JP5675539B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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内燃機関の燃焼状態を取得する燃焼状態取得手段と、
前記内燃機関の負荷を取得するエンジン負荷取得手段と、
複数の負荷条件で取得した燃焼状態と、前記内燃機関が筒内にデポジットが付着していないもしくは当該デポジットの付着の少ない基準状態にある時に前記複数の負荷条件で取得した基準燃焼状態との比較結果に基づいて、筒内のデポジット堆積量を推定するデポジット堆積量推定手段と、
を備え、
前記燃焼状態取得手段は、
筒内圧力を検知する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサにより検知される筒内圧力に基づいて筒内での燃焼期間を算出する燃焼期間算出手段と、
を含み、
前記デポジット堆積量推定手段は、前記内燃機関が前記基準状態にある時に前記複数の負荷条件のうちの第1負荷条件で算出された第1基準燃焼期間と前記基準状態よりも後の運転中に前記第1負荷条件で算出された第1燃焼期間との第1燃焼期間差と、前記内燃機関が前記基準状態にある時に前記複数の負荷条件のうちの第2負荷条件で算出された第2基準燃焼期間と前記基準状態よりも後の運転中に前記第2負荷条件で算出された第2燃焼期間との第2燃焼期間差とを算出したうえで、前記第1燃焼期間差と前記第2燃焼期間差との差の大きさに基づいて筒内のデポジット堆積量を推定することを特徴とする。
内燃機関の燃焼状態を取得する燃焼状態取得手段と、
前記内燃機関の負荷を取得するエンジン負荷取得手段と、
複数の負荷条件で取得した燃焼状態と、前記内燃機関が筒内にデポジットが付着していないもしくは当該デポジットの付着の少ない基準状態にある時に前記複数の負荷条件で取得した基準燃焼状態との比較結果に基づいて、筒内のデポジット堆積量を推定するデポジット堆積量推定手段と、
を備え、
前記内燃機関では、運転中に点火時期を最適点火時期に制御する最適点火時期制御が実行されており、
前記燃焼状態取得手段は、ノックを検知するノックセンサを含み、
前記デポジット堆積量推定手段は、前記内燃機関が前記基準状態にある時に前記複数の負荷条件のうちの第1負荷条件でノックが検知された時の第1基準点火時期と前記基準状態よりも後に前記第1負荷条件でノックが検知された時の第1点火時期との第1点火時期差と、前記内燃機関が前記基準状態にある時に前記複数の負荷条件のうちの第2負荷条件でノックが検知された時の第2基準点火時期と前記基準状態よりも後に前記第2負荷条件でノックが検知された時の第2点火時期との第2点火時期差とを算出したうえで、前記第1点火時期差と前記第2点火時期差との差の大きさに基づいて筒内のデポジット堆積量を推定することを特徴とする。
所定のノック判定指標値が所定のノック判定基準値に達した場合にノックが発生したと判定するノック判定手段と、
前記デポジット堆積量推定手段によって推定されたデポジット堆積量が所定値以上である場合に、前記内燃機関の運転領域に応じて前記ノック判定基準値を異ならせるノック判定基準値変更手段と、
を更に備えることを特徴とする。
前記ノック判定基準値変更手段は、前記デポジット堆積量推定手段によって推定されたデポジット堆積量が所定値以上である場合に、所定の低回転高負荷領域に対して用いる前記ノック判定基準値を小さくすることを特徴とする。
前記ノック判定基準値変更手段は、前記デポジット堆積量推定手段によって推定されたデポジット堆積量が所定値以上である場合に、所定の低回転高負荷領域以外の運転領域の少なくとも一部の領域に対して用いる前記ノック判定基準値を大きくすることを特徴とする。
前記デポジット堆積量推定手段によって推定されたデポジット堆積量が所定値以上である場合において、前記内燃機関の運転領域が所定の低回転高負荷領域となる時に、ノックの発生を抑制する所定のノック抑制制御を実行するノック抑制制御実行手段を更に備えることを特徴とする。
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、内燃機関10を備えている。内燃機関10は、ここでは、過給機(一例としてターボ過給機)を備えた火花点火式内燃機関(一例としてガソリンエンジン)であるものとする。内燃機関10の各気筒内には、ピストン12が設けられている。各気筒内には、ピストン12の頂部側に燃焼室14が形成されている。燃焼室14には、吸気通路16および排気通路18が連通している。
図2、3を参照して既述した理由により、デポジット堆積(付着)ありの場合の燃焼期間Tは、図4に示すように、筒内壁面へのデポジット堆積なしの場合の燃焼期間T0と比べて短くなる。更に、デポジットの堆積が燃焼速度に与える影響としては、負荷率KLが低いほど、燃焼速度をより高くするものであることが分かった。その結果、デポジット堆積ありの場合には、燃焼期間Tは、図4に示すように、負荷率KLが低いほど、より短くなり、デポジットの堆積が無い時の値との差が大きくなる。
各負荷条件(KL1、KL2)における燃焼期間変化量ΔT(ΔT1、ΔT2)は、デポジットの堆積に伴って新品時よりも燃焼期間Tが徐々に短くなることに起因して、図5(A)に示すような傾向で、デポジットの堆積量が多くなるにつれ、大きくなっていく。また、上述したように、デポジット堆積時には負荷率KLが低いほど燃焼期間がより短くなることに起因して、より低負荷側の第1燃焼期間変化量ΔT1の方が第2燃焼期間変化量ΔT2よりも大きくなる。更に、負荷率KLが低いほど、基準状態の値に対する燃焼速度の差が拡大する。このため、図5(A)に示すように、低負荷側の負荷率KL1の運転条件における第1燃焼期間変化量ΔT1の方が、高負荷側の負荷率KL2の運転条件における第2燃焼期間変化量ΔT2よりも、デポジット堆積量の増加に対する変化率が大きくなる。
図6に示すルーチンでは、先ず、燃焼期間Tを計測するための所定の第1計測条件が設定される(ステップ100)。第1計測条件は、ここでは、一例として、エンジン回転数が1200rpm、KL1としての負荷率が35%、および、水温が80°となる条件である。負荷率KLは、エアフローメータ20により計測される吸入空気量等に基づいて算出することができる。
図7に示すルーチンでは、先ず、所定の第1計測条件(負荷率KL1)および第2計測条件(負荷率KL2)における、現状の第1燃焼期間T(KL1)および第2燃焼期間T(KL2)がそれぞれ計測される(ステップ200)。
また、上述した実施の形態1においては、ECU30が上記ステップ102、108または200の処理を実行することにより前記第1の発明における「燃焼期間算出手段」が実現されている。また、負荷率KL1および負荷率KL2が前記第1の発明における「第1負荷条件」および「第2負荷条件」に、燃焼期間変化量ΔT1および燃焼期間変化量ΔT2が前記第1の発明における「第1燃焼期間差」および「第2燃焼期間差」に、燃焼期間変化量ΔT12が前記第1の発明における「前記第1燃焼期間差と前記第2燃焼期間差との差」に、それぞれ相当している。
次に、図8乃至図12を参照して、本発明の実施の形態2について説明する。
図8は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。尚、図8において、上記図1に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
上述したように、デポジットの堆積に伴って新品時よりも燃焼が徐々に早くなることに起因して、ノック時点火時期SAはより遅角側の値となる。このため、各負荷条件(KL1、KL2)における点火時期変化量ΔSA(ΔSA1、ΔSA2)は、図10(A)に示すような傾向で、デポジットの堆積量が多くなるにつれ、大きくなっていく。また、上述したように、デポジット堆積時には負荷率KLが低いほど燃焼がより早くなることに起因して、より低負荷側の第1点火時期変化量ΔSA1の方が第2点火時期変化量ΔSA2よりも大きくなる。更に、負荷率KLが低いほど、基準状態の値に対する燃焼速度の差が拡大する。このため、図10(A)に示すように、低負荷側の負荷率KL1の運転条件における第1点火時期変化量ΔSA1の方が、高負荷側の負荷率KL2の運転条件における第2点火時期変化量ΔSA2よりも、デポジット堆積量の増加に対する変化率が大きくなる。
図12に示すルーチンでは、先ず、所定の第1計測条件(負荷率KL1)および第2計測条件(負荷率KL2)における、現状の第1ノック時点火時期SA(KL1)および第2ノック時点火時期SA(KL2)がそれぞれ計測される(ステップ400)。
また、上述した実施の形態2においては、ECU30が上記ステップ102、108または200の処理を実行することにより前記第2の発明における「燃焼期間算出手段」が実現されている。また、負荷率KL1および負荷率KL2が前記第2の発明における「第1負荷条件」および「第2負荷条件」に、点火時期変化量ΔSA1および点火時期変化量ΔSA2が前記第2の発明における「第1点火時期差」および「第2点火時期差」に、点火時期変化量ΔSA12が前記第2の発明における「前記第1点火時期差と前記第2点火時期差との差」に、それぞれ相当している。
次に、図13乃至図18を参照して、本発明の実施の形態3について説明する。
本実施形態のシステムは、上記図1に示すハードウェア構成を用いるようにしたうえで、上述した実施の形態1の推定手法によって運転中に順次推定されるデポジット堆積量に応じて、内燃機関10の制御方法を変更するというものである。尚、以下、一例として、実施の形態1の記載を前提として用いた内容について説明する。しかしながら、これに代え、上記図8に示すハードウェア構成を用いてノック時点火時期SAを利用したデポジット堆積量の推定を行う実施の形態2の記載を前提として用いるようにしてもよい。
デポジットの剥離を促す上記制御の実施によってデポジット堆積量が減少すると、燃焼速度はデポジットの堆積のない状態の値に近づくようにして遅れるため、図17に示すように、燃焼期間変化量ΔT12は、例えばX点からY点に向けて移動する。そして、図18に示すように、プレイグニッションの着火源となるデポジットの堆積量が減少すると、プレイグニッションの発生頻度が低下する(小さくなる)。また、図18に示すように、プレイグニッションの発生頻度は、標準ノック制御(上記ステップ506および508の処理が行われない一般的なノック抑制制御)が実行される場合よりも、デポジット堆積時のノック制御(デポジット堆積量が上記所定値以上である場合に上記領域Aに対して上記ステップ506および508の処理が実行される際のノック制御)が実行される場合の方が、ノック発生の抑制によって堆積デポジットの剥がれが抑制されるため低くなる。
また、上述した実施の形態3においては、ECU30が上記ステップ502の判定が成立する場合に上記ステップ508の処理を実行することにより前記第6の発明における「ノック抑制制御実行手段」が実現されている。
12 ピストン
14 燃焼室
16 吸気通路
16a 吸気ポート
18 排気通路
20 エアフローメータ
22 スロットルバルブ
24 燃料噴射弁
26 点火プラグ
28 筒内圧センサ
30 ECU(Electronic Control Unit)
32 クランク角センサ
34 水温センサ
42 ノックセンサ
Claims (6)
- 内燃機関の燃焼状態を取得する燃焼状態取得手段と、
前記内燃機関の負荷を取得するエンジン負荷取得手段と、
複数の負荷条件で取得した燃焼状態と、前記内燃機関が筒内にデポジットが付着していないもしくは当該デポジットの付着の少ない基準状態にある時に前記複数の負荷条件で取得した基準燃焼状態との比較結果に基づいて、筒内のデポジット堆積量を推定するデポジット堆積量推定手段と、
を備え、
前記燃焼状態取得手段は、
筒内圧力を検知する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサにより検知される筒内圧力に基づいて筒内での燃焼期間を算出する燃焼期間算出手段と、
を含み、
前記デポジット堆積量推定手段は、前記内燃機関が前記基準状態にある時に前記複数の負荷条件のうちの第1負荷条件で算出された第1基準燃焼期間と前記基準状態よりも後の運転中に前記第1負荷条件で算出された第1燃焼期間との第1燃焼期間差と、前記内燃機関が前記基準状態にある時に前記複数の負荷条件のうちの第2負荷条件で算出された第2基準燃焼期間と前記基準状態よりも後の運転中に前記第2負荷条件で算出された第2燃焼期間との第2燃焼期間差とを算出したうえで、前記第1燃焼期間差と前記第2燃焼期間差との差の大きさに基づいて筒内のデポジット堆積量を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の燃焼状態を取得する燃焼状態取得手段と、
前記内燃機関の負荷を取得するエンジン負荷取得手段と、
複数の負荷条件で取得した燃焼状態と、前記内燃機関が筒内にデポジットが付着していないもしくは当該デポジットの付着の少ない基準状態にある時に前記複数の負荷条件で取得した基準燃焼状態との比較結果に基づいて、筒内のデポジット堆積量を推定するデポジット堆積量推定手段と、
を備え、
前記内燃機関では、運転中に点火時期を最適点火時期に制御する最適点火時期制御が実行されており、
前記燃焼状態取得手段は、ノックを検知するノックセンサを含み、
前記デポジット堆積量推定手段は、前記内燃機関が前記基準状態にある時に前記複数の負荷条件のうちの第1負荷条件でノックが検知された時の第1基準点火時期と前記基準状態よりも後の運転中に前記第1負荷条件でノックが検知された時の第1点火時期との第1点火時期差と、前記内燃機関が前記基準状態にある時に前記複数の負荷条件のうちの第2負荷条件でノックが検知された時の第2基準点火時期と前記基準状態よりも後の運転中に前記第2負荷条件でノックが検知された時の第2点火時期との第2点火時期差とを算出したうえで、前記第1点火時期差と前記第2点火時期差との差の大きさに基づいて筒内のデポジット堆積量を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 所定のノック判定指標値が所定のノック判定基準値に達した場合にノックが発生したと判定するノック判定手段と、
前記デポジット堆積量推定手段によって推定されたデポジット堆積量が所定値以上である場合に、前記内燃機関の運転領域に応じて前記ノック判定基準値を異ならせるノック判定基準値変更手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項1または2記載の内燃機関の制御装置。 - 前記ノック判定基準値変更手段は、前記デポジット堆積量推定手段によって推定されたデポジット堆積量が所定値以上である場合に、所定の低回転高負荷領域に対して用いる前記ノック判定基準値を小さくすることを特徴とする請求項3記載の内燃機関の制御装置。
- 前記ノック判定基準値変更手段は、前記デポジット堆積量推定手段によって推定されたデポジット堆積量が所定値以上である場合に、所定の低回転高負荷領域以外の運転領域の少なくとも一部の領域に対して用いる前記ノック判定基準値を大きくすることを特徴とする請求項3または4記載の内燃機関の制御装置。
- 前記デポジット堆積量推定手段によって推定されたデポジット堆積量が所定値以上である場合において、前記内燃機関の運転領域が所定の低回転高負荷領域となる時に、ノックの発生を抑制する所定のノック抑制制御を実行するノック抑制制御実行手段を更に備えることを特徴とする請求項3乃至5の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。
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