JP7225593B2 - 圧縮着火式エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
エンジン1は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えている。シリンダブロック12の内部に複数のシリンダ11が形成されている。図1及び図2では、一つのシリンダ11のみを示す。エンジン1は、多気筒エンジンである。
第1吸気温度センサSW2:吸気通路40におけるエアクリーナー41の下流に配置されかつ、吸気通路40を流れる新気の温度を計測する
第1圧力センサSW3:吸気通路40におけるEGR通路52の接続位置よりも下流でかつ、過給機44の上流に配置されかつ、過給機44に流入するガスの圧力を計測する
第2吸気温度センサSW4:吸気通路40における過給機44の下流でかつ、バイパス通路47の接続位置よりも上流に配置されかつ、過給機44から流出したガスの温度を計測する
吸気圧センサSW5:サージタンク42に取り付けられかつ、過給機44の下流のガスの圧力を計測する
筒内圧センサSW6:各シリンダ11に対応してシリンダヘッド13に取り付けられかつ、各燃焼室17内の圧力を計測する
排気温度センサSW7:排気通路50に配置されかつ、燃焼室17から排出した排気ガスの温度を計測する
リニアO2センサSW8:排気通路50における上流の触媒コンバーターよりも上流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度を計測する
ラムダO2センサSW9:上流の触媒コンバーターにおける三元触媒511の下流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度を計測する
水温センサSW10:エンジン1に取り付けられかつ、冷却水の温度を計測する
クランク角センサSW11:エンジン1に取り付けられかつ、クランクシャフト15の回転角を計測する
アクセル開度センサSW12:アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を計測する
吸気カム角センサSW13:エンジン1に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角を計測する
排気カム角センサSW14:エンジン1に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角を計測する
EGR差圧センサSW15:EGR通路52に配置されかつ、EGR弁54の上流及び下流の差圧を計測する
燃圧センサSW16:燃料供給システム61のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ6に供給する燃料の圧力を計測する
第3吸気温度センサSW17:サージタンク42に取り付けられかつ、サージタンク42内のガスの温度、換言すると燃焼室17に導入される吸気の温度を計測する。
エンジン1は、燃費の向上及び排出ガス性能の向上を主目的として、所定の運転状態のときに、圧縮自己着火による燃焼を行う。自己着火による燃焼は、圧縮開始前の燃焼室17の中の温度がばらつくと、自己着火のタイミングが大きく変化する。そこで、エンジン1は、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼を行う。
図6は、エンジン1の制御に係るマップ501を例示している。マップ501は、ECU10のメモリ102に記憶されている。マップ501は、エンジン1の温間時のマップである。マップ501は、エンジン1の負荷及び回転数によって規定されている。マップ501は、負荷の高低及び回転数の高低に対し、大別して三つの領域に分かれる。具体的に、三つの領域は、実線により境界を示すように、アイドル運転を含みかつ、低回転及び中回転の領域に広がる低負荷領域A1、低負荷領域A1よりも負荷が高い中高負荷領域A2、A3、A4、並びに、低負荷領域A1及び中高負荷領域A2、A3、A4よりも回転数の高い高回転領域A5である。
エンジン1が低負荷領域A1において運転しているときに、エンジン1は、SPCCI燃焼を行う。
エンジン1が中高負荷領域A2、A3、A4において運転しているときも、エンジン1は、低負荷領域A1と同様に、SPCCI燃焼を行う。
ここで、マップ501に示すように、低負荷領域A1の一部、及び、中負荷領域A2の一部においては、過給機44はオフである(S/C OFF参照)。詳細には、低負荷領域A1における低回転側の領域において、過給機44はオフである。低負荷領域A1における高回転側の領域においては、エンジン1の回転数が高くなることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機44はオンである。また、中負荷領域A2における低負荷低回転側の一部の領域において、過給機44はオフである。中負荷領域A2における高負荷側の領域においては、燃料噴射量が増えることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機44はオンである。また、中負荷領域A2における高回転側の領域においても過給機44はオンである。
エンジン1の回転数が高いと、クランク角が1°変化するのに要する時間が短くなる。燃焼室17内において混合気を成層化することが困難になる。エンジン1の回転数が高くなると、SPCCI燃焼を行うことが困難になる。
図7A及び7Bは、エンジン1の制御ロジックを実行するECU10の機能構成を例示するブロック図である。ECU10は、メモリ102に記憶している制御ロジックに従いエンジン1を運転する。具体的にECU10は、各センサSW1~SW17の信号に基づいて、エンジン1の運転状態を判断すると共に、燃焼室17の中の燃焼が、運転状態に応じたSI率の燃焼となるよう、燃焼室17の中の状態量の調節、噴射量の調節、噴射タイミングの調節、及び、点火タイミングの調節を行うための演算を行う。
前述したエンジン1の制御ロジックに従って、ECU10は、エンジン1の運転を制御する。ECU10は、エンジン1の運転中に、筒内圧センサSW6が計測をした燃焼室17内の圧力変動の計測値に基づいて演算を行うことにより、CI燃焼開始時期θciを推定する。ECU10は、推定したθciに基づいて点火タイミング等の補正を行う。こうすることで、実際のθciが、目標のθciに近づくから、エンジン1の燃焼騒音が抑制されると共に、エンジン1の燃費効率を向上させることができる。
図7Bを参照しながら、ECU10における筒内圧センサSW6の信号処理を説明する。ECU10のI/F回路103には、前述したように、第1ローパスフィルタ(LPF)1031が設けられている。また、ECU10のマイクロコンピュータ101は、A/D変換器101j、バンドパスフィルタ(BPF)101l、及び、第2ローパスフィルタ(LPF)101nが設けられていると共に、第1着火時期推定部101o、第2着火時期推定部101p、選択部101q、角度同期処理部101r、圧力変換部101s、及び、燃焼パラメータ算出部101tの各機能ブロックを有している。ここで、第1着火時期推定部101oは「着火時期推定部」の例示であり、第2着火時期推定部101pは「第2の着火時期推定部」の例示である。
本願発明者らは、θciの推定について鋭意研究した結果、次のような知見を得た。図8は、筒内圧センサSW6が計測した筒内圧を周波数解析した結果を示した図である。図8は、エンジン1の所定の回転数及びエンジン1の所定の負荷において、SI燃焼のみが行われたときの結果(破線)と、CI燃焼のみが行われたときの結果(実線)とを比較して示している。本願発明者らは、第1周波数f1以上かつ第2周波数f2以下の第1特定周波数帯域S1では、SI燃焼時とCI燃焼時とで筒内圧のスペクトルが明らかに相違することを突き止めた。
次に、ECU10の燃焼パラメータ算出部101tが行う、質量燃焼割合の算出手順について、図13のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、ステップS31にて、ECU10は、センサ信号記憶部1023に記憶されている筒内圧センサSW6の信号を読み出す。
次に、筒内圧センサSW6から出力された電圧を絶対圧に変換するために必要な、オフセット量OFFSETの算出手順について図14のフローを参照しながら説明する。
本願発明者らは、SPCCI燃焼のCI燃焼時に生じる圧力波の周波数が、SI燃焼のノッキング発生時に生じる圧力波(定在波)の周波数に近いことを見出した。当該圧力波が発生したことを検出すれば、SPCCI燃焼のCI燃焼が開始したタイミングを推定することができる。θciを推定する第2の手法は、CI燃焼時に生じる圧力波の発生を検出することにより、CI燃焼開始時期θciを推定する。
前述の通り、第1着火時期推定部101oが推定したθci1、及び、第2着火時期推定部101pが推定したθci2はそれぞれ、選択部101qに入力される。選択部101qは、以下の条件に従って、θciを選択する。
1)θci1及びθci2のいずれか一方のみが推定されたときには、当該CI燃焼開始時期をθciに選択する。
2)θci1及びθci2の両方が推定されたときには、進角側のCI燃焼開始時期をθciに選択する。
例えば、図7Aの筒内状態量制御部101cに示すように、ECU10は、筒内状態量に基づいて、各アクチュエータを制御する。そのときに用いる筒内状態量としては、種々のパラメータが考えられるものの、本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、筒内状態量として、各燃焼サイクルにおいて実際に到達したであろう筒内温度Tin(実Tin)を用いることを見出した。
前述のように、目標SI率/目標θci設定部101aは、エンジン1の運転状態に対応して定めた制御量として、SI率の目標値(目標SI率)と、CI時期の目標値(目標θci)とを演算する。ECU10は、図7Aに示した筒内状態量制御部101c等を通じて、SI率が目標SI率となるように、かつ、θciが目標θciとなるように、少なくとも点火プラグ25に制御信号を出力する。なお、以下に説明するように、各アクチュエータに出力される制御信号は、目標筒内温度(目標Tin)に基づいて生成される。ECU10は、そうして生成される制御信号を通じて、SPCCI燃焼における燃焼波形をコントロールすることができる。
目標筒内状態量設定部101bは、目標SI率と目標θciとに基づいて、目標筒内温度(目標Tin)を決定する。ここで、目標筒内状態量設定部101bにより決定される目標Tinは、目標SI率及び目標θciに対応した筒内温度である。詳しくは、目標Tinは、SI率とθciとが、双方とも目標値を実現したときの筒内温度である。
SI時期演算部101zは、図13に示した制御プロセスを実行するように構成されている。すなわち、SI時期演算部101zは、筒内圧センサSW6の検知信号に基づいて、各燃焼サイクルにおいて実現したであろうθmfb10の値を事後に推定する。
第1着火時期推定部101o、第2着火時期推定部101p、及び、選択部101qについては、前述した通りである。すなわち、第1着火時期推定部101oは、筒内圧センサSW6の検知信号に基づいて図11に示した制御プロセスを実行することにより、θci1を推定する。一方、第2着火時期推定部10pは、筒内圧センサSW6の検知信号に基づいて図16に示した制御プロセスを実行することにより、θci2を推定する。
前述のように、選択部101qは、以下の条件に従って、実θciを選択する。
1)θci1及びθci2のいずれか一方のみが推定されたときには、当該CI時期を実θciに選択する。
2)θci1及びθci2の両方が推定されたときには、進角側のCI時期を実θciに選択する。
CI確率演算部101yは、選択部101qによる判定に基づいて、CI確率Pciを繰り返し更新する。CI確率演算部101yが行うPciの更新手順について、図19のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、ステップS51にて、CI確率演算部101yは、各種パラメータを読み込む。このステップS51において読み込まれるパラメータには、各燃焼サイクルにおいてCI燃焼が生じたか否かを示すフラグが含まれる。
筒内温度判定部101αは、実Tinを推定するための第1の手法と、同パラメータを推定するための第2の手法とを使い分けて実行する。具体的に、選択部101qによって実θciが選択されたときには、第1の手法を実行する一方、実θciが選択されなかったときには、第2の手法を実行する。以下、各手法において筒内温度判定部101αが行う処理について、順に説明をする。
まず、筒内温度判定部101αは、第1の手法を実行するとき、選択部101qによって選択された実θciと、SI時期演算部101zにより算出されたθmfb10と、を読み込む。筒内温度判定部101αは、そうして読み込まれた実θciとθmfb10とに基づいて実Tinを推定するとともに、その推定値の高低を判定する。この判定に際して、筒内温度判定部101αは、目標筒内状態量設定部101bにより決定された目標Tinを読み込むとともに、実Tinと目標Tinとに基づいた判定を行うよう構成されている。
まず、筒内温度判定部101αは、第2の手法を実行するとき、CI確率演算部101yによって算出されたPciと、SI時期演算部101zにより算出されたθmfb10と、を読み込む。筒内温度判定部101αは、そうして読み込まれたPciとθmfb10とに基づいて実Tinを推定するとともに、その推定値の高低を判定する。この判定に際して、筒内温度判定部101αは、目標筒内状態量設定部101bにより決定された目標Tinを読み込むとともに、実Tinと目標Tinとに基づいた判定を行うよう構成されている。
以下、第1の推定手法と第2の推定手法との使い分け、及び、実Tinに基づいた制御の具体例について、図18に示すフローチャートを用いて説明をする・
まず、筒内温度判定部101αは、予め算出/選択したθmfb10、実θci、Pci、目標Tin等のパラメータを読み込む(ステップS61)。
実Tinの推定精度を高めるための方策としては、第1及び第2マップの決定方法に工夫を凝らすことが考えられる。本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、第1及び第2マップを決定するときに、ベイズ推定の手法を取り入れるに至った。
離散時刻tにおける状態量xと表記する。式(1)に示すようにxは実数である。
Pは、CI確率Pciをr(x)と表記すると、下式(3)によって与えることができる。
本願発明者らは、第1及び第2マップを決定する際に、より正確なマップを作成するべく、関数fとして、筒内温度xのみならず、θmfb10にも依存する一次関数を用いることにした。確率rについても同様に、筒内温度xとθmfbとから決定されるロジスティック関数を用いることにした。これらの関数を用いて、本願発明者らは繰り返しシミュレーションを行って、第1マップと第2マップを作成した。
尚、ここに開示する技術は、前述した構成のエンジン1に適用することに限定されない。エンジン1は、様々な構成を採用することが可能である。
10 ECU(制御部)
11 シリンダ
13 シリンダヘッド
17 燃焼室
55 EGRシステム(筒内温度調整部)
101a 目標SI率/目標θci設定部
101b 目標筒内状態量制御部
101i 点火制御部
101l 第1バンドパスフィルタ
101m 第2バンドパスフィルタ
101o 第1着火時期推定部(着火時期推定部)
101p 第2着火時期推定部(第2の着火時期推定部)
101q 選択部(CI有無判定部)
101y CI確率演算部
101α 筒内温度判定部
1022 目標θci記憶部(目標タイミング記憶部)
1024 しきい値記憶部
1025 マップ記憶部
25 点火プラグ(点火部)
3 ピストン
6 インジェクタ(燃料噴射部)
SW1 エアフローセンサ(計測部)
SW2 第1吸気温度センサ(計測部)
SW3 第1圧力センサ(計測部)
SW4 第2吸気温度センサ(計測部)
SW5 吸気圧センサ(計測部)
SW6 筒内圧センサ(計測部)
SW7 排気温度センサ(計測部)
SW8 リニアO2センサ(計測部)
SW9 ラムダO2センサ(計測部)
SW10 水温センサ(計測部)
SW11 クランク角センサ(計測部)
SW12 アクセル開度センサ(計測部)
SW13 吸気カム角センサ(計測部)
SW14 排気カム角センサ(計測部)
SW15 EGR差圧センサ(計測部)
SW16 燃圧センサ(計測部)
SW17 第3吸気温度センサ(計測部)
Claims (10)
- シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、
前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記点火部、前記燃料噴射部、及び前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部及び前記燃料噴射部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、圧縮行程での前記ピストンの圧縮仕事による圧力上昇と、前記火炎伝播を伴う燃焼の発熱から生じる圧力上昇とによって筒内温度が着火温度に到達した結果、圧縮上死点後に残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記制御部は、
前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、
前記計測部が計測をした前記燃焼室内の圧力に関係した筒内圧パラメータに基づいて、未燃混合気が実際に自己着火したタイミングを示す実CI時期を推定する着火時期推定部と、
前記着火時期推定部による推定結果に基づいて、所定のクランク角における筒内温度であって、前記燃焼室内に導入される排気ガスの温度及び量の少なくとも一方を調整することによって調節されるベース温度を判定する筒内温度判定部と、を有し、
前記筒内温度判定部は、前記実CI時期に基づいて前記ベース温度を推定するとともに、前記実CI時期が早いときには、遅いときに比して、前記ベース温度を高く推定し、
前記制御部は、前記計測部が計測をしたパラメータに基づいて、未燃混合気が自己着火するCI時期よりも進角側に位置しかつ質量燃焼割合が所定値となるクランク角を示すSI時期を演算し、
前記筒内温度判定部は、前記実CI時期と前記SI時期とに基づいて、
前記SI時期が同一の条件下では、前記実CI時期が進角するにつれて、前記ベース温度を高く推定するとともに、
前記実CI時期が同一の条件下では、前記SI時期が遅角するにつれて、前記ベース温度を高く推定する
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 - 請求項1に記載された圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御部に接続されていると共に、前記制御部からの信号を受けて前記ベース温度を調整する筒内温度調整部をさらに備え、
前記制御部は、前記エンジンの運転状態に対応した制御量の目標値を演算すると共に、該目標値に対応した前記所定のクランク角における目標筒内温度を決定し、
前記筒内温度判定部は、前記ベース温度の推定結果が前記目標筒内温度よりも高いときには、前記ベース温度が高いと判定する一方、前記推定結果が前記目標筒内温度よりも低いときには、前記ベース温度が低いと判定し、
前記制御部は、前記筒内温度判定部により前記ベース温度が高いと判定されたときには、当該ベース温度を低下させると共に、前記筒内温度判定部により前記ベース温度が低いと判定されたときには、当該ベース温度を上昇させるよう、前記筒内温度調整部に信号を出力する
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 - 請求項2に記載された圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記ベース温度の推定値と、前記目標筒内温度との差分に基づいて、前記筒内温度調整部へ出力する信号を制御する
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 - 請求項2又は3に記載された圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記燃焼室の中の混合気が燃焼するときに発生する全熱量に対し、火炎伝播により混合気が燃焼するときに発生する熱量の割合に関係する指標としての熱量比率の目標値と、未燃混合気が自己着火をするタイミングの目標値とをそれぞれを決定するとともに、各目標値に基づいて前記目標筒内温度を決定し、
前記制御部は、前記目標筒内温度を実現するように、前記点火部に信号を出力する
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 - 請求項2から4のいずれか1項に記載された圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記筒内温度調整部は、前記エンジンに設けられかつ、前記燃焼室の中の混合気に含まれるEGRガスの量を変更するEGRシステムを有し、
前記EGRシステムは、吸気弁と排気弁との両方が開弁するオーバーラップ期間の長さを調整するように構成された内部EGRシステムと、吸気通路と排気通路との間に接続されるEGR通路における排気ガスの流量を調整するように構成された外部EGRシステムと、の少なくとも一方によって構成されている
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 - シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、
前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記点火部、前記燃料噴射部、及び前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部及び前記燃料噴射部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、圧縮行程での前記ピストンの圧縮仕事による圧力上昇と、前記火炎伝播を伴う燃焼の発熱から生じる圧力上昇とによって筒内温度が着火温度に到達した結果、圧縮上死点後に残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記制御部は、
前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、
前記計測部が計測をした前記燃焼室内の圧力に関係した筒内圧パラメータに基づいて、未燃混合気が実際に自己着火したタイミングを示す実CI時期を推定する着火時期推定部と、
前記着火時期推定部による推定結果に基づいて、所定のクランク角における筒内温度であって、前記燃焼室内に導入される排気ガスの温度及び量の少なくとも一方を調整することによって調節されるベース温度を判定する筒内温度判定部と、を有し、
前記筒内温度判定部は、前記実CI時期に基づいて前記ベース温度を推定するとともに、前記実CI時期が早いときには、遅いときに比して、前記ベース温度を高く推定し、
前記計測部は、前記燃焼室に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力を計測する筒内圧センサを含み、
前記着火時期推定部は、前記筒内圧パラメータを示す信号として、前記筒内圧センサの計測信号を用いるように構成され、
前記制御部は、前記筒内圧センサの計測信号のうち、第1周波数以上かつ第2周波数以下の周波数を有する信号を通過させる第1バンドパスフィルタを有し、
前記着火時期推定部は、前記点火部による強制点火後に、前記第1バンドパスフィルタを通過した計測信号が第1しきい値よりも小さくなるタイミングを前記実CI時期と推定し、
前記第1周波数及び前記第2周波数は、0.5kHz以上かつ4.0kHz以下の範囲に設定されている
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 - シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、
前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記点火部、前記燃料噴射部、及び前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部及び前記燃料噴射部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、圧縮行程での前記ピストンの圧縮仕事による圧力上昇と、前記火炎伝播を伴う燃焼の発熱から生じる圧力上昇とによって筒内温度が着火温度に到達した結果、圧縮上死点後に残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記制御部は、
前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、
前記計測部が計測をした前記燃焼室内の圧力に関係した筒内圧パラメータに基づいて、未燃混合気が実際に自己着火したタイミングを示す実CI時期を推定する着火時期推定部と、
前記着火時期推定部による推定結果に基づいて、所定のクランク角における筒内温度であって、前記燃焼室内に導入される排気ガスの温度及び量の少なくとも一方を調整することによって調節されるベース温度を判定する筒内温度判定部と、を有し、
前記筒内温度判定部は、前記実CI時期に基づいて前記ベース温度を推定するとともに、前記実CI時期が早いときには、遅いときに比して、前記ベース温度を高く推定し、
前記計測部は、前記燃焼室に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力を計測する筒内圧センサを含み、
前記着火時期推定部は、前記筒内圧パラメータを示す信号として、前記筒内圧センサの計測信号を用いるように構成され、
前記制御部は、前記筒内圧センサの計測信号から第3周波数以上かつ第4周波数以下の周波数を有する信号を通過させる第2バンドパスフィルタを有し、
前記制御部はまた、前記点火部による強制点火後に、前記第2バンドパスフィルタを通過した計測信号が第2しきい値を超えるタイミングを前記実CI時期と推定し、
前記第3周波数及び前記第4周波数は、5.5kHz以上かつ8.0kHz以下の範囲に設定されている
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 - シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、
前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記点火部、前記燃料噴射部、及び前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部及び前記燃料噴射部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、圧縮行程での前記ピストンの圧縮仕事による圧力上昇と、前記火炎伝播を伴う燃焼の発熱から生じる圧力上昇とによって筒内温度が着火温度に到達した結果、圧縮上死点後に残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記制御部は、
前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、
前記計測部が計測をした前記燃焼室内の圧力に関係した筒内圧パラメータに基づいて、未燃混合気が実際に自己着火したタイミングを示す実CI時期を推定する着火時期推定部と、
前記着火時期推定部による推定結果に基づいて、所定のクランク角における筒内温度であって、前記燃焼室内に導入される排気ガスの温度及び量の少なくとも一方を調整することによって調節されるベース温度を判定する筒内温度判定部と、を有し、
前記筒内温度判定部は、前記実CI時期に基づいて前記ベース温度を推定するとともに、前記実CI時期が早いときには、遅いときに比して、前記ベース温度を高く推定し、
前記制御部は、
前記計測部が計測をした前記燃焼室内の圧力に関係した筒内圧パラメータに基づいて、未燃混合気が実際に自己着火したか否かを判定するCI有無判定部と、
前記CI有無判定部による判定結果に基づいて、前記エンジンの運転に際して実際に自己着火をする確率を示すCI確率を演算するCI確率演算部と、を有し、
前記筒内温度判定部は、前記実CI時期を推定できなかった場合には、前記CI確率に基づいて前記ベース温度を推定するとともに、前記CI確率が大きいときには、該CI確率が小さいときに比して前記ベース温度を高く推定する
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 - シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、
前記エンジンに設けられかつ、前記燃焼室の中の混合気に含まれるEGRガスの量の割合であるEGR率を変更することにより、前記シリンダにおける筒内温度を調整する筒内温度調整部と、
前記燃焼室に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力を計測する筒内圧センサを少なくとも含みかつ、前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記点火部、前記燃料噴射部、前記筒内温度調整部、及び、前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部、前記燃料噴射部、及び、前記筒内温度調整部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、圧縮行程での前記ピストンの圧縮仕事による圧力上昇と、前記火炎伝播を伴う燃焼の発熱から生じる圧力上昇とによって筒内温度が着火温度に到達した結果、圧縮上死点後に残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記制御部は、
前記未燃混合気が自己着火する目標タイミングを記憶する目標タイミング記憶部と、
前記目標タイミング記憶部に記憶されている目標タイミングに基づいて、前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、を有し、
前記制御部はまた、
前記筒内圧センサの計測信号のうち、第1周波数以上かつ第2周波数以下の周波数を有する信号を通過させる第1バンドパスフィルタと、
しきい値としての第1しきい値を記憶するしきい値記憶部と、
前記第1バンドパスフィルタを通過した計測信号の値が、前記第1しきい値よりも小さくなるタイミングを、未燃混合気が実際に自己着火したタイミングを示す実CI時期と推定する着火時期推定部と、
前記着火時期推定部により推定された実CI時期を記憶するCI時期記憶部と、
前記CI時期記憶部に記憶されている実CI時期に基づいて、所定のクランク角における筒内温度であって、前記燃焼室内に導入される排気ガスの温度及び量の少なくとも一方を調整することによって調節されるベース温度を推定するとともに、当該推定結果に基づいて前記ベース温度を判定する筒内温度判定部と、を有し、
前記第1周波数及び前記第2周波数は、0.5kHz以上かつ4.0kHz以下の範囲に設定され、
前記筒内温度判定部は、前記実CI時期が早いときには、遅いときに比して、前記ベース温度を高く推定し、
前記制御部は、前記エンジンの運転状態に対応した制御量の目標値を演算すると共に、該目標値に対応した前記所定のクランク角における目標筒内温度を決定し、
前記筒内温度判定部は、前記ベース温度の推定結果が前記目標筒内温度よりも高いときには、前記ベース温度が高いと判定する一方、前記推定結果が前記目標筒内温度よりも低いときには、前記ベース温度が低いと判定し、
前記制御部は、前記筒内温度判定部により前記ベース温度が高いと判定されたときには、当該ベース温度を低下させると共に、前記筒内温度判定部により前記ベース温度が低いと判定されたときには、当該ベース温度を上昇させるよう、前記筒内温度調整部に信号を出力する
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。 - シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、
前記エンジンに設けられかつ、前記燃焼室の中の混合気に含まれるEGRガスの量の割合であるEGR率を変更することにより、前記シリンダにおける筒内温度を調整する筒内温度調整部と、
前記燃焼室に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力を計測する筒内圧センサを少なくとも含みかつ、前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記点火部、前記燃料噴射部、前記筒内温度調整部、及び、前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部、前記燃料噴射部、及び、前記筒内温度調整部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、圧縮行程での前記ピストンの圧縮仕事による圧力上昇と、前記火炎伝播を伴う燃焼の発熱から生じる圧力上昇とによって筒内温度が着火温度に到達した結果、圧縮上死点後に残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記制御部は、
前記未燃混合気が自己着火する目標タイミングを記憶する目標タイミング記憶部と、
前記目標タイミング記憶部に記憶されている目標タイミングに基づいて、前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、を有し、
前記制御部はまた、
前記筒内圧センサの計測信号のうち、第3周波数以上かつ第4周波数以下の周波数を有する信号を通過させる第2バンドパスフィルタと、
しきい値としての第2しきい値を記憶するしきい値記憶部と、
前記第2バンドパスフィルタを通過した計測信号の値が、前記第2しきい値を超えるタイミングを、未燃混合気が実際に自己着火したタイミングを示す実CI時期と推定する着火時期推定部と、
前記着火時期推定部により推定された実CI時期を記憶するCI時期記憶部と、
前記CI時期記憶部に記憶されている実CI時期に基づいて、所定のクランク角における筒内温度であって、前記燃焼室内に導入される排気ガスの温度及び量の少なくとも一方を調整することによって調節されるベース温度を推定するとともに、当該推定結果に基づいて前記ベース温度を判定する筒内温度判定部と、を有し、
前記筒内温度判定部は、前記実CI時期が早いときには、遅いときに比して、前記ベース温度を高く推定し、
前記制御部は、前記エンジンの運転状態に対応した制御量の目標値を演算すると共に、該目標値に対応した前記所定のクランク角における目標筒内温度を決定し、
前記筒内温度判定部は、前記ベース温度の推定結果が前記目標筒内温度よりも高いときには、前記ベース温度が高いと判定する一方、前記推定結果が前記目標筒内温度よりも低いときには、前記ベース温度が低いと判定し、
前記制御部は、前記筒内温度判定部により前記ベース温度が高いと判定されたときには、当該ベース温度を低下させると共に、前記筒内温度判定部により前記ベース温度が低いと判定されたときには、当該ベース温度を上昇させるよう、前記筒内温度調整部に信号を出力する
ことを特徴とする圧縮着火式エンジンの制御装置。
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