JP4665835B2 - Residual gas amount calculation device for internal combustion engine - Google Patents
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本発明は、内燃機関の気筒内に残留するガス量を算出する内燃機関の残留ガス量算出装置に関する。 The present invention relates to a residual gas amount calculation device for an internal combustion engine that calculates a gas amount remaining in a cylinder of the internal combustion engine.
従来から、内燃機関の各気筒に新規に流入される吸気量、或いは各気筒に残留するガス量を求める技術が知られている。例えば、特許文献1には、圧縮行程時の筒内圧の測定値からポリトロープ指数に基づいて筒内残留ガス率(気筒内に残留するガス量と新気に流入される吸気量との割合)を算出する技術が記載されている。この技術においては、ポリトロープ指数と筒内残留ガス率とが負の相関があることを仮定して、筒内残留ガス率を求めている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for obtaining the amount of intake air newly flowing into each cylinder of an internal combustion engine or the amount of gas remaining in each cylinder is known. For example,
しかしながら、上記した特許文献1に記載された技術では、筒内ガス温度や筒内のガス組成が変化することにより、ポリトロープ指数と筒内残留ガス率との関係が変化してしまい、筒内残留ガス率を精度良く求めることができない場合があった。このような筒内ガス温度や筒内のガス組成の変化は、排気ガス温度や運転履歴の違いなどによって生じることが考えられる。
However, in the technique described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の気筒内に残留するガス量を精度良く算出することが可能な内燃機関の残留ガス量算出装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a residual gas amount calculation device for an internal combustion engine capable of accurately calculating the amount of gas remaining in a cylinder of the internal combustion engine. For the purpose.
本発明の1つの観点では、内燃機関の残留ガス量算出装置は、内燃機関の気筒における筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、前記気筒の筒内容積を取得する筒内容積取得手段と、前記気筒の筒内ガス温度を算出する筒内ガス温度算出手段と、前記筒内圧、前記筒内容積、及び前記筒内ガス温度に基づいて、筒内に残留する残留ガス量を算出する残留ガス量算出手段と、を備え、前記筒内ガス温度算出手段は、予め定めた2点のクランク角における筒内ガス温度の比を算出し、前記筒内ガス温度の比、及び筒内の壁温に基づいて前記筒内ガス温度を算出する。
In one aspect of the present invention, a residual gas amount calculation device for an internal combustion engine includes: an in-cylinder pressure acquisition unit that acquires an in-cylinder pressure in a cylinder of the internal combustion engine; In-cylinder gas temperature calculating means for calculating an in-cylinder gas temperature of the cylinder, and a residual gas for calculating a residual gas amount remaining in the cylinder based on the in-cylinder pressure, the in-cylinder volume, and the in-cylinder gas temperature. An in- cylinder gas temperature calculating unit that calculates a ratio of the in-cylinder gas temperature at two predetermined crank angles, the in-cylinder gas temperature ratio, and the in-cylinder wall temperature. Based on the above, the in-cylinder gas temperature is calculated .
上記の内燃機関の残留ガス量算出装置は、内燃機関における気筒内に残留するガス量を算出する装置である。筒内圧取得手段は筒内圧を取得し、筒内容積取得手段は筒内容積を取得し、筒内ガス温度算出手段は筒内ガス温度を算出する。そして、残留ガス量算出手段は、気体の状態方程式などを用いて、筒内圧、筒内容積、及び筒内ガス温度から残留ガス量を算出する。以上のように残留ガス量を算出することにより、筒内ガス温度や筒内のガス組成が変化することによりポリトロープ指数などが変化してしまった場合にも、残留ガス量を精度良く求めることができる。即ち、上記の内燃機関の残留ガス量算出装置によれば、ポリトロープ指数の変化による影響を受けることなく、残留ガス量を精度良く求めることができる。また、上記の内燃機関の残留ガス量算出装置によれば、吸気温センサや排気温センサなどを設けずに、簡便な装置構成によって残留ガス量を算出することができる。
この場合、筒内ガス温度算出手段は、筒内の壁温に基づいて筒内ガス温度を算出する。こうするのは、筒内ガス温度は筒内の壁温に起因して変化するため、筒内の壁温から一義的に筒内ガス温度を算出することができるからである。より具体的には、筒内ガス温度算出手段は、予め定めた2点のクランク角における筒内ガス温度の比を算出し、当該筒内ガス温度の比、及び筒内の壁温に基づいて筒内ガス温度を算出する。所定の2点のクランク角は、例えば、クランク角が変化する間に、気筒内におけるガスの流入・流出がなく、燃料の点火などが行われないような2点に設定することができる。このように2点のクランク角を設定することにより、クランク角が変化したときの筒内ガス温度の変化が、筒内壁温によって一義的に定まる。よって、筒内ガス温度の比と筒内の壁温との関係に基づいて、筒内ガス温度を精度良く算出することができる。
The above-described residual gas amount calculation device for an internal combustion engine is a device that calculates the amount of gas remaining in a cylinder in the internal combustion engine. The in-cylinder pressure acquisition unit acquires the in-cylinder pressure, the in-cylinder volume acquisition unit acquires the in-cylinder volume, and the in-cylinder gas temperature calculation unit calculates the in-cylinder gas temperature. Then, the residual gas amount calculation means calculates the residual gas amount from the in-cylinder pressure, the in-cylinder volume, and the in-cylinder gas temperature using a gas state equation or the like. By calculating the residual gas amount as described above, the residual gas amount can be accurately obtained even when the polytropic index or the like changes due to changes in the in-cylinder gas temperature or the in-cylinder gas composition. it can. That is, according to the residual gas amount calculation apparatus for an internal combustion engine, the residual gas amount can be accurately obtained without being affected by the change in the polytropic index. Further, according to the above-described residual gas amount calculation device for an internal combustion engine, the residual gas amount can be calculated with a simple device configuration without providing an intake air temperature sensor or an exhaust gas temperature sensor.
In this case, the cylinder gas temperature calculation means calculates the cylinder gas temperature based on the wall temperature in the cylinder. This is because the in-cylinder gas temperature changes due to the in-cylinder wall temperature, so that the in-cylinder gas temperature can be uniquely calculated from the in-cylinder wall temperature. More specifically, the in-cylinder gas temperature calculating means calculates a ratio of the in-cylinder gas temperature at two predetermined crank angles, and based on the ratio of the in-cylinder gas temperature and the wall temperature in the cylinder. In-cylinder gas temperature is calculated. For example, the predetermined two crank angles can be set to two points such that there is no inflow / outflow of gas in the cylinder and fuel ignition is not performed while the crank angle changes. By setting the two crank angles in this way, the change in the in-cylinder gas temperature when the crank angle changes is uniquely determined by the in-cylinder wall temperature. Therefore, the in-cylinder gas temperature can be accurately calculated based on the relationship between the in-cylinder gas temperature ratio and the in-cylinder wall temperature.
好ましくは、前記筒内の壁温は、冷却水温度に基づいて算出される。この場合、筒内の壁温と冷却水温度との間に成立する関係に基づいて、検出された冷却水温度に対応する筒内の壁温が求められる。 Preferably, the wall temperature in the cylinder is calculated based on the cooling water temperature. In this case, the in-cylinder wall temperature corresponding to the detected cooling water temperature is obtained based on the relationship established between the in-cylinder wall temperature and the cooling water temperature.
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[全体構成]
まず、本発明の実施形態に係る内燃機関の構成について説明する。
[overall structure]
First, the configuration of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention will be described.
図1は、本実施形態に係る内燃機関の残留ガス量算出装置が適用された内燃機関1の構成を示す概略図である。なお、図1では、実線矢印がガスの流れを示し、破線矢印が信号の入出力を示している。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an
内燃機関1は、主に、エアフロメータ2と、吸気通路3と、スロットルバルブ4と、燃料噴射弁5と、気筒(シリンダ)6aと、吸気弁7と、排気弁8と、排気通路9と、点火プラグ10と、筒内圧センサ11と、クランク角センサ12と、冷却水温度センサ13と、を有する。内燃機関1は、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンとして構成される。なお、図1においては、説明の便宜上、1つの気筒6aのみを示しているが、実際には内燃機関1は複数の気筒6aを有する。
The
吸気通路3には外部から導入された空気(新気)が通過し、スロットルバルブ4は吸気通路3を通過する空気の流量を調整する。吸気通路3を通過した空気は、気筒6aの燃焼室6bに供給される。また、燃焼室6bには、燃料噴射弁5によって噴射された燃料が供給される。燃焼室6b内では、点火プラグ10の点火により着火されることによって、供給された空気と燃料との混合気が燃焼される。この場合、燃焼によってピストン6cが往復運動し、この往復運動がコンロッド6dを介してクランク軸(不図示)に伝達され、クランク軸が回転する。また、内燃機関1には排気通路9が接続されており、燃焼によって生じた排気は排気通路9から排出される。
Air (fresh air) introduced from the outside passes through the intake passage 3, and the throttle valve 4 adjusts the flow rate of air passing through the intake passage 3. The air that has passed through the intake passage 3 is supplied to the combustion chamber 6b of the cylinder 6a. The fuel injected by the
更に、内燃機関1の燃焼室6bには、吸気弁7と排気弁8が設けられている。吸気弁7は、開閉することによって、吸気通路3と燃焼室6bとの導通/遮断を制御する。また、排気弁8は、開閉することによって、排気通路9と燃焼室6bとの導通/遮断を制御する。
Furthermore, an intake valve 7 and an exhaust valve 8 are provided in the combustion chamber 6 b of the
エアフロメータ2は、吸気通路3を通過する新気の量を検出するセンサである。筒内圧センサ11は、気筒6a内の圧力(筒内圧)を検出するセンサである。例えば、筒内圧センサ11は、点火プラグ10の座金として装着されるリング状の圧電素子から構成され、点火プラグ10の締め付け荷重に対する相対圧として筒内圧を検出する。また、筒内圧センサ11は、複数の気筒6aごとに設けられ、各気筒6aの筒内圧を検出する。
The
クランク角センサ12は、各気筒6aに設けられ、各気筒6aにおけるクランク角を検出する。具体的には、クランク角センサ12は、単位クランク角毎の他に角度信号と、所定ピストン位置毎の基準角度信号とを、それぞれ出力する。冷却水温度センサ13は、内燃機関1の冷却水の温度(冷却水温度)を検出する。
The
演算処理部20は、図示しないCPU、ROM、RAM、A/D変換器及び入出力インターフェースなどを含んで構成されている。演算処理部20は、前述した各種センサから検出信号を取得し、これに基づいて演算処理を行う。演算処理部20は、例えばECU(Engine Control Unit)などに組み込むことができる。
The
本実施形態では、演算処理部20は、前述した各種センサから取得された検出信号に基づいて、気筒6a内に残留するガスの量(残留ガス量)を算出する。具体的には、演算処理部20は、筒内圧センサ11から取得される筒内圧、エアフロメータ2から取得される新気の量(以下、「新気ガス量」とも呼ぶ。)、及び冷却水温度センサ13から取得される冷却水温度に基づいて、残留ガス量を算出する。このように、演算処理部20は、本発明に係る内燃機関の残留ガス量算出装置として機能する。具体的には、演算処理部20は、筒内圧取得手段、筒内容積取得手段、筒内ガス温度算出手段、及び残留ガス量算出手段として動作する。
In the present embodiment, the
[残留ガス量算出方法]
次に、本実施形態に係る残留ガス量算出方法の基本概念について説明する。
[Residual gas amount calculation method]
Next, the basic concept of the residual gas amount calculation method according to this embodiment will be described.
本実施形態では、気筒6aにおける筒内圧と、気筒6aにおける容積(以下、「筒内容積」と呼ぶ。)と、気筒6a内のガスの温度(以下、「筒内ガス温度」と呼ぶ。)とに基づいて、筒内に残留する残留ガス量を算出する。具体的には、筒内圧、筒内容積、及び筒内ガス温度を気体の状態方程式に代入することによって筒内の全ガス量(以下、「筒内ガス量」とも呼ぶ。)を得て、この筒内ガス量からエアフロメータ2より取得された新気ガス量を減算することによって残留ガス量を得る。
In the present embodiment, the cylinder pressure in the cylinder 6a, the volume in the cylinder 6a (hereinafter referred to as “cylinder volume”), and the temperature of the gas in the cylinder 6a (hereinafter referred to as “cylinder gas temperature”). Based on the above, the amount of residual gas remaining in the cylinder is calculated. Specifically, by substituting the in-cylinder pressure, the in-cylinder volume, and the in-cylinder gas temperature into the gas state equation, the total gas amount in the cylinder (hereinafter also referred to as “in-cylinder gas amount”) is obtained. The residual gas amount is obtained by subtracting the fresh gas amount acquired from the
より詳しくは、筒内ガス温度は、直接検出することは困難であるため、気筒6aの壁温(以下、「筒内壁温」と呼ぶ。)に基づいて算出する。この場合、筒内の壁温は、冷却水温度に基づいて算出する。そして、筒内ガス温度は、所定の2点のクランク角における筒内ガス温度の比と、上記の筒内壁温とに基づいて算出する。詳しくは、所定の2点のクランク角は、クランク角が変化する間に、気筒6a内におけるガスの流入・流出がなく、燃料の点火などが行われないような2点に設定するものとする。即ち、圧縮行程時のクランク角の2点を選定する。このように2点のクランク角を設定することにより、クランク角が変化したときの筒内ガス温度の変化が、筒内壁温によって一義的に定まる。したがって、筒内ガス温度の比と筒内の壁温との関係に基づいて、筒内ガス温度を精度良く求めることが可能となる。なお、筒内ガス温度の比は、所定の2点のクランク角における筒内圧と筒内容積とを用いて、ボイル・シャルルの法則より求められる。 More specifically, since it is difficult to directly detect the in-cylinder gas temperature, the in-cylinder gas temperature is calculated based on the wall temperature of the cylinder 6a (hereinafter referred to as “in-cylinder wall temperature”). In this case, the wall temperature in the cylinder is calculated based on the cooling water temperature. The in-cylinder gas temperature is calculated based on the ratio of the in-cylinder gas temperature at two predetermined crank angles and the above-described in-cylinder wall temperature. Specifically, the predetermined two crank angles are set to two points such that there is no gas inflow / outflow in the cylinder 6a and fuel ignition is not performed while the crank angle changes. . That is, two points of the crank angle during the compression stroke are selected. By setting the two crank angles in this way, the change in the in-cylinder gas temperature when the crank angle changes is uniquely determined by the in-cylinder wall temperature. Therefore, the in-cylinder gas temperature can be accurately obtained based on the relationship between the in-cylinder gas temperature ratio and the in-cylinder wall temperature. The ratio of the in-cylinder gas temperature is obtained from Boyle-Charles' law using the in-cylinder pressure and the in-cylinder volume at two predetermined crank angles.
以上のように残留ガス量を算出することにより、筒内ガス温度や筒内のガス組成が変化することによりポリトロープ指数と筒内残留ガス率との関係が変化してしまった場合にも、残留ガス量を精度良く求めることができる。即ち、本実施形態に係る残留ガス量算出方法によれば、ポリトロープ指数の変化による影響を受けることなく、残留ガス量を精度良く求めることができる。また、本実施形態によれば、吸気温センサや排気温センサなどを設けずに、簡便な装置構成によって残留ガス量を算出することができる。 By calculating the residual gas amount as described above, even if the relationship between the polytropic index and the in-cylinder residual gas ratio changes due to changes in the in-cylinder gas temperature or the in-cylinder gas composition, The amount of gas can be determined with high accuracy. That is, according to the residual gas amount calculation method according to the present embodiment, the residual gas amount can be accurately obtained without being affected by the change in the polytropic index. Further, according to the present embodiment, the residual gas amount can be calculated with a simple device configuration without providing an intake air temperature sensor, an exhaust gas temperature sensor, or the like.
[演算処理部における処理]
次に、演算処理部20における具体的な処理について説明する。なお、以下では、残留ガス量として、筒内における残留ガスの質量を算出する例について説明する。
[Processing in the arithmetic processing unit]
Next, specific processing in the
図2は、本実施形態に係る演算処理部20の概略構成を示すブロック図である。図示のように、演算処理部20は、筒内容積算出部21と、温度比算出部22と、筒内壁温算出部23と、筒内ガス温度算出部24と、筒内ガス質量算出部25と、残留ガス質量算出部26と、を有する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
筒内容積算出部21は、クランク角C1、C2のそれぞれに対応する筒内容積V1、V2を算出する。この場合、筒内容積算出部21は、クランク角センサ12からクランク角C1、C2を取得し、このクランク角C1、C2に対応する筒内容積V1、V2を算出する。具体的には、筒内容積算出部21は、設計値やマップなどに基づいて、クランク角に対応する筒内容積を算出する。なお、クランク角C1、C2は、吸気弁7が閉弁している際と点火される際との間に位置するクランク角であり、予め決定される。
The in-cylinder
温度比算出部22は、クランク角C1における筒内ガス温度T1と、クランク角C2における筒内ガス温度T2との比(T2/T1)を算出する。具体的には、温度比算出部22は、筒内圧センサ11からクランク角C1、C2のそれぞれに対応する筒内圧P1、P2を取得すると共に、筒内容積算出部21からクランク角C1、C2のそれぞれに対応する筒内容積V1、V2を取得する。そして、温度比算出部22は、ボイル・シャルルの法則に基づいて、筒内圧P1、P2及び筒内容積V1、V2を式(1)に代入することによって温度の比(T2/T1)を算出する。
The temperature
T2/T1=(P2・V2)/(P1・V1) 式(1)
筒内壁温算出部23は、冷却水温度センサ13から供給される冷却水温度Tclntを用いて筒内壁温Twを算出する。具体的には、筒内壁温算出部23は、予め求められた冷却水温度と筒内壁温との関係を示すマップ又は関係式を参照して、冷却水温度Tclntから筒内壁温Twを算出する。例えば、冷却水温度と筒内壁温との関係を示す関数fTwを用いて、筒内壁温Twは以下の式(2)より得られる。
T2 / T1 = (P2 / V2) / (P1 / V1) Formula (1)
The cylinder inner wall temperature calculation unit 23 calculates the cylinder inner wall temperature Tw using the cooling water temperature Tclnt supplied from the cooling
Tw=fTw(Tclnt) 式(2)
筒内ガス温度算出部24は、温度比算出部22から供給される筒内ガス温度の比(T2/T1)と、筒内壁温算出部23から供給される筒内壁温Twとに基づいて、クランク角C1における筒内ガス温度T1を算出する。具体的には、筒内ガス温度算出部24は、予め求められた、筒内ガス温度の比、筒内壁温、及び筒内ガス温度の関係を示すマップ又は関係式を参照して、筒内ガス温度T1を算出する。こうするのは、筒内ガス温度の比と筒内壁温との関係に基づいて、筒内ガス温度を一義的に求めることができるからである。つまり、吸気弁閉弁時における筒内ガス温度T1から点火時付近の筒内ガス温度T2への変化(筒内ガス温度の比(T2/T1)に対応する)は、燃料の燃焼に起因するものではなく、筒内壁温Twの伝達に起因するものであるため、筒内ガス温度の比(T2/T1)と筒内壁温Twとの関係に基づいて、筒内ガス温度T1を一義的に求めることができる。
Tw = f Tw (Tclnt) Formula (2)
The in-cylinder gas
図3に、筒内ガス温度の比(T2/T1)と筒内ガス温度T1との関係、及び筒内壁温Twと筒内ガス温度の比(T2/T1)との関係の一例を示す。図3(a)は、筒内壁温Twが一定であるときの、筒内ガス温度の比(T2/T1)と筒内ガス温度T1との関係を示している。これより、筒内ガス温度の比(T2/T1)が大きくなるほど、筒内ガス温度T1が低くなることがわかる。言い換えると、筒内ガス温度T1が高くなるほど、筒内ガス温度の比(T2/T1)が小さくなる。更に、図3(b)は、筒内壁温Twと筒内ガス温度の比(T2/T1)との関係を示している。これより、筒内壁温Twが高くなるほど、筒内ガス温度の比(T2/T1)が大きくなることがわかる。 FIG. 3 shows an example of the relationship between the in-cylinder gas temperature ratio (T2 / T1) and the in-cylinder gas temperature T1, and the relationship between the in-cylinder wall temperature Tw and the in-cylinder gas temperature ratio (T2 / T1). FIG. 3A shows the relationship between the in-cylinder gas temperature ratio (T2 / T1) and the in-cylinder gas temperature T1 when the in-cylinder wall temperature Tw is constant. From this, it can be seen that the in-cylinder gas temperature T1 decreases as the ratio (T2 / T1) of the in-cylinder gas temperature increases. In other words, the cylinder gas temperature ratio (T2 / T1) decreases as the cylinder gas temperature T1 increases. FIG. 3B shows the relationship between the cylinder wall temperature Tw and the ratio of the cylinder gas temperature (T2 / T1). From this, it can be seen that the higher the in-cylinder wall temperature Tw, the larger the in-cylinder gas temperature ratio (T2 / T1).
図2に戻って、演算処理部20における他の処理部について説明する。
Returning to FIG. 2, another processing unit in the
筒内ガス質量算出部25は、筒内容積算出部21から供給される筒内容積V1と、筒内ガス温度算出部24から供給される筒内ガス温度T1と、筒内圧センサ11から供給される筒内圧P1とに基づいて、筒内における全ガスの質量M(以下、単に「筒内ガス質量」と呼ぶ。)を算出する。具体的には、式(3)に示すように、筒内容積V1、筒内ガス温度T1、及び筒内圧P1を気体の状態方程式に代入することによって、筒内ガス質量Mを算出する。なお、式(3)中の「R」はガス定数を示している。
The in-cylinder gas
M=(P1・V1)/(R・T1) 式(3)
残留ガス質量算出部26は、筒内ガス質量算出部25から供給される筒内ガス質量Mと、エアフロメータ2から供給される新気ガス量に対応する質量Mn(以下、「新気ガス質量」と呼ぶ。)とに基づいて、残留ガス質量Meを算出する。具体的には、筒内ガス質量Mから新気ガス質量Mnを減算することによって、残留ガス質量Meを得る(式(4)参照)。
M = (P1 · V1) / (R · T1) Formula (3)
The residual gas
Me=M−Mn 式(4)
[残留ガス質量算出処理]
次に、本実施形態に係る残留ガス質量算出処理について説明する。
Me = M-Mn Formula (4)
[Residual gas mass calculation processing]
Next, the residual gas mass calculation process according to the present embodiment will be described.
図4は、残留ガス質量算出処理を示すフローチャートである。本処理は、筒内に残留するガスの質量を算出するための処理であり、前述した演算処理部20によって繰り返し実行される。
FIG. 4 is a flowchart showing a residual gas mass calculation process. This process is a process for calculating the mass of the gas remaining in the cylinder, and is repeatedly executed by the
まず、ステップS101では、演算処理部20が、所定の2点のクランク角C1、C2を決定する。具体的には、演算処理部20は、圧縮行程時におけるクランク角の2点を決定する。そして、処理はステップS102、S103に進む。
First, in step S101, the
ステップS102では、演算処理部20内の温度比算出部22が、筒内圧センサ11から、クランク角C1、C2のそれぞれに対応する筒内圧P1、P2を取得する。そして、処理はステップS104に進む。ステップS103では、演算処理部20内の筒内容積算出部21が、クランク角C1、C2のそれぞれに対応する筒内容積V1、V2を算出する。この場合、筒内容積算出部21は、設計値やマップなどに基づいて、クランク角C1、C2に対応する筒内容積V1、V2を算出する。そして、処理はステップS104に進む。
In step S <b> 102, the temperature
ステップS104では、演算処理部20内の温度比算出部22が、クランク角C1における筒内ガス温度T1と、クランク角C2における筒内ガス温度T2との比(T2/T1)を算出する。具体的には、温度比算出部22は、ボイル・シャルルの法則に基づいて、ステップS102で取得された筒内圧P1、P2、及びステップS103で取得された筒内容積V1、V2を、前述した式(1)に代入することによって温度の比(T2/T1)を算出する。そして、処理はステップS107に進む。
In step S104, the temperature
一方、ステップS105では、演算処理部20内の筒内壁温算出部23が、冷却水温度センサ13から冷却水温度Tclntを取得する。そして、処理はステップS106に進む。ステップS106では、演算処理部20内の筒内壁温算出部23が、ステップS105で取得された冷却水温度Tclntを用いて筒内壁温Twを算出する。具体的には、筒内壁温算出部23は、予め求められた冷却水温度と筒内壁温との関係を示すマップ又は関係式を参照して、冷却水温度Tclntから筒内壁温Twを算出する。例えば、前述した式(2)の関係式を用いて、筒内壁温Twを算出する。そして、処理はステップS107に進む。
On the other hand, in step S <b> 105, the cylinder inner wall temperature calculation unit 23 in the
ステップS107では、演算処理部10内の筒内ガス温度算出部24が、ステップS104で算出された筒内ガス温度の比(T2/T1)と、ステップS106で算出された筒内壁温Twとに基づいて、クランク角C1における筒内ガス温度T1を算出する。具体的には、筒内ガス温度算出部24は、筒内ガス温度の比、筒内壁温、及び筒内ガス温度の関係を示すマップ又は関係式を参照して、筒内ガス温度T1を算出する。そして、処理はステップS108に進む。
In step S107, the in-cylinder gas
ステップS108では、演算処理部20内の筒内ガス質量算出部25が、ステップS103で算出された筒内容積V1と、ステップS107で算出された筒内ガス温度T1と、ステップS102で取得された筒内圧P1とに基づいて、筒内ガス質量Mを算出する。具体的には、前述した式(3)に示すように、筒内容積V1、筒内ガス温度T1、及び筒内圧P1を気体の状態方程式に代入することによって、筒内ガス質量Mを算出する。そして、処理はステップS110に進む。
In step S108, the in-cylinder gas
一方、ステップS109では、演算処理部20内の残留ガス質量算出部26が、エアフロメータ2から新気ガス質量Mnを取得する。そして、処理はステップS110に進む。
On the other hand, in step S <b> 109, the residual gas
ステップS110では、演算処理部20内の残留ガス質量算出部26が、ステップS108で算出された筒内ガス質量Mと、ステップS109で取得された新気ガス質量Mnとに基づいて、残留ガス質量Meを算出する。具体的には、筒内ガス質量Mから新気ガス質量Mnを減算することによって、残留ガス質量Meを得る(式(4)参照)。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。
In step S110, the residual gas
以上のように、本実施形態に係る残留ガス質量算出処理では、筒内圧、筒内容積、及び筒内ガス温度に基づいて、残留ガス質量を算出する。これにより、筒内ガス温度や筒内のガス組成が変化することによりポリトロープ指数と筒内残留ガス率との関係が変化してしまった場合にも、残留ガス量を精度良く求めることができる。また、本実施形態に係る残留ガス質量算出処理によれば、吸気温度や排気温度などを用いずに、簡便な処理によって残留ガス質量を算出することができる。 As described above, in the residual gas mass calculation process according to the present embodiment, the residual gas mass is calculated based on the in-cylinder pressure, the in-cylinder volume, and the in-cylinder gas temperature. Thereby, even when the relationship between the polytropic index and the in-cylinder residual gas ratio changes due to the change in the in-cylinder gas temperature or the in-cylinder gas composition, the residual gas amount can be obtained with high accuracy. Further, according to the residual gas mass calculation process according to the present embodiment, the residual gas mass can be calculated by a simple process without using the intake air temperature or the exhaust gas temperature.
1 内燃機関
2 エアフロメータ
3 吸気通路
4 スロットルバルブ
6a 気筒
7 吸気弁
8 排気弁
9 排気通路
11 筒内圧センサ
12 クランク角センサ
13 冷却水温度センサ
20 演算処理部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記気筒の筒内容積を取得する筒内容積取得手段と、
前記気筒の筒内ガス温度を算出する筒内ガス温度算出手段と、
前記筒内圧、前記筒内容積、及び前記筒内ガス温度に基づいて、筒内に残留する残留ガス量を算出する残留ガス量算出手段と、を備え、
前記筒内ガス温度算出手段は、予め定めた2点のクランク角における筒内ガス温度の比を算出し、前記筒内ガス温度の比、及び筒内の壁温に基づいて前記筒内ガス温度を算出することを特徴とする内燃機関の残留ガス量算出装置。 In-cylinder pressure acquisition means for acquiring in-cylinder pressure in a cylinder of the internal combustion engine;
In-cylinder volume acquisition means for acquiring the in-cylinder volume of the cylinder;
In-cylinder gas temperature calculating means for calculating an in-cylinder gas temperature of the cylinder;
A residual gas amount calculating means for calculating a residual gas amount remaining in the cylinder based on the in-cylinder pressure, the in-cylinder volume, and the in-cylinder gas temperature ;
The in-cylinder gas temperature calculation means calculates a ratio of the in-cylinder gas temperature at two predetermined crank angles, and the in-cylinder gas temperature is calculated based on the ratio of the in-cylinder gas temperature and the wall temperature in the cylinder. the residual gas quantity calculating apparatus for an internal combustion engine and calculates a.
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