JP2020176595A - エンジンの制御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方法および制御装置が適用されたエンジンの全体構成を概略的に示したシステム図である。本図に示されるエンジンシステムは、車両に搭載されており、走行用の動力源となるエンジン本体1を備える。本実施形態では、エンジン本体1として、4サイクルのガソリン直噴エンジンが用いられている。エンジンシステムは、エンジン本体1に加えて、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出される排気が流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気の一部を吸気通路30に還流するEGR装置50を備えている。
図2は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるECU100は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
図3は、エンジンの回転数とエンジンの負荷とに応じた制御の相違を説明するためのマップ図である。本図に示すように、エンジンの運転領域は、2つの運転領域、SPCCI領域AとSI領域Bとに大別される。SPCCI領域Aは、エンジン回転数が低い領域であり、SI領域Bはエンジン回転数が高い領域である。ECU100は、クランク角センサSN1により検出されるエンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、現在の運転ポイントがSPCCI領域AとSI領域Bのいずれに含まれるかを判定し、以下に説明する制御を実施する。なお、ECU100は、アクセルセンサSN8により検出されたアクセルペダルの開度、エンジン回転数等に基づいてエンジン負荷を算出する。
(a)燃焼形態
SPCCI領域Aでは、SI燃焼とCI燃焼とをミックスした部分圧縮着火燃焼(以下、これをSPCCI燃焼という)が実行される。なお、SPCCI燃焼における「SPCCI」とは、「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。
SPCCI領域Aでは、SPCCI燃焼が実現されるようにECU100によってエンジンの各部が次のように制御される。
SI領域Bでは、比較的オーソドックスなSI燃焼が実行される。このSI燃焼の実現のために、SI領域Bでは、ECU100によってエンジンの各部が次のように制御される。
前記のように、SPCCI燃焼では、一部の混合気がCI燃焼することで燃焼期間を短くして燃費性能を高めることができる。また、混合気に点火を行い一部の混合気を強制的に燃焼(SI燃焼)させることで、この燃焼により生成されたエネルギーによって混合気の温度を高めて残りの混合気を確実にCI燃焼させることができる。しかしながら、SI燃焼の燃焼速度によって混合気の温度上昇速度は変化し、混合気の自着火が開始するタイミングは変動する。そのため、混合気が自着火するタイミングが遅くなりピストン5が圧縮上死点から大幅に降下しているタイミングで主たる燃焼であるCI燃焼が生じると、燃費性能の向上効果を十分に得ることができない。すなわち、図5の実線で示した熱発生率に対して鎖線に示すようにSI燃焼の燃焼期間が長くなってCI燃焼が遅角側で生じると、燃焼エネルギーを効果的にピストン5に付与することができずエンジントルクが低下してしまう。そこで、本実施形態では、SPCCI燃焼において、CI燃焼が適切なタイミングで生じるように、点火プラグ16によって混合気に点火が行われる時期である点火時期を調整する。
以上のように、本実施形態では、燃焼重心時期が目標指標時期となるように点火時期が補正される。そのため、点火前の燃焼室6内の温度変化によってSI燃焼の燃焼速度が変化しても混合気をより適切なタイミングでCI燃焼させることができる。従って、より確実に燃費性能を高めることができる。
前記実施形態では、点火時期の制御に用いる指標時期であって1燃焼サイクル中に燃焼室6に供給される全燃料(質量)のうち所定の割合の量(質量)の燃料の燃焼が完了する時期を、燃焼重心時期とした場合、すなわち、前記の所定の割合を50%とした場合について説明したが、この所定の割合は0%より大きければよく50%に限らない。ただし、前記のように燃焼重心時期はCI燃焼の実施期間に含まれる。そのため、指標時期を燃焼重心時期とし、この指標時期が目標指標時期になるように点火時期を制御すれば、CI燃焼の燃焼タイミングをより適切なタイミングにすることができ、燃費性能を効果的に高めることができる。
2 気筒
6 燃焼室
15 インジェクタ
16 点火プラグ
41a 三元触媒
100 ECU(制御手段)
101 筒内温度推定部
102 指標期間推定部(指標クランク期間推定部)
103 点火時期補正部
Claims (6)
- 気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒内の混合気に所定のクランク角度時期で点火を行う点火装置とを備え、前記点火装置からの点火によって前記気筒内の混合気の一部を火花点火燃焼させるとともに残りの混合気を自着火により燃焼させる部分圧縮着火燃焼を実行可能な圧縮着火式エンジンの制御方法であって、
圧縮行程後半以降で且つ前記所定のクランク角度時期よりも前のタイミングにおける前記気筒内の温度である点火前筒内温度を推定する筒内温度推定工程と、
前記所定のクランク角度時期から、1燃焼サイクル中に前記気筒内に供給される燃料のうち所定の割合の量の燃料の燃焼が完了するクランク角度時期である指標クランク角度時期までのクランク角度期間を、前記筒内温度推定工程において推定された前記点火前筒内温度に基づいて推定する指標クランク角度期間推定工程と、
前記指標クランク角度期間推定工程において推定された前記クランク角度期間に基づいて、前記指標クランク角度時期が予め設定された目標指標クランク角度時期となるように前記所定のクランク角度時期を補正する点火時期補正工程とを、含むことを特徴とするエンジンの制御方法。 - 請求項1に記載のエンジンの制御方法において、
前記指標クランク角度期間推定工程では、前記筒内温度推定工程において推定された前記点火前筒内温度が高いときほど前記所定のクランク角度時期から前記指標クランク角度時期までのクランク角度期間が短くなるように当該クランク角度期間を推定する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。 - 請求項1または2に記載のエンジンの制御方法において、
前記筒内温度推定工程では、前記エンジン本体に設けられた吸気弁の閉弁時期における前記気筒内の温度に基づいて、前記点火前筒内温度を推定する、ことを特徴とするエンジンの制御方法。 - 気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒内の混合気に所定のクランク角度時期で点火を行う点火装置とを備え、前記点火装置からの点火によって気筒内の混合気の一部を火花点火燃焼させるとともに残りの混合気を自着火により燃焼させる部分圧縮着火燃焼を実行可能な圧縮着火式エンジンの制御装置であって、
前記点火装置を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、
圧縮行程後半以降で且つ前記所定のクランク角度時期よりも前のタイミングにおける前記気筒内の温度である点火前筒内温度を推定する筒内温度推定部と、
前記所定のクランク角度時期から、1燃焼サイクル中に前記気筒内に供給された燃料のうち所定の割合の量の燃料の燃焼が完了するクランク角度時期である指標クランク角度時期までのクランク角度期間を、前記筒内温度推定部により推定された前記点火前筒内温度に基づいて推定する指標クランク角度期間推定部と、
前記指標クランク角度期間推定部により推定された前記クランク角度期間に基づいて、前記指標クランク角度時期が予め設定された目標指標クランク角度時期となるように前記所定のクランク角度時期を補正する点火時期補正部とを、備えることを特徴とするエンジンの制御装置。 - 請求項4に記載のエンジンの制御装置において、
前記指標クランク角度期間推定部は、前記筒内温度推定部により推定された前記点火前筒内温度が高いほど前記所定のクランク角度時期から前記指標クランク角度時期までのクランク角度期間が短くなるように当該クランク角度期間を推定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。 - 請求項4または5に記載のエンジンの制御装置において、
前記筒内温度推定部は、前記エンジン本体に設けられた吸気弁の閉弁時期における前記気筒内の温度に基づいて、前記点火前筒内温度を推定する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
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JP2005307789A (ja) * | 2004-04-20 | 2005-11-04 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の点火時期制御装置 |
JP2018040264A (ja) * | 2016-09-05 | 2018-03-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
JP2019039381A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | マツダ株式会社 | エンジンの信号処理装置 |
JP2019039382A (ja) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | マツダ株式会社 | エンジンの信号処理装置 |
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