JP2007162527A - 予混合圧縮着火機関 - Google Patents
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Abstract
【課題】HCCI燃焼可能な領域にあるか否かを確実に判断すると共に最適なタイミングで火花点火を行うことのできる予混合圧縮着火機関を提供する。
【解決手段】BTDC50°及び30°のクランク角度において、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12がそれぞれ、筒内温度T1,T2及び筒内圧力P1,P2を検出する(ステップS1,S2)。制御部30の演算処理部は、筒内温度の検出値T1,T2及び筒内圧力の検出値P1,P2から圧縮上死点における筒内温度T0及び筒内圧力P0を算出する(ステップS3)。T0及びP0を用いて、制御部30の演算処理部は、GHP用エンジン1がHCCI燃焼可能領域にあるか否かを判定する(ステップS4)。HCCI燃焼可能領域にある場合にはHCCI燃焼を行い(ステップS5)、火花点火燃焼領域にある場合には火花点火燃焼を行う(ステップS6)。
【選択図】図3
【解決手段】BTDC50°及び30°のクランク角度において、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12がそれぞれ、筒内温度T1,T2及び筒内圧力P1,P2を検出する(ステップS1,S2)。制御部30の演算処理部は、筒内温度の検出値T1,T2及び筒内圧力の検出値P1,P2から圧縮上死点における筒内温度T0及び筒内圧力P0を算出する(ステップS3)。T0及びP0を用いて、制御部30の演算処理部は、GHP用エンジン1がHCCI燃焼可能領域にあるか否かを判定する(ステップS4)。HCCI燃焼可能領域にある場合にはHCCI燃焼を行い(ステップS5)、火花点火燃焼領域にある場合には火花点火燃焼を行う(ステップS6)。
【選択図】図3
Description
この発明は予混合圧縮着火機関に係り、特に火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とを切替可能な予混合圧縮着火機関に関する。
予混合圧縮着火機関において、予混合圧縮着火(HCCI)燃焼が可能な領域ではHCCI燃焼を行い、それ以外の領域にある場合には失火を防ぐために火花点火燃焼を行っている。予混合圧縮着火機関がHCCI燃焼可能な領域にあるか否かを判断する方法が、例えば、特許文献1及び2に記載されている。
特許文献1では、筒内温度、筒内圧力及び混合気の組成を圧縮着火の直前まで監視し、それらの検出値及び時間履歴が許容範囲に収まっているか否かを調べることにより、HCCI燃焼可能か否かを判断する。
また、特許文献2では、吸気管内の温度及び圧力から圧縮開始の筒内温度及び筒内圧力を推定し、圧縮過程をポリトロープ変化として圧縮開始の筒内圧力及び筒内温度から圧縮上死点での筒内温度及び筒内圧力を算出する。算出した圧縮上死点での筒内温度及び筒内圧力に基づいて、HCCI燃焼条件が成立するか否かを判断する。
特許文献1では、筒内温度、筒内圧力及び混合気の組成を圧縮着火の直前まで監視し、それらの検出値及び時間履歴が許容範囲に収まっているか否かを調べることにより、HCCI燃焼可能か否かを判断する。
また、特許文献2では、吸気管内の温度及び圧力から圧縮開始の筒内温度及び筒内圧力を推定し、圧縮過程をポリトロープ変化として圧縮開始の筒内圧力及び筒内温度から圧縮上死点での筒内温度及び筒内圧力を算出する。算出した圧縮上死点での筒内温度及び筒内圧力に基づいて、HCCI燃焼条件が成立するか否かを判断する。
しかしながら特許文献1に記載の方法では、十分な検出精度を得るためには、圧縮上死点の直前まで筒内情報を検出した上で、HCCI燃焼可能か否かを判断する必要があり、火花点火開始時期が圧縮上死点を基準として遅角側でしか行えず、火花点火のタイミングに制約を受けるといった問題点があった。実際のエンジンでは、空燃比の変更、再循環される排出ガスいわゆるEGRガスの増減、天然ガスを燃料とした場合は燃料自体の組成の変動、等により、燃焼室に吸入される混合気の組成は一律ではない。混合気の組成の変動は、圧縮行程における筒内温度及び筒内圧力等の遷移に影響を及ぼすため、結局、圧縮上死点付近まで自着火に至るどうか検出を続けなければ、十分な精度が得られないことになる。また、特許文献2に記載の方法では、吸気管内の温度及び圧力から筒内温度及び圧力を推定すると共に筒内における圧縮過程をポリトロープ変化と仮定することにより、圧縮上死点の筒内温度と筒内圧力を推定しているが、実際の筒内温度及び筒内圧力と、推定した筒内温度及び筒内圧力との間に大きなずれが生じる可能性があるため、圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力を精度よく推定できないという問題点があった。この一因としては、内部EGRの利用が挙げられる。着火時期の外部制御手段を持たない予混合圧縮着火機関においては、可変バルブタイミング機構を利用した既燃焼ガスの燃焼室内残留、いわゆる内部EGRを利用した燃焼室内温度の制御は、着火時期制御の有力な手段の1つとして利用されることが多い。可変バルブタイミング機構により燃焼室内に残留する既燃焼ガス量を変更することにより、燃焼室内温度に影響を与え、着火時期を変更することができる。しかし、この内部EGRを利用した場合、吸気管内の温度及び圧力から、圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力を推定することは困難となる。
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、HCCI燃焼可能な領域にあるか否かを確実に判断すると共に最適なタイミングで火花点火を行うことのできる予混合圧縮着火機関を提供することを目的とする。
この発明に係る予混合圧縮着火機関は、火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とを切替可能な予混合圧縮着火機関であって、クランク角度を検出するクランク角度検出手段と、予混合圧縮着火機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、予混合圧縮着火機関の筒内温度を検出する筒内温度検出手段と、予混合圧縮着火燃焼が可能か否かを判断する制御部とを備え、筒内圧力検出手段は、圧縮上死点を基準とした進角側の少なくとも2つの異なるクランク角度において、筒内圧力を検出し、筒内温度検出手段は、異なるクランク角度のうち少なくとも1つのクランク角度において、筒内温度を検出し、制御部は、筒内温度及び筒内圧力から圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力を算出すると共にこれら算出値に基づいて予混合圧縮着火燃焼が可能か否かを判断する。筒内温度検出手段及び筒内圧力検出手段は、圧縮上死点を基準とした進角側の少なくとも2つの異なるクランク角度において、筒内温度及び筒内圧力をそれぞれ検出し、これらの筒内温度及び筒内圧力の検出値から筒内の混合気の比熱比が求められるので、圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力が正確に算出される。
制御部は、判断結果が予混合圧縮着火条件に至らないと予測される場合は、直ちに火花点火による着火制御を行うようにしてもよい。
EGR装置を備えてもよい。
天然ガスを燃料としてもよい。
筒内温度及び筒内圧力の検出は、圧縮上死点を基準として進角側30°から50°のクランク角度の範囲で行ってもよい。
制御部は、判断結果が予混合圧縮着火条件に至らないと予測される場合は、直ちに火花点火による着火制御を行うようにしてもよい。
EGR装置を備えてもよい。
天然ガスを燃料としてもよい。
筒内温度及び筒内圧力の検出は、圧縮上死点を基準として進角側30°から50°のクランク角度の範囲で行ってもよい。
この発明によれば、筒内圧力検出手段は、圧縮上死点を基準とした進角側の少なくとも2つの異なるクランク角度において、筒内圧力を検出し、筒内温度検出手段は、異なるクランク角度のうち少なくとも1つのクランク角度において、筒内温度を検出し、制御部は、これらの筒内温度及び筒内圧力の検出値から筒内の混合気の比熱比を求めることにより、圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力を正確に算出するので、制御部はHCCI燃焼可能な領域にあるか否かを確実に判断することができる。また、圧縮上死点に至る前にHCCI燃焼可能な領域にあるか否かを判断できるので、最適なタイミングで火花点火を行うことができる。
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1に、この発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火機関であるガスヒートポンプ(GHP)用エンジン1の模式図を示す。GHP用エンジン1はシリンダ2を備え、シリンダ2の内部には、上下方向に移動可能なピストン3が設けられている。GHP用エンジン1の各行程を把握するために、クランクシャフト6の回転角度を検出する回転角度センサ29が設けられている。ここで、回転角度センサ29は、クランク角度検出手段を構成する。
図1に、この発明の実施の形態に係る予混合圧縮着火機関であるガスヒートポンプ(GHP)用エンジン1の模式図を示す。GHP用エンジン1はシリンダ2を備え、シリンダ2の内部には、上下方向に移動可能なピストン3が設けられている。GHP用エンジン1の各行程を把握するために、クランクシャフト6の回転角度を検出する回転角度センサ29が設けられている。ここで、回転角度センサ29は、クランク角度検出手段を構成する。
シリンダ2には、シリンダ2の内部(以下、筒内と称する)に連通する吸気管4及び排気管5が接続されている。また、シリンダ2には、筒内に火花を点火するための点火プラグ10が設けられ、さらに筒内の温度及び圧力を検出する筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12が設けられている。ここで、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12はそれぞれ、筒内温度検出手段及び筒内圧力検出手段を構成する。
吸気管4及び排気管5のそれぞれには、吸気管4及び排気管5を筒内と連通または遮断する吸気弁8及び排気弁9が設けられている。吸気弁8及び排気弁9は、可変バルブタイミング機構を備え、それぞれの弁の開閉タイミングを変更することができる。吸気管4において、吸気弁8の上流側には、吸気管4内の温度を検出する吸気温度センサ13、吸気管4内の圧力を検出する吸気圧力センサ14、吸気温度制御装置17、吸気絞り弁18、及びインタークーラー22が順次設けられている。吸気絞り弁18とインタークーラー22との間において、吸気管4には、燃料である天然ガスが流通する燃料供給経路20が接続されている。燃料供給経路20には、燃料調量弁21が設けられている。一方、排気管5において、排気弁9の上流側には排気絞り弁19が設けられている。排気管5には、EGR通路23の一端が接続されている。EGR通路23の他端は2つのEGR通路27,28に分岐している。EGR通路27は吸気温度制御装置17及びインタークーラー22間において吸気管4に連通し、EGR通路28は吸気弁8及び吸気温度制御装置17間において吸気管4に連通している。EGR通路23には、EGRクーラー24及びEGR調量弁25が設けられている。EGR通路23,27,28の合流部分には、EGR通路23をEGR通路27または28のいずれか一方に連通することにより、EGRを予混合気とするか非予混合気とするかの切り替えを行う三方弁26が設けられている。ここで、EGR通路23,27,28、EGRクーラー24、EGR調量弁25、及び三方弁26は、EGR装置を構成する。また、GHP用エンジン1は、吸気通路4に設けられたコンプレッサー15a及び排気通路に設けられたタービン15bから構成される過給機15と、制御部であるECU30とを備えている。排気管5には、タービン15bをバイパスするバイパス管32が設けられ、バイパス管32には、過給圧が一定値を超えた場合に開くウエストゲートバルブ31が設けられている。
図2に、ECU30の内部構成、及びECU30と他の構成部分との接続関係を示す。回転角センサ29、筒内温度センサ11、筒内圧力センサ12、吸気温度センサ13、及び吸気圧力センサ14がECU30に電気的に接続され、これら各センサによる検出値が電気信号となって、ECU30内部の入力ポートに入力されるようになっている。入力ポートに入力されたこれらの信号のうち、回転角度センサ29による検出値の信号は直接演算処理部に入力され、その他のセンサによる検出値の信号はA/Dコンバータを介して演算処理部に入力される。演算処理部によって、GHP用エンジン1がHCCI燃焼可能領域にあるか否かを判定する燃焼方式判定と、混合気の混合比を制御するために、過給圧、燃料量、EGR、及び吸気温度の制御を行う混合比制御と、回転角度センサ29による検出値からクランク角度を算出するクランク角度演算とが行われ、その結果が出力ポートに入力される。GHP用エンジン1(図1参照)において各種制御を実行するために、ECU30に電気的に接続される吸気弁8、排気弁9、過給機15、燃料調量弁21、吸気絞り弁18、EGR調量弁24、EGR三方弁26、排気絞り弁19、点火制御装置、吸気温度制御装置17、及びインタークーラー22に、出力ポートから電気信号を出力するようになっている。さらに、点火制御装置は点火プラグ10と電気的に接続されている。
次に、この実施の形態に係る予混合圧縮着火機関の動作を、図1に基づいて説明する。
吸気管4を流通する空気は、過給機15のコンプレッサー15aによって圧縮された後、インタークーラー22において冷却される。冷却された空気には、燃料調量弁21によって流量を調整された天然ガスが燃料供給経路20を介して混合される。また、制御部30によるEGR制御によりEGRガスを予混合とする場合には、排気ガスの一部がEGRクーラー24及びEGR調量弁25によって温度及び流量を調整された後、EGR通路23及び27を介して冷却された空気に混合される。混合された排気ガスの主成分は不活性ガスであるため、EGRクーラー24により十分に冷却された排気ガスは、その熱容量により、筒内の燃焼室における燃焼を緩慢にする作用を有する。このようにして吸気管4の中で空気が混合気となった後、この混合気は、吸気絞り弁18及び吸気温度制御装置17によって流量及び温度を調整され、吸気弁8が開いたときに筒内に吸気される。尚、制御部30によるEGR制御により、EGRガスを非予混合とする場合には、排気ガスの一部がEGRクーラー24及びEGR調量弁25によって温度及び流量を調整された後、EGR通路23及び28を介して混合気に混合され、筒内に吸気される。また、更に混合気の温度を上昇させる必要がある時には、可変バルブタイミング機構により排気バルブ9の弁閉じタイミングを排気上死点より進角させる。これにより、高温の既燃焼ガスが筒内の燃焼室に残留するので、吸入された混合気は、残留した高温の既燃焼ガスとも混合し、その温度が上昇する。ここで、GHP用エンジン1がHCCI燃焼可能領域にある場合には、ピストン3の上昇によって筒内で混合気が圧縮されて自着火が起こり、続いて燃焼が生じてピストン3を押し下げる。これがクランクシャフト6の動力となって、GHP用エンジン1の出力となる。一方、GHP用エンジン1がHCCI燃焼可能領域にない場合には、図示しない点火制御装置が適切なタイミングで点火プラグ10を作動することにより、混合気に火花点火されて燃焼が生じる。筒内で燃焼が起こると混合気は排気ガスとなり、排気弁9が開くことによって排気管5に排気される。排気管5を流通する排気ガスは、過給機15のタービン15bを駆動させた後、図示しない排気装置を介して大気中に排気される。尚、過給圧がある値を超えると、ウエストゲートバルブ31が開くことにより、排気ガスの一部がタービン15bを迂回してバイパス管32を流通する。これにより、タービン15bを駆動させる排気ガス量が減少するので、タービン15b及びコンプレッサー15aの回転数が低下して、過給圧が低下する。すなわち、過給圧の調整が行われる。
吸気管4を流通する空気は、過給機15のコンプレッサー15aによって圧縮された後、インタークーラー22において冷却される。冷却された空気には、燃料調量弁21によって流量を調整された天然ガスが燃料供給経路20を介して混合される。また、制御部30によるEGR制御によりEGRガスを予混合とする場合には、排気ガスの一部がEGRクーラー24及びEGR調量弁25によって温度及び流量を調整された後、EGR通路23及び27を介して冷却された空気に混合される。混合された排気ガスの主成分は不活性ガスであるため、EGRクーラー24により十分に冷却された排気ガスは、その熱容量により、筒内の燃焼室における燃焼を緩慢にする作用を有する。このようにして吸気管4の中で空気が混合気となった後、この混合気は、吸気絞り弁18及び吸気温度制御装置17によって流量及び温度を調整され、吸気弁8が開いたときに筒内に吸気される。尚、制御部30によるEGR制御により、EGRガスを非予混合とする場合には、排気ガスの一部がEGRクーラー24及びEGR調量弁25によって温度及び流量を調整された後、EGR通路23及び28を介して混合気に混合され、筒内に吸気される。また、更に混合気の温度を上昇させる必要がある時には、可変バルブタイミング機構により排気バルブ9の弁閉じタイミングを排気上死点より進角させる。これにより、高温の既燃焼ガスが筒内の燃焼室に残留するので、吸入された混合気は、残留した高温の既燃焼ガスとも混合し、その温度が上昇する。ここで、GHP用エンジン1がHCCI燃焼可能領域にある場合には、ピストン3の上昇によって筒内で混合気が圧縮されて自着火が起こり、続いて燃焼が生じてピストン3を押し下げる。これがクランクシャフト6の動力となって、GHP用エンジン1の出力となる。一方、GHP用エンジン1がHCCI燃焼可能領域にない場合には、図示しない点火制御装置が適切なタイミングで点火プラグ10を作動することにより、混合気に火花点火されて燃焼が生じる。筒内で燃焼が起こると混合気は排気ガスとなり、排気弁9が開くことによって排気管5に排気される。排気管5を流通する排気ガスは、過給機15のタービン15bを駆動させた後、図示しない排気装置を介して大気中に排気される。尚、過給圧がある値を超えると、ウエストゲートバルブ31が開くことにより、排気ガスの一部がタービン15bを迂回してバイパス管32を流通する。これにより、タービン15bを駆動させる排気ガス量が減少するので、タービン15b及びコンプレッサー15aの回転数が低下して、過給圧が低下する。すなわち、過給圧の調整が行われる。
次に、GHP用エンジン1がHCCI燃焼可能領域にあるか否かを判定する燃焼方式判定の手順を、図3のフローチャートに基づいて説明する。
GHP用エンジン1の稼動中、圧縮上死点を基準として進角側(BTDC)50°のクランク角度において、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12がそれぞれ、筒内温度T1及び筒内圧力P1を測定する(ステップS1)。続いて、BTDC30°のクランク角度において、筒内圧力センサ12が筒内圧力P2を測定する(ステップS2)。制御部30の演算処理部は、筒内温度の検出値T1及び筒内圧力の検出値P1,P2から、圧縮上死点における筒内温度T0及び筒内圧力P0を算出する(ステップS3)。T0及びP0の算出に当たって、筒内における圧縮行程を断熱過程と仮定し、ポアッソンの式より求められた以下の式を使用する。
GHP用エンジン1の稼動中、圧縮上死点を基準として進角側(BTDC)50°のクランク角度において、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12がそれぞれ、筒内温度T1及び筒内圧力P1を測定する(ステップS1)。続いて、BTDC30°のクランク角度において、筒内圧力センサ12が筒内圧力P2を測定する(ステップS2)。制御部30の演算処理部は、筒内温度の検出値T1及び筒内圧力の検出値P1,P2から、圧縮上死点における筒内温度T0及び筒内圧力P0を算出する(ステップS3)。T0及びP0の算出に当たって、筒内における圧縮行程を断熱過程と仮定し、ポアッソンの式より求められた以下の式を使用する。
ここで、V0は圧縮上死点における筒内容積、V1はBTDC50°のクランク角度における筒内容積、V2はBTDC30°のクランク角度における筒内容積を表す。それぞれのクランク角度における筒内容積は、エンジン設計時にあらかじめ計算された値をECU30が保持している。尚、クランク角度検出値をθとすると、ピストン表面積×(ピストンストローク長+クランク長×cos(θ−90°))+補正値、により筒内容積は計算できるため、この算出方法及び値を用いてもよい。また、γは筒内における混合気の比熱比を表す。
一般に比熱比γの値は気体組成すなわち気体中に含まれる原子分子数によって一意に決まるが、この実施の形態のように、各吸気行程毎に空気と燃料と排気ガスの混合比率を可変させる吸気制御を行う場合は、混合気の組成は常に変化するため、比熱比γをある値(例えば、吸気のほとんどが大気である場合には、2原子分子数の比熱比1.4を用いる等)に固定することはできない。また、あらかじめマップデータとして保持された比熱比を各混合比率毎に参照して求めるような場合においても、そのマップデータ作成を行う為の適合工数は非常に膨大であり、しかも気体の組成測定をエンジン吸気サイクル毎といった短時間に正確に行うことは困難である。しかし、圧縮行程中に、少なくとも筒内温度を1回及び筒内圧力を2回検出することで、ポアッソンの式を用いた計算により、比熱比γは毎回の圧縮行程ごとに正確に算出されるので、圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力も精度よく算出されるようになる。
一般に比熱比γの値は気体組成すなわち気体中に含まれる原子分子数によって一意に決まるが、この実施の形態のように、各吸気行程毎に空気と燃料と排気ガスの混合比率を可変させる吸気制御を行う場合は、混合気の組成は常に変化するため、比熱比γをある値(例えば、吸気のほとんどが大気である場合には、2原子分子数の比熱比1.4を用いる等)に固定することはできない。また、あらかじめマップデータとして保持された比熱比を各混合比率毎に参照して求めるような場合においても、そのマップデータ作成を行う為の適合工数は非常に膨大であり、しかも気体の組成測定をエンジン吸気サイクル毎といった短時間に正確に行うことは困難である。しかし、圧縮行程中に、少なくとも筒内温度を1回及び筒内圧力を2回検出することで、ポアッソンの式を用いた計算により、比熱比γは毎回の圧縮行程ごとに正確に算出されるので、圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力も精度よく算出されるようになる。
このようにして算出されたT0及びP0を用いて、制御部30の演算処理部は、GHP用エンジン1がHCCI燃焼可能領域にあるか否かを判定する(ステップS4)。HCCI燃焼可能領域と、火花点火が必要な火花点火燃焼領域とは、図4に示されるような、筒内温度、筒内圧力、及び混合比の三次元マップによって表される。一般に混合比は、GHP用エンジン1の稼動状態によって一定となるため、制御部30の演算処理部が燃焼方式判定において用いるマップは、図5に示されるように、混合比に応じて決まる筒内温度及び筒内圧力の二次元マップであり、予め制御部30に組み込まれている。ステップS4において、制御部30の演算処理部が、この二次元マップに基づいて、算出されたT0及びP0がHCCI燃焼可能領域にあるか、または火花点火燃焼領域にあるかを判定し、HCCI燃焼可能領域にあると判定した場合にはHCCI燃焼を行う(ステップS5)。この場合、HCCI燃焼が安定して行われるように、制御部30の演算処理部において過給圧制御、燃料量制御、EGR制御、及び吸気温度制御を行うことによって、最適な混合比を決定する。一方、ステップS4において、制御部30の演算処理部が、火花点火燃焼領域にあると判定した場合には、制御部30から電気信号を受けた点火制御装置が点火プラグ10の点火動作を制御することにより、火花点火燃焼を行う(ステップS6)。この場合、BTDC50°及び30°のクランク角度において筒内温度及び筒内圧力の検出を行った後、制御部30の演算処理部による処理に要する時間と、点火制御装置及び点火プラグ10の動作に要する時間とを考慮して、遅くともBTDC20°のクランク角度までには火花点火が可能な状態となる。したがって、圧縮上死点を基準とする進角側から遅角側までの広い範囲において、適切なタイミングで火花点火が可能となる。
このように、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12はそれぞれ、BTDC50°及び30°のクランク角度において筒内温度及び筒内圧力を検出し、これらの検出値及びポアッソンの式から筒内の混合気の比熱比を求めることにより、圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力が正確に算出されるので、HCCI燃焼可能な領域にあるか否かを確実に判断することができる。また、制御部30の演算処理部による処理に要する時間と、点火制御装置及び点火プラグ10の動作に要する時間を考慮して、遅くともBTDC20°のクランク角度までには火花点火が可能となるので、BTDC20°のクランク角度以降において、最適なタイミングで火花点火を行うことができる。すなわち、圧縮上死点を基準とする進角側から遅角側までの広い範囲において、適切なタイミングで火花点火を行うことができる。また、天然ガスを燃料に使用する場合や、EGR装置を設けた場合のように、混合気の組成が常に変化する場合でも、混合気の比熱比が毎回の圧縮行程ごとに正確に算出されるので、HCCI燃焼可能な領域にあるか否かを確実に判断することができる。
尚、この実施の形態では、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12による2回の検出を、BTDC50°及び30°のクランク角度において行ったが、これらの値に限定するものではない。圧縮行程を断熱過程と仮定するためには、吸気弁8及び排気弁9が両方とも閉じた状態でなければならず、BTDC50°及び30°クランク角度の範囲であれば、可変バルブタイミング機構によって吸気弁8と排気弁9の閉タイミングを進角及び遅角させた場合でも、吸気弁8及び排気弁9が両方とも閉じた状態になるため、この実施の形態では、BTDC50°及び30°のクランク角度において、筒内温度及び筒内圧力の検出を行うように例示したものである。したがって、吸気弁8及び排気弁9が両方とも閉じた状態にある範囲であれば、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12による検出を、どのようなタイミングで検出を行ってもよい。
また、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12による検出回数は2回に限定するものではない。3回以上の検出を行った場合には、それらの検出結果から任意に2つの検出結果を選択して、実施の形態と同様の計算を行ってもよいし、異なる2つの検出結果の組み合わせを選択し実施の形態と同様の計算を行い、それぞれの計算結果を平均する等して、圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力を算出してもよい。尚、筒内温度については、既に述べたように、2回以上検出する必要はなく、少なくとも1回検出すればよい。
また、筒内温度センサ11及び筒内圧力センサ12による検出回数は2回に限定するものではない。3回以上の検出を行った場合には、それらの検出結果から任意に2つの検出結果を選択して、実施の形態と同様の計算を行ってもよいし、異なる2つの検出結果の組み合わせを選択し実施の形態と同様の計算を行い、それぞれの計算結果を平均する等して、圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力を算出してもよい。尚、筒内温度については、既に述べたように、2回以上検出する必要はなく、少なくとも1回検出すればよい。
また、この実施の形態では、予混合圧縮着火機関としてGHP用エンジン1を例にして説明したが、これに限定するものではない。軽油を燃料とするディーゼルエンジンであってもよい。
1 GHP用エンジン(予混合圧縮着火機関)、2 シリンダ、6 クランクシャフト、11 筒内温度センサ(筒内温度検出手段)、12 筒内圧力センサ(筒内圧力検出手段)、23,27,28 EGR通路(EGR装置)、24 EGRクーラー(EGR装置)、25 EGR調量弁(EGR装置)、26 三方弁(EGR装置)、29 回転角度センサ(クランク角度検出手段)、30 ECU(制御部)。
Claims (5)
- 火花点火燃焼と予混合圧縮着火燃焼とを切替可能な予混合圧縮着火機関であって、
クランク角度を検出するクランク角度検出手段と、
前記予混合圧縮着火機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、
前記予混合圧縮着火機関の筒内温度を検出する筒内温度検出手段と、
予混合圧縮着火燃焼が可能か否かを判断する制御部と
を備え、
前記筒内圧力検出手段は、圧縮上死点を基準とした進角側の少なくとも2つの異なるクランク角度において、前記筒内圧力を検出し、
前記筒内温度検出手段は、前記異なるクランク角度のうち少なくとも1つのクランク角度において、前記筒内温度を検出し、
前記制御部は、前記筒内温度及び前記筒内圧力から圧縮上死点における筒内温度及び筒内圧力を算出すると共にこれら算出値に基づいて予混合圧縮着火燃焼が可能か否かを判断する予混合圧縮着火機関。 - 前記制御部は、前記判断結果が予混合圧縮着火条件に至らないと予測される場合は、直ちに火花点火による着火制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の予混合圧縮着火機関。
- EGR装置を備える請求項1または2に記載の予混合圧縮着火機関。
- 天然ガスを燃料とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の予混合圧縮着火機関。
- 前記筒内温度及び前記筒内圧力の検出は、圧縮上死点を基準として進角側30°から50°のクランク角度の範囲で行われる請求項1〜4のいずれか一項に記載の予混合圧縮着火機関。
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