JP2013096287A - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気筒に充填された混合気中の燃料に低温酸化反応(LTO;Low Temperature Oxidation)を生じさせる内燃機関を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling an internal combustion engine that causes a low temperature oxidation reaction (LTO) to occur in a fuel in an air-fuel mixture filled in a cylinder.
圧縮行程の終期から混合気に着火する膨張行程の初期までの期間に、気筒の燃焼室内の雰囲気をある圧力及び温度帯とすることにより、混合気中の燃料を低温酸化反応させて燃焼しやすい状態とする態様の内燃機関が知られている(例えば、下記特許文献1を参照)。低温酸化反応では、混合気の圧力及び温度の上昇によりOHラジカル等の中間生成物が誘起される。 By setting the atmosphere in the combustion chamber of the cylinder to a certain pressure and temperature zone during the period from the end of the compression stroke to the initial stage of the expansion stroke that ignites the air-fuel mixture, the fuel in the air-fuel mixture is easily burned by a low-temperature oxidation reaction. There is known an internal combustion engine that is in a state (see, for example, Patent Document 1 below). In the low temperature oxidation reaction, intermediate products such as OH radicals are induced by an increase in the pressure and temperature of the gas mixture.
また、近時では、混合気への点火の際にマイクロ波若しくは高周波を燃焼室内に放射する「アクティブ着火」法が試みられている(例えば、下記特許文献2、3を参照)。アクティブ着火法によれば、マイクロ波若しくは高周波電界が形成され、この電界中でOHラジカル等の中間生成物が誘起されるとともに、プラズマが成長して火炎伝搬燃焼の始まりとなる大きな火炎核が生成される。 Recently, an “active ignition” method has been attempted in which microwaves or high-frequency waves are radiated into the combustion chamber when the air-fuel mixture is ignited (see, for example, Patent Documents 2 and 3 below). According to the active ignition method, a microwave or high-frequency electric field is formed, and an intermediate product such as an OH radical is induced in the electric field, and a large flame nucleus is formed as a plasma grows to start flame propagation combustion. Is done.
ところで、低温酸化反応には条件があり、如何なる運転状況の下でも低温酸化反応を得られるわけではない。特に、エンジン回転数が低い、吸気量が少ない、吸気温が低いようなときに、燃焼室内で低温酸化反応が生じないことがあり、低温酸化反応が生じている場合と比較して機関の出力トルクが落ちる。それ故、加速時や減速時等の過渡領域において、低温酸化反応の有無(による燃焼状態の変化)に起因してトルク段差が発生するきらいがあった。 By the way, there are conditions for the low-temperature oxidation reaction, and a low-temperature oxidation reaction cannot be obtained under any operating conditions. In particular, when the engine speed is low, the intake air amount is low, or the intake air temperature is low, the low-temperature oxidation reaction may not occur in the combustion chamber. Torque falls. Therefore, there is a tendency that a torque step occurs due to the presence / absence of a low-temperature oxidation reaction (change in combustion state due to a low-temperature oxidation reaction) in a transient region such as acceleration or deceleration.
本発明は、上述の問題に初めて着目してなされたものであって、低温酸化反応の有無に起因する機関の出力トルクの変動を抑制することを所期の目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problem for the first time, and an object thereof is to suppress fluctuations in the output torque of the engine due to the presence or absence of a low-temperature oxidation reaction.
本発明では、燃焼室内で混合気中の燃料に低温酸化反応を生じさせる内燃機関を制御するものであって、低温酸化反応が生じないと推測される所定の条件が成立した場合、燃焼室内にマイクロ波若しくは高周波電界を発生させるか、前記所定の条件が成立しない場合と比較して燃焼室内に発生させるマイクロ波若しくは高周波電界の強度を高めることを特徴とする内燃機関の制御装置を構成した。 In the present invention, an internal combustion engine that causes a low-temperature oxidation reaction to the fuel in the air-fuel mixture in the combustion chamber is controlled, and when a predetermined condition presumed that the low-temperature oxidation reaction does not occur is satisfied, A control apparatus for an internal combustion engine is configured to generate a microwave or a high-frequency electric field or to increase the intensity of the microwave or the high-frequency electric field generated in the combustion chamber as compared with a case where the predetermined condition is not satisfied.
つまり、あるサイクルで低温酸化反応が生じなかった場合に、同じサイクルの中で燃焼室内に電磁波を放射することで、低温酸化反応に代わって燃焼を促進するようにしたのである。 That is, when a low-temperature oxidation reaction does not occur in a certain cycle, electromagnetic waves are radiated into the combustion chamber in the same cycle to promote combustion instead of the low-temperature oxidation reaction.
本発明によれば、低温酸化反応の有無に起因する機関の出力トルクの変動を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress fluctuations in engine output torque caused by the presence or absence of a low-temperature oxidation reaction.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。この内燃機関は、筒内直接噴射式のものであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)と、各気筒1内に燃料を噴射するインジェクタ10と、各気筒1に吸気を供給するための吸気通路3と、各気筒1から排気を排出するための排気通路4と、吸気通路3を流通する吸気を過給する排気ターボ過給機5と、排気通路4から吸気通路3に向けてEGRガスを還流させる外部EGR装置2とを具備している。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. This internal combustion engine is of a direct injection type, and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1), an
本実施形態における内燃機関は、サイクルにおける圧縮行程の終期から混合気に着火する膨張行程の初期までの期間に、気筒1に充填された混合気に含まれる燃料成分を低温酸化反応させて燃焼しやすい状態とするものである。低温酸化反応では、混合気をある圧力及び温度帯におくことにより、OHラジカル等の中間生成物の生成を促し、また明確な発熱を伴う熱炎を生じさせる前段階として低温度炎(冷炎または青炎)を発生させて、点火以前に発熱による仕事をさせる。 The internal combustion engine in the present embodiment burns the fuel component contained in the air-fuel mixture charged in the cylinder 1 by low-temperature oxidation reaction during the period from the end of the compression stroke in the cycle to the initial stage of the expansion stroke that ignites the air-fuel mixture. It is intended to make it easy. In the low-temperature oxidation reaction, by placing the air-fuel mixture at a certain pressure and temperature range, it promotes the generation of intermediate products such as OH radicals, and as a pre-stage that generates a hot flame with a clear exotherm, Or blue flame), and work by heat generation before ignition.
気筒1の燃焼室の天井部には、点火プラグ13を取り付けてある。図2に、火花点火用の電気回路を示している。点火プラグ13は、点火コイル12にて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイル12は、半導体スイッチング素子であるイグナイタ11とともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
A
内燃機関の制御装置たるECU(Electronic Control Unit)0からの点火信号iをイグナイタ11が受けると、まずイグナイタ11が点弧して点火コイル12の一次側に電流が流れ、その直後の点火タイミングでイグナイタ11が消弧してこの電流が遮断される。すると、自己誘導作用が起こり、一次側に高電圧が発生する。そして、一次側と二次側とは磁気回路及び磁束を共有するので、二次側にさらに高い誘導電圧が発生する。この高い誘導電圧が点火プラグ13の中心電極に印加され、中心電極と接地電極との間で火花放電する。
When the
また、本実施形態では、電界発生装置の一であるマイクロ波発生装置を付設している。マイクロ波発生装置は、バッテリを電源とするマグネトロン14及びこれを制御する制御回路15を備えてなる。マイクロ波発生装置は、導波管や同軸ケーブル等を介して点火プラグ13に電気的に接続しており、マグネトロン14が出力するマイクロ波を点火プラグ13に印加し、その中心電極から気筒1の燃焼室内に放射することが可能である。
Moreover, in this embodiment, the microwave generator which is one of the electric field generators is attached. The microwave generator includes a
マグネトロン14によるマイクロ波は、火花放電開始と略同時、火花放電開始直前または火花放電開始直後に印加する。マグネトロン14によるマイクロ波と、点火コイル12による高誘導電圧とを重畳して点火プラグ13の中心電極に印加することもできる。
The microwave generated by the
吸気通路3は、外部から空気を取り入れて気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、過給機5のコンプレッサ51、インタクーラ32、電子スロットルバルブ33、サージタンク34、吸気マニホルド35を、上流からこの順序に配置している。
The intake passage 3 takes in air from the outside and guides it to the intake port of the cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, a compressor 51 of the supercharger 5, an
排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させることで発生した排気を気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42、過給機5の駆動タービン52及び三元触媒41を配置している。加えて、タービン52を迂回する排気バイパス通路43、及びこのバイパス通路43の入口を開閉するバイパスバルブであるウェイストゲートバルブ44を設けてある。ウェイストゲートバルブ44は、アクチュエータに制御信号lを入力することで開閉操作することが可能な電動ウェイストゲートバルブであり、そのアクチュエータとしてDCサーボモータを用いている。
The exhaust passage 4 guides the exhaust generated by burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of the cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42, a
排気ターボ過給機5は、駆動タービン52とコンプレッサ51とを同軸で連結し連動するように構成したものである。そして、駆動タービン52を排気のエネルギを利用して回転駆動し、その回転力を以てコンプレッサ51にポンプ作用を営ませることにより、吸入空気を加圧圧縮(過給)して気筒1に送り込む。
The exhaust turbocharger 5 is configured such that the
外部EGR装置2は、いわゆる高圧ループEGRを実現するものである。外部EGR通路の入口は、排気通路4におけるタービン52の上流の所定箇所に接続している。外部EGR通路の出口は、吸気通路3におけるスロットルバルブ33の下流の所定箇所、具体的にはサージタンク34に接続している。外部EGR通路上にも、EGRクーラ21及びEGRバルブ22を設けてある。
The external EGR device 2 realizes a so-called high-pressure loop EGR. The inlet of the external EGR passage is connected to a predetermined location upstream of the
ECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
The
入力インタフェースには、車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるエンジン回転信号b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ33の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するアクセル開度センサから出力されるアクセル開度信号c、吸気通路3(特に、サージタンク34)内の吸気温を検出する温度センサから出力される吸気温信号d、吸気通路3(特に、サージタンク34)内の吸気圧(または、過給圧)を検出する圧力センサから出力される吸気圧信号e、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、吸気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム信号g、燃焼室内でのプラズマの生成及び混合気の燃焼に伴って生じるイオン電流を検出する検出回路から出力されるイオン電流信号h等が入力される。エンジン回転センサは、10°CA(クランク角度)毎にパルス信号bを発する。カム角センサは、720°CAを気筒数で割った角度、三気筒エンジンであれば240°CA毎にパルス信号gを発する。本実施形態におけるイオン電流検出回路は、点火プラグ13に流れるイオン電流を点火コイル12の二次側の回路にて(例えば、点火コイル12の二次側巻線、またはマイクロ波発生装置を点火プラグ13に接続する接続端に発生する二次的な電圧として)測定する。
The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor for detecting the vehicle speed, an engine rotation signal b output from an engine rotation sensor for detecting the rotation angle and engine speed of the crankshaft, an accelerator pedal depression amount or a throttle. An accelerator opening signal c output from an accelerator opening sensor that detects the opening of the
出力インタフェースからは、イグナイタ11に対して点火信号i、マグネトロン14の制御回路15に対してマイクロ波発生指令信号j、スロットルバルブ33に対して開度操作信号k、ウェイストゲートバルブ44に対して開度操作信号l、EGRバルブ22に対して開度操作信号m、インジェクタ10に対して燃料噴射信号n等を出力する。
From the output interface, an ignition signal i for the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミング、点火の際に燃焼室内にマイクロ波電界を発生させるか否か、EGR量(または、EGR率)及びEGRバルブ22の開度といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能であるので説明を割愛する。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、k、l、m、nを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of the
しかして、本実施形態では、気筒1の燃焼室内で低温酸化反応が生じないと推測される所定の条件が成立した場合、燃焼室内にマイクロ波電界を発生させ、低温酸化反応に代えて燃焼を促進するものとしている。 Therefore, in the present embodiment, when a predetermined condition that the low temperature oxidation reaction is assumed not to occur in the combustion chamber of the cylinder 1 is satisfied, a microwave electric field is generated in the combustion chamber, and combustion is performed instead of the low temperature oxidation reaction. To promote.
低温酸化反応は、圧縮行程の終期、圧縮上死点近傍において、混合気の圧力(筒内圧)及び温度(筒内温)がそれぞれある程度以上高くないと生起しない。よって、エンジン回転数が低い、吸気量が少ない(エンジン負荷が小さい)、吸気温が低い等の場合には、低温酸化反応が起こりにくいと言える。 The low-temperature oxidation reaction does not occur unless the pressure (in-cylinder pressure) and temperature (in-cylinder temperature) of the air-fuel mixture are higher than a certain level at the end of the compression stroke and in the vicinity of the compression top dead center. Therefore, it can be said that the low-temperature oxidation reaction hardly occurs when the engine speed is low, the intake air amount is small (engine load is small), the intake air temperature is low, or the like.
ECU0は、各気筒1で実行されるサイクル(4ストローク機関における吸気−圧縮−膨張−排気の一周期)毎に、そのときの吸気量(新気量及び/またはEGRガス量)及び吸気温等を参照して、圧縮上死点近傍での着火前即ち点火前の混合気の圧力及び温度の推測値を得る。この混合気の圧力及び温度の推測値は、吸気量及び吸気温等を所定の関数式に代入することで演算してもよいし、吸気量及び吸気温等と混合気の圧力及び温度の推測値との関係を規定したマップデータが予めメモリに格納されている場合には、当該マップデータを検索して知得してもよい。また、混合気の圧力及び温度の推測値に、外気温や機関の冷却水温等に基づく補正を加味してもよい。
The
その上で、ECU0は、上記の混合気の圧力及び温度の推測値を基に、気筒1の燃焼室内で混合気中の燃料に低温酸化反応が発生するか否かの推断を下す。図3に、混合気の圧力及び温度のそれぞれの推測値と、低温酸化反応の発生の有無の推測との関係を例示する。
Then, the
これ以外にも、エンジン回転数が閾値を下回り、吸気量(または、エンジン負荷)が閾値を下回り、かつ吸気温が閾値を下回るようなときに、低温酸化反応が発生しないと推断するようにしても構わない。 In addition to this, when the engine speed falls below the threshold, the intake air amount (or engine load) falls below the threshold, and the intake air temperature falls below the threshold, it is assumed that the low temperature oxidation reaction does not occur. It doesn't matter.
ECU0は、気筒1で実行されるあるサイクル(の圧縮行程から膨張行程への過渡期)において低温酸化反応が発生しないと推断した場合、同サイクルの膨張行程での着火即ち火花点火の直前、火花点火の直後または火花点火と同時に、マイクロ波発生装置から点火プラグ13にマイクロ波を印加して、中心電極から燃焼室内にマイクロ波を放射する制御を実施する。
When the
あるいは、低温酸化反応の発生の有無にかかわらず膨張行程で燃焼室内にマイクロ波を放射するのであれば、低温酸化反応が生じないと推断した場合に燃焼室内に放射するマイクロ波の強度を、低温酸化反応が生じると推断した場合に放射するマイクロ波の強度よりも高く設定する。 Alternatively, if microwaves are radiated into the combustion chamber during the expansion stroke regardless of whether or not a low-temperature oxidation reaction occurs, the intensity of the microwave radiated into the combustion chamber when it is assumed that a low-temperature oxidation reaction does not occur It is set higher than the intensity of microwaves emitted when it is assumed that an oxidation reaction will occur.
このような制御により、燃焼室内のマイクロ波電界下でプラズマが誘起されて火炎が増強され、及び/または、燃焼室内のマイクロ波電界下で混合気が加熱されるため、混合気を十分に燃焼させることができる。 By such control, plasma is induced under the microwave electric field in the combustion chamber to enhance the flame, and / or the air-fuel mixture is heated under the microwave electric field in the combustion chamber. Can be made.
本実施形態では、気筒1の燃焼室内で混合気中の燃料に低温酸化反応を生じさせる内燃機関を制御するものであって、低温酸化反応が生じないと推測される所定の条件が成立した場合に、燃焼室内にマイクロ波電界を発生させる、あるいは前記所定の条件が成立しない場合と比較して燃焼室内に発生させるマイクロ波電界の強度を高める制御を行う制御装置0を構成した。
In the present embodiment, the internal combustion engine that causes a low-temperature oxidation reaction to occur in the fuel in the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder 1 is satisfied, and a predetermined condition presumed that the low-temperature oxidation reaction does not occur is satisfied. In addition, the
本実施形態によれば、低温酸化反応が発生しない運転状況の下でも、低温酸化反応に代わって燃焼を促進することができる。従って、低温酸化反応の有無に起因する機関の出力トルクの変動を抑制することが可能となる上、機関の運転制御のロバスト性能の向上、機関の出力トルクの上昇及び燃費の向上に奏功する。 According to the present embodiment, combustion can be promoted in place of the low temperature oxidation reaction even under an operating condition in which the low temperature oxidation reaction does not occur. Therefore, it is possible to suppress fluctuations in the engine output torque due to the presence or absence of the low-temperature oxidation reaction, and to improve the robust performance of the engine operation control, increase the engine output torque, and improve the fuel consumption.
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above.
燃焼室内でプラズマを生成する、及び/または、燃焼室内で混合気を加熱する目的で燃焼室内に電界を発生させる電界発生装置は、マイクロ波発生装置には限定されない。換言すれば、燃焼室内にマイクロ波を放射する代わりに、高周波を放射してもよい。 The electric field generator that generates an electric field in the combustion chamber for the purpose of generating plasma in the combustion chamber and / or heating the air-fuel mixture in the combustion chamber is not limited to the microwave generator. In other words, instead of radiating microwaves into the combustion chamber, high frequencies may be radiated.
マイクロ波発生装置以外の電界発生装置として、高周波の交流電圧を印加する交流電圧発生回路や、高周波の脈流電圧を印加する脈流電圧発生回路等を採用することができる。脈流電圧発生回路は、周期的に電圧が変化する直流電圧を発生させるものであればよく、その波形も任意であってよい。脈流電圧は、基準電圧(0Vであることがある)から一定周期で一定電圧まで変動するパルス電圧、交流電圧を半波整流した電圧、交流電圧に直流バイアスを加味した電圧等をおしなべて含む。電界発生装置が発振する高周波電圧は、周波数が200kHz〜1000kHz程度、振幅が3kVp−p〜10kVp−p程度であることが好ましい。 As an electric field generator other than the microwave generator, an AC voltage generator circuit that applies a high-frequency AC voltage, a pulsating voltage generator circuit that applies a high-frequency pulsating voltage, or the like can be employed. The pulsating voltage generation circuit may be any circuit that generates a DC voltage whose voltage periodically changes, and its waveform may be arbitrary. The pulsating voltage includes a pulse voltage that varies from a reference voltage (which may be 0V) to a constant voltage in a constant cycle, a voltage obtained by half-wave rectifying an AC voltage, a voltage obtained by adding a DC bias to the AC voltage, and the like. The high-frequency voltage oscillated by the electric field generator preferably has a frequency of about 200 kHz to 1000 kHz and an amplitude of about 3 kVp-p to 10 kVp-p.
図4ないし図6に示すように、高周波を発生させる電界発生装置は、バッテリを電源とし、低圧直流を高圧交流に変換する回路を含む。具体的には、約12Vのバッテリ6電圧を300V〜500Vに昇圧するDC−DCコンバータ61と、DC−DCコンバータ61が出力する直流を交流に変換するHブリッジ回路62と、Hブリッジ回路62が出力する交流をさらに高い電圧に昇圧する昇圧トランス63とを要素とする。
As shown in FIGS. 4 to 6, the electric field generator for generating a high frequency includes a circuit that uses a battery as a power source and converts low-voltage direct current into high-voltage alternating current. Specifically, a DC-
電界発生装置の出力端には、第一ダイオード64及び第二ダイオード65を介設することが好ましい。第一ダイオード64は、カソードが昇圧トランス63の二次側巻線の信号ラインに接続し、アノードが点火コイル12との結節点であるミキサ66に接続している。第二ダイオード65は、アノードが昇圧トランス63の二次側巻線のグランドラインに接続し、カソードが接地している。これら第一ダイオード64及び第二ダイオード65は、点火タイミングにおいて点火コイル12の二次側から流れ込む負の高圧パルス電流を遮る役割を担う。
A
電界発生装置が発振する高周波電圧は、通常、火花放電開始と略同時、火花放電開始直前または火花放電開始直後に、点火プラグ13の中心電極に印加する。これにより、点火プラグ13の中心電極と接地電極との間の空間に、高周波電界が形成される。そして、高周波電界中で火花放電を行うことによりプラズマが発生し、このプラズマが火炎伝搬燃焼の始まりとなる大きなラジカルプラズマ火炎核を生成する。
The high-frequency voltage oscillated by the electric field generator is normally applied to the center electrode of the
上記は、火花放電による電子の流れ及び火花放電によって生じたイオンやラジカルが、電界の影響を受け振動、蛇行することで行路長が長くなり、周囲の水分子や窒素分子と衝突する回数が飛躍的に増加することによるものである。イオンやラジカルの衝突を受けた水分子や窒素分子は、OHラジカルやNラジカルになるとともに、イオンやラジカルの衝突を受けた周囲の気体も電離した状態、プラズマ状態となることで、飛躍的に混合気への着火領域が大きくなり、火炎核も大きくなるのである。この結果、火花放電のみによる二次元的な着火から三次元的な着火に増幅され、燃焼が燃焼室内に急速に伝播、高い燃焼速度で拡大することとなる。 In the above, the flow of electrons due to the spark discharge and the ions and radicals generated by the spark discharge are vibrated and meandered by the influence of the electric field, resulting in a long path length and a dramatic increase in the number of collisions with surrounding water and nitrogen molecules. This is due to the increase. Water molecules and nitrogen molecules that have been struck by ions and radicals become OH radicals and N radicals, and the surrounding gas that has been struck by ions and radicals is also ionized and changed to a plasma state. The ignition range for the air-fuel mixture increases and the flame kernel also increases. As a result, the two-dimensional ignition by only the spark discharge is amplified to the three-dimensional ignition, and the combustion rapidly propagates into the combustion chamber and expands at a high combustion speed.
気筒1の燃焼室内で混合気中の燃料に低温酸化反応が発生するか否かに関して、可変バルブタイミング機構による吸気バルブ及び/または排気バルブの開閉タイミングを加味して判断を行ってもよい。吸排気バルブの開閉タイミングは実効的な圧縮比に影響を及ぼし、他の条件が同等ならば圧縮比が高いほど低温酸化反応が起こりやすく、圧縮比が低いほど低温酸化反応が起こりにくいからである。 Whether or not a low temperature oxidation reaction occurs in the fuel in the air-fuel mixture in the combustion chamber of the cylinder 1 may be determined in consideration of the opening / closing timing of the intake valve and / or the exhaust valve by the variable valve timing mechanism. The opening / closing timing of the intake / exhaust valve affects the effective compression ratio. If the other conditions are the same, the higher the compression ratio, the easier the low-temperature oxidation reaction will occur, and the lower the compression ratio, the less likely the low-temperature oxidation reaction will occur. .
内燃機関が可変圧縮比機構を備えるものであるならば、正しくその圧縮比を考慮に入れた上で低温酸化反応の発生の有無を推定することが望ましい。即ち、圧縮比が閾値(この閾値は、エンジン回転数、要求負荷、吸気量、吸気温等によって変動し得る)を上回れば低温酸化反応が発生すると推断し、下回れば低温酸化反応が発生しないと推断するのである。因みに、可変圧縮比機構としては、シリンダブロック及びシリンダヘッドを含む可動部位をクランクケースに対し気筒の軸心方向に沿って相対移動させる態様や、複リンク式ピストン−クランクにより気筒内を往復動するピストンの行程を変化させることで上死点の位置を気筒の軸心方向に沿って変位させる態様のものが既知である。 If the internal combustion engine is provided with a variable compression ratio mechanism, it is desirable to estimate whether or not a low-temperature oxidation reaction has occurred, taking into account the compression ratio correctly. That is, if the compression ratio exceeds a threshold value (this threshold value may vary depending on the engine speed, required load, intake air amount, intake air temperature, etc.), it is presumed that a low temperature oxidation reaction will occur. I guess. Incidentally, as the variable compression ratio mechanism, the movable part including the cylinder block and the cylinder head is moved relative to the crankcase along the axial direction of the cylinder, or reciprocating in the cylinder by a multi-link piston-crank. An aspect in which the position of the top dead center is displaced along the axial direction of the cylinder by changing the stroke of the piston is known.
上記実施形態では、吸気量、吸気温等の指標を参照して低温酸化反応の発生の有無を推定していたが、圧縮行程から膨張行程にかけた期間の気筒1内の混合気の圧力を筒内圧センサを介して実測することができるのであれば、その圧力の実測値の推移を参照して低温酸化反応の発生の有無を判定することができる。低温酸化反応が生じない場合の圧縮上死点近傍での着火(点火)前の混合気の圧力は、低温酸化反応が生じる場合のそれと比較して低くなる。よって、圧縮上死点近傍での着火前の混合気の圧力が閾値(この閾値は、エンジン回転数、要求負荷、吸気量、吸気温等によって変動し得る)を上回れば低温酸化反応が発生したと判断し、下回れば低温酸化反応が発生しなかったと判断することが可能である。 In the above embodiment, the presence or absence of the low-temperature oxidation reaction is estimated by referring to the index such as the intake air amount and the intake air temperature. However, the pressure of the air-fuel mixture in the cylinder 1 during the period from the compression stroke to the expansion stroke is If actual measurement can be performed via the internal pressure sensor, it is possible to determine whether or not the low temperature oxidation reaction has occurred by referring to the transition of the actual measurement value of the pressure. The pressure of the air-fuel mixture before ignition (ignition) near the compression top dead center when the low temperature oxidation reaction does not occur is lower than that when the low temperature oxidation reaction occurs. Therefore, if the pressure of the air-fuel mixture before ignition near the compression top dead center exceeds a threshold value (this threshold value can vary depending on the engine speed, required load, intake air amount, intake air temperature, etc.), a low temperature oxidation reaction has occurred. If it falls below, it can be judged that the low temperature oxidation reaction did not occur.
また、サイクルにおける吸気量、吸気温、外気温、機関の冷却水温、エンジン回転数等に基づいて、圧縮行程の終期から膨張行程の初期にかけての気筒1内での混合気の圧力を予測的に推算することができるが、これと実測した混合気の圧力との乖離から、低温酸化反応が発生したか否かを推し量ることもできる。乖離が大きい場合には低温酸化反応があった、乖離が小さい場合には低温酸化反応がなかった、ということになる。 Further, the pressure of the air-fuel mixture in the cylinder 1 from the end of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke is predicted based on the intake air amount, the intake air temperature, the outside air temperature, the engine coolant temperature, the engine speed, etc. in the cycle. Although it can be estimated, whether or not a low-temperature oxidation reaction has occurred can be estimated from the difference between this and the actually measured pressure of the air-fuel mixture. When the deviation is large, there is a low temperature oxidation reaction, and when the deviation is small, there is no low temperature oxidation reaction.
上記実施形態における内燃機関は火花点火内燃機関(ガソリンエンジン)であったが、圧縮点火内燃機関(ディーゼルエンジン)に本発明を適用することも当然に許される。 Although the internal combustion engine in the above embodiment is a spark ignition internal combustion engine (gasoline engine), it is naturally allowed to apply the present invention to a compression ignition internal combustion engine (diesel engine).
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両等に搭載される内燃機関に適用することができる。 The present invention can be applied to an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.
0…制御装置(ECU)
1…気筒
13…点火プラグ
14、15…電界発生装置
61、62、63…電界発生装置
0 ... Control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (1)
低温酸化反応が生じないと推測される所定の条件が成立した場合、燃焼室内にマイクロ波若しくは高周波電界を発生させるか、前記所定の条件が成立しない場合と比較して燃焼室内に発生させるマイクロ波若しくは高周波電界の強度を高めることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Controlling an internal combustion engine that causes a low-temperature oxidation reaction to the fuel in the air-fuel mixture in the combustion chamber,
A microwave or a high-frequency electric field is generated in the combustion chamber when a predetermined condition that is presumed not to cause a low-temperature oxidation reaction is satisfied, or a microwave generated in the combustion chamber as compared with a case where the predetermined condition is not satisfied Or the control apparatus of the internal combustion engine characterized by raising the intensity | strength of a high frequency electric field.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017134822A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 日産自動車株式会社 | Method and device for controlling internal combustion engine |
JPWO2016027845A1 (en) * | 2014-08-20 | 2017-11-30 | イマジニアリング株式会社 | Compression ignition internal combustion engine |
JP2018520298A (en) * | 2015-07-08 | 2018-07-26 | エルドル コーポレイション エセ.ペー.アー. | Electronic ignition system for internal combustion engine and method for driving the electronic ignition system |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008035448A1 (en) * | 2006-09-20 | 2008-03-27 | Imagineering, Inc. | Ignition device, internal combustion engine, ignition plug, plasma apparatus, exhaust gas decomposition apparatus, ozone generation/sterilization/disinfection apparatus, and deodorization apparatus |
JP2009036068A (en) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion control device of internal combustion engine |
JP2009103039A (en) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Nissan Motor Co Ltd | Engine ignition device |
JP2009103038A (en) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Nissan Motor Co Ltd | Engine ignition device |
JP2010037950A (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Nissan Motor Co Ltd | Internal combustion engine |
JP2010216270A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Nissan Motor Co Ltd | Ignition control device for internal combustion engine |
WO2011001548A1 (en) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | ダイハツ工業株式会社 | Method for controlling spark-ignition internal combustion engine and spark plug |
JP2011007156A (en) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Daihatsu Motor Co Ltd | Method for controlling operation of spark-ignition internal combustion engine |
WO2011118767A1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | イマジニアリング株式会社 | Ignition control device |
-
2011
- 2011-10-31 JP JP2011239124A patent/JP5988287B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008035448A1 (en) * | 2006-09-20 | 2008-03-27 | Imagineering, Inc. | Ignition device, internal combustion engine, ignition plug, plasma apparatus, exhaust gas decomposition apparatus, ozone generation/sterilization/disinfection apparatus, and deodorization apparatus |
JP2009036068A (en) * | 2007-08-01 | 2009-02-19 | Nissan Motor Co Ltd | Combustion control device of internal combustion engine |
JP2009103039A (en) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Nissan Motor Co Ltd | Engine ignition device |
JP2009103038A (en) * | 2007-10-23 | 2009-05-14 | Nissan Motor Co Ltd | Engine ignition device |
JP2010037950A (en) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Nissan Motor Co Ltd | Internal combustion engine |
JP2010216270A (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-30 | Nissan Motor Co Ltd | Ignition control device for internal combustion engine |
WO2011001548A1 (en) * | 2009-06-29 | 2011-01-06 | ダイハツ工業株式会社 | Method for controlling spark-ignition internal combustion engine and spark plug |
JP2011007156A (en) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Daihatsu Motor Co Ltd | Method for controlling operation of spark-ignition internal combustion engine |
WO2011118767A1 (en) * | 2010-03-26 | 2011-09-29 | イマジニアリング株式会社 | Ignition control device |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2016027845A1 (en) * | 2014-08-20 | 2017-11-30 | イマジニアリング株式会社 | Compression ignition internal combustion engine |
JP2018520298A (en) * | 2015-07-08 | 2018-07-26 | エルドル コーポレイション エセ.ペー.アー. | Electronic ignition system for internal combustion engine and method for driving the electronic ignition system |
WO2017134822A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-10 | 日産自動車株式会社 | Method and device for controlling internal combustion engine |
KR101900229B1 (en) | 2016-02-05 | 2018-09-20 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Control method and apparatus for internal combustion engine |
CN108603457A (en) * | 2016-02-05 | 2018-09-28 | 日产自动车株式会社 | The control method and control device of internal combustion engine |
US10408185B2 (en) | 2016-02-05 | 2019-09-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | Control method and control device for internal combustion engine |
CN108603457B (en) * | 2016-02-05 | 2019-11-15 | 日产自动车株式会社 | The control method and control device of internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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