JP4158747B2 - Ignition timing control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、ノックを発生しないように点火時期を制御する内燃機関の点火時期制御装置に関するものである。 The present invention relates to an ignition timing control device for an internal combustion engine that controls ignition timing so as not to cause knocking.
エンジンの点火時期は燃費や出力に影響し、また点火時期がずれるとノッキングや失火を生じるおそれがあるので、その制御は非常に重要である。通常は、10〜15degATDCでシリンダ内圧力が最大圧になるように点火時期を制御している。しかし、点火時期設定の基本となる最大トルク最小進角点火時期(Minimmum Spark Advance for Best Torque;以下「MBT」と略す)は、エンジン回転速度、負荷、空燃比、EGR率等によって時々刻々と変動する。そこで従来は、エンジン回転速度や負荷に応じて設定した基本点火時期マップと、さまざまな運転状態を想定した補正値マップとを備え、運転状態に応じてそれらのマップを参照して制御していた。しかし、そのような方法では、精度を向上させるためにマップの格子数やマップそのものを増やさなければならず、マップを作成するために膨大な予備実験を要する。 The ignition timing of the engine affects fuel consumption and output, and if the ignition timing is deviated, there is a risk of knocking or misfiring, so that control is very important. Normally, the ignition timing is controlled so that the cylinder pressure becomes the maximum at 10 to 15 degATDC. However, the maximum torque minimum advance ignition timing (Minimum Spark Advance for Best Torque; hereinafter abbreviated as “MBT”), which is the basis for setting the ignition timing, varies from moment to moment depending on engine speed, load, air-fuel ratio, EGR rate, etc. To do. Therefore, conventionally, a basic ignition timing map set according to the engine speed and load and a correction value map assuming various operating conditions are provided, and control is performed by referring to these maps according to the operating conditions. . However, in such a method, in order to improve accuracy, the number of grids of the map and the map itself must be increased, and enormous preliminary experiments are required to create the map.
また、従来は、ノックをセンサによって検出したら、それをフィードバックして点火時期を遅らせている。しかし、この方法では実際に発生したノックを検出してからフィードバック制御を行うので、制御遅れを回避できない。そこで特許文献1では、クランク角に対する気筒内圧力及び演算開始クランク角の気筒内ガス温度を入力し、それらに基づいて、気筒内ガスが断熱圧縮されるとの仮定のもとで気筒内ガス温度を計算して、その気筒内ガス温度が1200K以上に達した時点がノック発生時期であるとして、ノック発生時期を予測している。
ところで、1/τマップから自着火時期を求めるものが知られている。これによれば圧縮開始から燃焼に至るまでの燃焼室内の未燃ガスの圧力温度をトレースして知ることで、より精度よく自着火時期を求めることができる。しかしながら、特許文献1では圧力センサを用いて筒内圧力を直接検出している。このようにセンサを用いる方式では、運転条件が種々変化した場合には、その都度適合する必要があるので、適合工数が多大なものとなっていた。また燃料性状によって熱発生量や燃焼速度等の燃焼状態が変化するので、燃料性状が変わると自着火時期も変化する。したがって、燃料性状を考慮せずに適合させては精度が劣り、燃料性状をも考慮して適合させては適合工数が莫大なものとなる。
By the way, what calculates | requires self-ignition time from a 1 / τ map is known. According to this, the auto-ignition timing can be determined more accurately by tracing and knowing the pressure temperature of the unburned gas in the combustion chamber from the start of compression to combustion. However, in
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、多くの適合工数を必要とすることなく、また燃料性状をも考慮することで、より正確な点火時期制御を行うことが可能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。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and does not require a large number of man-hours, and more accurate ignition timing control is also taken into account by taking fuel properties into consideration. An object of the present invention is to provide an ignition timing control device for an internal combustion engine.
本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.
本発明は、内燃機関で消費される燃料の性状を推定又は検出する燃料性状推定・検出手段(500)と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段(51)と、前記燃料性状及び運転状態に基づいて、筒内温度及び筒内圧力を算出する筒内温度圧力算出手段(531)と、前記筒内温度に基づいて未燃ガスの比熱比を算出する未燃ガス物性値算出手段(53221)と、前記未燃ガス比熱比と前記筒内圧力に基づいて未燃ガス温度を算出する未燃ガス温度算出手段(53222)と、前記未燃ガス温度と前記筒内圧力と前記燃料性状に基づいて筒内ガスの着火遅れを算出する着火遅れ算出手段(5323)と、前記着火遅れを時間積分してノック発生指標を算出するノック発生指標算出手段と(5324)、前記ノック発生指標に基づいてノックを発生しない限界の点火時期を算出するノック限界点火時期算出手段(54〜55)と、を有することを特徴とする。 The present invention includes a fuel property estimation / detection means (500) for estimating or detecting a property of fuel consumed in an internal combustion engine, an operation state detection means (51) for detecting an operation state of the internal combustion engine, the fuel property and based on operating conditions, the cylinder temperature and pressure calculation means for calculating the temperature inside the cylinder pressure and the cylinder (531), unburned gas property value calculation for calculating the specific heat ratio of the unburned gas, based on the in-cylinder temperature Means (53221), unburned gas temperature calculating means (53222) for calculating an unburned gas temperature based on the unburned gas specific heat ratio and the in-cylinder pressure, the unburned gas temperature , the in-cylinder pressure, and the Ignition delay calculation means (5323) for calculating the ignition delay of the in-cylinder gas based on the fuel properties, knock generation index calculation means for calculating the knock generation index by time integration of the ignition delay (5324), and the occurrence of the knock based to index And calculates the ignition timing limit which does not generate knock Te knock limit ignition timing calculation means (54-55), characterized by having a.
燃料性状によって熱発生量や燃焼速度等の燃焼状態が変化するので、燃料性状によって着火遅れ時間も変わる。着火遅れ時間とノック発生のしやすさには、強い相関がある。そこで本発明では、燃料性状及び運転状態に基づいて、筒内の温度及び圧力を算出し、その筒内温度圧力及び燃料性状に基づいて、筒内ガスの着火遅れを算出し、ノックを発生しない限界の点火時期を算出するようにしたので、より正確なノック限界点火時期を算出することができるようになったのである。 Since the combustion state such as the heat generation amount and the combustion speed changes depending on the fuel property, the ignition delay time also changes depending on the fuel property. There is a strong correlation between the ignition delay time and the ease of occurrence of knocking. Therefore, in the present invention, the temperature and pressure in the cylinder are calculated based on the fuel properties and the operating state, and the ignition delay of the cylinder gas is calculated based on the in-cylinder temperature pressure and fuel properties, so that no knock is generated. Since the limit ignition timing is calculated, more accurate knock limit ignition timing can be calculated.
以下では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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
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。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the system of the present invention.
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。
The air is stored in the
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。
In order to ignite this compressed air-fuel mixture with a high-pressure spark, an
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。
When a spark is blown off by the
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となるように、エンジンコントローラ50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。
A three-
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50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。
A so-called electronically controlled
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よくなるので、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50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。
Cam sprockets and crank sprockets are attached to the front portions of the
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が、水温センサ37からの冷却水温の信号と共に入力されるエンジンコントローラ50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。
An intake air temperature signal from the intake
続いて、本発明の特徴である制御の基本的な考え方について説明する。 Next, the basic concept of control that is a feature of the present invention will be described.
図2、図3はノック発生メカニズムについて説明する図である。 2 and 3 are diagrams for explaining a knock generation mechanism.
混合ガスに点火され、燃焼が開始すると、熱発生率が急激に上昇する(図2(A))。すると、筒内温度(図2(B))、筒内圧力(図2(C))も上昇する。そして、点火された火が伝わる前に未燃ガスが自着火して急激な燃焼を起こすと、ノックを発生する(図2(C))。自着火時間τの逆数(1/τ)が着火遅れを表す。この1/τの時間積分値が1となるクランク角でノックが発生する(図2(D))。すなわち、∫1/τ・dtがノック発生指標である。 When the mixed gas is ignited and combustion is started, the heat generation rate rapidly increases (FIG. 2A). Then, the in-cylinder temperature (FIG. 2B) and the in-cylinder pressure (FIG. 2C) also increase. Then, if the unburned gas self-ignites and causes rapid combustion before the ignited fire is transmitted, knocking occurs (FIG. 2C). The reciprocal (1 / τ) of the self-ignition time τ represents the ignition delay. Knock occurs at a crank angle at which the time integral value of 1 / τ becomes 1 (FIG. 2D). That is, ∫1 / τ · dt is a knock occurrence index.
図3を参照してさらに詳しく説明する。なお図3(A)は横軸に筒内温度、縦軸に筒内圧力をとったときの1/τマップである。筒内温度及び筒内圧力がわかれば、このマップから1/τの値が求まる。1/τを筒内圧力、筒内温度の履歴に沿って求めて時間積分して∫1/τ・dtを求める。∫1/τ・dt=1となるクランク角でノックが発生すると推定できる。 This will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3A is a 1 / τ map with the in-cylinder temperature on the horizontal axis and the in-cylinder pressure on the vertical axis. If the in-cylinder temperature and in-cylinder pressure are known, the value of 1 / τ can be obtained from this map. 1 / τ is obtained along the history of in-cylinder pressure and in-cylinder temperature, and time integration is performed to obtain ∫1 / τ · dt. It can be estimated that knocking occurs at a crank angle where ∫1 / τ · dt = 1.
その推定の実証結果を図3(B)に示す。図3(B)の横軸にノック発生クランク角の実測値をとり、一方、縦軸に上記のようにして算出したノック発生クランク角の推定値をとる。すると図3(B)からも明らかなように推定値が実測値と略一致し、上記推定の正しいことが立証できた。 The result of the estimation is shown in FIG. The actual value of the knocking crank angle is taken on the horizontal axis of FIG. 3B, while the estimated value of the knocking crank angle calculated as described above is taken on the vertical axis. Then, as is clear from FIG. 3B, the estimated value substantially coincided with the actually measured value, and it was proved that the above estimation was correct.
本件発明者は、ノック発生指標として∫1/τ・dtを導入した。これにより、ノック発生指標を筒内圧力及び筒内温度に帰着させることができたのである。筒内圧力及び筒内温度は筒内ガスの最も基本的な状態量であるので、機関機種によらずに略同一の特性とすることが可能になり、またエンジンの暖機状態や環境条件にかかわらず、精度よくリアルタイムにノック発生時期(ノックが発生する時刻又はクランク角)を推定することが可能になったのである。 The present inventor introduced ∫1 / τ · dt as a knock occurrence index. As a result, the knock generation index can be reduced to the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature. Since the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature are the most basic state quantities of the in-cylinder gas, it is possible to have substantially the same characteristics regardless of the engine model, and to the engine warm-up state and environmental conditions. Regardless, it is now possible to accurately estimate the knock occurrence time (time or crank angle at which the knock occurs) in real time.
図4は本発明による点火時期制御装置の制御の全体を示す制御ブロック図である。 FIG. 4 is a control block diagram showing the overall control of the ignition timing control apparatus according to the present invention.
エンジンコントローラ50は、運転状態51に基づいて燃焼速度521、燃焼期間522、基本点火時期523を順次算出し、また、ノック発生指標53を演算し、進角補正/限界(リタード幅)54を求め、それらよりノック限界点火時期55を算出する。
The
続いて、各構成ブロックについてさらに詳しく説明する。なお、基本点火時期算出部52の具体的な内容については特開2003−148236号公報において詳細に説明されているので本件では説明を省略する。 Next, each component block will be described in more detail. In addition, since the specific content of the basic ignition timing calculation part 52 is demonstrated in detail in Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-148236, description is abbreviate | omitted in this case.
図5はノック発生指標ブロック53を詳述する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating the knock
ノック発生指標ブロック53においては、基本点火時期MBTCAL及び演算クランク角間隔delta_thetaを入力し、ノック発生指標演算開始要求JOB_REQに基づき、演算カウンタ(i)ごとに演算クランク角CA_calc(i)を順次計算する。そしてその演算クランク角CA_calc(i)に基づいてノック発生指標530を演算し、演算カウンタ(i)ごとにノック発生指標idx_kocr(i)及び質量燃焼割合X_burn(i)を順次計算する。なお質量燃焼割合X_burn(i)が燃焼終了時燃焼割合X_burn_endを超えるまで、割込演算を要求する。
In the knock
ノック発生指標演算ブロック530については図6を参照しながら説明する。ノック発生指標演算ブロック530は、筒内平均温度・圧力演算ブロック531と、ノック発生指標演算ブロック532とを有する。筒内平均温度・圧力演算ブロック531においては、クランク角度CA、エンジン回転数NE、基本点火時期MBTCAL、噴射パルス幅TP、シリンダ容積初期値V_cyl_ini、筒内温度初期値T_cyl_ini、筒内圧初期値P_cyl_ini、点火むだ時間IGNDEAD、燃焼期間BURN、基準燃焼割合X_ref、残ガス率MRESFRに基づいて、筒内温度T_cyl、筒内圧P_cyl、質量燃焼割合X_burnを算出する。ノック発生指標演算ブロック532においては、クランク角CA、エンジン回転数NE、基本点火時期MBTCAL、筒内温度T_cyl、筒内圧P_cylに基づいて、ノック発生指標idx_kocrを算出する。筒内平均温度・圧力演算ブロック531については図7を参照しながら詳述し、ノック発生指標演算ブロック532については図22を参照しながら詳述する。
The knock generation
まず、図7を参照して、筒内平均温度・圧力演算ブロック531について説明する。
First, the in-cylinder average temperature /
筒内平均温度・圧力演算ブロック531は、シリンダ容積演算ブロック5311と、発熱量演算ブロック5312と、冷却損失演算ブロック5313と、筒内温度・圧力演算ブロック5314とを有する。
The in-cylinder average temperature /
シリンダ容積演算ブロック5311においては、クランク角度CAに基づいて、シリンダ容積V_cyl、ピストン変位x_pisを算出する。発熱量演算ブロック5312においては、クランク角度CA、噴射パルス幅TP、基本点火時期MBTCAL、点火むだ時間IGNDEAD、燃焼期間BURN、基準燃焼割合X_ref、残ガス率MRESFRに基づいて、発熱率Q_burn、物性演算用質量燃焼割合X_burn_r、質量燃焼割合X_burnを算出する。冷却損失演算ブロック5313においては、シリンダ容積V_cyl、ピストン変位x_pis、残ガス率MRESFR、筒内温度初期値T_cyl_ini、シリンダ容積初期値V_cyl_ini、筒内圧初期値P_cyl_ini、エンジン回転数NE、筒内圧前回値P_cyl_z、筒内温度前回値T_cyl_zに基づいて、冷却損失Q_lossを算出する。筒内温度・圧力演算ブロック5314においては、噴射パルス幅TP、シリンダ容積V_cyl、発熱率Q_burn、物性演算用質量燃焼割合X_burn_r、冷却損失Q_loss、筒内圧前回値P_cyl_z、筒内温度前回値T_cyl_zに基づいて、筒内圧P_cyl、筒内温度T_cylを算出する。
In the cylinder
続いて、図7に示した筒内平均温度・圧力演算ブロック531を構成する各ブロックについてさらに詳しく説明する。
Subsequently, each block constituting the in-cylinder average temperature /
はじめに、シリンダ容積演算ブロック5311の詳細について、図8を参照して説明する。シリンダ容積演算ブロック5311は、ピストン変位演算ブロック53111と、シリンダ容積演算ブロック53112とを有する。ピストン変位演算ブロック53111において、クランク角度CAからピストン変位x_pisを算出する。シリンダ容積演算ブロック53112において、シリンダ容積V_cylを算出する。
First, details of the cylinder
次に、発熱量演算ブロック5312の詳細について、図9を参照して説明する。
Next, details of the heat generation
発熱量演算ブロック5312は、Wiebe関数定数設定ブロック53121と、熱発生率算出ブロック53122と、質量燃焼割合算出ブロック53123と、発熱量/1シリンダ/1サイクル算出ブロック53124と、発熱量/1シリンダ/演算間隔算出ブロック53125とを有する。
The calorific
ここでWiebe関数について説明する。熱発生率の特性を表すものとして、質量燃焼割合X(%)をクランク角θ(deg)に対する関数として一般に
X=1−exp[-a・[(θ-θS)/θB]n+1] …(1)
θS :実燃焼開始クランク角(deg)
θB :実燃焼期間(deg)
a,n:定数
と記述することができる。上記a,nは燃焼室形状や点火プラグ位置、および燃焼室内のガス流動特性等、エンジン機種によって定まる。これは実験等によって予め決めておくことができる。この(1)式がWiebe関数である。
Here, the Wiebe function will be described. In general, X = 1−exp [−a · [(θ−θ S ) / θ B ] n + as a function of the crank angle θ (deg) as a function of the heat release rate 1 ]… (1)
θ S : Actual combustion start crank angle (deg)
θ B : Actual combustion period (deg)
a, n: can be described as constants. The above a and n are determined by the engine model such as the shape of the combustion chamber, the position of the spark plug, and the gas flow characteristics in the combustion chamber. This can be determined in advance by experiments or the like. This equation (1) is the Wiebe function.
上記(1)式をθで微分すると熱発生率を表す関数となり、
dX/dθ
=a(n+1)/θB・[(θ-θS)/θB]n・exp[-a・[(θ-θS)/θB]n+1] …(2)
(1)式を実燃焼期間θBについて解けば、
θB=θ/[-log(1−X)/a]1/(n+1) …(3)
となる。
Differentiating the above equation (1) by θ gives a function representing the heat generation rate,
dX / dθ
= A (n + 1) / θ B · [(θ-θ S ) / θ B ] n · exp [-a · [(θ-θ S ) / θ B ] n + 1 ] (2)
Solving equation (1) for the actual combustion period θ B
θ B = θ / [-log (1-X) / a] 1 / (n + 1) (3)
It becomes.
以上を踏まえて、Wiebe関数定数設定ブロック53121について、図10を参照しながら説明する。なお図10は上述の(3)式を制御ブロック図として記載したものである。すなわち、(3)式において、θ=BURN、X=X_refを代入すれば実燃焼期間θB(BURN_r)を算出することができる。Wiebe関数定数設定ブロック53121は、基本点火時期MBTCAL、点火むだ時間IGNDEADに基づいて、熱発生開始時期BURN_iniを算出するとともに、燃焼期間BURN、基準燃焼割合X_refに基づいて、実燃焼期間BURN_rを算出する。
Based on the above, the Wiebe function
また熱発生率算出ブロック53122については、図11を参照しながら説明する。なお図11は上述の(2)式を制御ブロック図として記載したものである。すなわち、(2)式において、θ=CA、θS=BURN_ini、θB=BURN_rを代入すれば熱発生率dX/dθを算出することができる。熱発生率算出ブロック53122は、クランク角度CA、熱発生開始時期BURN_ini、実燃焼期間BURN_rに基づいて、熱発生率を算出する。
The heat generation
質量燃焼割合算出ブロック53123については、図12を参照しながら説明する。なお図12は上述の(1)式を制御ブロック図として記載したものである。すなわち、(1)式において、θ=CA、θS=BURN_ini、θB=BURN_rを代入すれば質量燃焼割合X(X_burn)を算出することができる。質量燃焼割合算出ブロック53123は、クランク角度CA、熱発生開始時期BURN_ini、実燃焼期間BURN_r、残ガス率MRESFRに基づいて、質量燃焼割合X_burn、物性演算用質量燃焼割合X_burn_rを算出する。
The mass combustion
発熱量/1シリンダ/1サイクル算出ブロック53124については、図13を参照しながら説明する。なお図13は、1シリンダ1サイクル当たりの発熱量が以下の式で表されることを制御ブロック図として記載したものである。
The calorific value / 1 cylinder / 1
1シリンダ1サイクル当たりの発熱量 = [TP/(KCONST・ABYF)]・Heat_Lower
TP :噴射パルス幅
KCONST:定数
ABYF :空燃比
Heat_Lower:低発熱量
したがって、発熱量/1シリンダ/1サイクル算出ブロック53124は、噴射パルス幅TP、定数KCONST、空燃比ABYF、低発熱量Heat_Lowerに基づいて、1サイクル当たりの1シリンダ毎の発熱量を算出する。
Heat generation per cylinder / cycle = [TP / (KCONST ・ ABYF)] ・ Heat_Lower
TP: Injection pulse width
KCONST: Constant
ABYF: Air-fuel ratio
Heat_Lower: Low calorific value Therefore, calorific value / 1 cylinder /
低発熱量演算ブロック531241については、図14を参照しながら説明する。なお図14は、低発熱量Heat_Lowerが以下の式で表されることを制御ブロック図として記載したものである。
The low heat generation
Heat_Lower = x・Halk + (1-x)・Hgas
x :アルコール濃度 [ % ]
Halk :アルコール低発熱量(固有値) [ J/kg ]
Hgas :ガソリン低発熱量(固有値) [ J/kg ]
すなわちこの式は、アルコール濃度xに応じて、ガソリンとアルコールの低発熱量の補正をすることで低発熱量Heat_Lowerを算出するものである。なおアルコール濃度xの検出/推定法は、従来から公知の方法を使用すればよく、例えば、燃料タンク内にアルコール濃度センサを配設して直接検出したり、排気空燃比に基づいて算出される空燃比補正係数とアルコール濃度との相関関係を予め求めておき、排気通路の酸素濃度センサの検出値に基づいてアルコール濃度を推定すればよい(例えば特願2003−34444)。
Heat_Lower = x ・ Halk + (1-x) ・ Hgas
x: alcohol concentration [%]
Halk: Low calorific value of alcohol (specific value) [J / kg]
Hgas: Low gasoline calorific value (Eigenvalue) [J / kg]
That is, this expression calculates the low heat value Heat_Lower by correcting the low heat value of gasoline and alcohol according to the alcohol concentration x. As a method for detecting / estimating the alcohol concentration x, a conventionally known method may be used. For example, an alcohol concentration sensor is disposed in the fuel tank and directly detected or calculated based on the exhaust air / fuel ratio. A correlation between the air-fuel ratio correction coefficient and the alcohol concentration may be obtained in advance, and the alcohol concentration may be estimated based on the detection value of the oxygen concentration sensor in the exhaust passage (for example, Japanese Patent Application No. 2003-34444).
発熱量/1シリンダ/演算間隔算出ブロック53125については、図15を参照しながら説明する。発熱量/1シリンダ/演算間隔算出ブロック53125は、熱発生率及び1サイクル当たりの1シリンダ毎の発熱量に基づいて、発熱量Q_burnを算出する。
The heating value / 1 cylinder / calculation
以上が発熱量演算ブロック5312の説明である。続いて、図7の冷却損失演算ブロック5313の詳細については、図16を参照して説明する。
The above is the description of the heat generation
冷却損失演算ブロック5313は、燃焼室表面積算出ブロック53131と、平均ピストン速度算出ブロック53132と、モータリング−ガス物性値算出ブロック53133と、モータリング−筒内圧算出ブロック53134と、モータリング−筒内温度算出ブロック53135と、熱伝達係数算出ブロック53136と、冷却損失算出ブロック53137とを有する。
The cooling
燃焼室表面積算出ブロック53131は、ピストン変位x_pisに基づいて燃焼室表面積を算出する。平均ピストン速度算出ブロック53132は、エンジン回転数に基づいて平均ピストン速度を算出する。
The combustion chamber surface
モータリング−ガス物性値算出ブロック53133は、残ガス率MRESFRから求めた質量燃焼割合と、筒内温度とに基づいて、比熱比κを算出する。具体的な算出方法は、ガス物性値算出ブロック53141(図20)と同じであるので、ここでは説明を省略する。
The motoring-gas property
モータリング−筒内圧算出ブロック53134は、筒内圧前回値、シリンダ容積前回値、シリンダ容積今回値、比熱比κに基づいて、筒内圧P_cylを算出する。なお本演算では断熱変化であるとして計算している。モータリング−筒内温度算出ブロック53135は、筒内温度前回値、シリンダ容積前回値、シリンダ容積今回値、比熱比κに基づいて、筒内温度T_cylを算出する。なお本演算では断熱変化であるとして計算している。
The motoring-cylinder
次に、熱伝達係数算出ブロック53136について説明する前に、冷却損失Woschniの式について説明する。
Next, before describing the heat transfer
冷却損失QLは以下により算出される、
QL = ∫t1 t2 h・A・( T - TW )・dt …(4)
h = 110・d-0.2・P0.8・T-0.53・[C1・cm + C2・(VS・TI)/(PI・VI)・(P - PM)]0.8 …(5)
h :熱伝達係数 [ kcal/(m2・h・K) ]
d :シリンダボア径 [ m ]
VS :シリンダ容積 [ m3 ]
cm :平均ピストン速度 [ m/s ]
PI :吸気弁閉時筒内圧 [ kgf/cm2 ]
VI :吸気弁閉時筒内容積 [ m3 ]
TI :吸気弁閉時筒内温度 [ K ]
PM :モータリング筒内圧 [ kgf/cm2 ]
P :筒内圧 [ kgf/cm2 ]
T :筒内温度 [ K ]
C1 :6.18(排気),2.28(圧縮&膨張) [−]
C2 :3.24×10-3 [ m/(s・K) ]
なお、上記でC1、C2は一般に用いられている定数である。
The cooling loss Q L is calculated by:
Q L = ∫ t1 t2 h ・ A ・ (T-T W ) ・ dt… (4)
h = 110 ・ d -0.2・ P 0.8・ T -0.53・ [C 1・ c m + C 2・ (V S・ T I ) / (P I・ V I ) ・ (P-P M )] 0.8 … (Five)
h: Heat transfer coefficient [kcal / (m 2・ h ・ K)]
d: Cylinder bore diameter [m]
V S : Cylinder volume [m 3 ]
c m : Average piston speed [m / s]
P I : In-cylinder pressure when the intake valve is closed [kgf / cm 2 ]
V I : In-cylinder volume when intake valve is closed [m 3 ]
T I : In-cylinder temperature when intake valve is closed [K]
P M : Motoring cylinder pressure [kgf / cm 2 ]
P: In-cylinder pressure [kgf / cm 2 ]
T: In-cylinder temperature [K]
C 1 : 6.18 (exhaust), 2.28 (compression and expansion) [-]
C 2 : 3.24 × 10 -3 [m / (s · K)]
In the above, C 1 and C 2 are commonly used constants.
図17は(5)式を制御ブロックとして図示したものである。この図17に示すように、熱伝達係数算出ブロック53136は、筒内圧、筒内温度、平均ピストン速度、モータリング筒内圧、筒内温度初期値、シリンダ容積初期値、筒内圧初期値に基づいて、熱伝達係数を算出する。
FIG. 17 illustrates equation (5) as a control block. As shown in FIG. 17, the heat transfer
図18は(4)式を制御ブロックとして図示したものである。この図18に示すように、冷却損失算出ブロック53137は、筒内温度、燃焼室壁温度、燃焼室表面積、熱伝達係数、演算間隔、エンジン回転数に基づいて、冷却損失Q_lossを算出する。
FIG. 18 illustrates the equation (4) as a control block. As shown in FIG. 18, the cooling
以上が冷却損失演算ブロック5313の説明である。次に図7の筒内温度・圧力演算ブロック5314について、図19を参照して説明する。
The above is the description of the cooling
筒内温度・圧力演算ブロック5314は、ガス物性値算出ブロック53141と、全ガス量算出ブロック53142と、断熱変化筒内圧算出ブロック53143と、断熱変化筒内温度算出ブロック53144と、筒内温度算出ブロック53145と、筒内圧算出ブロック53146とを有する。
The in-cylinder temperature /
ガス物性値算出ブロック53141は、質量燃焼割合、筒内温度に基づいて、ガス物性値(比熱比、定容比熱)を算出する。ここで、既燃ガスの割合(「物性演算用質量燃焼割合」を適用)に基づいてガス物性を算出する場合、
(ガス物性値)=(既燃ガス物性値)*(既燃ガス割合)+(未燃ガス物性値)*(1-既燃ガス割合) …(6)
であるので、それを図20のブロック図に示した。図20に示すように、ガス物性値算出ブロック53141は、筒内温度T_cyl(初期値はT_cyl_ini)に基づいて、既燃分の定容比熱及び比熱比を求めるとともに、同じく筒内温度T_cyl(初期値はT_cyl_ini)に基づいて、未燃分の定容比熱及び比熱比を求め、既燃分及び未燃分の割合を掛け合わせて筒内ガスの物性値(比熱比、定容比熱)を算出する。
The gas property
(Gas property value) = (Burn gas property value) * (Burn gas ratio) + (Burn gas property value) * (1-Burned gas ratio)… (6)
Therefore, it is shown in the block diagram of FIG. As shown in FIG. 20, the gas property
全ガス量算出ブロック53142は、図21に示すように、噴射パルス幅TP、KCONST、空燃比ABYFに基づいて全ガス量を算出する。
As shown in FIG. 21, the total gas
断熱変化筒内圧算出ブロック53143は、筒内圧前回値、シリンダ容積前回値、シリンダ容積今回値、比熱比κに基づいて、断熱変化筒内圧を算出する。断熱変化筒内温度算出ブロック53144は、筒内温度前回値、シリンダ容積前回値、シリンダ容積今回値、比熱比κに基づいて、断熱変化筒内温度を算出する。筒内温度算出ブロック53145は、断熱変化筒内温度、発熱量、冷却損失、全ガス量、定容比熱に基づいて筒内温度T_cylを算出する。筒内圧算出ブロック53146は、断熱変化筒内圧、筒内温度、断熱変化筒内温度に基づいて、筒内圧P_cylを算出する。
The adiabatic change in-cylinder
以上が筒内温度・圧力演算ブロック5314の説明であり、これによって図6の筒内平均温度・圧力演算ブロック531についてすべて説明した。次に、図6のノック発生指標演算ブロック532について、図22を参照しながら詳述する。
The above is the description of the in-cylinder temperature /
ノック発生指標演算ブロック532は、resetフラグ演算ブロック5321と、未燃ガス温度演算ブロック5322と、瞬時着火遅れ逆数演算ブロック5323と、ノック発生指標演算ブロック5324とを有する。
Knock generation
resetフラグ演算ブロック5321の詳細を図23に示す。resetフラグ演算ブロック5321は、クランク角度CAが基本点火時期MBTCALを超えたらresetフラグを立てる。未燃ガス温度演算ブロック5322は、図24に示すように未燃ガス物性値算出ブロック53221と、未燃ガス温度算出ブロック53222とを有する。未燃ガス物性値算出ブロック53221は、ガス物性値算出ブロック53141(図20)と同じため、説明を省略する。質量燃焼割合としてゼロを入力して未燃ガスだけの物性値を算出している。また未燃ガス温度算出ブロック53222は、未燃ガス温度前回値、筒内圧今回値、筒内圧前回値、比熱比κに基づいて未燃ガス温度T_ubを算出する。
Details of the reset
瞬時着火遅れ逆数演算ブロック5323については、図25を参照しながら説明する。なお図25は、瞬時着火遅れ逆数tauinvが以下の式で表されることを制御ブロック図として記載したものである。
The instantaneous ignition delay
tauinv = x・(tauinv_85 - tauinv_0) + tauinv_0
x :アルコール濃度 [ % ]
tauinv_0 :アルコール濃度0%時の瞬時着火遅れ逆数
tauinv_85:アルコール濃度85%時の瞬時着火遅れ逆数
すなわちこの式はアルコール濃度0%時の瞬時着火遅れ逆数tauinv_0とアルコール濃度85%時の瞬時着火遅れ逆数tauinv_85とを使ってアルコール濃度に応じて直線補完することで瞬時着火遅れ逆数tauinvを算出するものである。
tauinv = x ・ (tauinv_85-tauinv_0) + tauinv_0
x: alcohol concentration [%]
tauinv_0: Reciprocal of instantaneous ignition delay when alcohol concentration is 0%
tauinv_85: Reciprocal of instantaneous ignition delay when alcohol concentration is 85% In other words, this formula is used for linear interpolation according to alcohol concentration by using tauinv_0 and reciprocal of instantaneous ignition delay when alcohol concentration is 85% and tauinv_85. By doing so, the reciprocal tauinv of instantaneous ignition delay is calculated.
なおアルコール濃度0%時の瞬時着火遅れ逆数tauinv_0、アルコール濃度85%時の瞬時着火遅れ逆数tauinv_85は、未燃ガス温度T_ub、筒内圧P_cylを、それぞれ図26(A)のアルコール濃度0%時の1/τマップ、図26(B)のアルコール濃度85%時の1/τマップに適用して求める。なおこれらのマップは予め実験によって求めておく。 The instantaneous ignition delay reciprocal tauinv_0 when the alcohol concentration is 0% and the instantaneous ignition delay reciprocal tauinv_85 when the alcohol concentration is 85% are the unburned gas temperature T_ub and the in-cylinder pressure P_cyl, respectively, when the alcohol concentration is 0% in FIG. The 1 / τ map is obtained by applying to the 1 / τ map when the alcohol concentration is 85% in FIG. These maps are obtained in advance by experiments.
ノック発生指標演算ブロック5324は、図27に示すようにエンジン回転数NEから時間を算出し、その時間によって瞬時着火遅れ逆数tauinvを積分してノック発生指標idx_kocrを算出する。なおresetフラグが立っていたら、初期値ゼロをノック発生指標idx_kocrとする。
As shown in FIG. 27, knock occurrence
以上が図6のノック発生指標演算ブロック532の説明であり、これによって図4のノック発生指標53についてすべて説明した。続いて、図4のリタード幅算出ブロック54について図28を参照しながら詳述する。なお図28はリタード幅算出ブロック54の詳細な制御ブロックを示す図である。
The above is the description of the knock occurrence
リタード幅算出ブロック54は、クランク角算出ブロック541と、質量燃焼割合算出ブロック542と、ノック強度算出ブロック543と、リタード幅算出ブロック544とを備える。
The retard
クランク角算出ブロック541は、予め実験によって求められている線図に基づいて、ノック発生指標idx_kocr(i)、演算クランク角CA_calc(i)からノック発生クランク角CA_knkを求める。
The crank
質量燃焼割合算出ブロック542は、予め実験によって求められている線図に基づいて、演算クランク角CA_calc(i)、質量燃焼割合X_burn(i)、ノック発生クランク角CA_knkからノック発生質量燃焼割合X_bknkを求める。
The mass combustion
ノック強度算出ブロック543は、予め実験によって求められている線図に基づいて、ノック発生クランク角CA_knk、ノック発生時質量燃焼割合X_bknkからノック強度I_knkを求める。なお図中の線図において、矢印方向(下方)が遅角側である。
Knock
リタード幅算出ブロック544は、予め実験によって求められている線図に基づいて、ノック強度I_knkからリタード幅(進角補正限界)CA_rtdを求める。
The retard
次に、図4のノック限界点火時期算出ブロック55について図29を参照しながら詳述する。なお図29はノック限界点火時期算出ブロック55の詳細な制御ブロックを示す図である。基本点火時期MBTCALからリタード幅CA_rtdを遅角させて点火時期ADVを求める。
Next, the knock limit ignition timing
以上で、図4に示すエンジンコントローラ50の制御についてすべて説明した。
The control of the
以上、詳細に説明したように、本発明では、着火遅れに基づいてノック限界点火時期を算出する構成とした。燃料性状によって熱発生量や燃焼速度等の燃焼状態が変化するので、燃料性状によって着火遅れ時間も変わる。そして着火遅れ時間とノック発生のしやすさには、強い相関がある。そこで本発明では、燃料性状によって熱発生量や燃焼速度との燃焼状態が異なることを考慮することで、より正確なノック限界点火時期を算出することができるようになったのである。 As described above in detail, in the present invention, the knock limit ignition timing is calculated based on the ignition delay. Since the combustion state such as the heat generation amount and the combustion speed changes depending on the fuel property, the ignition delay time also changes depending on the fuel property. There is a strong correlation between the ignition delay time and the ease of occurrence of knocking. Therefore, in the present invention, the more accurate knock limit ignition timing can be calculated by considering that the combustion state differs from the heat generation amount and the combustion speed depending on the fuel properties.
また燃料性状及び運転状態に基づいて熱発生パターンを求め、その熱発生パターンに基づいて筒内の温度及び圧力を算出するようにした。このようにしたので、燃料性状の変化によって燃焼速度が変わって熱発生パターンが変化しても、適切にノック限界点火時期を算出できるのである。 Further, a heat generation pattern is obtained based on the fuel properties and the operation state, and the temperature and pressure in the cylinder are calculated based on the heat generation pattern. Since it did in this way, even if a combustion rate changes with a change in fuel properties and a heat generation pattern changes, a knock limit ignition timing can be calculated appropriately.
さらに燃料性状としては特にアルコール濃度を検出し、そのアルコール濃度に応じた筒内温度圧力を算出するようにした。このようにしたので、アルコール濃度の変化にも対応して、正確なノック限界点火時期を算出できるのである。 Further, as the fuel properties, particularly the alcohol concentration is detected, and the in-cylinder temperature pressure corresponding to the alcohol concentration is calculated. Since it did in this way, exact knock limit ignition timing can be calculated corresponding to the change of alcohol concentration.
さらにまた、着火遅れは燃料性状が定まれば温度及び圧力によって一義的に求まる。そこで燃料性状に基づき算出した着火遅れを用いてノック発生指標を算出し、そのノック発生指標に基づいてノック限界点火時期を算出することで、適切な点火時期を算出できるのである。 Furthermore, the ignition delay is uniquely determined by the temperature and pressure if the fuel properties are determined. Accordingly, an appropriate ignition timing can be calculated by calculating a knock generation index using the ignition delay calculated based on the fuel properties and calculating the knock limit ignition timing based on the knock generation index.
また、ノック発生直前質量燃焼割合が小さいほど、要求リタード量は大きくなる。そこで、ノック発生直前の質量燃焼割合に基づいてノック強度を算出して、ノック限界点火時期を求めるようにしたので、適切な点火時期を算出できるのである。 Moreover, the required retard amount increases as the mass combustion ratio immediately before the occurrence of knocking decreases. Therefore, since the knock intensity is calculated based on the mass combustion ratio immediately before the occurrence of knock and the knock limit ignition timing is obtained, an appropriate ignition timing can be calculated.
さらに筒内温度及び筒内圧力を算出し、その値に基づいて着火遅れを算出する構成としたので、着火遅れ算出手段は、エンジン機種にかかわらずほぼ同一の特性とすることができ、またエンジンの暖機状態や環境条件にかかわらず精度よくリアルタイムに算出することが可能となったのである。 Furthermore, since the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure are calculated and the ignition delay is calculated based on the calculated values, the ignition delay calculation means can have substantially the same characteristics regardless of the engine model, and the engine This makes it possible to calculate accurately in real time regardless of the warm-up condition and environmental conditions.
さらにまた、ノック発生時期(ノックが発生する時刻又はクランク角)、及びノック発生直前の質量燃焼割合から、実際にノックが発生するか否かを適切に推定することができ、その結果に基づいて適切にノック限界点火時期を算出することができるのである。 Furthermore, whether or not knocking actually occurs can be appropriately estimated from the knocking timing (time or crank angle at which knocking occurs) and the mass combustion ratio immediately before the knocking. The knock limit ignition timing can be calculated appropriately.
また、ノック発生が予測される場合には、点火時期のリタード補正を行うことで実際にノックが発生することを回避することができる。基本点火時期は常にMBT狙いで設定することができ、適合工数低減と燃費向上とを図ることができる。リタード量を適切に設定することで、必要以上にリタードしてしまって燃費及び運転性が悪化してしまうことを防止することができるのである。 When knocking is predicted, it is possible to avoid actual knocking by performing retard correction of the ignition timing. The basic ignition timing can always be set with the aim of MBT, and the adaptation man-hours can be reduced and the fuel consumption can be improved. By appropriately setting the retard amount, it is possible to prevent the fuel consumption and the drivability from being deteriorated due to the retard being more than necessary.
さらに、熱発生パターンを参照するので、より簡易かつ適切に質量燃焼割合を算出することができる。 Furthermore, since the heat generation pattern is referred to, the mass combustion ratio can be calculated more easily and appropriately.
また時々刻々の筒内温度及び筒内圧力の変化を考慮し、時々刻々の瞬時着火遅れの逆数を積分することにより、より適切にノック発生指標を算出することができる。そして各演算クランク角の各点における演算点数を多くするほど、ノック指標の算出精度が向上する。 Further, by taking into account changes in the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure from time to time, the knock occurrence index can be calculated more appropriately by integrating the reciprocal of the instantaneous ignition delay from time to time. As the number of calculation points at each calculation crank angle increases, the calculation accuracy of the knock index improves.
また瞬時着火遅れの逆数の積分値は、「ノック発生のしやすさ」を表す指標となり、これと所定のしきい値との比較によってノック発生クランク角を求めることができるのである。 Further, the integral value of the reciprocal of the instantaneous ignition delay is an index representing “ease of knock generation”, and the knock generation crank angle can be obtained by comparing this with a predetermined threshold value.
そして、着火遅れを求め、それに基づいてノック発生時期及びノック限界点火時期を算出する構成としたので、機種によらずかつ実機適合を大幅に低減することができる。 And since it was set as the structure which calculates | requires an ignition delay and calculates a knock generation | occurrence | production timing and a knock limit ignition timing based on it, adaptation to an actual machine can be reduced significantly regardless of a model.
また筒内圧センサを用いずにすべての演算を行ってノック限界点火時期を算出できるので、コストを安価に抑えることができるのである。 Further, the knock limit ignition timing can be calculated by performing all the calculations without using the in-cylinder pressure sensor, so that the cost can be suppressed at a low cost.
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。 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.
1 エンジン
50 エンジンコントローラ
500 アルコール濃度推定・検出器(燃料性状推定・検出手段)
51 運転状態検出ブロック(運転状態検出手段)
52 基本点火時期算出ブロック
53 ノック発生指標ブロック
531 筒内平均温度・圧力演算ブロック(筒内温度圧力算出手段)
5312 発熱量演算ブロック(熱発生パターン算出手段)
5313 冷却損失演算ブロック
5314 筒内温度・圧力演算ブロック(筒内温度圧力演算手段)
532 ノック発生指標演算ブロック
5322 未燃ガス温度演算ブロック
5323 瞬時着火遅れ逆数演算ブロック(着火遅れ算出手段)
5324 ノック発生指標演算ブロック(ノック発生指標算出手段)
54 リタード幅算出ブロック(ノック限界点火時期算出手段)
541 クランク角算出ブロック(ノック発生時期算出手段)
542 質量燃焼割合算出ブロック(質量燃焼割合算出手段)
543 ノック強度算出ブロック(ノック強度算出手段)
544 リタード幅算出ブロック
55 ノック限界点火時期算出ブロック(ノック限界点火時期算出手段)
1
51 Operation state detection block (operation state detection means)
52 Basic ignition timing
5312 Calorific value calculation block (heat generation pattern calculation means)
5313 Cooling
532 Knock generation
5324 Knock occurrence index calculation block (knock occurrence index calculation means)
54 retard width calculation block (knock limit ignition timing calculation means)
541 Crank angle calculation block (knock occurrence timing calculation means)
542 Mass combustion ratio calculation block (mass combustion ratio calculation means)
543 Knock strength calculation block (knock strength calculation means)
544 retard
Claims (4)
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記燃料性状及び運転状態に基づいて、筒内温度及び筒内圧力を算出する筒内温度圧力算出手段と、
前記筒内温度に基づいて未燃ガスの比熱比を算出する未燃ガス物性値算出手段と、
前記未燃ガス比熱比と前記筒内圧力に基づいて未燃ガス温度を算出する未燃ガス温度算出手段と、
前記未燃ガス温度と前記筒内圧力と前記燃料性状に基づいて筒内ガスの着火遅れを算出する着火遅れ算出手段と、
前記着火遅れを時間積分してノック発生指標を算出するノック発生指標算出手段と、
前記ノック発生指標に基づいてノックを発生しない限界の点火時期を算出するノック限界点火時期算出手段と、
を有する内燃機関の点火時期制御装置。 Fuel property estimation / detection means for estimating or detecting the property of fuel consumed in the internal combustion engine;
An operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine;
In-cylinder temperature and pressure calculating means for calculating the in-cylinder temperature and the in-cylinder pressure based on the fuel property and the operating state;
And unburned gas property value calculating means for calculating the specific heat ratio of the unburned gas, based on the in-cylinder temperature,
Unburned gas temperature calculating means for calculating an unburned gas temperature based on the unburned gas specific heat ratio and the in-cylinder pressure;
And ignition delay calculating means for calculating the ignition delay of the cylinder interior gas on the basis of the fuel property and the unburned gas temperature and the cylinder pressure,
Knock occurrence index calculating means for calculating a knock occurrence index by time-integrating the ignition delay ;
Knock limit ignition timing calculation means for calculating a limit ignition timing that does not generate knock based on the knock occurrence index ;
An ignition timing control device for an internal combustion engine.
を有す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 fuel property estimation / detection means is a means for estimating or detecting the alcohol concentration of the fuel as the fuel property.
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関の点火時期制御装置。 The ignition delay calculation means is supplemented according to the alcohol concentration estimated or detected by the fuel property estimation / detection means based on the ignition delay map when the alcohol concentration is low and the ignition delay map when the alcohol concentration is high. To calculate the ignition delay,
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein the ignition timing control device is an internal combustion engine.
前記ノック発生指標に基づいてノック発生時期を算出するノック発生時期算出手段と、
前記ノック発生時期に基づいてノック発生直前の筒内ガスの質量燃焼割合を算出する質量燃焼割合算出手段と、
前記ノック発生直前の質量燃焼割合に基づいてノック強度を算出するノック強度算出手段と、
を備え、
前記ノック強度に基づいてノックを発生しない限界の点火時期を算出する、
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。 The knock limit ignition timing calculating means includes
A knock occurrence time calculating means for calculating a knock occurrence time based on the knock occurrence index;
A mass combustion ratio calculating means for calculating a mass combustion ratio of the in-cylinder gas immediately before the occurrence of the knock based on the knock generation time;
Knock strength calculating means for calculating knock strength based on the mass combustion ratio immediately before the occurrence of knock;
With
Based on the knock intensity, a limit ignition timing that does not cause knock is calculated,
The ignition timing control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
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