JP2006170183A - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 必要充分なトルクを確保しつつ、排気エミッションを確実に低減させることできる内燃機関の制御装置および制御方法の提供。
【解決手段】 燃料および空気の混合気を燃焼室3内で燃焼させて動力を発生する内燃機関1は、筒内圧力を検出する筒内圧センサ15と、ECU20とを備える。ECU20は、筒内圧センサ15によって検出された筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合MFBを算出し、当該燃焼割合MFBが目標値と一致するように点火時期を設定すると共に、燃焼室3内の燃焼に関連するパラメータである1サイクル中の最大筒内圧力に基づいて、内燃機関1のトルクの低下が許容範囲内に収まるように点火時期を遅角させるための補正量を設定する。
【選択図】 図1
【解決手段】 燃料および空気の混合気を燃焼室3内で燃焼させて動力を発生する内燃機関1は、筒内圧力を検出する筒内圧センサ15と、ECU20とを備える。ECU20は、筒内圧センサ15によって検出された筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合MFBを算出し、当該燃焼割合MFBが目標値と一致するように点火時期を設定すると共に、燃焼室3内の燃焼に関連するパラメータである1サイクル中の最大筒内圧力に基づいて、内燃機関1のトルクの低下が許容範囲内に収まるように点火時期を遅角させるための補正量を設定する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、燃料および空気の混合気を燃焼室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制御方法に関する。
従来から、内燃機関の燃焼室における混合気の燃焼開始時期(火花点火時期または圧縮着火時期)を大きなトルクが得られると共にノッキングが発生しない最適なタイミング(MBT:Minimum advance for Best Torque)に設定するために、燃焼室における燃焼割合に基づいて燃焼開始時期を進角または遅角させるものが知られている(例えば、特許文献1および2参照。)。また、希薄燃焼運転を実行する内燃機関において、NOxを低減させつつ安定した燃焼状態を得るために、圧縮行程中の少なくとも2点における燃焼割合がそれぞれ目標燃焼割合になるように点火時期及び燃料噴射量をフィードバック制御する手法も知られている(例えば、特許文献3参照。)。
上述の最適な燃焼開始時期(MBT)は、ノッキングを発生させてしまう点火または着火時期の近傍にあることから、ノッキングが発生しないようにしながら燃焼開始時期をできる限り進角させることにより、燃焼開始時期をMBTに近づけて内燃機関に大きなトルクを発生させることができる。しかしながら、このように燃焼開始時期をMBTに近づけるべく燃焼開始時期を進角させた場合、NOx等の排気エミッションが増加してしまうおそれもある。
そこで、本発明は、必要充分なトルクを確保しつつ、排気エミッションを確実に低減させることできる内燃機関の制御装置および制御方法の提供を目的とする。
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燃焼室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に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、燃焼割合算出手段によって算出される燃焼割合が目標値と一致するように燃焼室における燃焼開始時期を設定する燃焼開始時期設定手段と、燃焼室内の燃焼に関連する所定のパラメータに基づいて、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように燃焼開始時期の補正量を設定する補正手段とを備えることを特徴とする。
本発明による内燃機関の制御方法は、燃料室内における筒内圧力を検出する筒内圧検出手段を有し、燃料および空気の混合気を燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出し、当該燃焼割合が目標値と一致するように燃焼室における燃焼開始時期を設定すると共に、燃焼室内の燃焼に関連する所定のパラメータに基づいて、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように燃焼開始時期の補正量を設定することを特徴とする。
本発明によれば、必要充分なトルクを確保しつつ、排気エミッションを確実に低減させることできる内燃機関の制御装置および制御方法の実現が可能となる。
本発明による制御装置が適用される内燃機関では、燃焼割合算出手段によって算出される所定のタイミング(例えば上死点後8°)における燃焼割合が目標値(例えば50%)と一致するように燃焼室における燃焼開始時期(火花点火時期または圧縮着火時期)が燃焼開始時期設定手段によって設定(フィードバック制御)される。これにより、本発明による制御装置が適用された内燃機関では、基本的に、燃焼室における燃焼開始時期が概ね最適に設定されるので、ノッキングが発生しないようにしつつ内燃機関から大きなトルクを得ることができる。
ここで、燃焼室における燃焼開始時期が概ね最適に設定されている場合、燃焼開始時期を多少変化(遅角)させても、内燃機関が発生するトルクの低下は僅かであり、実用上許容され得る範囲内に収まる。また、燃焼開始時期を変化(遅角)させることにより、NOx等の排気エミッションを低減させることが可能である。これらの点に鑑みて、この制御装置には、燃焼開始時期の補正量を設定する補正手段が備えており、当該補正手段は、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように燃焼開始時期の補正量を設定する。これにより、この内燃機関の制御装置によれば、必要充分なトルクを確保しつつ、NOx等の排気エミッションを確実に低減させることが可能となる。
また、本発明による内燃機関の制御装置は、燃焼割合と目標値との偏差が所定範囲内にあるか否か判定する判定手段を更に備えるとよく、補正手段は、判定手段によって燃焼割合と目標値との偏差が所定範囲内にあると判断された場合に、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように燃焼開始時期を遅角させるための補正量を設定すると好ましい。
このような構成のもとでは、燃焼割合と目標値とが概ね一致して燃焼室における燃焼開始時期が概ね最適に設定され、大きなトルクが発生している場合にのみ、燃焼開始時期が遅角されることになるので、内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲から外れてしまうことを確実に抑制することが可能となる。
更に、所定のパラメータは、燃焼室における1サイクル中の最大筒内圧力であると好ましく、また、補正手段は、最大筒内圧力が所定割合だけ低下するように燃焼開始時期を遅角させるための補正量を設定すると好ましい。
一般に、図1において実線で示されるように、最適な点火時期(MBT、図1の例では、42°)付近では、燃焼室における1サイクル(吸気、圧縮、膨張、排気の4行程)中の最大筒内圧力は点火時期に概ね比例して増加し、予め実験・解析を行うことにより、点火時期と最大筒内圧力との相関を定めておくことができる。また、図1において破線で示されるように、燃焼室における1サイクル中の最大筒内圧力が高い程、NOx等の排気エミッションが増加する傾向にあるので、点火時期を遅角させて最大筒内圧力を低下させれば、NOx等の排気エミッションを低減させることが可能となる。
一方、燃焼室における燃焼開始時期が概ね最適に設定されている場合には内燃機関から充分に大きなトルクが得られており、この状態から、内燃機関の発生トルク(軸トルク)が例えば1%程度低下しても実用上許容され得ることが判明している。そして、MBTのもとでの軸トルクをTqMBTとすれば、図2からわかるように、内燃機関の軸トルクが例えば0.99×TqMBTとなる点火時期SAxを実験的に定めておくことができる。 また、点火時期SAxにおける最大筒内圧力Pxは、図1の点火時期と最大筒内圧力との相関から求められる。
従って、MBTでの最大筒内圧力をPMBTとしたときに、PMBT×(1−α)≧Pxとなるように最大筒内圧力の低下割合αを定め、最大筒内圧力が割合αだけ低下するように燃焼開始時期を遅角させた場合には、内燃機関が発生するトルクの低下を許容範囲内(最適な燃焼開始時期のトルクの例えばマイナス1%以下)に収めることが可能となる。 このように、上記所定のパラメータとして燃焼室における1サイクル中の最大筒内圧力を選択し、図1に例示される点火時期と最大筒内圧力との相関を用いて最大筒内圧力が割合αだけ低下するように燃焼開始時期を遅角させるための補正量を設定すれば、必要充分なトルクの確保と、NOx等の排気エミッションの低減とを実用上良好に両立させることが可能となる。
また、燃焼割合算出手段は、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を所定の指数で累乗した値との積値に基づいて燃焼割合を算出すると好ましい。
本発明者は、ある燃焼室について所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する際の演算負荷を低減すべく鋭意研究を行った。その結果、本発明者は、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(当該筒内圧力P(θ)の検出時)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)との積値P(θ)・Vκ(θ)(以下、適宜「PVκ」と記す)に着目した。
そして、本発明者は、クランク角に対する内燃機関の燃焼室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積値PVκの変化パターンとが図3に示されるような相関を有することを見出した。図3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値PVκをプロットしたものである。また、図3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)式に基づき、Q=∫dQ/dθ・Δθ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。また、図3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。
図3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積値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3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、積値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。
本発明の好ましい実施形態においては、燃焼室における熱発生量Qと積値PVκとの相関を利用して、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の積値PVκに基づいて、ある2点間におけるトータルの熱発生量に対する当該2点間の所定のタイミングまでの熱発生量の比である燃焼割合MFBが求められる。ここで、積値PVκに基づいて燃焼室における燃焼割合を算出すれば、高負荷な演算処理を要することなく燃焼室における燃焼割合を精度よく得ることができる。すなわち、図4に示されるように、積値PVκに基づいて求められる燃焼割合(同図における実線参照)は、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合(同図における破線参照)とほぼ一致する。
図4において、実線は、上述のモデル気筒においてクランク角=θとなるタイミングにおける燃焼割合を、次の(2)式に従うと共に、検出した筒内圧力P(θ)に基づいて算出し、プロットしたものである。ただし、簡単のために、κ=1.32とした。また、図4において、破線は、上述のモデル気筒においてクランク角=θとなるタイミングにおける燃焼割合を、上記(1)式および次の(3)式に従うと共に、検出した筒内圧力P(θ)に基づいて算出し、プロットしたものである。この場合も、簡単のために、κ=1.32とした。
更に、上記所定のタイミングは、吸気弁閉弁後かつ燃焼開始前に設定された第1のタイミングと、燃焼開始の後かつ排気弁開弁前に設定された第2のタイミングとの間に設定されるとよく、燃焼割合算出手段は、第1のタイミングと第2のタイミングとの間における積値の差分と、第1のタイミングと所定のタイミングとの間における積値の差分とに基づいて燃焼割合を算出すると好ましい。
この場合、当該所定のタイミングにおけるクランク角をθ0とすると、クランク角=θ0となる当該所定のタイミングにおける燃焼割合MFBは、第1のタイミングと上記所定のタイミングとの間における積値PVκの差分{P(θ0)・Vκ(θ0)−P(θ1)・Vκ(θ1)}を、第1のタイミングと第2のタイミングとの間における積値PVκの差分{P(θ2)・Vκ(θ2)−P(θ1)・Vκ(θ1)}で除して100を乗じることにより得ることができる。これにより、3点において検出した筒内圧力に基づいて精度よく燃焼割合を求めることが可能となり、演算負荷を大幅に低減させることができる。
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。
図5は、本発明による制御装置が適用された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。
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(排気マニホールド)6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。
吸気管5は、図5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、給気ラインが接続されており、給気ラインは、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5に示されるように、三元触媒を含む前段触媒装置11aおよび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。
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5に示されるように、対応する吸気管5の内部(吸気ポート内)に臨むように配置されている。各インジェクタ12は、各吸気管5の内部にガソリン等の燃料を噴射する。なお、本実施形態の内燃機関1は、いわゆるポート噴射式のガソリン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、本発明がいわゆる直噴式内燃機関に適用され得ることはいうまでもない。また、本発明が、ガソリンエンジンだけではなく、ディーゼルエンジンにも適用され得ることはいうまでもない。
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5に示されるように、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。
また、内燃機関1は、半導体素子、圧電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、ECU20に電気的に接続されている。各筒内圧センサ15は、対応する燃焼室3における筒内圧力(相対圧力)を検出し、検出値を示す信号をECU20に与える。各筒内圧センサ15の検出値は、所定時間(所定クランク角)おきにECU20に順次与えられ、絶対圧力に補正された上で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。
次に、図6および7を参照しながら、上述の内燃機関1における燃焼開始時期すなわち点火時期の制御手順について説明する。
図6に示されるように、ECU20は、内燃機関1の点火時期を設定するための比例積分回路を有している。この比例積分回路は、後述の手順に従ってサイクルごとに算出される所定のタイミング(本実施形態では、上死点後8°)における燃焼割合MFBと目標値(目標MFB、本実施形態では50%)との偏差に基づいて(偏差をゼロにするように)燃焼室3ごとに点火時期を算出(設定)する。これにより、内燃機関1では、基本的に、燃焼割合MFBが目標値と一致するように点火時期がフィードバック制御され、各燃焼室3における点火時期が概ね最適に設定されるので、ノッキングが発生しないようにしつつ内燃機関1から大きなトルクを得ることができる。
そして、内燃機関1では、ECU20によって図7に示される点火時期設定ルーチンが燃焼室3ごとに繰り返し実行される。この場合、ECU20は、まず、燃焼割合MFBが目標値と一致するように点火時期をフィードバック制御すべきか否か判定する(S10)。S10では例えば内燃機関1の始動時等に否定判断がなされ、この場合、ECU20は、予め用意されている点火時期設定マップを用いて、対象となる燃焼室3の点火時期を設定する(S11)。そして、このようにして設定される点火時期が到来すると、詳細については後述されるように、対象となる燃焼室3において点火プラグ7による点火が実行され(S18参照)、更に、点火が実行された燃焼室3について所定のタイミングにおける燃焼割合MFBが算出される(S20参照)。
また、S10にて燃焼割合MFBに基づいて点火時期をフィードバック制御すべきであると判断した場合、ECU20(比例積分回路)は、後述のS20にて前サイクル中に算出される燃焼割合MFBと目標値(目標MFB)との偏差に基づいて対象となる燃焼室3の点火時期を算出する(S12)。更に、ECU20は、所定のフラグが「1」であるか否か判定する(S14)。S14にて当該フラグが「1」であると判断された場合、予め算出・記憶されている補正量が比例積分回路の出力に加算されて点火時期として設定され(S16)、当該フラグが「0」であると判断された場合には、S16の処理がスキップされて比例積分回路の出力がそのまま点火時期として設定される。このようにして設定された点火時期が到来すると、対象となる燃焼室3において点火プラグ7による点火が実行される(S18)。
S18にて点火が実行されると、ECU20は、点火が実行された燃焼室3について所定のタイミングにおける燃焼割合MFBを算出する(S20)。S20における燃焼割合MFBの算出に際して、ECU20は、まず、対象となる燃焼室3について所定の記憶領域から、吸気弁Viの閉弁後かつ点火前の第1のタイミング(クランク角がθ1となるタイミング)における筒内圧力P(θ1)と、点火の後かつ排気弁開弁前の第2タイミング(クランク角がθ2となるタイミング)における筒内圧力P(θ2)と、第1のタイミングと第2のタイミングとの間に予め定められており、クランク角=θ0(ただし、θ1<θ0<θ2)となる所定のタイミングにおける筒内圧力P(θ0)とを読み出す。
クランク角θ1は、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く、例えば−60°とされる。また、クランク角θ2は、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く、例えば90°とされる。更に、第1のタイミングと第2のタイミングとの間の所定のタイミングは、燃焼割合MFBがほぼ50%になることが実験的、経験的に知られているクランク角がθ0=8°(上死点後8°)となるタイミングに設定されている。
なお、燃焼割合MFBがおよそ50%となるクランク角は、内燃機関の冷却損失によって変化するものであり、機種によって上死点後8°から多少前後する。また、成層燃焼運転が実行される場合や、ディーゼルエンジンの場合、それぞれに応じた最適燃焼開始時期(MBT)を求めればよく、そのMBTでの燃焼割合は容易に算出することができる。更に、上述の第1のタイミングθ1、第2のタイミングθ2および閾値γは、機関回転数および負荷に応じて設定されてもよく、この場合、第1のタイミングθ1、第2のタイミングθ2および閾値γを内燃機関1の回転数および負荷に応じて規定するマップを用意しておくとよい。
ECU20は、筒内圧力P(θ1)、筒内圧力P(θ0)および筒内圧力P(θ2)を読み出すと、クランク角がθ1,θ0およびθ2となる時の積値P(θ1)・Vκ(θ1),P(θ0)・Vκ(θ0)およびP(θ2)・Vκ(θ2)を算出する。すなわち、ECU20は、筒内圧力P(θ1)と、筒内圧力P(θ1)の検出時、すなわち、クランク角がθ1となる時の筒内容積V(θ1)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積値P(θ1)・Vκ(θ1)を算出する。同様に、ECU20は、筒内圧力P(θ0)と、クランク角がθ0となる時の筒内容積V(θ0)を比熱比κで累乗した値との積である積値P(θ0)・Vκ(θ0)、および、筒内圧力P(θ2)と、クランク角がθ2となる時の筒内容積V(θ2)を比熱比κで累乗した値との積である積値P(θ2)・Vκ(θ2)を算出する。なお、Vκ(θ1),Vκ(θ0)およびVκ(θ2),の値は、予め算出された上で記憶装置に記憶されている。
そして、ECU20は、クランク角がθ1,θ0およびθ2となる時の積値P(θ1)・Vκ(θ1),P(θ0)・Vκ(θ0)およびP(θ2)・Vκ(θ2)を用いて、次の(4)式からクランク角がθ0となるタイミングにおける燃焼割合MFBを算出する(S20)。これにより、3点において検出された筒内圧力P(θ1),P(θ0),P(θ2)に基づいて精度よく燃焼割合を求めることが可能となり、演算負荷を大幅に低減させることができる。
S20にて燃焼割合MFBを算出すると、ECU20は、上述のフラグが「0」であるか否か判定し(S22)、当該フラグが「0」であると判断した場合、S20にて求めた燃焼割合MFBから目標値である「50%」を減じた値の絶対値|MFB−50|が所定の閾値(正の所定値)γ以下となっているか否か判定する(S24)。すなわち、S24では、S20にて算出されたクランク角がθ0=8°となる時の燃焼割合MFBと、クランク角がθ0=8°となる時の燃焼割合の理論値(目標値)50(%)との偏差が求められ、当該偏差が閾値γ以下となっているか否か、および、当該偏差が−γ以上となっているか否かが判定される。
ECU20は、S24にて、|MFB−50|が上記閾値γ以下となっており、点火時期が概ね最適になっていると判断すると、ECU20は、所定の記憶領域から、クランク角がθ=−10°,0°,10°の時の筒内圧力を読み出し、これら3点における筒内圧力に基づいて、現サイクル中の筒内圧力の最大値(最大筒内圧力)を算出する(S26)。ここでは、クランク角が−10°から10°の範囲で、筒内圧力はその特性を良好に反映した次の(5)式(ガウス関数)により表されると仮定される。この場合、(5)式のyすなわち筒内圧力が最大となるのは、x=mのときであるから、yを最大にするmは、最大筒内圧力に対応したクランク角となる。
また、θ=−10°の時のクランク角(クランク角センサ14の検出値θ)および筒内圧を(x−10,y−10)と表し、θ=0°の時のクランク角および筒内圧を(x0,y0)と表し、θ=10°の時のクランク角および筒内圧を(x10,y10)と表し(ただし、x−10=−10°、x0=0°、x10=10°である)、(x−10,y−10),(x0,y0)および(x10,y10)を(5)式にそれぞれ代入して両辺の対数をとると、次の(6)式が得られる。そして、かかる(6)式を解くことにより、最大筒内圧力に対応したクランク角の近似値(m)を求めことができる。なお、(6)式において、dは時定数を、Kはゲインを示す。ECU20は、S26にて、上記(x−10,y−10),(x0,y0),(x10,y10)を用いてガウス近似処理を実行し、最大筒内圧力に対応したクランク角の近似値(m)を求め、求めたクランク角の近似値(m)に対応した最大筒内圧力PMAXを所定の記憶領域から読み出す。
ここで、S24にて点火時期が概ね最適になっていると判断された場合には内燃機関1から充分に大きなトルクが得られており、この状態から、内燃機関1の軸トルクが1%程度低下しても実用上許容され得る。すなわち、点火時期がMBT付近にある場合、いわゆるトルク感度が低くなる。また、上述のように、点火時期を遅角させて最大筒内圧力を低下させれば、NOx等の排気エミッションを低減させることが可能である。更に、予め実験・解析を行うことにより、内燃機関1の軸トルクの低下が許容範囲内(MBTのもとでのトルクの例えばマイナス1%以下)に収まるようにする最大筒内圧力の低下割合αを予め求めておくことができる。そして、最大筒内圧力を割合αだけ低下させるための点火時期の遅角量は、図1に例示される点火時期と最大筒内圧力との相関から求めることができる。
図1において実線で示されるように、最適な点火時期(MBT)付近では、燃焼室3における1サイクル中の最大筒内圧力は点火時期に概ね比例して増加するので、点火時期をxとし、最大筒内圧力をyとすると、最大筒内圧力を次の(7)式のように表すことができる。ただし、(7)式において、a,bは実験等により定められる定数である。この場合、最大筒内圧力PMAXに対応する点火時期をSAとし、最大筒内圧力を(1−α)×PMAXとするための点火時期をSA'とすると、最大筒内圧力を割合αだけ低下させるための点火時期の遅角量は、SA−SA'となるが、かかる補正量は、上記(7)式に(PMAX,SA)および((1−α)×PMAX,SA')をそれぞれ代入して連立方程式を解くことにより、次の(8)式のように求めることができる。本実施形態では、最大筒内圧力の低下割合αと、点火時期と最大筒内圧力との相関を定める係数(傾き)aとが予め求められており、ECU20は、これらの値αおよびaとS26にて求めた最大筒内圧力PMAXとに基づいて点火時期を遅角させるための補正量を算出(設定)し、所定の記憶領域に記憶させる(S28)。
y=a・x+b …(7)
補正量=α/a×PMAX …(8)
y=a・x+b …(7)
補正量=α/a×PMAX …(8)
S28の処理の後、所定のタイミングになると、ECU20は、内燃機関1の運転状態を示す各種パラメータに基づいて、内燃機関1の運転条件が概ね一定であるか否か、すなわち、内燃機関1の運転条件の変更が所定範囲内にあるか否か判定する(S30)。S30にて運転条件の変更が所定範囲内にあると判断した場合、ECU20は、比例積分回路の制御偏差を「ゼロ」にするために、比例積分回路にフィードバックされる燃焼割合MFBの値を50%に設定すると共に、上述のフラグを「1」に設定した上で(S32)、上述のS10以降の処理を再度実行する。この場合、S32にて、比例積分回路における制御偏差を「ゼロ」にする処理が実行されているので、S10にて肯定判断がなされると、次のS12にて比例積分回路から出力される対象燃焼室3についての点火時期は前回と同じ値となる。そして、次のS14ではフラグが「1」であると判断されることから、次のS16にて比例積分回路の出力にS28で算出・記憶された補正量が加算され、これにより、点火時期が遅角されることになる。
このように遅角された点火時期に基づいて対象となる燃焼室3における点火が実行された後(S18)、当該燃焼室3について燃焼割合MFBが算出される(S20)。この場合、次のS22では、上述のフラグが「1」であると判断され、上述のS24からS28までの処理がスキップされる。そして、S30にて運転条件の変更が所定範囲内にあると判断された場合、比例積分回路にフィードバックされる燃焼割合MFBの値が50%に設定されると共に上記フラグが再度「1」に設定され(S32)、上述のS10以降の処理が再度実行される。これにより、内燃機関1では、S24にて燃焼割合MFBと目標値(50%)との偏差が所定範囲内にあり、点火時期が概ね最適であると判断され、かつ、S30にて運転条件の変更が所定範囲内にあると判断される場合、燃焼割合MFBに基づいた点火時期のフィードバック制御が中断され、点火時期は、概ね最適な点火時期(MBT)を内燃機関1のトルクの低下が許容範囲内に収まるように遅角させた値に設定されることになる。
この結果、内燃機関1では、必要充分なトルクの確保と、NOx等の排気エミッションの低減とを実用上良好に両立させることが可能となる。また、図7のルーチンにおいて点火時期が遅角されるのは、S24にて点火時期が概ね最適に設定されていると判断される場合、すなわち、内燃機関1が大きなトルクが発生していると判断される場合のみである。従って、内燃機関1では、トルクの低下が許容範囲から外れてしまうことを確実に抑制することが可能となる。
一方、S24にて燃焼割合MFBと目標値(50%)との偏差が所定範囲内にはないと判断した場合、ECU20は、上述の点火時期を遅角させるための補正量を設定せず、S20にて算出した燃焼割合MFBの値が比例積分回路にそのままフィードバックされることを許容すると共に上述のフラグを「0」に設定する(S34)。これにより、次のS12では、燃焼割合MFBが目標値(50%)と一致するように点火時期が算出され、S16にて補正量が加算されることなく比例積分回路の出力がそのまま点火時期として設定される。また、ECU20は、S24にて燃焼割合MFBと目標値(50%)との偏差が所定範囲内にあると判断した場合であっても、S30にて運転条件の変更が上記所定範囲を超えている(運転条件が変更された)と判断した場合、S20にて算出した燃焼割合MFBの値が比例積分回路にそのままフィードバックされることを許容すると共に上述のフラグを「0」に設定する(S34)。これにより、点火時期が概ね最適であると判断されても、内燃機関1の運転条件が変更された際には、燃焼割合MFBに基づいた点火時期のフィードバック制御が実行されるので、点火時期が遅角されて要求される出力が得られないといった事態を回避することが可能となる。
更に、ECU20は、S22にて上述のフラグが「1」であると判断した場合であっても、S30にて運転条件の変更が上記所定範囲を超えている(運転条件が変更された)と判断した場合、S20にて算出した燃焼割合MFBの値が比例積分回路にそのままフィードバックされることを許容すると共に上述のフラグを「0」に設定する(S34)。これにより、内燃機関1では、点火時期が遅角されている際にその運転条件が変更されると、それまで中断されていた燃焼割合MFBに基づいた点火時期のフィードバック制御が再開されることになるので、運転条件が変更された際に点火時期が遅角されて要求される出力が得られないといった事態を確実に回避することが可能となる。
ところで、上述の実施形態は、所定タイミングにおける燃焼割合が一定の目標値となるように点火時期をフィードバック制御するものであった。これに対し、実際上は、かかる目標値を変更した方がよい場合がある。即ち、前記のように制御される点火時期の目標値は、最も大きなトルクが得られる点火時期(MBT)であり、具体的にはクランク角8°の時の燃焼割合MFBが50%になるように設定されている。これに対し、機関運転状態によっては、MBTで点火を実行すると逆に不都合となる場合がある。例えば、高負荷運転時に点火時期をMBTに制御すると、燃焼室の高温化等に起因してノッキング等の異常燃焼が起こり易くなることがあり、また、アイドル運転時に点火時期をMBTに制御するとトルク変動や振動が問題となることがある。さらに、機関温度が低温であるときには点火時期をMBTに制御しない方がよい場合もある。
そこで、以下に説明する点火時期制御の他の形態では、燃焼割合の目標値を機関運転状態に基づいて設定する目標値設定手段が設けられ、燃焼割合の目標値が機関運転状態に応じて変更されるようになっている。
一方、燃焼割合の目標値を変更した場合、実際の燃焼割合の追従性が問題となる。これを図8に基づいて説明する。図中、実線は燃焼割合の目標値、一点鎖線は前記形態のようにフィードバック制御により点火時期を制御した場合の燃焼割合の実際値である。見られるように、目標値が大きく変化した場合、実際値の追従性はあまり良好ではない。これはフィードバック制御が本来有する特徴であり、フィードバック制御は自己収束性は良好であるが追従性はそれほど良好ではない。
そこで、この追従性に関する問題を解消するため、以下に説明する他の形態では、フィードバック制御に加えてフィードフォワード制御も行うようにしている。これによれば、図8に破線で示すように、目標値が切り替わったタイミング(t0)と同時かその直後のタイミング(t1)に実際値を目標値付近まで一気に変更することができ、追従性が格段と向上する。実際値が目標値に収束するまでの時間は、フィードバック制御のみ(一点鎖線)ではΔtbであったものが、フィードフォワード制御も加えると(破線)Δtfbと大きく短縮される。
図9は、図6に代わる点火時期制御の他の形態のブロック図であり、そのうち一点鎖線内が図6に示された前記形態に相当する構成部分、即ちフィードバック制御を行う部分である。以下に示す各手段はECU20によって構成される。まず目標値設定手段51にて燃焼割合の目標値rが設定され、この目標値rと、制御量としての燃焼割合の実際値r‘との偏差(r−r’)が燃焼開始時期設定手段52に出力され、燃焼開始時期設定手段52はその偏差(r−r’)に基づいて基本操作量としての基本点火時期dSAを設定し、内燃機関E/Gに向けて出力する。一方、内燃機関E/Gから出力される燃焼割合の実際値r‘は、次回制御時に偏差の計算に用いられ、これによりフィードバックループが形成される。ここで、燃焼割合の目標値rとは、所定のタイミング(本実施形態では上死点後8°)における燃焼割合をいい、前記形態ではその燃焼割合MFBが一定の50%であった。また、燃焼開始時期設定手段52は、本形態においても前記形態と同様の比例積分回路からなる。
次に、前記形態と異なる点について説明する。本形態ではまず、内燃機関の運転状態に応じて燃焼割合の目標値rが変更される。より具体的に言えば、内燃機関の運転状態に関連する所定のパラメータに基づいて、目標値設定手段51が燃焼割合の目標値rを設定する。このパラメータとしては、主に筒内(燃焼室内)に吸入される空気量(或いは充填率)KLと機関回転速度NEとであり、そのほか例えば筒内温度Tc、筒内残留ガス量Mrである。これらパラメータはいずれも実測値を意味する。例えば、空気量KLは、給気ラインに設けられた図示しないエアフローメータの出力値に基づいて算出され、機関回転速度NEはクランク角センサ14の出力値に基づいて算出され、筒内温度Tc及び筒内残留ガス量Mrは筒内圧センサ15の出力値に基づいて算出される。なお、パラメータの種類や数は適宜変更可能である。
目標値設定手段51は、ECU20に予め記憶された図10のマップに従って燃焼割合の目標値rを設定する。例えば「r=50」とは、前記タイミング(上死点後8°)における燃焼割合MFBが50%であることを意味する。図から分かるように、アイドルを含む低回転域では、燃焼割合の目標値rが50%よりも小さくされ(本形態では20%)、これにより点火時期はMBTよりも遅角されることになる。これは、燃焼をMBTのときよりも悪化させてトルク変動を緩和させ、アイドル振動等を抑制するためである。また、高負荷域においても燃焼割合の目標値rが50%よりも小さくされ(本形態では30%)、これによっても点火時期はMBTよりも遅角される。これは点火時期の遅角によりノッキング等の異常燃焼を回避するためである。その他の運転領域では燃焼割合の目標値rが50%に設定され、これによって点火時期はMBTに制御されることとなる。このように、燃焼割合の目標値rは機関運転領域に応じて異なるので、領域が移行したという判定と同時に燃焼割合の目標値rを設定・変更してもよい。
また、本形態では、燃焼開始時期設定手段52から出力されるフィードバック項としての基本点火時期dSAに、修正項設定手段53から出力されるフィードフォワード項としての点火時期即ち修正項SAnが加算され、これらの合計値(dSA+SAn)に基づいて内燃機関E/Gの点火時期が制御される。修正項設定手段53は、前記パラメータKL,NE,Tc,Mrと所定の重み係数(調整項)θ1,θ2,θ3,θ4とに基づいて、以下の関数式から修正項SAnを設定する。
SAn=fk(KL,NE,Tc,Mr, θ1,θ2,θ3,θ4) ・・・(9)
SAn=fk(KL,NE,Tc,Mr, θ1,θ2,θ3,θ4) ・・・(9)
例えば最も簡単な例では、
SAn=θ1・KL+θ2・NE+θ3・Tc+θ4・Mr
とすることができる。なお、修正項SAnを定義する関数式は任意に設定することができ、例えば重み係数の数は一つなどであってもよい。このように、フィードバック項dSAにフィードフォワード項SAnを加えてこの値に基づいて点火時期を制御することにより、制御の追従性を格段に向上することができる。
SAn=θ1・KL+θ2・NE+θ3・Tc+θ4・Mr
とすることができる。なお、修正項SAnを定義する関数式は任意に設定することができ、例えば重み係数の数は一つなどであってもよい。このように、フィードバック項dSAにフィードフォワード項SAnを加えてこの値に基づいて点火時期を制御することにより、制御の追従性を格段に向上することができる。
ところで、修正項SAnの値は、目標値rが変更され或いは切り替えられた直後の実際値r‘に直接影響する重要な値であり、仮に修正項SAnが図8にX’,X“で示す如く不適切な値であると、図8にXで示す如く適切な値である場合に比べ、燃焼割合の実際値r‘が目標値rから大きく外れてしまい、逆に追従性を悪化させてしまう結果となる。特に、このような状況を生じさせないためには、重み係数θ1,θ2,θ3,θ4をどのような値に設定するかが重要であるが、これを実験的に求めた一定値とすると、内燃機関の個体差や機関運転状態の変化、バラツキ等に起因して、重み係数θ1,θ2,θ3,θ4の値ひいては修正項SAnの値が実際の運転状況に適したものとならず、上記のような問題を生じさせてしまう虞がある。また、そのような個体差、変化、バラツキ等を考慮して多くの重み係数を予め実験的に求めて設定するとすれば、適合作業が著しく煩雑化し、開発期間の長期化等を招く。
そこで、本形態では、図9に示すように、修正項SAn、特にその重み係数θ1,θ2,θ3,θ4を、内燃機関の運転中に自動的に更新学習するための修正項更新手段54が備えられている。これによれば、修正項SAn、特にその重み係数θ1・・・を実際の状況に適するような最適な値に学習していくことができる。以下これについて説明する。
この更新ないし学習に際しては所定の評価関数Jが用いられる。即ち、内燃機関E/Gの制御結果である燃焼割合出力r‘に応じて評価関数Jを設定・出力する評価関数設定手段55が設けられている。評価関数Jとは、与えられた目標値rに対して実際値r’がどの程度近づくことができたかを示す指標となるものである。評価関数設定手段55は、設定した評価関数Jを修正項更新手段54に出力する。
修正項更新手段54は、前記パラメータKL,NE,Tc,Mrと、前記重み係数θ1,θ2,θ3,θ4と、前記評価関数Jとからなる複数のデータ組を観測データ行列として記憶する。即ち、観測データ行列Pは次式で表される。
これに関し、ECU20は、前記パラメータKL,NE,Tc,Mrと前記重み係数θ1,θ2,θ3,θ4と前記評価関数Jとからなる1組のデータを各制御回ごとにメモリ(RAM)に記憶していく。この1組のデータは(10)式において1列のデータとして表されている。メモリには、複数組(例えば100組)分のデータを格納するためのアドレスが設けられており、ECU20は、後述する所定条件の成立と同時に最新の1組のデータを所定のアドレスに格納すると同時に最も旧い1組のデータを消去する。こうしてメモリには所定数のデータ組が適宜更新されつつ記憶されることになり、その全体を表すのが(10)式の観測データ行列Pである。
そして、修正項更新手段54は、観測データ行列Pの活性状態を判断し、その観測データ行列Pが活性と判断したとき、修正項SAnを更新する。これを分かり易く言うと、例えば、内燃機関が定常運転しているような場合、近似したデータが継続的にECU20に入力され、観測データ行列Pとしてもほぼ同じようなデータ組の列が並ぶことになる。このような場合には観測データ行列Pを不活性と判断し、修正項SAnは更新しない。これに対し、例えば目標値rが変更され、異なるデータが順次入力されるようになると、観測データ行列Pとしても異なるデータ組の列が並ぶことになる。このような場合には観測データ行列Pを活性と判断し、修正項SAnを更新する。つまり観測データの監視により状態変化が有ったことが認識される。ここでは、目標値rが変更された場合の過渡状態を対象とするので、観測データ行列Pとしても異なるデータ組の列が並ぶ活性状態となったときに修正項SAnを更新するのが適当である。なお、更新の際の更新則としては、例えば、良好な評価関数Jを有する最新データ組の重み係数θ1・・・を旧い重み係数θ1・・・と置き換えたり、ニューラルネットワークを応用する方法などが考えられる。
観測データ行列Pの活性判断に関し、修正項更新手段54は、観測データ行列Pの行列式の値det(P)を計算し、この行列式の値det(P)を所定値αと比較し、行列式の値det(P)が所定値αより大きい場合は観測データ行列Pを活性と判断して修正項SAnを更新し、他方、行列式の値det(P)が所定値α以下の場合は観測データ行列Pを不活性と判断して修正項SAnを更新しない。観測データ行列Pの中の各データがバラバラであるほど、行列式の値det(P)は大きくなり、活性と判断される可能性が高い。このように修正項更新手段54は修正項SAnを更新するかしないかの更新判定を行っている。
こうして、適宜のタイミングで修正項SAnを更新していくと、修正項SAn特にその重み係数θ1・・・を、実際の内燃機関の運転状況に適する値へと徐々に且つ自動的に近づけていくことができ、目標値rが切り替わったときの実際値の追従性を内燃機関の運転時間が進むにつれて次第に向上していくことができる。また、適合作業を大いに簡略化して開発期間の短期化等を推進することができる。
ところで、内燃機関の全運転領域で同じ修正項SAn(特に重み係数θ1・・・)を用いるようにすると、ある運転領域では適当となる値が他の運転領域では不適当となったり、全運転領域での公平性を保とうとする結果、どの運転領域でも最良の値が得られなくなる可能性がある。そこでこれを防止するため、修正項SAnは、機関運転領域に応じて個別に設定されるのが好ましい。例えば、図11に示すように、空気量KLと機関回転速度NEとの関係で表される機関運転領域に応じて修正項SAn=fk(KL,NE,Tc,Mr, θ1,θ2,θ3,θ4)が個別に設定される。例えば図中「k=1」として示される領域では、修正項SAn=f1(KL,NE,Tc,Mr, θ1,θ2,θ3,θ4)が設定されている。同様に、「k=2」として示される領域では修正項SAn=f2(KL・・・)が設定されており、「k=5」として示される領域では修正項SAn=f5(KL・・・)が設定されている(以下同様)。これから分かるように、重み係数θ1,θ2,θ3,θ4は機関運転領域に応じて設定され、その学習・更新も各運転領域ごとに行われる。こうして各機関運転領域で最適な修正項SAnを用いて制御を行うことができ、全運転領域で最適な制御を行うことができる。
図12は、本形態の点火時期制御を実行するためのルーチンを示す。このルーチンはECU20により気筒ごとに且つ所定周期ごとに繰り返し実行される。ECU20はまず実測値としての前記パラメータKL,NE,Tc,Mrを読み込み(S101)、次いで機関運転状態に応じた燃焼割合の目標値rを図10のマップに従って設定すると共に(S102)、フィードバック項としての基本点火時期dSAを算出する(S103)。そしてECU20は、読み込んだパラメータKL,NEに基づいて図11のマップ上の領域を選択し(S104)、その領域に対応した修正項SAnを式SAn=fk(KL,NE,Tc,Mr, θ1,θ2,θ3,θ4)から算出する(S105)。
次いで、ECU20は、dSAとSAnとの和に基づいて点火時期を制御し、その制御結果である燃焼割合の実際値r‘を取得すると共に、評価関数Jを取得する(S106)。そして取得した評価関数Jの絶対値を所定値εと比較する。評価関数Jの絶対値が所定値εより小さい場合、ECU20は制御結果が良好であると判断してS108に進む。他方、評価関数Jの絶対値が所定値ε以上の場合、ECU20は制御結果が良くないと判断して本ルーチンを終える。
本形態では、燃焼割合の目標値rが50%であり、評価関数Jが燃焼割合の目標値rと実際値r‘との偏差(r−r’)(%)であり、所定値εが5%である。そしてECU20は、クランク角8°のときの燃焼割合の実際値r‘を取得し、目標値rと実際値r’との偏差(r−r‘)の絶対値が5%未満のとき、制御結果が良好であると判断する。つまり燃焼割合の実際値r’が45%<r‘<55%のときECU20は制御結果が良好と判断する。他方、ECU20は、クランク角8°のときの目標値rと実際値r’との偏差(r−r‘)の絶対値が5%以上のとき、つまり実際値r’がr‘≦45%又は55%≦r’のとき、制御結果が良好でないと判断する。なお評価関数や所定値の設定については他の方法や値が可能である。
S108において、ECU20は、今回の制御回で得られたデータ組により観測データ行列Pを更新する。そしてこの更新された観測データ行列Pの行列式det(P)を演算し、この行列式det(P)を所定値αと比較する(S109)。ECU20は、行列式det(P)が所定値αより大きいと判断した場合、観測データ行列Pを活性と判断し、修正項SAnを更新する(S110)。他方、ECU20は、行列式det(P)が所定値α以下と判断した場合、観測データ行列Pを不活性と判断して修正項SAnを更新しない(S111)。
このように本形態によれば、フィードフォワード項としての修正項SAnを加えるようにしたので、燃焼割合の目標値rが変更されたときの追従性及び制御性を向上することができる。また、修正項SAnを、機関運転時間が進行するにつれて徐々に、しかも機関運転領域毎に、学習更新するようにしたので、実際値r‘の目標値rへの追従性を機関運転時間が進行するにつれて、しかもあらゆる運転領域で、次第に向上していくことが可能となる。
なお、本形態は前記形態に倣って点火時期制御の場合を説明したが、本形態に係る手法は他の制御量(例えば燃料噴射量や燃料噴射時期等)の制御にも応用が可能であり、またディーゼルエンジン等の他の機関形式における燃焼開始時期制御にも応用が可能である。また、本形態の点火時期制御に併せて上述したような点火時期の補正が実行可能である。
1 内燃機関
3 燃焼室
7 点火プラグ
12 インジェクタ
14 クランク角センサ
15 筒内圧センサ
20 ECU
Ve 排気弁
Vi 吸気弁
3 燃焼室
7 点火プラグ
12 インジェクタ
14 クランク角センサ
15 筒内圧センサ
20 ECU
Ve 排気弁
Vi 吸気弁
Claims (13)
- 燃料および空気の混合気を燃焼室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に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、
前記燃焼割合算出手段によって算出される燃焼割合が目標値と一致するように前記燃焼室における燃焼開始時期を設定する燃焼開始時期設定手段と、
前記燃焼室内の燃焼に関連する所定のパラメータに基づいて、前記内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように前記燃焼開始時期の補正量を設定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。 - 前記燃焼割合と前記目標値との偏差が所定範囲内にあるか否か判定する判定手段を更に備え、前記補正手段は、前記判定手段によって前記燃焼割合と前記目標値との偏差が所定範囲内にあると判断された場合に、前記内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように前記燃焼開始時期を遅角させるための補正量を設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。
- 前記所定のパラメータは、前記燃焼室における1サイクル中の最大筒内圧力であることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記補正手段は、前記最大筒内圧力が所定割合だけ低下するように前記燃焼開始時期を遅角させるための補正量を設定することを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼割合算出手段は、前記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を所定の指数で累乗した値との積値に基づいて前記燃焼割合を算出することを特徴とする請求項1から4の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
- 前記所定のタイミングは、吸気弁閉弁後かつ燃焼開始前に設定された第1のタイミングと、前記燃焼開始の後かつ排気弁開弁前に設定された第2のタイミングとの間に設定されており、前記燃焼割合算出手段は、前記第1のタイミングと前記第2のタイミングとの間における前記積値の差分と、前記第1のタイミングと前記所定のタイミングとの間における前記積値の差分とに基づいて前記燃焼割合を算出することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の制御装置。
- 燃料室内における筒内圧力を検出する筒内圧検出手段を有し、燃料および空気の混合気を前記燃焼室内で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力に基づいて所定のタイミングにおける燃焼割合を算出し、当該燃焼割合が目標値と一致するように前記燃焼室における燃焼開始時期を設定すると共に、前記燃焼室内の燃焼に関連する所定のパラメータに基づいて、前記内燃機関が発生するトルクの低下が許容範囲内に収まるように前記燃焼開始時期の補正量を設定することを特徴とする内燃機関の制御方法。 - 前記燃焼開始時期設定手段が、前記燃焼割合算出手段によって算出される燃焼割合と目標値との偏差に基づいて前記燃焼開始時期を設定するものであり、
前記燃焼割合の目標値を機関運転状態に基づいて設定する目標値設定手段と、前記燃焼開始時期設定手段によって設定された前記燃焼開始時期に加えられるべき修正項を機関運転状態に基づいて設定する修正項設定手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至6いずれかに記載の内燃機関の制御装置。 - 前記修正項が、機関運転状態に関連する所定のパラメータと、所定の重み係数とに基づいて設定されることを特徴とする請求項8記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼開始時期と前記修正項とによる機関制御結果に応じて所定の評価関数を設定する評価関数設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項9記載の内燃機関の制御装置。
- 前記機関運転状態に関連する所定のパラメータと前記所定の重み係数と前記所定の評価関数とからなる複数のデータ組を観測データ行列として更新記憶すると共に、前記観測データ行列の活性状態を判断し、その観測データ行列が活性と判断したとき前記重み係数を更新する修正項更新手段をさらに備えることを特徴とする請求項10記載の内燃機関の制御装置。
- 前記修正項更新手段が、前記観測データ行列の行列式の値が所定値より大きいときに前記観測データ行列を活性と判断して前記重み係数を更新することを特徴とする請求項11記載の内燃機関の制御装置。
- 前記修正項が、機関運転領域に応じて個別に設定されることを特徴とする請求項8乃至12いずれかに記載の内燃機関の制御装置。
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