JP2017141685A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実着火遅れ指標値が目標着火遅れ指標値に近づくように燃料噴射量を制御する。実燃焼時期指標値が目標燃焼時期指標値に近づくように点火時期を制御する。目標空燃比に基づくエンジントルク制御を実行する。目標着火遅れ指標値を一定として上記燃料噴射量の制御を実行している状況下において目標燃焼時期指標値を変更させた際に、着火時期が圧縮上死点に近づく方向に変化する場合(ステップ110の判定成立時)には目標空燃比をリーン補正し、着火時期が圧縮上死点から遠ざかる方向に変化する場合(ステップ110の判定不成立時)には目標空燃比をリッチ補正する。
【選択図】図5
Description
まず、図1〜図7を参照して、本発明の実施の形態1について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、火花点火式の内燃機関(一例として、ガソリンエンジン)10を備えている。内燃機関10の筒内には、ピストン12が設けられている。筒内におけるピストン12の頂部側には、燃焼室14が形成されている。燃焼室14には、吸気通路16および排気通路18が連通している。
(筒内圧センサを利用したMFBの実測データの算出)
図2は、点火時期と燃焼質量割合の波形とを表した図である。筒内圧センサ30とクランク角センサ42とを備える本実施形態のシステムによれば、内燃機関10の各サイクルにおいて、クランク角度同期での筒内圧Pの実測データ(より具体的には、所定クランク角度毎の値として算出された筒内圧Pの集合)を取得することができる。得られた筒内圧Pの実測データと熱力学第1法則とを用いて、任意のクランク角度θでの筒内の熱発生量Qを次の(1)、(2)式にしたがって算出することができる。そして、算出された筒内の熱発生量Qの実測データ(所定クランク角度毎の値として算出された熱発生量Qの集合)を用いて、任意のクランク角度θにおける燃焼質量割合(以下、「MFB」と称する)を次の(3)式にしたがって算出することができる。そのうえで、MFBの算出処理を所定クランク角度毎に実行することで、クランク角度同期でのMFBの実測データ(実測MFBの集合)を算出することができる。MFBの実測データは、燃焼期間およびその前後の所定クランク角期間(ここでは、一例として、吸気弁20の閉じ時期IVCから排気弁22の開き時期EVOまでのクランク角期間)で算出される。
ただし、上記(1)式において、Vは筒内容積、κは筒内ガスの比熱比である。また、上記(3)式において、θminは燃焼開始点であり、θmaxは燃焼終了点である。
前提として、本実施形態では、理論空燃比よりも大きなリーン空燃比にてリーンバーン運転が行われるようになっている。ここで、点火時期(SA)からCA10までのクランク角期間(より具体的には、CA10から点火時期(SA)を引いて得られる差)を、「SA−CA10」と称する。SA−CA10は、着火遅れを代表する着火指標値の1つである。
本実施形態では、リーンバーン運転中に、SA−CA10フィードバック制御とともに、筒内圧センサ30の出力に基づくCA50の算出値である実CA50が目標CA50に近づくように点火時期を調整するフィードバック制御(以下、単に、「CA50フィードバック制御」と称する)が実行される。目標CA50は、基本点には、MBT点火時期が得られるときのCA50(以下、「CA50MBT」と称する)とされる。より具体的には、CA50フィードバック制御によれば、目標CA50よりも遅角側の値として実CA50が得られた気筒では、実CA50を進角させるために、次の燃焼サイクルで用いる点火時期を進角させる補正が実行される。これとは逆に、目標CA50よりも進角側の値として実CA50が得られた気筒では、実CA50を遅角させるために、次の燃焼サイクルで用いる点火時期を遅角させる補正が実行される。これにより、目標CA50がCA50MBTである場合には、リーンバーン運転時の点火時期をMBT点火時期に調整できるようになる。なお、SA−CA10フィードバック制御による修正対象となる基本点火時期としては、後述の目標空燃比に応じたエンジントルク制御において設定される値(フィードフォワード値)が相当する。
本実施形態では、リーンバーン運転中に、目標空燃比に基づくエンジン制御を実行する。このエンジン制御の一例として、本実施形態では、目標トルクが得られるようにするためのエンジントルク制御が実行される。
既述したように、CA50フィードバック制御における目標CA50は、基本的には、CA50MBTである。しかしながら、内燃機関10の運転中には、CA50MBTに対して進角もしくは遅角された目標CA50が使用されることがある。具体例は次の通りである。すなわち、目標CA50は、ノック制御によって進角または遅角されることがある。また、車両が備える変速機の変速時、アイドリング時、フューエルカットの実施前後、リッチスパイク制御時、および急加減速時などにおけるエンジントルクの制御のために、目標CA50が進角または遅角されることがある。また、目標CA50は、排気エミッションの観点での排気温度制御時およびNOx濃度制御時などにおいて進角または遅角されることがある。さらに、エンジン保護の観点で筒内圧最大値を抑制するために目標CA50が遅角されることがある。
上記課題に対処するためには、目標SA−CA10を一定としてSA−CA10フィードバック制御を実行している状況下において目標CA50を変更させた際に、実空燃比がリッチ側およびリーン側の何れの方向に変化するのかを把握でき、かつ、その実空燃比の変化を目標空燃比に反映させられるようになっていることが好ましいといえる。そこで、本件発明者らは、図3に示す関係について、さらなる分析を以下に説明するように行った。
図5は、実施の形態1において実行される制御のメインルーチンを表したフローチャートである。なお、本ルーチンは、各気筒において排気弁22の開き時期を経過したタイミング(すなわち、MFBの実測データの算出の基礎となる筒内圧Pのデータの取得を終えたタイミング)で起動され、かつ、燃焼サイクル毎に繰り返し実行される。
次に、図8を主に参照して、本発明の実施の形態2について説明する。以下の説明では、実施の形態2のシステム構成の一例として、図1に示す構成が用いられているものとする。
上述した実施の形態1においては、目標空燃比の1回の補正量(以下、「A/F補正量」と称する)を、固定値である所定量Cとした。これに対し、本実施形態のエンジン制御は、A/F補正量の決定手法において実施の形態1のエンジン制御と相違している。
図8は、実施の形態2において実行される制御のメインルーチンを表したフローチャートである。なお、図8において、実施の形態1における図5に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
次に、図9および図10を主に参照して、本発明の実施の形態3について説明する。以下の説明では、実施の形態3のシステム構成の一例として、図1に示す構成が用いられているものとする。
上述した実施の形態1および2においては、目標空燃比をリッチ側とリーン側の何れの方向に補正すべきかを、目標CA50の変更の結果として着火時期が圧縮上死点に近づいたか、もしくは遠ざかったかを実際に判定したうえで決定している。これに対し、本実施形態では、上記判定のための処理を行うのではなく、以下に図9を参照して一例を示すように、燃焼時期を代表する燃焼時期指標値(ここでは、一例としてCA50)の情報を入力として含むマップMを利用することで、目標空燃比をリーン補正するかあるいはリッチ補正するかが決定される。また、そのようなマップMを利用して、A/F補正量の大きさも決定される。
図10は、実施の形態3において実行される制御のメインルーチンを表したフローチャートである。なお、図10において、実施の形態1における図5に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
12 ピストン
14 燃焼室
16 吸気通路
18 排気通路
20 吸気弁
22 排気弁
24 スロットルバルブ
26 燃料噴射弁
28 点火装置
30 筒内圧センサ
40 電子制御ユニット(ECU)
40a メモリ
42 クランク角センサ
44 エアフローセンサ
46 アクセル開度センサ
Claims (1)
- 気筒内の混合気に点火する点火装置と、前記気筒内に燃料を供給する燃料噴射弁と、筒内圧を検出する筒内圧センサとを備える内燃機関を制御する制御装置であって、
前記筒内圧センサの出力値に基づいて、実着火遅れ指標値と実燃焼時期指標値とを算出する指標値算出手段と、
前記実着火遅れ指標値が目標着火遅れ指標値に近づくように燃料噴射量を制御する第1の制御手段と、
前記実燃焼時期指標値が目標燃焼時期指標値に近づくように点火時期を制御する第2の制御手段と、
空燃比指標値の目標値である目標空燃比指標値に基づくエンジン制御を実行する第3の制御手段と、
前記第1の制御手段による燃料噴射量の制御を前記目標着火遅れ指標値を一定として実行しつつ前記目標燃焼時期指標値を変更させた際に、着火時期が圧縮上死点に近づく方向に変化する場合には前記目標空燃比指標値をリーン側の値に補正し、着火時期が圧縮上死点から遠ざかる方向に変化する場合には前記目標空燃比指標値をリッチ側の値に補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016021903A JP6468212B2 (ja) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | 内燃機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016021903A JP6468212B2 (ja) | 2016-02-08 | 2016-02-08 | 内燃機関の制御装置 |
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JP2017141685A true JP2017141685A (ja) | 2017-08-17 |
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Family
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109763904A (zh) * | 2017-11-10 | 2019-05-17 | 马自达汽车株式会社 | 压缩着火式发动机的控制装置 |
CN115419511A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-02 | 烟台哈尔滨工程大学研究院 | 一种船用天然气发动机燃烧闭环控制方法及系统 |
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-
2016
- 2016-02-08 JP JP2016021903A patent/JP6468212B2/ja active Active
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