JP2007262937A - 直噴ガソリンエンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】直噴ガソリンエンジンにおいて安定かつ低NOxの運転を可能とする。
【解決手段】燃焼室12に点火栓20と燃料噴射弁18が取り付けられた直噴ガソリンエンジン1の制御装置30であって、排気ガス中のNOx量を測定するNOx量測定手段50と、前記点火栓の点火時期を変更する点火時期変更手段54と、EGR量を変更するEGR量変更手段56と、を備え、所定のNOx量制限下における運転を行う直噴ガソリンエンジンの制御装置30において、前記燃焼室内での混合気の自着火発生を判定する自着火判定手段52と、前記自着火判定手段52に基づいて自着火燃焼運転を行うとともに、自着火燃焼運転中のNOxを所定値に抑制するために前記点火時期変更手段54と前記EGR量変更手段56とを用いて点火時期とEGR量とを制御する。
【選択図】図1
【解決手段】燃焼室12に点火栓20と燃料噴射弁18が取り付けられた直噴ガソリンエンジン1の制御装置30であって、排気ガス中のNOx量を測定するNOx量測定手段50と、前記点火栓の点火時期を変更する点火時期変更手段54と、EGR量を変更するEGR量変更手段56と、を備え、所定のNOx量制限下における運転を行う直噴ガソリンエンジンの制御装置30において、前記燃焼室内での混合気の自着火発生を判定する自着火判定手段52と、前記自着火判定手段52に基づいて自着火燃焼運転を行うとともに、自着火燃焼運転中のNOxを所定値に抑制するために前記点火時期変更手段54と前記EGR量変更手段56とを用いて点火時期とEGR量とを制御する。
【選択図】図1
Description
本発明は、燃焼室に点火栓と燃料噴射弁が取り付けられた直噴ガソリンエンジンの制御装置に関する。
ガソリンエンジンにおいて、EGRや空気による大量希釈運転はポンピング損失を低減できるために熱効率向上に有効であるとともに火炎温度が低下するために低NOx化にも有効な手段であることが知られている。しかし、混合気のリーン度を増すと、燃焼速度が遅くなり、点火栓を用いた火炎伝播による燃焼が不安定化することから混合気のリーン度には限界がある。そこで、このような燃焼安定度の悪化を避けながら混合気をリーン化する技術として、エンジンの吸気通路において空気に燃料を混合した予混合気をエンジンに吸気し、ピストンの圧縮により圧縮自着火燃焼する方法が知られている。この予混合圧縮自着火燃焼では、複数の位置から燃焼反応が起こるため、空燃比がリーン化した場合であっても火花点火に比べて燃焼期間が長期化せず、よりリーンな空燃比でも安定した運転が可能になる。
しかし、この予混合圧縮自着火方燃焼は、着火時期や燃焼の早さを調整することが困難であることから安定に運転することが難しい。そこで、空燃比と内部EGR量を把握し、内部EGR量を調整することで失火やノッキングを抑制し、安定な予混合圧縮自着火運転を行う方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に開示された従来技術では、図13に示すように、予混合圧縮自着火運転の可能な範囲を回転数と負荷の関係、排気弁閉タイミング(EVC)と空燃比の関係でマップ化し、このマップ内に入るようにEVCによって内部EGRを調整している。しかし、予混合された混合気を圧縮自着火させるために内部EGR量を調整しても、着火時期は吸気温度や気圧などの雰囲気条件によって変化することから、的確に着火時期の制御をすることが困難で、様々な運転状況下において安定した運転を継続することは困難であるという問題点があった。
そこで、予混合した混合気を自着火させるのではなく、燃焼室に直接燃料を噴射するようにして、この燃料の噴射時期、噴射量を制御することによって安定した自着火燃焼を行うことが提案されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2では、マイナスのオーバーラップ期間の間に2回の燃料噴射を行うようにし、筒内圧力センサによって自着火を検出し、1回目、2回目の燃料噴射タイミングと量を制御するものである。しかし、このような二段燃料直接噴射方式の自着火燃焼でも着火の時期を直接制御しているのではないことから、上記の予混合自着火燃焼の場合と同様、様々な条件下で安定した運転を継続することは困難であるという問題点があった。
このような問題を解決する手段として、混合気を点火栓によって点火して混合気内に火炎伝播燃焼させ、それに引き続いて残りの混合気を自着火燃焼させる、火花点火一部混合気自着火気燃焼方式が提案されている(例えば、特許文献3参照)。この特許文献3に開示された従来技術では、最初に点火栓の火花によって着火して火炎伝播燃焼させるので、最初の着火時期については確実に制御することができる。しかし、火炎伝播燃焼後の残りの混合気に確実に自着火を発生させて、打音やノックの燃焼騒音の無い静粛な運転をするためには、上記の予混合自着火燃焼や、二段燃料直接噴射方式の自着火燃焼と同様に自着火時期や自着火燃焼量を制御する必要がある。このため、特許文献3に記載の従来技術ではオクタン価と点火栓による点火時期を制御することによって自着火時期と自着火燃焼量を制御している。しかし、オクタン価を制御しようとすると、オクタン価の異なる2種類以上の燃料を搭載して混合比率を変えてエンジンに供給するか、1種の燃料から高オクタン価の燃料と低オクタン価の燃料を製造する装置を搭載する必要があり、装置が複雑となってしまうという問題点があった。
また、上記のそれぞれの特許文献にはいずれも自着火燃焼をいかに安定的に発生させて内燃機関を安定して運転するかという点についての技術が開示されている。しかし、ガソリンエンジンの特性上、安定した自着火燃焼と排出NOxの低減は一部で相反する関係にあり、前記の各従来の技術では、自着火燃焼の安定化と低NOx運転を両立させることができないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、混合気の一部を安定に自着火燃焼させると共に、排出NOxの低減を図り、安定かつ低NOxの運転が可能な直噴ガソリンエンジンの制御部を提供することにある。
本発明の直噴ガソリンエンジンの制御装置は、燃焼室に点火栓と燃料噴射弁が取り付けられた直噴ガソリンエンジンの制御装置であって、排気ガス中のNOx量を測定するNOx量測定手段と、前記点火栓の点火時期を変更する点火時期変更手段と、EGR量を変更するEGR量変更手段と、を備え、所定のNOx量制限下における運転を行う直噴ガソリンエンジンの制御装置において、前記燃焼室内での混合気の自着火発生を判定する自着火判定手段と、前記自着火判定手段に基づいて自着火燃焼運転を行うとともに、自着火燃焼運転中のNOxを所定値に抑制するために前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段とを用いて点火時期とEGR量とを制御する制御部と、を有することを特徴とする。
ここで、前記制御部は、前記直噴ガソリンエンジンが自着火燃焼状態にあるときに、点火時期とEGR量との関係において自着火燃焼限界を示す自着火燃焼限界線と排出NOx量が一定となる等NOx量線を有する運転特性マップ上で、前記点火時期変更手段によって点火時期を自着火限界線近くまで遅角した後、点火時期とEGR量を前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段を協調させて、前記自着火限界線近くに沿って、所定のNOx量以下で自着火運転状態となるような制御手段を有していても好適であるし、EGR量が、前記運転特性マップ上の限界EGR線に近づいた際には、点火時期とEGR量を前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段を協調させて、前記限界EGR線の近くに沿って、所定のNOx量以下で自着火運転状態となるような協調制御手段を有することとしても好適であるし、前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段は、前記自着火限界線近くに沿って設定した2本の自着火制御限界線の間に運転点を挟みこんでいく制御手段であってもよいし、前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段は、前記自着火限界線近くに沿って設定した自着火制御限界線に跨ってジグザクに運転点移動させていく制御手段であってもよい。また、前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段において、1回の点火時期の設定変更量及びEGR量変更は、前記自着火制御限界線に近いほど小さいこととしてもよい。
また、前記制御部は、前記直噴ガソリンエンジンが自着火燃焼状態にないときに、点火時期とEGR量との関係において自着火燃焼限界を示す自着火燃焼限界線と排出NOx量が一定となる等NOx量線を有する運転特性マップ上で、前記点火時期変更手段によって点火時期を所定の等NOx線近くまで進角した後、点火時期とEGR量を前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段を協調させて、前記所定の等NOx線近くに沿って、所定のNOx量以下で自着火運転状態となるような制御手段を有することも好適である。ここで、前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段は、前記所定の等NOx線近くに沿って設定した2本のNOx制御限界線の間に運転点を挟みこんでいく協調制御手段であることとしてもよいし、前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段は、前記所定の等NOx線近くに沿って設定したNOx制御限界線に跨ってジグザクに運転点移動させていく制御手段であることとしてもよい。また、前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段において、1回の点火時期の設定変更量及びEGR量変更は、前記NOx制御限界線に近いほど小さいこととしてもよい。
また、本発明の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、前記自着火判定手段は、燃焼室に取り付けられた圧力センサからの圧力信号に基づいた燃焼期間によって判定する手段であってもよいし、燃焼室に取り付けられた光学センサからの光強度信号に基づいて判定する判定する手段であること、としてもよい。さらに、前記EGR量設定手段は、燃焼室に取り付けられた吸気弁及び排気弁のいずれか一方または両方の開閉時期を設定することによって行うものであること、としてもよい。
本発明は、直噴ガソリンエンジンにおいて、混合気の一部を安定して自着火燃焼させると共に、排出NOxの低減を図ることができるという効果を奏する。
以下、本発明にかかる実施形態の構成について図面を参照しながら説明する。図1は本発明の実施形態である直噴ガソリンエンジン1の概略断面と制御装置30の構成を示している。直噴ガソリンエンジン1は、シリンダブロック4と、シリンダブロック4の中を上下に移動するピストン10と、シリンダブロック4の天井面を構成するシリンダヘッド6を備えている。シリンダヘッド6には吸気ポート15及び排気ポート17が配設され、それぞれのポートには吸気弁14及び排気弁16が配設され、各弁には開閉駆動用の吸気弁駆動装置22と排気弁駆動装置24が取り付けられている。そして、シリンダブロック4とピストン10とシリンダヘッド6によって囲まれる領域に燃焼室12が形成されている。シリンダヘッド6には、燃焼室への燃料噴射量を調整する燃料噴射弁18が配設され、また、シリンダヘッド6には、燃料噴射弁18から噴射された燃料噴霧8に火花を飛ばして燃料噴霧8に点火することができるような位置に点火栓20が配設されている。更に、シリンダブロック4上部には、燃焼室12の圧力を検出する圧力センサ26が取り付けられている。
直噴ガソリンエンジン1には上記の圧力センサ26のほかにも、空燃比センサ32、NOxセンサ34、クランク角センサ36、負荷センサ38、回転数センサ40が取り付けられている。空燃比センサ32は、排気中に配設したステンレス製ケース内のセラミック素子が、酸素と燃え残った可燃ガスの割合(空燃比)に応じて電流の強さが変わることを利用して排ガスの空燃比を測定する全領域空燃比センサでもよいし、排気中の酸素濃度を測定することによって、一定の空燃比より空燃比が大きいか小さいかを判断するものでもよい。NOxセンサ34は、排ガス管に直接取り付けるので、耐熱性のある耐熱性機能材料である酸化物半導体を用いた抵抗変化型や,固体電解質を用いた起電力型及び電流型などのNOxセンサが好適である。クランク角センサ36は直噴ガソリンエンジン1のクランク角を測定するものであるが、回転数も測定できるものであってもよい。この場合には回転数センサ40は不要となる。
本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の制御装置30は、内部に演算、データ処理用のCPUを含むもので、NOx量測定手段50、自着火判定手段52、点火時期変更手段54、EGR量変更手段56及び点火時期とEGR量を制御する制御部31を備えている。制御装置30は、上記の圧力センサ26、空燃比センサ32、NOxセンサ34、クランク角センサ36、負荷センサ38、回転数センサ40と信号線で結ばれており、各センサからの信号が入力されるようになっている。各センサと制御装置30の間には必要に応じて信号を制御装置30の内部CPUの信号に合わせるためのインターフェースを配設するのが好適である。また、制御装置30には制御用の各種設定値、制御プログラムなどを格納した記憶部42がデータバスを介して接続されている。
制御装置30は、燃料噴射弁18、点火栓20、吸気弁駆動装置22、排気弁駆動装置24と信号線で接続されており、制御装置30からの信号に従ってこれらの各機器を駆動することができるように構成されている。制御装置30とこれら機器との間にも必要に応じてインターフェースを配設するようにしてもよい。
次に本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の点火、燃焼動作について図5を参照しながら説明する。図5は、EGRなどのほかのパラメータが同一の場合における、直噴ガソリンエンジン1のクランク角度θに対する熱発生率(dQ/dθ)を表したものである。熱発生率は単位クランク角度あたりの発生熱量で示される数字であり、直噴ガソリンエンジン1の燃焼状態を示す指数である。図5の実線は通常の運転状態を示し、2点鎖線は通常の運転状態よりも点火が進角しているときの燃焼状態を示し、1点鎖線は通常状態よりも若干点火時期が遅角している場合を示し、点線は通常の運転時状態から点火時期が遅角している状態を示している。図中の点火1〜点火4は点火栓20による点火時期を示し、自着火1から自着火3は自着火発生の時期を示している。
本実施形態の直噴ガソリンエンジン1においては、吸気ポート15の吸気弁14が開弁されて空気を吸気した後、ピストン10は上昇を開始する。ピストン10が上昇して燃焼室12の空気が圧縮されてくると制御装置30からの指令によって燃料噴射弁18から燃料が燃焼室12に噴射される。そしてその直後に制御装置30からの信号によって点火栓20によって燃料噴霧8に点火される。通常運転時は、図5のクランク角度が点火2のところで点火される。すると、点火によって火炎伝播燃焼が始まり、熱発生率は上昇を開始する。このとき、クランク角は上死点付近にあり、燃焼による温度の上昇によって、燃焼室12の圧力、温度は上昇を続ける。そして熱発生率がピークを少し過ぎたあたりで、燃焼室12の圧力、温度が一定の値に達し、図5の自着火2の点において自着火が発生する。すると残っていた混合気が急速に燃焼し、熱発生率も急激に上昇する。その後、熱発生率は急速に低下し、燃焼が終了する。
通常の点火時期よりも点火時期が進角しているときには、クランク角が図5の点火1の点にて点火される。すると、通常状態よりも燃焼室12の内容積が大きい状態で燃料の噴射、点火が行われることになるため、燃焼による温度の上昇に圧縮による温度の上昇が加わって、燃焼室12の圧力、温度は急速に上昇し、火炎伝播燃焼後すぐに自着火1で示す位置で自着火燃焼が始まってしまい、熱発生率が急速に立ち上がる。このためノックや過激な燃焼音が発生し、安定した運転ができなくなってしまう。
一方、点火時期が、図5の点火4の時期まで遅角されると、点火栓20の火花によって火炎伝播燃焼が開始された後、燃焼室12の圧力と温度があまり上昇せず、自着火発生状態に達しない。すると図5の点線に示すように、自着火燃焼なしの火炎伝播燃焼となり、燃焼時間が長くなってしまう。クランク角が、通常の点火時期の点火2と自着火の発生しない点火4との間の点火3にて点火された場合には、通常の場合よりも点火栓20の点火による火炎伝播燃焼の時間が長くなり、燃焼室12の圧力、温度の上昇が遅くなることから、通常の燃焼よりも遅い、図5の自着火3の点で自着火燃焼が開始される。点火時期がこの点火3の時期よりも遅くなると、自着火は発生せず、図5の点線のような火炎伝播燃焼のみの燃焼状態となる。このように、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1は、EGRなどのほかのパラメータが同一の場合には、点火時期を進角すると自着火燃焼しやすくなり、点火時期を遅角すると自着火燃焼を起こしにくくなるという特性を有している。
次に、火炎伝播燃焼の後に一部混合気が自着火燃焼した場合の燃焼期間の変化について図6を参照しながら説明する。図6は点火時期を同一時期にそろえた場合における燃焼期間の変化を示す図で、横軸はクランク角θ、縦軸は図5と同様に熱発生率dQ/dθである。実線は自着火燃焼した場合であり、点線は自着火燃焼しない場合であり、1点鎖線は中間領域を示している。この図からわかるように、自着火燃焼発生時の燃焼期間τc1は自着火が生じない場合の燃焼期間τc3よりも短くなっている。そして、自着火する場合と自着火しない場合の中間領域では、図6の1点鎖線で示すように、自着火発生限界となる燃焼期間τc2が存在する。このことからセンサによって自着火の燃焼期間を測定すれば、その燃焼期間がτc2よりも長いか短いかによって自着火していないか、自着火しているかの判定ができることとなる。本実施形態の自着火判定手段52では、圧力センサ26によって燃焼室12の圧力を検出し、クランク角センサ36によって検出したクランク角から計算される燃焼室容積を用いて演算した熱発生率に基づいて燃焼期間を求め、予め定めた値と比較して自着火の有無の判断及び自着火限界に近いかどうかの判断を行う。また、自着火が発生すると、燃焼室12内の光の強度が増加することから、ラジカル発光計測などによって光強度を測定して自着火の有無又は自着火限界を測定するもことも好適である。
一方、エンジンの一般的な特性としてEGRを導入することによってNOxを低減することができることが知られている。本実施形態では内部EGR方式を用いている。以下、本実施形態のEGR量変更手段56について図7を参照しながら説明する。
図7は吸気弁14の開弁タイミングと排気弁16の閉弁タイミングを示した図である。この図でTDC,BDCはそれぞれ上死点、下死点を示し、IVOは吸気弁14の開弁位置を示し、EVCは排気弁16の閉弁位置を示す。図7に示すように、排気弁16の閉弁位置(EVC)と吸気弁14の開弁位置(IVO)との間のハッチング部分は、排気弁16、吸気弁14共に閉弁状態となっている。この部分が負のオーバーラップ期間で、本実施形態の内部EGR方式は、この期間、排気ガスを燃焼室12内に閉じ込めて排気を再循環させる方式である。この内部EGR方式は、負のオーバーラップ期間を変化させることによりEGR量の増減と吸入空気流量の増減を同時に行うことができる。例えば、吸入空気量を減らす場合は、排気弁16の閉時期を図7のEVCからdEVだけ早め、吸気弁14の開時期を図7のIVOからdVOだけ遅らせて負のオーバーラップ量を増す。この方法によれば、吸入空気量を減らすとEGR量が増えるようにすることができる。この内部EGRによると、高温の排ガスを再循環させることができるので、未燃混合気の温度を上げることができ、点火時期を一定とした場合には、EGRの量が多くなると、自着火しやすくなる傾向がある。本実施形態のEGR変更手段56では、EGR量を増加させる時には、排気弁16の閉時期を図7のEVCからdEVだけ早め、吸気弁14の開時期を図7のIVOからdVOだけ遅らせて負のオーバーラップ量を増して吸入空気量を減らし、逆に、EGR量を減少させる時には、排気弁16の閉時期を図7のEVCからdEVだけ遅くし、吸気弁14の開時期を図7のIVOからdVOだけ早めて負のオーバーラップ量を減少させて吸入空気量を増やすようにする。
なお、吸気空気量を減少させてEGR量を増加させる手段としては、他にも以下のような手段がある。まず、上記の負のオーバーラップを設ける場合において、排気弁駆動装置24を調整して排気弁16のリフト量を小さくして多くの排気が燃焼室12の中に滞留するようにする手段がある。また、排気弁16の閉弁時期(EVC)を吸気行程または圧縮行程の初期とすることにより、または、吸気行程中に排気弁16を再度開弁させることにより、排気ガスの一部を吸気行程中に燃焼室12に吸入させる手段がある。この場合には、吸気行程における排気弁16の開弁期間を長くするか、吸気行程における排気弁16のリフト量を大きくするか、吸気ポート15に絞り弁を設けて吸気ポートを絞るか、吸気行程中の吸気弁14の開弁期間を短くするか、吸気弁14のリフト量を小さくするか、排気ポート17に設けた絞り弁を絞るかの手段、あるいはこれらを相互に組み合わせることが好適である。更に、吸気弁14の開弁時期を排気行程とすることにより、または、排気行程と吸気行程のそれぞれに吸気弁14を開弁させることにより、排気ガスの一部を排気行程中に吸気ポート15に逆流させ、逆流させた排気ガスを吸気行程中に燃焼室12内へ再吸入させる手段がある。この場合には、排気行程中の吸気弁14の開弁期間を長くするか、排気行程中の吸気弁14のリフト量を大きくするか、排気ポート17絞り弁を設けて排気ポートを絞るか、排気行程中の排気弁16の開弁期間を短くするか、排気行程申の排気弁16のリフト量を小さくするかの手段あるいは、あるいはこれらを相互に組み合わせることが好適である。このような、他の手段を用いて吸気空気量を減少させてEGR量を増加させてもよい。
次に、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の運転特性について図2を参照しながら説明する。図2は、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の点火時期とEGR量に対する運転状態を示すマップである。横軸は点火栓20による点火時期であり、図2で右側に行くほど点火時期は進角している状態で、左に行くほど遅角している状態である。縦軸はEGR量で図中、上に行くほどEGR量が多く、下に行くほどEGR量が少ない状態を示している。図2の1点鎖線は自着火が発生する限界の点火時期とEGRの関係を示した自着火限界線で、この線の右側のハッチング部分は火炎伝播燃焼に続いて、自着火燃焼が発生する領域であり、この線の左側は火炎伝播燃焼のみで自着火燃焼が生じない領域を示している。図2の斜めの実線は等NOx線を示し、図中で上の方にある線ほど低い等NOx線であり、下に行くほど高い等NOx線となっている。これはEGR量が多くなるとNOx量が少なくなり、EGR量が少なくなるとNOx量が多くなってくることと一致している。図2の破線の曲線は限界EGR線を示し、これ以上EGR量が増加すると燃焼速度低下によるトルク変動が許容値以上となってしまう線を示している。
この図に示すように、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1は、EGR量が多いほどNOx量は少なくなり自着火しやすい方向に行き、点火時期が進角側に行くほど自着火しやすくなりNOxは若干増加するという特性を持っている。そして、運転状態のパターンは図中に四角で囲ったA〜Dに示す4つの領域を持つことがわかる。領域AはNOxが目標NOxより低く自着火燃焼する領域で、低NOxで燃焼期間が短く、安定した運転が可能となる領域である。領域BはNOxが目標NOxより低いが自着火燃焼していない領域で、燃焼期間が長く燃焼変動が大きくなる可能性のある領域である。領域CはNOxが目標NOxよりも高く、自着火燃焼もしていない領域で、NOx量も大きく、燃焼期間も長く燃焼変動が大きくなる可能性もある領域である。領域DはNOxが目標NOxよりも高いが、自着火燃焼しているため運転は安定している領域である。このことから、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の運転は図2の領域Aに入るように制御することが必要である。一方、吸入空気量を減らしてEGR量を増加すると燃焼ガスの比熱比が低下し、燃費が悪くなるおそれがある。このことから、燃費の観点からはなるべくEGR量が少ない状態で運転することが望ましい。すると、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1は図2の領域Aの中で、一番EGR量が少なくなる点で運転すれば、低NOxで自着火燃焼による安定運転ができ、しかも燃費がよくなるということになる。この点は、図2に設定点として示した領域Aの最下部のコーナーになる。そこで、本発明の実施形態では、点火時期とEGR量を調整して、直噴ガソリンエンジン1を図2の設定点において運転するような制御を行う。
図2に示すような、点火時期とEGR量、自着火限界線、等NOx線、限界EGR線の各関係は、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の運転されている気温、気圧などの雰囲気の条件が変動してくると、その基本的な傾向は変わらないものの、実際の境界線の数値にはずれが生じてくる。このため、運転初期に要求トルク、回転数を制御装置30に取り込み、記憶部42に蓄えられている運転条件データに基づいて、基準となる吸気弁14排気弁16のバルブタイミング、点火時期を設定しても、その運転点は図2の設定点になるとは限らず、A領域ではなく、ほかのB,C,D領域に入ってしまうことがある。
図3を参照して、初期の運転状態が図2のB領域に入った場合の基本的な制御について説明する。図3は、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の点火時期とEGR量の関係に対する運転状態の制御を示す図で、図2のB領域からA領域へ運転点を移動させる制御を示した図である。図2のB領域の初期運転点から、A領域の設定点になるように運転状態を移していくには、その運転状態における目標点の点火時期とEGR量が既知であれば、その値に制御定数を変更すればよいが、上記のようにこの量が運転雰囲気によって様々に変化することから、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の特性である、進角すれば自着火しやすくなりNOxが若干増加し、EGRを減らせばNOxが増加するという特性を用いる。具体的には、まず点火時期を進角して自着火領域に近づけていく。このときNOxの量はNOx量測定手段50によって監視され、NOx量の信号が制御部31に出力されている。本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の特性から、点火時期を進角していくとNOx量は次第に増加してくる。そしてNOxが目標NOxに近い制御限界値に達してもまだ自着火判定手段52によって自着火が検出されないときには、制御部31は、NOx量測定手段50によってNOxを監視ながらEGR量をEGR量変更手段56によって増加させると共に点火時期変更手段54によって点火時期を更に進角していくように指令する。この制御は目標NOx線の近くで、目標NOx線に沿うように運転状態をA領域に向かって変更していくものである。そして、自着火判定手段52から自着火判定信号が出力されると制御部31は運転点がA領域に入ったと判断して、その時の設定値によって本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の運転を継続していく。このように本実施形態では、直噴ガソリンエンジン1において、混合気の一部を安定して自着火燃焼させると共に、排出NOxの低減を図ることができるA領域に運転点を制御することができるという効果を奏する。
次に、図4を参照しながら、初期の運転状態が図2のD領域に入った時の基本的な制御について説明する。図4は、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の点火時期とEGR量の関係に対する運転状態の制御を示す図で、図2のD領域からA領域に運転点を移動させる制御を示した図である。この場合は、すでに自着火領域に入っていることから、自着火運転状態を保ったまま、NOxを低減すればよい。そこで、本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の特性である、EGR量が同一ならば点火を遅角するとNOxが低下するという特性とEGR量を多くするとNOx量が低下するという特性を用いる。制御部31は、点火時期変更手段54によって点火時期を遅角させる。そして、自着火判定手段52からの信号によって自着火状態を監視しながら自着火限界に近づけていく。このときNOxの量はNOx量測定手段50によって監視され、NOx量の信号が制御部31に出力されている。本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の特性から、EGR量を変化させない場合には点火時期を遅角していくとNOx量は次第に減少してくる。そして、自着火判定手段52によって、自着火限界に近づいたという信号が制御部31に出力されても、NOxが目標NOx1に達しない場合には、制御部31は、NOx量測定手段50からの信号によってNOx量を監視しながらEGR量をEGR量変更手段56によって増加させると共に点火時期変更手段54によって点火時期を更に遅角させていく。この制御は自着火限界線の近くで、自着火限界線に沿うように運転状態をA領域に向かって変更していくものである。そして、NOx量測定手段50からNOx量が目標NOx1より低くなったという信号が制御部31に出力されると制御部31は運転点がA領域に入ったと判断して、その時の設定値によって本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の運転を継続していく。このように本実施形態では、直噴ガソリンエンジン1において、混合気の一部を安定して自着火燃焼させると共に、排出NOxの低減を図ることができるA領域に運転点を制御することができるという効果を奏する。
目標NOx量が図4のNOx目標値1で設定目標が図4の設定点1のように、EGR限界線の下側のあるときには、上記のような制御で目標NOx1は達成されるが、目標NOxが目標NOx2のように非常に低く、設定点2が自着火限界線とEGR限界量を示すEGR限界線の交点よりも進角側になっている場合がある。この場合には、上記のような制御では、自着火限界線とEGR限界量を示すEGR限界線の交点までしか制御できず、設定点2に近づけない。そこでこのようにEGR量がEGR限界線に到達し、点火時期の遅角とEGR量の増加ではNOxの低下と自着火燃焼の運転が保持できなくなった時には、制御部31は、限界EGR線の下側に沿って、EGR量を増加させると共に点火時期を進角していく制御を行う。これによって、NOx量測定手段50からNOx量が目標NOx2より低くなったという信号が出力されると制御部31は運転点が設定点2になったと判断して、その時の設定値によって本実施形態の直噴ガソリンエンジン1の運転を継続していく。このように本実施形態では、直噴ガソリンエンジン1において、混合気の一部を安定して自着火燃焼させると共に、排出NOxの低減を図ることができるA領域に運転点を制御することができるという効果を奏する。
以上、本実施形態の直噴ガソリンエンジンの制御装置30の基本的な制御について説明したが、以下、詳細の制御について説明する。図8a,8bは本発明の直噴ガソリンエンジン1の制御部31の実施形態のフローチャートである。図9は図3の拡大図で、図2のB領域から設定値のある図2のA領域までの制御の詳細を表したものであり、図10、図11は図4の拡大図で、図2のD領域から図2のA領域に向かって制御していく状態を示したものである。
以下、図8a,8bのフローチャートに従って制御について説明する。図3、図4を参照して説明した基本的な制御動作については同様の動作に同様の符号を用いて省略する。エンジンが起動されると、図8aのステップS101からS103のように、初期設定によってエンジンの運転状態が設定される。そして調整制御に入る前に、図8aのステップS104に示すように、点火時期の制御をする場合は遅角側に変更するように設定する。そして、制御部31は、図8aのステップS105に示すように、NOx量測定手段50からNOx量を取得して目標NOx線に近い方のNOx制御リミットであるNOx_s1と比較する。NOx量がNOx_s1より少ない場合には、エンジンは図2のA領域かB領域で運転されている。図2のA領域で運転されている場合には、低NOxで一部自着火燃焼となっていることから調整する必要はあまりない。そこで、制御部31は運転が図2のB領域に入っているときの調整に対応するため、図8aのステップS106に示すように、点火時期変更手段54によって点火時期を進角側に変更できるように設定しなおす。
次に、図8aのステップS107に示すように、制御装置30の自着火判定手段52は圧力センサ26、クランク角センサ36等に基づいて求めた燃焼期間τcと自着火限界線に近い燃焼期間制御設定値τs1とを比較する。ここで、燃焼期間τcが燃焼期間制御設定値τs1よりも短い時には自着火燃焼している状態であることから、自着火判定手段52は自着火状態であることを示す信号を制御部31に出力する。制御部31は、この信号によって運転点が図2のA領域に入っていると判断し、調整制御を終了する(図8aのステップS117)。
一方、燃焼期間τcが燃焼期間制御設定値τs1よりも長い場合には、自着火判定手段52は自着火状態でないことを示す信号を制御部31に出力する。制御部31は、この信号によってエンジンが図2のB領域において運転されているものと判断し、図8aのステップS108に示すように、点火時期変更手段54により、点火時期Tigを所定のdTだけ進角させる。そして、制御部31は、図8aのステップS109においてNOx量測定手段50によって取得されたNOxがNOx制御リミットのNOx_s1より少ない時には、図8aのステップS107に戻って自着火判定手段52からの信号によって自着火を判断する。自着火していないと判断された場合には、制御部31は、図8aのステップS108に進み、点火時期Tigを所定のdTだけ更に進角させる。この制御は図9のマップ上では、初期状態から運転点が水平に進角方向に移っていっていることに対応する。
そして、制御部31は、図8aのステップS109においてNOx量測定手段50によって取得されたNOxがNOx制御リミットのNOx_s1に達したと判断した場合には、図8aのステップS110に進み、EGR量変更手段56によって吸気弁14の開弁時期(IVO)をdIVだけ遅くし、排気弁16の閉弁時期(EVC)をdEVだけ早くして、マイナスのオーバーラップを増やしてEGR量を増やす。すると図9のマップ上では運転点は水平方向から垂直方向に移動方向がかわる。そして、制御部31は、図8aのステップS111において、NOx量測定手段50によって取得されたNOxと目標NOx線から遠い方のNOx制御リミットのNOx_s2とを比較する。NOx量がNOx_s2よりも高い場合には、制御部31は図8aのステップS110に戻って再度EGR量変更手段56によってEGR量を増加させる。そして、図8aのステップS111においてNOx量がNOx_s2よりも低い場合には、制御部31は、再度進角によって自着火領域に向けて運転点を移動させることが可能と判断し、図8aのステップS107に戻って自着火検出手段52によって自着火状態を監視しながら、図8aのステップS108によって点火時期変更手段54によって点火時期Tigを進角していく。
上記の制御を図9のマップに示すと、初期状態から水平方向に目標NOx線に近い方のNOx制御リミットであるNOx_s1に近づき、その目標NOx線から遠い方のNOx制御リミットのNOx_s2になるまで、EGR量を増加し、垂直方向に運転点を移動させ、NOx_s2に達すると再び点火時期Tigを進角して運転点を水平方向に移動させていく。つまり、目標NOx線に近い方のNOx制御リミット線1と目標NOx線から遠い方のNOx制御リミット線2との間に運転点を挟みこんで目標NOx線に沿って運転点をA領域に向かって移動させていく制御方式となる。そして、NOX量がNOx_s1、NOx_s2の間にあり、図8aのステップS107において、自着火判定手段52によって燃焼期間τcが燃焼期間制御設定値τs1よりも短く自着火状態を示す信号が出力された時に、制御部31は運転点が図2のA領域に入り、設定点に達したと判断して調整制御を終了する。
次に、図8aのステップS105において、NOx量がNOx_s1より多い場合には、エンジンは図2のC領域かD領域で運転されている。ここでは、運転点が図2のD領域に入っている場合の調整制御について説明する。図8aのステップS112において、制御装置30の自着火判定手段52は、燃焼期間τcと燃焼期間制御設定値τs1とを比較する。ここで、燃焼期間τcが自着火限界線に近い燃焼期間制御設定値τs1よりも短い時には自着火燃焼している状態であることから、自着火状態を示す信号を制御部31に出力し、制御部31はこの信号により運転点が図2のD領域に入っていると判断する。そして、制御部31は、図8aのステップS113において点火時期TigをTig+dTに変更する。すでに図8aのステップS104においてdTはマイナスに設定していることから、この図8aのステップS108の動作によって点火時期Tigは遅角されることとなる。そして、図8aのステップS105に戻って、NOx量測定手段50によってNOx量を監視し、図8aのステップS112で自着火判定手段52で自着火状態を監視しながら、燃焼期間τcが燃焼期間制御設定値τs1になるまで点火時期変更手段54によって徐々に点火時期Tigを遅角していく。
そして、燃焼期間τcが自着火限界線に近い燃焼期間制御設定値τs1になったという信号が自着火判定手段52から出力されると、制御装置31は、点火時期の遅角を停止する。そして、制御装置31は、図8aのステップS114に示すように、EGR量変更手段56によって吸気弁14の開弁時期(IVO)を遅らし、排気弁の閉弁時期(EVC)を早くしてEGR量を増加させていく。そして、制御部31は、図8aのステップS115に示すように、自着火判定手段52で燃焼期間τcが自着火限界線に近い燃焼期間制御設定値τs2になっているかどうかを監視し、燃焼期間τcが自着火限界線に近い燃焼期間制御設定値τs2になるまで、図8aのステップS114でEGR量を増加させていく。制御部31は、図8aのステップS116で、EGR量がEGR限界線に近い方の制御設定値EGR1を越えていない場合には、図8aのステップS105に戻ってNOxと自着火状態を監視しながら再び点火時期Tigを遅角させていく。そして、制御部31は、NOx量がNOx_s1より少なくなった時に、運転点が図2のA領域に入り、設定点に達したと判断して調整制御を終了する。
上記の制御を図10のマップで見ると、最初の運転点から水平に点火時期Tigを遅角し、燃焼期間がτs1になると、点火時期の遅角を停止し、EGR量を増加していくので、運転点は垂直方向に移動し、燃焼期間がτs2になると、EGR量の増加を停止して再び点火時期Tigを遅角していくというよう動きとなる。つまり、点火時期Tigの遅角とEGR量の増加を交互に行い、自着火限界線の自着火領域側に設定した燃焼期間制御リミット線1と燃焼期間制御リミット線2の間に運転点を挟みこんでいくことにより、運転点を自着火限界線近くに沿ってA領域に移動させていく制御となる。
図8aのステップS116において、EGR量がEGR限界線に近い方の制御設定値EGR1になっても、NOx量がまだ目標NOx値以下とならない場合には、図8bに示すように、制御していく。まず、今まで遅角方向に運転点を移動させて来たのを、限界EGR線に近くで、この限界EGR線に沿って運転点を移動させていけるように、制御部31は、図8bのステップS118でdTを正に再設定する。そして、制御部31は、図8bのステップS120に示すように、点火時期が、図9の限界EGR線から離れたほうのEGR制御リミット線2とEGR量一定の水平線の交点のTig_EGR2となるまで点火時期変更手段54によって点火時期を進角させていく。そして点火時期TigがTig_EGR2となったら、図8bのステップS122に示すように、再びEGR量をEGR1まで増加させていく。このように、制御部31はEGR量の増加と点火時期Tigの進角を交互に行っていくことによって運転点を図2のA領域の設定点2に近づけていく制御を行う。そして、制御部31は図8bのステップS123に示すように、NOx量が制御リミットNOx_s3より少なくなった時に、運転点が図2のA領域に入り、設定点2に達したと判断して調整制御を終了する。
上記の制御を図11のマップで見ると、EGR量がEGR1を越えたところから、点火時期Tigを進角して運転点を水平に移動させ、点火時期TigがTig_EGR2になったところで点火時期Tigの進角を停止し、再びEGR量を増加して、運転点を垂直方向に移動させていくという動きとなる。つまり、点火時期Tigの進角とEGR量の増加を交互に行い、EGR限界線の下側に設定した設定したEGR制御リミット線1とEGR制御リミット線2の間に運転点を挟みこんでいくことにより、運転点をEGR限界線近くに沿ってA領域の設定点2に移動させていく制御となる。
以上、詳細の制御について説明したが、本実施形態は、このような挟み込み制御方式によって、エンジンの運転される雰囲気が変化しても、図2のA領域で示される低NOx、一部自着火燃焼による安定運転領域において運転が可能になるように制御することができるという効果を奏する。
上記の詳細の制御方式は、いずれも2本の制御リミット線の間に運転点を挟みこんでいく制御方式であるが、制御限界線が1本の場合には、以下のような実施形態で制御していく。図12は図10と同様にD領域からA領域への制御による運転点の移動を示すマップである。図12に示すように、τc=τs5となる1本の自着火制御限界線がマップ上の自着火燃焼領域内に規定されている。同様にNOxも目標NOx線1よりNOxの低い側にNOx=NOx_s5となる1本のNOx制御限界線が規定されている。また、図中の矢印は初期状態からの運転点の移動を示し、各矢印の長さは1回の制御動作によって移動する運転点の距離を示している。
図8a,b、図10で説明したのと同様に、初期状態がD領域に入っているので、制御部31は点火時期変更手段54よって、点火時期を遅角していく。1回の遅角によって、燃焼期間が自着火限界線の近傍に達しない時には、制御部31は更に点火時期変更手段54によって点火時期を遅角していく。ただし最初の遅角によって運転点は自着火燃焼限界線に近づいていることから、2回目の遅角は初回の遅角に比べて少ない遅角量とする。具体的には、遅角の回数によって図8a,bに示すdTの値に係数をかけて、順次1回の動作による遅角量を少なくしていく。そして、自着火判定手段52からτc<τs5の状態を示す信号が制御部31に入力されると、制御部31は点火時期の遅角を停止し、EGR量
変更手段56によって、EGR量を増加させていく。この増加の割合も前記の点火時期の遅角と同様、1回の動作ごとにEGR量の増加量を小さくしていく。具体的にはEGR量の増加回数にしたがって、図8a,bのdIV,dEVに係数をかけて順次1回の動作によって増加するEGR量が少なくなるようにしていく。そして、NOx量測定手段50からNOx制御限界線のNOx_s5より低いNOx量となったことを示す信号が制御部31に入力されると、制御部31は運転点はA領域に入ったと判断して調整制御を終了する。このように、1本の自着火制御限界線に跨ってジグザクに運転点移動させていく制御方式によると、運転点は先に説明した2本の制御制限値によって挟みこんでいく制御方式よりも、簡便に自着火制御限界線の近くに沿って制御されることとなる。
変更手段56によって、EGR量を増加させていく。この増加の割合も前記の点火時期の遅角と同様、1回の動作ごとにEGR量の増加量を小さくしていく。具体的にはEGR量の増加回数にしたがって、図8a,bのdIV,dEVに係数をかけて順次1回の動作によって増加するEGR量が少なくなるようにしていく。そして、NOx量測定手段50からNOx制御限界線のNOx_s5より低いNOx量となったことを示す信号が制御部31に入力されると、制御部31は運転点はA領域に入ったと判断して調整制御を終了する。このように、1本の自着火制御限界線に跨ってジグザクに運転点移動させていく制御方式によると、運転点は先に説明した2本の制御制限値によって挟みこんでいく制御方式よりも、簡便に自着火制御限界線の近くに沿って制御されることとなる。
以上、図12を参照して、1本の制御限界線によってD領域からA領域への運転点の調整制御を説明したが、図9のようにB領域からA領域への運転点の調整制御、図11のような限界EGR線に沿った運転点の調整制御もみな、上記と同様に1本の制御限界線を設定し、この制御限界線に跨ってジグザクに運転点移動させていく制御方式を用いることが出来る。
以上のような制御限界線に跨ってジグザクに運転点移動させていく制御方式を用いても先に述べた実施形態と同様に、エンジンの運転される雰囲気が変化した場合でも、図2のA領域で示される低NOx、一部自着火燃焼による安定運転領域において運転が可能になるように制御することができるという効果を奏する。
1 直噴ガソリンエンジン、4 シリンダブロック、6 シリンダヘッド、8 燃料噴霧、10 ピストン、12 燃焼室、14 吸気弁、15 吸気ポート、16 排気弁、17 排気ポート、18 燃料噴射弁、20 点火栓、22 吸気弁駆動装置、24 排気弁駆動装置、26 圧力センサ、30 制御装置、31 制御部、32 空燃比センサ、34 NOxセンサ、36 クランク角センサ、38 負荷センサ、40 回転数センサ、42 記憶部、50 NOx量測定手段、52 自着火判定手段、54 点火時期変更手段、56 EGR量変更手段、A 〜D 領域、NOx_s1〜NOx_s5 NOx制御リミット、Tig 点火時期、θ クランク角、dQ/dθ 熱発生率、τc 燃焼期間、τs1,τs2,τs5 燃焼期間制御設定値。
Claims (13)
- 燃焼室に点火栓と燃料噴射弁が取り付けられた直噴ガソリンエンジンの制御装置であって、
排気ガス中のNOx量を測定するNOx量測定手段と、
前記点火栓の点火時期を変更する点火時期変更手段と、
EGR量を変更するEGR量変更手段と、を備え、所定のNOx量制限下における運転を行う直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記燃焼室内での混合気の自着火発生を判定する自着火判定手段と、
前記自着火判定手段に基づいて自着火燃焼運転を行うとともに、自着火燃焼運転中のNOxを所定値に抑制するために前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段とを用いて点火時期とEGR量とを制御する制御部と、
を有することを特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項1に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記直噴ガソリンエンジンが自着火燃焼状態にあるときに、点火時期とEGR量との関係において自着火燃焼限界を示す自着火燃焼限界線と排出NOx量が一定となる等NOx量線を有する運転特性マップ上で、前記点火時期変更手段によって点火時期を自着火限界線近くまで遅角した後、点火時期とEGR量を前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段を協調させて、前記自着火限界線近くに沿って、所定のNOx量以下で自着火運転状態となるような制御手段を有すること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項2に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記制御部は、EGR量が、前記運転特性マップ上の限界EGR線に近づいた際には、点火時期とEGR量を前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段を協調させて、前記限界EGR線の近くに沿って、所定のNOx量以下で自着火運転状態となるような協調制御手段を有すること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項2または3に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段は、前記自着火限界線近くに沿って設定した2本の自着火制御限界線の間に運転点を挟みこんでいく制御手段であること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項2または3に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段は、前記自着火限界線近くに沿って設定した自着火制御限界線に跨ってジグザクに運転点移動させていく制御手段であること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項5に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段において、1回の点火時期の設定変更量及びEGR量変更は、前記自着火制御限界線に近いほど小さいこと、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項1に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記直噴ガソリンエンジンが自着火燃焼状態にないときに、点火時期とEGR量との関係において自着火燃焼限界を示す自着火燃焼限界線と排出NOx量が一定となる等NOx量線を有する運転特性マップ上で、前記点火時期変更手段によって点火時期を所定の等NOx線近くまで進角した後、点火時期とEGR量を前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段を協調させて、前記所定の等NOx線近くに沿って、所定のNOx量以下で自着火運転状態となるような制御手段を有すること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項7に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段は、前記所定の等NOx線近くに沿って設定した2本のNOx制御限界線の間に運転点を挟みこんでいく協調制御手段であること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項7に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段は、前記所定の等NOx線近くに沿って設定したNOx制御限界線に跨ってジグザクに運転点移動させていく制御手段であること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項9に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記点火時期変更手段と前記EGR量変更手段の協調制御手段において、1回の点火時期の設定変更量及びEGR量変更は、前記NOx制御限界線に近いほど小さいこと、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記自着火判定手段は、燃焼室に取り付けられた圧力センサからの圧力信号に基づいた燃焼期間によって判定する手段であること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記自着火判定手段は、燃焼室に取り付けられた光学センサからの光強度信号に基づいて判定する判定する手段であること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の直噴ガソリンエンジンの制御装置において、
前記EGR量設定手段は、燃焼室に取り付けられた吸気弁及び排気弁のいずれか一方または両方の開閉時期を設定することによって行うものであること、
を特徴とする直噴ガソリンエンジンの制御装置。
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Cited By (7)
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---|---|---|---|---|
JP2009097468A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
KR101034020B1 (ko) | 2009-06-12 | 2011-05-11 | 기아자동차주식회사 | 디젤엔진의 cvva 제어장치 및 방법 |
JP2015052323A (ja) * | 2009-12-07 | 2015-03-19 | マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー | 燃料噴射器および点火装置のための適応制御システム |
WO2018061411A1 (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関制御装置 |
CN110030102A (zh) * | 2018-01-12 | 2019-07-19 | 日本碍子株式会社 | 车辆用发动机的燃烧控制方法以及车辆用发动机系统 |
CN110030104A (zh) * | 2018-01-12 | 2019-07-19 | 日本碍子株式会社 | 车辆用发动机的燃烧控制方法以及车辆用发动机系统 |
JP2023145839A (ja) * | 2022-03-29 | 2023-10-12 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関制御装置 |
-
2006
- 2006-03-28 JP JP2006086875A patent/JP2007262937A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009097468A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Toyota Motor Corp | 内燃機関 |
KR101034020B1 (ko) | 2009-06-12 | 2011-05-11 | 기아자동차주식회사 | 디젤엔진의 cvva 제어장치 및 방법 |
JP2015052323A (ja) * | 2009-12-07 | 2015-03-19 | マクアリスター テクノロジーズ エルエルシー | 燃料噴射器および点火装置のための適応制御システム |
WO2018061411A1 (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関制御装置 |
JP2018053845A (ja) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関制御装置 |
CN110030102A (zh) * | 2018-01-12 | 2019-07-19 | 日本碍子株式会社 | 车辆用发动机的燃烧控制方法以及车辆用发动机系统 |
CN110030104A (zh) * | 2018-01-12 | 2019-07-19 | 日本碍子株式会社 | 车辆用发动机的燃烧控制方法以及车辆用发动机系统 |
JP2019124140A (ja) * | 2018-01-12 | 2019-07-25 | 日本碍子株式会社 | 車両用エンジンにおける燃焼制御方法および車両用エンジンシステム |
JP2019124141A (ja) * | 2018-01-12 | 2019-07-25 | 日本碍子株式会社 | 車両用エンジンにおける燃焼制御方法および車両用エンジンシステム |
CN110030104B (zh) * | 2018-01-12 | 2023-01-10 | 日本碍子株式会社 | 车辆用发动机的燃烧控制方法以及车辆用发动机系统 |
CN110030102B (zh) * | 2018-01-12 | 2023-01-10 | 日本碍子株式会社 | 车辆用发动机的燃烧控制方法以及车辆用发动机系统 |
JP2023145839A (ja) * | 2022-03-29 | 2023-10-12 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関制御装置 |
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