JP2020183730A - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
エンジンと、
前記エンジンに接続されかつ、前記エンジンの筒内から排気ガスを導出する排気通路と、
前記筒内の燃焼状態に対応した信号を出力するセンサと、
前記センサが接続されかつ、前記センサの信号に基づいて前記排気ガスの温度を推定すると共に、推定した排気ガスの温度に応じて、前記エンジンを制御する制御部と、を備え、
前記制御部はまた、前記エンジンの運転状態に応じて、前記筒内の混合気の空燃比を、理論空燃比と、理論空燃比よりもリーンな空燃比とに変更し、
前記制御部は、
前記センサの信号に基づいて、前記筒内における燃焼が特定の程度にまで進行したときのクランク角度である燃焼進行度を算出する算出部と、
前記算出部が算出した燃焼進行度と、前記混合気の空燃比と、前記エンジンの温度と、に基づいて、前記排気ガスの温度を推定する推定部と、を有し、
前記推定部は、混合気の空燃比が理論空燃比の場合は、少なくとも燃焼進行度と排気ガスの温度との間で定めた第1関係と前記燃焼進行度と前記エンジンの温度とに基づいて、前記排気ガスの温度を推定し、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンの場合は、第1関係とは異なる、少なくとも燃焼進行度と排気ガスの温度との間で定めた第2関係と前記燃焼進行度と前記エンジンの温度とに基づいて、前記排気ガスの温度を推定する。
前記推定部は、エンジンの温度が同一の場合、前記混合気の空燃比に応じて前記排気ガスの温度の補正量を変更する、としてもよい。
前記制御部は、前記第2燃焼モード時に、前記エンジンの運転状態に応じて、混合気の空燃比を変更する、としてもよい。
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。
エンジンの制御装置は、ECU(Engine Control Unit)10を備えている。ECU10は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、図2に示すように、プログラムを実行する中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)101と、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリ102と、電気信号の入出力をする入出力バス103と、を備えている。ECU10は、制御部の一例である。
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
リニアO2センサSW7: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SW8: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
第1液温センサSW9:前述したように、ポンプ71に取り付けられかつ、シリンダブロック12へ流入する冷却液の液温を検出する
第2液温センサSW10:エンジン1に取り付けられかつ、エンジン1と熱交換した直後の冷却液の温度を計測する
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へ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4は、エンジン1の制御に係る運転マップ401を例示している。運転マップ401は、ECU10のメモリ102に記憶されている。運転マップ401は、エンジン1の温間時の運転マップである。
エンジン1が領域A1で運転しているときに、エンジン1は、SPCCI燃焼を行う。図5の符号601は、エンジン1が領域A1における運転状態601にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6011、6012)及び点火時期(符号6013)、並びに、燃焼波形(つまり、クランク角に対する熱発生率の変化を示す波形、符号6014)を示している。符号602は、エンジン1が領域A1における運転状態602にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6021、6022)及び点火時期(符号6023)、並びに、燃焼波形(符号6024)を示し、符号603は、エンジン1が領域A1における運転状態603にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6031、6032)及び点火時期(符号6033)、並びに、燃焼波形(符号6034)を示している。運転状態601、602、603は、エンジン1の回転数が同じでかつ、負荷が相違する。運転状態601が、最も負荷が低く(つまり、軽負荷)、運転状態602が、次に負荷が低く(つまり、低負荷)、運転状態603が、この中では負荷が最も高い。
エンジン1が領域A2、A3、A4で運転している場合に、エンジン1は、SPCCI燃焼を行う。図5の符号604は、エンジン1が領域A2における運転状態604にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6041、6042)及び点火時期(符号6043)、並びに、燃焼波形(符号6044)を示している。符号605は、エンジン1が領域A4における運転状態605にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6051)及び点火時期(符号6052)、並びに、燃焼波形(符号6053)を示している。
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、燃焼室17内で混合気を成層化することが困難になって、SPCCI燃焼を行うことが困難になる。そこで、エンジン1が領域A5で運転している場合に、エンジン1は、SPCCI燃焼ではなく、SI燃焼を行う。
エンジン1の制御に関し排気ガスの温度は、様々な用途に利用される。例えば排気ガス後処理システムの触媒の温度が高すぎると、触媒の信頼性が低下する。触媒に流入する排気ガスの温度を監視し、排気ガスの温度が高すぎる場合は、排気ガスの温度を低下させなければならない。また、例えばEGRガスの還流量を調整するために、ECU10は、排気ガスの温度を把握しなければならない。
SPCCI燃焼は、CI燃焼時の熱発生率が高いため、筒内のピーク温度が、SI燃焼時のピーク温度よりも高い。SPCCI燃焼は、ピーク温度と冷却液の温度との差が大きいため、冷却液の温度が変化した場合の、ピーク温度と冷却液の温度との差に対する、冷却液の温度変化量の割合は小さい。そのため、SPCCI燃焼は、冷却液の温度が変化しても冷却損失はあまり変化しない。SPCCI燃焼は、冷却液の温度が変化しても排気ガスの温度は大きく変化しない。
10 ECU(制御部)
105 算出部
106 推定部
50 排気通路
801、802、803 モデル
901、902、903、904 モデル
1001、1002、1003、1004 モデル
SW6 筒内圧センサ
SW11 クランク角センサ
Claims (8)
- エンジンと、
前記エンジンに接続されかつ、前記エンジンの筒内から排気ガスを導出する排気通路と、
前記筒内の燃焼状態に対応した信号を出力するセンサと、
前記センサが接続されかつ、前記センサの信号に基づいて前記排気ガスの温度を推定すると共に、推定した排気ガスの温度に応じて、前記エンジンを制御する制御部と、を備え、
前記制御部はまた、前記エンジンの運転状態に応じて、前記筒内の混合気の空燃比を、理論空燃比と、理論空燃比よりもリーンな空燃比とに変更し、
前記制御部は、
前記センサの信号に基づいて、前記筒内における燃焼が特定の程度にまで進行したときのクランク角度である燃焼進行度を算出する算出部と、
前記算出部が算出した燃焼進行度と、前記混合気の空燃比と、前記エンジンの温度と、に基づいて、前記排気ガスの温度を推定する推定部と、を有し、
前記推定部は、混合気の空燃比が理論空燃比の場合は、少なくとも燃焼進行度と排気ガスの温度との間で定めた第1関係と前記燃焼進行度と前記エンジンの温度とに基づいて、前記排気ガスの温度を推定し、混合気の空燃比が理論空燃比よりもリーンの場合は、第1関係とは異なる、少なくとも燃焼進行度と排気ガスの温度との間で定めた第2関係と前記燃焼進行度と前記エンジンの温度とに基づいて、前記排気ガスの温度を推定するエンジンの制御装置。 - 請求項1に記載のエンジンの制御装置において、
前記推定部は、燃焼進行度と排気ガスの温度との関係に基づいて、前記算出部が算出した燃焼進行度から前記排気ガスの温度を推定すると共に、推定した排気ガスの温度を、前記エンジンの温度に応じて補正し、
前記推定部は、エンジンの温度が同一の場合、前記混合気の空燃比に応じて前記排気ガスの温度の補正量を変更するエンジンの制御装置。 - 請求項2に記載のエンジンの制御装置において、
前記推定部は、前記混合気の空燃比が理論空燃比の場合は、理論空燃比よりもリーンの場合よりも、前記排気ガスの温度の補正量を大きくするエンジンの制御装置。 - 請求項2又は3に記載のエンジンの制御装置において、
前記推定部は、前記エンジンの温度が所定温度以下のときには、前記エンジンの温度が低いほど、推定した前記排気ガスの温度を下げる補正をし、前記エンジンの温度が所定温度を超えるときには、前記エンジンの温度が高いほど、推定した前記排気ガスの温度を上げる補正をするエンジンの制御装置。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記エンジンの運転状態に応じて、前記筒内の混合気に強制点火を行って、火炎伝播により混合気を燃焼させる第1燃焼モードと、前記筒内の混合気に強制点火を行うと共に、混合気の一部を自己着火により燃焼させる第2燃焼モードと、を切り替え、
前記制御部は、前記第2燃焼モード時に、前記エンジンの運転状態に応じて、混合気の空燃比を変更するエンジンの制御装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記排気ガスの温度が基準よりも高い場合には、前記筒内へ供給する燃料量を、前記基準以下の場合よりも増量するエンジンの制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記排気ガスの温度が基準よりも高い場合には、前記エンジンへ供給する冷却液の温度を、前記基準以下の場合よりも下げるエンジンの制御装置。 - 請求項1〜7のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記排気ガスの温度が基準よりも高い場合には、前記エンジンへ供給する冷却液の流量を、前記基準以下の場合よりも増やすエンジンの制御装置。
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