JP5626140B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、例えば軽油を燃料として運転される内燃機関の制御装置の技術分野に関する。 The present invention relates to a technical field of a control device for an internal combustion engine operated using, for example, light oil as fuel.
この種の内燃機関に使用される軽油は、例えば製造工程や仕向等によって、セタン価にばらつきや低下が生じてしまう場合がある。内燃機関の燃料噴射制御は、例えば各国でのセタン価の基準値に基づいているため、セタン価がばらついたり低下したりすると、適正な燃料噴射制御が実施できなくなるおそれがある。 The light oil used in this type of internal combustion engine may vary or decrease in cetane number depending on, for example, the manufacturing process and the destination. The fuel injection control of the internal combustion engine is based on a cetane number reference value in each country, for example. If the cetane number varies or decreases, there is a possibility that proper fuel injection control cannot be performed.
上述したような背景を踏まえ、例えば特許文献1では、内燃機関のクランク軸の角速度を用いてセタン価を検出しようとする技術が開示されている。また、クランク軸の角速度の検出精度を高めるための技術として、例えば特許文献2では、内燃機関の高負荷時において角速度ばらつきを学習するという技術が開示されている。特許文献3では、内燃機関の回転0.5次の周波数成分のノイズを除去するという技術が開示されている。
In view of the above-described background, for example,
他方で、この種の内燃機関として、稼働気筒数を減らして運転する減筒運転を実施可能なものが知られている。例えば特許文献4では、減筒運転を行うことで稼働気筒の負荷を高めるという技術が開示されている。また特許文献5では、空燃比センサで検出された値に使用するフィルタ特性を、減筒運転しているか否かによって変更するという技術が開示されている。
On the other hand, as this type of internal combustion engine, there is known an engine capable of performing a reduced-cylinder operation in which the number of operating cylinders is reduced. For example,
上述した特許文献1で開示されているような、クランク角速度に基づいてセタン価を検出する技術では、内燃機関の低負荷時において検出精度が低下してしまう。これへの対策として、例えば特許文献4で開示されているような減筒運転によって内燃機関の負荷を高めることが考えられるが、減筒運転時において検出されたクランク角速度に対してノイズ除去等のフィルタ処理を行う場合、稼働気筒数が減少しているが故に適切なフィルタ処理が行えないという事態が生じ得る。このように適切なフィルタ処理が行えない場合、結果として誤ったセタン価が検出されてしまうという技術的問題点が生ずる。
In the technique for detecting the cetane number based on the crank angular velocity as disclosed in
本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、内燃機関に使用されている燃料のセタン価を好適に検出することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can suitably detect the cetane number of fuel used in the internal combustion engine.
本発明の内燃機関の制御装置は上記課題を解決するために、内燃機関に使用される燃料のセタン価を検出するセタン価検出処理を実行可能な内燃機関の制御装置であって、前記セタン価検出処理を実行する場合に、稼働気筒数を減らすと共に出力を維持して運転する減筒運転を行うように前記内燃機関を制御する減筒制御手段と、前記減筒運転中における前記内燃機関のクランク軸の角速度を検出する角速度検出手段と、前記検出された角速度の出力値に対して、前記内燃機関の稼働気筒数に応じたフィルタを用いてフィルタ処理を行うフィルタ処理手段と、前記フィルタ処理が行われた出力値を用いて、前記内燃機関における燃料のセタン価を検出するセタン価検出手段とを備える。 In order to solve the above-described problems, the control device for an internal combustion engine of the present invention is a control device for an internal combustion engine capable of executing a cetane number detection process for detecting a cetane number of fuel used in the internal combustion engine, and the cetane number When executing the detection process, the cylinder reduction control means for controlling the internal combustion engine to perform the cylinder reduction operation in which the number of operating cylinders is reduced and the output is maintained, and the internal combustion engine of the internal combustion engine during the cylinder reduction operation is controlled. Angular velocity detection means for detecting the angular speed of the crankshaft, filter processing means for performing a filter process on the output value of the detected angular speed using a filter corresponding to the number of operating cylinders of the internal combustion engine, and the filter process And a cetane number detection means for detecting the cetane number of the fuel in the internal combustion engine using the output value obtained by the above.
本発明に係る内燃機関の制御装置は、例えば車両に搭載されたディーゼルエンジン等の内燃機関を制御する制御装置であって、例えば、一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、各種プロセッサ又は各種コントローラ、或いは更にROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、バッファメモリ又はフラッシュメモリ等の各種記憶手段等を適宜に含み得る、単体の或いは複数のECU(Electronic Controlled Unit)等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等の形態を採り得る。 An internal combustion engine control apparatus according to the present invention is a control apparatus for controlling an internal combustion engine such as a diesel engine mounted on a vehicle, for example, one or a plurality of CPUs (Central Processing Units), MPUs (Micro Processing Units). ), Various processors or various controllers, or further various storage means such as ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), buffer memory or flash memory, etc. Various processing units such as Unit), various controllers, various computer systems such as a microcomputer device, and the like can be employed.
本発明に係る内燃機関の制御装置では、内燃機関に使用されている燃料である軽油のセタン価を検出するセタン価検出処理が実行可能である。セタン価検出処理を実行する場合には、先ず減筒制御手段によって、稼働気筒数を減らすと共に出力を維持して運転する減筒運転を行うように内燃機関が制御される。減筒運転によれば、1気筒あたりの燃料噴射量を増加させることができ、内燃機関の負荷を一時的に大きくすることができる。尚、減筒運転では、通常運転時と完全に同じ出力が維持される必要はなく、上述した内燃機関の負荷を大きくするという効果が得られる程度に出力が維持されればよい。 In the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a cetane number detection process for detecting the cetane number of light oil that is a fuel used in the internal combustion engine can be executed. When executing the cetane number detection process, first, the internal combustion engine is controlled by the reduced cylinder control means so as to perform a reduced cylinder operation in which the number of operating cylinders is reduced and the output is maintained. According to the reduced-cylinder operation, the fuel injection amount per cylinder can be increased, and the load on the internal combustion engine can be temporarily increased. In the reduced-cylinder operation, it is not necessary to maintain the same output as that in the normal operation, and it is only necessary to maintain the output to the extent that the effect of increasing the load of the internal combustion engine described above can be obtained.
ここで特に、後述するセタン価の検出精度は、内燃機関の負荷が小さいと大きく低下してしまう傾向にある。よって、減筒運転を行い内燃機関の負荷を高めることにより、セタン価の検出精度を高めることができる。尚、減筒運転時の稼働気筒数は、実現すべき負荷の程度に基づいて予め設定されている。或いは、内燃機関における各種パラメータ等を用いて適宜算出されてもよい。即ち、減筒運転は、特定の稼働気筒数を実現するようなものであってもよいし、稼働気筒数が適宜変更されることで実現されるようなものであってもよい。 Here, in particular, the accuracy of detecting the cetane number, which will be described later, tends to decrease greatly when the load on the internal combustion engine is small. Therefore, the detection accuracy of the cetane number can be increased by performing the reduced cylinder operation and increasing the load of the internal combustion engine. Note that the number of operating cylinders during the reduced-cylinder operation is set in advance based on the degree of load to be realized. Or you may calculate suitably using the various parameters in an internal combustion engine, etc. That is, the reduced-cylinder operation may be realized by realizing a specific number of operating cylinders, or may be realized by appropriately changing the number of operating cylinders.
内燃機関における減筒運転が実現されると、角速度検出手段によって、内燃機関のクランク軸の角速度が検出される。クランク軸の角速度は、例えばクランクポジションセンサ等によって検出されるクランク角信号に基づいて検出できる。 When the reduced-cylinder operation in the internal combustion engine is realized, the angular speed of the crankshaft of the internal combustion engine is detected by the angular speed detection means. The angular velocity of the crankshaft can be detected based on, for example, a crank angle signal detected by a crank position sensor or the like.
クランク軸の角速度が検出されると、フィルタ処理手段によって、検出された角速度の出力値に対するフィルタ処理が行われる。ここでのフィルタ処理は、後述するセタン価の検出をより好適に行うための処理であり、具体的には燃焼不安定性の指標となる内燃機関の回転0.5次振動の抽出処理等が挙げられる。尚、内燃機関の回転0.5次振動は、稼働気筒数が少ないほど強く発生する。よって、減筒運転時には、より好適に内燃機関の回転0.5次振動の抽出が行える。 When the angular velocity of the crankshaft is detected, filter processing is performed on the output value of the detected angular velocity by the filter processing means. The filtering process here is a process for more suitably detecting the cetane number, which will be described later, and specifically, an extraction process of the rotational 0.5th order vibration of the internal combustion engine that is an index of combustion instability, etc. It is done. Note that the rotational 0.5 order vibration of the internal combustion engine is more intense as the number of operating cylinders is smaller. Therefore, during the reduced-cylinder operation, the rotation 0.5th order vibration of the internal combustion engine can be extracted more suitably.
ここで本発明では特に、フィルタ手段では、内燃機関の稼働気筒数に応じたフィルタを用いてフィルタ処理が行われる。例えば、フィルタ処理に用いられるフィルタは、実現され得る稼働気筒数の各々に対応するように複数準備されており、実際に実現された稼働気筒数に応じて適宜選択される。これにより、減筒運転による稼働気筒数の変化に起因して角速度の検出成分が変化した場合であっても、適切なフィルタ処理を行うことが可能となる。 Here, in the present invention, in particular, the filtering means performs the filtering process using a filter corresponding to the number of operating cylinders of the internal combustion engine. For example, a plurality of filters used for the filter processing are prepared so as to correspond to the number of operating cylinders that can be realized, and are appropriately selected according to the number of operating cylinders that are actually realized. As a result, even when the angular velocity detection component changes due to a change in the number of operating cylinders due to the reduced cylinder operation, it is possible to perform appropriate filtering.
フィルタ処理が行われると、セタン価検出手段によって、フィルタ処理された出力値を用いた燃料のセタン価検出が行われる。セタン価検出手段は、例えば予め記憶されているフィルタ処理後の出力値及びセタン価の相関を示すマップ等に基づいてセタン価を検出する。尚、セタン価検出手段によって検出されるセタン価は、具体的な数値であってもよいし、所定の基準値より高いか又は低いかを示す程度のものであってもよい。 When the filter process is performed, the cetane number detection means detects the cetane number of the fuel using the output value subjected to the filter process. The cetane number detection means detects the cetane number based on, for example, a map indicating the correlation between the output value after filtering and the cetane number stored in advance. Note that the cetane number detected by the cetane number detection means may be a specific numerical value or a value indicating whether the cetane number is higher or lower than a predetermined reference value.
以上説明したように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、クランク軸の角速度を用いたセタン価検出処理を行う場合に、減筒運転が実現されると共に稼働気筒数に応じたフィルタを用いてフィルタ処理が行われる。従って、角速度の検出及びフィルタ処理を好適に行うことができ、結果として高い精度でセタン価を検出することが可能である。 As described above, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, when the cetane number detection process using the angular velocity of the crankshaft is performed, the reduced cylinder operation is realized and the filter corresponding to the number of operating cylinders is achieved. Is used for filtering. Therefore, it is possible to suitably detect the angular velocity and perform the filter process, and as a result, it is possible to detect the cetane number with high accuracy.
本発明の内燃機関の制御装置の一態様では、前記検出されたセタン価に基づいて、前記内燃機関における燃料噴射制御を行う燃料噴射制御手段を備える。 In one aspect of the control apparatus for an internal combustion engine of the present invention, a fuel injection control means for performing fuel injection control in the internal combustion engine based on the detected cetane number is provided.
この態様によれば、検出されたセタン価は、内燃機関における燃料噴射制御に用いられる。燃料噴射制御手段は、例えば検出されたセタン価に基づいて燃料の噴射間隔や噴射量を変化させる。このようにセタン価に基づいた燃料噴射制御を行うことにより、例えばセタン価の低下に伴う着火性の悪化に起因する失火等が抑制され、好適な内燃機関の運転を実現することが可能となる。 According to this aspect, the detected cetane number is used for fuel injection control in the internal combustion engine. The fuel injection control means changes the fuel injection interval and the injection amount based on, for example, the detected cetane number. By performing the fuel injection control based on the cetane number in this way, for example, misfire due to deterioration of ignitability associated with a decrease in the cetane number is suppressed, and a suitable operation of the internal combustion engine can be realized. .
尚、上述した燃料噴射制御に加えて、排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)システムにおける循環排気量や、過給器における過給率等を制御するようにすれば、より好適な内燃機関の運転を実現することができる。 In addition to the fuel injection control described above, a more suitable internal combustion engine can be realized by controlling the circulation exhaust amount in an exhaust gas recirculation (EGR) system, the supercharging rate in the supercharger, and the like. Driving can be realized.
本発明の作用及び他の利得は次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。 The effect | action and other gain of this invention are clarified from the form for implementing invention demonstrated below.
以下では、本発明の実施形態について図を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
先ず、本実施形態に係るエンジンシステムの構成について、図1を参照して説明する。ここに、図1は、エンジンシステムの構成を概念的に表してなる概略構成図である。 First, the configuration of the engine system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram conceptually showing the configuration of the engine system.
図1において、エンジンシステム10は、図示せぬ車両に搭載され、ECU100及びエンジン200を備える。
In FIG. 1, an engine system 10 is mounted on a vehicle (not shown) and includes an
ECU100は、CPU、ROM及びRAM等を備えたエンジン200の動作全体を制御する電子制御ユニットであり、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例である。ECU100は、例えばROM等に格納された制御プログラムに従って各種制御を実行可能に構成されている。ECU100の具体的な構成については、後に詳述する。
The ECU 100 is an electronic control unit that controls the entire operation of the engine 200 including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and is an example of the “control device for an internal combustion engine” according to the present invention. The
エンジン200は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。エンジン200は、シリンダ201内において燃料を含む混合気が圧縮自着火した際に生じる爆発力に応じたピストン202の往復運動を、コネクションロッド203を介してクランクシャフト204の回転運動に変換することが可能に構成されている。
The engine 200 is a diesel engine using light oil as fuel, and is an example of the “internal combustion engine” according to the present invention. The engine 200 can convert the reciprocating motion of the
クランクシャフトは、本発明の「クランク軸」の一例であり、クランクシャフト204近傍には、クランクシャフト204の回転位置を検出するクランクポジションセンサ205が設置されている。クランクポジションセンサ205は、ECU100と電気的に接続されており、ECU100は、クランクポジションセンサ205によって検出されたクランクシャフト204の回転位置に基づいて、エンジン200の機関回転数NEを算出することが可能に構成されている。以下に、エンジン200の要部構成を、その動作の一部と共に説明する。
The crankshaft is an example of the “crankshaft” of the present invention, and a crank
シリンダ201内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は、図示せぬエアクリーナで浄化された後、吸気管206を通過し、吸気ポート209を介して吸気バルブ210の開弁時にシリンダ201内に吸入される。この際、シリンダ201内に吸入される吸入空気に係る吸入空気量は、図示せぬエアフローメータにより検出され、ECU100に電気信号として一定又は不定の出力タイミングで出力される構成となっている。
During combustion of fuel in the
吸気管206には、吸入空気量を調節可能なスロットルバルブ207が配設されている。このスロットルバルブ207は、ECU100と電気的に接続されたスロットルバルブモータ208により、例えば、図示せぬアクセルペダルの操作量等に応じて電気的且つ機械的に駆動される構成となっている。尚、スロットルバルブ207の開閉状態を表すスロットル開度は、ECU100と電気的に接続された図示せぬスロットルポジションセンサにより検出され、ECU100に一定又は不定のタイミングで出力される構成となっている。
The
ここで特に、燃料は、燃料タンク212に貯留されている。この燃料タンク212には、燃料タンク212に貯留される燃料の量を表す燃料残量を検出可能なフロート式の燃料量センサ217が設置されている。燃料量センサ217は、ECU100と電気的に接続されており、検出された燃料量は、ECU100により、一定又は不定のタイミングで把握される構成となっている。
Here, in particular, the fuel is stored in the
一方、燃料タンク212に貯留される燃料は、インジェクタ211によって、シリンダ201内の燃焼室に直接噴射される。インジェクタ211を介した燃料の噴射に際しては、先ず燃料タンク212に貯留された燃料が、フィードポンプ214の作用によりデリバリパイプ213を介して燃料タンク212から汲み出され、高圧ポンプ215へ供給される。
On the other hand, the fuel stored in the
コモンレール216は、ECU100と電気的に接続され、上流側(即ち、高圧ポンプ215側)から供給される高圧燃料をECU100により設定される目標レール圧まで蓄積することが可能に構成された、高圧貯留手段である。尚、コモンレール216には、レール圧を検出することが可能なレール圧センサ及びレール圧が上限値を超えないように蓄積される燃料量を制限するプレッシャリミッタ等が配設されるが、ここではその図示を省略することとする。
The
エンジン200における上述したインジェクタ211は、シリンダ201毎に搭載されており、夫々が高圧デリバリを介してコモンレール216に接続されている。ここで、インジェクタ211の構成について補足すると、インジェクタ211は、ECU100の指令に基づいて作動する電磁弁と、この電磁弁への通電時に燃料を噴射するノズル(いずれも不図示)とを備える。当該電磁弁は、コモンレール216の高圧燃料が印加される圧力室と、当該圧力室に接続された低圧側の低圧通路との間の連通状態を制御することが可能に構成されており、通電時に当該加圧室と低圧通路とを連通させると共に、通電停止時に当該加圧室と低圧通路とを相互に遮断する。
The above-described
一方、ノズルは、噴孔を開閉するニードルを内蔵し、圧力室の燃料圧力がニードルを閉弁方向(噴孔を閉じる方向)に付勢している。従って、電磁弁への通電により加圧室と低圧通路とが連通し、圧力室の燃料圧力が低下すると、ニードルがノズル内を上昇して開弁する(噴孔を開く)ことにより、コモンレール216より供給された高圧燃料を噴孔より噴射することが可能に構成される。また、電磁弁への通電停止により加圧室と低圧通路とが相互に遮断されて圧力室の燃料圧力が上昇すると、ニードルがノズル内を下降して閉弁することにより、噴射が終了する構成となっている。
On the other hand, the nozzle has a built-in needle for opening and closing the nozzle hole, and the fuel pressure in the pressure chamber urges the needle in the valve closing direction (direction in which the nozzle hole is closed). Therefore, when the solenoid chamber is energized, the pressurization chamber communicates with the low-pressure passage, and when the fuel pressure in the pressure chamber decreases, the needle rises in the nozzle and opens (opens the nozzle hole), so that the
このようにしてシリンダ201内に噴射された燃料は、吸気バルブ210を介して吸入された吸入空気と混合され、上述した混合気となる。この混合気は、圧縮工程において自着火して燃焼し、燃焼済みガスとして、或いは一部未燃の混合気として、吸気バルブ210の開閉に連動して開閉する排気バルブ218の開弁時に排気ポート219を介して排気管220に導かれる構成となっている。
The fuel injected into the
また、排気管220には、DPF(Diesel Particulate Filter)221が設置されている。DPF221は、エンジン200から排出されるスート(煤)或いはスモーク、及びPM(Particulate Matter:粒子状物質)を捕集可能且つ浄化可能に構成されている。尚、説明の煩雑化を防ぐ目的から図示を省略するが、エンジン200には、上記したセンサ以外にも各種のセンサが配されており、例えば、エンジン200の冷却水温を検出する水温センサ、エンジン200のノッキングレベルを検出するノックセンサ、吸入空気の温度たる吸気温を検出する吸気温センサ及び吸入空気の圧力たる吸気圧を検出する吸気圧センサ等が夫々検出対象毎に最適な位置に設置されている。
Further, a DPF (Diesel Particulate Filter) 221 is installed in the
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置であるECU100の具体的な構成について、図2を参照して説明する。ここに図2は、ECUの構成を示すブロック図である。
Next, a specific configuration of the
図2において、ECU100は、検出開始判定部110と、減筒制御部120と、フィルタ選択部130と、角速度検出部140と、フィルタ処理部150と、セタン価検出部160と、燃料噴射制御部170とを備えて構成されている。
In FIG. 2, the
検出開始判定部110は、適切なタイミングでセタン価検出処理を開始するための判定を行う。例えば検出開始判定部110は、燃料量センサ217(図1参照)によって燃料タンク212内の燃料残量の変動が検出された後、インジェクタ211からの燃料噴射量がデリバリパイプ213の体積以上となったタイミングでセタン価検出処理を開始するよう判定する。
The detection
燃料のセタン価は、例えば燃料タンク212内における時間経過等では殆ど変化せず、異なるセタン価を有する燃料が混合される場合に大きく変動する。よって、異なる燃料が混合され得る給油が行われた場合にセタン価を検出するようにすれば、セタン価の変動を確実に検出することができる。
The cetane number of the fuel hardly changes over time in the
しかしながら、給油直後においては給油された燃料は直ちにインジェクタ211から噴射されず、先ずはデリバリパイプ213に残存していた燃料(即ち、給油によって燃料が変化していない燃料)が噴射される。よって、給油直後にセタン価検出処理を開始した場合、セタン価の変動を適切に検出することができないおそれがある。これに対し、給油後の燃料噴射量がデリバリパイプ213の体積以上になってからセタン価検出処理を開始するようにすれば、デリバリパイプ213に残存していた燃料が全て噴射されたタイミングで処理が開始されるため、より好適にセタン価検出を行える。尚、デリバリパイプ213の体積に、フィードポンプ214、高圧ポンプ215及びコモンレール216の体積を加えて判定を行えば、より正確に判定を行うことができる。
However, immediately after refueling, the refueled fuel is not immediately injected from the
減筒制御部120は、本発明の「減筒制御手段」の一例であり、検出開始判定部110においてセタン価検出処理を開始するように判定された場合に、稼働気筒数を減らして運転する減筒運転を行うようにエンジン200を制御する。減筒制御部120には、セタン価検出処理において実現すべきエンジン200の負荷に関するデータが記憶されており、このデータに基づいてエンジン200の稼働気筒数を変更する。減筒制御部120は、稼働気筒数が異なる複数種類の減筒運転を実現可能とされてもよい。
The reduced-
フィルタ選択部130は、フィルタ処理部150と共に本発明の「フィルタ処理手段」の一例を構成しており、フィルタ処理部150において用いられるフィルタを、予め設定された複数のフィルタの中から選択する。本実施形態では特に、フィルタ選択部130は、減筒制御部120によって実現された減筒運転における稼働気筒数に応じてフィルタを選択する。尚、フィルタ選択部130は、予め準備されたフィルタから選択を行うのではなく、稼働気筒数に応じて適切なフィルタを生成するフィルタ生成部として構成されてもよい。
The
角速度検出部140は、本発明の「角速度検出手段」の一例であり、クランクポジションセンサ205(図1参照)から出力されるクランク角信号に基づいて、クランクシャフト204の角速度(以下、適宜「クランク角速度」と称する)を検出する。角速度検出部140において検出されたクランク角速度は、フィルタ処理部150に出力される。
The
フィルタ処理部150は、フィルタ選択部130において選択されたフィルタを用いて、角速度検出部140において検出されたクランク角速度の出力値に対しフィルタ処理を行う。これにより、検出されたクランク角速度の出力値には、エンジン200の稼働気筒数に応じたフィルタ処理が行われることになる。フィルタ処理部150は、例えば燃焼不安定性の指標となるエンジン200の回転0.5次振動の抽出処理等を実行可能とされている。
The
セタン価検出部160は、本発明の「セタン価検出手段」の一例であり、フィルタ処理が行われた出力値を用いて燃料のセタン価を検出する。セタン価検出部160には、例えばフィルタ処理後の出力値及びセタン価の相関を示すマップ等が予め記憶されている。尚、セタン価検出部160において検出されるセタン価は、具体的な数値であってもよいし、所定の基準値より高いか又は低いかを示す程度のものであってもよい。
The cetane
燃料噴射制御部170は、本発明の「燃料噴射制御手段」の一例であり、セタン価検出部160において検出されたセタン価に基づいて、エンジン200における燃料噴射制御を行う。具体的には、エンジン200におけるインジェクタ211から噴射される燃料の噴射量や噴射間隔を、検出されたセタン価に応じて適宜変更する。
The fuel
上述した各部位を含んで構成されたECU100は、一体的に構成された電子制御ユニットであり、上記各部位に係る動作は、全てECU100によって実行されるように構成されている。但し、本発明に係る上記部位の物理的、機械的及び電気的な構成はこれに限定されるものではなく、例えばこれら各部位は、複数のECU、各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成されていてもよい。
The
次に、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作について、図3を参照して説明する。ここに図3は、実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作を示すフローチャートである。 Next, the operation of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the control device for the internal combustion engine according to the embodiment.
図3において、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作時には、先ず検出開始判定部110によって、燃料タンク212への燃料の給油が行われたか否かが判定される(ステップS101)。そして、給油が検出されると(ステップS101:YES)、給油後の燃料噴射量がデリバリパイプ213の体積以上になったか否かが判定される(ステップS102)。即ち、インジェクタ211から噴射される燃料のセタン価が変動している可能性があるか否かが判定される。ここで、燃料のセタン価が変動している可能性があると判定されると(ステップS102:YES)、燃料のセタン価を検出するセタン価検出処理が開始される。
In FIG. 3, when the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment operates, first, the detection
セタン価検出処理においては、先ず減筒制御部120によって、エンジン200が減筒運転を行うように制御される(ステップS103)。減筒運転時には、稼働気筒数が減少するためエンジン200における負荷が増大する。ここで、エンジン200の負荷と、セタン価の検出精度との関係について、図4を参照して説明する。図4は、エンジン負荷とセタン価の検出精度との相関を示すグラフである。
In the cetane number detection process, first, the engine
図4に示すように、セタン価の検出精度は、エンジン200の負荷が大きくなることにより高くなる傾向にあることが分かる。よって、減筒運転を行うことによりエンジン200の負荷を増大させれば、一時的にセタン価の検出精度を向上させることができる。尚、エンジン200の負荷は、例えばフューエルカット等でも増大するが、フューエルカット時にセタン価検出処理を実施しようとする場合、減速等で自動的にフューエルカットが行われるのを待たねばならず、実際に検出処理が開始されるまでにある程度の時間を要してしまう。これに対し、本実施形態で実施される減筒運転は、稼働気筒数を減らすことで速やかに実現可能であるので、セタン価検出処理を極めて適切なタイミングで開始することが可能となる。 As shown in FIG. 4, it can be seen that the detection accuracy of the cetane number tends to increase as the load on the engine 200 increases. Therefore, if the load on the engine 200 is increased by performing the reduced-cylinder operation, the cetane number detection accuracy can be temporarily improved. The load of the engine 200 increases even when the fuel cut is performed, for example. However, when the cetane number detection process is to be performed at the time of the fuel cut, it is necessary to wait for the fuel cut to be automatically performed by deceleration or the like. It takes some time before the detection process is started. On the other hand, the reduced-cylinder operation performed in the present embodiment can be realized quickly by reducing the number of operating cylinders, so that the cetane number detection process can be started at an extremely appropriate timing.
図3に戻り、減筒運転が開始されると、角速度検出部140によって、クランクシャフト205の角速度が検出される(ステップS104)。クランク角速度が検出されると、フィルタ選択部130においてフィルタ処理に用いられるフィルタが選択される(ステップS105)。以下では、フィルタ選択部130におけるフィルタの選択方法について、図5から図7を参照して具体的に説明する。ここに図5は、エンジンの回転とクランク角速度との相関を示すグラフである。また図6は、エンジンの回転次数とクランク角速度との相関を示すグラフである。図7は、エンジンの回転次数とフィルタゲインとの相関を示すグラフである。尚、ここでは、6気筒エンジンが、減筒運転によって稼働気筒数3とされる場合を例に挙げて説明する。
Returning to FIG. 3, when the reduced-cylinder operation is started, the angular velocity of the
図5において、稼働気筒数が6である通常運転時のクランク角速度は、エンジン200の回転に対して図中の実線で示すように変化する。一方で、稼働気筒数が3である減筒運転時のクランク角速度は、エンジン200の回転に対して図中の破線で示すように変化する。具体的には、減筒運転時のクランク角速度の周波数は、通常運転時と比べて半分(即ち、稼働気筒数に対応する値)となる。また、減筒運転時のクランク角速度の振幅は、通常運転時と比べて大きくなる
図6において、通常運転時におけるクランク角速度は、エンジン200の回転次数に対して図中の実線で示すような回転3次のピークを有する。一方、減筒運転時におけるクランク角速度は、エンジン200の回転次数に対して図中の実線で示すような回転1.5次にピークを有する。このように、正常燃焼時に発生する振動は、稼働気筒数に応じて変化する。
In FIG. 5, the crank angular speed during normal operation with six operating cylinders changes as indicated by the solid line in the figure with respect to the rotation of the engine 200. On the other hand, the crank angular speed during the reduced-cylinder operation where the number of operating cylinders is 3 changes as indicated by the broken line in the drawing with respect to the rotation of the engine 200. Specifically, the frequency of the crank angular speed during the reduced cylinder operation is half that of the normal operation (that is, a value corresponding to the number of operating cylinders). Further, the amplitude of the crank angular speed during the reduced-cylinder operation is larger than that during the normal operation. In FIG. 6, the crank angular speed during the normal operation is the rotation indicated by the solid line in FIG. Has a third order peak. On the other hand, the crank angular speed during the reduced-cylinder operation has a peak at the 1.5th order of rotation as shown by the solid line in the drawing with respect to the rotational order of the engine 200. Thus, the vibration generated during normal combustion changes according to the number of operating cylinders.
ここで、燃焼不安定性の指標となる回転0.5次振動を抽出するためのフィルタ処理を行う場合、通常運転時と減筒運転時とでは角速度の検出成分が異なるため、同じフィルタを用いたとしても適切なノイズ除去を行えない。また、稼働気筒数の異なる複数種類の減筒運転を行う場合にも、稼働気筒数が違うことで角速度の検出成分が異なるものとなるため、同様に適切なノイズ除去を行えなくなってしまう。 Here, when performing the filter process for extracting the rotational 0.5th order vibration, which is an index of combustion instability, the detected component of the angular velocity is different between the normal operation and the reduced cylinder operation, so the same filter was used. However, proper noise removal cannot be performed. In addition, when performing a plurality of types of cylinder reduction operations with different numbers of operating cylinders, the difference in the number of operating cylinders results in different angular velocity detection components, and similarly, appropriate noise removal cannot be performed.
図7において、上述した稼働気筒数の変化に対応するには、稼働気筒数に応じたフィルタを適宜選択するようにすればよい。即ち、通常運転時において、図中の実線で示すようなフィルタゲインが適切であるとするならば、稼働気筒数が3である減筒運転時には、図中の破線で示すようなフィルタゲインを適用すればよい。尚、稼働気筒数が3以外(例えば、稼働気筒が2や4の場合)の減筒運転を行う場合にも、同様に稼働気筒数に応じたフィルタゲインを適用すればよい。 In FIG. 7, in order to cope with the change in the number of operating cylinders described above, a filter corresponding to the number of operating cylinders may be appropriately selected. That is, if the filter gain as shown by the solid line in the figure is appropriate during normal operation, the filter gain as shown by the broken line in the figure is applied during the reduced cylinder operation where the number of operating cylinders is three. do it. It should be noted that the filter gain corresponding to the number of operating cylinders may be applied in the same manner when performing a reduced cylinder operation where the number of operating cylinders is other than 3 (for example, when the number of operating cylinders is 2 or 4).
再び図3に戻り、フィルタが選択されると、フィルタ処理部150においてフィルタ処理が行われる(ステップS106)。このフィルタ処理に用いられるフィルタは、上述したようにエンジン200の稼働気筒数に応じて選択されている。よって、フィルタ処理が行われたクランク角速度の出力値は、セタン価を検出するのに極めて適切な値とされる。 Returning to FIG. 3 again, when a filter is selected, filter processing is performed in the filter processing unit 150 (step S106). The filter used for this filter process is selected according to the number of operating cylinders of the engine 200 as described above. Therefore, the output value of the crank angular velocity that has been subjected to the filtering process is a very appropriate value for detecting the cetane number.
フィルタ処理が行われると、セタン価検出部160によって、フィルタ処理後のクランク角速度の出力値(具体的には、エンジン200の回転0.5次振動を抽出した値)を用いた燃料のセタン価検出が行われる(ステップS107)。以下では、セタン価の検出方について、図8を参照して具体的に説明する。ここに図8は、エンジンの回転0.5次振動及びセタン価の相関を示すグラフである。
When the filter process is performed, the cetane
図8において、セタン価検出部160には、図に示すようなマップが予め記憶されている。よって、フィルタ処理によって抽出されたエンジン200の回転0.5次振動の値から、容易且つ的確にセタン価を検出することができる。尚、セタン価検出部160は、図に示すようなマップ以外の方法(例えば数式を用いた計算等)でセタン価を検出してもよい。
In FIG. 8, the cetane
再び図3に戻り、燃料のセタン価が検出されると、減筒制御部120により、減筒運転を終了するようにエンジン200が制御される(ステップS108)。即ち、減筒制御部120は、エンジンの稼働気筒数を増加させるように制御する。このように、減筒運転は、セタン価検出処理が行われる間にのみ行われていればよい。より正確に言えば、セタン価を検出するためのクランク角速度を検出する際にのみ減筒運転が行われていればよい。
Returning to FIG. 3 again, when the cetane number of the fuel is detected, the reduction
最後に、燃料噴射制御部170によって、検出されたセタン価に基づいた燃料噴射制御が行われる(ステップS109)。例えば、セタン価が比較的低い値として検出された場合は。燃料の着火性が悪化していると考えられるため、燃料噴射制御部170は、着火性を改善するように燃料噴射制御を行う。具体的には、インジェクタ211による燃料噴射間隔を短くする、或いは燃料噴射量を増加させるようにエンジン200を制御する。このような燃料噴射制御によれば、エンジン200の運転状況をセタン価に応じて適切なものとすることができる。
Finally, fuel injection control based on the detected cetane number is performed by the fuel injection control unit 170 (step S109). For example, if the cetane number is detected as a relatively low value. Since it is considered that the ignitability of the fuel is deteriorated, the fuel
尚、セタン価検出部160において検出されたセタン価は、燃料噴射制御以外の制御に用いられてもよい。即ち、検出されたセタン価の使用目的については特に限定されない。
Note that the cetane number detected by the cetane
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、セタン価検出処理を行う場合に、減筒運転が行われると共に稼働気筒数に応じたフィルタを用いてフィルタ処理が行われる。従って、エンジン200に使用されている燃料のセタン価を好適に検出することが可能である。 As described above, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment, when performing the cetane number detection process, the reduced cylinder operation is performed and the filter process is performed using the filter corresponding to the number of operating cylinders. Is called. Therefore, it is possible to suitably detect the cetane number of the fuel used in the engine 200.
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist or concept of the invention that can be read from the claims and the entire specification. The control device is also included in the technical scope of the present invention.
100…ECU、110…検出開始判定部、120…減筒制御部、130…フィルタ選択部、140…角速度検出部、150…フィルタ処理部、160…セタン価検出部、170…燃料噴射制御部、200…エンジン、204…クランクシャフト、205…クランクポジションセンサ、211…インジェクタ、212…燃料タンク、217…燃料量センサ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記セタン価検出処理を実行する場合に、稼働気筒数を減らすと共に出力を維持して運転する減筒運転を行うように前記内燃機関を制御する減筒制御手段と、
前記減筒運転中における前記内燃機関のクランク軸の角速度を検出する角速度検出手段と、
前記検出された角速度の出力値に対して、前記内燃機関の稼働気筒数に応じたフィルタを用いてフィルタ処理を行うフィルタ処理手段と、
前記フィルタ処理が行われた出力値を用いて、前記内燃機関における燃料のセタン価を検出するセタン価検出手段と
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine capable of executing a cetane number detection process for detecting a cetane number of fuel used in the internal combustion engine,
A reduction-cylinder control means for controlling the internal combustion engine so as to perform a reduction-cylinder operation for reducing the number of operating cylinders and maintaining the output when performing the cetane number detection process;
Angular velocity detection means for detecting the angular velocity of the crankshaft of the internal combustion engine during the reduced cylinder operation;
Filter processing means for performing a filter process on the output value of the detected angular velocity using a filter corresponding to the number of operating cylinders of the internal combustion engine;
A control device for an internal combustion engine, comprising: cetane number detection means for detecting a cetane number of fuel in the internal combustion engine using an output value subjected to the filtering process.
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