JP2020169595A - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
制御部が、前記内燃機関の運転状態に基づいて燃焼変動の許容値を設定するステップと、
前記制御部が、前記設定した燃焼変動の許容値とリーン限界の設定に関係するモデルとから、混合気の燃料比のリーン限界を設定するステップと、
前記制御部が、前記燃料比が前記リーン限界を超えないように、状態量調節部及び燃料供給部を通じて前記内燃機関の筒内状態量及び燃料量を調節しかつ、混合気を燃焼させるステップと、
前記制御部が、燃焼時に筒内圧センサが出力した信号に基づき推定した燃焼変動と前記モデルとから、混合気の燃料比を推定するステップと、
前記制御部が、前記推定した燃料比と、計測した実際の燃料比との比較に基づいて、前記モデルを修正するステップと、
を備えている。
燃焼変動と筒内平均圧力との関係を定めた第1モデルと、
前記筒内平均圧力と燃料噴射量とに基づき算出される熱効率と、質量燃焼割合が所定値となる特定クランク角度との関係を定めた第2モデルと、
前記特定クランク角度と燃焼期間との関係を定めた第3モデルと、
前記燃焼期間と前記リーン限界との関係を定めた第4モデルとを含んでいる、としてもよい。
前記内燃機関に取り付けられた燃料供給部と、
前記内燃機関の筒内状態量を調節する状態量調節部と、
混合気の燃料比が、前記内燃機関の運転状態に応じて定まるリーン限界を超えないように、前記燃料供給部及び前記状態量調節部に制御信号を出力する制御部と、
前記制御部に接続されると共に、前記筒内の圧力に対応する信号を前記制御部へ出力する筒内圧センサと、
前記制御部に接続されると共に、前記燃料比に関する信号を前記制御部へ出力するセンサと、を備え、
前記制御部は、
前記内燃機関の運転状態に基づいて燃焼変動の許容値を設定する許容値設定部と、
前記設定した燃焼変動の許容値とモデルとから、混合気の燃料比のリーン限界を設定するリーン限界設定部と、
前記燃料比が前記リーン限界を超えないように、状態量調節部及び燃料供給部を通じて前記内燃機関の筒内状態量及び燃料量を調節しかつ、混合気を燃焼させる燃料比調節部と、
燃焼時に前記筒内圧センサが出力した信号に基づき推定した燃焼変動と前記モデルとから、混合気の燃料比を推定する燃料比推定部と、
前記推定した燃料比と、前記センサの信号に基づく実際の燃料比との比較に基づいて、前記モデルを修正する修正部と、を有している。
エンジン1は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えている。シリンダブロック12の内部に複数のシリンダ11が形成されている。図1及び図2では、一つのシリンダ11のみを示す。エンジン1は、多気筒エンジンである。
第1吸気温度センサSW2:吸気通路40におけるエアクリーナー41の下流に配置されかつ、吸気通路40を流れる新気の温度を計測する
第1圧力センサSW3:吸気通路40におけるEGR通路52の接続位置よりも下流でかつ、過給機44の上流に配置されかつ、過給機44に流入するガスの圧力を計測する
第2吸気温度センサSW4:吸気通路40における過給機44の下流でかつ、バイパス通路47の接続位置よりも上流に配置されかつ、過給機44から流出したガスの温度を計測する
第2圧力センサSW5:サージタンク42に取り付けられかつ、過給機44の下流のガスの圧力を計測する
筒内圧センサSW6:各シリンダ11に対応してシリンダヘッド13に取り付けられかつ、各燃焼室17内の圧力を計測する
NOxセンサSW7:排気通路50における三元触媒513の下流に配置されかつ、三元触媒513を通過した排気ガス中のNOx濃度を計測する
リニアO2センサSW8:排気通路50における上流の触媒コンバーターよりも上流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度を計測する
ラムダO2センサSW9:上流の触媒コンバーターにおける三元触媒511の下流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度を計測する
水温センサSW10:エンジン1に取り付けられかつ、冷却水の温度を計測する
クランク角センサSW11:エンジン1に取り付けられかつ、クランクシャフト15の回転角を計測する
アクセル開度センサSW12:アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を計測する
吸気カム角センサSW13:エンジン1に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角を計測する
排気カム角センサSW14:エンジン1に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角を計測する
EGR差圧センサSW15:EGR通路52に配置されかつ、EGR弁54の上流及び下流の差圧を計測する
燃圧センサSW16:燃料供給システム61のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ6に供給する燃料の圧力を計測する
第3吸気温度センサSW17:サージタンク42に取り付けられかつ、サージタンク42内のガスの温度、換言すると燃焼室17に導入される吸気の温度を計測する。
エンジン1は、燃費の向上及び排出ガス性能の向上を主目的として、所定の運転状態にある場合に圧縮自己着火による燃焼を行う。自己着火による燃焼は、圧縮開始前の燃焼室17の中の温度がばらつくと、自己着火のタイミングが大きく変化する。そこで、エンジン1は、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼を行う。
図5は、エンジン1の制御に係る運転マップを例示している。運転マップは、ECU10のメモリ102に記憶されている。図5に例示する運転マップ501は、エンジン1の半暖機時の運転マップであり、502は、エンジン1の温間時の運転マップである。ECU10は、燃焼室17の壁温及び吸気の温度それぞれの高低に応じて運転マップ501又は運転マップ502を選択する。ECU10は、選択した運転マップを用いてエンジン1を制御する。
エンジン1が領域A3において運転している場合に、エンジン1は、SPCCI燃焼を行う。
エンジン1が領域A2において運転している場合に、エンジン1は、SPCCI燃焼を行う。
エンジン1の回転数が高いと、クランク角が1°変化するのに要する時間が短くなる。エンジン1の回転数が高くなると、SPCCI燃焼を行うことが困難になる。
前述した領域A3においてリーン燃焼運転を行っている場合、燃料比(つまり、A/F)はできるだけリーンにした方が、燃費性能の向上や排出ガスのクリーン化に有利になる。しかしながら、燃料比をリーンにし過ぎると、燃焼変動(SDI(Standard Deviation of IMEP(Indicated Mean Effective Pressure)))が大きくなって、ドライバビリティが低下してしまうという問題がある。また、領域A2においてストイキ燃焼運転を行っている場合も、燃料比(つまり、G/F)はできるだけリーンにした方が、燃費性能の向上や排出ガスのクリーン化に有利になるが、前記と同様に、リーンにし過ぎると、燃焼変動が大きくなって、ドライバビリティが低下してしまう。
10 ECU(制御部)
104 許容値設定部
105 リーン限界設定部
106 燃料比調節部
107 燃料比推定部
108 修正部
109 モデル
21 吸気弁(状態量調節部)
22 排気弁(状態量調節部)
23 吸気電動S−VT(状態量調節部)
24 排気電動S−VT(状態量調節部)
43 スロットル弁(状態量調節部)
44 過給機(状態量調節部)
49 過給システム(状態量調節部)
54 EGR弁(状態量調節部)
55 EGRシステム(状態量調節部)
6 インジェクタ(燃料供給部)
81 第1モデル
82 第2モデル
83 第3モデル
84 第4モデル
SW1 エアフローセンサ
SW6 筒内圧センサ
Claims (4)
- リーン燃焼運転が可能な内燃機関の制御方法であって、
制御部が、前記内燃機関の運転状態に基づいて燃焼変動の許容値を設定するステップと、
前記制御部が、前記設定した燃焼変動の許容値とリーン限界の設定に関係するモデルとから、混合気の燃料比のリーン限界を設定するステップと、
前記制御部が、前記燃料比が前記リーン限界を超えないように、状態量調節部及び燃料供給部を通じて前記内燃機関の筒内状態量及び燃料量を調節しかつ、混合気を燃焼させるステップと、
前記制御部が、燃焼時に筒内圧センサが出力した信号に基づき推定した燃焼変動と前記モデルとから、混合気の燃料比を推定するステップと、
前記制御部が、前記推定した燃料比と、計測した実際の燃料比との比較に基づいて、前記モデルを修正するステップと、
を備えている内燃機関の制御方法。 - 請求項1に記載の内燃機関の制御方法において、
前記モデルは、
燃焼変動と筒内平均圧力との関係を定めた第1モデルと、
前記筒内平均圧力と燃料噴射量とに基づき算出される熱効率と、質量燃焼割合が所定値となる特定クランク角度との関係を定めた第2モデルと、
前記特定クランク角度と燃焼期間との関係を定めた第3モデルと、
前記燃焼期間と前記リーン限界との関係を定めた第4モデルとを含んでいる内燃機関の制御方法。 - リーン燃焼運転が可能な内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関に取り付けられた燃料供給部と、
前記内燃機関の筒内状態量を調節する状態量調節部と、
混合気の燃料比が、前記内燃機関の運転状態に応じて定まるリーン限界を超えないように、前記燃料供給部及び前記状態量調節部に制御信号を出力する制御部と、
前記制御部に接続されると共に、筒内の圧力に対応する信号を前記制御部へ出力する筒内圧センサと、
前記制御部に接続されると共に、前記燃料比に関する信号を前記制御部へ出力するセンサと、を備え、
前記制御部は、
前記内燃機関の運転状態に基づいて燃焼変動の許容値を設定する許容値設定部と、
前記設定した燃焼変動の許容値とモデルとから、混合気の燃料比のリーン限界を設定するリーン限界設定部と、
前記燃料比が前記リーン限界を超えないように、状態量調節部及び燃料供給部を通じて前記内燃機関の筒内状態量及び燃料量を調節しかつ、混合気を燃焼させる燃料比調節部と、
燃焼時に前記筒内圧センサが出力した信号に基づき推定した燃焼変動と前記モデルとから、混合気の燃料比を推定する燃料比推定部と、
前記推定した燃料比と、前記センサの信号に基づく実際の燃料比との比較に基づいて、前記モデルを修正する修正部と、を有している内燃機関の制御装置。 - 請求項3に記載の内燃機関の制御装置において、
前記モデルは、
燃焼変動と筒内平均圧力との関係を定めた第1モデルと、
前記筒内平均圧力と燃料噴射量とに基づき算出される熱効率と、質量燃焼割合が所定値となる特定クランク角度との関係を定めた第2モデルと、
前記特定クランク角度と燃焼期間との関係を定めた第3モデルと、
前記燃焼期間と前記リーン限界との関係を定めた第4モデルとを含んでいる内燃機関の制御装置。
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KR20220057443A (ko) * | 2020-10-29 | 2022-05-09 | 가부시키가이샤 자판엔진코포레숀 | 주기 제어 시스템 |
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KR102566082B1 (ko) | 2020-10-29 | 2023-08-10 | 가부시키가이샤 자판엔진코포레숀 | 주기 제어 시스템 |
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