JP4055648B2 - Ignition timing control device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の点火時期制御装置、特に最大の軸トルクを発生するのに必要な最小点火進角値(いわゆるMBT)とする点火時期制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シリンダ内総ガス質量MASSCを未燃ガス密度基本値DENS及び層流火炎速度SLVで割った値に所定の着火遅れ時間B1を加算し、この加算値をクランク角に単位換算した値をMBTの得られる基本点火時期として演算するものがある(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−30535号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで燃焼解析により得た知見を図4を参照しながら説明する。図4は吸気下死点から膨張行程前半にかけての燃焼質量割合BRの変化を示している。なお、燃焼質量割合BRは燃焼室に供給された燃料に対する燃焼ガス質量の比率を表し、これが燃焼解析により検出することが可能となった物理量である。この燃焼ガス質量BRは燃焼開始時に0%であり、完全燃焼によって100%に達する。発明者は、この場合に基準クランク角θPMAXにおける燃焼質量割合BRは一定で約60%であることを新たに見出したのである。
【0005】
なお、基準クランク角θPMAXについては図3を参照して補足する。図3は吸気下死点から膨張行程前半にかけての燃焼室圧力の変化を示す図である。MBTで混合気に点火した場合に燃焼室内の圧力(燃焼圧力)が最大値Pmaxとなるときのクランク角が基準クランク角θPMAXである。この基準クランク角θPMAXは燃焼方式によらずほぼ一定であり、一般に圧縮上死点後12〜15度、最大で圧縮上死点後10〜20度の範囲にある。
【0006】
ここで、燃焼を開始してから混合気の燃焼圧力が最大値に達するまでの期間を燃焼期間として定義すれば、この燃焼期間は燃焼室の総ガス質量を層流燃焼速度で除算することによって求めることが基本的に可能である。そこで、上記従来装置では、総ガス質量MASSCを未燃ガス密度基本値DENSと乱流火炎速度基本値FLMTとで除算して燃焼期間を求めている。従来装置における未燃ガス密度基本値DENSは未燃ガス質量を未燃ガス体積で割って得られる値であるため、理論的にはこれら未燃ガス質量及び未燃ガス体積を検出すれば未燃ガス密度基本値DENSを正確に求めることができる。しかし実際には燃焼室内にける未燃ガス体積を推定することは困難であるので、従来装置においては充填効率ITACに基づいて未燃ガス密度基本値DENSを求めている。
【0007】
しかしながら、従来装置のように質量に相当する充填効率ITACのみの関数で未燃ガス密度基本値DENSを算出するのでは、運転条件により変化する未燃ガス体積分だけ算出精度が悪くなり、算出精度が落ちる分だけ燃焼期間の算出精度が低下し、基本点火時期の演算が不正確となり、MBTが得られない事態が生じ得る。
【0008】
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、燃焼ガス体積はそのときの燃焼室容積で近似し、代わりに燃焼ガス質量を導入し、これら燃焼室容積、燃焼ガス質量に基づいて燃焼期間を算出することにより、最近の燃焼解析結果を盛り込んだ新たな内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内燃機関の運転状態に基づいて燃焼室内の総モル数に占める燃焼成分のモル分率を検出し、その検出モル分率に基づいて燃焼ガスの燃焼のしやすさを示す反応確率と、燃焼ガスの燃焼速度と、燃焼室内の燃焼ガス体積に相当する容積と、燃焼開始から燃焼圧力が最大となる基準クランク角までに燃焼室内で燃焼する燃焼ガスの質量と、に基づいて燃焼開始から前記基準クランク角までの燃焼期間を算出し、その燃焼期間に基づいてMBTの得られる基本点火時期として火花点火を行うものである。
【0010】
【作用・効果】
本発明によれば、層流燃焼速度、燃焼ガス体積に近似させた燃焼ガス体積相当容積、新たに導入した燃焼ガス質量及び反応確率に基づいて燃焼期間を算出するようにしたので、未燃ガス密度を用いることなく燃焼期間を算出することが可能となり、これにより正確かつ容易にMBTの得られる基本点火時期を算出することができる。
【0011】
この場合に、上記の反応確率は残留不活性ガス率、冷却水温、目標当量比に依存するので、これら3つのパラメータの組み合わせによって得られる反応確率の最大値を100%とし、これらパラメータと反応確率との関係を実験的に求め、求めた反応確率を、パラメータに応じたテーブルとしてメモリに予め格納しておくことが考えられるものの、この方法ではマッチングの工数が増大しかねない。これに対して本発明では、燃焼室内の総モル数に占める燃焼成分のモル分率を検出し、この燃焼成分のモル分率に基づいて反応確率を算出するのであり、この算出方法によれば、一定の計算式のみ(後述する(67)式参照)で反応確率が算出可能となることから、マッチングを不要にできる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【0013】
図1は、本発明のシステムを説明するための概略図である。
【0014】
空気は吸気コレクタ2に蓄えられた後、吸気マニホールド3を介して各気筒の燃焼室5に導入される。燃料は各気筒の吸気ポート4に配置された燃料インジェクタ21より噴射供給される。空気中に噴射された燃料は気化しつつ空気と混合してガス(混合気)を作り、燃焼室5に流入する。この混合気は吸気弁15が閉じることで燃焼室5内に閉じこめられ、ピストン6の上昇によって圧縮される。
【0015】
この圧縮混合気に対して高圧火花により点火を行うため、パワートランジスタ内蔵の点火コイルを各気筒に配した電子配電システムの点火装置11を備える。すなわち、点火装置11は、バッテリからの電気エネルギーを蓄える点火コイル13と、点火コイル13の一次側への通電、遮断を行うパワートランジスタと、燃焼室5の天井に設けられ点火コイル13の一次電流の遮断によって点火コイル13の二次側に発生する高電圧を受けて、火花放電を行う点火プラグ14とからなっている。
【0016】
圧縮上死点より少し手前で点火プラグ14により火花が飛ばされ圧縮混合気に着火されると、火炎が広がりやがて爆発的に燃焼し、この燃焼によるガス圧がピストン6を押し下げる仕事を行う。この仕事はクランクシャフト7の回転力として取り出される。燃焼後のガス(排気)は排気弁16が開いたとき排気通路8へと排出される。
【0017】
排気通路8には三元触媒9を備える。三元触媒9は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲(ウインドウ)にあるとき、排気に含まれるHC、CO、NOxといった有害三成分を同時に効率よく除去できる。空燃比は吸入空気量と燃料量との比であるので、エンジンの1サイクル(4サイクルエンジンではクランク角で720°区間)当たりに燃焼室5に導入される吸入空気量と、燃料インジェクタ21からの燃料噴射量との比が理論空燃比になるように、エンジンコントローラ31ではエアフローメータ32からの吸入空気流量の信号とクランク角センサ(33、34)からの信号とに基づいて燃料インジェクタ21からの燃料噴射量を定めると共に、三元触媒9の上流に設けたO2センサ35からの信号に基づいて空燃比をフィードバック制御している。
【0018】
吸気コレクタ2の上流には絞り弁23がスロットルモータ24により駆動される、いわゆる電子制御スロットル22を備える。運転者が要求するトルクはアクセルペダル41の踏み込み量(アクセル開度)に現れるので、エンジンコントローラ31ではアクセルセンサ42からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ24を介して絞り弁23の開度を制御する。
【0019】
吸気弁用カムシャフト25、排気弁用カムシャフト26及びクランクシャフト7の各前部にはそれぞれカムスプロケット、クランクスプロケットが取り付けられ、これらスプロケットにタイミングチェーン(不図示)を掛け回すことで、カムシャフト25、26がエンジンのクランクシャフト7により駆動されるのであるが、このカムスプロケットと吸気弁用カムシャフト25との間に介在して、作動角一定のまま吸気弁用カムの位相を連続的に制御し得る吸気バルブタイミングコントロール機構(以下、「吸気VTC機構」という。)27と、カムスプロケットと排気弁用カムシャフト26との間に介在して、作動角一定のまま排気弁用カムの位相を連続的に制御し得る排気バルブタイミングコントロール機構(以下、「排気VTC機構」という。)28とを備える。吸気弁15の開閉時期や排気弁16の開閉時期を変えると燃焼室5に残留する不活性ガスの量が変化する。燃焼室5内の不活性ガスの量が増えるほどポンピングロスが減って燃費が向上するので、運転条件によりどのくらいの不活性ガスが燃焼室5内に残留したらよいかを目標吸気弁閉時期や目標排気弁閉時期にして予め定めており、エンジンコントローラ31ではそのときの運転条件(エンジンの負荷と回転速度)より目標吸気弁閉時期と目標排気弁閉時期とを定め、それら目標値が得られるように吸気VTC機構27、排気VTC機構28の各アクチュエータを介して吸気弁閉時期と排気弁閉時期を制御する。
【0020】
吸気温度センサ43からの吸気温度の信号、吸気圧力センサ44からの吸気圧力の信号、排気温度センサ45からの排気温度の信号、排気圧力センサ46からの排気圧力の信号を、水温センサ37からの冷却水温の信号と共に入力するエンジンコントローラ31では、パワートランジスタ13を介して点火プラグ14の一次側電流の遮断時期である点火時期を制御する。
【0021】
図2はエンジンコントローラ31内で行われる点火時期制御のブロック図で、大きくは点火時期演算部51と点火時期制御部61とからなる。点火時期演算部51はさらに初期燃焼期間算出部52、主燃焼期間算出部53、燃焼期間算出部54、基本点火時期算出部55及び前回燃焼開始時期算出部56からなる。
【0022】
初期燃焼期間算出部52では、混合気が着火してから火炎核が形成されるまでの期間を初期燃焼期間BURN1として算出する。主燃焼期間算出部53では、火炎核が形成されてから燃焼圧力が最大値Pmaxに達するまでの期間を主燃焼期間BURN2として算出する。燃焼期間算出部54では、これら初期燃焼期間BURN1と主燃焼期間BURN2との合計を、燃焼開始より最大燃焼圧力Pmaxに至るまでの燃焼期間BURNとして算出する。基本点火時期算出部55では、この燃焼期間BURNに基づいてMBTの得られる点火時期(この点火時期を「基本点火時期」という。)MBTCALを算出する。
【0023】
点火時期制御部61ではこのようにして算出された基本点火時期を点火時期指令値とし、この指令値で点火プラグ14が燃焼室5内の混合気に対して着火するように、イグニッションコイル13への通電角と非通電角とを制御する。
【0024】
上記のように燃焼期間BURNを初期燃焼期間BURN1と主燃焼期間BURN2とに分けて算出し、燃焼期間BURNに応じて基本点火時期MBTCALを求めるようにしたのは、燃焼解析より得られた結果に基づくものである。以下、燃焼解析に基づくこの点火時期制御をさらに説明する。
【0025】
図3に示すようにMBT(最大トルクの得られる最小進角値)で混合気に点火した場合に混合気の燃焼圧力が最大値Pmaxとなるクランク角を基準クランク角θPMAX[degATDC]とする。基準クランク角θPMAXは燃焼方式によらずほぼ一定であり、一般に圧縮上死点後12〜15度、最大で圧縮上死点後10〜20度の範囲にある。
【0026】
図4に火花点火エンジンにおける燃焼室内の燃焼解析により得られた燃焼質量割合BR(燃焼ガス質量割合)の変化を示す。燃焼室に供給された燃料に対する燃焼質量の比率を表す燃焼質量割合BRは、燃焼開始時に0%であり、完全燃焼によって100%に達する。基準クランク角θPMAXにおける燃焼質量割合は一定で約60%であることが実験により確かめられている。
【0027】
燃焼質量割合BRが0%から基準クランク角θPMAX相当の約60%に達するまでの変化代に相当する燃焼期間は、燃焼開始直後で燃焼質量割合にも燃焼圧力にもほとんど変化のない期間である初期燃焼期間と、燃焼質量割合と燃焼圧力が急激に増加する主燃焼期間とに分けられる。初期燃焼期間は、燃焼開始から火炎核が形成されるまでの段階であり、火炎核が形成されるのは燃焼質量割合が0%から2%〜10%まで変化したときである。この初期燃焼期間中は、燃焼圧力や燃焼温度の上昇速度が小さく、燃焼質量割合の変化に対して初期燃焼期間は長い。初期燃焼期間の長さは燃焼室内の温度や圧力の変化の影響を受けやすい。
【0028】
一方、主燃焼期間においては、火炎核から外側へと火炎が伝播するのであり、その火炎速度(つまり燃焼速度)が急上昇する。そのため、主燃焼期間の燃焼質量割合の変化は初期燃焼期間の燃焼質量割合の変化に比べて大きい。
【0029】
エンジンコントローラ31では、燃焼質量割合が2%に達する(変化する)までを初期燃焼期間BURN1[deg]とし、初期燃焼期間BURN1の終了後、基準クランク角θPMAXに至るまでの区間(燃焼室量割合でいえば2%より約60%に達するまでの間)を主燃焼期間BURN2[deg]として区別する。そして、初期燃焼期間BURN1に主燃焼期間BURN2を加えた合計である燃焼期間BURN[deg]を算出し、この燃焼期間BURNから基準クランク角θPMAX[degATDC]を差し引き、さらに後述する点火無駄時間相当クランク角IGNDEAD[deg]を加えたクランク角位置を、MBTの得られる点火時期である基本点火時期MBTCAL[degBTDC]として設定する。
【0030】
火炎核の形成される初期燃焼期間での燃焼室5内の圧力、温度は、点火時の圧力、温度とほぼ等価になるが、これから点火時期を算出しようとしているのに、最初から正確な点火時期を設定することはできない。そこで、図2に示したように前回燃焼開始時期算出部56で基本点火時期の前回値を前回燃焼開始時期MBTCYCL[degBTDC]として算出し、この値を初期燃焼期間算出部52に対して与えるようにし、初期燃焼期間算出部52において初期燃焼期間の算出をサイクリックに繰り返すことで、精度の高い結果を時間遅れなしに出すようにしている。
【0031】
次に、エンジンコントローラ31で実行される上記の基本点火時期MBTCALの算出を以下のフローチャートを参照しながら詳述する。
【0032】
図5は点火時期の算出に必要な各種の物理量を算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。
【0033】
まずステップ11では、吸気弁閉時期IVC[degBTDC]、温度センサ43により検出されるコレクタ内温度TCOL[K]、圧力センサ44により検出されるコレクタ内圧力PCOL[Pa]、温度センサ45により検出される排気温度TEXH[K]、残留不活性ガス率MRESFR[%]、温度センサ37により検出される冷却水温TWK[K]、目標当量比TFBYA、クランク角センサにより検出されるエンジン回転速度NRPM[rpm]、点火無駄時間DEADTIME[μsec]を読み込む。
【0034】
ここで、クランク角センサはクランクシャフト7のポジションを検出するポジションセンサ33と、吸気用カムシャフト25ポジションを検出するフェーズセンサ34とからなり、これら2つのセンサ33、34からの信号に基づいてエンジン回転速度NRPM[rpm]が算出されている。
【0035】
吸気弁閉時期IVCは吸気VTC機構27に与える指令値から既知である。あるいはフェーズセンサ34により実際の吸気弁閉時期を検出してもよい。
【0036】
残留不活性ガス率MRESFRは燃焼室内に残留する不活性ガス量を燃焼室内の総ガス量で除した値で、その算出については後述する。点火無駄時間DEADTIMEは一定値である。
【0037】
目標当量比TFBYAは図示しない燃料噴射量の算出フローにおいて算出されている。目標当量比TFBYAは無名数であり、理論空燃比を14.7とすると、次式により表される値である。
【0038】
TFBYA=14.7/目標空燃比…(1)
例えば(1)式より目標空燃比が理論空燃比のときTFBYA=1.0となり、目標空燃比が例えば22.0といったリーン側の値であるとき、TFBYAは1.0未満の正の値である。
【0039】
ステップ12では、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける容積(つまり圧縮開始時期での容積)VIVC[m3]を算出する。燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCは、ピストン6のストローク位置によって決まる。ピストン6のストローク位置はエンジンのクランク角位置によって決まる。
【0040】
図6を参照して、エンジンのクランクシャフト71の回転中心72がシリンダの中心軸73からオフセットしている場合を考える。コネクティングロッド74、コネクティングロッド74とクランクシャフト71との結節点75、コネクティングロッド74とピストンをつなぐピストンピン76が図に示す関係にあるとする。このときの、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCは次式(2)〜(6)で表すことができる。
【0041】

Figure 0004055648
ただし、Vc:隙間容積[m3]、
ε :圧縮比、
D :シリンダボア径[m]、
ST :ピストンの全ストローク[m]、
Hivc :吸気弁閉時期におけるピストンピン76のTDCからの距離[m]、
Hx :ピストンピン76のTDCからの距離の最大値と最小値との差[m]、
CND :コネクティングロッド74の長さ[m]、
CRoff :結節点75のシリンダ中心軸73からのオフセット距離[m]、
PISoff:クランクシャフト回転中心72のシリンダ中心 軸73からのオフセット距離[m]、
θivc :吸気弁閉時期のクランク角[degATDC]、
θoff :ピストンピン76とクランクシャフト回転中心72とを結ぶ線がTDCにおいて垂直線となす角度[deg]、
X :結節点75とピストンピン76との水平距離[m]、
吸気弁閉時期のクランク角θivcは前述のように、エンジンコントローラ31から吸気VTC機構27への指令信号によって決まるので、既知である。式(2)〜(6)にこのときのクランク角θivc(=IVC)を代入すれば、燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCを算出することができる。したがって、実用上は燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCは吸気弁閉時期IVCをパラメータとするテーブルで設定したものを用いる。吸気VTC機構27を備えないときには定数で与えることができる。
【0042】
ステップ13では、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける温度(つまり圧縮開始時期温度)TINI[K]を算出する。燃焼室5に流入するガスの温度は、燃焼室5に流入する新気と燃焼室5に残留する不活性ガスとが混じったガスの温度であり、燃焼室5に流入する新気の温度は吸気コレクタ2内の新気温度TCOLに等しく、また燃焼室5内に残留する不活性ガスの温度は排気ポート部近傍の排気温度TEXHで近似できるので、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける温度TINIは吸気弁閉時期IVCになったタイミングでの、吸気コレクタ2内の新気温度TCOL、排気温度TEXH、燃焼室5内に残留する不活性ガスの割合である残留不活性ガス率MRESFRから次式により求めることができる。
【0043】
TINI=TEXH×MRESFR+TCOL×(1−MRESFR)…(7)
ステップ14では燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける圧力(つまり圧縮開始時期圧力)PINI[Pa]を算出する。すなわち、吸気弁閉時期IVCになったタイミングでのコレクタ内圧力PCOLを吸気弁閉時期IVCにおける圧力PINIとして取り込む。
【0044】
ステップ15では、反応確率RPROBA[%]を算出する。この反応確率RPROBAは燃焼室5内の混合気の燃えやすさを表す無次元の値であり、残留不活性ガス率MRESFR、冷却水温TWK[K]、目標当量比TFBYAの3つのパラメータに依存するので、次式により表すことができる。
【0045】
RPROBA=f3(MRESFR、TWK、TFBYA)…(8)
以下、反応確率RPROBAについて説明する。燃焼室内の燃焼を定容燃焼で近似したとき、燃焼室内の混合気が燃焼する際の総括化学反応における反応速度(燃焼速度)は以下で表すことができる。
【0046】
【数1】
Figure 0004055648
さらに[F],[O2]は以下で表される。
【0047】
【数2】
Figure 0004055648
また、層流燃焼速度SLは一般に以下で表される。
【0048】
【数3】
Figure 0004055648
したがって以下になる。
【0049】
【数4】
Figure 0004055648
この式のうち、「A1」が定数項、「F1(P)」が圧力依存項、「G1(T)」が温度依存項であるので、「xF m/2・xO2 n/2」が反応確率に相当することになる。すなわち、この反応確率が大きければ燃焼速度が速くなり、小さければ燃焼速度が遅くなる。反応確率は燃焼室内の混合気の燃えやすさを表す補正項である。
【0050】
ここで、燃料モル分率xFと酸素モル分率xO2との関係を求める。まず、mAIR;吸入空気質量、mF;吸入燃料質量、mO2;吸入酸素質量とすると以下の関係がある。
【0051】
AIR:mF =14.7:1
AIR:mO2 =1:0.23
また以下の関係がある。
【0052】
F=mF/MF
O2=mO2/MO2
なお燃料の平均分子量MFは冷却水温TWKによって変化する。すなわち、ガソリンにはいろいろな成分が含まれているので、温度が変わると気化する成分が変わる。したがって温度によって燃料平均分子量MFは変わる。低温であるほど「軽質成分」が多いので、燃料平均分子量MFも小さいが高温になるほど燃料平均分子量MFも大きくなる。燃料平均分子量MFはその点を補正して決定する。一般的なガソリン燃料の温度変化に対する蒸発特性は分かっているので、この特性から雰囲気温度に対する燃料平均分子量MFの値をマップ化しておくことができる。またエンジン冷却水温に対する吸気行程中の吸気ポート及び燃焼室内の雰囲気温度は予め実験等により求めておくことができる。したがって、これらよりエンジン冷却水温に対する燃料平均分子量の値を求めることができる。
【0053】
また(1)式の通り、「TFBYA=14.7(理論空燃比)/目標空燃比」である。
【0054】
以上より燃料モル分率xFと酸素モル分率xO2とのあいだには以下の関係がある。
【0055】
【数5】
Figure 0004055648
したがって反応確率RPROBAは以下になる。
【0056】
【数6】
Figure 0004055648
この(67)式及び(66)式から明らかなように、燃料又は酸素のどちらか一方のモル分率がわかれば反応確率を求めることができる。
【0057】
また、例えば、酸素のモル分率xO2は、残留不活性ガス率MRESFR(=MRES/{MRES+MACYL×(1+TFBYA/14.7)})により以下のように表される。
【0058】
【数7】
Figure 0004055648
したがって反応確率は以下になる。
【0059】
【数8】
Figure 0004055648
この式から明らかなように、残留不活性ガス率MRESFRがわかれば反応確率を求めることができ、また残留不活性ガス率MRESFR=mEGR/{mEGR+mAIR×(1+TFBYA/14.7)}であるので、残留不活性ガス質量mEGRと、吸入空気質量mAIRと、空燃比又は当量比とを検出すれば、反応確率を求めることができる。具体的な算出法については後述する。なお、この残留不活性ガス質量mEGRを、以下ではラベル「MRES」として記述する。
【0060】
なお、冷却水温が一定の状態であれば燃料平均分子量MFを一定にすればよい。また理論空燃比付近で制御する場合であればTFBYA=1.0(一定値)として制御すればよい。このようにすることで、計算を単純化することができ、より高速に反応確率RPROBAを算出することができる。
【0061】
ステップ16では、基準クランク角θPMAX[degATDC]を算出する。前述のように基準クランク角θPMAXはあまり変動しないが、それでもエンジン回転速度NRPMの上昇に応じて進角する傾向があるため、基準クランク角θPMAXはエンジン回転速度NRPMの関数として次式で表すことができる。
【0062】
θPMAX=f4(NRPM)…(9)
具体的にはエンジン回転速度NRPMから、エンジンコントローラ31のメモリに予め格納された図7に示す特性のテーブルを検索することにより基準クランク角θPMAXを求める。算出を容易にするために、基準クランク角θPMAXを一定とみなすことも可能である。
【0063】
最後にステップ17では、点火無駄時間相当クランク角IGNDEAD[deg]を算出する。点火無駄時間相当クランク角IGNDEADは、エンジンコントローラ31から点火コイル13の一次電流を遮断する信号を出力したタイミングから点火プラグ14が実際に点火するまでのクランク角区間で、次式により表すことができる。
【0064】
IGNDEAD=f5(DEADTIME、NRPM)…(10)
ここでは、点火無駄時間DEADTIMEを200μsecとする。(10)式は、エンジン回転速度NRPMから点火無駄時間DEADTIMEに相当するクランク角である点火無駄時間相当クランク角IGNDEADを算出するためのものである。
【0065】
図8は初期燃焼期間BURN1[deg]を算出するためのもの、また図10は主燃焼期間BURN2[deg]を算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。図8、図10は図5に続けて実行する。図8、図10はどちらを先に実行してもよい。
【0066】
まず図8から説明すると、ステップ161では、前回燃焼開始時期MBTCYCL[degBTDC]、図5のステップ12で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVC[m3]、図5のステップ13で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における温度TINI[K]、図5のステップ14で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力PINI[Pa]、エンジン回転速度NRPM[rpm]、図5のステップ15で算出されている反応確率RPROBA[%]を読み込む。
【0067】
ここで、前回燃焼開始時期MBTCYCLは、基本点火時期MBTCALの[degBTDC]の1サイクル前の値であり、その算出については図11により後述する。
【0068】
ステップ162では燃焼室5の燃焼開始時期における容積V0[m3]を算出する。前述したように、ここでの点火時期(燃焼開始時期)は今回のサイクルで演算する基本点火時期MBTCALではなく基本点火時期の1サイクル前の値である。すなわち、基本点火時期の1サイクル前の値であるMBTCYCLから次式により燃焼室5の燃焼開始時期における容積V0を算出する。
【0069】
V0=f6(MBTCYCL)…(11)
具体的には前回燃焼開始時期MBTCYCLにおけるピストン6のストローク位置と、燃焼室5のボア径から、燃焼室5のMBTCYCLにおける容積V0を算出する。図5のステップ12では、燃焼室5の吸気弁閉時期IVCにおける容積VIVCを、吸気弁閉時期をパラメータとする吸気弁閉時期容積のテーブルを検索することにより求めたが、ここではMBTCYCLをパラメータとする前回燃焼開始時期容積のテーブルを検索することにより、燃焼室5の前回燃焼開始時期MBTCYCLにおける容積V0を求めればよい。
【0070】
ステップ163では燃焼開始時期における有効圧縮比Ecを算出する。有効圧縮比Ecは無次元の値であり、次式に示すように燃焼室5の燃焼開始時期における容積V0を燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCで除した値である。
【0071】
Ec=f7(V0、VIVC)=V0/VIVC…(12)
ステップ164では吸気弁閉時期IVCから燃焼開始時期に至る間の燃焼室5内の温度上昇率TCOMPを次式に示すように有効圧縮比Ecに基づいて算出する。
【0072】
TCOMP=f8(Ec)=Ec^(κ−1)…(13)
ただし、κ:比熱比、
(13)式は断熱圧縮されるガスの温度上昇率の式である。なお、(13)式右辺の「^」は累乗計算を表している。この記号は後述する式でも使用する。
【0073】
κは断熱圧縮されるガスの定圧比熱を定容比熱で除した値で、断熱圧縮されるガスが空気であればκ=1.4であり、簡単にはこの値を用いればよい。ただし、混合気に対してκの値を実験的に求めることで、一層の算出精度の向上が可能である。
【0074】
図9は(13)式を図示したものである。したがって、このような特性のテーブルを予めエンジンコントローラ31のメモリに格納しておき、有効圧縮比Ecに基づき当該テーブルを検索することにより温度上昇率TCOMPを求めることも可能である。
【0075】
ステップ165では、燃焼室5の燃焼開始時期における温度T0[K]を、燃焼室5の吸気弁閉時期における温度TINIに温度上昇率TCOMPを乗じることで、つまり
T0=TINI×TCOMP…(14)
の式により算出する。
【0076】
ステップ166、167はステップ164、165と同様である。すなわち、ステップ166では吸気弁閉時期IVCから燃焼開始時期に至る間の燃焼室5内の圧力上昇率PCOMPを次式に示すように有効圧縮比Ecに基づいて算出する。
【0077】
PCOMP=f9(Ec)=Ec^κ…(41)
ただし、κ:比熱比、
(41)式も(13)式と同じに断熱圧縮されるガスの圧力上昇率の式である。(41)式右辺の「^」も(13)式と同じに累乗計算を表している。
【0078】
κは上記(13)式で用いている値と同じで、断熱圧縮されるガスが空気であればκ=1.4であり、簡単にはこの値を用いればよい。ただし、混合気に対してその組成、温度からκの値を求めることで、一層の算出精度の向上が可能である。
【0079】
図9と同様の特性のテーブルを予めエンジンコントローラ31のメモリに格納しておき、有効圧縮比Ecに基づき当該テーブルを検索することにより圧力上昇率PCOMPを求めることも可能である。
【0080】
ステップ167では、燃焼室5の燃焼開始時期における圧力P0[Pa]を、燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力PINIに圧力上昇率PCOMPを乗じることで、つまり
P0=PINI×PCOMP…(42)
の式により算出する。
【0081】
ステップ168では、初期燃焼期間における層流燃焼速度SL1[m/sec]を次式(公知)により算出する。
【0082】
Figure 0004055648
ただし、Tstd :基準温度[K]、
Pstd :基準圧力[Pa]、
SLstd:基準温度Tstdと基準圧力Pstdにおける基準層流燃焼速度[m/sec]、
T0 :燃焼室5の燃焼開始時期における温度[K]、
P0 :燃焼室5の燃焼開始時期における圧力[Pa]、
層流燃焼速度(層流火炎速度)は気体の流れがない状態での火炎の伝播速度のことであり、燃焼室5内の圧縮速度、燃焼室5内の吸気流速に因らず、燃焼室5の温度及び圧力の関数となることが知られていることから、初期燃焼期間における層流燃焼速度を燃焼開始時温度T0と燃焼開始時圧力P0の関数として、また後述するように主燃焼期における層流燃焼速度を圧縮上死点時温度TTDCと圧縮上死点圧力PTDCの関数としている。これは、層流燃焼速度は一般的に、エンジン負荷、燃焼室5内の残留不活性ガス率、吸気弁閉時期、比熱比、吸気温度により変化するのであるが、これらは燃焼室5内の温度Tと圧力Pに影響する因子であるので、層流燃焼速度は最終的に燃焼室5内の温度Tと圧力Pにより規定できるとするものである。
【0083】
上記の(15)式において基準温度Tstdと基準圧力Pstdと基準層流燃焼速度SLstdは実験により予め定められる値である。
【0084】
燃焼室5の通常の圧力である2bar以上の圧力下では、(15)式の圧力項(P0/Pstd)-0.16は小さな値となる。したがって、圧力項(P0/Pstd)-0.16を一定値として、基準層流燃焼速度SLstdを基準温度Tstdのみで規定することも可能である。
【0085】
したがって、基準温度Tstdが550[K]で、基準層流燃焼速度SLstdが1.0[m/sec]で、圧力項が0.7である場合の燃焼開始時期における温度T0と層流燃焼速度SL1との関係は近似的に次式で定義することができる。
【0086】
SL1=f11(T0)
=1.0×0.7×(T0/550)2.18…(16)
ステップ169では、初期燃焼期間におけるガス流動の乱れ強さST1を算出する。このガス流動の乱れ強さST1は無次元の値であり、燃焼室5に流入する新気の流速と燃料インジェクタ21の噴射燃料のペネトレーションとに依存する。
【0087】
燃焼室5に流入する新気の流速は、吸気通路の形状と、吸気弁15の作動状態と、吸気弁15を設ける吸気ポート4の形状に依存する。噴射燃料のペネトレーションは燃料インジェクタ21の噴射圧力と、燃料噴射期間と、燃焼噴射タイミングに依存する。
【0088】
最終的に、初期燃焼期間におけるガス流動の乱れ強さST1は、エンジン回転速度NRPMの関数として次式で表すことができる。
【0089】
ST1=f12(NRPM)=C1×NRPM…(17)
ただし、C1:定数、
乱れ強さST1を回転速度NRPMをパラメータとするテーブルから求めることも可能である。
【0090】
ステップ170では層流燃焼速度S1と乱れ強さST1から、初期燃焼期間におけるガスの燃焼速度FLAME1[m/sec]を次式により算出する。
【0091】
FLAME1=SL1×ST1…(18)
燃焼室5内にガス乱れがあるとガスの燃焼速度が変化する。(18)式はこのガス乱れに伴う燃焼速度への寄与(影響)を考慮したものである。
【0092】
ステップ171では、次式により初期燃焼期間BURN1[deg]を算出する。
【0093】
Figure 0004055648
ただし、AF1:火炎核の反応面積(固定値)[m2]、
この(19)式および後述する(22)式は、燃焼ガス質量を燃焼速度で割ると燃焼期間が得られるとする次の基本式より導いたものであるが、(19)、(22)式右辺の分子、分母ががただちに燃焼ガス質量、燃焼速度を表すものではない。
【0094】
Figure 0004055648
(補1)式右辺分母の未燃ガス密度は、未燃ガス質量[g]を未燃ガス体積[m3]で割った値であるので、従来装置のように質量に相当する充填効率ITACのみの関数では未燃ガス密度を正確に計算できているとはいえない。そこで、(補1)式に対して実験結果とを照らし合わせつつ所定の近似を導入して初めて得られたのが上記(19)式及び後述する(22)式に示す実験式である。
【0095】
ここで、(19)式右辺のBR1は燃焼開始時期より初期燃焼期間BURN1の終了時期までの燃焼質量割合の変化代であり、ここではBR1=2%に設定している。(19)式右辺の(NRPM×6)は単位をrpmからクランク角(deg)に変換するための処理である。火炎核の反応面積AF1は実験的に設定される。
【0096】
また、初期燃焼期間中はほぼ燃焼室容積は変わらないとみなすことができる。したがって、初期燃焼期間BURN1を算出するに際して最初の燃焼室容積である燃焼開始時の燃焼室容積V0を採用している。
【0097】
次に図10のフローに移ると、ステップ181では図8のステップ161と同様に、図5のステップ12で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVC[m3]、図5のステップ13で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における温度TINI[K]、図5のステップ14で算出されている燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力PINI[Pa]、エンジン回転速度NRPM[rpm]、図5のステップ15で算出されている反応確率RPROBA[%]を読み込み、さらにシリンダ新気量MACYL[g]、目標当量比TFBYA、内部不活性ガス量MRES[g]、外部不活性ガス量MEGR[g]を読み込む。
【0098】
ここで、図1には外部EGR装置は示していないが、図10に関する限り外部EGR装置を備えているエンジンを前提として説明する。この場合に、外部不活性ガス量MEGRは例えば公知の手法(特開平10−141150号公報参照)を用いて算出すればよい。なお、図1に示す本実施形態のように外部EGR装置を備えていないエンジンを対象とするときには外部不活性ガス量MEGR=0で扱えば足りる。シリンダ新気量MACYL、内部不活性ガス量MRESの算出については図12以降で後述する。
【0099】
ステップ182、183は図8のステップ163、164と同様である。すなわち、ステップ182で圧縮上死点時期における有効圧縮比Ec 2を算出する。有効圧縮比Ec 2も上記(12)式の有効圧縮比Ecと同様に無次元の値であり、次式に示すように燃焼室5の圧縮上死点時における容積VTDCを燃焼室5の吸気弁閉時期における容積VIVCで除した値である。
【0100】
Ec 2=f13(VTDC、VIVC)=VTDC/VIVC…(43)
(43)式において燃焼室5の圧縮上死点時における容積VTDCは運転条件によらず一定であり、予めエンジンコントローラ31のメモリに格納しておけばよい。
【0101】
ステップ183では吸気弁閉時期IVCから圧縮上死点に至る間の燃焼室5内の断熱圧縮による温度上昇率TCOMP 2を次式に示すように有効圧縮比Ec 2に基づいて算出する。
【0102】
Figure 0004055648
ただし、κ:比熱比、
図9と同様の特性のテーブルを予めエンジンコントローラ31のメモリに格納しておき、有効圧縮比Ec 2から当該テーブルを検索することにより温度上昇率TCOMP 2を求めることも可能である。
【0103】
ステップ184ではシリンダ新気量MACYL、目標当量比TFBYA、内部不活性ガス量MRES、外部不活性ガス量MEGRから次式により燃焼室5の総ガス質量MGAS[g]を算出する。
【0104】
Figure 0004055648
(45)式右辺の括弧内の「1」は新気分、「TFBYA/14.7」は燃料分である。
【0105】
ステップ185ではこの燃焼室5の総ガス質量MGASと、シリンダ新気量MACYL、目標当量比TFBYAを用い、次式により混合気の燃焼による温度上昇量(燃焼上昇温度)TBURN[K]を算出する。
【0106】
Figure 0004055648
ただし、Q:燃料の定発熱量、
BRk:シリンダ内燃料の燃焼質量割合、
Cv:定積比熱、
(46)式右辺の分子はシリンダ内燃料による発生総熱量[J]、分母は単位発生熱量当たりの温度上昇率[J/K]を意味している。すなわち、(46)式は熱力学の公式に当てはめた近似式である。
【0107】
ここで、シリンダ内燃料の燃焼質量割合BRkとしては予め実験等で適合しておく。簡易的には例えば60%/2=30%を設定する。これは、本実施形態では燃焼質量割合BRが約60%に達するまでを燃焼期間として扱うので、そのちょうど中間の30%をBRkとして設定するものである。
【0108】
燃料の定発熱量Qは燃料の種類により異なる値であるので、燃料の種類に応じ予め実験等で求めておく。定積比熱Cvは2〜3の値であり予め実験等で代表値を適合しておく。ただし、混合気に対してその組成、温度から定積比熱Cvの値を求めることで、一層の算出精度の向上が可能である。
【0109】
ステップ186では、燃焼室5の圧縮上死点における温度TTDC[K]を、燃焼室5の吸気弁閉時期における温度TINIに圧縮上死点までの温度上昇率TCOMP 2を乗じその乗算値に上記の燃焼上昇温度TBURNを加算することで、つまり次式により算出する。
【0110】
TTDC=TINI×TCOMP 2+TBURN…(47)
ステップ187では、この燃焼室5の圧縮上死点における温度TTDCと容積VTDC及び燃焼室5の吸気弁閉時期における圧力PINI、容積VIVC及び温度TINIから次式により燃焼室5の圧縮上死点における圧力PTDC[K]を算出する。
【0111】
PTDC=PINI×VIVC×TTDC/(VTDC×TINI)…(48)
(48)式は状態方程式を用いて得たものである。すなわち、吸気弁閉時期における圧力、容積及び温度(PINI、VIVC、TINI)を用いて次の状態方程式が成立する。
【0112】
PINI×VIVC=n・R・TINI…(補2)
ただし、n:モル数、
R:ガス定数、
圧縮上死点近傍では容積はほぼ等しいので、圧縮上死点での圧力、容積及び温度(PTDC、VTDC、TTDC)を用いて次の状態方程式が成立する。
【0113】
PTDC×VTDC=n・R・TTDC…(補3)
この(補3)式と上記(補2)との両式からn・Rを消去しPTDCについて解くと、上記(48)式が得られる。
【0114】
ステップ188では図8のステップ168と同様にして、次式(公知)により、主燃焼期間における層流燃焼速度SL2[m/sec]を算出する。
【0115】
Figure 0004055648
ただし、Tstd :基準温度[K]、
Pstd :基準圧力[Pa]、
SLstd:基準温度Tstdと基準圧力Pstdにおける基準層流燃焼速度[m/sec]、
TTDC:燃焼室5の圧縮上死点における温度[K]、
PTDC:燃焼室5の圧縮上死点における圧力[Pa]、
(49)式の解説は上記(16)式と同様ある。すなわち、(49)式の基準温度Tstdと基準圧力Pstdと基準層流燃焼速度SLstdは実験により予め定められる値である。燃焼室5の通常の圧力である2bar以上の圧力下では、(49)式の圧力項(PTDC/Pstd)-0.16は小さな値となる。したがって、圧力項(PTDC/Pstd)-0.16を一定値として、基準層流燃焼速度SLstdを基準温度Tstdのみで規定することも可能である。よって、基準温度Tstdが550[K]で、基準層流燃焼速度SLstdが1.0[m/sec]で、圧力項が0.7である場合の圧縮上死点における温度TTDCと層流燃焼速度SL2との関係は近似的に次式で定義することができる。
【0116】
Figure 0004055648
ステップ189期間では主燃焼期間におけるガス流動の乱れ強さST2を算出する。このガス流動の乱れ強さST2も初期燃焼期間におけるガス流動の乱れ強さST1と同様に、エンジン回転速度NRPMの関数として次式で表すことができる。
【0117】
ST2=f17(NRPM)=C2×NRPM…(20)
ただし、C2:定数、
乱れ強さST2を回転速度をパラメータとするテーブルから求めることも可能である。
【0118】
ステップ190では、層流燃焼速度SL2[m/sec]と主燃焼期間におけるガス流動の乱れ強さST2とから、主燃焼期間における燃焼速度FLAME2[m/sec]を次式により算出する。
【0119】
FLAME2=SL2×ST2…(21)
ただし、SL2:層流燃焼速度[m/sec]、
(21)式は(18)式と同様、ガス乱れに伴う燃焼速度への寄与を考慮したものである。
【0120】
ステップ191では、主燃焼期間BURN2[deg]を(19)式に類似した次式で算出する。
【0121】
Figure 0004055648
ただし、AF2:火炎核の反応面積[m2
ここで、(22)式右辺のBR2は主燃焼期間の開始時期より終了時期までの燃焼質量割合の変化代である。初期燃焼期間の終了時期に燃焼質量割合BRが2%になり、その後、主燃焼期間が開始し、燃焼質量割合BRが60%に達して主燃焼期間が終了すると考えているので、BR2=60%−2%=58%を設定している。AF2は火炎核の成長行程における平均の反応面積であり、(19)式のAF1と同様に、予め実験的に定めた固定値とする。
【0122】
主燃焼期間では圧縮上死点を挟んで燃焼室容積が変化する。つまり、主燃焼期間の開始時期と、主燃焼期間の終了時期のほぼ中央に圧縮上死点位置が存在するとみなすことができる。また、圧縮上死点付近ではクランク角が変化しても燃焼室容積があまり変化しない。そこで主燃焼期間での燃焼室容積としてはこの圧縮上死点での燃焼室容積VTDCで代表させることとしている。
【0123】
図11は基本点火時期MBTCAL[degBTDC]を算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。図8、図10のうち遅く実行されるフローに続けて実行する。
【0124】
ステップ41では、図8のステップ171で算出されている初期燃焼期間BURN1、図10のステップ191で算出されている主燃焼期間BURN2、図5のステップ16で算出されている点火時期無駄時間相当クランク角IGNDEAD、図5のステップ17で算出されている基準クランク角θPMAXを読み込む。
【0125】
ステップ42では、初期燃焼期間BURN1と主燃焼期間BURN2の合計を燃焼期間BURN[deg]として算出する。
【0126】
ステップ43では次式により基本点火時期MBTCAL[degBTDC]を算出する。
【0127】
MBTCAL=BURN−θPMAX+IGNDEAD…(23)
ステップ44では、この基本点火時期MBTCALから点火無駄時間相当クランク角IGNDEADを差し引いた値を前回燃焼開始時期MBTCYCL[degBTDC]として算出する。
【0128】
このようにして算出した基本点火時期MBTCALは、点火時期指令値として点火レジスタに移され、実際のクランク角がこの点火時期指令値と一致したタイミングでエンジンコントローラ31より一次電流を遮断する点火信号が点火コイル13に出力される。
【0129】
また、今サイクルの点火時期指令値としてステップ43で算出された基本点火時期MBTCALが用いられたとすると、次サイクルの点火時期になるまでの間、ステップ44で算出された前回燃焼開始時期MBTCYCLが図8のステップ162において用いられる。
【0130】
次に、図12は燃焼室5内の残留不活性ガス率MRESFRを算出するためのもので、一定時間毎(例えば10msec毎)に実行する。このフローは上記図5のフローに先立って実行する。
【0131】
ステップ51ではエアフローメータ32の出力と目標当量比TFBYAを読み込む。ステップ52ではエアフロメータ32の出力に基づいて、燃焼室5に流入する新気量(シリンダ新気量)MACYLを算出する。このシリンダ新気量MACYLの算出方法については公知の方法を用いればよい(特開2001−50091号公報参照)。
【0132】
ステップ53では、燃焼室5内の内部不活性ガス量MRESを算出する。この内部不活性ガス量MRESの算出については、図13のフローにより説明する。
【0133】
図13(図12ステップ53のサブルーチン)においてステップ61では、燃焼室5内の排気弁閉時期EVCにおける不活性ガス量MRESCYLを算出する。この不活性ガス量MRESCYLの算出についてはさらに図14のフローにより説明する。
【0134】
図14(図13ステップ61のサブルーチン)においてステップ71では、排気弁閉時期EVC[degBTDC]、温度センサ45により検出される排気温度TEXH[K]、圧力センサ46により検出される排気圧力PEXH[kPa]を読み込む。
【0135】
ここで、吸気弁閉時期IVCが吸気VTC機構27に与える指令値から既知であったように、排気弁閉時期EVCも排気VTC機構28に与える指令値から既知である。
【0136】
ステップ72では燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける容積VEVCを算出する。これは吸気弁閉時期IVCにおける容積VIVCと同様に、排気弁閉時期をパラメータとするテーブルを検索することにより求めればよい。すなわち、排気弁VTC機構28を備える場合には、排気弁閉時期EVCから図21に示すテーブルを検索することにより、燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける容積VEVCを求めればよい。排気VTC機構28を備えないときには定数で与えることができる。
【0137】
また、図示しないが圧縮比を変化させる機構を有する場合には、圧縮比の変化量に応じた排気弁閉時期における燃焼室容積VEVCをテーブルから求める。排気VTC機構28に加えて圧縮比を変化させる機構をも有する場合には、排気弁閉時期と圧縮比変化量とに応じたマップを検索することにより排気弁閉時期における燃焼室容積を求める。
【0138】
ステップ73では、目標当量比TFBYAから図22に示すテーブルを検索することにより、燃焼室5内の不活性ガスのガス定数REXを求める。図22に示すように、不活性ガスのガス定数REXは目標当量比TFBYAが1.0のとき、つまり理論空燃比のとき最も小さく、これより大きくても小さくても大きくなる。
【0139】
ステップ74では、排気温度TEXHに基づいて燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける温度TEVCを推定する。簡単には排気温度TEXHをそのままTEVCとおけばよい。なお、燃焼室5の排気弁閉時期における温度TEVCは、インジェクタ21の燃料噴射量に応じた熱量により変化するため、このような特性をも加味すれば、TEVCの算出精度が向上する。
【0140】
ステップ75では、排気圧力PEXHに基づいて燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける圧力PEVCを算出する。簡単には排気圧力PEXHをPEVCと置けばよい。
【0141】
ステップ76では、燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける容積VEVC、排気弁閉時期EVCにおける温度TEVC、排気弁閉時期EVCにおける圧力PEVC及び不活性ガスのガス定数REXから、燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける不活性ガス量MRESCYLを次式により算出する。
【0142】
MRESCYL=(PEVC×VEVC)/(REX×TEVC)…(24)
このようにして燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける不活性ガス量MRESCYLの算出を終了したら図13に戻り、ステップ62で吸排気弁15、16のオーバーラップ(図では「O/L」と略記する)中に排気側から吸気側へ吹き返す不活性ガス量であるオーバーラップ中吹き返し不活性ガス量MRESOLを算出する。
【0143】
この不活性ガス量MRESOLの算出については図15のフローにより説明する。
【0144】
図15(図13ステップ62のサブルーチン)においてステップ81では、吸気弁開時期IVO[degBTDC]と、排気弁閉時期EVC[degBTDC]、図14のステップ74で算出されている燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける温度TEVCを読み込む。
【0145】
ここで、吸気弁開時期IVOは、吸気弁閉時期IVCより吸気弁15の開き角だけ前の時期となるので、吸気弁閉時期IVCより吸気弁15の開き角(予め分かっている)とから求めることができる。
【0146】
ステップ82では吸気弁開時期IVOと排気弁閉時期EVCとから、吸排気弁のオーバーラップ量VTCOL[deg]を次式により算出する。
【0147】
VTCOL=IVO+EVC…(25)
例えば、吸気VTC機構27用アクチュエータへの非通電時に吸気弁開時期IVOが吸気上死点位置にあり、吸気VTC機構27用アクチュエータへの通電時に吸気弁開時期が吸気上死点より進角する特性であり、かつ排気VTC機構28用アクチュエータへの非通電時に排気弁閉時期EVCが排気上死点にあり、排気弁VTC機構28用アクチュエータへの通電時に排気弁閉時期EVCが排気上死点より進角する特性である場合には、IVOとEVCの合計が吸排気弁のオーバーラップ量VTCOLとなる。
【0148】
ステップ83では、吸排気弁のオーバーラップ量VTCOLから、図23に示すテーブルを検索することによりオーバーラップ中の積算有効面積ASUMOLを算出する。図23に示すようにオーバーラップ中の積算有効面積ASUMOLは吸排気弁のオーバーラップ量VTCOLが大きくなるほど大きくなる値である。
【0149】
ここで、図24は、吸排気弁のオーバーラップ中の積算有効面積ASUMOLの説明図であり、横軸はクランク角、縦軸は吸気弁12と排気弁15とのそれぞれの開口面積を示している。オーバーラップ中の任意の時点における有効開口面積は、排気弁開口面積と吸気弁開口面積とのうち小さい方とする。オーバーラップ中の全期間における積算有効面積ASUMOLは、吸気弁15及び排気弁16が開いている期間の積分値(図中の斜線部)である。
【0150】
このようにオーバーラップ中積算有効面積ASUMOLを算出することで、吸気弁15と排気弁16とのオーバーラップ量を1つのオリフィス(流出孔)であると近似することができ、排気系の状態と吸気系の状態とからこの仮想オリフィスを通過するガス流量を簡略的に算出し得る。
【0151】
ステップ84では、目標当量比TFBYAと、燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける温度TEVCとから、図25に示すマップを検索することにより、燃焼室5に残留する不活性ガスの比熱比SHEATRを算出する。図25に示したように、燃焼室に残留する不活性ガスの比熱比SHEATRは目標当量比TFBYAが1.0の近傍にあるときが最も小さくなり、それより大きくても小さくても大きくなる。また、目標当量比TFBYAが一定の条件では、燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける温度TEVCが高くなるほど小さくなる。
【0152】
ステップ85では過給判定フラグTBCRG及びチョーク判定フラグCHOKEを設定する。この過給判定フラグTBCRG及びチョーク判定フラグCHOKEの設定については図16のフローにより説明する。
【0153】
図16(図15ステップ85のサブルーチン)においてステップ101では、吸気圧力センサ44により検出される吸気圧力PINと、図14のステップ75で算出されている燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける圧力PEVCを読み込む。
【0154】
ステップ102では、吸気圧力PINと、燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける圧力PEVCとから、次式により吸気排気圧力比PINBYEXを算出する。
【0155】
PINBYEX=PIN/PEVC…(26)
この吸気排気圧力比PINBYEXは無名数であり、これと1をステップ103で比較する。吸気排気圧力比PINBYEXが1以下の場合には過給無しと判断し、ステップ104に進んで過給判定フラグTBCRG(ゼロに初期設定)=0とする。
【0156】
吸気排気圧力比PINBYEXが1より大きい場合には過給有りと判断し、ステップ105へ進んで過給判定フラグTBCRG=1とする。
【0157】
ステップ106では、図12のステップ51で読み込まれている目標当量比TFBYAから図26に示すテーブルを検索することにより、混合気の比熱比MIXAIRSHRを求め、これをステップ107で不活性ガスの比熱比SHEATRと入れ換える。図26に示したように、混合気の比熱比MIXAIRSHRは、目標当量比TFBYAが小さくなるほど大きくなる値である。
【0158】
ステップ106、107において、不活性ガスの比熱比SHEATRを混合気の比熱比MIXAIRSHRに置き換えるのは、ターボ過給や慣性過給等の過給時を考慮したものである。すなわち、過給時には吸排気弁のオーバーラップ中のガス流れが吸気系から排気系へ向かう(吹き抜ける)ので、この場合においては、上記の仮想オリフィスを通過するガスの比熱比を不活性ガスの比熱比から混合気の比熱比に変更することで、吹き抜けるガス量を精度良く推定し、内部不活性ガス量を精度良く算出するためである。
【0159】
ステップ108では、図15のステップ84または図16のステップ106、107で算出している不活性ガスの比熱比SHEATRに基づき、最小と最大とのチョーク判定しきい値SLCHOKEL、SLCHOKEHを次式により算出する。
【0160】
Figure 0004055648
これらのチョーク判定しきい値SLCHOKEL、SLCHOKEHは、チョークする限界値を算出している。
【0161】
ステップ108において、(27a)右辺、(27b)右辺の各累乗計算が困難な場合には、(27a)、(27b)式の算出結果を、最小チョーク判定しきい値SLCHOKELのテーブルと最大チョーク判定しきい値SLCHOKEHのテーブルとしてそれぞれエンジンコントローラ31のメモリに予め記憶しておき、不活性ガスの比熱比SHEATRから当該テーブルを検索することにより求めてもよい。
【0162】
ステップ109、ステップ110では、吸気排気圧力比PINBYEXが、最小チョーク判定しきい値SLCHOKEL以上でかつ最大チョーク判定しきい値SLCHOKEH以下の範囲内にあるか否か、すなわちチョーク状態にないか否かを判定する。吸気排気圧力比PINBYEXが範囲内にある場合にはチョーク無しと判断し、ステップ111に進んでチョーク判定フラグCHOKE(ゼロに初期設定)=0とする。
【0163】
吸気排気圧力比P1NBYEXが範囲内にない場合にはチョーク有りと判断し、ステップ112に進んでチョーク判定フラグCHOKE=1とする。
【0164】
このようにして過給判定フラグとチョーク判定フラグの設定を終了したら図15に戻り、ステップ86〜88で次の4つの場合分けを行う。
【0165】
〈1〉過給判定フラグTBCRG=0かつチョーク判定フラグCHOKE=0のとき
〈2〉過給判定フラグTBCRG=0かつチョーク判定フラグCHOKE=0のとき
〈3〉過給判定フラグTBCRG=0かつチョーク判定フラグCHOKE=1のとき
〈4〉過給判定フラグTBCRG=1かつチョーク判定フラグCHOKE=0のとき
そして、上記〈1〉のときにはステップ89に進んで、過給無しかつチョーク無し時のオーバーラップ中の平均吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp1を、上記〈2〉のときにはステップ90に進んで過給無しかつチョーク有り時のオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp2を、上記〈3〉のときにはステップ91に進んで過給有りかつチョーク無し時のオーバーラップ中の平均吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp3を、上記〈4〉のときにはステップ92に進んで過給有りかつチョーク有り時の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp4をそれぞれ算出し、算出結果をオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmpに移す。
【0166】
ここで、過給無しかつチョーク無し時のオーバーラップ中吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp1の算出について図17のフローにより説明する
図17(図15ステップ89のサブルーチン)においてステップ121では、図14のステップ73、75で算出されている不活性ガスのガス定数REX、燃焼室5の排気弁閉時期における圧力PEVCを読み込む。
【0167】
ステップ122では、不活性ガスのガス定数REXと、図15のステップ81で読み込まれている燃焼室5の排気弁閉時期における温度TEVCとに基づき、後述するガス流量の算出式に用いる密度項MRSOLDを次式により算出する。
【0168】
MRSOLD=SQRT{1/(REX×TEVC)}…(28)
ここで、(28)式右辺の「SQRT」はすぐ右のカッコ内の値の平方根を計算させる関数である。
【0169】
なお、密度項MRSOLDの平方根計算が困難な場合は、(28)式の算出結果をマップとしてエンジンコントローラ31のメモリに予め記憶しておき、ガス定数REXと燃焼室5の排気弁閉時期における温度TEVCとからそのマップを検索することにより求めてもよい。
【0170】
ステップ123では、図15のステップ84で算出されている不活性ガスの比熱比SHEATRと、図16のステップ102で算出されている吸気排気圧力比PINBYEXとに基づき、後述するガス流量の算出式に用いる圧力差項MRSOLPを次式により算出する。
【0171】
Figure 0004055648
ステップ124では、これら密度項MRSOLD、圧力差項MRSOLPと、燃焼室5の排気弁閉時期における圧力PEVCとから、過給無しかつチョーク無し時のオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp1を次式(ガス流量の算出式)により算出し、その算出値をステップ125でオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmpに移す。
【0172】
MRESOLtmp1=1.4×PEVC×MRSOLD×MRSOLP…(30)
次に、過給無しかつチョーク有り時の吹き返し不活性ガス流量の算出について図18のフローにより説明する
図18(図15ステップ90のサブルーチン)においてステップ131、132では、図17のステップ121、122と同様にして、不活性ガスのガス定数REX、燃焼室5の排気弁閉時期における圧力PEVCを読み込み、これらから前述の(28)式により密度項MRSOLDを算出する。
【0173】
ステップ133では、図15のステップ84で算出されている不活性ガスの比熱比SHEATRに基づき、チョーク時圧力差項MRSOLPCを次式により算出する。
【0174】
Figure 0004055648
なお、(31)式の累乗計算と平方根計算とが困難な場合には、(31)式の算出結果を、チョーク時圧力差項MRSOLPCのテーブルとしてエンジンコントローラ31のメモリに予めに記憶しておき、不活性ガスの比熱比SHEATRからそのテーブルを検索することにより求めてもよい。
【0175】
ステップ134では、これら密度項MRSOLD、チョーク時圧力差項MRSOLPCと、燃焼室5の排気弁閉時期における圧力PEVCとから、過給無しかつチョーク有り時のオーバーラップ中吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp2を次式により算出し、その算出値をステップ135でオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmpに移す。
【0176】
MRESOLtmp2=PEVC×MRSOLD×MRSOLPC…(32)
次に、過給有りかつチョーク無し時の吹き返しガス流量の算出について図19のフローにより説明する
図19(図15ステップ91のサブルーチン)においてステップ141では、吸気圧力センサ44により検出される吸気圧力PINを読み込む。
【0177】
ステップ142では、図16のステップ106、107で算出されている不活性ガスの比熱比SHEATRと、図16のステップ102で算出されている吸気排気圧力比PINBYEXとから、過給時圧力差項MRSOLPTを次式により算出する。
【0178】
Figure 0004055648
なお、(33)式の累乗計算と平方根計算とが困難な場合は、(33)式の算出結果を、過給時圧力差項MRSOLPTのマップとしてエンジンコントローラ31のメモリに予め記憶しておき、不活性ガスの比熱比SHEATRと吸気排気圧力比PINBYEXとからそのマップを検索することにより求めてもよい。
【0179】
ステップ143では、この過給時圧力差項MRSOLPTと吸気圧力PINとに基づいて、過給有りかつチョーク無し時のオーバーラップ中吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp3を次式により算出し、その算出値をステップ144でオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmpに移す。
【0180】
MRESOLtmp3=−0.152×PIN×MRSOLPT…(34)
ここで、(34)式の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp3は負の値とすることで、オーバーラップ中に吸気系から排気系へ吹き抜ける混合気のガス流量を表すことができる。
【0181】
次に、過給有りかつチョーク有り時のオーバーラップ中吹き返し不活性ガス流量の算出について図20のフローにより説明する
図20(図15ステップ92のサブルーチン)においてステップ151、152では、図19のステップ141と同じく吸気圧力センサ44により検出される吸気圧力PINを読み込むと共に、図18のステップ132と同じくチョーク時圧力差項MRSOLPCを前述の(31)式により算出する。
【0182】
ステップ153では、このチョーク時圧力差項MRSOLPCと吸気圧力PINとに基づいて、過給有りかつチョーク有り時のオーバーラップ中吹き返しガス流量MRESOLtmp4を次式により算出し、その算出値をステップ154でオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmpに移す。
【0183】
MRESOLtmp4=−0.108×PIN×MRSOLPC…(35)
ここで、(35)式の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmp4も、MRESOLtmp3と同様、負の値とすることで、オーバーラップ中に吸気側から排気側へ吹き抜ける混合気のガス流量を表すことができる。
【0184】
このようにして、過給の有無とチョークの有無との組み合わせにより場合分けした、オーバーラップ中の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmpの算出を終了したら図15に戻り、ステップ93においてこのオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス流量MRESOLtmpとオーバーラップ期間中の積算有効面積ASUMOLとから、次式によりオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス量MRESOLを算出する。
【0185】
Figure 0004055648
このようにしてオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス量MRESOLの算出を終了したら図13に戻り、ステップ63において燃焼室5内の排気弁閉時期EVCにおける不活性ガス量MRESCYLと、このオーバーラップ中吹き返しガス量MRESOLとを加算して、つまり次式により内部不活性ガス量MRESを算出する。
【0186】
MRES=MRESCYL+MRESOL…(37)
前述のように、過給有り時にはオーバーラップ中吹き返し不活性ガス流量(MRESOLtmp3、MRESOLtmp4)が負となるため、上記(36)式のオーバーラップ中の吹き返し不活性ガス量MRESOLも負となり、このとき(37)式によれば、オーバーラップ中の吹き返し不活性ガス量MRESOLの分だけ内部不活性ガス量が減じられる。
【0187】
このようにして内部不活性ガス量MRESの算出を終了したら図12に戻り、ステップ54においてこの内部不活性ガス量MRESと、目標当量比TFBYAとを用いて、次式により残留不活性ガス率MRESFR(燃焼室5内の総ガス量に対する内部不活性ガス量の割合)を算出する。
【0188】
Figure 0004055648
これで残留不活性ガス率MRESFRの算出を総て終了する。
【0189】
(本実施形態の効果)
本実施形態では、燃料のモル分率や酸素のモル分率から反応確率RPROBAを求めている。これらのモル分率は、(68)式にあるように目標当量比TFBYA及び残留不活性ガス率MRESFRから算出することができ、また残留不活性ガス率MRESFRは、残留不活性ガス質量MRES、吸入空気質量MACYL及び目標当量比TFBYAに基づいて求めることができる。したがって、残留不活性ガス質量MRES、吸入空気質量MACYL及び目標当量比TFBYAを検出することで、反応確率RPROBAを求めることができるのである。そして、その反応確率RPROBAと、燃焼ガスの層流状態での燃焼速度である層流燃焼速度(SL1、SL2)と、燃焼ガス体積に近似させた燃焼ガス体積相当容積(V0、VTDC)と、基準クランク角θPMAX(所定クランク角)までの燃焼質量割合の変化代(BR1、BR2)とに基づいて、燃焼開始から基準クランク角θPMAXまでの燃焼期間BURN(=BURN1+BURN2)を算出するようにしたので、従来装置のように未燃ガス密度を用いることなく燃焼期間BURNを算出することが可能となり、これにより正確かつ容易にMBTの得られる基本点火時期MBTCALを算出することができる。反応確率RPROBAを求める方法としては、例えば、想定される運転状態ごとのマップを作成しておき、そのマップに基づいて求める方法も考えられるが、そのような方法ではマッチングの工数が膨大なものとなる。しかし、本実施形態では、上述の通り反応確率RPROBAを、残留不活性ガス質量mEGR、吸入空気質量mAIRを検出して、それらより算出するようにしたので、そのようなマッチング工数を必要としない。
【0190】
なお、燃料の平均分子量MFは冷却水温TWKによって変化し、低温であるほど「軽質成分」が多いので、燃料平均分子量MFも小さいが高温になるほど燃料平均分子量MFも大きくなる。そこで、その変化特性をマップ化しておき、このマップによりエンジン冷却水温に対する燃料平均分子量MFを求めれば、より正確な反応確率RPROBAを算出することができ、また、冷却水温が一定の状態については燃料平均分子量MFを一定値にすることで、より高速に反応確率RPROBAを算出することができる。また、理論空燃比付近で制御する場合であれば、空燃比を検出することなくTFBYA=1.0(一定値)として制御すればよい。そのようにすれば、より高速な処理が可能になる。
【0191】
以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。
【0192】
例えば、上記実施形態では、例えば、(68)式において酸素モル分率x02を算出し、その酸素モル分率x02から反応確率RPROBAを算出する場合で詳細に説明したが、(66)式を利用して酸素モル分率x02から燃料モル分率xFを算出することが可能である。したがって、まず燃料モル分率xFを算出し、その燃料モル分率xFから反応確率RPROBAを算出しても同様の効果を得ることができる。
【0193】
実施形態では、排気の一部を吸気に導入する外部EGR装置を備えてない場合で説明したが、外部EGR装置を備える場合にも本発明を適用することができる。この場合は外部EGR装置による残留不活性ガス率を前述の残留不活性ガス率MRESFRに加えてやればよい。なお、外部EGR装置による残留不活性ガス率の算出方法は公知である(特開平10−141150号公報参照)。
【0194】
なお、請求項1に記載の発明において、モル分率検出手段及び反応確率算出手段の機能は図5のステップ15により、燃焼速度算出手段の機能は図8のステップ168、図10のステップ188により、容積算出手段の機能は図8のステップ162により、質量算出手段の機能は図8のステップ171、図10のステップ191により、燃焼期間算出手段の機能は図8のステップ171、図10のステップ191、図11のステップ42により、基本点火時期算出手段の機能は図11のステップ43によりそれぞれ果たされている。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態のエンジンの制御システム図。
【図2】エンジンコントローラで実行される点火時期制御のブロック図。
【図3】燃焼室の圧力変化図。
【図4】燃焼質量割合の変化を説明する特性図。
【図5】物理量の算出を説明するためのフローチャート。
【図6】エンジンのクランクシャフトとコネクティングロッドの位置関係を説明するダイアグラム。
【図7】基準クランク角の特性図。
【図8】初期燃焼期間の算出を説明するためのフローチャート。
【図9】温度上昇率の特性図。
【図10】主燃焼期間の算出を説明するためのフローチャート。
【図11】基本点火時期の算出を説明するためのフローチャート。
【図12】残留不活性ガス率の算出を説明するためのフローチャート。
【図13】内部不活性ガス量の算出を説明するためのフローチャート。
【図14】EVC時不活性ガス量の算出を説明するためのフローチャート。
【図15】オーバーラップ中吹き返し不活性ガス量の算出を説明するためのフローチャート。
【図16】過給判定フラグ、チョーク判定フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図17】過給無しかつチョーク無し時のオーバーラップ中吹き返し不活性ガス流量の算出を説明するためのフローチャート。
【図18】過給無しかつチョーク有り時のオーバーラップ中吹き返し不活性ガス流量の算出を説明するためのフローチャート。
【図19】過給有りかつチョーク無し時のオーバーラップ中吹き返し不活性ガス流量の算出を説明するためのフローチャート。
【図20】過給有りかつチョーク有り時のオーバーラップ中吹き返し不活性ガス流量の算出を説明するためのフローチャート。
【図21】排気弁閉時期における燃焼室容積の特性図。
【図22】不活性ガスのガス定数の特性図。
【図23】オーバーラップ中の積算有効面積の特性図。
【図24】オーバーラップ中の積算有効面積の説明図。
【図25】不活性ガスの比熱比の特性図。
【図26】混合気の比熱比の特性図。
【符号の説明】
1 エンジン
5 燃焼室
11 点火装置(火花点火手段)
15 吸気弁
21 燃料インジェクタ
27 吸気VTC機構
31 エンジンコントローラ
33、34 クランク角センサ
43 吸気温度センサ
44 吸気圧力センサ
45 排気温度センサ
46 排気圧力センサ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ignition timing control device for an internal combustion engine, and more particularly to ignition timing control for setting a minimum ignition advance value (so-called MBT) necessary for generating a maximum shaft torque.
[0002]
[Prior art]
MBT is obtained by adding a predetermined ignition delay time B1 to the value obtained by dividing the total gas mass in the cylinder MASSC by the unburned gas density basic value DENS and the laminar flame velocity SLV, and converting this added value to the crank angle as a unit. Is calculated as the basic ignition timing (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-30535
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the knowledge obtained by the combustion analysis will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the change in the combustion mass ratio BR from the intake bottom dead center to the first half of the expansion stroke. The combustion mass ratio BR represents the ratio of the combustion gas mass to the fuel supplied to the combustion chamber, and this is a physical quantity that can be detected by combustion analysis. This combustion gas mass BR is 0% at the start of combustion, and reaches 100% by complete combustion. The inventor newly found that the combustion mass ratio BR at the reference crank angle θPMAX is constant and about 60% in this case.
[0005]
The reference crank angle θPMAX will be supplemented with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing a change in the combustion chamber pressure from the intake bottom dead center to the first half of the expansion stroke. When the air-fuel mixture is ignited by MBT, the crank angle when the pressure in the combustion chamber (combustion pressure) reaches the maximum value Pmax is the reference crank angle θPMAX. This reference crank angle θPMAX is substantially constant regardless of the combustion method, and is generally in the range of 12 to 15 degrees after compression top dead center and at most 10 to 20 degrees after compression top dead center.
[0006]
Here, if the period from the start of combustion until the combustion pressure of the mixture reaches the maximum value is defined as the combustion period, this combustion period is calculated by dividing the total gas mass in the combustion chamber by the laminar flow rate. It is basically possible to seek. Therefore, in the conventional apparatus, the combustion period is obtained by dividing the total gas mass MASSC by the unburned gas density basic value DENS and the turbulent flame speed basic value FLMT. Since the unburned gas density basic value DENS in the conventional apparatus is a value obtained by dividing the unburned gas mass by the unburned gas volume, theoretically, if these unburned gas mass and unburned gas volume are detected, the unburned gas mass is unburned. The gas density basic value DENS can be accurately obtained. However, since it is actually difficult to estimate the volume of unburned gas in the combustion chamber, the conventional apparatus obtains the unburned gas density basic value DENS based on the charging efficiency ITAC.
[0007]
However, if the unburned gas density basic value DENS is calculated by a function of only the charging efficiency ITAC corresponding to the mass as in the conventional device, the calculation accuracy is deteriorated only by the unburned gas volume integral that changes depending on the operating conditions. Therefore, the calculation accuracy of the combustion period is reduced by the amount of decrease, the calculation of the basic ignition timing becomes inaccurate, and a situation where MBT cannot be obtained may occur.
[0008]
The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and the combustion gas volume is approximated by the combustion chamber volume at that time. Instead, the mass of the combustion gas is introduced. An object of the present invention is to provide a new internal combustion engine ignition timing control apparatus incorporating recent combustion analysis results by calculating the combustion period based on the gas mass.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention detects the mole fraction of the combustion component in the total number of moles in the combustion chamber based on the operating state of the internal combustion engine, and shows the reaction probability indicating the ease of combustion of the combustion gas based on the detected mole fraction Combustion based on the combustion gas combustion rate, the volume corresponding to the combustion gas volume in the combustion chamber, and the mass of the combustion gas combusted in the combustion chamber from the start of combustion to the reference crank angle at which the combustion pressure is maximum. A combustion period from the start to the reference crank angle is calculated, and spark ignition is performed as a basic ignition timing at which MBT is obtained based on the combustion period.
[0010]
[Action / Effect]
According to the present invention, the combustion period is calculated based on the laminar combustion speed, the volume corresponding to the combustion gas volume approximated to the combustion gas volume, the newly introduced combustion gas mass, and the reaction probability. It is possible to calculate the combustion period without using the density, and thereby it is possible to calculate the basic ignition timing at which MBT can be obtained accurately and easily.
[0011]
In this case, since the above reaction probability depends on the residual inert gas ratio, the cooling water temperature, and the target equivalence ratio, the maximum value of the reaction probability obtained by the combination of these three parameters is set to 100%. It is conceivable to experimentally obtain the relationship between and the stored reaction probability as a table corresponding to the parameter in advance in the memory, but this method may increase the number of matching steps. In contrast, in the present invention, the mole fraction of the combustion component in the total number of moles in the combustion chamber is detected, and the reaction probability is calculated based on the mole fraction of the combustion component. Since the reaction probability can be calculated only with a certain calculation formula (see formula (67) described later), matching can be made unnecessary.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
[0013]
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the system of the present invention.
[0014]
The air is stored in the intake collector 2 and then introduced into the combustion chamber 5 of each cylinder via the intake manifold 3. Fuel is injected and supplied from a fuel injector 21 disposed in the intake port 4 of each cylinder. The fuel injected into the air is vaporized and mixed with the air to form a gas (air mixture) and flows into the combustion chamber 5. This air-fuel mixture is confined in the combustion chamber 5 when the intake valve 15 is closed, and is compressed by the rise of the piston 6.
[0015]
In order to ignite this compressed air-fuel mixture with a high-pressure spark, an ignition device 11 of an electronic power distribution system is provided in which an ignition coil with a built-in power transistor is arranged in each cylinder. That is, the ignition device 11 includes an ignition coil 13 that stores electrical energy from the battery, a power transistor that energizes and shuts off the primary side of the ignition coil 13, and a primary current of the ignition coil 13 that is provided on the ceiling of the combustion chamber 5. It includes a spark plug 14 that receives a high voltage generated on the secondary side of the ignition coil 13 due to interruption of the spark coil 13 and performs spark discharge.
[0016]
When a spark is blown off by the spark plug 14 slightly before the compression top dead center and the compressed mixture is ignited, the flame spreads and then explosively burns, and the gas pressure by this combustion works to push down the piston 6. This work is taken out as the rotational force of the crankshaft 7. The combusted gas (exhaust gas) is discharged into the exhaust passage 8 when the exhaust valve 16 is opened.
[0017]
A three-way catalyst 9 is provided in the exhaust passage 8. When the air-fuel ratio of the exhaust gas is in a narrow range (window) centered on the stoichiometric air-fuel ratio, the three-way catalyst 9 can efficiently remove harmful three components such as HC, CO, and NOx contained in the exhaust gas simultaneously. Since the air-fuel ratio is the ratio of the intake air amount and the fuel amount, the intake air amount introduced into the combustion chamber 5 per one cycle of the engine (crank angle 720 ° section in a four-cycle engine) and the fuel injector 21 From the fuel injector 21, the engine controller 31 determines the ratio of the fuel injection amount to the stoichiometric air-fuel ratio based on the intake air flow rate signal from the air flow meter 32 and the signals from the crank angle sensors (33, 34). The fuel injection amount of O and the O provided upstream of the three-way catalyst 92The air-fuel ratio is feedback controlled based on the signal from the sensor 35.
[0018]
A so-called electronically controlled throttle 22 in which a throttle valve 23 is driven by a throttle motor 24 is provided upstream of the intake collector 2. Since the torque required by the driver appears in the amount of depression of the accelerator pedal 41 (accelerator opening), the engine controller 31 determines a target torque based on a signal from the accelerator sensor 42, and a target air for realizing this target torque. The amount is determined, and the opening degree of the throttle valve 23 is controlled via the throttle motor 24 so as to obtain this target air amount.
[0019]
Cam sprockets and crank sprockets are attached to the front portions of the intake valve camshaft 25, the exhaust valve camshaft 26, and the crankshaft 7, respectively, and a timing chain (not shown) is hung around these sprockets so that the camshaft 25 and 26 are driven by the crankshaft 7 of the engine, and are interposed between the cam sprocket and the intake valve camshaft 25 to continuously adjust the phase of the intake valve cam with a constant operating angle. An exhaust valve cam control phase (hereinafter referred to as an “intake VTC mechanism”) 27 that can be controlled, and a cam sprocket and an exhaust valve camshaft 26 are interposed between the camshaft 26 and the exhaust valve cam. Valve timing control mechanism (hereinafter referred to as “exhaust VTC mechanism”) Say.) And a 28. When the opening / closing timing of the intake valve 15 and the opening / closing timing of the exhaust valve 16 are changed, the amount of the inert gas remaining in the combustion chamber 5 changes. As the amount of the inert gas in the combustion chamber 5 increases, the pumping loss is reduced and the fuel efficiency is improved. Therefore, the target intake valve closing timing and the target are determined by how much inert gas should remain in the combustion chamber 5 depending on the operating conditions. The exhaust valve closing timing is determined in advance, and the engine controller 31 determines the target intake valve closing timing and the target exhaust valve closing timing based on the operating conditions (engine load and rotational speed) at that time, and these target values are obtained. As described above, the intake valve closing timing and the exhaust valve closing timing are controlled via the actuators of the intake VTC mechanism 27 and the exhaust VTC mechanism 28.
[0020]
An intake air temperature signal from the intake air temperature sensor 43, an intake air pressure signal from the intake air pressure sensor 44, an exhaust gas temperature signal from the exhaust air temperature sensor 45, and an exhaust gas pressure signal from the exhaust air pressure sensor 46 are output from the water temperature sensor 37. The engine controller 31 that is input together with the coolant temperature signal controls the ignition timing that is the cutoff timing of the primary side current of the spark plug 14 via the power transistor 13.
[0021]
FIG. 2 is a block diagram of the ignition timing control performed in the engine controller 31. The ignition timing control section 51 and the ignition timing control section 61 are mainly composed. The ignition timing calculator 51 further includes an initial combustion period calculator 52, a main combustion period calculator 53, a combustion period calculator 54, a basic ignition timing calculator 55, and a previous combustion start timing calculator 56.
[0022]
The initial combustion period calculation unit 52 calculates a period from when the air-fuel mixture is ignited until flame nuclei are formed as the initial combustion period BURN1. The main combustion period calculation unit 53 calculates a period from when the flame kernel is formed until the combustion pressure reaches the maximum value Pmax as the main combustion period BURN2. The combustion period calculation unit 54 calculates the sum of the initial combustion period BURN1 and the main combustion period BURN2 as the combustion period BURN from the start of combustion to the maximum combustion pressure Pmax. The basic ignition timing calculation unit 55 calculates an ignition timing (this ignition timing is referred to as “basic ignition timing”) MBTCAL from which MBT is obtained based on the combustion period BURN.
[0023]
The ignition timing control unit 61 uses the basic ignition timing calculated in this way as an ignition timing command value, and the ignition plug 14 is ignited to the ignition coil 13 so that the ignition plug 14 ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 with this command value. The energization angle and the non-energization angle are controlled.
[0024]
As described above, the combustion period BURN is calculated by dividing the combustion period BURN into the initial combustion period BURN1 and the main combustion period BURN2, and the basic ignition timing MBTCAL is obtained according to the combustion period BURN based on the result obtained from the combustion analysis. Is based. Hereinafter, the ignition timing control based on the combustion analysis will be further described.
[0025]
As shown in FIG. 3, the crank angle at which the combustion pressure of the air-fuel mixture reaches the maximum value Pmax when the air-fuel mixture is ignited with MBT (minimum advance angle value at which maximum torque is obtained) is defined as a reference crank angle θPMAX [degATDC]. The reference crank angle θPMAX is substantially constant regardless of the combustion method, and is generally in the range of 12 to 15 degrees after compression top dead center, and at most 10 to 20 degrees after compression top dead center.
[0026]
FIG. 4 shows changes in the combustion mass ratio BR (combustion gas mass ratio) obtained by the combustion analysis in the combustion chamber in the spark ignition engine. The combustion mass ratio BR, which represents the ratio of the combustion mass to the fuel supplied to the combustion chamber, is 0% at the start of combustion and reaches 100% by complete combustion. Experiments have confirmed that the combustion mass ratio at the reference crank angle θPMAX is constant and about 60%.
[0027]
The combustion period corresponding to the change allowance until the combustion mass ratio BR reaches about 60% corresponding to the reference crank angle θPMAX from 0% is a period in which there is almost no change in both the combustion mass ratio and the combustion pressure immediately after the start of combustion. It is divided into an initial combustion period and a main combustion period in which the combustion mass ratio and the combustion pressure increase rapidly. The initial combustion period is a stage from the start of combustion until flame nuclei are formed, and the flame nuclei are formed when the combustion mass ratio changes from 0% to 2% to 10%. During this initial combustion period, the rate of increase in combustion pressure and combustion temperature is small, and the initial combustion period is long with respect to changes in the combustion mass ratio. The length of the initial combustion period is susceptible to changes in temperature and pressure in the combustion chamber.
[0028]
On the other hand, in the main combustion period, the flame propagates from the flame kernel to the outside, and the flame speed (that is, the combustion speed) increases rapidly. Therefore, the change in the combustion mass ratio during the main combustion period is larger than the change in the combustion mass ratio during the initial combustion period.
[0029]
In the engine controller 31, the period until the combustion mass ratio reaches 2% (changes) is set as the initial combustion period BURN1 [deg], and the period from the end of the initial combustion period BURN1 to the reference crank angle θPMAX (combustion chamber volume ratio) In other words, the main combustion period BURN2 [deg] is distinguished from 2% to about 60%. Then, a combustion period BURN [deg] that is the sum of the initial combustion period BURN1 and the main combustion period BURN2 is calculated, a reference crank angle θPMAX [degATDC] is subtracted from the combustion period BURN, and an ignition dead time equivalent crank described later is further calculated. The crank angle position to which the angle IGNDEAD [deg] is added is set as the basic ignition timing MBTCAL [degBTDC], which is the ignition timing at which MBT is obtained.
[0030]
The pressure and temperature in the combustion chamber 5 during the initial combustion period in which flame nuclei are formed are almost equivalent to the pressure and temperature at the time of ignition, but the ignition timing is calculated from this, but accurate ignition is performed from the beginning. The time cannot be set. Therefore, as shown in FIG. 2, the previous combustion start timing calculation unit 56 calculates the previous value of the basic ignition timing as the previous combustion start timing MBTCYCL [degBTDC], and gives this value to the initial combustion period calculation unit 52. In addition, the initial combustion period calculation unit 52 cyclically repeats the calculation of the initial combustion period so as to obtain a highly accurate result without a time delay.
[0031]
Next, the calculation of the basic ignition timing MBTCAL executed by the engine controller 31 will be described in detail with reference to the following flowchart.
[0032]
FIG. 5 is for calculating various physical quantities necessary for calculating the ignition timing, and is executed at regular time intervals (for example, every 10 msec).
[0033]
First, in step 11, the intake valve closing timing IVC [degBTDC], the collector internal temperature TCOL [K] detected by the temperature sensor 43, the collector internal pressure PCOL [Pa] detected by the pressure sensor 44, and the temperature sensor 45 are detected. Exhaust temperature TEXH [K], residual inert gas ratio MRESFR [%], cooling water temperature TWK [K] detected by temperature sensor 37, target equivalent ratio TFBYA, engine rotational speed NRPM [rpm] detected by crank angle sensor ], Dead ignition time DEADTIME [μsec] is read.
[0034]
Here, the crank angle sensor includes a position sensor 33 for detecting the position of the crankshaft 7 and a phase sensor 34 for detecting the position of the intake camshaft 25. The engine is based on signals from the two sensors 33 and 34. The rotational speed NRPM [rpm] is calculated.
[0035]
The intake valve closing timing IVC is known from the command value given to the intake VTC mechanism 27. Alternatively, the actual intake valve closing timing may be detected by the phase sensor 34.
[0036]
The residual inert gas ratio MRESFR is a value obtained by dividing the amount of inert gas remaining in the combustion chamber by the total amount of gas in the combustion chamber, and the calculation will be described later. The ignition dead time DEADTIME is a constant value.
[0037]
The target equivalent ratio TFBYA is calculated in a fuel injection amount calculation flow (not shown). The target equivalent ratio TFBYA is an unnamed number, and is a value represented by the following expression when the theoretical air-fuel ratio is 14.7.
[0038]
TFBYA = 14.7 / target air-fuel ratio (1)
For example, from equation (1), when the target air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, TFBYA = 1.0, and when the target air-fuel ratio is a lean value such as 22.0, TFBYA is a positive value less than 1.0. is there.
[0039]
In step 12, the volume of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC (that is, the volume at the compression start timing) VIVC [mThree] Is calculated. The volume VIVC of the combustion chamber 5 when the intake valve is closed is determined by the stroke position of the piston 6. The stroke position of the piston 6 is determined by the crank angle position of the engine.
[0040]
Referring to FIG. 6, consider a case where the rotation center 72 of the crankshaft 71 of the engine is offset from the center axis 73 of the cylinder. Assume that the connecting rod 74, the joint point 75 between the connecting rod 74 and the crankshaft 71, and the piston pin 76 that connects the connecting rod 74 and the piston are in the relationship shown in the figure. At this time, the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the closing timing of the intake valve can be expressed by the following equations (2) to (6).
[0041]
Figure 0004055648
Where Vc: gap volume [mThree],
ε: compression ratio,
D: cylinder bore diameter [m],
ST: Full piston stroke [m],
Hivc: distance [m] from the TDC of the piston pin 76 when the intake valve is closed
Hx: difference [m] between the maximum value and the minimum value of the distance from the TDC of the piston pin 76;
CND: length of connecting rod 74 [m],
CRoff: offset distance [m] of the nodal point 75 from the cylinder center axis 73,
PISoff: Crankshaft rotation center 72 offset distance [m] from cylinder center axis 73
θivc: Intake valve closing timing crank angle [degATDC],
θoff: an angle [deg] between a line connecting the piston pin 76 and the crankshaft rotation center 72 and a vertical line in TDC,
X: horizontal distance [m] between the nodal point 75 and the piston pin 76,
As described above, the crank angle θivc at the intake valve closing timing is determined by the command signal from the engine controller 31 to the intake VTC mechanism 27 and thus is known. By substituting the crank angle θivc (= IVC) at this time into the equations (2) to (6), the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the closing timing of the intake valve can be calculated. Therefore, in practice, the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing is set by a table using the intake valve closing timing IVC as a parameter. When the intake VTC mechanism 27 is not provided, a constant value can be given.
[0042]
In step 13, the temperature (that is, the compression start timing temperature) TINI [K] of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC is calculated. The temperature of the gas flowing into the combustion chamber 5 is a temperature of a gas in which the fresh air flowing into the combustion chamber 5 and the inert gas remaining in the combustion chamber 5 are mixed. The temperature of the fresh air flowing into the combustion chamber 5 is Since the temperature of the inert gas equal to the fresh air temperature TCOL in the intake collector 2 and remaining in the combustion chamber 5 can be approximated by the exhaust temperature TEXH near the exhaust port portion, the temperature of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC. TINI is the following from the fresh air temperature TCOL in the intake collector 2, the exhaust gas temperature TEXH, and the residual inert gas ratio MRESFR that is the ratio of the inert gas remaining in the combustion chamber 5 at the timing when the intake valve closing timing IVC is reached. It can be obtained by an expression.
[0043]
TINI = TEXH × MRESFR + TCOL × (1−MRESFR) (7)
In step 14, the pressure (that is, compression start timing pressure) PINI [Pa] at the intake valve closing timing IVC of the combustion chamber 5 is calculated. That is, the collector internal pressure PCOL at the timing when the intake valve closing timing IVC is reached is taken in as the pressure PINI at the intake valve closing timing IVC.
[0044]
In step 15, a reaction probability RPROBA [%] is calculated. This reaction probability RPROBA is a dimensionless value representing the flammability of the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 and depends on three parameters: the residual inert gas ratio MRESFR, the cooling water temperature TWK [K], and the target equivalent ratio TFBYA. Therefore, it can be expressed by the following formula.
[0045]
RPROBA = f3 (MRESFR, TWK, TFBYA) (8)
Hereinafter, the reaction probability RPROBA will be described. When the combustion in the combustion chamber is approximated by constant volume combustion, the reaction rate (combustion rate) in the overall chemical reaction when the air-fuel mixture in the combustion chamber burns can be expressed as follows.
[0046]
[Expression 1]
Figure 0004055648
Furthermore, [F], [O2] Is represented below.
[0047]
[Expression 2]
Figure 0004055648
Also, laminar burning velocity SLIs generally expressed as:
[0048]
[Equation 3]
Figure 0004055648
Therefore:
[0049]
[Expression 4]
Figure 0004055648
In this formula, “A1"Is a constant term," F1(P) ”is the pressure dependent term,“ G1(T) ”is a temperature-dependent term, so“ xF m / 2・ XO2 n / 2"Corresponds to the reaction probability. That is, if the reaction probability is high, the combustion speed is high, and if the reaction probability is low, the combustion speed is low. The reaction probability is a correction term representing the flammability of the air-fuel mixture in the combustion chamber.
[0050]
Where the fuel mole fraction xFAnd oxygen mole fraction xO2Seeking relationship with. First, mAIR; Mass of intake air, mF; Inhaled fuel mass, mO2; Inhaled oxygen mass has the following relationship.
[0051]
mAIR: MF = 14.7: 1
mAIR: MO2 = 1: 0.23
In addition, there is the following relationship.
[0052]
xF= MF/ MF
xO2= MO2/ MO2
The average molecular weight MF of the fuel varies depending on the cooling water temperature TWK. That is, since various components are contained in gasoline, the components to be vaporized change as the temperature changes. Therefore, the fuel average molecular weight MF varies depending on the temperature. The lower the temperature, the more “light components”, so the fuel average molecular weight MF is smaller, but the higher the temperature, the larger the fuel average molecular weight MF. The fuel average molecular weight MF is determined by correcting that point. Since the evaporation characteristic with respect to the temperature change of the general gasoline fuel is known, the value of the fuel average molecular weight MF with respect to the atmospheric temperature can be mapped from this characteristic. In addition, the intake port during the intake stroke with respect to the engine coolant temperature and the atmospheric temperature in the combustion chamber can be obtained in advance by experiments or the like. Therefore, the fuel average molecular weight value with respect to the engine coolant temperature can be obtained from these values.
[0053]
Further, as shown in the equation (1), “TFBYA = 14.7 (theoretical air / fuel ratio) / target air / fuel ratio”.
[0054]
From the above, fuel mole fraction xFAnd oxygen mole fraction xO2There is a relationship between
[0055]
[Equation 5]
Figure 0004055648
Therefore, the reaction probability RPROBA is as follows.
[0056]
[Formula 6]
Figure 0004055648
As is clear from the equations (67) and (66), the reaction probability can be obtained if the molar fraction of either fuel or oxygen is known.
[0057]
Also, for example, the mole fraction of oxygen xO2Is represented by the residual inert gas ratio MRESFR (= MRES / {MRES + MACYL × (1 + TFBYA / 14.7)}) as follows.
[0058]
[Expression 7]
Figure 0004055648
Therefore, the reaction probability is as follows.
[0059]
[Equation 8]
Figure 0004055648
As is apparent from this equation, the reaction probability can be obtained if the residual inert gas ratio MRESFR is known, and the residual inert gas ratio MRESFR = mEGR/ {MEGR+ MAIR× (1 + TFBYA / 14.7)}, so that the residual inert gas mass mEGRAnd intake air mass mAIRIf the air-fuel ratio or equivalent ratio is detected, the reaction probability can be obtained. A specific calculation method will be described later. This residual inert gas mass mEGRIs described below as a label “MRES”.
[0060]
If the cooling water temperature is constant, the fuel average molecular weight MF may be constant. In the case of controlling near the stoichiometric air-fuel ratio, the control may be performed with TFBYA = 1.0 (constant value). By doing in this way, calculation can be simplified and the reaction probability RPROBA can be calculated at higher speed.
[0061]
In step 16, a reference crank angle θPMAX [degATDC] is calculated. As described above, the reference crank angle θPMAX does not fluctuate very much, but it still tends to advance as the engine speed NRPM increases. Therefore, the reference crank angle θPMAX can be expressed by the following equation as a function of the engine speed NRPM. it can.
[0062]
θPMAX = f4 (NRPM) (9)
Specifically, the reference crank angle θPMAX is obtained by searching a table of characteristics shown in FIG. 7 stored in advance in the memory of the engine controller 31 from the engine speed NRPM. In order to facilitate calculation, the reference crank angle θPMAX can be regarded as constant.
[0063]
Finally, in step 17, the ignition dead time equivalent crank angle IGNDEAD [deg] is calculated. The ignition dead time equivalent crank angle IGNDEAD is a crank angle section from the timing at which the engine controller 31 outputs a signal for cutting off the primary current of the ignition coil 13 until the ignition plug 14 actually ignites, and can be expressed by the following equation. .
[0064]
IGNDEAD = f5 (DEADTIME, NRPM) (10)
Here, the ignition dead time DEADTIME is set to 200 μsec. Equation (10) is for calculating the ignition dead time equivalent crank angle IGNDEAD that is the crank angle corresponding to the ignition dead time DEADTIME from the engine speed NRPM.
[0065]
FIG. 8 is for calculating the initial combustion period BURN1 [deg], and FIG. 10 is for calculating the main combustion period BURN2 [deg], which is executed at regular intervals (for example, every 10 msec). 8 and 10 are executed following FIG. Either of FIGS. 8 and 10 may be executed first.
[0066]
First, referring to FIG. 8, in step 161, the previous combustion start timing MBTCYCL [degBTDC], and the volume VIVC [m at the intake valve closing timing calculated in step 12 of FIG.Three], The temperature TINI [K] at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 calculated in step 13 of FIG. 5, and the pressure PINI [Pa at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 calculated in step 14 of FIG. ], The engine speed NRPM [rpm], and the reaction probability RPROBA [%] calculated in step 15 of FIG.
[0067]
Here, the previous combustion start timing MBTCYCL is a value one cycle before [degBTDC] of the basic ignition timing MBTCAL, and the calculation thereof will be described later with reference to FIG.
[0068]
In step 162, the volume V0 [m at the combustion start timing of the combustion chamber 5 is set.Three] Is calculated. As described above, the ignition timing (combustion start timing) here is not the basic ignition timing MBTCAL calculated in the current cycle but a value one cycle before the basic ignition timing. That is, the volume V0 at the combustion start timing of the combustion chamber 5 is calculated from MBTCYCL, which is a value one cycle before the basic ignition timing, by the following equation.
[0069]
V0 = f6 (MBTCYCL) (11)
Specifically, the volume V0 of MBTCYCL in the combustion chamber 5 is calculated from the stroke position of the piston 6 at the previous combustion start timing MBTCYCL and the bore diameter of the combustion chamber 5. In step 12 of FIG. 5, the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing IVC is obtained by searching a table of intake valve closing timing volumes using the intake valve closing timing as a parameter. Here, MBTCYCL is set as a parameter. The volume V0 of the combustion chamber 5 at the previous combustion start time MBTCYCL may be obtained by searching the table of the previous combustion start time volume.
[0070]
In step 163, an effective compression ratio Ec at the combustion start timing is calculated. The effective compression ratio Ec is a dimensionless value, and is a value obtained by dividing the volume V0 of the combustion chamber 5 at the combustion start timing by the volume VIVC of the combustion chamber 5 at the intake valve closing timing, as shown in the following equation.
[0071]
Ec = f7 (V0, VIVC) = V0 / VIVC (12)
In step 164, the temperature increase rate TCOMP in the combustion chamber 5 from the intake valve closing timing IVC to the combustion start timing is calculated based on the effective compression ratio Ec as shown in the following equation.
[0072]
TCOMP = f8 (Ec) = Ec ^ (κ−1) (13)
Where κ: specific heat ratio,
Equation (13) is an equation for the rate of temperature rise of the adiabatic compressed gas. Note that “^” on the right side of the equation (13) represents power calculation. This symbol is also used in the formula described later.
[0073]
κ is a value obtained by dividing the constant pressure specific heat of the gas adiabatically compressed by the constant volume specific heat. If the gas adiabatically compressed is air, κ = 1.4, and this value may be used simply. However, the calculation accuracy can be further improved by experimentally determining the value of κ for the air-fuel mixture.
[0074]
FIG. 9 illustrates equation (13). Therefore, it is also possible to obtain the temperature increase rate TCOMP by storing a table with such characteristics in advance in the memory of the engine controller 31 and searching the table based on the effective compression ratio Ec.
[0075]
In step 165, the temperature T0 [K] at the combustion start timing of the combustion chamber 5 is multiplied by the temperature TINI at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 by the temperature increase rate TCOMP, that is,
T0 = TINI × TCOMP (14)
It is calculated by the following formula.
[0076]
Steps 166 and 167 are the same as steps 164 and 165. That is, at step 166, the pressure increase rate PCOMP in the combustion chamber 5 from the intake valve closing timing IVC to the combustion start timing is calculated based on the effective compression ratio Ec as shown in the following equation.
[0077]
PCOMP = f9 (Ec) = Ec ^ κ (41)
Where κ: specific heat ratio,
The equation (41) is also an equation for the rate of increase in pressure of gas that is adiabatically compressed in the same manner as the equation (13). “^” On the right side of the equation (41) represents power calculation as in the equation (13).
[0078]
κ is the same as the value used in the above equation (13). If the gas to be adiabatically compressed is air, κ = 1.4, and this value may be used simply. However, the calculation accuracy can be further improved by obtaining the value of κ from the composition and temperature of the air-fuel mixture.
[0079]
It is also possible to obtain a pressure increase rate PCOMP by storing a table having the same characteristics as in FIG. 9 in advance in the memory of the engine controller 31 and searching the table based on the effective compression ratio Ec.
[0080]
In step 167, the pressure P0 [Pa] at the combustion start timing of the combustion chamber 5 is multiplied by the pressure PINI at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 by the pressure increase rate PCOMP, that is,
P0 = PINI × PCOMP (42)
It is calculated by the following formula.
[0081]
In step 168, the laminar combustion speed SL1 [m / sec] in the initial combustion period is calculated by the following equation (known).
[0082]
Figure 0004055648
Where Tstd: reference temperature [K],
Pstd: Reference pressure [Pa]
SLstd: reference laminar burning velocity [m / sec] at reference temperature Tstd and reference pressure Pstd,
T0: temperature [K] at the combustion start timing of the combustion chamber 5;
P0: pressure [Pa] at the combustion start timing of the combustion chamber 5;
The laminar combustion velocity (laminar flame velocity) is the flame propagation velocity in the absence of gas flow, and is independent of the compression velocity in the combustion chamber 5 and the intake air flow velocity in the combustion chamber 5. 5 is known to be a function of the temperature and pressure of 5. Therefore, the laminar combustion speed in the initial combustion period is a function of the combustion start temperature T0 and the combustion start pressure P0, and as described later, the main combustion period. Is a function of the compression top dead center temperature TTDC and the compression top dead center pressure PTDC. This is because the laminar combustion speed generally varies depending on the engine load, the residual inert gas ratio in the combustion chamber 5, the intake valve closing timing, the specific heat ratio, and the intake air temperature. Since it is a factor that affects the temperature T and the pressure P, it is assumed that the laminar combustion speed can be finally defined by the temperature T and the pressure P in the combustion chamber 5.
[0083]
In the above equation (15), the reference temperature Tstd, the reference pressure Pstd, and the reference laminar combustion speed SLstd are values determined in advance by experiments.
[0084]
Under a pressure of 2 bar or more, which is a normal pressure in the combustion chamber 5, the pressure term (P0 / Pstd) in the equation (15)-0.16Is a small value. Therefore, the pressure term (P0 / Pstd)-0.16It is also possible to define the reference laminar combustion speed SLstd only by the reference temperature Tstd, with a constant value.
[0085]
Accordingly, when the reference temperature Tstd is 550 [K], the reference laminar combustion speed SLstd is 1.0 [m / sec], and the pressure term is 0.7, the temperature T0 and the laminar combustion speed at the combustion start timing The relationship with SL1 can be approximately defined by the following equation.
[0086]
SL1 = f11 (T0)
= 1.0 × 0.7 × (T0 / 550)2.18... (16)
In step 169, the gas flow turbulence intensity ST1 in the initial combustion period is calculated. The turbulence intensity ST1 of the gas flow is a dimensionless value, and depends on the flow rate of fresh air flowing into the combustion chamber 5 and the penetration of injected fuel from the fuel injector 21.
[0087]
The flow rate of fresh air flowing into the combustion chamber 5 depends on the shape of the intake passage, the operating state of the intake valve 15, and the shape of the intake port 4 where the intake valve 15 is provided. The penetration of the injected fuel depends on the injection pressure of the fuel injector 21, the fuel injection period, and the combustion injection timing.
[0088]
Finally, the turbulence strength ST1 of the gas flow during the initial combustion period can be expressed by the following equation as a function of the engine speed NRPM.
[0089]
ST1 = f12 (NRPM) = C1 × NRPM (17)
Where C1: constant,
It is also possible to obtain the turbulence intensity ST1 from a table using the rotational speed NRPM as a parameter.
[0090]
In step 170, the gas combustion speed FLAME1 [m / sec] in the initial combustion period is calculated from the laminar combustion speed S1 and the turbulence intensity ST1 by the following equation.
[0091]
FLAME1 = SL1 × ST1 (18)
If there is gas turbulence in the combustion chamber 5, the gas combustion speed changes. Equation (18) takes into account the contribution (influence) to the combustion speed associated with this gas turbulence.
[0092]
In step 171, the initial combustion period BURN1 [deg] is calculated by the following equation.
[0093]
Figure 0004055648
However, AF1: Reaction area of flame kernel (fixed value) [m2],
The equation (19) and the equation (22) to be described later are derived from the following basic equation that the combustion period is obtained by dividing the mass of the combustion gas by the combustion speed. The equations (19) and (22) The numerator and denominator on the right-hand side do not immediately indicate the mass of combustion gas or the burning rate.
[0094]
Figure 0004055648
(Supplement 1) The unburned gas density of the right-hand side denominator of the equation is the unburned gas mass [g] and the unburned gas volume [m].Three], The unburned gas density cannot be accurately calculated by the function of only the charging efficiency ITAC corresponding to the mass as in the conventional apparatus. Therefore, experimental formulas shown in the above formula (19) and formula (22) to be described later are obtained for the first time by introducing a predetermined approximation to the formula (complement 1) while checking the experimental results.
[0095]
Here, BR1 on the right side of the equation (19) is a change amount of the combustion mass ratio from the combustion start timing to the end timing of the initial combustion period BURN1, and here BR1 = 2% is set. (NRPM × 6) on the right side of the equation (19) is a process for converting the unit from rpm to crank angle (deg). The reaction area AF1 of the flame kernel is set experimentally.
[0096]
Further, it can be assumed that the combustion chamber volume does not change during the initial combustion period. Therefore, when calculating the initial combustion period BURN1, the combustion chamber volume V0 at the start of combustion, which is the first combustion chamber volume, is employed.
[0097]
Next, the flow of FIG. 10 is followed. In step 181, similarly to step 161 of FIG. 8, the volume VIVC [m at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 calculated in step 12 of FIG.Three], The temperature TINI [K] at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 calculated in step 13 of FIG. 5, and the pressure PINI [Pa at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 calculated in step 14 of FIG. ], The engine speed NRPM [rpm], the reaction probability RPROBA [%] calculated in step 15 of FIG. [G], the external inert gas amount MEGR [g] is read.
[0098]
Here, although the external EGR device is not shown in FIG. 1, as far as FIG. 10 is concerned, the description will be made on the premise of an engine equipped with the external EGR device. In this case, the external inert gas amount MEGR may be calculated using, for example, a known method (see Japanese Patent Laid-Open No. 10-141150). It should be noted that when an engine that does not include an external EGR device as in the present embodiment shown in FIG. 1 is used, it is sufficient to handle the external inert gas amount MEGR = 0. The calculation of the cylinder fresh air amount MACYL and the internal inert gas amount MRES will be described later with reference to FIG.
[0099]
Steps 182 and 183 are the same as steps 163 and 164 in FIG. That is, in step 182, the effective compression ratio Ec at the compression top dead center time. 2 is calculated. Effective compression ratio Ec 2 is also a dimensionless value like the effective compression ratio Ec of the above equation (12). As shown in the following equation, the volume VTDC at the compression top dead center of the combustion chamber 5 is determined at the closing timing of the intake valve of the combustion chamber 5. The value divided by the volume VIVC.
[0100]
Ec 2 = f13 (VTDC, VIVC) = VTDC / VIVC (43)
In equation (43), the volume VTDC at the time of compression top dead center of the combustion chamber 5 is constant regardless of the operating conditions, and may be stored in the memory of the engine controller 31 in advance.
[0101]
In step 183, the temperature increase rate TCOMP due to adiabatic compression in the combustion chamber 5 during the period from the intake valve closing timing IVC to the compression top dead center. 2 is an effective compression ratio Ec as shown in the following equation: 2 is calculated.
[0102]
Figure 0004055648
Where κ: specific heat ratio,
A characteristic table similar to that in FIG. 9 is stored in advance in the memory of the engine controller 31 and the effective compression ratio Ec. By searching the table from 2, the temperature rise rate TCOMP 2 can also be obtained.
[0103]
In step 184, the total gas mass MGAS [g] in the combustion chamber 5 is calculated from the cylinder fresh air amount MACYL, the target equivalent ratio TFBYA, the internal inert gas amount MRES, and the external inert gas amount MEGR by the following equation.
[0104]
Figure 0004055648
“1” in the parentheses on the right side of the equation (45) is a fresh air, and “TFBYA / 14.7” is a fuel.
[0105]
In step 185, the total gas mass MGAS of the combustion chamber 5, the cylinder fresh air amount MACYL, and the target equivalent ratio TFBYA are used to calculate the temperature increase amount (combustion increase temperature) TBURN [K] due to the combustion of the air-fuel mixture using the following equation. .
[0106]
Figure 0004055648
Where Q: constant heating value of fuel,
BRk: Combustion mass ratio of fuel in cylinder,
Cv: constant volume specific heat,
The numerator on the right side of the equation (46) means the total heat generated by the fuel in the cylinder [J], and the denominator means the temperature increase rate per unit generated heat [J / K]. That is, the equation (46) is an approximate equation applied to the thermodynamic formula.
[0107]
Here, the combustion mass ratio BRk of the in-cylinder fuel is adapted in advance through experiments or the like. For example, 60% / 2 = 30% is set. In this embodiment, since the combustion mass ratio BR reaches about 60% as the combustion period, the intermediate 30% is set as BRk.
[0108]
Since the constant calorific value Q of fuel varies depending on the type of fuel, it is obtained in advance by experiments or the like according to the type of fuel. The constant volume specific heat Cv is a value of 2 to 3, and the representative value is adapted beforehand by an experiment or the like. However, the calculation accuracy can be further improved by obtaining the value of the constant volume specific heat Cv from the composition and temperature of the air-fuel mixture.
[0109]
In step 186, the temperature TTDC [K] at the compression top dead center of the combustion chamber 5 is changed from the temperature TINI at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 to the temperature increase rate TCOMP to the compression top dead center. Multiply by 2 and add the combustion rise temperature TBURN to the multiplication value, that is, the following equation is used.
[0110]
TTDC = TINI × TCOMP 2 + TBURN (47)
In step 187, the temperature TTDC and the volume VTDC at the compression top dead center of the combustion chamber 5 and the pressure PINI, the volume VIVC and the temperature TINI at the intake valve closing timing of the combustion chamber 5 are The pressure PTDC [K] is calculated.
[0111]
PTDC = PINI × VIVC × TTDC / (VTDC × TINI) (48)
Equation (48) is obtained using the equation of state. That is, the following equation of state is established using the pressure, volume and temperature (PINI, VIVC, TINI) at the intake valve closing timing.
[0112]
PINI x VIVC = n · R · TINI (Supplement 2)
Where n is the number of moles
R: gas constant,
Since the volume is almost equal in the vicinity of the compression top dead center, the following equation of state is established using the pressure, volume and temperature (PTDC, VTDC, TTDC) at the compression top dead center.
[0113]
PTDC × VTDC = n · R · TTDC (Supplement 3)
When n · R is eliminated from both (complement 3) and the above (complement 2) and PTDC is solved, the above equation (48) is obtained.
[0114]
In step 188, similarly to step 168 of FIG. 8, the laminar combustion speed SL2 [m / sec] in the main combustion period is calculated by the following equation (known).
[0115]
Figure 0004055648
Where Tstd: reference temperature [K],
Pstd: Reference pressure [Pa]
SLstd: reference laminar burning velocity [m / sec] at reference temperature Tstd and reference pressure Pstd,
TTDC: temperature [K] at the compression top dead center of the combustion chamber 5;
PTDC: pressure [Pa] at the compression top dead center of the combustion chamber 5
The explanation of the equation (49) is the same as the equation (16). That is, the reference temperature Tstd, the reference pressure Pstd, and the reference laminar combustion speed SLstd in the equation (49) are values determined in advance by experiments. Under a pressure of 2 bar or more, which is a normal pressure in the combustion chamber 5, the pressure term (PTDC / Pstd) in the equation (49)-0.16Is a small value. Therefore, the pressure term (PTDC / Pstd)-0.16It is also possible to define the reference laminar combustion speed SLstd only by the reference temperature Tstd, with a constant value. Therefore, when the reference temperature Tstd is 550 [K], the reference laminar combustion speed SLstd is 1.0 [m / sec], and the pressure term is 0.7, the temperature TTDC at the compression top dead center and the laminar combustion The relationship with the speed SL2 can be approximately defined by the following equation.
[0116]
Figure 0004055648
In step 189, the gas flow turbulence intensity ST2 in the main combustion period is calculated. The turbulence intensity ST2 of the gas flow can be expressed by the following equation as a function of the engine speed NRPM, similarly to the turbulence intensity ST1 of the gas flow during the initial combustion period.
[0117]
ST2 = f17 (NRPM) = C2 × NRPM (20)
Where C2 is a constant,
It is also possible to obtain the turbulence intensity ST2 from a table using the rotation speed as a parameter.
[0118]
In step 190, from the laminar combustion speed SL2 [m / sec] and the turbulence intensity ST2 of the gas flow in the main combustion period, the combustion speed FLAME2 [m / sec] in the main combustion period is calculated by the following equation.
[0119]
FLAME2 = SL2 × ST2 (21)
However, SL2: Laminar burning velocity [m / sec],
Equation (21) considers the contribution to the combustion speed associated with gas turbulence, as in Equation (18).
[0120]
In step 191, the main combustion period BURN2 [deg] is calculated by the following equation similar to the equation (19).
[0121]
Figure 0004055648
However, AF2: reaction area of flame kernel [m2]
Here, BR2 on the right side of equation (22) is a change in the combustion mass ratio from the start timing to the end timing of the main combustion period. Since the combustion mass ratio BR becomes 2% at the end of the initial combustion period, and then the main combustion period starts and the combustion mass ratio BR reaches 60% and the main combustion period ends, BR2 = 60 % -2% = 58% is set. AF2 is an average reaction area in the growth process of the flame kernel, and is set to a fixed value experimentally determined in advance, like AF1 in the equation (19).
[0122]
During the main combustion period, the combustion chamber volume changes with the compression top dead center interposed therebetween. That is, it can be considered that the compression top dead center position exists at the approximate center between the start timing of the main combustion period and the end timing of the main combustion period. In addition, the combustion chamber volume does not change much in the vicinity of the compression top dead center even if the crank angle changes. Therefore, the combustion chamber volume in the main combustion period is represented by the combustion chamber volume VTDC at the compression top dead center.
[0123]
FIG. 11 is for calculating the basic ignition timing MBTCAL [degBTDC], and is executed at regular intervals (for example, every 10 msec). It is executed following the flow executed later in FIGS.
[0124]
In step 41, the initial combustion period BURN1 calculated in step 171 in FIG. 8, the main combustion period BURN2 calculated in step 191 in FIG. 10, and the ignition timing dead time equivalent crank calculated in step 16 in FIG. The angle IGNDEAD and the reference crank angle θPMAX calculated in step 17 of FIG. 5 are read.
[0125]
In step 42, the sum of the initial combustion period BURN1 and the main combustion period BURN2 is calculated as the combustion period BURN [deg].
[0126]
In step 43, the basic ignition timing MBTCAL [degBTDC] is calculated by the following equation.
[0127]
MBTCAL = BURN−θPMAX + IGNDEAD (23)
In step 44, the value obtained by subtracting the ignition dead time equivalent crank angle IGNDEAD from the basic ignition timing MBTCAL is calculated as the previous combustion start timing MBTCYCL [degBTDC].
[0128]
The basic ignition timing MBTCAL calculated in this way is transferred to the ignition register as an ignition timing command value, and an ignition signal for cutting off the primary current from the engine controller 31 at a timing when the actual crank angle coincides with the ignition timing command value. It is output to the ignition coil 13.
[0129]
If the basic ignition timing MBTCAL calculated in step 43 is used as the ignition timing command value for the current cycle, the previous combustion start timing MBTCYCL calculated in step 44 is displayed until the ignition timing for the next cycle is reached. 8 in step 162.
[0130]
Next, FIG. 12 is for calculating the residual inert gas ratio MRESFR in the combustion chamber 5 and is executed at regular intervals (for example, every 10 msec). This flow is executed prior to the flow of FIG.
[0131]
In step 51, the output of the air flow meter 32 and the target equivalent ratio TFBYA are read. In step 52, based on the output of the air flow meter 32, a new air amount (cylinder fresh air amount) MACYL flowing into the combustion chamber 5 is calculated. As a method for calculating the cylinder fresh air amount MACYL, a known method may be used (see JP 2001-50091 A).
[0132]
In step 53, an internal inert gas amount MRES in the combustion chamber 5 is calculated. The calculation of the internal inert gas amount MRES will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0133]
In FIG. 13 (subroutine of step 53 in FIG. 12), in step 61, an inert gas amount MRESCYL at the exhaust valve closing timing EVC in the combustion chamber 5 is calculated. The calculation of the inert gas amount MRESCYL will be further described with reference to the flowchart of FIG.
[0134]
14 (subroutine of step 61 in FIG. 13), in step 71, the exhaust valve closing timing EVC [degBTDC], the exhaust temperature TEXH [K] detected by the temperature sensor 45, and the exhaust pressure PEXH [kPa] detected by the pressure sensor 46 ].
[0135]
Here, just as the intake valve closing timing IVC is known from the command value given to the intake VTC mechanism 27, the exhaust valve closing timing EVC is also known from the command value given to the exhaust VTC mechanism 28.
[0136]
In step 72, the volume VEVC of the combustion chamber 5 at the exhaust valve closing timing EVC is calculated. This may be obtained by searching a table using the exhaust valve closing timing as a parameter, similarly to the volume VIVC at the intake valve closing timing IVC. That is, when the exhaust valve VTC mechanism 28 is provided, the volume VEVC at the exhaust valve closing timing EVC of the combustion chamber 5 may be obtained by searching the table shown in FIG. 21 from the exhaust valve closing timing EVC. When the exhaust VTC mechanism 28 is not provided, a constant value can be given.
[0137]
Although not shown, when a mechanism for changing the compression ratio is provided, the combustion chamber volume VEVC at the exhaust valve closing timing corresponding to the amount of change in the compression ratio is obtained from the table. When a mechanism for changing the compression ratio in addition to the exhaust VTC mechanism 28 is provided, the combustion chamber volume at the exhaust valve closing timing is obtained by searching a map corresponding to the exhaust valve closing timing and the compression ratio change amount.
[0138]
In step 73, the gas constant REX of the inert gas in the combustion chamber 5 is obtained by searching the table shown in FIG. 22 from the target equivalent ratio TFBYA. As shown in FIG. 22, the gas constant REX of the inert gas is the smallest when the target equivalence ratio TFBYA is 1.0, that is, the stoichiometric air-fuel ratio, and is larger or smaller than this.
[0139]
In step 74, the temperature TEVC of the combustion chamber 5 at the exhaust valve closing timing EVC is estimated based on the exhaust temperature TEXH. For simplicity, the exhaust temperature TEXH may be set as TEVC as it is. Note that the temperature TEVC of the combustion chamber 5 at the closing timing of the exhaust valve changes depending on the amount of heat corresponding to the fuel injection amount of the injector 21. Therefore, if such characteristics are taken into consideration, the calculation accuracy of TEVC is improved.
[0140]
In step 75, the pressure PEVC at the exhaust valve closing timing EVC of the combustion chamber 5 is calculated based on the exhaust pressure PEXH. Simply, the exhaust pressure PEXH may be set to PEVC.
[0141]
In step 76, from the volume VEVC at the exhaust valve closing timing EVC of the combustion chamber 5, the temperature TEVC at the exhaust valve closing timing EVC, the pressure PEVC at the exhaust valve closing timing EVC, and the inert gas gas constant REX, the exhaust valve of the combustion chamber 5 is obtained. The inert gas amount MRESCYL at the closing timing EVC is calculated by the following equation.
[0142]
MRESCYL = (PEVC × VEVC) / (REX × TEVC) (24)
When the calculation of the inert gas amount MRESCYL at the exhaust valve closing timing EVC of the combustion chamber 5 is completed in this way, the process returns to FIG. 13, and in step 62, the overlap of the intake and exhaust valves 15 and 16 (“O / L” in the figure). The amount of inactive gas MRESOL during the overlap is calculated, which is the amount of inert gas that is blown back from the exhaust side to the intake side.
[0143]
The calculation of the inert gas amount MRESOL will be described with reference to the flow of FIG.
[0144]
In FIG. 15 (subroutine of step 62 in FIG. 13), in step 81, the intake valve opening timing IVO [degBTDC], the exhaust valve closing timing EVC [degBTDC], and the exhaust valve of the combustion chamber 5 calculated in step 74 of FIG. The temperature TEVC at the closing timing EVC is read.
[0145]
Here, since the intake valve opening timing IVO is a timing earlier than the intake valve closing timing IVC by the opening angle of the intake valve 15, the opening angle of the intake valve 15 (which is known in advance) from the intake valve closing timing IVC. Can be sought.
[0146]
In step 82, the overlap amount VTCOL [deg] of the intake and exhaust valves is calculated from the following equation from the intake valve opening timing IVO and the exhaust valve closing timing EVC.
[0147]
VTCOL = IVO + EVC (25)
For example, the intake valve opening timing IVO is at the intake top dead center position when the intake VTC mechanism 27 actuator is not energized, and the intake valve opening timing is advanced from the intake top dead center when the intake VTC mechanism 27 actuator is energized. The exhaust valve closing timing EVC is at the exhaust top dead center when the exhaust VTC mechanism 28 actuator is not energized, and the exhaust valve closing timing EVC is at the exhaust top dead center when the exhaust valve VTC mechanism 28 actuator is energized. In the case of more advanced characteristics, the sum of IVO and EVC becomes the overlap amount VTCOL of the intake and exhaust valves.
[0148]
In step 83, the integrated effective area ASUMOL during the overlap is calculated by searching the table shown in FIG. 23 from the overlap amount VTCOL of the intake and exhaust valves. As shown in FIG. 23, the integrated effective area ASUMOL during the overlap is a value that increases as the overlap amount VTCOL of the intake and exhaust valves increases.
[0149]
Here, FIG. 24 is an explanatory diagram of the integrated effective area ASUMOL during the overlap of the intake and exhaust valves, where the horizontal axis indicates the crank angle, and the vertical axis indicates the respective opening areas of the intake valve 12 and the exhaust valve 15. Yes. The effective opening area at any time during the overlap is the smaller of the exhaust valve opening area and the intake valve opening area. The integrated effective area ASUMOL in the entire period during the overlap is an integral value (hatched portion in the figure) during the period in which the intake valve 15 and the exhaust valve 16 are open.
[0150]
By calculating the accumulated effective area ASUMOL during the overlap in this way, the overlap amount between the intake valve 15 and the exhaust valve 16 can be approximated as one orifice (outflow hole), and the state of the exhaust system and The gas flow rate passing through the virtual orifice can be simply calculated from the state of the intake system.
[0151]
In step 84, the specific heat ratio SHEATR of the inert gas remaining in the combustion chamber 5 is obtained by searching a map shown in FIG. 25 from the target equivalent ratio TFBYA and the temperature TEVC at the exhaust valve closing timing EVC of the combustion chamber 5. calculate. As shown in FIG. 25, the specific heat ratio SHEATR of the inert gas remaining in the combustion chamber is the smallest when the target equivalent ratio TFBYA is in the vicinity of 1.0, and it is larger or smaller than that. Further, under the condition where the target equivalent ratio TFBYA is constant, the temperature TEVC at the exhaust valve closing timing EVC of the combustion chamber 5 becomes smaller as the temperature becomes higher.
[0152]
In step 85, a supercharging determination flag TBCRG and a choke determination flag CHOKE are set. The setting of the supercharging determination flag TBCRG and the choke determination flag CHOKE will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0153]
In FIG. 16 (subroutine of step 85 in FIG. 15), in step 101, the intake pressure PIN detected by the intake pressure sensor 44 and the pressure PEVC at the exhaust valve closing timing EVC of the combustion chamber 5 calculated in step 75 of FIG. Is read.
[0154]
In step 102, an intake exhaust pressure ratio PINBYEX is calculated from the intake pressure PIN and the pressure PEVC at the exhaust valve closing timing EVC of the combustion chamber 5 by the following equation.
[0155]
PINBYEX = PIN / PEVC (26)
This intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is an unknown number, and 1 is compared with this in step 103. When the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is 1 or less, it is determined that there is no supercharging, and the routine proceeds to step 104 where the supercharging determination flag TBCRG (initially set to zero) = 0.
[0156]
If the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is greater than 1, it is determined that there is supercharging, and the routine proceeds to step 105 where the supercharging determination flag TBCRG = 1.
[0157]
In step 106, the specific heat ratio MIXAIRSHR of the air-fuel mixture is obtained by searching the table shown in FIG. 26 from the target equivalent ratio TFBYA read in step 51 of FIG. 12, and this is obtained in step 107 as the specific heat ratio of the inert gas. Replace with SHEATR. As shown in FIG. 26, the specific heat ratio MIXAIRSHR of the air-fuel mixture is a value that increases as the target equivalent ratio TFBYA decreases.
[0158]
In steps 106 and 107, the specific heat ratio SHEATR of the inert gas is replaced with the specific heat ratio MIXAIRSHR of the air-fuel mixture in consideration of supercharging such as turbocharging or inertial supercharging. That is, during supercharging, the gas flow during the overlap of the intake / exhaust valve is directed (blows through) from the intake system to the exhaust system. In this case, the specific heat ratio of the gas passing through the virtual orifice is the specific heat of the inert gas. By changing the ratio to the specific heat ratio of the air-fuel mixture, the amount of gas blown through is accurately estimated, and the amount of internal inert gas is accurately calculated.
[0159]
In step 108, based on the specific heat ratio SHEATR of the inert gas calculated in step 84 of FIG. 15 or steps 106 and 107 of FIG. 16, the minimum and maximum choke determination thresholds SLCHOKEL and SLCHOKEH are calculated by the following equations. To do.
[0160]
Figure 0004055648
These choke determination threshold values SLCHOKE and SLCHOKEH calculate the limit value for choking.
[0161]
If it is difficult to calculate each power of (27a) right side and (27b) right side in step 108, the calculation results of equations (27a) and (27b) are used as the minimum choke determination threshold value SLCHOKEL table and maximum choke determination. The threshold value SLCHOKEH table may be stored in advance in the memory of the engine controller 31 and obtained by searching the table from the specific heat ratio SHEATR of the inert gas.
[0162]
In step 109 and step 110, it is determined whether or not the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is within the range of not less than the minimum choke determination threshold value SLCHOKEEL and not more than the maximum choke determination threshold value SLCHOKEH, that is, not in the choke state. judge. If the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX is within the range, it is determined that there is no choke, and the routine proceeds to step 111 where the choke determination flag CHOKE (initially set to zero) = 0.
[0163]
If the intake / exhaust pressure ratio P1NBYEX is not within the range, it is determined that choke is present, and the routine proceeds to step 112 where the choke determination flag CHOKE = 1 is set.
[0164]
When the setting of the supercharging determination flag and the choke determination flag is thus completed, the process returns to FIG. 15 and the following four cases are performed in steps 86 to 88.
[0165]
<1> When supercharging judgment flag TBCRG = 0 and choke judgment flag CHOKE = 0
<2> When supercharging determination flag TBCRG = 0 and choke determination flag CHOKE = 0
<3> When supercharging determination flag TBCRG = 0 and choke determination flag CHOKE = 1
<4> When supercharging determination flag TBCRG = 1 and choke determination flag CHOKE = 0
Then, when the above <1>, the routine proceeds to step 89 where the average blowback inert gas flow rate MRESOLtmp1 during the overlap without supercharging and without choke is set, and when the above <2>, the routine proceeds to step 90 and no supercharging occurs. In the case of <3>, the blowback inert gas flow rate MRESOLtmp2 during the overlap with the choke is advanced to step 91, and the average blowback inert gas flow rate MRESOLtmp3 in the overlap with the supercharge and without the choke is set as < 4>, the routine proceeds to step 92, where the blowback inert gas flow rate MRESOLtmp4 with supercharging and with choke is calculated, respectively, and the calculated result is transferred to the overlapped blowback inert gas flow rate MRESOLtmp.
[0166]
Here, the calculation of the inert gas flow rate MRESOLtmp1 during the overlap when there is no supercharging and no choke will be described with reference to the flow of FIG.
In FIG. 17 (subroutine of step 89 in FIG. 15), in step 121, the gas constant REX of the inert gas calculated in steps 73 and 75 in FIG. 14 and the pressure PEVC at the exhaust valve closing timing of the combustion chamber 5 are read.
[0167]
In step 122, based on the gas constant REX of the inert gas and the temperature TEVC at the exhaust valve closing timing of the combustion chamber 5 read in step 81 of FIG. Is calculated by the following equation.
[0168]
MRSOLD = SQRT {1 / (REX × TEVC)} (28)
Here, “SQRT” on the right side of equation (28) is a function that calculates the square root of the value in the parenthesis on the right.
[0169]
If the square root of the density term MRSOLD is difficult to calculate, the calculation result of equation (28) is stored in advance in the memory of the engine controller 31 as a map, and the gas constant REX and the temperature of the combustion chamber 5 at the exhaust valve closing timing are stored. You may obtain | require by searching the map from TEVC.
[0170]
In step 123, based on the specific heat ratio SHEATR of the inert gas calculated in step 84 of FIG. 15 and the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX calculated in step 102 of FIG. The pressure difference term MRSOLP used is calculated by the following equation.
[0171]
Figure 0004055648
In step 124, from the density term MRSOLD, the pressure difference term MRSOLP, and the pressure PEVC at the exhaust valve closing timing of the combustion chamber 5, the blow-back inert gas flow rate MRESOLtmp1 during overlap without supercharging and without choke is expressed by the following equation. In step 125, the calculated value is transferred to the blown back inert gas flow rate MRESOLtmp.
[0172]
MRESOLtmp1 = 1.4 × PEVC × MRSOLD × MRSOLP (30)
Next, the calculation of the blown back inert gas flow rate when there is no supercharging and when there is choke will be described with reference to the flow of FIG.
In FIG. 18 (subroutine of step 90 in FIG. 15), in steps 131 and 132, the gas constant REX of the inert gas and the pressure PEVC at the exhaust valve closing timing of the combustion chamber 5 are read in the same manner as steps 121 and 122 in FIG. From these, the density term MRSOLD is calculated by the aforementioned equation (28).
[0173]
In step 133, the choke pressure difference term MRSOLPC is calculated by the following equation based on the specific heat ratio SHEATR of the inert gas calculated in step 84 of FIG.
[0174]
Figure 0004055648
If it is difficult to calculate the power and square root of equation (31), the calculation result of equation (31) is stored in advance in the memory of the engine controller 31 as a table of choke pressure difference term MRSOLPC. It may be obtained by searching the table from the specific heat ratio SHEATR of the inert gas.
[0175]
In step 134, from the density term MRSOLD, the choke pressure difference term MRSOLPC, and the pressure PEVC when the combustion chamber 5 is closed, the inert gas flow rate MRESOLtmp2 blown back during overlap without supercharging and with choke is calculated. In step 135, the calculated value is transferred to the blown back inert gas flow rate MRESOLtmp.
[0176]
MRESOLtmp2 = PEVC × MRSOLD × MRSOLPC (32)
Next, calculation of the blowback gas flow rate with supercharging and without choke will be described with reference to the flow of FIG.
In FIG. 19 (subroutine of step 91 in FIG. 15), in step 141, the intake pressure PIN detected by the intake pressure sensor 44 is read.
[0177]
In step 142, the supercharging pressure difference term MRSOLPT is calculated from the specific heat ratio SHEATR of the inert gas calculated in steps 106 and 107 of FIG. 16 and the intake / exhaust pressure ratio PINBYEX calculated in step 102 of FIG. Is calculated by the following equation.
[0178]
Figure 0004055648
If the power calculation and the square root calculation of Expression (33) are difficult, the calculation result of Expression (33) is stored in advance in the memory of the engine controller 31 as a map of the supercharging pressure difference term MRSOLPT, You may obtain | require by searching the map from the specific heat ratio SHEATR of an inert gas, and the intake exhaust pressure ratio PINBYEX.
[0179]
In step 143, based on the pressure difference term at the time of supercharging MRSOLPT and the intake pressure PIN, the inactive gas flow rate MRESOLtmp3 during the overlap with supercharging and without choke is calculated by the following equation, and the calculated value is calculated in step 143. At 144, the flow returns to the blown back inert gas flow rate MRESOLtmp.
[0180]
MRESOLtmp3 = −0.152 × PIN × MRSOLPT (34)
Here, by setting the blown back inert gas flow rate MRESOLtmp3 in the equation (34) to a negative value, the gas flow rate of the air-fuel mixture blown from the intake system to the exhaust system during the overlap can be expressed.
[0181]
Next, the calculation of the flow rate of the inert gas blown back during overlap with supercharging and with choke will be described with reference to the flow of FIG.
In FIG. 20 (subroutine of step 92 in FIG. 15), in steps 151 and 152, the intake pressure PIN detected by the intake pressure sensor 44 is read in the same way as in step 141 in FIG. The term MRSOLPC is calculated by the aforementioned equation (31).
[0182]
In step 153, based on the choke pressure difference term MRSOLPC and the intake pressure PIN, the overlap blow-back gas flow rate MRESOLtmp4 with supercharging and with choke is calculated by the following equation, and the calculated value is exceeded in step 154. Transfer to blown inert gas flow rate MRESOLtmp during lap.
[0183]
MRESOLtmp4 = −0.108 × PIN × MRSOLPC (35)
Here, the blown back inert gas flow rate MRESOLtmp4 of the equation (35) can also represent a gas flow rate of the air-fuel mixture blown from the intake side to the exhaust side during the overlap by setting a negative value similarly to MRESOLtmp3.
[0184]
Thus, when the calculation of the blown back inert gas flow rate MRESOLtmp during the overlap, which is classified according to the combination of the presence or absence of supercharging and the presence or absence of choke, is completed, the flow returns to FIG. From the inert gas flow rate MRESOLtmp and the integrated effective area ASUMOL during the overlap period, the blown back inert gas amount MRESOL during the overlap is calculated by the following equation.
[0185]
Figure 0004055648
When the calculation of the blown-back inert gas amount MRESSOL during the overlap is completed in this way, the process returns to FIG. 13, and in step 63, the inert gas amount MRESCYL at the exhaust valve closing timing EVC in the combustion chamber 5 and the blow-back during the overlap are returned. The internal inert gas amount MRES is calculated by adding the gas amount MRESOL, that is, the following equation.
[0186]
MRES = MRESCYL + MRESSOL (37)
As described above, when the supercharging is performed, the flow-back inert gas flow rate (MRESOLtmp3, MRESOLtmp4) during the overlap becomes negative, so that the flow-back inert gas amount MRESOL during the overlap of the above equation (36) also becomes negative. According to the equation (37), the internal inert gas amount is reduced by the amount of the blown back inert gas amount MRESOL during the overlap.
[0187]
When the calculation of the internal inert gas amount MRES is completed in this manner, the flow returns to FIG. 12. In step 54, using the internal inert gas amount MRES and the target equivalent ratio TFBYA, the residual inert gas rate MRESFR is calculated by the following equation. (Ratio of the amount of internal inert gas to the total amount of gas in the combustion chamber 5) is calculated.
[0188]
Figure 0004055648
This completes the calculation of the residual inert gas ratio MRESFR.
[0189]
(Effect of this embodiment)
In this embodiment, the reaction probability RPROBA is obtained from the fuel mole fraction and the oxygen mole fraction. These mole fractions can be calculated from the target equivalent ratio TFBYA and the residual inert gas ratio MRESFR as in the equation (68), and the residual inert gas ratio MRESFR is the residual inert gas mass MRES, the suction It can be determined based on the air mass MACYL and the target equivalent ratio TFBYA. Therefore, the reaction probability RPROBA can be obtained by detecting the residual inert gas mass MRES, the intake air mass MACYL, and the target equivalent ratio TFBYA. And the reaction probability RPROBA, the laminar combustion speed (SL1, SL2) which is the combustion speed in the laminar state of the combustion gas, the combustion gas volume equivalent volume (V0, VTDC) approximated to the combustion gas volume, The combustion period BURN (= BURN1 + BURN2) from the start of combustion to the reference crank angle θPMAX is calculated based on the change rate (BR1, BR2) of the combustion mass ratio up to the reference crank angle θPMAX (predetermined crank angle). Thus, unlike the conventional apparatus, the combustion period BURN can be calculated without using the unburned gas density, whereby the basic ignition timing MBTCAL from which the MBT can be obtained can be calculated accurately and easily. As a method for obtaining the reaction probability RPROBA, for example, a method for creating a map for each assumed operating state and obtaining the map based on the map may be considered. However, such a method requires a large number of matching steps. Become. However, in this embodiment, as described above, the reaction probability RPROBA is set to the residual inert gas mass m.EGR, Intake air mass mAIRSuch a matching man-hour is not required since the values are detected and calculated from them.
[0190]
Note that the average molecular weight MF of the fuel varies depending on the cooling water temperature TWK, and since there are more “light components” as the temperature is lower, the fuel average molecular weight MF is also larger as the temperature is higher, but the fuel average molecular weight MF is smaller. Therefore, if the change characteristic is mapped and the fuel average molecular weight MF with respect to the engine cooling water temperature is obtained from this map, the reaction probability RPROBA can be calculated more accurately, and the fuel temperature is constant when the cooling water temperature is constant. By setting the average molecular weight MF to a constant value, the reaction probability RPROBA can be calculated at a higher speed. If the control is performed in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, the control may be performed with TFBYA = 1.0 (a constant value) without detecting the air-fuel ratio. By doing so, higher speed processing becomes possible.
[0191]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are equivalent to the present invention.
[0192]
For example, in the above embodiment, for example, in formula (68), the oxygen mole fraction x02And its oxygen mole fraction x02As described in detail in the case of calculating the reaction probability RPROBA from the equation (66), the oxygen mole fraction x02To fuel mole fraction xFCan be calculated. Therefore, first the fuel mole fraction xFAnd calculate the fuel mole fraction xFEven if the reaction probability RPROBA is calculated from the above, the same effect can be obtained.
[0193]
In the embodiment, the case where the external EGR device that introduces part of the exhaust gas into the intake air is not provided has been described, but the present invention can also be applied to the case where the external EGR device is provided. In this case, the residual inert gas rate by the external EGR device may be added to the above-mentioned residual inert gas rate MRESFR. Note that a method for calculating the residual inert gas ratio by an external EGR device is known (see Japanese Patent Laid-Open No. 10-141150).
[0194]
In the first aspect of the invention, the functions of the mole fraction detecting means and the reaction probability calculating means are according to step 15 in FIG. 5, and the functions of the combustion rate calculating means are according to step 168 in FIG. 8 and step 188 in FIG. The function of the volume calculation means is according to step 162 of FIG. 8, the function of the mass calculation means is according to step 171 of FIG. 8 and step 191 of FIG. 10, and the function of the combustion period calculation means is step 171 of FIG. 191 and step 42 in FIG. 11, the function of the basic ignition timing calculation means is performed by step 43 in FIG. 11.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an engine control system diagram according to an embodiment.
FIG. 2 is a block diagram of ignition timing control executed by an engine controller.
FIG. 3 is a pressure change diagram of a combustion chamber.
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a change in combustion mass ratio.
FIG. 5 is a flowchart for explaining calculation of a physical quantity.
FIG. 6 is a diagram for explaining the positional relationship between an engine crankshaft and a connecting rod.
FIG. 7 is a characteristic diagram of a reference crank angle.
FIG. 8 is a flowchart for explaining calculation of an initial combustion period.
FIG. 9 is a characteristic diagram of temperature rise rate.
FIG. 10 is a flowchart for explaining calculation of a main combustion period.
FIG. 11 is a flowchart for explaining calculation of basic ignition timing.
FIG. 12 is a flowchart for explaining calculation of a residual inert gas ratio.
FIG. 13 is a flowchart for explaining the calculation of the amount of internal inert gas.
FIG. 14 is a flowchart for explaining calculation of the amount of inert gas during EVC.
FIG. 15 is a flowchart for explaining calculation of the amount of inert gas blown back during overlap.
FIG. 16 is a flowchart for explaining the setting of a supercharging determination flag and a choke determination flag.
FIG. 17 is a flowchart for explaining calculation of the flow rate of the inert gas blown back during overlap when there is no supercharging and no choke.
FIG. 18 is a flowchart for explaining the calculation of the flow rate of the inert gas blown back during overlap when there is no supercharging and there is a choke.
FIG. 19 is a flowchart for explaining calculation of the flow rate of the inert gas blown back during overlap when there is supercharging and no choke.
FIG. 20 is a flowchart for explaining the calculation of the flow rate of the inert gas blown back during overlap when there is supercharging and when choke is present.
FIG. 21 is a characteristic diagram of the combustion chamber volume when the exhaust valve is closed.
FIG. 22 is a characteristic diagram of the gas constant of an inert gas.
FIG. 23 is a characteristic diagram of an integrated effective area during overlap.
FIG. 24 is an explanatory diagram of an integrated effective area during overlap.
FIG. 25 is a characteristic diagram of a specific heat ratio of an inert gas.
FIG. 26 is a characteristic diagram of the specific heat ratio of the air-fuel mixture.
[Explanation of symbols]
1 engine
5 Combustion chamber
11 Ignition device (spark ignition means)
15 Intake valve
21 Fuel injector
27 Intake VTC mechanism
31 Engine controller
33, 34 Crank angle sensor
43 Intake air temperature sensor
44 Intake pressure sensor
45 Exhaust temperature sensor
46 Exhaust pressure sensor

Claims (9)

燃焼室内の総モル数に占める燃焼成分のモル分率を検出するモル分率検出手段と、
前記燃焼成分のモル分率、燃焼成分の平均分子量及び目標当量比に基づいて燃焼ガスの燃焼のしやすさを示す反応確率を算出する反応確率算出手段と、
燃焼ガスの層流状態での燃焼速度である層流燃焼速度を算出し、さらにその層流燃焼速度に基づいて燃焼ガスの燃焼速度を算出する燃焼速度算出手段と、
燃焼室内の燃焼ガス体積に相当する容積を算出する容積算出手段と、
燃焼開始から燃焼圧力が最大となる基準クランク角までに前記燃焼室内で燃焼する燃焼ガスの質量を算出する質量算出手段と、
前記反応確率、燃焼速度、燃焼ガス体積相当容積及び燃焼ガス質量に基づいて燃焼開始から前記基準クランク角までの燃焼期間を算出する燃焼期間算出手段と、
前記燃焼期間に基づいてMBTの得られる基本点火時期を算出する基本点火時期算出手段と、
前記基本点火時期で火花点火を行う火花点火手段と、
を備える内燃機関の点火時期制御装置。
A mole fraction detecting means for detecting the mole fraction of the combustion component in the total number of moles in the combustion chamber;
Reaction probability calculation means for calculating a reaction probability indicating the ease of combustion of combustion gas based on the molar fraction of the combustion component, the average molecular weight of the combustion component and the target equivalent ratio ;
A combustion speed calculating means for calculating a laminar combustion speed which is a combustion speed in a laminar flow state of the combustion gas, and further calculating a combustion speed of the combustion gas based on the laminar combustion speed ;
Volume calculating means for calculating a volume corresponding to the combustion gas volume in the combustion chamber;
Mass calculating means for calculating the mass of combustion gas combusted in the combustion chamber from the start of combustion to a reference crank angle at which the combustion pressure is maximum;
Combustion period calculation means for calculating a combustion period from the start of combustion to the reference crank angle based on the reaction probability, the combustion speed, the volume corresponding to the combustion gas volume, and the combustion gas mass;
Basic ignition timing calculation means for calculating a basic ignition timing for obtaining MBT based on the combustion period;
Spark ignition means for performing spark ignition at the basic ignition timing;
An ignition timing control device for an internal combustion engine.
前記燃焼成分のモル分率は燃料のモル分率である、
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
The mole fraction of the combustion component is the mole fraction of fuel,
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition timing control device is an internal combustion engine.
前記燃焼成分のモル分率は酸素のモル分率である、
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
The mole fraction of the combustion component is the mole fraction of oxygen,
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition timing control device is an internal combustion engine.
前記燃焼成分のモル分率は、燃料のモル分率と酸素のモル分率との積である、
ことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
The mole fraction of the combustion component is the product of the mole fraction of fuel and the mole fraction of oxygen.
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the ignition timing control device is an internal combustion engine.
燃焼室内の総ガスに占める不活性ガスの残留割合である残留不活性ガス率を算出する残留不活性ガス率算出手段を有し、
前記残留不活性ガス率に基づいて前記燃料のモル分率を算出する、
ことを特徴とする請求項2又は請求項4に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
A residual inert gas ratio calculating means for calculating a residual inert gas ratio that is a residual ratio of the inert gas in the total gas in the combustion chamber;
Calculating a mole fraction of the fuel based on the residual inert gas fraction;
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 2 or 4, wherein the ignition timing control device is an internal combustion engine.
燃焼室内の総ガスに占める不活性ガスの残留割合である残留不活性ガス率を算出する残留不活性ガス率算出手段を有し、
前記残留不活性ガス率に基づいて前記酸素のモル分率を算出する、
ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
A residual inert gas ratio calculating means for calculating a residual inert gas ratio that is a residual ratio of the inert gas in the total gas in the combustion chamber;
Calculating the mole fraction of oxygen based on the residual inert gas fraction;
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 3 or 4, wherein the ignition timing control device is an internal combustion engine.
運転条件に応じて空燃比を相違させる場合に、
前記空燃比を算出するか又は検出する手段を有し、
前記空燃比にも基づいて前記燃料のモル分率を算出する、
ことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
When changing the air-fuel ratio according to the operating conditions,
Means for calculating or detecting the air-fuel ratio;
Calculating a molar fraction of the fuel based on the air-fuel ratio;
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the ignition timing control device is an internal combustion engine.
運転条件に応じて空燃比を相違させる場合に、
前記空燃比を算出するか又は検出する手段を有し、
前記空燃比にも基づいて前記酸素のモル分率を算出する、
ことを特徴とする請求項6に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
When changing the air-fuel ratio according to the operating conditions,
Means for calculating or detecting the air-fuel ratio;
Calculating the mole fraction of oxygen based on the air-fuel ratio;
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 6.
機関温度を検出する機関温度検出手段を有し、
前記機関温度に応じて前記燃料のモル分率を補正する、
ことを特徴とする請求項2、請求項4、請求項5又は請求項7のいずれか1項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
An engine temperature detecting means for detecting the engine temperature;
Correcting the mole fraction of the fuel according to the engine temperature;
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 2, 4, 5, and 7.
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