JP2012225253A - 火花点火式エンジンの制御方法および火花点火式エンジン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジンの回転速度Neと負荷Ceと環境条件とに基づいてプリイグニッションが生じない有効圧縮比の上限値である限界有効圧縮比CR_maxを推定する工程と、現在の有効圧縮比CRを推定する工程と、限界有効圧縮比CR_maxから有効圧縮比CRをさしい引いた値を余裕度CR_mrgとして算出する工程と、余裕度CR_mrgが環境条件によらず一定に設定された最小余裕度CR_mrg0以上となるように、エンジン本体の有効圧縮比CRを低下させる工程とを実施する。
【選択図】図6
Description
また、本発明の火花点火式エンジンの制御方法において、好ましくは、前記プリイグニッションを検出可能な検出手段を用い、前記検出手段によってプリイグニッションが検出された場合に、上記有効圧縮比可変手段によって前記エンジン本体の有効圧縮比を所定量低減させるプリイグ停止用有効圧縮比低減工程と、上記プリイグ停止用有効圧縮比低減工程が実施されてから上記エンジン本体の有効圧縮比の低下が完了するまでの過渡期に、上記インジェクタから噴射された燃料に基づく気筒内の空燃比を一時的にリッチにする過渡制御工程とを含む(請求項7)。
この態様によれば、万一プリイグニッションが発生した場合においても、有効圧縮比を低減させることでプリイグニッションを停止することができる。しかも、有効圧縮比が低下するまでの過渡期に、リッチ(λ>1)にした環境下で筒内温度を適正に低下させられるとともに、有効圧縮比の低下が完了したら直ちに復帰させる(λ=1近傍に)ことにより、リッチ状態での燃焼をできるだけ短期間で終了させることができる。
図1は、本発明の一実施形態にかかるエンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるエンジンは、ガソリンを燃料とする火花点火式の多気筒ガソリンエンジンである。このエンジンは、紙面に直交する方向に並ぶ複数の気筒2(図中ではそのうちの1つのみを示す)を有するシリンダブロック3と、シリンダブロック3上に設けられたシリンダヘッド4とを含むエンジン本体1を有する。また、このエンジンは、車載用エンジンであり、車両を駆動するための動力源として図外のエンジンルームに配設されている。
図3は、エンジンの制御系を示すブロック図である。本図に示されるECU40は、エンジンの各部を統括的に制御するための制御手段であり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
次に、以上のように構成されたECU40により行われる制御動作について説明する。本実施形態では、前述のように、プリイグニッションの発生を確実に回避するべく上記特定運転領域Rにおいて現有効圧縮比CRを限界有効圧縮比CR_maxに対して余裕をもたせるプリイグ余裕度維持制御を実施するとともに、上記特定運転領域Rでプリイグニッションが検出された場合に、その後プリイグニッションが継続して発生しないようにするプリイグニッション停止制御を実施する。ここでは、このプリイグ余裕度維持制御とプリイグニ停止制御とからなるプリイグ回避制御を中心に説明する。
以上説明したように、当実施形態の火花点火式エンジンでは、現在の限界有効圧縮比CR_maxが、エンジンの回転速度Neと負荷Ce、燃料のオクタン価、吸気温度、冷却水温、外気圧とに基づいて推定されているので、推定精度を高めることができる。また、現在の有効圧縮比CRがこの限界有効圧縮比CR_maxに対して常に最小余裕度CR_mar以上余裕をもつように制御される。そのため、限界有効圧縮比CR_maxの推定に誤差が生じた場合であっても、プリイグニッションをより確実に回避することができる。特に、最小余裕度CR_mrgが環境条件によらず一定とされているため、環境条件が変化しても確実に所定の余裕度が確保されてプリイグニッションが確実に回避される。
15 VVT(可変バルブタイミング機構)
18 インジェクタ
34 イオン電流センサ(検出手段)
40 ECU
R 特定運転領域
Claims (14)
- エンジン本体に形成された気筒内の混合気に火花点火可能な点火プラグと、前記エンジン本体の有効圧縮比を変更可能な有効圧縮比変更手段とを備えた火花点火式エンジンを制御する方法であって、
エンジンの回転速度と負荷とエンジンが運転される環境条件とに基づいて、火花点火をきっかけにした正常の燃焼開始時期よりも前に混合気が自着火するプリイグニッションが生じない上限の有効圧縮比である限界有効圧縮比を推定する限界有効圧縮比推定工程と、
現在の有効圧縮比を算出する有効圧縮比算出工程と、
上記限界有効圧縮比から有効圧縮比を差し引いた値を余裕度として算出する余裕度算出工程と、
前記余裕度が予め設定された最小余裕度よりも小さい場合に、前記余裕度が前記最小余裕度以上となるように、前記有効圧縮比変更手段によって前記エンジン本体の有効圧縮比を低減させる有効圧縮比低減工程とを含み、
上記最小余裕度は、少なくとも前記環境条件によらず一定に設定されていることを特徴とする火花点火式エンジンの制御方法。 - 請求項1に記載の火花点火式エンジンの制御方法において、
前記限界有効圧縮比推定工程では、少なくとも、上記環境条件に含まれる、気筒内に供給される燃料のオクタン価と、気筒に吸入される吸気の温度と、前記エンジン本体を冷却するための冷却水の温度とに基づいて前記限界有効圧縮比を推定することを特徴とする火花点火式エンジンの制御方法。 - 請求項1または2に記載の火花点火式エンジンの制御方法において、
前記有効圧縮比変更手段は、前記エンジン本体に設けられた吸気弁の閉弁時期を変更可能であり、
前記有効圧縮比変更工程では、前記吸気弁の閉弁時期を変更することで、前記エンジン本体の有効圧縮比を低減させることを特徴とする火花点火式エンジンの制御方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の火花点火式エンジンの制御方法において、
少なくともエンジン温間時における低回転かつ高負荷域に設定された特定運転領域において、前記有効圧縮比変更工程を実施することを特徴とする火花点火式エンジンの制御方法。 - 請求項4に記載の火花点火式エンジンの制御方法において、
上記特定運転領域では、圧縮上死点よりも遅れたタイミングで、前記点火プラグにより混合気に火花点火を行わせることを特徴とする火花点火式エンジンの制御方法。 - 請求項4または5に記載の火花点火式エンジンの制御方法において、
気筒内に燃料を噴射可能なインジェクタを用い、
前記特定運転領域では、圧縮工程中に設定された後期噴射タイミングで前記インジェクタから気筒内に燃料を噴射させる後期噴射を実施するとともに、前記後期噴射タイミングよりも進角側に設定されたタイミングで前記インジェクタから気筒内に燃料を噴射させる前期噴射を実施することを特徴とする火花点火式エンジンの制御方法。 - 請求項1〜6のいずれかに記載の火花点火式エンジンの制御方法において、
前記プリイグニッションを検出可能な検出手段を用い、
前記検出手段によってプリイグニッションが検出された場合に、上記有効圧縮比可変手段によって前記エンジン本体の有効圧縮比を所定量低減させるプリイグ停止用有効圧縮比低減工程と、
上記プリイグ停止用有効圧縮比低減工程が実施されてから上記エンジン本体の有効圧縮比の低下が完了するまでの過渡期に、上記インジェクタから噴射された燃料に基づく気筒内の空燃比を一時的にリッチにする過渡制御工程とを含むことを特徴とする火花点火式エンジンの制御方法。 - エンジン本体に形成された気筒内の混合気に火花点火可能な点火プラグと、前記エンジン本体の有効圧縮比を変更可能な有効圧縮比変更手段と、前記有効圧縮比変更手段の動作を制御する制御手段とを備た火花点火式エンジンであって、
前記制御手段は、エンジンの回転速度と負荷とエンジンが運転される環境条件とに基づいて、火花点火をきっかけにした正常の燃焼開始時期よりも前に混合気が自着火するプリイグニッションが生じない上限の有効圧縮比である限界有効圧縮比を推定し、現在の有効圧縮比である有効圧縮比を算出するとともに、上記限界有効圧縮比から有効圧縮比を差し引いてこの差分を余裕度として算出して、前記余裕度が予め設定された最小余裕度よりも小さい場合に、前記有効圧縮比変更手段を作動させて、前記余裕度が前記最小余裕度以上となるように前記エンジン本体の有効圧縮比を低減させ、
上記最小余裕度は、少なくとも前記環境条件によらず一定に設定されていることを特徴とする火花点火式エンジン。 - 請求項8に記載の火花点火式エンジンにおいて、
前記制御手段は、少なくとも、上記環境条件に含まれる、気筒内に供給される燃料のオクタン価と、気筒に吸入される吸気の温度と、前記エンジン本体を冷却するための冷却水の温度とに基づいて前記限界有効圧縮比を推定することを特徴とする火花点火式エンジン。 - 請求項8または9に記載の火花点火式エンジンにおいて、
前記有効圧縮比可変手段は、前記エンジン本体に設けられた吸気弁の閉弁時期を変更可能であって、
前記制御手段は、前記余裕度が予め設定された最小余裕度よりも小さい場合に、前記有効圧縮比変更手段によって前記吸気弁の閉弁時期を変更させることを特徴とする火花点火式エンジン。 - 請求項8〜10のいずれかに記載の火花点火式エンジンにおいて、
前記制御手段は、少なくともエンジン温間時における低回転かつ高負荷域に設定された特定運転領域において、前記有効圧縮比変更手段を作動させて、前記エンジン本体の有効圧縮比を低減させることを特徴とする火花点火式エンジン。 - 請求項11に記載の火花点火式エンジンにおいて、
上記制御手段は、前記特定運転領域において、圧縮上死点よりも遅れたタイミングで、前記点火プラグにより混合気に火花点火を行わせることを特徴とする火花点火式エンジンの制御方法。 - 請求項11または12に記載の火花点火式エンジンにおいて、
気筒内に燃料を噴射可能なインジェクタを備え、
前記制御手段は、前記インジェクタの動作を制御可能であって、前記特定運転領域において、圧縮工程中に設定された後期噴射タイミングで前記インジェクタから気筒内に燃料を噴射させるとともに、前記後期噴射タイミングよりも進角側に設定されたタイミングで前記インジェクタから気筒内に燃料を噴射させることを特徴とする火花点火式エンジン。 - 請求項8〜13のいずれかに記載の火花点火式エンジンにおいて、
前記プリイグニッションを検出可能な検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段によってプリイグニッションが検出された場合に、上記有効圧縮比可変手段によって前記エンジン本体の有効圧縮比を所定量低減させるとともに、この有効圧縮比の低下を開始してからこの低下が完了するまでの過渡期に、上記インジェクタから噴射された燃料に基づく気筒内の空燃比を一時的にリッチにすることを特徴とする火花点火式エンジン。
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