JP4732305B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
特許文献1の燃焼制御装置は、気筒内燃焼圧力に基づいて、単位クランク角毎の熱発生量(熱発生率)dQを算出する。そして、気筒の1燃焼サイクルにおける熱発生量の総和(総熱発生量)Qtを演算するとともに、上記各クランク角毎の熱発生率dQから、熱発生量がQtの50パーセントに到達するクランク角(熱発生重心位置)を求めるようにしている。
前述したように、燃焼重心が判定クランク角より遅角する割合が大きくなると異常燃焼などによりその気筒の出力トルク変動が大きくなる。
請求項6と7との発明では、燃焼重心の遅角割合に基づいて、上記過燃焼が生じていることを正確に判定することができる。
燃焼改善操作としては、、請求項4、請求項5の場合とは逆に燃料噴射量の減量、点火時期の遅角などが行われる。このように、過燃焼が生じたときに燃焼改善操作を行うことにより請求項8と請求項9とに記載の発明では、過燃焼を抑制し、気筒の燃焼状態を最適に保つことが可能となる。
図1は、本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示している。
本実施形態では、ECU30はCPU、RAM、ROM、入出力ポートを備えた公知の形式のディジタルコンピュータとされ、機関10の燃料噴射制御や点火時期制御などの機関の基本制御を行う他、本実施形態では後述するように、筒内圧力センサ11〜14で検出した筒内燃焼圧力に基づいて筒内熱発生量と燃焼重心位置とを算出するとともに、算出した燃焼重心位置のうち判定クランク角より遅角するものの割合に基づいて気筒内の燃焼状態の悪化の有無を判定する燃焼判定操作と、判定結果に基づいて気筒燃焼状態を改善する燃焼改善操作とを行う。
前述したように、本実施形態では燃焼重心位置が判定クランク角より遅角する頻度(割合)に基づいて各気筒の燃焼悪化の有無を判別する。
また、ある期間における筒内熱発生量は、単位クランク角当り(例えばクランク角1度当り)の熱発生量、すなわち熱発生率dQをその期間にわたって積算することにより求められる。
+V(θ)・dP(θ))
dQ(θ)=(1/(κ−1))・(κ・P(θ)・(V(θ)−V(θi-1))
+V(θ)・(P(θ)−P(θi-1)))
を用いて、単位クランク角毎(例えば1度毎)に各クランク角θにおける熱発生率を算出する。
この操作を、燃焼開始クランク角θsから燃焼終了クランク角θeまで繰返すことにより総熱発生量Qが算出される。
判定クランク角は燃焼重心位置θgがそれ以上遅角すると異常燃焼が発生し始めるクランク角であり、機関点火時期(機関の運転条件)に応じて変化する。
ECU30は、更に、上記燃焼重心位置の遅角頻度Qrに基づいて各気筒の燃焼状態を判定する。
前述したように、燃燃焼重心の遅角などの異常燃焼が生じるのはリーンバーン運転の場合に多く、リーンバーン運転が行われていない場合には判定の必要性が低いからである。
ステップ307の燃焼改善操作では、例えば燃料噴射量の一定量増量や点火時期の一定量進角などが行われる。燃料噴射量を増量することにより、空燃比は低下(リッチ側に移行)するため、着火が促進されるとともに着火後の燃焼速度も増大するようになり燃焼が改善され、また、点火時期の進角によっても着火時期が進角し、燃焼パターンが進角側に移行するようになる。
なお、ステップ311の操作では、燃料噴射量の減量とともに、または燃料噴射量の減量に代えて点火時期の遅角を行うようにしても良い。
ステップ307、ステップ311のいずれかの操作が行われた場合にもステップ313が実行され、次回の操作実行に備えられる。
前述したように図2、図3の操作は各気筒毎に別々に実行され、燃焼悪化の有無の判定も各気筒の遅角頻度Qrそのものに基づいて、他の気筒の燃焼状態とは無関係に判断される。
なお、本実施形態においても図4の操作は各気筒毎に個別に実行され、各気筒の遅角頻度Qrは図2の操作により算出される。
ステップ407で|ΔQr|≦ΔQrmaxであった場合には、現気筒のΔQrのばらつきは許容範囲内であるため、本操作はステップ409以下を実行することなく終了する。
11〜14 筒内圧センサ
30 電子制御ユニット(ECU)
31 クランク角センサ
33 エアフローメータ
Claims (10)
- 機関のリーン空燃比運転中に気筒内燃焼圧力を検出するとともに、検出した燃焼圧力に基づいて気筒内熱発生量を算出する手段を備えた内燃機関の制御装置において、
気筒1燃焼サイクル中における気筒内熱発生量が、当該燃焼サイクルにおける気筒内総熱発生量に対して予め定めた比率に到達するクランク角である燃焼重心位置を算出する手段と、
前記気筒の複数の燃焼サイクルにわたって前記燃焼重心位置を算出するとともに、算出した全燃焼重心位置のうち、予め定めた判定クランク角より燃焼重心位置が遅角しているものの割合を算出し、算出した割合に基づいて前記気筒の燃焼状態を判定する燃焼判定手段と、を備えた内燃機関の制御装置。 - 前記燃焼判定手段は、前記算出した割合が予め定めた値より大きい場合に前記気筒の燃焼が悪化したと判定する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼判定手段は、機関の複数気筒についてそれぞれ前記割合を算出するとともに、前記複数気筒の前記割合の平均値を算出し、前記割合と前記平均値との差が予め定めた正の値より大きい気筒の燃焼が悪化したと判定する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 更に、前記燃焼判定手段により燃焼が悪化していると判定された気筒の燃焼を改善する手段を備えた、請求項2から3のいずれか1項に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
- 前記燃焼を改善する手段は、前記気筒の燃料噴射量の増量、点火時期の進角の、少なくとも一方を行うことにより気筒の燃焼を改善する、請求項4に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
- 前記燃焼判定手段は、前記算出した割合が予め定めた値より小さい場合に前記気筒に過燃焼が生じたと判定する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記燃焼判定手段は、機関の複数気筒についてそれぞれ前記割合を算出するとともに、前記複数気筒の前記割合の平均値を算出し、前記割合と前記平均値との差が負の値であり、かつその絶対値が予め定めた正の値より大きい気筒に過燃焼が生じたと判定する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
- 更に、前記燃焼判定手段により過燃焼が生じていると判定された気筒の燃焼を改善する手段を備えた、請求項6から7のいずれか1項に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
- 前記燃焼を改善する手段は、前記気筒の燃料噴射量の減量、点火時期の遅角の、少なくとも一方を行うことにより気筒の燃焼を改善する、請求項8に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
- 前記判定クランク角は気筒の点火時期に応じて決定される、請求項1から9のいずれか1項に記載の内燃機関の制御装置。
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