(57)【要約】【課題】筒内圧センサの感度異常を高精度に検出して感度補正を施すことのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】筒内圧センサを備える内燃機関において、筒内圧センサを用いて、断熱圧縮行程期間中の２点間の筒内圧差ｄＰを検出する。内燃機関の吸入空気量及び燃料噴射量に基づいて、２点間の筒内圧差ｄＰ＿ｔｒｕｅを推定する。筒内圧差ｄＰと筒内圧差ｄＰ＿ｔｒｕｅの差｜ｄＰ−ｄＰ＿ｔｒｕｅ｜が所定値より大きい場合に、筒内圧センサに感度異常が発生していることを判定する。そして、｜ｄＰ−ｄＰ＿ｔｒｕｅ｜に基づいて、筒内圧センサの検出値Ｐを補正する。【選択図】図１
2016033351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内圧センサを備える内燃機関において、
前記筒内圧センサを用いて、断熱圧縮行程期間中の２点間の筒内圧差を検出する第一手段と、
前記内燃機関の吸入空気量及び燃料噴射量に基づいて、前記２点間の筒内圧差を推定する第二手段と、
前記第一手段により検出された筒内圧差と前記第二手段により推定された筒内圧差の差が所定値より大きい場合に、前記筒内圧センサに感度異常が発生していることを判定する判定手段と、
前記差に基づいて前記筒内圧センサの検出値を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２０１０−１７４７４４号公報には、内燃機関に設けられた筒内圧センサの劣化を判定するための技術が開示されている。この制御では、吸入空気量と、圧縮行程中の所定の２つの時点における筒内圧力の差分との比が閾値を超えるか否かによって筒内圧センサが劣化しているか否かを判定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７４７４４号公報
【特許文献２】特開２０１４−１３００９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５７８５０号公報
【特許文献４】特開２００３−９７３１９号公報
【特許文献５】特開２０１２−２０７６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、内燃機関の筒内圧力は、筒内へ吸入される吸入空気量だけでなく筒内へ噴射される燃料噴射量によっても変化する。このため、燃料噴射量と筒内圧との関係を考慮せずに筒内圧センサの劣化を判定している上記従来の技術では、筒内圧センサの劣化を正しく判定することができないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、筒内圧センサの感度異常を高精度に検出して感度補正を施すことのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、筒内圧センサを備える内燃機関の制御装置において、
前記筒内圧センサを用いて、断熱圧縮行程期間中の２点間の筒内圧差を検出する第一手段と、
前記内燃機関の吸入空気量及び燃料噴射量に基づいて、前記２点間の筒内圧差を推定する第二手段と、
前記第一手段により検出された筒内圧差と前記第二手段により推定された筒内圧差の差が所定値より大きい場合に、前記筒内圧センサに感度異常が発生していることを判定する判定手段と、
前記差に基づいて前記筒内圧センサの検出値を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、簡易な構成でＣＰＳの感度異常の有無を高精度に判定することが可能となる。また、ＣＰＳが感度異常と判定された場合に、その検出値が補正されるので、不正確なＣＰＳ検出値が制御パラメータとして使用されることによるエミッションの悪化や燃費の悪化を有効に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施の形態１でＥＣＵにより実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。
【図２】クランク角に対する筒内圧の変化を示す図である。
【図３】燃料噴射量及び吸入空気量と圧力差分ｄＰの関係を示す図である。
【図４】吸入空気量と圧力差分ｄＰとの相関関係を示す図である。
【図５】燃料噴射量と圧力差分ｄＰとの相関関係を示す図である。
【図６】燃料噴射量に対する圧力差分ｄＰの関係を示す図である。
【図７】燃料噴射量に対する圧力差分ｄＰの関係を示す図である。
【図８】燃料異常と空気量異常を切り分ける方法を説明するための図である。
【図９】本実施の形態２でＥＣＵにより実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図を参照して説明する。
【００１０】
［実施の形態１の構成］
本実施の形態の制御装置は内燃機関を備えている。内燃機関は、ガソリンを燃料とする火花点火式の多気筒エンジンとして構成されている。内燃機関の筒内には、その内部を往復運動するピストンが設けられている。ピストンとシリンダヘッドとの間には燃焼室が形成されている。燃焼室には、吸気通路および排気通路の一端がそれぞれ連通している。吸気通路および排気通路と燃焼室との連通部には、それぞれ吸気弁および排気弁が配置されている。シリンダヘッドには、燃料を筒内に噴射するための燃料噴射弁と、筒内圧力を検出するための筒内圧センサ（以下、「ＣＰＳ」とも称する）と、が組み込まれている。
【００１１】
本実施の形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)を備えている。ＥＣＵの入力部には、上述した筒内圧センサの他、吸入空気量を検出するエアフローメータ等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵの出力部には、上述した燃料噴射弁等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵは、入力された各種の情報に基づいて、内燃機関の運転状態を制御する。
【００１２】
［実施の形態１の動作］
筒内圧センサ（ＣＰＳ）は、筒内の燃焼特性を直接検出することができる点で有効なセンサである。このため、該ＣＰＳの出力は、内燃機関の各種制御の制御パラメータとして利用される。例えば、検出された筒内圧力は、筒内へ吸入された吸入空気量の算出、図示トルクの変動等の演算、発熱量やＭＦＢ（質量燃焼割合）の演算等に用いられる。
【００１３】
ここで、ＣＰＳは、異常燃焼やデポジット等の影響によってその感度が変化してしまうことがある。この場合、筒内圧を高精度に検出することができなくなるため、ＣＰＳの感度補正が必要になる。このような感度補正としては、例えば、上述した特許文献１の技術のように、吸入空気量と圧縮行程中の所定の２つの時点における筒内圧力の圧力差分との比が所定の閾値以下か否かによってＣＰＳの劣化の有無を判定し、劣化が発生している場合に感度補正を行うことが知られている。この技術は、圧縮行程中の所定の２つの時点における筒内圧力の圧力差分ｄＰが吸入空気量に依存していることを利用している。
【００１４】
しかしながら、圧力差分ｄＰは吸入空気量だけでなく燃料噴射量にも依存している。図４は、吸入空気量と圧力差分ｄＰとの相関関係を示す図である。また、図５は、燃料噴射量と圧力差分ｄＰとの相関関係を示す図である。尚、図４に示す関係は、機関回転速度及び燃料噴射量が一定である場合を示しており、また、図５に示す関係は、機関回転速度及び吸入空気量が一定である場合を示している。図４に示すように、吸入空気量が増加するとそれに応じて圧力差分ｄＰも増加する。一方において、図５に示すように、燃料噴射量が増加すると、気化潜熱の影響によって圧力差分ｄＰは低下する。
【００１５】
このように、断熱圧縮時の混合気の圧力は、吸入空気量及び燃料噴射量によって変化する。そこで、本実施の形態１の装置では、吸入空気量及び燃料噴射量と圧力差分ｄＰとの関係を考慮した上でＣＰＳの劣化有無を判定することとする。以下、本実施の形態１の装置において、ＣＰＳの劣化有無を判定し、ＣＰＳの感度補正を行う具体的処理について、フローチャートを用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態１でＥＣＵにより実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。また、図２はクランク角に対する筒内圧の変化を示す図である。この図に示すように、先ず、１燃焼サイクルの断熱圧縮行程期間中における任意の２点（クランク角）において、ＣＰＳを用いて筒内圧Ｐ１，Ｐ２が取得される（ステップＳ２）。次に、筒内圧Ｐ１，Ｐ２の圧力差分ｄＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）が算出される（ステップＳ４）。次に、上記任意の２点において吸入空気量Ａ＿ａｉｒ及び燃料噴射量Ａ＿ｉｎｊが取得される（ステップＳ６）。
【００１７】
次に、上記ステップＳ６において取得された吸入空気量Ａ＿ａｉｒ及び燃料噴射量Ａ＿ｉｎｊに基づいて、圧力差分ｄＰの推定値ｄＰ＿ｔｒｕｅが取得される（ステップＳ８）。図３は、燃料噴射量及び吸入空気量と圧力差分ｄＰの関係を示す図である。この図に示すように、圧力差分ｄＰは、吸入空気量が増加するほど増加し、また、燃料噴射量が増加するほど減少する傾向にある。ＥＣＵは、上記任意の２点について図３に示す関係を規定したマップを記憶している。ここでは、具体的には、燃料噴射量及び吸入空気量に対応する圧力差分ｄＰ＿ｔｒｕｅがこのマップから特定される。なお、圧力差分ｄＰ＿ｔｒｕｅは上記マップに限らず、燃料噴射量及び吸入空気量を用いた周知の演算によって算出することとしてもよい。
【００１８】
次に、上記ステップＳ４にて取得された圧力差分ｄＰと上記ステップＳ８にて取得された圧力差分ｄＰ＿ｔｒｕｅとの差の絶対値が所定値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ１０）。ここでは、具体的には、実値から算出された圧力差分ｄＰが状態量から推定された圧力差分ｄＰ＿ｔｒｕｅから乖離しているか否かによって、ＣＰＳ感度異常の有無が判定される。その結果、｜ｄＰ−ｄＰ＿ｔｒｕｅ｜＞所定値の成立が認められない場合には、ＣＰＳの感度正常と判定されて（ステップＳ１２）、本ルーチンは終了される。一方、本ステップＳ１０において、｜ｄＰ−ｄＰ＿ｔｒｕｅ｜＞所定値の成立が認められた場合には、ＣＰＳの感度異常と判定される（ステップＳ１４）。
【００１９】
上記ステップＳ１４にてＣＰＳが感度異常と判定されると、次に、ＣＰＳの感度補正が行われて、検出値Ｐが感度補正後筒内圧Ｐ＿ｈｏｓｅｉに補正される（ステップＳ１６）。ここでは、具体的には、取得された圧力差分ｄＰ及びｄＰ＿ｔｒｕｅを用いた次式（１）によって感度補正後筒内圧Ｐ＿ｈｏｓｅｉが算出される。
Ｐ＿ｈｏｓｅｉ＝Ｐ×ｄＰ／ｄＰ＿ｔｒｕｅ    ・・・（１）
【００２０】
以上説明したとおり、本実施の形態１の装置によれば、簡易な構成でＣＰＳの感度異常の有無を高精度に判定することが可能となる。また、ＣＰＳが感度異常と判定された場合に、その検出値が補正されるので、不正確なＣＰＳ検出値が制御パラメータとして使用されることによるエミッションの悪化や燃費の悪化を有効に回避することができる。
【００２１】
なお、上述した実施の形態１の装置では、ＥＣＵが上記ステップＳ２からＳ４の処理を実行することにより第１の発明の第一手段が実行され、ＥＣＵが上記ステップＳ６からＳ８の処理を実行することにより第１の発明の第二手段が実行され、ＥＣＵが上記ステップＳ１０からＳ１４の処理を実行することにより第１の発明の判定手段が実行され、ＥＣＵが上記ステップＳ１６の処理を実行することにより第１の発明の補正手段が実行されている。
【００２２】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図を参照して説明する。
【００２３】
上述した実施の形態１の装置では、ＣＰＳの実値に基づいて算出された圧力差分ｄＰが燃料噴射量及び吸入空気量の検出値に基づいて推定された圧力差分ｄＰ＿ｔｒｕｅから乖離しているか否かによってＣＰＳの感度異常有無を判定することとした。ここで、Ａ／Ｆにインバランスが発生している場合には、ＣＰＳの感度が正常であるにも係わらず圧力差分ｄＰが圧力差分ｄＰ＿ｔｒｕｅから乖離することがある。図６及び図７は、燃料噴射量に対する圧力差分ｄＰの関係を示す図である。図６に示すように、燃料噴射装置の異常（以下、燃料異常）が発生している場合には、ＣＰＳの実測値から算出された圧力差分ｄＰ（図中の白丸）と吸入空気量と燃料噴射量のマップから取得された圧力差分ｄＰ＿ｔｒｕｅとが乖離している。また、図７に示すように、エアフローメータの異常（以下、空気量異常）が発生している場合には、ＣＰＳの実測値から算出された圧力差分ｄＰ（図中の白丸）と吸入空気量と燃料噴射量のマップから取得された圧力差分ｄＰ＿ｔｒｕｅとが乖離している。
【００２４】
そこで、本発明の実施の形態２の装置では、以下の方法で燃料異常と空気量異常を切り分けて判定することとする。図８は、燃料異常と空気量異常を切り分ける方法を説明するための図である。この図に示すように、空気量異常が発生している場合には、燃料噴射量の変化に対応する圧力差分ｄＰの変化特性が正常時と異なるものとなる。このため、圧力差分ｄＰが圧力差分ｄＰ＿ｔｒｕｅから乖離している場合において、燃料噴射量を±ａ［ｇ］変化させたときの圧力差分ｄＰの変化量が、空気量正常時の±ｂ［ＭＰａ］とならない場合には空気量異常と判定することができ、また空気量正常時の±ｂ［ＭＰａ］となる場合には、燃料異常と判定することができる。
【００２５】
次に、本実施の形態２で実行される制御の詳細についてフローチャートを用いて説明する。図９は、本実施の形態２でＥＣＵにより実行される制御のためのルーチンを示すフローチャートである。なお、このルーチンは、ＣＰＳに感度異常が発生していないことが他の公知な手法によって明らかにされている場合に実行されるものとする。
【００２６】
図９に示すルーチンのステップＳ２からＳ１０では、図１に示すルーチンにおけるステップＳ２からＳ１０と同様の処理が実行される。上記ステップＳ１０の処理の結果、｜ｄＰ−ｄＰ＿ｔｒｕｅ｜＞所定値の成立が認められない場合には、Ａ／Ｆのインバランスは発生していないと判断されて、次のステップに移行し、正常判定が行われて（ステップＳ２０）、本ルーチンは終了される。
【００２７】
一方、上記ステップＳ１０において、｜ｄＰ−ｄＰ＿ｔｒｕｅ｜＞所定値の成立が認められた場合には、Ａ／Ｆのインバランスが発生していると判定される（ステップＳ２２）。その場合、次に燃料噴射量のアクティブ制御によって燃料噴射量を±ａ［ｇ］変化させる処理が実行される（ステップＳ２４）。また、このステップでは、燃料噴射量を±ａ［ｇ］変化させた場合の圧力差分ｄＰの変化量ΔｄＰが算出される。
【００２８】
次に、圧力差分変化量±ｂが取得される（ステップＳ２６）。ＥＣＵは、燃料噴射量に対する圧力差分ｄＰを吸入空気量毎のマップとして記憶している。ここでは、具体的には、上記ステップＳ２において取得された吸入空気量Ａ＿ｉｎｊに対応するマップを用いて、燃料噴射量を±ａ変化させた場合の圧力差分変化量±ｂが取得される。
【００２９】
次に、上記ステップＳ２４にて算出された変化量ΔｄＰが上記ステップＳ２６にて取得された圧力差分変化量±ｂであるか否かが判定される（ステップＳ２８）。その結果、変化量ΔｄＰが±ｂでないと判定された場合には、空気量異常と判定される（ステップＳ３０）。一方、変化量ΔｄＰが±ｂであると判定された場合には、空気量は正常であると判断することができるので、次にステップにて燃料異常と判定される（ステップＳ３２）。
【００３０】
以上説明したとおり、本実施の形態２の装置によれば、ＣＰＳの感度異常が発生していない場合において、空気量異常及び燃料異常の有無を高精度に切り分けて判定することが可能となる。
【図１】
2016033351.tif 000003
【図２】
2016033351.tif 000004
【図３】
2016033351.tif 000005
【図４】
2016033351.tif 000006
【図５】
2016033351.tif 000007
【図６】
2016033351.tif 000008
【図７】
2016033351.tif 000009
【図８】
2016033351.tif 000010
【図９】
2016033351.tif 000011