JP2022065713A - Engine control method and engine control device - Google Patents

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JP2022065713A JP2020174353A JP2020174353A JP2022065713A JP 2022065713 A JP2022065713 A JP 2022065713A JP 2020174353 A JP2020174353 A JP 2020174353A JP 2020174353 A JP2020174353 A JP 2020174353A JP 2022065713 A JP2022065713 A JP 2022065713A
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佳宏 今岡
Yoshihiro Imaoka
貴義 兒玉
Takayoshi Kodama
三泰 赤木
Mitsuyasu Akagi
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Abstract

To stably execute knocking suppression control.SOLUTION: An engine controller 101: estimates imbalance in flame propagation inside a combustion chamber Ch of an engine 1; and executes knocking suppression control to suppress knocking when occurrence frequency (frequency C) of the estimated imbalance in the flame propagation is equal to or larger than a threshold C1 or the occurrence frequency (frequency C) of the estimated imbalance in the flame propagation is predicted to be equal to or larger than the threshold C1 from an increase rate of the occurrence frequency (frequency C) of the estimated imbalance in the flame propagation.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ガソリンエンジンを制御するエンジン制御方法及びエンジン制御装置に関する。 The present invention relates to an engine control method and an engine control device for controlling a gasoline engine.

特許文献1には、燃焼室内の火炎伝播の偏りを検知した場合に、未燃燃料の持越しによるノッキングの発生を抑制するために、次のサイクルでの点火時期をリタードするエンジン制御方法が開示されている。 Patent Document 1 discloses an engine control method that retards the ignition timing in the next cycle in order to suppress the occurrence of knocking due to the carry-over of unburned fuel when the bias of flame propagation in the combustion chamber is detected. ing.

特開2019-167927号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-167927

しかしながら、特許文献1に記載されたエンジン制御方法では、1サイクルの判定結果に基づいて、ノッキング抑制制御を実行している。このため、サイクル変動が大きいエンジンの場合には、ノッキング抑制制御が頻繁に実行され、制御が不安定になるおそれがある。 However, in the engine control method described in Patent Document 1, knocking suppression control is executed based on the determination result of one cycle. Therefore, in the case of an engine having a large cycle fluctuation, knocking suppression control is frequently executed, and the control may become unstable.

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、ノッキング抑制制御を安定して実行することを目的とする。 The present invention has been made in view of such technical problems, and an object of the present invention is to stably execute knocking suppression control.

本発明のある態様によれば、ガソリンエンジンを制御するエンジン制御方法は、ガソリンエンジンの燃焼室内における火炎伝播の偏りを推定し、推定した火炎伝播の偏りの発生頻度が閾値以上である場合、あるいは、推定した火炎伝播の偏りの発生頻度の増加率から火炎伝播の偏りの発生頻度が閾値以上になると予想される場合に、ノッキングを抑制するノッキング抑制制御を実行することを特徴とする。 According to an aspect of the present invention, the engine control method for controlling a gasoline engine estimates the bias of flame propagation in the combustion chamber of the gasoline engine, and the frequency of occurrence of the estimated bias of flame propagation is equal to or higher than the threshold value, or It is characterized in that knocking suppression control for suppressing knocking is executed when the frequency of occurrence of the bias of flame propagation is expected to be equal to or higher than the threshold value from the rate of increase in the frequency of occurrence of the bias of flame propagation estimated.

この態様では、火炎伝播の偏りの発生を検知しても直ちにノッキング抑制制御を実行せず、火炎伝播の偏りの発生頻度が閾値以上になった場合、あるいは、推定した火炎伝播の偏りの発生頻度の増加率から火炎伝播の偏りの発生頻度が閾値以上になると予想される場合に、ノッキング抑制制御を実行する。これにより、サイクル変動が大きい場合などにノッキング抑制制御が頻繁に実行されることを防止できる。よって、ガソリンエンジンの制御が不安定になることを防止し、ノッキング抑制制御を安定して実行することができる。 In this embodiment, even if the occurrence of the flame propagation bias is detected, the knocking suppression control is not immediately executed, and the occurrence frequency of the flame propagation bias exceeds the threshold value, or the estimated frequency of the flame propagation bias occurs. Knocking suppression control is executed when the frequency of occurrence of the bias of flame propagation is expected to exceed the threshold value from the increase rate of. As a result, it is possible to prevent the knocking suppression control from being frequently executed when the cycle fluctuation is large. Therefore, it is possible to prevent the control of the gasoline engine from becoming unstable and to stably execute the knocking suppression control.

図1は、本発明の実施形態に係るエンジンの主要部を示す構造図である。FIG. 1 is a structural diagram showing a main part of an engine according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の実施形態に係るエンジン制御方法における制御の流れを示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a control flow in the engine control method according to the embodiment of the present invention. 図3は、エンジン回転速度とタンブル流速との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the engine rotation speed and the tumble flow velocity. 図4は、点火プラグ近傍の混合気の流れを説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of the air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug. 図5は、点火電圧の電圧信号の変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing changes in the voltage signal of the ignition voltage. 図6は、燃焼期間と火炎伝播の中心との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the combustion period and the center of flame propagation.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係るエンジン1の主要部を示す構造図である。本実施形態のエンジン1は、火花点火式の直噴ガソリンエンジンである。 FIG. 1 is a structural diagram showing a main part of the engine 1 according to the embodiment of the present invention. The engine 1 of the present embodiment is a spark-ignition type direct-injection gasoline engine.

エンジン1は、シリンダブロック1Aおよびシリンダヘッド1Bによりその本体が形成され、シリンダブロック1Aおよびシリンダヘッド1Bにより形成された空間としてシリンダSが形成される。エンジン1は、複数のシリンダSを有する。 The main body of the engine 1 is formed by the cylinder block 1A and the cylinder head 1B, and the cylinder S is formed as a space formed by the cylinder block 1A and the cylinder head 1B. The engine 1 has a plurality of cylinders S.

シリンダS(シリンダブロック1A)には、ピストン2がシリンダSの中心軸Axに沿って上下に往復移動可能に挿入される。ピストン2は、コネクティングロッド3を介して図示しないクランクシャフトに連結される。ピストン2の直線往復運動は、コネクティングロッド3を通じてクランクシャフトに伝達され、クランクシャフトの回転運動に変換される。 The piston 2 is inserted into the cylinder S (cylinder block 1A) so as to be reciprocally movable up and down along the central axis Ax of the cylinder S. The piston 2 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod 3. The linear reciprocating motion of the piston 2 is transmitted to the crankshaft through the connecting rod 3 and converted into the rotational motion of the crankshaft.

ピストン2の冠面21には、キャビティ21aが形成される。キャビティ21aは、吸気ポート4aを通じてシリンダS内に吸入される空気が円滑に流れるような形状に形成される。 A cavity 21a is formed on the crown surface 21 of the piston 2. The cavity 21a is formed in a shape so that the air sucked into the cylinder S through the intake port 4a smoothly flows.

シリンダSの上部には、ペントルーフ型の燃焼室Chが形成される。具体的には、シリンダヘッド1Bの下面とピストン2の冠面21との間に形成された空間が燃焼室Chを形成する。 A pent-roof type combustion chamber Ch is formed on the upper part of the cylinder S. Specifically, the space formed between the lower surface of the cylinder head 1B and the crown surface 21 of the piston 2 forms the combustion chamber Ch.

シリンダヘッド1Bには、燃焼室Chとエンジン1の外部とを連通する通路として、一対の吸気通路4と一対の排気通路5とが中心軸Axを挟んで対向するように形成される。吸気通路4のポート部(吸気ポート)4aには、吸気弁8が設置され、排気通路5のポート部(排気ポート)5aには、排気弁9が設置される。 The cylinder head 1B is formed so that a pair of intake passages 4 and a pair of exhaust passages 5 face each other with the central axis Ax as a passage for communicating the combustion chamber Ch and the outside of the engine 1. An intake valve 8 is installed in the port portion (intake port) 4a of the intake passage 4, and an exhaust valve 9 is installed in the port portion (exhaust port) 5a of the exhaust passage 5.

エンジン1の外部から吸気通路4に取り込まれた空気は、吸気弁8の開期間中に燃焼室Ch内に吸入される。燃焼室Ch内で燃焼した後の排気は、排気弁9の開期間中に排気通路5に排出される。吸気通路4に図示しないスロットル弁が設置されており、スロットル弁により燃焼室Ch内に吸入される空気の流量が制御される。 The air taken into the intake passage 4 from the outside of the engine 1 is sucked into the combustion chamber Ch during the opening period of the intake valve 8. The exhaust gas after burning in the combustion chamber Ch is discharged to the exhaust passage 5 during the opening period of the exhaust valve 9. A throttle valve (not shown) is installed in the intake passage 4, and the flow rate of air sucked into the combustion chamber Ch is controlled by the throttle valve.

シリンダヘッド1Bには、さらに、中心軸Axよりも吸気ポート4a側において、一対の吸気ポート4a、4aの間に燃料噴射弁7が設置され、中心軸Axよりも排気ポート5a側において、一対の排気ポート5aの間に点火プラグ6が設置される。燃料噴射弁7は、図示しない高圧燃料ポンプから燃料の供給を受け、筒内に燃料を直接噴射可能に構成されている。燃料噴射弁7は、マルチホール型の燃料噴射弁であり、中心軸Axに対して斜めに交差する方向に燃料が噴射される。なお、点火プラグ6及び燃料噴射弁7の位置は、図1に示すような配置に限られることなく、適宜適切な位置に配置することが可能である。 Further, the cylinder head 1B is provided with a fuel injection valve 7 between the pair of intake ports 4a and 4a on the intake port 4a side of the central shaft Ax, and a pair of fuel injection valves 7 on the exhaust port 5a side of the central shaft Ax. A spark plug 6 is installed between the exhaust ports 5a. The fuel injection valve 7 is configured to receive fuel supplied from a high-pressure fuel pump (not shown) and to directly inject fuel into the cylinder. The fuel injection valve 7 is a multi-hole type fuel injection valve, and fuel is injected in a direction diagonally intersecting the central axis Ax. The positions of the spark plug 6 and the fuel injection valve 7 are not limited to the arrangement shown in FIG. 1, and can be appropriately arranged at appropriate positions.

吸気通路4には、タンブル制御弁10が設置される。タンブル制御弁10により吸気通路4の開口面積が実質的に狭められることで、燃焼室Ch内における空気の流動が強化される。本実施形態では、空気の流動として、吸気ポート4aを通じて筒内に吸入された空気が、中心軸Axに対して吸気ポート4aとは反対側、換言すれば、排気ポート5a側の筒内空間をシリンダヘッド1Bの下面からピストン2の冠面21に向かう方向に通過するタンブル流動が形成され、タンブル制御弁10により、このタンブル流動が強化される。筒内流動の強化は、タンブル制御弁10を設置することに限らず、吸気通路4の形状を変更することによっても達成することが可能である。例えば、吸気通路4をより直立に近い状態にして、筒内に空気が中心軸Axに対してより緩やかな角度で流入するような形状としたり、吸気通路4の中心軸をより直線に近い状態にして、筒内に空気がより強い勢いをもって流入するような形状としたりすればよい。 A tumble control valve 10 is installed in the intake passage 4. The tumble control valve 10 substantially narrows the opening area of the intake passage 4, thereby enhancing the flow of air in the combustion chamber Ch. In the present embodiment, as the flow of air, the air sucked into the cylinder through the intake port 4a passes through the cylinder space on the side opposite to the intake port 4a with respect to the central axis Ax, in other words, on the exhaust port 5a side. A tumble flow is formed from the lower surface of the cylinder head 1B toward the crown surface 21 of the piston 2, and the tumble control valve 10 enhances the tumble flow. The enhancement of the in-cylinder flow can be achieved not only by installing the tumble control valve 10 but also by changing the shape of the intake passage 4. For example, the intake passage 4 may be in a state closer to upright so that air may flow into the cylinder at a gentler angle with respect to the central axis Ax, or the central axis of the intake passage 4 may be in a state closer to a straight line. Then, the shape may be such that air flows into the cylinder with a stronger force.

排気通路5には、排気浄化装置(図示せず)が介装されている。排気通路5に排出された燃焼後の排気は、排気浄化装置により排気中の有害成分が浄化された後、大気中へ放出される。 An exhaust purification device (not shown) is interposed in the exhaust passage 5. The exhaust gas after combustion discharged to the exhaust passage 5 is discharged into the atmosphere after the harmful components in the exhaust gas are purified by the exhaust gas purification device.

エンジン1の運転は、エンジン制御装置としてのエンジンコントローラ101により制御される。 The operation of the engine 1 is controlled by the engine controller 101 as an engine control device.

本実施形態において、エンジンコントローラ101は、電子制御ユニットとして構成され、中央演算装置、ROMおよびRAM等の各種記憶装置、入出力インターフェース等を備えるマイクロコンピュータからなる。 In the present embodiment, the engine controller 101 is configured as an electronic control unit, and includes a central processing unit, various storage devices such as ROM and RAM, an input / output interface, and the like.

エンジンコントローラ101へは、アクセルセンサ201、クランク角センサ202、冷却水温度センサ203、及び筒内圧センサ204からの検出信号が入力されるほか、図示しないエアフローメータおよび空燃比センサ等の検出信号が入力される。本実施形態では、さらに、電流センサ205及び電圧センサ206が設けられ、その検出信号もエンジンコントローラ101に入力される。 Detection signals from the accelerator sensor 201, crank angle sensor 202, cooling water temperature sensor 203, and in-cylinder pressure sensor 204 are input to the engine controller 101, as well as detection signals from an air flow meter, air-fuel ratio sensor, etc. (not shown). Will be done. In the present embodiment, a current sensor 205 and a voltage sensor 206 are further provided, and the detection signal thereof is also input to the engine controller 101.

アクセルセンサ201は、運転者によるアクセルペダルの操作量に応じた信号を出力する。アクセルペダルの操作量は、エンジン1に対して要求される負荷の指標となるものである。 The accelerator sensor 201 outputs a signal according to the amount of operation of the accelerator pedal by the driver. The operation amount of the accelerator pedal is an index of the load required for the engine 1.

クランク角センサ202は、エンジン1のクランクシャフトのクランク角(回転位置)を検出する。クランク角センサ202によって検出された単位クランク角信号または基準クランク角信号を単位時間当たりの回転数(エンジン回転数)に換算することで、エンジン1の回転速度を検出することができる。 The crank angle sensor 202 detects the crank angle (rotational position) of the crankshaft of the engine 1. By converting the unit crank angle signal or the reference crank angle signal detected by the crank angle sensor 202 into the rotation speed per unit time (engine rotation speed), the rotation speed of the engine 1 can be detected.

冷却水温度センサ203は、エンジン冷却水の温度に応じた信号を出力する。エンジン冷却水の温度に代えて、エンジン潤滑油の温度を採用してもよい。 The cooling water temperature sensor 203 outputs a signal according to the temperature of the engine cooling water. Instead of the temperature of the engine cooling water, the temperature of the engine lubricating oil may be adopted.

筒内圧センサ204は、燃焼室Ch内の圧力を検出する。 The in-cylinder pressure sensor 204 detects the pressure in the combustion chamber Ch.

電流センサ205は、点火プラグ6の二次電流、具体的には、点火プラグ6の放電時に電極間に流れる二次電流に応じた信号を出力する。点火プラグ6の二次電流は、例えば、点火プラグ6に接続される駆動回路の二次コイルと直列に二次電流検出用の抵抗素子を設け、この抵抗素子を介して検出することが可能である。本実施形態では、この抵抗素子を含んで電流センサ205を構成する。 The current sensor 205 outputs a signal corresponding to the secondary current of the spark plug 6, specifically, the secondary current flowing between the electrodes when the spark plug 6 is discharged. The secondary current of the spark plug 6 can be detected, for example, by providing a resistance element for detecting the secondary current in series with the secondary coil of the drive circuit connected to the spark plug 6. be. In the present embodiment, the current sensor 205 includes this resistance element.

電圧センサ206は、点火プラグ6の二次電圧、具体的には、相互誘導作用により駆動回路の二次コイルに生じる電圧に応じた信号(電圧信号)を出力する。 The voltage sensor 206 outputs a signal (voltage signal) corresponding to the secondary voltage of the spark plug 6, specifically, the voltage generated in the secondary coil of the drive circuit by the mutual induction action.

エンジンコントローラ101は、エンジン1の負荷、回転速度および冷却水温度等の運転状態に対して燃料噴射量等、エンジン1の各種運転制御パラメータが割り付けられたマップデータを記憶している。エンジンコントローラ101は、エンジン1の運転状態を検出し、これをもとにマップデータを参照して燃料噴射量、燃料噴射時期および点火時期等を設定し、点火プラグ6や燃料噴射弁7等の駆動回路に指令信号を出力する。 The engine controller 101 stores map data to which various operation control parameters of the engine 1 such as a fuel injection amount are assigned to an operating state such as a load, a rotation speed, and a cooling water temperature of the engine 1. The engine controller 101 detects the operating state of the engine 1, sets the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, etc. with reference to the map data based on the detection, and sets the spark plug 6, the fuel injection valve 7, and the like. A command signal is output to the drive circuit.

エンジン1では、燃焼室Ch内において空気と燃料が十分に混合された混合気に点火プラグ6によって電気火花を放電することで燃焼が開始する。そして、電極付近の混合気が活性化して火炎核が形成され、この火炎核がさらに周辺の混合気に燃焼反応を起こさせ、この反応が連続することにより、燃焼波として周囲に伝播していく火炎伝播が生じる。このような火炎伝播により、燃焼室Ch内の混合気が燃焼する。 In the engine 1, combustion is started by discharging electric sparks by the spark plug 6 in the air-fuel mixture in which air and fuel are sufficiently mixed in the combustion chamber Ch. Then, the air-fuel mixture near the electrodes is activated to form a flame nucleus, and this flame nucleus further causes a combustion reaction in the surrounding air-fuel mixture, and by continuing this reaction, it propagates to the surroundings as a combustion wave. Flame propagation occurs. Due to such flame propagation, the air-fuel mixture in the combustion chamber Ch is burned.

しかしながら、エンジン1が高回転又は高過給で駆動していると、タンブル流動に基づく流速が速まり、火炎伝播が特定方向に偏りやすくなる(図3参照)。このように火炎伝播の偏りが発生すると、吸気側への火炎面の進行が遅れ燃焼期間Tが長くなる。その結果、燃焼室Ch内の混合気の燃焼が完了する前にピストン2が下降してしまう。これにより、未燃燃料が生じ、この未燃燃料が次サイクルに持ち越されることによりノッキングが生じるおそれがある。 However, when the engine 1 is driven at high rotation speed or high supercharging, the flow velocity based on the tumble flow increases, and the flame propagation tends to be biased in a specific direction (see FIG. 3). When the flame propagation is biased in this way, the progress of the flame surface to the intake side is delayed and the combustion period T becomes long. As a result, the piston 2 descends before the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber Ch is completed. This produces unburned fuel, which may be carried over to the next cycle, resulting in knocking.

このため、火炎伝播の偏りを検知した場合に、ノッキングの発生を抑制するためのノッキング抑制制御を実行することが考えられる。しかしながら、火炎伝播の偏りを検知したと同時に、つまり、1サイクルの判定結果に基づいて、ノッキング抑制制御を実行すると、サイクル変動が大きいエンジンの場合には、ノッキング抑制制御が頻繁に実行され、制御が不安定になるおそれがある。 Therefore, when a bias in flame propagation is detected, it is conceivable to execute knocking suppression control for suppressing the occurrence of knocking. However, at the same time when the bias of flame propagation is detected, that is, when the knocking suppression control is executed based on the determination result of one cycle, the knocking suppression control is frequently executed and controlled in the case of an engine having a large cycle fluctuation. May become unstable.

そこで、本実施形態のノッキング抑制制御では、火炎伝播の偏りの発生頻度を算出し、その発生頻度に基づいて、ノッキング抑制制御を実行する。以下に、本実施形態のノッキング抑制制御について、図2に示すフローチャートを参照しながら具体的に説明する。 Therefore, in the knocking suppression control of the present embodiment, the frequency of occurrence of the bias of flame propagation is calculated, and the knocking suppression control is executed based on the frequency of occurrence. Hereinafter, the knocking suppression control of the present embodiment will be specifically described with reference to the flowchart shown in FIG.

本実施形態のノッキング制御は、エンジン1が理論空燃比で運転しているときに、エンジンコントローラ101に予め記憶されたプログラムに基づいて実行される。 The knocking control of the present embodiment is executed based on a program stored in advance in the engine controller 101 when the engine 1 is operating at the stoichiometric air-fuel ratio.

ステップS1では、点火プラグ6の電極間を通過する混合気の流速(プラグ流速U)が、閾値U1以上であるサイクルを検知する。 In step S1, a cycle in which the flow velocity of the air-fuel mixture passing between the electrodes of the spark plug 6 (plug flow velocity U) is equal to or higher than the threshold value U1 is detected.

エンジン1が高回転、高過給で駆動していると、タンブル流動に基づく流速が速まり、プラグ流速Uも大きくなる。また、上述のように、タンブル流動に基づく流速が速まり、火炎伝播が特定方向に偏りやすくなる。これらのことから、プラグ流速Uが閾値U1以上である場合には、火炎伝播の偏りが発生しているものと推認できる。なお、閾値U1は、エンジン1の仕様に応じて設定される値である。 When the engine 1 is driven at high rotation speed and high supercharging, the flow velocity based on the tumble flow increases, and the plug flow velocity U also increases. Further, as described above, the flow velocity based on the tumble flow increases, and the flame propagation tends to be biased in a specific direction. From these facts, when the plug flow velocity U is equal to or higher than the threshold value U1, it can be inferred that the flame propagation is biased. The threshold value U1 is a value set according to the specifications of the engine 1.

次に、プラグ流速Uの求め方について説明する。図4に示すように、プラグ流速Uが速くなると、それに伴って点火プラグ6の電極間における放電経路が下流側に湾曲し、放電経路長ΔXが長くなる。 Next, how to obtain the plug flow velocity U will be described. As shown in FIG. 4, as the plug flow velocity U increases, the discharge path between the electrodes of the spark plug 6 curves to the downstream side, and the discharge path length ΔX becomes longer.

図5に示すように、プラグ流速Uが速くなると、つまり、放電経路長ΔXが長くなると、電極間の絶縁が破壊される電圧V1が大きくなるとともに電圧V1の上昇速度(傾きθ)が大きくなる。そこで、本実施形態では、電圧センサ206によって検出された電圧V1の上昇速度(傾きθ)に基づいて、プラグ流速Uを推定する。ステップS1では、このようにして推定してプラグ流速Uが閾値U1以上であるサイクルを検知する。 As shown in FIG. 5, when the plug flow velocity U becomes faster, that is, when the discharge path length ΔX becomes longer, the voltage V1 at which the insulation between the electrodes is destroyed becomes larger and the ascending speed (slope θ) of the voltage V1 becomes larger. .. Therefore, in the present embodiment, the plug flow velocity U is estimated based on the rising speed (slope θ) of the voltage V1 detected by the voltage sensor 206. In step S1, the cycle in which the plug flow velocity U is estimated in this way and is equal to or higher than the threshold value U1 is detected.

ステップS2では、プラグ流速Uが閾値U1以上であると判定されたサイクルの頻度C、つまり、火炎伝播の偏りの発生頻度を算出する。具体的には、エンジンコントローラ101は、予め設定されたサイクル回数のうち、プラグ流速Uが閾値U1以上であると判定されたサイクルの回数をカウントし、発生頻度(頻度C)を算出する。頻度Cは、プラグ流速Uが閾値U1以上であると判定されたサイクルの回数を、予め設定されたサイクル回数で除算することで算出される。 In step S2, the frequency C of the cycle in which the plug flow velocity U is determined to be equal to or higher than the threshold value U1, that is, the frequency of occurrence of the flame propagation bias is calculated. Specifically, the engine controller 101 counts the number of cycles in which the plug flow velocity U is determined to be equal to or higher than the threshold value U1 among the preset number of cycles, and calculates the occurrence frequency (frequency C). The frequency C is calculated by dividing the number of cycles in which the plug flow velocity U is determined to be equal to or higher than the threshold value U1 by the preset number of cycles.

ステップS3では、エンジン1の運転状態がノッキング発生領域か否かを判定する。具体的には、ステップS2で算出した頻度Cが閾値C1(例えば、1/2)以上であるか否かを判定する。頻度Cが閾値C1以上であれば、エンジン1の運転状態がノッキング発生領域にあると判定して、ステップS4に進む。これに対し、頻度Cが閾値C1未満であれば、エンジン1の運転状態が通常運転領域にあると判定して、RETURNへ進む。 In step S3, it is determined whether or not the operating state of the engine 1 is the knocking occurrence region. Specifically, it is determined whether or not the frequency C calculated in step S2 is equal to or higher than the threshold value C1 (for example, 1/2). If the frequency C is equal to or higher than the threshold value C1, it is determined that the operating state of the engine 1 is in the knocking occurrence region, and the process proceeds to step S4. On the other hand, if the frequency C is less than the threshold value C1, it is determined that the operating state of the engine 1 is in the normal operating region, and the process proceeds to RETURN.

ステップS4では、ノッキング抑制制御を実行する。具体的には、エンジンコントローラ101は、点火プラグ6の点火時期をリタードする。もしくは、吸気行程に加えて圧縮行程においても燃料噴射を実行する(以下では、このような燃料噴射を「多段噴射」ともいう。)。多段噴射を実行する際には、1サイクルでの燃料噴射量が、吸気行程のみで噴射を実行する場合と等しくなるようにする。さらに、多段噴射を実行する際には、吸気行程のみで噴射を実行する場合に比べて、噴射圧を上昇させる。これにより、ノッキング抑制制御実行中も理論空燃比での運転状態を維持することができるので、燃費の悪化を抑制できる。 In step S4, knocking suppression control is executed. Specifically, the engine controller 101 retards the ignition timing of the spark plug 6. Alternatively, fuel injection is executed not only in the intake stroke but also in the compression stroke (hereinafter, such fuel injection is also referred to as "multi-stage injection"). When executing the multi-stage injection, the fuel injection amount in one cycle is made equal to the case where the injection is executed only in the intake stroke. Further, when the multi-stage injection is executed, the injection pressure is increased as compared with the case where the injection is executed only in the intake stroke. As a result, the operating state at the stoichiometric air-fuel ratio can be maintained even while the knocking suppression control is being executed, so that deterioration of fuel efficiency can be suppressed.

このように、本実施形態では、火炎伝播の偏りを検知した場合に直ちにノッキング抑制制御を実行せず、火炎伝播の偏りの発生頻度(頻度C)に基づいてノッキング抑制制御を実行する。したがって、サイクル変動が大きい場合などに、ノッキング抑制制御が頻繁に実行されることを防止できる。これにより、制御が不安定になることを防止できる。 As described above, in the present embodiment, when the bias of the flame propagation is detected, the knocking suppression control is not immediately executed, but the knocking suppression control is executed based on the occurrence frequency (frequency C) of the bias of the flame propagation. Therefore, it is possible to prevent the knocking suppression control from being frequently executed when the cycle fluctuation is large. This can prevent the control from becoming unstable.

また、本実施形態のノッキング抑制制御では、吸気行程に加え圧縮行程で燃料噴射を実行する。これにより、点火時に点火プラグ6近傍に燃料ガスの濃度が濃い混合気が存在することになるので、火炎伝播を均等にすることができる。よって、ノッキングをより確実に抑制することができる。 Further, in the knocking suppression control of the present embodiment, fuel injection is executed in the compression stroke in addition to the intake stroke. As a result, since the air-fuel mixture having a high concentration of fuel gas exists in the vicinity of the spark plug 6 at the time of ignition, the flame propagation can be made uniform. Therefore, knocking can be suppressed more reliably.

なお、上記実施形態において、火炎伝播の偏りの発生頻度(頻度C)が大きいほど、圧縮行程における燃料噴射量を多くするようにしてもよい。この場合には、圧縮行程における燃料噴射量をノッキングを抑制できる範囲で、かつ、オーバーリッチにならない範囲で増加するようにしてもよい。これにより、ノッキングの発生をより確実に防止することができる。 In the above embodiment, the larger the frequency of occurrence of the flame propagation bias (frequency C), the larger the fuel injection amount in the compression stroke may be. In this case, the fuel injection amount in the compression stroke may be increased within a range in which knocking can be suppressed and in a range in which knocking does not occur. This makes it possible to more reliably prevent the occurrence of knocking.

また、上記実施形態では、プラグ流速Uのみに基づいて判定を行っていたが、これに限らず、プラグ流速Uに加えて、エンジン回転速度やエンジントルクなど他の運転状態に基づく判定を追加するようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the determination is made based only on the plug flow velocity U, but the determination is not limited to this, and the determination based on other operating conditions such as the engine rotation speed and the engine torque is added in addition to the plug flow velocity U. You may do so.

さらに、上記実施形態では、火炎伝播の偏りをプラグ流速Uに基づいて推定する場合を例に説明したが、これに限らず、エンジン1の燃焼期間Tに基づいて、火炎伝播の偏りを推定するようにしてもよい。燃焼期間Tと火炎伝播の偏り(点火プラグ6の中心軸からの火炎伝播の中心軸のずれ量)には、図6に示すような関係性があることが知られている。図6から明らかなように、点火プラグ6の中心軸からの火炎伝播の中心軸のずれ量が大きくなると、つまり、火炎伝播の偏りが大きくなるほど、燃焼期間Tが長くなる。また、燃焼期間Tは、燃焼室Ch内の圧力とクランク角とに基づいて算出することができる。そこで、筒内圧センサ204によって検出された燃焼室Ch内の圧力と、クランク角センサ202によって検出されたクランク角と、に基づいて、エンジン1の燃焼期間Tを算出し、さらに、算出した燃焼期間Tに基づいて、火炎伝播の偏りを推定することができる。 Further, in the above embodiment, the case where the bias of the flame propagation is estimated based on the plug flow velocity U has been described as an example, but the present invention is not limited to this, and the bias of the flame propagation is estimated based on the combustion period T of the engine 1. You may do so. It is known that there is a relationship between the combustion period T and the bias of flame propagation (the amount of deviation of the central axis of flame propagation from the central axis of the spark plug 6) as shown in FIG. As is clear from FIG. 6, the larger the deviation amount of the central axis of the flame propagation from the central axis of the spark plug 6, that is, the larger the bias of the flame propagation, the longer the combustion period T. Further, the combustion period T can be calculated based on the pressure in the combustion chamber Ch and the crank angle. Therefore, the combustion period T of the engine 1 is calculated based on the pressure in the combustion chamber Ch detected by the in-cylinder pressure sensor 204 and the crank angle detected by the crank angle sensor 202, and further, the calculated combustion period is calculated. The bias of flame propagation can be estimated based on T.

なお、上記実施形態では、ノッキング発生領域にあるか否かを頻度Cが閾値C1以上であるか否かに基づいて判定していたが、これに限らず、例えば、頻度Cの時間的増加率から頻度Cが閾値C1以上になると予想される場合に、ノッキング抑制制御を実行するようにしてもよい。この場合には、頻度Cが閾値C1以上になる前にノッキング抑制制御を開始できるので、より早く対応することができる。 In the above embodiment, whether or not the engine is in the knocking occurrence region is determined based on whether or not the frequency C is equal to or higher than the threshold value C1, but the present invention is not limited to this, and for example, the rate of increase in frequency C over time. Therefore, when the frequency C is expected to be equal to or higher than the threshold value C1, the knocking suppression control may be executed. In this case, the knocking suppression control can be started before the frequency C becomes the threshold value C1 or more, so that it can be dealt with earlier.

以上のように構成された本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。 The configuration, operation, and effect of the embodiment of the present invention configured as described above will be collectively described.

エンジンコントローラ101は、エンジン1の燃焼室Ch内における火炎伝播の偏りを推定し、推定した火炎伝播の偏りの発生頻度(頻度C)が閾値C1以上である場合、あるいは、推定した火炎伝播の偏りの発生頻度(頻度C)の増加率から火炎伝播の偏りの発生頻度(頻度C)が閾値C1以上になると予想される場合に、ノッキングを抑制するノッキング抑制制御を実行する。 The engine controller 101 estimates the bias of flame propagation in the combustion chamber Ch of the engine 1, and when the estimated frequency of occurrence of the bias of flame propagation (frequency C) is equal to or higher than the threshold C1, or the estimated bias of flame propagation. When the occurrence frequency (frequency C) of the bias of flame propagation is expected to be equal to or higher than the threshold value C1 from the increase rate of the occurrence frequency (frequency C) of the above, knocking suppression control for suppressing knocking is executed.

この構成では、火炎伝播の偏りが発生した場合に直ちにノッキング抑制制御を実行せず、火炎伝播の偏りの発生頻度(頻度C)が閾値C1以上、あるいは、火炎伝播の偏りの発生頻度(頻度C)が閾値C1以上になると予想される場合にノッキング抑制制御を実行する。これにより、サイクル変動が大きい場合などにノッキング抑制制御が頻繁に実行されることを防止できる。よって、エンジン1の制御が不安定になることを防止し、ノッキング制御を安定して実行することができる。 In this configuration, knocking suppression control is not immediately executed when a bias in flame propagation occurs, and the frequency of occurrence of bias in flame propagation (frequency C) is equal to or higher than the threshold value C1, or the frequency of occurrence of bias in flame propagation (frequency C). ) Is expected to be equal to or higher than the threshold value C1, and knocking suppression control is executed. As a result, it is possible to prevent the knocking suppression control from being frequently executed when the cycle fluctuation is large. Therefore, it is possible to prevent the control of the engine 1 from becoming unstable and to stably execute the knocking control.

エンジンコントローラ101は、火炎伝播の偏りを点火プラグ6の電圧信号(電圧V1)に基づいて推定する。 The engine controller 101 estimates the bias of flame propagation based on the voltage signal (voltage V1) of the spark plug 6.

この構成では、既存の装置によって火炎伝播の偏りを推定することができるので、コストの上昇を抑制できる。 In this configuration, the bias of flame propagation can be estimated by the existing device, so that the cost increase can be suppressed.

エンジン1は、燃焼室Ch内の圧力を検出する筒内圧センサ204と、クランク角を検出するクランク角センサ202と、を備える。エンジンコントローラ101は、筒内圧センサ204によって検出された燃焼室Ch内の圧力と、クランク角センサ202によって検出されたクランク角と、に基づいて、エンジン1の燃焼期間Tを算出し、算出した燃焼期間Tに基づいて、火炎伝播の偏りを推定する。 The engine 1 includes an in-cylinder pressure sensor 204 for detecting the pressure in the combustion chamber Ch and a crank angle sensor 202 for detecting the crank angle. The engine controller 101 calculates the combustion period T of the engine 1 based on the pressure in the combustion chamber Ch detected by the in-cylinder pressure sensor 204 and the crank angle detected by the crank angle sensor 202, and the calculated combustion. The bias of flame propagation is estimated based on the period T.

この構成では、既存の装置火炎伝播の偏りを推定することができるので、コストの上昇を抑制できる。 In this configuration, the bias of the flame propagation of the existing device can be estimated, so that the cost increase can be suppressed.

エンジンコントローラ101は、通常時(火炎伝播の偏りが発生していない時)には、吸気行程のみ燃料噴射を行い、ノッキング抑制制御時には、吸気行程及び圧縮行程で燃料噴射を行う。 The engine controller 101 injects fuel only in the intake stroke during normal operation (when no bias in flame propagation occurs), and injects fuel in the intake stroke and compression stroke during knocking suppression control.

ノッキング抑制制御時に吸気行程に加え圧縮行程で燃料噴射を実行することにより、点火時に点火プラグ6近傍に燃料ガスの濃度が濃い混合気が存在することになる。これにより、火炎伝播を均等にすることができるので、ノッキングをより確実に抑制することができる。 By executing fuel injection in the compression stroke in addition to the intake stroke during knocking suppression control, an air-fuel mixture having a high concentration of fuel gas exists in the vicinity of the spark plug 6 at the time of ignition. As a result, the flame propagation can be made uniform, so that knocking can be suppressed more reliably.

エンジンコントローラ101は、ノッキング制御時の圧縮行程における燃料噴射量を、偏りの発生頻度(頻度C)が大きいほど多くする。 The engine controller 101 increases the fuel injection amount in the compression stroke during knocking control as the frequency of occurrence of bias (frequency C) increases.

この構成では、ノッキングをより確実に抑制できるとともに、出力の低下を防止できる。 With this configuration, knocking can be suppressed more reliably and a decrease in output can be prevented.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments show only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above-described embodiments. not.

上記実施形態では、直噴エンジンを例に説明したが、ポート噴射形式の可変圧縮比エンジンであってもよい。この場合には、ノッキング抑制制御時に圧縮比を下げることでノッキングを抑制することができる。 In the above embodiment, the direct injection engine has been described as an example, but a port injection type variable compression ratio engine may be used. In this case, knocking can be suppressed by lowering the compression ratio during knocking suppression control.

1 エンジン
2 ピストン
4 吸気通路
4a 吸気ポート
5 排気通路
5a 排気ポート
6 点火プラグ
7 燃料噴射弁
8 吸気弁
9 排気弁
101 エンジンコントローラ(エンジン制御装置)
201 アクセルセンサ
202 クランク角センサ
203 冷却水温度センサ
204 筒内圧センサ
205 電流センサ
206 電圧センサ
1 Engine 2 Piston 4 Intake passage 4a Intake port 5 Exhaust passage 5a Exhaust port 6 Spark plug 7 Fuel injection valve 8 Intake valve 9 Exhaust valve 101 Engine controller (engine control device)
201 Accelerator sensor 202 Crank angle sensor 203 Cooling water temperature sensor 204 In-cylinder pressure sensor 205 Current sensor 206 Voltage sensor

Claims (6)

ガソリンエンジンを制御するエンジン制御方法であって、
前記ガソリンエンジンの燃焼室内における火炎伝播の偏りを推定し、
推定した前記火炎伝播の偏りの発生頻度が閾値以上である場合、あるいは、推定した前記火炎伝播の偏りの発生頻度の増加率から前記火炎伝播の偏りの発生頻度が前記閾値以上になると予想される場合に、ノッキングを抑制するノッキング抑制制御を実行することを特徴とするエンジン制御方法。
It is an engine control method that controls a gasoline engine.
Estimating the bias of flame propagation in the combustion chamber of the gasoline engine,
When the estimated frequency of occurrence of the flame propagation bias is equal to or higher than the threshold value, or from the estimated rate of increase in the frequency of occurrence of the flame propagation bias, it is expected that the frequency of occurrence of the flame propagation bias will be equal to or higher than the threshold value. An engine control method characterized in that knocking suppression control for suppressing knocking is executed in some cases.
請求項1に記載されたエンジン制御方法であって、
前記火炎伝播の偏りを点火プラグの電圧信号に基づいて推定することを特徴とするエンジン制御方法。
The engine control method according to claim 1.
An engine control method comprising estimating the bias of flame propagation based on a voltage signal of a spark plug.
請求項1に記載されたエンジン制御方法であって、
前記ガソリンエンジンは、
前記燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサと、
クランク角を検出するクランク角センサと、を備え、
前記筒内圧センサによって検出された前記燃焼室内の圧力と、前記クランク角センサによって検出されたクランク角と、に基づいて、前記ガソリンエンジンの燃焼期間を算出し、
算出した前記燃焼期間に基づいて、前記火炎伝播の偏りを推定することを特徴とするエンジン制御方法。
The engine control method according to claim 1.
The gasoline engine
An in-cylinder pressure sensor that detects the pressure in the combustion chamber,
Equipped with a crank angle sensor that detects the crank angle,
The combustion period of the gasoline engine is calculated based on the pressure in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor and the crank angle detected by the crank angle sensor.
An engine control method characterized in that the bias of the flame propagation is estimated based on the calculated combustion period.
請求項1から3のいずれか1つに記載されたエンジン制御方法であって、
前記火炎伝播の偏りが発生していない時には、吸気行程のみ燃料噴射を行い、
前記ノッキング抑制制御時には、吸気行程及び圧縮行程で燃料噴射を行うことを特徴とするエンジン制御方法。
The engine control method according to any one of claims 1 to 3.
When the bias of flame propagation does not occur, fuel injection is performed only in the intake stroke.
An engine control method characterized in that fuel injection is performed in an intake stroke and a compression stroke during the knocking suppression control.
請求項4に記載されたエンジン制御方法であって、
前記ノッキング制御時の圧縮行程における燃料噴射量を、前記偏りの発生頻度が大きいほど多くすることを特徴とするエンジン制御方法。
The engine control method according to claim 4.
An engine control method characterized in that the fuel injection amount in the compression stroke at the time of knocking control is increased as the frequency of occurrence of the bias increases.
ガソリンエンジンを制御するエンジン制御装置であって、
前記ガソリンエンジンの燃焼室内における火炎伝播の偏りを推定し、
推定した前記火炎伝播の偏りの発生頻度が閾値以上である場合、あるいは、推定した前記火炎伝播の偏りの発生頻度の増加率から前記火炎伝播の偏りの発生頻度が前記閾値以上になると予想される場合に、ノッキングを抑制するノッキング抑制制御を実行することを特徴とするエンジン制御装置。
An engine control device that controls a gasoline engine.
Estimating the bias of flame propagation in the combustion chamber of the gasoline engine,
When the estimated frequency of occurrence of the flame propagation bias is equal to or higher than the threshold value, or from the estimated rate of increase in the frequency of occurrence of the flame propagation bias, it is expected that the frequency of occurrence of the flame propagation bias will be equal to or higher than the threshold value. An engine control device, characterized in that it executes knocking suppression control that suppresses knocking in some cases.
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