JP2008255861A - Intake control method for internal combustion engine and device thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃焼室内での混合気のタンブル流の強さを調整することによってノッキングの発生を抑制するようにした吸気制御方法およびその装置に関する。 The present invention relates to an intake control method and an apparatus for suppressing the occurrence of knocking by adjusting the strength of a tumble flow of an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine.
ノッキング(自着火)は、内燃機関の燃焼室内での混合気の燃焼速度が低下する燃焼期間終盤に、火炎面とシリンダの内壁との間で圧縮された未燃混合気が自己着火条件に達し、火炎面から独立して着火する現象である。特に、火花点火内燃機関では、燃焼室内の温度が高い排気ポート側の火炎伝播速度が高くなるため、吸気ポート側のシリンダ内壁近傍にてノッキングが起こり易い傾向を持つ。ノッキングが発生すると、内燃機関の点火進角を進めることが困難となるため、その出力の増大を企図した際の大きな障害となる。 In knocking (self-ignition), at the end of the combustion period when the combustion speed of the air-fuel mixture in the combustion chamber of the internal combustion engine decreases, the unburned air-fuel mixture compressed between the flame surface and the inner wall of the cylinder reaches the self-ignition condition. It is a phenomenon that ignites independently from the flame surface. In particular, in a spark ignition internal combustion engine, the flame propagation speed on the exhaust port side where the temperature in the combustion chamber is high increases, so that knocking tends to occur near the cylinder inner wall on the intake port side. When knocking occurs, it is difficult to advance the ignition advance angle of the internal combustion engine, which is a great obstacle when attempting to increase the output.
このようなノッキングの発生を抑制するため、一般的には点火時期を遅角側にずらしたり、点火プラグを複数設けて混合気の燃焼を促進したりすることが行われている。また、ノッキングの発生を防止するために燃焼室内における混合気のタンブル流を制御するようにした技術が特許文献1や特許文献2にて提案されている。特許文献1は、ノッキングセンサによってエンジンのノッキングが検出された場合、吸気を熱交換器に通し、これを加熱してから燃焼室内に導くと共にタンブルコントロールバルブを閉位置に駆動して燃焼室内における混合気のタンブル流が強くなるように制御している。また、特許文献2は、ノックセンサからのノック発生データを利用し、タンブルコントロールバルブの閉開切り替え時におけるノッキングの発生を防止するようにしている。 In order to suppress the occurrence of such knocking, generally, the ignition timing is shifted to the retard side, or a plurality of ignition plugs are provided to promote combustion of the air-fuel mixture. In addition, Patent Document 1 and Patent Document 2 propose techniques for controlling the tumble flow of the air-fuel mixture in the combustion chamber in order to prevent knocking. In Patent Document 1, when engine knocking is detected by a knocking sensor, intake air is passed through a heat exchanger, heated, and then introduced into the combustion chamber, and the tumble control valve is driven to a closed position to mix in the combustion chamber. It is controlled so that the tumble flow of qi is strong. Further, Patent Document 2 uses knock generation data from a knock sensor to prevent the occurrence of knocking when the tumble control valve is switched between closed and open.
また、燃焼室内でのノッキングの発生位置を特定する方法として、複数の圧力センサや電界センサまたは光学的センサを燃焼室に臨むように配置することも考えられている。 Further, as a method for specifying the knocking occurrence position in the combustion chamber, it is also considered to arrange a plurality of pressure sensors, electric field sensors, or optical sensors so as to face the combustion chamber.
点火時期を遅角側にずらした場合、内燃機関の出力低下が起こって燃費が悪化したり、排気温度が上昇して排気通路内に組み込まれた触媒に熱的損傷を与えたりする可能性がある。また、点火装置を複数設けることは、すでにシリンダヘッドには動弁機構などが高密度に配されているため、空間的に非常に困難な上に部品コストが嵩む問題がある。 If the ignition timing is shifted to the retarded side, the output of the internal combustion engine may decrease, fuel consumption may deteriorate, and the exhaust temperature may increase, causing thermal damage to the catalyst incorporated in the exhaust passage. is there. In addition, the provision of a plurality of ignition devices has a problem that the valve mechanism and the like are already arranged at a high density in the cylinder head, which is very difficult in terms of space and increases the cost of parts.
特許文献1,2においては、ノックセンサを用いているため、燃焼室内のどこでノッキングが発生しているのかを把握することが基本的に不可能である。このため、どのようにタンブル流を制御すれば良いのかについてノッキングとの何らかの関連付けを行う必要があり、そのための制御が複雑となってしまう欠点を有する。 In Patent Documents 1 and 2, since a knock sensor is used, it is basically impossible to grasp where knocking occurs in the combustion chamber. For this reason, it is necessary to make some association with knocking as to how to control the tumble flow, and there is a drawback that the control for that is complicated.
燃焼室内におけるノッキングの発生位置を特定するため、各気筒毎に複数のセンサを動弁機構などが高密度に配されたシリンダヘッドに配置することは、空間的に非常に困難である上に部品コストが嵩む問題がある。また、光学的センサの場合にはその検出部が汚れて検出特性に変化を来すため、長期間に亙る使用が実質的に不可能である。 In order to identify the position where knocking occurs in the combustion chamber, it is very difficult to arrange a plurality of sensors for each cylinder in a cylinder head in which valve mechanisms and the like are arranged at high density. There is a problem that costs increase. Further, in the case of an optical sensor, its detection part becomes dirty and changes its detection characteristics, so that it cannot be used for a long time.
本発明の目的は、ノッキングの発生位置を推定し、これによりノッキングが発生しにくくなるようにタンブル流の強さを比較的容易かつ低コストにて変更し得る吸気制御方法およびその装置を提供することにある。 It is an object of the present invention to provide an intake control method and apparatus capable of estimating the occurrence position of knocking and thereby changing the strength of the tumble flow relatively easily and at low cost so that knocking is less likely to occur. There is.
本発明の第1の形態は、内燃機関の燃焼室内に形成されるべき混合気のタンブル流に対し、燃焼室を取り囲むシリンダの軸線と直交する平面において対称位置に筒内圧センサを配するステップと、燃焼室内のノッキング発生位置から筒内圧センサに直接到達する第1の圧力波を検出するステップと、燃焼室内のノッキング発生位置から燃焼室の内壁で反射した圧力波を検出するステップと、第1の圧力波と反射した圧力波とから、筒内圧センサの配設位置からノッキング発生位置までの距離を推定するステップと、筒内圧センサの配設位置からノッキング発生位置までの距離に応じて燃焼室内における混合気のタンブル流の強さを変更するステップとを具えたことを特徴とする内燃機関の吸気制御方法にある。 According to a first aspect of the present invention, an in-cylinder pressure sensor is arranged at a symmetrical position in a plane perpendicular to an axis of a cylinder surrounding the combustion chamber with respect to a tumble flow of an air-fuel mixture to be formed in the combustion chamber of the internal combustion engine. Detecting a first pressure wave that directly reaches the in-cylinder pressure sensor from a knocking occurrence position in the combustion chamber, detecting a pressure wave reflected by an inner wall of the combustion chamber from the knocking occurrence position in the combustion chamber, A step of estimating the distance from the position where the in-cylinder pressure sensor is installed to the knocking occurrence position from the pressure wave of the cylinder and the reflected pressure wave, And a step of changing the strength of the tumble flow of the air-fuel mixture in the internal combustion engine.
また、本発明の第2の形態は、内燃機関の吸気通路に配されて燃焼室内の混合気のタンブル流の強さを調整するためのタンブル制御弁と、このタンブル制御弁の開度を車両の運転状態に応じて設定する弁開度設定部と、この弁開度設定部にて設定された開度となるように前記タンブル制御弁の開度を切り替える弁アクチュエータとを具えた内燃機関の吸気制御装置であって、燃焼室内の圧力変化を検出するための筒内圧センサと、この筒内圧センサによって検出された燃焼室内の圧力変化を解析する波形解析部と、この波形解析部にて解析された圧力変化に基づいてノッキングの発生位置を推定するノック位置推定部とをさらに具え、前記弁開度設定部はこのノック位置推定部にて推定されたノッキングの発生位置に応じてタンブル制御弁の開度を設定することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a tumble control valve that is arranged in the intake passage of the internal combustion engine and adjusts the strength of the tumble flow of the air-fuel mixture in the combustion chamber, and the opening degree of the tumble control valve is determined by the vehicle. An internal combustion engine comprising: a valve opening setting unit that is set according to the operating state of the engine; and a valve actuator that switches the opening of the tumble control valve so as to be the opening set by the valve opening setting unit. An in-cylinder control device that detects a pressure change in the combustion chamber, a waveform analysis unit that analyzes the pressure change in the combustion chamber detected by the cylinder pressure sensor, and an analysis by the waveform analysis unit A knock position estimator for estimating a knocking occurrence position based on the generated pressure change, and the valve opening setting unit is configured to control the tumble control valve according to the knocking occurrence position estimated by the knock position estimation unit. of It is characterized in that setting the degree.
本発明においては、燃焼室の内壁近傍で発生したノッキングに起因する圧力波の伝播特性により、ノッキングの発生位置の反対側付近の燃焼室の内壁で反射した圧力波は単純な焦点を結ばず、複数の反射波を生ずる。従って、筒内圧センサから遠い位置でノッキングが発生した場合、筒内圧センサにはノッキング発生位置から筒内圧センサに直接到達する最初の圧力波(以下、これを一次圧力波と呼称する)のあと、燃焼室の内壁で反射した複数の圧力波(以下、これを二次以上の圧力波と呼称する)が順次到達する。これに対し、筒内圧センサの近傍にてノッキングが発生した場合、最初の一次圧力波のあと、燃焼室の内壁からの反射波、つまり二次以上の圧力波は、燃焼室のほぼ直径分を往復する間、筒内圧センサによって感知されない。従って、一次圧力波と二次以降の圧力波との間隔や、二次以降の高次の圧力波の波形を解析することにより、筒内内センサとノッキングの発生位置との関係がほぼ判別できる。この結果を用い、予め調べておいたタンブル強さと火炎伝播方向の特性とから、ノッキングの発生位置側への火炎が速くなるように、タンブル制御弁の開度を調整する。 In the present invention, the pressure wave reflected by the inner wall of the combustion chamber near the opposite side of the knocking position does not form a simple focus due to the propagation characteristics of the pressure wave caused by the knocking generated near the inner wall of the combustion chamber. A plurality of reflected waves are generated. Accordingly, when knocking occurs at a position far from the in-cylinder pressure sensor, the in-cylinder pressure sensor has a first pressure wave that reaches the in-cylinder pressure sensor directly from the knocking occurrence position (hereinafter referred to as a primary pressure wave), A plurality of pressure waves reflected on the inner wall of the combustion chamber (hereinafter referred to as secondary or higher pressure waves) arrive in sequence. On the other hand, when knocking occurs in the vicinity of the in-cylinder pressure sensor, the reflected wave from the inner wall of the combustion chamber after the first primary pressure wave, that is, the secondary or higher pressure wave, is approximately equal to the diameter of the combustion chamber. During reciprocation, it is not detected by the cylinder pressure sensor. Therefore, the relationship between the in-cylinder sensor and the knocking occurrence position can be almost determined by analyzing the interval between the primary pressure wave and the pressure wave after the secondary, and the waveform of the secondary and higher pressure waves. . Using this result, the opening degree of the tumble control valve is adjusted based on the previously determined tumble strength and flame propagation direction characteristics so that the flame toward the knocking occurrence side becomes faster.
本発明の第2の形態による内燃機関の吸気制御装置におけるノック位置推定部は、ノッキングの発生位置から筒内圧センサに直接到達する一次圧力波と燃焼室の内壁で反射して前記筒内圧センサに到達する二次以上の高次の圧力波との時間差およびその波形のうちの少なくとも一方に基づいてノッキングの発生位置を推定するものであってよい。 In the intake control device for an internal combustion engine according to the second aspect of the present invention, the knock position estimation unit reflects the primary pressure wave that directly reaches the in-cylinder pressure sensor from the knocking occurrence position and the inner wall of the combustion chamber to the in-cylinder pressure sensor. The occurrence position of knocking may be estimated based on at least one of the time difference from the reaching second-order or higher-order pressure wave and the waveform thereof.
また、燃焼室内に形成されるべき混合気のタンブル流に対し、燃焼室を取り囲むシリンダの軸線に対して直交する平面において対称位置に筒内圧センサを配することが好ましい。特に、吸気弁座または排気弁座に近接して筒内圧センサを配することが有効である。 In addition, it is preferable that the in-cylinder pressure sensor is disposed at a symmetrical position on a plane orthogonal to the axis of the cylinder surrounding the combustion chamber with respect to the tumble flow of the air-fuel mixture to be formed in the combustion chamber. In particular, it is effective to dispose the in-cylinder pressure sensor close to the intake valve seat or the exhaust valve seat.
本発明の吸気制御方法によると、内燃機関の燃焼室内に形成されるべき混合気のタンブル流に対し、燃焼室を取り囲むシリンダの軸線と直交する平面において対称位置に筒内圧センサを配し、燃焼室内のノッキング発生位置から筒内圧センサに直接到達する第1の圧力波を検出し、燃焼室内のノッキング発生位置から燃焼室の内壁で反射した圧力波を検出し、第1の圧力波と反射した圧力波とから、筒内圧センサの配設位置からノッキング発生位置までの距離を推定し、筒内圧センサの配設位置からノッキング発生位置までの距離に応じて燃焼室内における混合気のタンブル流の強さを変更するようにしたので、ノッキング発生位置を単一の筒内圧センサだけで簡便に推定することができ、燃焼室内でノッキングが発生しないような混合気のタンブル流を形成することが可能である。 According to the intake control method of the present invention, an in-cylinder pressure sensor is disposed at a symmetrical position in a plane perpendicular to the axis of a cylinder surrounding the combustion chamber with respect to the tumble flow of the air-fuel mixture to be formed in the combustion chamber of the internal combustion engine, and the combustion A first pressure wave that directly reaches the in-cylinder pressure sensor from the knocking occurrence position in the chamber is detected, a pressure wave reflected on the inner wall of the combustion chamber from the knocking occurrence position in the combustion chamber is detected, and the first pressure wave is reflected. From the pressure wave, the distance from the position where the in-cylinder pressure sensor is installed to the knocking position is estimated, and the strength of the tumble flow of the air-fuel mixture in the combustion chamber depends on the distance from the position where the in-cylinder pressure sensor is installed to the knocking position The position of knocking can be easily estimated using only a single in-cylinder pressure sensor, and the air-fuel mixture that does not cause knocking in the combustion chamber can be estimated. It is possible to form a tumble flow.
本発明の吸気制御装置によると、燃焼室内の圧力変化を検出するための筒内圧センサと、この筒内圧センサによって検出された燃焼室内の圧力変化を解析する波形解析部と、この波形解析部にて解析された圧力変化に基づいてノッキングの発生位置を推定するノック位置推定部とを具え、このノック位置推定部にて推定されたノッキングの発生位置に応じて弁開度設定部がタンブル制御弁の開度を設定するようにしたので、燃焼室内でノッキングが発生しないような混合気のタンブル流を形成することができる。 According to the intake control device of the present invention, an in-cylinder pressure sensor for detecting a pressure change in the combustion chamber, a waveform analysis unit for analyzing the pressure change in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor, and the waveform analysis unit A knock position estimator for estimating the knocking occurrence position based on the pressure change analyzed in accordance with the knock position estimation unit. Therefore, a tumble flow of the air-fuel mixture that does not cause knocking in the combustion chamber can be formed.
ノッキングの発生位置から筒内圧センサに直接到達する一次圧力波と燃焼室の内壁で反射して筒内圧センサに到達する二次以上の高次の圧力波との時間差およびその波形のうちの少なくとも一方に基づき、ノック位置推定部がノッキングの発生位置を推定する場合、単一の筒内圧センサだけでノッキングの発生位置を簡便に推定することができる。 At least one of the time difference between the primary pressure wave that directly reaches the in-cylinder pressure sensor from the knocking occurrence position and the secondary or higher-order pressure wave that reflects from the inner wall of the combustion chamber and reaches the in-cylinder pressure sensor, and the waveform thereof Based on the above, when the knock position estimation unit estimates the knocking occurrence position, the knocking occurrence position can be easily estimated using only a single in-cylinder pressure sensor.
燃焼室内に形成されるべき混合気のタンブル流に対し、燃焼室を取り囲むシリンダの軸線に対して直交する平面において対称位置に筒内圧センサを配した場合、特に吸気弁座または排気弁座に近接して筒内圧センサを配した場合には、単に筒内圧センサからノッキングの発生位置までの距離を推定してタンブル流の強さを制御するだけで、ノッキングの発生を抑制することが可能となり、ノッキングの発生位置を推定するための処理を単純化させることができる。 When the cylinder pressure sensor is placed at a symmetrical position in a plane perpendicular to the axis of the cylinder surrounding the combustion chamber, the proximity of the intake valve seat or the exhaust valve seat to the tumble flow of the mixture to be formed in the combustion chamber When the in-cylinder pressure sensor is arranged, it is possible to suppress the occurrence of knocking simply by estimating the distance from the in-cylinder pressure sensor to the occurrence position of knocking and controlling the strength of the tumble flow, The process for estimating the knocking occurrence position can be simplified.
本発明を火花点火機関に適用した一実施形態について、図1〜図6を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこのような実施形態のみに限らず、本発明の精神に帰属する他の任意の技術にも応用することができる。 An embodiment in which the present invention is applied to a spark ignition engine will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6. However, the present invention is not limited to such an embodiment, and other embodiments belonging to the spirit of the present invention. It can also be applied to any of these technologies.
本実施形態における主要部の断面構造を模式的に図1に示し、その主要制御ブロックを図2に示す。すなわち、本実施形態におけるエンジン10は、燃料であるガソリンやアルコールまたはこれらの混合物あるいは液化天然ガスなどを燃料噴射弁11から吸気ポート12内に噴射して空気と混合させ、点火プラグ13により燃焼室14内で着火させる形式のものである。このようなポート噴射形式の燃料噴射弁11に代えて燃料を燃焼室14に直接噴射する直噴形式の燃料噴射弁を採用することも可能である。ピストン15が摺動自在に嵌め込まれるシリンダ16が形成されたシリンダブロック17には、ピストン15との間に燃焼室14を画成するシリンダヘッド18が取り付けられている。このシリンダヘッド18には、吸気通路を画成する一対の吸気ポート12と排気通路を画成する一対の排気ポート19とが燃焼室14に臨むように形成され、これら吸気ポート12の円形開口端および排気ポート19の円形開口端は、ピストン15の往復運動、つまりコンロッド20を介してピストン15に連結される図示しないクランク軸の回転運動に連動して所定のタイミングにて往復動する吸気弁21および排気弁22によりそれぞれ開閉されるようになっている。
The cross-sectional structure of the main part in this embodiment is schematically shown in FIG. 1, and its main control block is shown in FIG. That is, the
吸気ポート12内に燃料を噴射する燃料噴射弁11もシリンダヘッド18に取り付けられ、ピストン15の往復運動に連動して所定のタイミングにて燃料を吸気ポート12内に噴射し、この吸気ポート12を流れる吸気と共に燃焼室14に送られるようになっている。燃料噴射弁11からの燃料噴射量は、図示しない各種センサなどからの情報に基づき、エンジン10の運転状態に応じてECU23内に組み込まれた燃料噴射量設定部24にて設定される。
A
シリンダヘッド18の吸気ポート12に連結される吸気管25の末端部には、燃焼室14内における混合気のタンブル流の強さを調整するためのタンブル制御弁26が取り付けられている。本実施形態における吸気管25はほぼ矩形断面を有しており、これに伴って吸気ポート12の吸気管25との接続端部も矩形断面の開口端となっている。矩形の板状をなすタンブル制御弁26は、吸気通路の上流側に位置するその基端部が吸気管25に対して回動自在に枢支され、ステッピングモータなどの弁アクチュエータ27がこのタンブル制御弁26に連結されている。タンブル制御弁26の開度は、車両の運転状態に応じてECU23の弁開度設定部28にて設定され、この弁開度設定部28にて設定された弁開度となるように、弁アクチュエータ27の作動がECU23によって制御される。弁開度を変更すること、つまりタンブル制御弁26の先端部と吸気管25との間の吸気通路の断面積を変更することにより、吸気ポート12から燃焼室14内に流入する混合気のタンブル流、つまり燃焼室14内においてシリンダ16の軸線に対して直交する平面と平行な軸線回りの旋回流の強さを調整することができる。より具体的には、図1中、二点鎖線で示した全開位置からタンブル制御弁26を吸気通路内へ突出するように回動させるほど、タンブル制御弁26を通過する吸気の流速が高まる結果、燃焼室14内に形成される混合気のタンブル流が強まる傾向を持つ。
A
なお、吸気ポート12の形状やタンブル制御弁26の構成などに関しては、本実施形態に限定されるわけではなく、従来から周知のものを適宜採用可能である。
The shape of the
先のシリンダヘッド18には点火プラグ13も取り付けられており、その点火ギャップ29が吸気ポート12および排気ポート19の開口端にて囲まれた状態で燃焼室14の中央部に臨むように配されている。この点火プラグ13の点火ギャップ29には、クランク軸の回転運動に連動して所定のタイミングにて高電圧がイグニッションコイル30を介して印加され、混合気中に含まれる燃料の点火を行うようになっている。イグニッションコイル30に対する通電時期は、図示しない各種センサなどからの検出情報に基づき、エンジン10の運転状態に応じてECU23の点火時期設定部31にて設定される。
An ignition plug 13 is also attached to the
さらに、燃焼室14内の圧力変化を検出するための筒内圧センサ32もシリンダヘッド18に搭載されており、この筒内圧センサ32によって検出された信号は、ECU23に出力され、本実施形態ではノッキングの発生位置の推定に利用される。本実施形態における筒内圧センサ32は、一対の吸気ポート12の開口端に挟まれるように、燃焼室14の外周縁部に臨んだ状態で配されているが、一対の排気ポート19の開口端に挟まれるように、燃焼室14の外周縁部に臨んだ状態で配することも有効である。さらに、第2,第3の筒内圧センサを配することによってより高精度なノッキングの発生位置の推定が可能となるが、高価な筒内圧センサ32を最小限にするため、各気筒毎に1つの筒内圧センサ32を組み込むことが望ましい。
Further, an in-
本実施形態の制御ブロックを図2に示す。上述したECU23は、上述した筒内圧センサ32や図示しない各種センサ類などからの検出情報などに基づき、予め設定されたプログラムに従って円滑なエンジン10の運転がなされるように、燃料噴射弁11やイグニッションコイル30などの作動を制御するようになっている。また、本実施形態におけるECU23は、燃焼室14内におけるノッキングの発生位置を推定し、これに基づき燃焼室14内でのタンブル流の強さを調整してノッキングの発生を抑制する機能も具えている。このため、上述した弁開度設定部28に加え、筒内圧センサ32によって検出された燃焼室14内の圧力変化を解析する波形解析部33と、この波形解析部33にて解析された圧力変化に基づいてノッキングの発生位置を推定するノック位置推定部34とを有する。
The control block of this embodiment is shown in FIG. The above-described
筒内圧センサ32に近い位置でノッキングが発生した場合の状況を図3に模式的に示し、この時の波形解析部33にて解析された筒内圧センサ32の検出波形を図4に模式的に示す。また、筒内圧センサ32から遠い位置でノッキングが発生した場合の状況を図5に模式的に示し、この時の波形解析部33にて解析された筒内圧センサ32の検出波形を図6に模式的に示す。何れの場合においても筒内圧センサ32には実線の矢印で示した一次圧力波W1がノッキング発生点Pから最初に到達し、次いで燃焼室14の内壁で反射した破線の矢印で示す二次以降の圧力波Wnが順次到達することとなる。しかしながら、筒内圧センサ32に近い位置でノッキングが発生した場合には、筒内圧センサ32に遠い位置でノッキングが発生した場合よりも一次圧力波W1と二次圧力波W2との間隔が長くなる傾向を有する。また、筒内圧センサ32に遠い位置でノッキングが発生した場合、二次以降の圧力波形が筒内圧センサ32に近い位置でノッキングが発生した場合よりも複雑となる傾向を有する。従って、一次圧力波W1と二次圧力波W2との間隔Tを算出したり、二次以降の圧力波Wnの波形を解析することにより、筒内圧センサ32の取り付け位置からノッキング発生点Pまでの距離を推定することが可能となる。実際の距離は、音速によって変わるが、ノッキングの発生時には燃焼室14内がほぼ混合気で満たされており、エンジン10の運転状態および筒内圧センサ32からの検出信号に基づき、ノッキング発生直前の燃焼室14内の圧力の絶対値から、気体の状態方程式を用いて燃焼室14内の温度および音速を推定することが可能である。
FIG. 3 schematically shows the situation when knocking occurs at a position close to the in-
波形解析部33は、一般的なフィルタ処理などによりノイズ成分を除去して図4,図6に示すような一次圧力波W1およびこれに続く二次以降の高次の圧力波Wnの波形を求める。
また、本実施形態におけるノック位置推定部34は、一次圧力波W1のあと、エンジン10の運転状態に応じて設定される所定時間、例えば6マイクロ秒以内に二次圧力波W2を検出しなければ、筒内圧センサ32に近い位置でノックが発生していると推定する。これに対し、一次圧力波W1に続き、エンジン10の運転状態に応じて設定される所定時間、例えば3マイクロ秒以内に二次圧力波W2が検出された場合、筒内圧センサ32から遠い位置でノッキングが発生していると推定する。これ以外は、これらの中間地点でノッキングが発生していると推定する。この方法では、筒内圧センサ32に対してノッキング発生点Pが左右方向(図3,図5中、上下方向)の何れかであるかを判定ができないものの、本実施形態では吸排気弁21,22の配置を対称に設定しているため、一対の吸気ポート12の開口端と排気ポート19の開口端とに接する対称なタンブル流を制御すればよく、上述した点に関して特に問題とはならない。
In addition, the knock
先の弁開度設定部28は、ノック位置推定部34にて推定されたノッキング発生点Pに応じたタンブル制御弁26の開度を設定する機能も有する。このため、吸気ポート12などの構造と共に用いられるエンジン10の特性に応じて予めノッキング発生点Pとタンブル流の強さとの関係を試験などで求めておき、これをデータ化してECU23の弁開度設定部28に組み込んでいる。従って、ノック位置推定部34にて推定されたノッキング発生位置に基づき、このノッキング発生点Pに応じた弁開度が弁開度設定部28によって設定され、弁アクチュエータ27がこの設定された開度となるようにタンブル制御弁26の開度を変更する。
The previous valve opening
本実施形態では、ノッキング発生点Pが筒内圧センサ32の取り付け位置から遠いほど燃焼室14内での混合気のタンブル流が強まるようにタンブル制御弁26の開度を絞るようにしている。逆に、ノッキング発生点Pが筒内圧センサ32の取り付け位置に近いほど燃焼室14内での混合気のタンブル流が弱まるようにタンブル制御弁26の開度を全開状態に近づけるようにしている。しかしながら、上述したようにエンジン10および吸排気ポート12,19の構造などによってはこれらの関係が逆となる場合もあることに注意されたい。
In the present embodiment, the opening degree of the
なお、本発明はその特許請求の範囲に記載された事項のみから解釈されるべきものであり、上述した実施形態においても、本発明の概念に包含されるあらゆる変更や修正が記載した事項以外に可能である。つまり、上述した実施形態におけるすべての事項は、本発明を限定するためのものではなく、本発明とは直接的に関係のないあらゆる構成を含め、その用途や目的などに応じて任意に変更し得るものである。 It should be noted that the present invention should be construed only from the matters described in the claims, and in the above-described embodiment, all the changes and modifications included in the concept of the present invention are other than those described. Is possible. That is, all matters in the above-described embodiment are not intended to limit the present invention, and include any configuration not directly related to the present invention. To get.
10 エンジン
11 燃料噴射弁
12 吸気ポート
13 点火プラグ
14 燃焼室
15 ピストン
16 シリンダ
17 シリンダブロック
18 シリンダヘッド
19 排気ポート
20 コンロッド
21 吸気弁
22 排気弁
23 ECU
24 燃料噴射量設定部
25 吸気管
26 タンブル制御弁
27 弁アクチュエータ
28 弁開度設定部
29 点火ギャップ
30 イグニッションコイル
31 点火時期設定部
32 筒内圧センサ
33 波形解析部
34 ノック位置推定部
P ノッキング発生点
W1 一次圧力波
W2 二次圧力波
Wn 二次以降の圧力波
T 一次圧力波と二次圧力波との間隔
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
燃焼室内のノッキング発生位置から筒内圧センサに直接到達する第1の圧力波を検出するステップと、
燃焼室内のノッキング発生位置から燃焼室の内壁で反射した圧力波を検出するステップと、
第1の圧力波と反射した圧力波とから、筒内圧センサの配設位置からノッキング発生位置までの距離を推定するステップと、
筒内圧センサの配設位置からノッキング発生位置までの距離に応じて燃焼室内における混合気のタンブル流の強さを変更するステップと
を具えたことを特徴とする内燃機関の吸気制御方法。 Disposing an in-cylinder pressure sensor at a symmetrical position in a plane perpendicular to an axis of a cylinder surrounding the combustion chamber with respect to a tumble flow of the air-fuel mixture to be formed in the combustion chamber of the internal combustion engine;
Detecting a first pressure wave that directly reaches the in-cylinder pressure sensor from a knocking occurrence position in the combustion chamber;
Detecting a pressure wave reflected on the inner wall of the combustion chamber from a knocking occurrence position in the combustion chamber;
Estimating a distance from an arrangement position of the in-cylinder pressure sensor to a knocking occurrence position from the first pressure wave and the reflected pressure wave;
An intake control method for an internal combustion engine, comprising: changing a strength of a tumble flow of an air-fuel mixture in a combustion chamber according to a distance from an installation position of an in-cylinder pressure sensor to a knocking occurrence position.
燃焼室内の圧力変化を検出するための筒内圧センサと、
この筒内圧センサによって検出された燃焼室内の圧力変化を解析する波形解析部と、
この波形解析部にて解析された圧力変化に基づいてノッキングの発生位置を推定するノック位置推定部と
をさらに具え、前記弁開度設定部はこのノック位置推定部にて推定されたノッキングの発生位置に応じてタンブル制御弁の開度を設定することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。 A tumble control valve that is arranged in the intake passage of the internal combustion engine and adjusts the strength of the tumble flow of the air-fuel mixture in the combustion chamber, and the valve opening that sets the opening of the tumble control valve according to the operating state of the vehicle An intake control device for an internal combustion engine comprising a setting unit and a valve actuator for switching the opening of the tumble control valve so as to be the opening set in the valve opening setting unit,
An in-cylinder pressure sensor for detecting a pressure change in the combustion chamber;
A waveform analyzer for analyzing the pressure change in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor;
A knock position estimator for estimating a knocking occurrence position based on the pressure change analyzed by the waveform analyzer, and the valve opening setting unit is configured to generate the knock estimated by the knock position estimator. An intake control device for an internal combustion engine, wherein an opening degree of a tumble control valve is set according to a position.
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