JP2020172885A - エンジン劣化推定方法およびエンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明のエンジンの制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。本実施形態のエンジンシステムは、4ストロークのエンジン本体1と、エンジン本体1に燃焼用の空気を導入するための吸気通路20と、エンジン本体1で生成された排気を排出するための排気通路30とを備える。
図2、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、PCM(パワートレイン・コントロール・モジュール、制御手段)100によって統括的に制御される。PCM100は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
図3は、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジン負荷とした制御マップである。本実施形態では、エンジンの運転領域が、エンジン回転数が予め設定された基準回転数N1未満の低速領域Aと、エンジン回転数が基準回転数N1以上の高速領域Bとに区画されている。
前記のように、SI燃焼では、基本的に熱発生は穏やかであり筒内圧の上昇は緩やかである。しかしながら、高速領域Bのうちエンジン負荷が所定の基準負荷T1以上の高速高負荷領域B−Hでエンジンが運転されており、エンジン負荷およびエンジン回転数が高いときは、燃焼室6内において一部の混合気の温度・圧力が急増してこの混合気が自着火燃焼し、これに伴って筒内圧が急増していわゆるノッキングが発生する場合がある。特に、本実施形態では、前記のように、気筒2の幾何学的圧縮比が高く設定されていることで燃焼室6内の温度・圧力が高くなりやすく、局所的に筒内圧が急増しやすい。筒内圧が急増すると、エンジン本体から発せられる騒音が大きくなる。また、筒内圧が過度に大きくなりその急増量が非常に大きくなるとエンジン本体が損傷すると言われている。
(5−1)劣化度推定
前記の知見に基づき、本実施形態では、ノック強度がシリンダブロック3を浸食するレベルまで高くなった回数(ノック強度がシリンダブロック3を浸食するレベルまで高くなった燃焼サイクル数)に基づいてエンジン本体1の劣化度合を推定する。本実施形態では、予め設定された上限浸食量に対する各時刻のシリンダブロック3の浸食量の割合を劣化度として、これを推定する。なお、前記のように、ここでいうシリンダブロック3の浸食量はシリンダブロック3の浸食深さであり、前記の上限浸食量は燃焼室6から燃焼ガスの漏えいが生じる浸食深さの最小値に設定されている。
前記のように筒内圧が急増するとエンジン本体から発せられる騒音が大きくなる。つまり、ノッキングが生じる。また、前記のように、筒内圧の増大量が非常に大きくなるとエンジン本体1の劣化が促進される。これより、本実施形態では、筒内圧の急増を防止するべく点火時期を制御する。ECU100にて実施される本実施形態に係る点火時期の制御について、図11のフローチャートを用いて説明する。
以上のように、本実施形態によれば、シリンダブロック3の浸食量つまりはエンジン本体1の損傷具合と相関の高い、筒内圧の増大量の最大値であるノック強度が強ノック判定値であってシリンダブロック3を浸食するレベル以上となった回数に基づいて、エンジンの劣化度が推定される。そのため、エンジン本体1の劣化度合をより精度よく推定することができる。
前記実施形態では、全運転領域において点火プラグ13による点火に伴って燃焼が開始する場合について説明したが、エンジンシステムは、全運転領域において混合気の自着火によって燃焼が開始するように構成されてもよい。つまり、全運転領域においてCI燃焼が実施されてもよい。この場合には、ノック強度を小さくするためにインジェクタ14から噴射される燃料の調整を行えばよい。図15のフローチャートを用いて、この第2実施形態に係る燃料噴射の制御について説明する。
前記実施形態では、全運転領域においてノック強度が強ノック判定値を超えた回数を数え、この回数(強ノック回数)に基づいてエンジン本体1の劣化度を推定する場合について説明した。しかしながら、ノック強度が強ノック判定値を超えやすいのは、前記のように高速高負荷領域B−Hでエンジンが運転されているときである。従って、前記のノック強度が強ノック判定値を超えた回数を数えてこの回数(強ノック回数)に基づいてエンジン本体1の劣化度を推定するというステップ(ステップS3〜S5)は、高速高負荷領域B−Hでのみ行うようにしてもよい。このようにすれば、強ノック回数を数えるステップや強ノック回数に基づいて遅角実施ノック強度を変更するステップの実施機会を少なく抑えてECU100の演算負荷を低減することができる。
2 気筒
6 燃焼室
13 点火プラグ(第1実施形態のトルク変更手段)
14 インジェクタ(第2実施形態のトルク変更手段)
100 ECU(制御手段)
SN3 筒内圧センサ(検出手段)
Claims (6)
- エンジンの劣化度合を推定するエンジン劣化推定方法であって、
気筒内の圧力の1燃焼サイクル中の最大値あるいは当該圧力の増大量の1燃焼サイクル中の最大値であるノック強度が予め設定された判定値以上であるか否かを判定する判定工程と、
前記判定工程で前記ノック強度が前記判定値以上であると判定された回数を数えて、当該回数に基づいてエンジンの劣化度合を推定する劣化推定工程とを含む、ことを特徴とするエンジン劣化推定方法。 - 請求項1に記載のエンジン劣化推定方法において、
前記判定工程および前記劣化推定工程は、エンジン回転数が所定の基準回転数以上で且つエンジン負荷が所定の基準負荷以上の高速高負荷領域でエンジン本体が運転されているときに実施される、ことを特徴とするエンジン劣化推定方法。 - 請求項1または2に記載のエンジン劣化推定方法において、
前記判定工程で前記ノック強度が前記判定値以上であると判定された回数が所定の基準回数よりも大きいときに実施されて、前記回数が前記基準回数以下のときよりも前記気筒内の混合気に点火を行う時期である点火時期を遅角させる遅角工程をさらに含む、ことを特徴とするエンジン劣化推定方法。 - 請求項2に記載のエンジン劣化推定方法において、
前記判定工程で前記ノック強度が前記判定値以上であると判定された回数が所定の基準回数よりも大きく、かつ、エンジンが前記高速高負荷領域で運転されているときに実施されて、前記回数が前記基準回数未満のときよりも前記気筒内に供給する燃料の総量を低減させる燃料総量低減工程をさらに含む、ことを特徴とするエンジン劣化推定方法。 - 気筒が形成されたエンジン本体を備えるエンジンの制御装置であって、
気筒内の圧力の1燃焼サイクル中の最大値あるいは当該圧力の増大量の1燃焼サイクル中の最大値であるノック強度を検出する検出手段と、
エンジントルクを変更可能なトルク変更手段と、
前記トルク変更手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
前記検出手段により検出された前記ノック強度が予め設定された判定値以上となった回数を数え、
エンジン回転数が所定の基準回転数以上で且つエンジン負荷が所定の基準負荷以上の高速高負荷領域でエンジン本体が運転されているとき、前記回数が所定の基準回数よりも大きいときの方が当該回数が前記基準回数以下のときよりもエンジンの最大トルクが低くなるように、前記トルク変更手段を制御する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。 - 請求項5に記載のエンジンの制御装置において、
エンジン本体の幾何学的圧縮比は15以上25以下に設定されている、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
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