後の第1のセンサの検出値に基づく制御を実行する第1制御実行手段と、第2変換処理後の第2のセンサの検出値、又は推定手段で得られた推定検出値に基づく制御を実行する第2制御実行手段と、を備えた内燃機関の制御装置であって、第1変換処理の実行タイミングと第2変換処理の実行タイミングとが重なる場合には、AD変換器は、第2変換処理を実行せずに第1変換処理を実行し、第2制御実行手段は、推定手段で得られた推定検出値に基づいて制御を実行することを特徴とする。   The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a first conversion process for AD-converting a detection value of the first sensor at a predetermined time period, and a second sensor at a predetermined crank angle period in synchronization with the crank angle of the internal combustion engine. An AD converter that performs AD conversion of the detected value of the detected signal, an estimation unit that estimates the detected value of the second sensor and obtains an estimated detected value, and a first sensor that has undergone the first conversion process. First control execution means for executing control based on the detection value, and second control execution means for executing control based on the detection value of the second sensor after the second conversion process or the estimated detection value obtained by the estimation means When the execution timing of the first conversion process overlaps with the execution timing of the second conversion process, the AD converter does not execute the second conversion process. The first conversion process is executed, and the second control execution means And executes a control based on the estimated detection value obtained by.

この制御装置によれば、第1変換処理の実行タイミングと第2変換処理の実行タイミングとが重なる場合には、AD変換器は、第1の変換処理により第1のセンサの検出値のみAD変換する。そして、推定手段によって推定検出値が得られ、第2制御実行手段の制御は推定検出値に基づいて行われる。従って、第2のセンサの検出値のAD変換を待たずに、検出値に代えて推定検出値を用いることにより、第2制御実行手段における制御のリアルタイム性を確保することができる。またこの場合、AD変換器による第1の変換処理は実行されるので、第1制御実行手段における制御のリアルタイム性も確保することができる。   According to this control device, when the execution timing of the first conversion process and the execution timing of the second conversion process overlap, the AD converter converts only the detection value of the first sensor by the first conversion process. To do. Then, the estimated detection value is obtained by the estimation means, and the control of the second control execution means is performed based on the estimated detection value. Therefore, by using the estimated detection value instead of the detection value without waiting for the AD conversion of the detection value of the second sensor, the real-time property of the control in the second control execution unit can be ensured. In this case, since the first conversion process by the AD converter is executed, the real-time property of the control in the first control execution means can be ensured.

また、上記の第2のセンサは、内燃機関のクランク角度に対応させて気筒内の圧力を検出する筒内圧センサであることとしてもよい。クランク角度に対応させた気筒内の圧力(筒内圧)は、種々の内燃機関制御に用いることができ、種々の制御においてリアルタイム性を確保することができる。   The second sensor may be an in-cylinder pressure sensor that detects the pressure in the cylinder in correspondence with the crank angle of the internal combustion engine. The pressure in the cylinder corresponding to the crank angle (in-cylinder pressure) can be used for various internal combustion engine controls, and real-time performance can be ensured in various controls.

また、上記の推定手段は、内燃機関のクランク角度が所定範囲内にある場合には、前回の第2変換処理で得られた検出値を、推定検出値として採用することとしてもよい。クランク角度の範囲によっては、筒内圧の変動が小さい範囲が存在する。従って、筒内圧の変動が小さいクランク角度範囲内においては、前回の検出値を推定検出値としても現実との乖離は小さく、また、演算等により推定検出値を得る場合に比較して処理負荷を抑えることができる。   Further, the estimation means may employ the detection value obtained in the previous second conversion process as the estimated detection value when the crank angle of the internal combustion engine is within a predetermined range. Depending on the range of the crank angle, there is a range where the variation of the in-cylinder pressure is small. Therefore, in the crank angle range where the fluctuation of the in-cylinder pressure is small, even if the previous detection value is the estimated detection value, the deviation from the actual is small, and the processing load is larger than when the estimated detection value is obtained by calculation or the like. Can be suppressed.

本発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の制御のリアルタイム性を確保することができる。   According to the control device for an internal combustion engine of the present invention, it is possible to ensure real-time control of the internal combustion engine.

本発明の制御装置が適用される内燃機関を示す図である。It is a figure which shows the internal combustion engine to which the control apparatus of this invention is applied. 本発明の制御装置を示す図である。It is a figure which shows the control apparatus of this invention. クランク角度に対応させて、筒内圧と、第1及び第2変換処理のタイミングと、を示す図である。It is a figure which shows the in-cylinder pressure and the timing of a 1st and 2nd conversion process corresponding to a crank angle. 図2の制御装置による処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process by the control apparatus of FIG.

以下、図面を参照しつつ本発明に係る内燃機関の制御装置の好適な実施形態について詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施形態であるエンジン制御装置1が適用された車両(自動車)200のエンジン100を示す概略構成図である。図1に示されるエンジン100は、シリンダブロック2に形成された気筒3の燃焼室3aの内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室3a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。エンジン100は、複数の気筒3を備える多気筒エンジンとして構成されてもよい。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an engine 100 of a vehicle (automobile) 200 to which an engine control apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is applied. The engine 100 shown in FIG. 1 burns a mixture of fuel and air in a combustion chamber 3a of a cylinder 3 formed in a cylinder block 2, and reciprocates a piston 4 in the combustion chamber 3a to generate power. It is what happens. The engine 100 may be configured as a multi-cylinder engine including a plurality of cylinders 3.

燃焼室3aの吸気ポートは、吸気管5に接続され、燃焼室3aの排気ポートは排気管6に接続されている。吸気弁Viは吸気ポートを開閉し、排気弁Veは排気ポートを開閉する。吸気管5は、サージタンク8に接続されている。サージタンク8には、吸気通路が接続されており、吸気通路は、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、吸気通路の途中(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、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 port of the combustion chamber 3 a is connected to the intake pipe 5, and the exhaust port of the combustion chamber 3 a is connected to the exhaust pipe 6. The intake valve Vi opens and closes the intake port, and the exhaust valve Ve opens and closes the exhaust port. The intake pipe 5 is connected to a surge tank 8. An intake passage is connected to the surge tank 8, and the intake passage 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 intake passage (between the surge tank 8 and the air cleaner 9). On the other hand, to the exhaust pipe 6, for example, a front-stage catalyst device 11a including a three-way catalyst and a rear-stage catalyst device 11b including, for example, a NOx storage reduction catalyst are connected.

更に、エンジン100は、エンジン制御ECU20を備えると共に、当該エンジン制御ECU20に電気的に接続されたクランク角センサ14、筒内圧センサ15、アクセル開度センサ16をはじめとする多数のセンサ類を備えている。エンジン制御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、バルブVi,Veの動弁機構等を制御する。   The engine 100 further includes an engine control ECU 20 and a number of sensors including a crank angle sensor 14, an in-cylinder pressure sensor 15, and an accelerator opening sensor 16 that are electrically connected to the engine control ECU 20. Yes. The engine control ECU 20 uses the various maps and the like stored in the storage device and also obtains a desired output based on the detection values and the like of the various sensors, so that the spark plug 7, the throttle valve 10, the injector 12, and the valve Vi are obtained. , Ve is controlled.

筒内圧センサ15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んで構成され、対応する燃焼室3a内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されている。各筒内圧センサ15は、燃焼室3a内でその受圧面に加わる圧力(筒内圧)を大気圧に対する相対値として出力するものであり、その受圧面に加わる圧力(筒内圧)に応じた電圧の検出値信号(検出値を示す信号)をエンジン制御ECU20に与える。   The in-cylinder pressure sensor 15 includes a semiconductor element, a piezoelectric element, a magnetostrictive element, an optical fiber detection element, or the like, and is disposed on the cylinder head so that the pressure receiving surface faces the corresponding combustion chamber 3a. Each in-cylinder pressure sensor 15 outputs a pressure (in-cylinder pressure) applied to the pressure receiving surface in the combustion chamber 3a as a relative value with respect to the atmospheric pressure, and a voltage corresponding to the pressure applied to the pressure receiving surface (in-cylinder pressure). A detection value signal (a signal indicating the detection value) is supplied to the engine control ECU 20.

クランク角センサ14は、エンジン100において回転駆動されるクランク軸の回転角(クランク角度)を検出するセンサである。クランク角センサ14は、検出したクランク軸の回転角をクランク角信号としてエンジン制御ECU20へ送信する。   Crank angle sensor 14 is a sensor that detects a rotation angle (crank angle) of a crankshaft that is rotationally driven in engine 100. The crank angle sensor 14 transmits the detected rotation angle of the crankshaft to the engine control ECU 20 as a crank angle signal.

図2に示すエンジン制御装置1は、以上説明したようなエンジン100に適用される。エンジン制御装置1は、図2に示すように、上記のエンジン制御ECU20を備えると共に、当該エンジン制御ECU20に電気的に接続された各種センサ類等を備えている。例えば、本実施形態のエンジン制御装置1は、上記クランク角センサ14と、上記筒内圧センサ15の他にも、エンジン100の冷却水の温度を計測する水温センサ41、気筒3への吸入空気量を計測するエアフローメータ42、排ガス中の酸素濃度を計測するOセンサ43といったような多数のセンサ類を備えている。なお、以下では、多数のセンサ類のうち、上述のセンサ類14,15,41,42,43を例示して説明する。エンジン制御ECU20は、上記センサ類14,15,41,42,43等から得られる検出値に基づいて、エンジン各部の種々の制御(例えば、点火プラグ7の点火時期の制御、燃料噴射量の制御、バルブVi,Veの開閉制御など)を行う。 The engine control device 1 shown in FIG. 2 is applied to the engine 100 as described above. As shown in FIG. 2, the engine control apparatus 1 includes the above-described engine control ECU 20, and includes various sensors that are electrically connected to the engine control ECU 20. For example, in addition to the crank angle sensor 14 and the in-cylinder pressure sensor 15, the engine control device 1 of the present embodiment includes a water temperature sensor 41 that measures the temperature of the cooling water of the engine 100, and the intake air amount to the cylinder 3. There are provided a number of sensors such as an air flow meter 42 that measures the oxygen concentration and an O 2 sensor 43 that measures the oxygen concentration in the exhaust gas. In the following description, among the many sensors, the above-described sensors 14, 15, 41, 42, and 43 will be described as examples. The engine control ECU 20 performs various controls (for example, control of the ignition timing of the spark plug 7, control of the fuel injection amount) of each part of the engine based on the detection values obtained from the sensors 14, 15, 41, 42, 43, etc. , Opening / closing control of the valves Vi and Ve).

エンジン制御ECU20は、制御処理CPU30を備えている。制御処理CPU30は、CPUコア、ROM、RAM、通信回路、AD変換回路等を含むコンピュータとして構成されている。制御処理CPU30は、AD変換部31と、筒内圧推定部32と、筒内行程判定部33と、制御処理部34と、を備えている。これらの各構成要素31〜34は、制御処理CPU30を構成するCPUコア、ROM、RAM、通信回路、AD変換回路等のハードウエアが、所定のプログラムに従い協働して動作することによってソフトウエア的に実現される構成要素である。例えば、AD変換部31は、物理的には、制御処理CPU30に含まれるAD変換回路で主に構成される公知のAD変換器である。   The engine control ECU 20 includes a control processing CPU 30. The control processing CPU 30 is configured as a computer including a CPU core, ROM, RAM, communication circuit, AD conversion circuit, and the like. The control processing CPU 30 includes an AD conversion unit 31, an in-cylinder pressure estimation unit 32, an in-cylinder stroke determination unit 33, and a control processing unit 34. Each of these components 31 to 34 is configured by software such that hardware such as a CPU core, ROM, RAM, communication circuit, and AD conversion circuit constituting the control processing CPU 30 operates in accordance with a predetermined program. It is a component realized in For example, the AD conversion unit 31 is physically a known AD converter mainly composed of an AD conversion circuit included in the control processing CPU 30.

AD変換部31は、所定の時間周期(ここでは、4ms周期とする)で、水温センサ41からの水温検知信号と、エアフローメータ42からの空気量検知信号と、Oセンサ43からの酸素濃度信号と、をAD変換(アナログ−デジタル変換)し、各検出値を制御処理部34に入力する。以下、所定の時間周期で行われるこのようなAD変換処理を、「第1変換処理」と称する場合がある。 The AD conversion unit 31 has a predetermined time period (here, 4 ms period), a water temperature detection signal from the water temperature sensor 41, an air amount detection signal from the air flow meter 42, and an oxygen concentration from the O 2 sensor 43. The signal is subjected to AD conversion (analog-digital conversion), and each detected value is input to the control processing unit 34. Hereinafter, such AD conversion processing performed in a predetermined time period may be referred to as “first conversion processing”.

また、筒内圧センサ15で得られる筒内圧は、各クランク角度ごとに対応して取得されるべき情報である。そこで、AD変換部31は、クランク角センサ14からのクランク角度信号に同期して、所定のクランク角度周期(ここでは、5°CA周期とする)で、筒内圧センサ15からの筒内圧信号をAD変換し、AD変換後の筒内圧検出値を制御処理部34に入力する。以下、所定のクランク角度周期で行われるこのようなAD変換処理を、「第2変換処理」と称する場合がある。   The in-cylinder pressure obtained by the in-cylinder pressure sensor 15 is information that should be acquired corresponding to each crank angle. Therefore, the AD conversion unit 31 synchronizes with the crank angle signal from the crank angle sensor 14 and outputs the in-cylinder pressure signal from the in-cylinder pressure sensor 15 at a predetermined crank angle cycle (here, 5 ° CA cycle). AD conversion is performed, and the in-cylinder pressure detection value after AD conversion is input to the control processing unit 34. Hereinafter, such AD conversion processing performed at a predetermined crank angle cycle may be referred to as “second conversion processing”.

筒内圧推定部32は、AD変換部31からの筒内圧検出値が得られない場合に、筒内圧検出値の代わりに筒内圧推定値を算出し、制御処理部34に入力する。なお、AD変換部31からの筒内圧検出値が得られない場合の詳細については後述する。筒内行程判定部33は、クランク角センサ14からのクランク角度信号に基づいて、現在のクランク角度及び筒内行程を認識し、筒内圧推定部32に入力する。   The in-cylinder pressure estimation unit 32 calculates an in-cylinder pressure estimated value instead of the in-cylinder pressure detection value and inputs it to the control processing unit 34 when the in-cylinder pressure detection value from the AD conversion unit 31 cannot be obtained. The details when the in-cylinder pressure detection value cannot be obtained from the AD conversion unit 31 will be described later. The in-cylinder stroke determination unit 33 recognizes the current crank angle and the in-cylinder stroke based on the crank angle signal from the crank angle sensor 14 and inputs the recognized crank angle and in-cylinder stroke to the in-cylinder pressure estimation unit 32.

制御処理部34は、第1変換処理で得られた各検出値(水温検出値、吸入空気量検出値、酸素濃度検出値)に基づいて、エンジン各部の種々の制御を行う。このように時間に同期して取得される情報に基づくエンジン制御を、以下では「第1制御」と称する場合がある。また、制御処理部34は、AD変換部31の第2変換処理で得られた筒内圧検出値、又は筒内圧推定部32で得られた筒内圧推定値のうちの何れかの筒内圧値に基づいて、エンジン各部の種々の制御を行う。このようにクランク角度に同期して取得される情報に基づくエンジン制御を、以下では「第2制御」と称する場合がある。制御処理部34は、特許請求の範囲に記載の第1制御実行手段としての機能と第2制御実行手段としての機能とを兼ね備えている。   The control processing unit 34 performs various controls of each part of the engine based on each detection value (water temperature detection value, intake air amount detection value, oxygen concentration detection value) obtained in the first conversion process. Engine control based on information acquired in synchronization with time in this way may be referred to as “first control” below. In addition, the control processing unit 34 sets the in-cylinder pressure value obtained by the second conversion process of the AD conversion unit 31 or the in-cylinder pressure estimation value obtained by the in-cylinder pressure estimation unit 32 to any in-cylinder pressure value. Based on this, various control of each part of the engine is performed. The engine control based on the information acquired in synchronization with the crank angle as described above may be hereinafter referred to as “second control”. The control processing unit 34 has both the function as the first control execution unit and the function as the second control execution unit described in the claims.

続いて、図3に示すように、上記のAD変換部31によるAD変換処理には一定の時間(例えば、1チャンネル当たり5μs)がかかる。特に第1変換処理にあっては、多数のセンサの検出値を処理する必要があるので、第1変換処理の処理時間は比較的長い。そして、第2変換処理も比較的短い周期で行われる。例えば、エンジン回転数が5000rpmの場合、5°CA周期の第2変換処理は167μsごとに行われる。従って、第1変換処理のタイミングと第2変換処理のタイミングとが重なる場合がある。しかし、AD変換部31は、第1及び第2変換処理を同時に行うことはできず、第1変換処理の実行中に第2変換処理が起動された場合には、第1変換処理の結果がすべて破棄されてしまう。第1変換処理の結果が破棄されれば、制御処理部34の第1制御では前回取得の第1変換処理の結果が利用されることになるので、制御性が著しく悪化し、車両200のドライバビリティ、燃費、排ガス性状が悪化してしまう。   Subsequently, as shown in FIG. 3, the AD conversion processing by the AD conversion unit 31 takes a certain time (for example, 5 μs per channel). In particular, in the first conversion process, the detection values of a large number of sensors need to be processed, so the processing time of the first conversion process is relatively long. The second conversion process is also performed with a relatively short cycle. For example, when the engine speed is 5000 rpm, the second conversion process with a cycle of 5 ° CA is performed every 167 μs. Therefore, the timing of the first conversion process may overlap with the timing of the second conversion process. However, the AD conversion unit 31 cannot perform the first and second conversion processes at the same time, and if the second conversion process is activated during the execution of the first conversion process, the result of the first conversion process is All will be destroyed. If the result of the first conversion process is discarded, the first control process of the control processing unit 34 uses the result of the first conversion process acquired last time. , Fuel efficiency, and exhaust gas properties deteriorate.

そこで、第1変換処理のタイミングと第2変換処理のタイミングとが重なる場合には、AD変換部31は、第2変換処理を行わず、第1変換処理のみを行うこととする。よって、第1変換処理のタイミングと第2変換処理のタイミングとが重なる場合にも、第1変換処理に係る処理後の検出値は、正常に制御処理部34に入力される。その一方、第2変換処理による筒内圧検出値は得られないので、筒内圧推定部32は、前述のように筒内圧検出値の代わりに筒内圧推定値を算出し、制御処理部34に入力する。   Therefore, when the timing of the first conversion process and the timing of the second conversion process overlap, the AD conversion unit 31 performs only the first conversion process without performing the second conversion process. Therefore, even when the timing of the first conversion process and the timing of the second conversion process overlap, the detection value after the process related to the first conversion process is normally input to the control processing unit 34. On the other hand, since the in-cylinder pressure detection value by the second conversion process cannot be obtained, the in-cylinder pressure estimation unit 32 calculates the in-cylinder pressure estimation value instead of the in-cylinder pressure detection value as described above and inputs it to the control processing unit 34. To do.

このとき、筒内圧推定部32は、筒内行程判定部33から得られるクランク角度及び筒内行程に基づいて筒内圧推定値を算出する。具体的には、筒内圧推定部32は、現在のクランク角度が所定の範囲内である場合には、前回の第2変換処理で得られた筒内圧検出値(5°CAだけ前の筒内圧検出値)を、筒内圧推定値として採用する。上記の「所定の範囲」とは、図3に領域Aとして示すように、筒内圧がほぼ一定と見なすことができる範囲として予め設定される。すなわち、「所定の範囲」は、排気行程から吸気行程までのクランク角度範囲に概ね対応させ設定すればよい。このような範囲であれば、前回の筒内圧検出値を筒内圧推定値として採用しても現実との乖離は小さく、また、演算等により筒内圧推定値を得る場合に比較して処理負荷を抑えることができる。また、ここでは、前回の筒内圧検出値を採用する方法に代えて、予め準備された筒内圧モデルに基づく値を筒内圧推定値として採用してもよい。   At this time, the in-cylinder pressure estimation unit 32 calculates an estimated in-cylinder pressure value based on the crank angle and the in-cylinder stroke obtained from the in-cylinder stroke determination unit 33. Specifically, when the current crank angle is within a predetermined range, the in-cylinder pressure estimation unit 32 determines the in-cylinder pressure detection value (in-cylinder pressure before 5 ° CA) obtained in the previous second conversion process. Detected value) is adopted as the estimated cylinder pressure. The “predetermined range” is set in advance as a range in which the in-cylinder pressure can be regarded as substantially constant, as shown as region A in FIG. That is, the “predetermined range” may be set so as to substantially correspond to the crank angle range from the exhaust stroke to the intake stroke. In such a range, even if the previous in-cylinder pressure detection value is adopted as the in-cylinder pressure estimation value, the deviation from the actual is small, and the processing load is larger than when obtaining the in-cylinder pressure estimation value by calculation or the like. Can be suppressed. Here, instead of using the previous in-cylinder pressure detection value, a value based on a prepared in-cylinder pressure model may be employed as the estimated in-cylinder pressure value.

また、筒内圧推定部32は、現在のクランク角度が上記の所定の範囲外である場合には、下の式(1)を用いて、筒内圧推定値Pθを算出する。なお、この「所定の範囲外」は、図3に領域Bとして示すように、筒内圧の変動が大きいクランク角度範囲である。すなわち、「所定の範囲外」は、圧縮行程から燃焼行程までのクランク角度範囲に概ね対応する。
Pθ=(1/Vθ κ)×〈{1−exp[−a{(θ−θ0)/(θf−θ0)}m+1]}×(PθfVθf κ−Pθ0Vθ0 κ)+Pθ0Vθ0 κ〉…(1)

但し、
Pθ:任意のクランク角度θにおける筒内圧力(筒内圧推定値)
Vθ:任意のクランク角度θにおける筒内容積
Pθ0:燃焼開始時期θ0における筒内圧力
Vθ0:燃焼開始時期θ0における筒内容積
Pθf:燃焼終了時期θfにおける筒内圧力
Vθf:燃焼終了時期θfにおける筒内容積
κ:比熱比
a:燃焼速度
m:規定の定数

この算出方法によれば、燃焼開始時期θ0(例えば−60°CA)と燃焼終了時期θf(例えば90°CA)との2点の実測データから、任意のクランク角度θにおける筒内圧を推定することができる。なお、このような筒内圧の推定方法は、特開2007−32531号公報にも開示されている。
Further, the cylinder pressure estimation section 32, if the current crank angle is outside the predetermined range described above, using Equation (1) below, calculates the cylinder pressure estimate P theta. This “outside the predetermined range” is a crank angle range in which the variation in the in-cylinder pressure is large, as shown as a region B in FIG. That is, “outside the predetermined range” generally corresponds to the crank angle range from the compression stroke to the combustion stroke.
P θ = (1 / V θ κ ) × <{1−exp [−a {(θ−θ0) / (θf−θ0)} m + 1 ]} × (P θf V θf κ −P θ0 V θ0 κ ) + P θ0 V θ0 κ 〉… (1)

However,
P θ : In-cylinder pressure at an arbitrary crank angle θ (in-cylinder pressure estimated value)
V θ : In-cylinder volume at an arbitrary crank angle θ
P θ0 : In-cylinder pressure at the combustion start timing θ0
V θ0 : In-cylinder volume at combustion start timing θ0
P θf : In-cylinder pressure at the combustion end timing θf
V θf : In-cylinder volume at combustion end timing θf: Specific heat ratio a: Combustion speed m: Specified constant

According to this calculation method, the in-cylinder pressure at an arbitrary crank angle θ is estimated from two measured data of a combustion start timing θ0 (for example, −60 ° CA) and a combustion end timing θf (for example, 90 ° CA). Can do. Note that such an in-cylinder pressure estimation method is also disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-32531.

結果、第1変換処理のタイミングと第2変換処理のタイミングとが重なった場合には、上記のように得られた何れかの筒内圧推定値が、筒内圧検出値の代わりに制御処理部34に入力され、当該筒内圧推定値に基づいて制御処理部34による第2制御が行われることになる。   As a result, when the timing of the first conversion process and the timing of the second conversion process overlap, any of the in-cylinder pressure estimated values obtained as described above is replaced with the control processing unit 34 instead of the in-cylinder pressure detection value. The second control by the control processing unit 34 is performed based on the estimated in-cylinder pressure value.

続いて、図4のフローチャートを参照しながら、制御処理CPU30が筒内圧を取得し、筒内圧に基づくエンジン制御を行うための具体的な処理について説明する。エンジン100が始動されると、制御処理CPU30は、クランク角センサ14からのクランク角度信号に同期して、所定のクランク角度周期(ここでは、5°CA周期)で、図4に示す処理を繰り返し行う。   Next, specific processing for the control processing CPU 30 to acquire the in-cylinder pressure and perform engine control based on the in-cylinder pressure will be described with reference to the flowchart of FIG. When engine 100 is started, control processing CPU 30 repeats the processing shown in FIG. 4 at a predetermined crank angle cycle (here, 5 ° CA cycle) in synchronization with the crank angle signal from crank angle sensor 14. Do.

まず、制御処理CPU30は、第2変換処理のタイミングが到来したときに、AD変換部31が第1変換処理の実行中であるか否かを判断する(S101)。ここで、AD変換部31が第1変換処理の実行中でない場合には(S101でNo)、AD変換部31が筒内圧信号の第2変換処理を実行し(S103)、AD変換後の筒内圧検出値が、AD変換部31から制御処理部34に送信される(S105)。そして、制御処理部34では、この筒内圧検出値に基づく第2制御が行われる(S107)。一方、処理S101で、AD変換部31が第1変換処理の実行中である場合には(S101でYes)、AD変換部31が筒内圧信号の第2変換処理を停止する(S113)。また、この場合、AD変換部31は実行中の第1変換処理を継続する。   First, the control processing CPU 30 determines whether or not the AD conversion unit 31 is executing the first conversion process when the timing of the second conversion process arrives (S101). Here, when the AD conversion unit 31 is not executing the first conversion process (No in S101), the AD conversion unit 31 executes the second conversion process of the in-cylinder pressure signal (S103), and the cylinder after AD conversion is performed. The internal pressure detection value is transmitted from the AD conversion unit 31 to the control processing unit 34 (S105). Then, the control processing unit 34 performs the second control based on this in-cylinder pressure detection value (S107). On the other hand, if the AD conversion unit 31 is executing the first conversion process in step S101 (Yes in S101), the AD conversion unit 31 stops the second conversion process of the in-cylinder pressure signal (S113). In this case, the AD conversion unit 31 continues the first conversion process being executed.

次に、筒内行程判定部33は、クランク角度信号に基づき、現在のクランク角度が図3の領域Bにあるか否かを判断する(S115)。ここで、現在のクランク角度が領域Bにある場合には(S115でYes)、筒内圧推定部32は、現在のクランク角度に基づき前述の式(1)から筒内圧推定値を算出する(S117)。一方、処理S115で、現在のクランク角度が領域Bにない場合(領域Aにある場合)には(S115でNo)、筒内圧推定部32は、前回実行された第2変換処理による筒内圧検出値を、筒内圧推定値として採用する(S119)。次に、筒内圧推定部32は、上記処理S117又はS119の何れかで定められた筒内圧推定値を、制御処理部34に送信する(S121)。そして、制御処理部34では、この筒内圧推定値に基づく第2制御が行われる(S107)。   Next, the in-cylinder stroke determination unit 33 determines whether or not the current crank angle is in the region B of FIG. 3 based on the crank angle signal (S115). Here, when the current crank angle is in the region B (Yes in S115), the in-cylinder pressure estimation unit 32 calculates the in-cylinder pressure estimated value from the above-described equation (1) based on the current crank angle (S117). ). On the other hand, when the current crank angle is not in the region B (when it is in the region A) in the process S115 (No in S115), the in-cylinder pressure estimation unit 32 detects the in-cylinder pressure by the second conversion process executed last time. The value is adopted as the estimated cylinder pressure (S119). Next, the in-cylinder pressure estimation unit 32 transmits the in-cylinder pressure estimated value determined in either of the processing S117 or S119 to the control processing unit 34 (S121). Then, the control processing unit 34 performs the second control based on the in-cylinder pressure estimated value (S107).

なお、上記処理S113において、AD変換部31は、第2変換処理を停止しながら、第1変換処理を継続し、AD変換後の水温、空気量、酸素濃度の各検出値を、制御処理部34に送信する。そして、制御処理部34は、水温、空気量、酸素濃度の各検出値に基づく第1制御を行う。   In the process S113, the AD conversion unit 31 continues the first conversion process while stopping the second conversion process, and detects the detected values of the water temperature, the air amount, and the oxygen concentration after the AD conversion. 34. And the control process part 34 performs 1st control based on each detected value of water temperature, air volume, and oxygen concentration.

以上説明したエンジン制御装置1によれば、第1変換処理の実行タイミングと第2変換処理の実行タイミングとが重なる場合には、AD変換部31は、第2変換処理を停止し、第1変換処理を継続する。またこのとき、筒内圧推定部32によって筒内圧推定値が得られ、当該筒内圧推定値が、制御処理部34による第2制御で用いられる。従って、第2変換処理を待つことなく、筒内圧検出値に代えて筒内圧推定値を用いることにより、筒内圧に基づく第2制御のリアルタイム性を確保することができる。その一方、AD変換部31による第1変換処理は継続されるので、第1変換処理の結果が破棄されることがなく、第1制御のリアルタイム性も確保される。また、この処理によれば、第1及び第2変換処理のタイミングが重なる場合があっても、1つのAD変換器で対応可能であり、第1及び第2変換処理用のAD変換器を別々に設ける必要がない。従って、制御処理CPU30が有するAD変換器は1つとし、CPU構造の複雑化を避けることができる。   According to the engine control device 1 described above, when the execution timing of the first conversion process overlaps with the execution timing of the second conversion process, the AD conversion unit 31 stops the second conversion process and performs the first conversion process. Continue processing. At this time, the in-cylinder pressure estimation value is obtained by the in-cylinder pressure estimation unit 32, and the in-cylinder pressure estimation value is used in the second control by the control processing unit 34. Therefore, the real-time property of the second control based on the in-cylinder pressure can be ensured by using the in-cylinder pressure estimated value instead of the in-cylinder pressure detection value without waiting for the second conversion process. On the other hand, since the first conversion process by the AD conversion unit 31 is continued, the result of the first conversion process is not discarded, and the real-time property of the first control is ensured. Further, according to this process, even when the timings of the first and second conversion processes overlap, it is possible to cope with one AD converter, and separate AD converters for the first and second conversion processes. There is no need to provide it. Therefore, the control processing CPU 30 has only one AD converter, and the CPU structure can be prevented from becoming complicated.

また、前述の数式(1)を用いた筒内圧推定値の算出は、演算が複雑であるため制御処理CPU30の処理負荷が高い。ところが、筒内圧推定部32は、筒内圧の変動が小さいクランク角度範囲内(図3の領域A)においては、演算を行わず、前回の筒内圧検出値を筒内圧推定値としている。従って、すべての範囲のクランク角度で演算を行う場合に比較して、制御処理CPU30の処理負荷を抑えることができる。   Further, the calculation of the in-cylinder pressure estimated value using the above-described mathematical formula (1) is complicated in calculation, and thus the processing load on the control processing CPU 30 is high. However, the in-cylinder pressure estimation unit 32 does not perform calculation within the crank angle range where the variation in the in-cylinder pressure is small (region A in FIG. 3), and uses the previous in-cylinder pressure detection value as the in-cylinder pressure estimation value. Therefore, the processing load of the control processing CPU 30 can be suppressed as compared with the case where the calculation is performed with the crank angle in the entire range.

1…エンジン制御装置、3…気筒、14…クランク角センサ、15…筒内圧センサ(第2のセンサ)、30…制御処理CPU、31…AD変換部(AD変換器)、32…筒内圧推定部(推定手段)、34…制御処理部(第1制御実行手段、第2制御実行手段)、41…水温センサ(第1のセンサ)、42…エアフローメータ(第1のセンサ)、43…Oセンサ(第1のセンサ)、100…エンジン(内燃機関)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine control apparatus, 3 ... Cylinder, 14 ... Crank angle sensor, 15 ... In-cylinder pressure sensor (2nd sensor), 30 ... Control processing CPU, 31 ... AD converter (AD converter), 32 ... In-cylinder pressure estimation Part (estimating means), 34 ... control processing part (first control execution means, second control execution means), 41 ... water temperature sensor (first sensor), 42 ... air flow meter (first sensor), 43 ... O 2 sensors (first sensor), 100... Engine (internal combustion engine).

Claims (3)

所定の時間周期で第1のセンサの検出値をAD変換する第1変換処理と、内燃機関のクランク角度に同期し所定のクランク角度周期で第2のセンサの検出値をAD変換する第2変換処理と、を行うAD変換器と、
前記第2のセンサの検出値を推定し推定検出値を得る推定手段と、
前記第1変換処理後の第1のセンサの検出値に基づく制御を実行する第1制御実行手段と、
前記第2変換処理後の第2のセンサの検出値、又は前記推定手段で得られた前記推定検出値に基づく制御を実行する第2制御実行手段と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記第1変換処理の実行タイミングと前記第2変換処理の実行タイミングとが重なる場合には、
前記AD変換器は、前記第2変換処理を実行せずに前記第1変換処理を実行し、
前記第2制御実行手段は、前記推定手段で得られた前記推定検出値に基づいて制御を実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
First conversion processing for AD conversion of the detection value of the first sensor at a predetermined time period, and second conversion for AD conversion of the detection value of the second sensor at a predetermined crank angle period in synchronization with the crank angle of the internal combustion engine An AD converter that performs processing;
Estimating means for estimating a detection value of the second sensor and obtaining an estimated detection value;
First control execution means for executing control based on a detection value of the first sensor after the first conversion processing;
Second control execution means for executing control based on the detection value of the second sensor after the second conversion process or the estimated detection value obtained by the estimation means;
An internal combustion engine control device comprising:
When the execution timing of the first conversion process and the execution timing of the second conversion process overlap,
The AD converter performs the first conversion process without performing the second conversion process,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the second control execution means executes control based on the estimated detection value obtained by the estimation means.
前記第2のセンサは、
前記内燃機関のクランク角度に対応させて気筒内の圧力を検出する筒内圧センサであることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
The second sensor is
2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device is an in-cylinder pressure sensor that detects a pressure in a cylinder in correspondence with a crank angle of the internal combustion engine.
前記推定手段は、
前記内燃機関のクランク角度が所定範囲内にある場合には、前回の第2変換処理で得られた検出値を、前記推定検出値として採用することを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の制御装置。
The estimation means includes
3. The internal combustion engine according to claim 2, wherein when the crank angle of the internal combustion engine is within a predetermined range, the detection value obtained in the previous second conversion process is adopted as the estimated detection value. Control device.
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