JP2023108233A - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2023108233A
JP2023108233A JP2022009242A JP2022009242A JP2023108233A JP 2023108233 A JP2023108233 A JP 2023108233A JP 2022009242 A JP2022009242 A JP 2022009242A JP 2022009242 A JP2022009242 A JP 2022009242A JP 2023108233 A JP2023108233 A JP 2023108233A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
engine
crank angular
fuel
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022009242A
Other languages
English (en)
Inventor
桂輔 勝田
Keisuke Katsuta
竜也 市川
Tatsuya Ichikawa
陽介 下地
Yosuke Shimoji
拓矢 志戸岡
Takuya Shitooka
伸介 小野寺
Shinsuke Onodera
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Subaru Corp
Original Assignee
Subaru Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Subaru Corp filed Critical Subaru Corp
Priority to JP2022009242A priority Critical patent/JP2023108233A/ja
Priority to CN202211615608.6A priority patent/CN116498456A/zh
Priority to US18/150,370 priority patent/US11821383B2/en
Publication of JP2023108233A publication Critical patent/JP2023108233A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • F02D41/062—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting
    • F02D41/064—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up for starting at cold start
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • F02D2200/0612—Fuel type, fuel composition or fuel quality determined by estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1012—Engine speed gradient
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
    • F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

【課題】エンジン始動時における燃焼悪化を防止すること（燃焼安定性を向上すること）、特に、例えば、冷態始動時において、空燃比センサが活性化するまでの間、燃料性状（重質燃料）に起因する空燃比のリーン化による燃焼悪化を防止して、燃焼安定性を向上することが可能なエンジンの制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ５０は、圧縮行程及び／又は膨張行程におけるエンジントルクの出方と相関を有する回転変化が含まれる第１領域でのクランク角速度の変化である第１クランク角速度差を取得するとともに、圧縮行程及び／又は膨張行程における空燃比に起因する燃焼速度と相関を有する回転変化が含まれる第２領域でのクランク角速度の変化である第２クランク角速度差を取得し、第１クランク角速度差が第１しきい値以下であり、かつ、第２クランク角速度差が第２しきい値以下である場合に、供給する燃料量を増量補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関する。
従来から、エンジン始動時に、燃料量を増量補正して噴射することによって始動性を確保し、排気系に設けられた空燃比センサが活性化した後は、空燃比センサの検出結果に基づいて、混合気の空燃比を目標空燃比と一致させるようにフィードバック制御することが行われている。
ところで、揮発性の低い重質燃料が用いられた場合、例えば、冷態始動時に空燃比がリーンになり、燃焼状態が悪化することにより（不安定になることにより）、エンジントルクの低下による回転数の低下や排出ガス中に含まれる未燃物質の増大によるエミッションの悪化等が生じるおそれがある。特に、始動直後（空燃比センサが活性化するまでの間）は、空燃比センサによる空燃比の検出ができないため、空燃比がリーンであることを検知してフィードバックすること（例えば燃料の増量補正等）ができない。
ここで、特許文献１には、エンジンが始動されると、エンジン回転数がアイドル回転数に至るまでの推移を観察し、回転数の落ち込みがあると、燃料性状が気化しにくい重質燃料であると判別する技術が開示されている。
特開２００４－３０８４３１号公報
しかしながら、例えば、吸気系（例えばスロットルバルブ等）や燃料系（例えばインジェクタ等）の異常により空燃比がリッチ化（オーバーリッチ）した場合もエンジン回転数の落ち込みは発生し得る。そのため、空燃比がリッチになった場合であっても、上述した特許文献１の技術では、重質燃料を用いていると誤判定してしまうおそれがある。また、燃料性状を誤って判定してしまうと、燃料が増量されて、さらに燃焼状態を悪化させてしまうおそれがある。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、エンジン始動時における燃焼悪化を防止すること（燃焼安定性を向上すること）、特に、例えば、冷態始動時において、空燃比センサが活性化するまでの間、燃料性状（重質燃料）に起因する空燃比のリーン化による燃焼悪化を防止して、燃焼安定性を向上することが可能なエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るエンジンの制御装置は、エンジンのクランクシャフトの回転位置を検出するクランク角センサと、クランク角センサにより検出されたクランクシャフトの回転位置の時間変化に基づいて、一定のクランクアングル間毎のクランク角速度を取得し、該クランク角速度に基づいて、エンジンに供給する燃料量を制御するコントロールユニットとを備え、該コントロールユニットが、圧縮行程及び／又は膨張行程におけるエンジントルクの出方（燃焼の強さ）と相関を有する回転変化が含まれる第１領域でのクランク角速度の変化である第１クランク角速度差を取得するとともに、圧縮行程及び／又は膨張行程における空燃比に起因する燃焼速度と相関を有する回転変化が含まれる第２領域でのクランク角速度の変化である第２クランク角速度差を取得し、第１クランク角速度差が第１しきい値以下であり、かつ、第２クランク角速度差が第２しきい値以下である場合に、供給する燃料量を増量補正することを特徴とする。
本発明によれば、エンジン始動時における燃焼悪化を防止すること（燃焼安定性を向上すること）、特に、例えば、冷態始動時において、空燃比センサが活性化するまでの間、燃料性状（重質燃料）に起因する空燃比のリーン化による燃焼悪化を防止して、燃焼安定性を向上することが可能となる。
実施形態に係るエンジンの制御装置、及び、該制御装置が適用されたエンジンの構成を示す図である。 第１クランク角速度差、及び、第２クランク角速度差を取得する領域（点火進角時）を説明するための図である。 第１クランク角速度差、及び、第２クランク角速度差を取得する領域（点火遅角時）を説明するための図である。 エンジンの回転変動とエンジントルクとの関係を示す図である。 λ（空気過剰率）と、熱発生タイミング、クランク角速度変動値との関係を示す図である。 実施形態に係るエンジンの制御装置による冷態始動処理の処理手順を示すフローチャート（その１）である。 実施形態に係るエンジンの制御装置による冷態始動処理の処理手順を示すフローチャート（その２）である。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
まず、図１を用いて、実施形態に係るエンジンの制御装置１の構成について説明する。図１は、エンジンの制御装置１、及び、該制御装置１が適用されたエンジン１０の構成を示す図である。
エンジン１０は、例えば水平対向型の４気筒ガソリンエンジンである。また、エンジン１０は、シリンダ内（筒内）に燃料を直接噴射する筒内噴射式のエンジンである。エンジン１０では、エアクリーナ１６から吸入された空気が、吸気管１５に設けられた電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」ともいう）１３により絞られ、インテークマニホールド１１を通り、エンジン１０に形成された各気筒に吸入される。ここで、エアクリーナ１６から吸入された空気の量は、エアクリーナ１６とスロットルバルブ１３との間に配置されたエアフローメータ１４により検出される。また、インテークマニホールド１１を構成するコレクター部（サージタンク）の内部には、インテークマニホールド１１内の圧力（吸気マニホールド圧力）を検出するバキュームセンサ３０が配設されている。さらに、スロットルバルブ１３には、該スロットルバルブ１３の開度を検出するスロットル開度センサ３１が配設されている。
シリンダヘッドには、気筒毎に吸気ポート２２と排気ポート２３とが形成されている（図１では片バンクのみ示した）。各吸気ポート２２、排気ポート２３それぞれには、該吸気ポート２２、排気ポート２３を開閉する吸気バルブ２４、排気バルブ２５が設けられている。吸気バルブ２４を駆動する吸気カム軸と吸気カムプーリとの間には、吸気カムプーリと吸気カム軸とを相対回動してクランクシャフト１０ａに対する吸気カム軸の回転位相（変位角）を連続的に変更して、吸気バルブ２４のバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構２６が配設されている。この可変バルブタイミング機構２６により吸気バルブ２４の開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。
同様に、排気カム軸と排気カムプーリとの間には、排気カムプーリと排気カム軸とを相対回動してクランクシャフト１０ａに対する排気カム軸の回転位相（変位角）を連続的に変更して、排気バルブ２５のバルブタイミング（開閉タイミング）を進遅角する可変バルブタイミング機構２７が配設されている。この可変バルブタイミング機構２７により排気バルブ２５の開閉タイミングがエンジン運転状態に応じて可変設定される。
エンジン１０の各気筒には、シリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ１２が取り付けられている。インジェクタ１２は、高圧燃料ポンプ（図示省略）により加圧された燃料を各気筒の燃焼室内へ直接噴射する。
また、各気筒のシリンダヘッドには、混合気に点火する点火プラグ１７、及び該点火プラグ１７に高電圧を印加するイグナイタ内蔵型コイル２１が取り付けられている。エンジン１０の各気筒では、吸入された空気とインジェクタ１２によって噴射された燃料との混合気が点火プラグ１７により点火されて燃焼する。燃焼後の排出ガスは排気管１８を通して排出される。
本実施形態では、排気管１８として、排気を干渉させないようにするために、１番シリンダ（＃１）と２番シリンダ（＃２）、３番シリンダ（＃３）と４番シリンダ（＃４）をまず合流（集合）させ、その後１本に集合した４－２－１レイアウトを採用した。なお、４－２－１レイアウトに変えて、例えば、４－１レイアウト等を採用してもよい。
排気管１８の集合部の下流かつ後述する排気浄化触媒２０の上流には、空燃比センサ１９が取り付けられている。空燃比センサ１９としては、排出ガス中の酸素濃度、未燃ガス濃度に応じた信号（すなわち混合気の空燃比に応じた信号）を出力でき、空燃比をリニアに検出することができるリニア空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）が用いられる。
空燃比センサ１９の下流には排気浄化触媒２０が配設されている。排気浄化触媒２０は三元触媒であり、排出ガス中の炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行い、排出ガス中の有害ガス成分を無害な二酸化炭素（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）及び窒素（Ｎ２）に清浄化するものである。
上述したエアフローメータ１４、空燃比センサ１９、バキュームセンサ３０、スロットル開度センサ３１に加え、エンジン１０のカムシャフト近傍には、エンジン１０の気筒判別を行うためのカム角センサ３２が取り付けられている。また、エンジン１０のクランクシャフト１０ａ近傍には、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出するクランク角センサ３３が取り付けられている。ここで、クランクシャフト１０ａの端部には、例えば、２歯欠歯した３４歯の突起が１０°間隔で形成されたタイミングロータ３３ａが取り付けられており、クランク角センサ３３は、タイミングロータ３３ａの突起の有無を検出することにより、クランクシャフト１０ａの回転位置を検出する。カム角センサ３２及びクランク角センサ３３としては、例えば電磁ピックアップ式のものなどが用いられる。
これらのセンサは、電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）５０に接続されている。さらに、ＥＣＵ５０には、エンジン１０の冷却水の温度を検出する水温センサ３４、潤滑油の温度を検出する油温センサ３５、及び、アクセルペダルの踏み込み量すなわちアクセルペダルの開度を検出するアクセルペダル開度センサ３６等の各種センサも接続されている。
ＥＣＵ５０は、演算を行うマイクロプロセッサ、該マイクロプロセッサに各処理を実行させるためのプログラム等を記憶するＥＥＰＲＯＭ、演算結果などの各種データを記憶するＲＡＭ、バッテリによってその記憶内容が保持されるバックアップＲＡＭ、及び入出力Ｉ／Ｆ等を有して構成されている。また、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１２を駆動するインジェクタドライバ、点火信号を出力する出力回路、及び、電子制御式スロットルバルブ１３を開閉する電動モータ１３ａを駆動するモータドライバ等を備えている。
ＥＣＵ５０では、カム角センサ３２の出力から気筒が判別され、クランク角センサ３３の出力からクランク角速度およびエンジン回転数が求められる（詳細は後述する）。また、ＥＣＵ５０では、上述した各種センサから入力される検出信号に基づいて、吸入空気量、吸気管負圧、アクセルペダル開度、混合気の空燃比、及びエンジン１０の水温や油温等の各種情報が取得される。そして、ＥＣＵ５０は、取得したこれらの各種情報に基づいて、燃料噴射量や点火時期、及び、スロットルバルブ１３等の各種デバイスを制御することによりエンジン１０を総合的に制御する。
ＥＣＵ５０は、エンジン始動時における燃焼悪化を防止すること（燃焼安定性を向上すること）、特に、例えば、冷態始動時において、空燃比センサ１９が活性化するまでの間、燃料性状（重質燃料）に起因する空燃比のリーン化による燃焼悪化を防止して、燃焼安定性を向上する機能を有している。ＥＣＵ５０では、ＥＥＰＲＯＭに記憶されているプログラムがマイクロプロセッサによって実行されることにより、当該機能が実現される。ＥＣＵ５０は、特許請求の範囲に記載のコントロールユニットに相当する。
ＥＣＵ５０は、クランク角センサ３３により検出されたクランクシャフト１０ａの回転位置の時間変化に基づいて、一定のクランクアングル（例えば３０°ＣＡ）間毎のクランク角速度（エンジン回転数）を取得する。なお、本明細書では、クランク角速度とエンジン回転数とを同義として扱う。
ＥＣＵ５０は、圧縮行程及び／又は膨張行程におけるエンジントルクの出方（燃焼の強さ（強弱））と相関を有する回転変化が含まれる第１領域（燃焼強度判定領域）でのクランク角速度の変化である第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）を取得する。また、ＥＣＵ５０は、圧縮行程及び／又は膨張行程における空燃比（燃料性状）に起因する燃焼速度と相関を有する回転変化が含まれる第２領域（λ影響判定領域）でのクランク角速度の変化である第２クランク角速度差（λ影響変動値）を取得する。そして、ＥＣＵ５０は、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）が第１しきい値以下であり、かつ、第２クランク角速度差（λ影響変動値）が第２しきい値以下である場合に、供給する燃料量を増量補正する。なお、上記第１領域、第２領域、第１しきい値、第２しきい値の詳細については後述する。
ところで、空気過剰率λ＝１のとき、すなわち、ストイキオメトリ（以下、ストイキという）のときと同じ点火タイミングで混合気に点火したとしても、混合気の空燃比がリーンになるほど、燃焼が終了するタイミングが遅くなり（トルクが出にくくなり）、エンジン回転も上昇しにくくなる（すなわち回転変動が小さくなる）。そのため、ＥＣＵ５０では、失火や燃焼速度低下が発生した際の回転変動を捉えることのできる、エンジントルクと感度がある区間でのクランク角速度差と、燃料起因（空燃比のリーン）で生じる燃焼速度を検知する区間でのクランク角速度差とを取得することにより、燃焼が弱く（トルクの出方が弱く）、かつ、その燃焼の弱さが空燃比のリーンに起因するものであるか否かを判別する。
ここで、エンジン１０の回転変動とエンジントルクとの関係を図４に示す。図４の横軸は、トルク（Ｎｍ）であり、縦軸は、クランク角変動値（°ＣＡ）である。図４に示されるように、クランク角変動（回転変動）とトルクとは比例関係にある。そのため、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）は、エンジントルクと感度が有る区間、例えば、燃焼開始前と燃焼完了時で取得される。
次に、λ（空気過剰率）と、熱発生タイミング及びクランク角速度変動値との関係を図５に示す。図５の横軸は、λ（空気過剰率）であり、縦軸は、任意の熱発生区間におけるクランク角速度差分（°ＣＡ）及びクランク角速度変動値（°ＣＡ）である。図５に示されるように、燃焼速度とクランク角速度変動とは相関がある。すなわち、リーン（λ＞１）になるほど熱発生タイミング（燃焼速度）が遅くなる傾向を示し、それに対してクランク角速度変動値は反比例する。そのため、第２クランク角速度差（λ影響変動値）は、空燃比と相関がある区間、例えば、燃焼が始まってトルクが出てくるタイミングと燃焼が終了する付近のタイミングで取得される。
より具体的には、図２、３に示されるように、エンジントルクの出方（燃焼の強さ）と相関を有する回転変化が含まれる第１領域（燃焼強度判定領域）は、混合気の燃焼前（点火前）から燃焼終了時までの領域（例えば、１２０～１５０°ＣＡ程度の間隔）を含んで設定される。そして、ＥＣＵ５０は、燃焼終了時のクランク角速度（エンジン回転数）と、燃焼前のクランク角速度（エンジン回転数）との差分から、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）を取得する。
また、図２、３に示されるように、空燃比（燃料性状）に起因する燃焼速度と相関を有する回転変化が含まれる第２領域（λ影響判定領域）は、空燃比で熱発生タイミングが異なることを利用し、混合気の燃焼が始まりトルクが出だすタイミングから燃焼が略終了するタイミング、例えば、５０％－９０％燃焼点を含む領域（例えば、３０～６０°ＣＡ程度の間隔）を含んで設定される。そして、ＥＣＵ５０は、燃焼が略終了するタイミング（例えば９０％燃焼点）のクランク角速度（エンジン回転数）と、燃焼が始まりトルクが出だすタイミング（例えば５０％燃焼点）のクランク角速度（エンジン回転数）との差分から、第２クランク角速度差（λ影響変動値）を取得する。
ここで、図２は、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）、及び、第２クランク角速度差（λ影響変動値）を取得する領域（点火進角時）を説明するための図である。また、図３は、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）、及び、第２クランク角速度差（λ影響変動値）を取得する領域（点火遅角時）を説明するための図である。なお、図２、３の横軸は、クランク角度（°ＣＡ）であり、縦軸は、上段から、筒内圧、エンジン回転数（クランク角速度）、クランク角センサ出力値である。
ここで、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）は、点火時期に対して大きな影響を受けない。一方、第２クランク角速度差（λ影響変動値）は、燃焼そのものに着目しているため（すなわち、点火時期によって左右されるため）、点火時期による着火遅れや燃焼開始時期などの影響を考慮する必要がある。
そのため、ＥＣＵ５０は、点火時期に応じて、第２クランク角速度差（λ影響変動値）を取得する、空燃比（燃料性状）に起因する燃焼速度と相関を有する回転変化が含まれる第２領域（λ影響判定領域）を可変する（例えば、図２（点火進角時）のλ影響判定領域と、図３（点火遅角時（触媒暖機時））のλ影響判定領域を参照）。
上述したように、ＥＣＵ５０は、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）が第１しきい値以下であり、かつ、第２クランク角速度差（λ影響変動値）が第２しきい値以下である場合に、供給する燃料量を増量補正する。ここで、空燃比がリッチ（λ＜１）になるほど、燃焼速度が上昇して、熱発生が速くなり、回転上昇が速くなる。一方、空燃比がリーン（λ＞１）になるほど、燃焼速度が低下して、熱発生が遅くなり、回転上昇が遅くなる。そのため、第１しきい値、及び、第２しきい値それぞれは、λ＝１のときのクランク角速度差を基準にして設定される。
より具体的には、例えば、燃焼の強弱を判定するための第１しきい値は、λ＝１の場合に対して、例えば、２０～５０ｒｐｍ程度低い値に設定される。また、燃焼が弱いことが空燃比のリーンに起因するものであるか否かを判定するための第２しきい値は、λ＝１の場合に対して、例えば、５ｒｐｍ程度低い値に設定される。また、誤判定を防止する観点から、フリクションを考慮し、水温や油温等が低いほど（すなわち、フリクションが大きくなりエンジン回転数の上昇が緩やかになるほど）、第１しきい値及び／又は第２しきい値を小さくすることが好ましい。なお、その際に、例えば、エンジン回転数や水温（又は油温）と第１しきい値／第２しきい値との関係を定めたマップを予めＥＥＰＲＯＭ等に記憶しておき、該マップを用いて（検索して）第１しきい値／第２しきい値を設定することが好ましい。
なお、ＥＣＵ５０は、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）が第１しきい値よりも大きくなった場合（燃焼が強くなったとき）、及び／又は、第２クランク角速度差（λ影響変動値）が第２しきい値よりも大きくなった場合（リーンが解消されたとき）には、燃料量の増量（補正）を徐々に減少させる。
より詳細には、ＥＣＵ５０は、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）が第１しきい値以下であり、かつ、第２クランク角速度差（λ影響変動値）が第２しきい値以下である場合、サイクル毎に燃料の増量補正を行ない（増大して行き）、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）が第１しきい値よりも大きくなった場合（燃焼が強くなったとき）、及び／又は、第２クランク角速度差（λ影響変動値）が第２しきい値よりも大きくなった場合（リーンが解消されたとき）には、急激な変動を避けるため、燃料量の増量（補正）を徐々に減少させる。
なお、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の始動開始後、所定サイクル経過した場合に増量補正を減らすようにしてもよい。また、ＥＣＵ５０は、基準となるλ＝１のときの回転変動を上回った場合に、増量補正を終了するようにしてもよい。
特に、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の気筒毎に、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）、及び、第２クランク角速度差（λ影響変動値）を取得する。そして、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の気筒毎に、燃焼状態を判定して、供給する燃料量の増量補正を実行する。
また、特に、ＥＣＵ５０は、エンジン１０の冷態始動時（例えば冷却水温度又は油温が所定温度以下の場合）において、空燃比センサ１９が活性していないとき（空燃比フィードバック開始前）に、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）、及び、第２クランク角速度差（λ影響変動値）を取得して、供給する燃料量の増量補正を実行する。一方、ＥＣＵ５０は、空燃比センサ１９が活性化した後（空燃比フィードバック開始後）は、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）、及び、第２クランク角速度差（λ影響変動値）の取得、及び、供給する燃料量の増量補正を終了する。なお、水温や油温等により燃料量を増量するかしないかの切り分けは、例えば、プログラム上で補正処理の実行要否を判断する条件分岐（条件文）を設けることにより行ってもよいし、そのような条件分岐を設けるのではなく（すなわち当該処理は実行されるが）、例えば上記マップ（データ）の所定温度よりも高い領域（格子点）に補正が入らない値（例えば第１しきい値／第２しきい値としてゼロ）を入れることにより行ってもよい。
次に、図６、７を参照しつつ、エンジンの制御装置１の動作について説明する。ここで、図６、７は、エンジンの制御装置１による冷態始動処理の処理手順を示すフローチャートである。本処理は、ＥＣＵ５０において、所定のタイミングで繰り返して実行される。
ステップＳ１００では、エンジン１０のクランキングが開始され、例えば３０°ＣＡ毎にクランク角速度（エンジン回転数）が取得される。
続いて、ステップＳ１０２では、冷態始動時か否か（冷却水温度が所定温度以下か否か）についての判断が行われる。ここで、冷態始動時である場合には、ステップＳ１０４に処理が移行する。一方、冷態始動時でない場合には、本処理から一旦抜ける。
ステップＳ１０４では、気筒毎に、燃焼強度判定領域（第１領域）が始まるクランク角位置であるか否かについての判断が行われる。ここで、燃焼強度判定領域が始まるクランク角位置である場合には、ステップＳ１０５において、第１クランク角速度（エンジン回転数）が取得されて記憶された後、ステップＳ１０６に処理が移行する。一方、燃焼強度判定領域が始まるクランク角位置でない場合には、ステップＳ１０６に処理が移行する。
ステップＳ１０６では、気筒毎に、λ影響判定領域（第２領域）が始まるクランク角位置であるか否かについての判断が行われる。ここで、λ影響判定領域が始まるクランク角位置である場合には、ステップＳ１０７において、第２クランク角速度（エンジン回転数）が取得されて記憶された後、ステップＳ１０８に処理が移行する。一方、λ影響判定領域が始まるクランク角位置でない場合には、ステップＳ１０８に処理が移行する。
ステップＳ１０８では、気筒毎に、λ影響判定領域が終わるクランク角位置であるか否かについての判断が行われる。ここで、λ影響判定領域域が終わるクランク角位置である場合には、ステップＳ１０９において、第３クランク角速度（エンジン回転数）が取得されて記憶された後、ステップＳ１１０に処理が移行する。一方、λ影響判定領域が終わるクランク角位置でない場合には、ステップＳ１１０に処理が移行する。
ステップＳ１１０では、気筒毎に、燃焼強度判定領域が終わるクランク角位置であるか否かについての判断が行われる。ここで、燃焼強度判定領域が終わるクランク角位置である場合には、ステップＳ１１１において、第４クランク角速度（エンジン回転数）が取得されて記憶された後、ステップＳ１１２に処理が移行する。一方、燃焼強度判定領域が終わるクランク角位置でない場合には、本処理から一旦抜ける。
ステップＳ１１２では、気筒毎に、第４クランク角速度から第１クランク角速度が減算されて（差分が求められて）第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）が取得される。
続いて、ステップＳ１１４では、気筒毎に、第３クランク角速度から第２クランク角速度が減算されて（差分が求められて）第２クランク角速度差（λ影響変動値）が取得される。
次に、ステップＳ１１６では、気筒毎に、第１クランク角速度差が第１しきい値以下であるか否か（すなわち、燃焼が弱いか否か）についての判断が行われる。ここで、第１クランク角速度差が第１しきい値以下である場合には、ステップＳ１１８に処理が移行する。一方、第１クランク角速度差が第１しきい値よりも大きい場合（燃焼が強い場合）には、ステップＳ１２２に処理が移行する。
ステップＳ１１８では、気筒毎に、第２クランク角速度差が第２しきい値以下であるか否か（すなわち、リーンであるか否か）についての判断が行われる。ここで、第２クランク角速度差が第２しきい値以下である場合には、ステップＳ１２０に処理が移行する。一方、第２クランク角速度差が第２しきい値よりも大きい場合（リーンではない場合）には、ステップＳ１２２に処理が移行する。
ステップＳ１２０では、気筒毎に、燃料量が増量補正される。そして、その後、本処理から一旦抜ける。
ステップＳ１２２では、気筒毎に、燃料量（増量補正量）が徐々に減量される。そして、その後、本処理から一旦抜ける。
以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、圧縮行程及び／又は膨張行程におけるエンジントルクの出方（燃焼の強さ）と相関を有する回転変化が含まれる第１領域（燃焼強度判定領域）でのクランク角速度の変化である第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）が取得されるとともに、圧縮行程及び／又は膨張行程における空燃比（燃料性状）に起因する燃焼速度と相関を有する回転変化が含まれる第２領域（λ影響判定領域）でのクランク角速度の変化である第２クランク角速度差（λ影響変動値）が取得され、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）が第１しきい値以下であり、かつ、第２クランク角速度差（λ影響変動値）が第２しきい値以下である場合に、供給される燃料量が増量補正される。すなわち、燃焼が弱く（燃焼によるトルクの出方が弱く）、かつ、燃焼の弱さが空燃比がリーンであることに起因すると判断される場合に、燃料量が増量補正され、空燃比のリーンが解消される（ストイキに近づけられる）。そのため、誤検知を防止して、燃焼状態を改善することができる。その結果、エンジン始動時における燃焼悪化を防止すること（燃焼安定性を向上すること）が可能となる。
また従来、冷態始動時の燃料量（増量補正量）は、ワースト条件でも失火が発生しない設定（すなわち、ワースト条件でなければ過剰な設定）になっていたが、本実施形態によれば、冷態始動時の燃料量（増量補正量）を減らすことができ、エミッション等を改善することができる。
本実施形態によれば、エンジントルクの出方（燃焼の強さ）と相関を有する回転変化が含まれる第１領域（燃焼強度判定領域）が、燃焼前から燃焼時までの領域を含んで設定され、空燃比（燃料性状）に起因する燃焼速度と相関を有する回転変化が含まれる第２領域（λ影響判定領域）が、混合気の燃焼が始まりトルクが出だすタイミングから燃焼が略終了するタイミング（例えば、質量燃焼割合が５０％～９０％における領域）を含んで設定される。そのため、燃焼の弱さ（強弱）の判断、及び、燃焼の弱さが空燃比のリーンに起因するものであるか否かの判断を的確に行うことができる。
本実施形態によれば、エンジン１０の気筒毎に、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）、及び、第２クランク角速度差（λ影響変動値）が取得され、エンジン１０の気筒毎に、供給する燃料量の増量補正が実行される。そのため、気筒毎に（気筒間の空燃比バラツキ等も含めて）最適な補正を実施でき、気筒毎に燃焼を改善できる。そして、エミッションや燃費の悪化を最小限に抑えることができる。
特に、本実施形態によれば、点火時期に応じて、第２クランク角速度差（λ影響変動値）を取得する、空燃比（燃料性状）に起因する燃焼速度と相関を有する領域（λ影響判定領域）が可変される。そのため、より的確に空燃比のリーン化を判断でき、誤判断を防止することができる。
また、特に、本実施形態によれば、エンジン１０の冷態始動時（例えば、冷却水温度が所定温度以下での始動時）において、空燃比センサ１９が活性していないとき（空燃比フィードバック開始前）に、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）、及び、第２クランク角速度差（λ影響変動値）が取得されて、供給する燃料量の増量補正が実行され、空燃比センサ１９が活性化した後（空燃比フィードバック開始後）は、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）、及び、第２クランク角速度差（λ影響変動値）の取得、及び、供給する燃料量の増量補正が終了される。そのため、特に、冷態始動時において、空燃比センサ１９が活性化していないとき（空燃比フィードバックの開始前）、すなわち、もっとも燃焼悪化が想定される状態において、燃焼を改善する（燃焼安定性を向上する）ことができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、第１クランク角速度差（燃焼影響変動値）を取得する第１領域（燃焼強度判定領域）、及び、第２クランク角速度差（λ影響変動値）を取得する第２領域（λ影響判定領域）は、上記実施形態には限られない。例えば、それぞれの領域は、要件等に応じて任意に前後することができる。
上記実施形態では、第１クランク角速度差が第１しきい値以下であり、かつ、第２クランク角速度差が第２しきい値以下である場合に、燃料量を調節（増量）したが、燃料量に変えて、又は加えて、点火時期（点火タイミング）や燃料噴射時期（燃料噴射タイミング）を調節してもよい。
上記実施形態では、エンジン１０として４気筒エンジンを例にして説明したが、本発明は４気筒以外のエンジンにも適用することができる。また、上記実施形態では、本発明を筒内噴射式のエンジンに適用した場合を例にして説明したが、本発明は、ポート噴射式のエンジン、及び、筒内噴射とポート噴射とを組み合わせたエンジンにも適用することができる。
１ エンジンの制御装置
１０ エンジン
１０ａ クランクシャフト
１１ インテークマニホールド
１２ インジェクタ
１３ 電子制御式スロットルバルブ
１４ エアフローメータ
１７ 点火プラグ
２１ イグナイタ内蔵型コイル
１９ 空燃比センサ（ＬＡＦセンサ）
３１ スロットル開度センサ
３２ カム角センサ
３３ クランク角センサ
３３ａ タイミングロータ
３４ 水温センサ
３５ 油温センサ
３６ アクセルペダル開度センサ
５０ ＥＣＵ

Claims (5)

  1. エンジンのクランクシャフトの回転位置を検出するクランク角センサと、
    前記クランク角センサにより検出されたクランクシャフトの回転位置の時間変化に基づいて、一定のクランクアングル間毎のクランク角速度を取得し、該クランク角速度に基づいて、前記エンジンに供給する燃料量を制御するコントロールユニットと、を備え、
    前記コントロールユニットは、
    圧縮行程及び／又は膨張行程におけるエンジントルクの出方と相関を有する回転変化が含まれる第１領域での前記クランク角速度の変化である第１クランク角速度差を取得するとともに、
    圧縮行程及び／又は膨張行程における空燃比に起因する燃焼速度と相関を有する回転変化が含まれる第２領域での前記クランク角速度の変化である第２クランク角速度差を取得し、
    前記第１クランク角速度差が第１しきい値以下であり、かつ、前記第２クランク角速度差が第２しきい値以下である場合に、供給する燃料量を増量補正する
    ことを特徴とするエンジンの制御装置。
  2. 前記エンジントルクの出方と相関を有する回転変化が含まれる第１領域は、混合気の燃焼前から燃焼終了時までを含んで設定され、
    前記空燃比に起因する燃焼速度と相関を有する回転変化が含まれる第２領域は、混合気の燃焼が始まりトルクが出だすタイミングから燃焼が略終了するタイミングを含んで設定されることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
  3. 前記コントロールユニットは、前記エンジンの気筒毎に、前記第１クランク角速度差、及び、前記第２クランク角速度差を取得し、前記エンジンの気筒毎に、供給する燃料量の増量補正を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
  4. 前記コントロールユニットは、点火時期に応じて、前記空燃比に起因する燃焼速度と相関を有する領域を可変することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
  5. 前記コントロールユニットは、
    前記エンジンの冷態始動時において、空燃比センサが活性していないときに、前記第１クランク角速度差、及び、前記第２クランク角速度差を取得して、供給する燃料量の増量補正を実行し、
    前記空燃比センサが活性化した後は、前記第１クランク角速度差、及び、前記第２クランク角速度差の取得、及び、供給する燃料量の増量補正を終了する
    ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
JP2022009242A 2022-01-25 2022-01-25 エンジンの制御装置 Pending JP2023108233A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022009242A JP2023108233A (ja) 2022-01-25 2022-01-25 エンジンの制御装置
CN202211615608.6A CN116498456A (zh) 2022-01-25 2022-12-15 发动机的控制装置
US18/150,370 US11821383B2 (en) 2022-01-25 2023-01-05 Control apparatus for engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022009242A JP2023108233A (ja) 2022-01-25 2022-01-25 エンジンの制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023108233A true JP2023108233A (ja) 2023-08-04

Family

ID=87313623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022009242A Pending JP2023108233A (ja) 2022-01-25 2022-01-25 エンジンの制御装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11821383B2 (ja)
JP (1) JP2023108233A (ja)
CN (1) CN116498456A (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4207635B2 (ja) 2003-04-02 2009-01-14 トヨタ自動車株式会社 圧縮比の変更方法と可変圧縮比エンジン
JP4849072B2 (ja) * 2005-12-21 2011-12-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の失火判定装置およびこれを搭載する車両並びに失火判定方法
JP4946889B2 (ja) * 2008-01-23 2012-06-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の失火検出装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230235713A1 (en) 2023-07-27
US11821383B2 (en) 2023-11-21
CN116498456A (zh) 2023-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4148233B2 (ja) エンジンの燃料噴射制御装置
WO2012086059A1 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5927024B2 (ja) エンジンの始動制御装置
US6935312B2 (en) Internal combustion engine and ignition control method
JP6301597B2 (ja) 筒内噴射エンジンの制御装置
JP4475207B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2012031735A (ja) 多気筒内燃機関の制御装置
JP2010203326A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4379670B2 (ja) 内燃機関の燃料性状判定装置
JP2023108233A (ja) エンジンの制御装置
JP6219609B2 (ja) エンジンの始動制御装置
JP3973387B2 (ja) 内燃機関の吸気圧検出方法
JP2017008770A (ja) 内燃機関の制御装置
JP5447236B2 (ja) 多気筒内燃機関の燃料噴射制御装置
US20140261300A1 (en) Fuel injection control apparatus for internal combustion engine
JP2015004343A (ja) 筒内噴射エンジンの制御装置
US10927775B2 (en) Engine control device
JP5206652B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP6002067B2 (ja) エンジンの燃焼変動検出装置、及び、エンジンの燃焼変動検出方法
JP5482515B2 (ja) 多気筒内燃機関の制御装置
JP4415803B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP6050714B2 (ja) エンジンのノッキング制御装置
JP2016223392A (ja) エンジンの制御装置
US20160115889A1 (en) Fuel injection control system of internal combustion engine
JPH1061482A (ja) 筒内噴射型内燃機関のノック制御装置