JP5748822B2 - Combustion control device for compression self-ignition internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、少なくとも一部の運転条件において、燃焼室内に形成された空気と燃料との混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させる圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置に関するものである。   The present invention relates to a combustion control apparatus for a compression self-ignition internal combustion engine that self-ignites a mixture of air and fuel formed in a combustion chamber under a compression action of a piston under at least some operating conditions.

圧縮自己着火内燃機関では、空気と燃料とが混ざり合って燃焼室内に形成される混合気が、ピストンで圧縮されることで自己着火温度に達し、燃焼室内空間の複数の箇所で同時多発的に燃焼が開始される。すなわち、従来のガソリン燃焼の内燃機関において、点火に用いられる火花放電は、圧縮自己着火内燃機関では不要である。   In a compression self-ignition internal combustion engine, the air-fuel mixture formed by mixing air and fuel reaches the self-ignition temperature by being compressed by the piston, and occurs simultaneously at multiple locations in the combustion chamber space. Combustion starts. That is, the spark discharge used for ignition in the conventional gasoline combustion internal combustion engine is unnecessary in the compression self-ignition internal combustion engine.

ここで、ピストンの圧縮による混合気温度の上昇は、断熱圧縮作用によるものである。そこで、より強い断熱圧縮作用を得て混合気温度を自己着火温度に到達させるために、圧縮自己着火内燃機関では、一般的に、従来の火花点火の内燃機関よりも、圧縮比が高く設定されている。しかしながら、常温の空気を多く含む混合気を、断熱圧縮作用だけで自己着火温度まで上昇させることは困難である。そこで、排気閉弁時期を進角側に調整することにより高温の排気ガスの一部(以下、内部EGRガスと称す)を残留させる等の手段を用いて、混合気の温度を従来の火花点火によるガソリン燃焼の内燃機関の場合よりも高くする工夫がなされている。   Here, the rise in the mixture temperature due to the compression of the piston is due to the adiabatic compression action. Therefore, in order to obtain a stronger adiabatic compression action and make the mixture temperature reach the self-ignition temperature, the compression self-ignition internal combustion engine is generally set at a higher compression ratio than the conventional spark ignition internal combustion engine. ing. However, it is difficult to raise the air-fuel mixture containing a large amount of room temperature air to the self-ignition temperature only by adiabatic compression. Therefore, by adjusting the exhaust valve closing timing to the advance side, the temperature of the air-fuel mixture is controlled by conventional spark ignition using means such as leaving a part of the high-temperature exhaust gas (hereinafter referred to as internal EGR gas). The invention has been devised to make it higher than in the case of a gasoline combustion internal combustion engine.

また、混合気温度を高温にすること自体は、上記のようにして比較的容易に実現される。しかしながら、混合気温度が必要以上に高温になると、燃焼速度が上昇して、ノッキングに類似した振動を伴う燃焼が発生し、混合気温度が必要以下の低温になると、着火が不安定になって失火が発生する。このため、混合気温度を常に適正な温度に制御する必要がある。   In addition, raising the temperature of the gas mixture itself is relatively easily realized as described above. However, if the mixture temperature becomes higher than necessary, the combustion rate increases, combustion with vibration similar to knocking occurs, and if the mixture temperature becomes lower than necessary, ignition becomes unstable. Misfire occurs. For this reason, it is necessary to always control the mixture temperature to an appropriate temperature.

そして、混合気温度を制御する第1の従来技術として、計測した筒内圧力から推定した燃焼時期と、あらかじめ求めた現在の運転条件(運転状態)で適正な燃焼時期(目標の燃焼時期)との偏差に応じて、排気閉弁時期および吸気開弁時期を変更制御することで、内部EGRガス量を調整し、その後に燃焼室内に供給される新気(空気)と燃料とを、内部EGRガスと混合することで混合気温度を調整するものがある(例えば、特許文献1参照)。   As a first conventional technique for controlling the mixture temperature, the combustion timing estimated from the measured in-cylinder pressure and the appropriate combustion timing (target combustion timing) under the current operating conditions (operating state) determined in advance The internal EGR gas amount is adjusted by changing and controlling the exhaust valve closing timing and the intake valve opening timing in accordance with the deviation of the exhaust gas, and then the fresh air (air) and fuel supplied into the combustion chamber are converted into the internal EGR. There is one that adjusts the gas mixture temperature by mixing with gas (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1では、具体的には、筒内圧力から推定した燃焼時期が現在の運転条件で適正な燃焼時期よりも進角している場合には、混合気温度を下げるために、排気閉弁時期を遅角側に、または吸気開弁時期を進角側に変更制御することで、内部EGRガスを減量する。一方、筒内圧力から推定した燃焼時期が現在の運転条件で適正な燃焼時期よりも遅角している場合には、混合気温度を上げるために、排気閉弁時期を進角側に、または吸気開弁時期を遅角側に変更制御することで、内部EGRガスを増量する。   In Patent Document 1, specifically, when the combustion timing estimated from the in-cylinder pressure is advanced from the appropriate combustion timing under the current operating conditions, the exhaust valve closing is performed to lower the mixture temperature. The internal EGR gas is reduced by changing and controlling the timing to the retard side or the intake valve opening timing to the advance side. On the other hand, if the combustion timing estimated from the in-cylinder pressure is retarded from the proper combustion timing under the current operating conditions, the exhaust valve closing timing should be advanced or increased to increase the mixture temperature. The internal EGR gas is increased by changing the intake valve opening timing to the retard side.

また、混合気温度を制御する第2の従来技術として、内部EGRガス量には変化を与えずに混合気温度を変化させるために、内部EGRガスの一部を比較的低温である吸気管に逆流させることで冷却するものがある(例えば、特許文献2参照)。   Further, as a second conventional technique for controlling the air-fuel mixture temperature, in order to change the air-fuel mixture temperature without changing the internal EGR gas amount, a part of the internal EGR gas is transferred to the intake pipe having a relatively low temperature. There is what cools by making it reverse flow (for example, refer to patent documents 2).

特許文献2では、具体的には、吸気管に逆流した内部EGRガスが新気によって冷却された後に、再び燃焼室内に戻ることで、混合気温度の上昇を抑制する。ここで、新気以外への熱の移動が無ければ、吸気管に逆流した内部EGRガスによって過熱された新気も同時に燃焼室に供給される。したがって、燃焼室内の熱量には何ら変わり無く、混合気温度にも変化が生じない。しかしながら、実際上、新気以外への熱の移動として、吸気管に逆流した内部EGRガスから吸気管壁への熱の移動、すなわち燃焼室の壁面よりも温度が低い吸気管壁による内部EGRガスの冷却が生じる。冷却された内部EGRガスは、吸気行程において新気とともに再び燃焼室に戻るので、内部EGRガス量が当初と変わらずに混合気温度だけが下がる。   In Patent Document 2, specifically, after the internal EGR gas that has flowed back to the intake pipe is cooled by fresh air, it returns to the combustion chamber again, thereby suppressing an increase in the mixture temperature. Here, if there is no movement of heat to other than fresh air, fresh air superheated by the internal EGR gas flowing back to the intake pipe is also supplied to the combustion chamber at the same time. Therefore, there is no change in the amount of heat in the combustion chamber, and there is no change in the mixture temperature. However, in practice, as the heat transfer to other than fresh air, the heat transfer from the internal EGR gas flowing back to the intake pipe to the intake pipe wall, that is, the internal EGR gas by the intake pipe wall whose temperature is lower than the wall surface of the combustion chamber. Cooling occurs. Since the cooled internal EGR gas returns to the combustion chamber together with new air in the intake stroke, the internal EGR gas amount does not change from the initial value, and only the mixture temperature decreases.

特開2005−139985号公報JP-A-2005-139985 特開2009−197740号公報JP 2009-197740 A

しかしながら、従来技術には以下のような課題がある。
特許文献1に記載の従来技術では、筒内圧力から推定した燃焼時期が現在の運転条件で適正な燃焼時期に対して進角している場合には内部EGRガス量を低減させ、遅角している場合には内部EGRガス量を増大させる制御を行うとともに、筒内圧力から推定した燃焼時期と現在の運転条件で適正な燃焼時期との偏差に応じて、制御量を補正することが開示されている。しかしながら、この制御量を具体的に決定する方法までは開示されていない。
However, the prior art has the following problems.
In the prior art described in Patent Document 1, when the combustion timing estimated from the in-cylinder pressure is advanced with respect to the appropriate combustion timing under the current operating conditions, the internal EGR gas amount is reduced and retarded. In this case, control is performed to increase the amount of internal EGR gas, and the control amount is corrected according to the deviation between the combustion timing estimated from the in-cylinder pressure and the appropriate combustion timing under the current operating conditions. Has been. However, a method for specifically determining the control amount is not disclosed.

さらに、内部EGRガス量を低減させることで燃焼時期が遅角化するが、混合気温度が下がったことによる燃焼速度低下と、不活性ガスである内部EGRガス量が低減したことによる燃焼速度向上が同時に作用する。したがって、実際上、燃焼時期が目標の燃焼時期になるように制御することが困難であるという問題がある。   Furthermore, although the combustion timing is retarded by reducing the amount of internal EGR gas, the combustion rate is lowered due to a decrease in the mixture temperature, and the combustion rate is improved by reducing the amount of internal EGR gas that is an inert gas. Act simultaneously. Therefore, in practice, there is a problem that it is difficult to control the combustion timing to become the target combustion timing.

また、特許文献2に記載の従来技術では、内燃機関の運転条件が高回転数および高負荷である場合において、その回転数あるいは負荷に応じて、吸気開弁時期を設定することが開示されている。しかしながら、この吸気開弁時期を具体的に設定する方法までは開示されていない。   Further, the prior art described in Patent Document 2 discloses that when the operating condition of the internal combustion engine is a high rotational speed and a high load, the intake valve opening timing is set according to the rotational speed or the load. Yes. However, it does not disclose a method for specifically setting the intake valve opening timing.

さらに、吸気開弁時期の設定には内燃機関の回転数あるいは負荷が考慮されるにとどまっており、吸気管での冷却が必要な熱量に応じた制御と、吸気管あるいは吸気管内の内部EGRガスの状態によって変化する熱移動に応じた制御とがなされていない。したがって、吸気管での内部EGRガスの冷却が過剰になったり、不足したりして、混合気温度を適正に制御することが困難であり、結果として、過早燃焼または失火が発生する可能性があるという問題がある。   Furthermore, the setting of the intake valve opening timing only takes into account the rotational speed or load of the internal combustion engine, control according to the amount of heat that requires cooling in the intake pipe, and internal EGR gas in the intake pipe or intake pipe. The control according to the heat transfer which changes with the state is not made. Accordingly, it is difficult to properly control the mixture temperature due to excessive or insufficient cooling of the internal EGR gas in the intake pipe, and as a result, premature combustion or misfire may occur. There is a problem that there is.

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、混合気温度が適正化され、燃焼時期を所望の燃焼時期に精度良く制御することのできる圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems. Combustion of a compression self-ignition internal combustion engine in which the mixture temperature is optimized and the combustion timing can be accurately controlled to a desired combustion timing. The object is to obtain a control device.

本発明における圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置は、燃焼室内に形成された混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させることが可能であり、クランク角度を検出するクランク角度検出部と、気筒内の圧力である筒内圧力を検出する筒内圧力検出部と、吸気管内の壁面温度を検出する吸気管内壁面温度検出部と、燃焼室内に残留した内部EGRガスの温度を検出する内部EGRガス温度検出部と、エンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部と、エンジン負荷を算出するエンジン負荷算出部と、を有する圧縮自己着火内燃機関に対して、燃焼制御を実行するための燃焼制御装置であって、吸気弁および排気弁のそれぞれの開弁時期および閉弁時期を可変調整する可変バルブタイミング制御部とクランク角度検出部が検出したクランク角度と、筒内圧力検出部が検出した筒内圧力とに基づいて、燃焼時期を検出する燃焼時期検出部と、エンジン回転数およびエンジン負荷と、目標燃焼時期とが関連付けられた第1のデータマップから、エンジン回転数算出部が算出したエンジン回転数およびエンジン負荷算出部が算出したエンジン負荷に対応する目標燃焼時期を抽出する目標燃焼時期抽出部と、燃焼時期検出部が検出した燃焼時期と、目標燃焼時期抽出部が抽出した目標燃焼時期との偏差である燃焼時期偏差を算出する燃焼時期偏差算出部と、燃焼時期偏差算出部が算出した燃焼時期偏差がゼロとなるように、内部EGRガスから取り去るべき熱量を推定する熱量推定部と、内部EGRガス温度検出部が検出した内部EGRガスの温度と、吸気管内壁面温度検出部が検出した壁面温度との温度差である吸気管内壁面温度差を算出する吸気管内壁面温度差算出部と、吸気管内壁面温度差算出部が算出した吸気管内壁面温度差と、熱量推定部が推定した熱量とに基づいて、吸気管へ逆流させる内部EGRガス量として、逆流内部EGRガス量を推定する逆流内部EGRガス量推定部と、逆流内部EGRガス量と、吸気開弁時期補正量とが関連付けられた第2のデータマップから、逆流内部EGRガス量推定部が推定した逆流内部EGRガス量に対応する吸気開弁時期補正量を抽出する吸気開弁時期補正量抽出部と、を備え、可変バルブタイミング制御部は、燃焼時期偏差算出部が算出した燃焼時期偏差の絶対値があらかじめ設定した定数よりも大きい場合に、吸気開弁時期補正量抽出部が抽出した吸気開弁時期補正量に基づいて、吸気弁の開弁時期を変更するものである。 A combustion control apparatus for a compression self-ignition internal combustion engine according to the present invention is capable of self-igniting an air-fuel mixture formed in a combustion chamber by a compression action of a piston, a crank angle detection unit for detecting a crank angle, and a cylinder An in-cylinder pressure detection unit that detects an in-cylinder pressure that is an internal pressure, an intake pipe inner wall surface temperature detection unit that detects a wall surface temperature in the intake pipe, and an internal EGR gas that detects the temperature of the internal EGR gas remaining in the combustion chamber A combustion control device for executing combustion control on a compression self-ignition internal combustion engine having a temperature detection unit, an engine rotation number calculation unit that calculates an engine rotation number, and an engine load calculation unit that calculates an engine load The variable valve timing control unit and the crank angle detection unit that variably adjust the opening timing and closing timing of each of the intake valve and the exhaust valve are detected. Based on the rank angle and the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detection unit, a combustion timing detection unit that detects a combustion timing, an engine speed and an engine load, and a first combustion timing associated with the target combustion timing A target combustion timing extraction unit that extracts the engine speed calculated by the engine rotation speed calculation unit and the engine load calculated by the engine load calculation unit from the data map, and the combustion timing detected by the combustion timing detection unit The combustion timing deviation calculating unit for calculating the combustion timing deviation, which is a deviation from the target combustion timing extracted by the target combustion timing extracting unit, and the combustion timing deviation calculated by the combustion timing deviation calculating unit so that the combustion timing deviation is zero. A calorific value estimation unit for estimating the amount of heat to be removed from the EGR gas, an internal EGR gas temperature detected by the internal EGR gas temperature detection unit, and an intake pipe inner wall surface temperature detection unit The intake pipe inner wall surface temperature difference calculation unit for calculating the intake pipe inner wall surface temperature difference, which is a temperature difference from the generated wall surface temperature, the intake pipe inner wall surface temperature difference calculation unit, and the heat quantity estimation unit estimated Based on the amount of heat, as the amount of internal EGR gas that flows back to the intake pipe, the backflow internal EGR gas amount estimation unit that estimates the amount of backflow internal EGR gas, the amount of backflow internal EGR gas, and the intake valve opening timing correction amount are associated An intake valve opening timing correction amount extraction unit that extracts an intake valve opening timing correction amount corresponding to the reverse flow internal EGR gas amount estimated by the reverse flow internal EGR gas amount estimation unit from the second data map thus obtained, and is variable When the absolute value of the combustion timing deviation calculated by the combustion timing deviation calculation unit is larger than a preset constant, the valve timing control unit compensates the intake valve opening timing extracted by the intake valve opening timing correction amount extraction unit. The intake valve opening timing is changed based on the positive amount.

本発明によれば、熱移動特性を考慮した上で、吸気開弁時期を補正制御する構成を備え、不活性ガス量の変化に伴う燃焼速度の変化を招くことなく混合気から過剰な熱量を取り去るように吸気開弁時期を制御することで、混合気温度が適正化され、燃焼時期を所望の燃焼時期に精度良く制御することのできる圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置を得ることができる。   According to the present invention, a configuration is provided in which the intake valve opening timing is corrected and controlled in consideration of heat transfer characteristics, and an excessive amount of heat is generated from the air-fuel mixture without causing a change in combustion speed accompanying a change in the amount of inert gas. By controlling the intake valve opening timing so as to be removed, it is possible to obtain a combustion control device for a compression self-ignition internal combustion engine in which the mixture temperature is optimized and the combustion timing can be accurately controlled to a desired combustion timing. .

本発明の実施の形態1における圧縮自己着火内燃機関の概略を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an outline of a compression self-ignition internal combustion engine in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1において、クランク角度に対する熱発生率の変化を示す説明図である。In Embodiment 1 of this invention, it is explanatory drawing which shows the change of the heat release rate with respect to a crank angle. 本発明の実施の形態1において、クランク角度に対する燃焼室内の混合気の温度変化を示す説明図である。In Embodiment 1 of this invention, it is explanatory drawing which shows the temperature change of the air-fuel | gaseous mixture in a combustion chamber with respect to a crank angle. 本発明の実施の形態1において、推定した吸気管に逆流させる内部EGRガス量に対する吸気開弁時期補正量を示す説明図である。In Embodiment 1 of this invention, it is explanatory drawing which shows the intake valve opening timing correction amount with respect to the internal EGR gas amount made to flow backward to the estimated intake pipe. 本発明の実施の形態1における圧縮自己着火内燃機関の一連の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing a series of operations of the compression self-ignition internal combustion engine in the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2において、圧力差に対する熱伝達率補正量を示す説明図である。In Embodiment 2 of this invention, it is explanatory drawing which shows the heat transfer rate correction amount with respect to a pressure difference.

以下、本発明による圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、この内燃機関は、点火プラグを備え、一部の運転条件において、燃焼室内に形成された空気と燃料との混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させるものであってもよい。   Hereinafter, a combustion control apparatus for a compression self-ignition internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings according to a preferred embodiment. In the description of the drawings, the same reference numerals are assigned to the same elements, and duplicate descriptions are omitted. In addition, the internal combustion engine may include an ignition plug, and may self-ignite the air-fuel mixture formed in the combustion chamber by a compression action of a piston under some operating conditions.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1における圧縮自己着火内燃機関の概略を示す構成図である。なお、車両等の駆動に用いられる内燃機関は、一般的に複数個の燃焼室を有しているが、ここでは、動作の説明を簡素化するために、複数個のうちの1つの燃焼室のみの構成を示している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a compression self-ignition internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention. An internal combustion engine used for driving a vehicle or the like generally has a plurality of combustion chambers. Here, in order to simplify the description of the operation, one of the plurality of combustion chambers is used. Only the configuration is shown.

図1に示した本実施の形態1における圧縮自己着火内燃機関は、クランク軸1、コネクティングロッド2、ピストン3、シリンダ4、燃焼室5、吸気弁6、吸気管7、排気弁8、動弁機構9(リフト可変機構10および位相可変機構11)、エンジン制御部(ECU)12、動弁機構制御部13、燃料噴射弁14、燃料供給管15、燃料噴射制御部16、排気管17、クランク角度センサ(クランク角度検出部)18、筒内圧力センサ(筒内圧力検出部)19、排気温度センサ20(内部EGRガス温度検出部)、吸気管内壁面温度センサ(吸気管内壁面温度検出部)21、吸気圧力センサ22(吸気圧力検出部)を備える。   The compression self-ignition internal combustion engine in the first embodiment shown in FIG. 1 includes a crankshaft 1, a connecting rod 2, a piston 3, a cylinder 4, a combustion chamber 5, an intake valve 6, an intake pipe 7, an exhaust valve 8, and a valve operating valve. Mechanism 9 (variable lift mechanism 10 and variable phase mechanism 11), engine control unit (ECU) 12, valve mechanism control unit 13, fuel injection valve 14, fuel supply pipe 15, fuel injection control unit 16, exhaust pipe 17, crank Angle sensor (crank angle detection unit) 18, in-cylinder pressure sensor (in-cylinder pressure detection unit) 19, exhaust temperature sensor 20 (internal EGR gas temperature detection unit), intake pipe inner wall surface temperature sensor (intake pipe inner wall surface temperature detection unit) 21 The intake pressure sensor 22 (intake pressure detection unit) is provided.

エンジン制御部12は、圧縮自己着火内燃機関全体を統括制御するとともに、エンジン回転数算出部101、エンジン負荷算出部102、可変バルブタイミング制御部103、燃焼時期検出部104、目標燃焼時期抽出部105、燃焼時期偏差算出部106、熱量推定部107、吸気管内壁面温度差算出部108、逆流内部EGRガス量推定部109、吸気開弁時期補正量抽出部110、熱伝達率抽出部111、伝熱量推定部112、および記憶部(図示せず)を含んで構成されている。   The engine control unit 12 performs overall control of the entire compression self-ignition internal combustion engine, and also includes an engine speed calculation unit 101, an engine load calculation unit 102, a variable valve timing control unit 103, a combustion timing detection unit 104, and a target combustion timing extraction unit 105. , Combustion timing deviation calculation unit 106, heat quantity estimation unit 107, intake pipe inner wall surface temperature difference calculation unit 108, backflow internal EGR gas amount estimation unit 109, intake valve opening timing correction amount extraction unit 110, heat transfer coefficient extraction unit 111, heat transfer amount An estimation unit 112 and a storage unit (not shown) are included.

また、エンジン制御部12の記憶部には、目標燃焼時期、燃料密度、熱伝達率、各物質の分子量、各物質のガス定数、各物質の比熱比、空燃比、各物質の比熱、推定した逆流させる内部EGRガス量と吸気開弁時期補正量とが関連付けられたデータマップA、および圧力差と熱伝達率補正量とが関連付けられたデータマップBが格納されたデータベースが記憶されている。   Further, in the storage unit of the engine control unit 12, the target combustion timing, fuel density, heat transfer coefficient, molecular weight of each substance, gas constant of each substance, specific heat ratio of each substance, air-fuel ratio, specific heat of each substance are estimated. A data map A in which an internal EGR gas amount to be backflowed and an intake valve opening timing correction amount are associated and a data map B in which a pressure difference and a heat transfer coefficient correction amount are associated are stored.

次に、本実施の形態1における圧縮自己着火内燃機関の動作について説明する。本実施の形態1における圧縮自己着火内燃機関は、4サイクル内燃機関であり、「吸気」、「圧縮」、「膨張」、「排気」の4つの行程を順に繰り返す。また、クランク軸1の回転とコネクティングロッド2の作用によりピストン3がシリンダ4に沿って往復移動することで燃焼室5の容積が変化する。   Next, the operation of the compression self-ignition internal combustion engine in the first embodiment will be described. The compression self-ignition internal combustion engine in the first embodiment is a four-cycle internal combustion engine, and sequentially repeats four strokes of “intake”, “compression”, “expansion”, and “exhaust”. Further, the volume of the combustion chamber 5 changes as the piston 3 reciprocates along the cylinder 4 by the rotation of the crankshaft 1 and the action of the connecting rod 2.

まず、吸気工程では、ピストン3が最も押し込まれた状態付近から吸気弁6が徐々に開き、ピストン3が引き抜かれることで、吸気管7を介して燃焼室5に空気が吸入される。圧縮自己着火内燃機関では、この吸気行程中に、燃料噴射弁14から、燃料が燃焼室5に噴射供給される。   First, in the intake process, the intake valve 6 is gradually opened from the vicinity of the state where the piston 3 is most pushed in, and the piston 3 is pulled out, whereby air is sucked into the combustion chamber 5 through the intake pipe 7. In the compression self-ignition internal combustion engine, fuel is injected and supplied from the fuel injection valve 14 to the combustion chamber 5 during the intake stroke.

なお、燃料は、燃料供給管15を介して、燃料昇圧ポンプ(図示せず)等で100〜200気圧程度に加圧されて供給される。燃料の噴射供給は、エンジン制御部12内での演算処理によって決定された噴射量および噴射時期の制御情報を、燃料噴射制御部16が受け取って、燃料噴射弁14に駆動エネルギーを供給することで制御される。   The fuel is supplied after being pressurized to about 100 to 200 atm by a fuel boost pump (not shown) or the like via the fuel supply pipe 15. In the fuel injection supply, the fuel injection control unit 16 receives the control information of the injection amount and the injection timing determined by the arithmetic processing in the engine control unit 12 and supplies drive energy to the fuel injection valve 14. Be controlled.

ここで、吸気弁6および排気弁8は、動弁機構9のカム軸により、クランク軸1の回転に同期して駆動するようになっている。また、動弁機構9には、吸気側および排気側にそれぞれバルブリフト量を連続的に変更可能な公知のリフト可変機構10と、バルブリフトのクランク回転に対する位相角を連続的に変更可能な公知の位相可変機構11とが組み込まれている。   Here, the intake valve 6 and the exhaust valve 8 are driven in synchronization with the rotation of the crankshaft 1 by the camshaft of the valve mechanism 9. Further, the valve operating mechanism 9 includes a known lift variable mechanism 10 capable of continuously changing the valve lift amount on each of the intake side and the exhaust side, and a known lift mechanism capable of continuously changing the phase angle of the valve lift with respect to the crank rotation. The phase variable mechanism 11 is incorporated.

また、バルブリフト量および位相角は、エンジン制御部12内の可変バルブタイミング制御部103での演算処理によって決定された吸排気弁開閉時期の制御情報を、動弁機構制御部13が受け取って、リフト可変機構10および位相可変機構11に駆動エネルギーを供給することで制御される。換言すると、動弁機構制御部13は、この制御情報に基づいて、リフト可変機構10および位相可変機構11に駆動エネルギーを供給し、リフト可変機構10および位相可変機構11を作動させる。これにより、動弁機構制御部13は、吸気弁6および排気弁8のリフト特性(すなわち、バルブリフト量および位相角)を変更することができ、燃焼室5への吸気の充填量および内部EGRガス量を調整することができる。   Further, the valve lift control unit 13 receives the control information of the intake / exhaust valve opening / closing timing determined by the arithmetic processing in the variable valve timing control unit 103 in the engine control unit 12 for the valve lift amount and the phase angle, Control is performed by supplying drive energy to the variable lift mechanism 10 and variable phase mechanism 11. In other words, the valve mechanism control unit 13 supplies drive energy to the variable lift mechanism 10 and the variable phase mechanism 11 based on this control information, and operates the variable lift mechanism 10 and the variable phase mechanism 11. Accordingly, the valve mechanism control unit 13 can change the lift characteristics (that is, the valve lift amount and the phase angle) of the intake valve 6 and the exhaust valve 8, and the intake charge amount into the combustion chamber 5 and the internal EGR are changed. The amount of gas can be adjusted.

続いて、圧縮工程では、ピストン3が引き抜かれる途中から吸気弁6が徐々に閉じ始め、ピストン3が再び押し込まれ始めた付近で吸気弁6が完全に閉じると、燃焼室5に吸入された空気と燃料とが、混合を継続しながら圧縮される。   Subsequently, in the compression process, when the intake valve 6 starts to close gradually from the middle of the extraction of the piston 3 and the intake valve 6 is completely closed in the vicinity where the piston 3 starts to be pushed again, the air taken into the combustion chamber 5 And the fuel are compressed while continuing mixing.

火花点火によって燃焼を開始させる従来のガソリン燃焼の内燃機関では、その後、ピストン3が最も押し込まれる少し前に、点火プラグ等により、空気と燃料との混合気の燃焼を開始させる。一方、圧縮自己着火内燃機関では、断熱圧縮によって、空気と燃料との混合気を、その温度が上昇して自己着火するまで、ピストン3によって強く圧縮することで、燃焼を開始させる。   In a conventional gasoline combustion internal combustion engine in which combustion is started by spark ignition, combustion of a mixture of air and fuel is started by an ignition plug or the like immediately before the piston 3 is most pushed. On the other hand, in a compression self-ignition internal combustion engine, combustion is started by adiabatic compression by strongly compressing the air-fuel mixture by the piston 3 until the temperature rises and self-ignition occurs.

続いて、膨張行程では、燃焼が開始されると、燃焼室5内の圧力が急上昇してピストン3を押し戻す力が作用するので、コネクティングロッド2によって、クランク軸1に回転力を生じさせる。   Subsequently, in the expansion stroke, when combustion is started, the pressure in the combustion chamber 5 suddenly rises and a force that pushes back the piston 3 acts. Therefore, the connecting rod 2 generates a rotational force on the crankshaft 1.

続いて、排気工程では、ピストン3が最も押し戻される付近から排気弁8が徐々に開き、押し戻されるピストン3によって、燃焼で発生した高温高圧の燃焼ガスが燃焼室5内から排気管17を介して排気される。   Subsequently, in the exhaust process, the exhaust valve 8 is gradually opened from the vicinity where the piston 3 is most pushed back, and the high-temperature high-pressure combustion gas generated by the combustion is caused from the combustion chamber 5 through the exhaust pipe 17 by the piston 3 pushed back. Exhausted.

次に、エンジン制御部12内の燃焼時期検出部104による燃焼時期θの検出について、図2を参照しながら説明する。図2は、本発明の実施の形態1において、クランク角度θに対する熱発生率dQ/dθの変化を示す説明図である。 Next, the detection of combustion timing theta a by combustion timing detecting section 104 of the engine control unit 12 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a change in the heat generation rate dQ / dθ with respect to the crank angle θ in the first embodiment of the present invention.

ここで、図2に示す熱発生率dQ/dθ(以下、単に熱発生率と称す)は、例えば、気筒内の圧力である筒内圧力Pを用いた下式(1)によって算出される。   Here, the heat generation rate dQ / dθ (hereinafter simply referred to as the heat generation rate) shown in FIG. 2 is calculated by, for example, the following equation (1) using the in-cylinder pressure P that is the pressure in the cylinder.

Figure 0005748822
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なお、上式(1)において、Pは筒内圧力、θはクランク角度、Vは燃焼室容積、κは混合気の比熱比を示す。また、筒内圧力Pは、筒内圧力センサ19によって検出され、クランク角度θは、クランク角度センサ18によって検出される。さらに、混合気の比熱比κは、エンジン制御部12内のデータベースから抽出される。   In the above equation (1), P is the cylinder pressure, θ is the crank angle, V is the combustion chamber volume, and κ is the specific heat ratio of the air-fuel mixture. The in-cylinder pressure P is detected by the in-cylinder pressure sensor 19, and the crank angle θ is detected by the crank angle sensor 18. Further, the specific heat ratio κ of the air-fuel mixture is extracted from a database in the engine control unit 12.

また、図2に示すように、クランク角度θの値がθ以上となれば、熱発生率が増加し始める。このような熱発生率の増加は、燃焼室5内で燃焼が発生するとともに、燃焼が拡大していることを示している。すなわち、熱発生率が増加し始めるクランク角度θは、燃焼が開始された時期として扱うことができる。したがって、燃焼時期検出部104は、熱発生率が増加し始めるクランク角度θを、現在の運転条件における燃焼時期θとして検出する。 Further, as shown in FIG. 2, if the value of the crank angle theta is theta a higher heat generation rate begins to increase. Such an increase in the heat generation rate indicates that combustion occurs in the combustion chamber 5 and combustion is expanding. That is, the crank angle theta a heat generation rate starts to increase can be handled as a time at which combustion is initiated. Therefore, combustion timing detecting section 104, the crank angle theta a heat generation rate starts to increase, it is detected as a combustion timing theta a in the current operating conditions.

また、現在の運転条件における燃焼時期θに対して、同じ運転条件における所望の(適正な)燃焼時期を目標燃焼時期θとする。この目標燃焼時期θは、現在の運転条件におけるエンジン回転数およびエンジン負荷に基づいて算出される。具体的には、エンジン回転数算出部101は、クランク角度センサ18からの検出値に基づいてエンジン回転数を算出するとともに、エンジン負荷算出部102は、エンジン制御部12内で演算された燃料噴射量に基づいてエンジン負荷を算出する。そして、目標燃焼時期抽出部105は、あらかじめ設けられたデータマップから、算出したエンジン回転数およびエンジン負荷に対応する目標燃焼時期θを抽出する。なお、このデータマップは、エンジン回転数およびエンジン負荷と、目標燃焼時期θとが関連付けられたものであり、実験等を行うことであらかじめ設定しておくことができる。 Further, with respect to combustion timing theta a in the current operating conditions, the desired (appropriate) combustion timing in the same operating conditions as the target combustion timing theta b. The target combustion timing theta b is calculated based on engine speed and engine load at the current operating conditions. Specifically, the engine speed calculation unit 101 calculates the engine speed based on the detection value from the crank angle sensor 18, and the engine load calculation unit 102 calculates the fuel injection calculated in the engine control unit 12. The engine load is calculated based on the quantity. Then, the target combustion timing extraction unit 105, the data map provided in advance, the calculated engine speed and extracts the target combustion timing theta b corresponding to the engine load. This data map is the engine speed and engine load, which is the target combustion timing theta b associated, it can be set in advance by the experiment or the like.

次に、エンジン制御部12内の熱量推定部107による混合気に与えるべき温度変化量ΔTの推定について、図3を参照しながら説明する。図3は、本発明の実施の形態1において、クランク角度θに対する燃焼室5内の混合気の温度変化を示す説明図である。   Next, estimation of the temperature change amount ΔT to be given to the air-fuel mixture by the heat quantity estimation unit 107 in the engine control unit 12 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a temperature change of the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 with respect to the crank angle θ in the first embodiment of the present invention.

ここで、熱量推定部107は、燃焼時期偏差算出部106が算出する燃焼時期θと目標燃焼時期θとの偏差(以下、燃焼時期偏差Δθと称す)がゼロとなるように制御すべく、内部EGRガスから取り去るべき熱量Qを推定する。熱量推定部107は、この途中のプロセスとして、熱量Qに対応する温度変化量ΔTを推定する。 Here, heat estimating unit 107, the deviation between combustion timing theta a and the target combustion timing theta b for calculating the combustion timing deviation calculating section 106 (hereinafter, referred to as combustion timing deviation [Delta] [theta]) is to control so as to zero The amount of heat Q to be removed from the internal EGR gas is estimated. The heat quantity estimation unit 107 estimates a temperature change amount ΔT corresponding to the heat quantity Q as a process in the middle of this.

図3において、特性曲線(1)は、現在の運転条件における燃焼室5内の混合気の温度変化を示したものに相当する。また、特性曲線(1)において、現在の燃焼時期θに対応する燃焼室5内の混合気温度をTとする。 In FIG. 3, the characteristic curve (1) corresponds to the temperature change of the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 under the current operating conditions. Further, the characteristic curve (1), the gas mixture temperature in the combustion chamber 5 corresponding to the current combustion timing theta a and T 1.

さらに、図3において、特性曲線(2)は、目標燃焼時期θで燃焼室5内の混合気温度がTとなる混合気の断熱変化を仮定したものに相当する。また、特性曲線(2)において、現在の燃焼時期θに対応する燃焼室5内の混合気温度をTとする。 Further, in FIG. 3, the characteristic curve (2) corresponds to the assumption of the adiabatic change of the air-fuel mixture in which the air-fuel mixture temperature in the combustion chamber 5 becomes T 1 at the target combustion timing θ b . Further, the characteristic curve (2), the gas mixture temperature in the combustion chamber 5 corresponding to the current combustion timing theta a and T 2.

ここで、現在の運転条件における燃焼時期を最適化するには、燃焼時期θを燃焼時期偏差Δθだけずらすことで、燃焼時期θが目標燃焼時期θに一致するようにすればよい。すなわち、特性曲線(1)が目標燃焼時期θで燃焼室5内の混合気温度がTとなる温度変化特性(特性曲線(2))になるように合わせ込むために、TとTとの偏差である温度変化量ΔTを混合気に与えればよい。 Here, in order to optimize the combustion timing for the current operating conditions, by shifting the combustion timing theta a just combustion timing deviation [Delta] [theta], it is sufficient to combustion timing theta a coincides with the target combustion timing theta b. That is, in order characteristic curve (1) is intended to adjust so that the temperature change characteristic temperature of mixture in the combustion chamber 5 at the target combustion timing theta b is T 1 (curve (2)), T 1 and T A temperature change amount ΔT that is a deviation from 2 may be given to the air-fuel mixture.

続いて、温度変化量ΔTを推定する手順を説明する。まず、現在の運転条件における燃焼時期θでの燃焼室5内の混合気温度Tを推定する。なお、燃焼室5内の混合気温度Tは、目標燃焼時期θにおける燃焼室5内の混合気温度でもあり、目標燃焼時期θで燃焼室5内の混合気温度Tとなる混合気は、特性曲線(2)に示すような温度特性を持つ。 Next, a procedure for estimating the temperature change amount ΔT will be described. First, the mixture temperature T 1 in the combustion chamber 5 at the combustion timing θ a under the current operating conditions is estimated. Incidentally, the gas mixture temperature T 1 of the combustion chamber 5 is also a gas mixture temperature in the combustion chamber 5 at the target combustion timing theta b, it becomes the target combustion timing theta b and the gas mixture temperature T 1 of the combustion chamber 5 mixture Qi has a temperature characteristic as shown in the characteristic curve (2).

したがって、燃焼時期θにおける燃焼室5内の混合気温度がTである混合気は、目標燃焼時期θで燃焼室5内の混合気温度Tとなる混合気(すなわち、特性曲線(2)で示される混合気)と同じであり、断熱変化の関係から、Tを、Tを用いて推定することができる。これにより、TとTとの偏差である温度変化量ΔTを推定することができる。 Accordingly, the air-fuel mixture temperature of mixture in the combustion chamber 5 at the combustion timing theta a is T 2 are, mixture temperatures T 1 and comprising air-fuel mixture in the combustion chamber 5 at the target combustion timing theta b (i.e., characteristic curve ( 2), and T 2 can be estimated using T 1 from the relationship of adiabatic change. Thereby, it is possible to estimate a temperature change amount ΔT that is a deviation between T 1 and T 2 .

具体的には、はじめに、現在の運転条件における燃焼室5内の混合気の温度特性から、燃焼時期θにおける燃焼室5内の混合気温度Tを推定する。Tは、燃焼時期θにおける筒内圧力Pθa、燃焼時期θにおける燃焼室容積Vθa、内部EGRガスのモル数Negr、吸入空気のモル数Nair、ガス定数R(RegrおよびRair)を用いると、下式(2)のように推定される。 More specifically, first, the temperature characteristic of the air-fuel mixture in the combustion chamber 5 at the current operating conditions, estimates the gas mixture temperature T 1 of the combustion chamber 5 at the combustion timing theta a. T 1 is cylinder pressure P .theta.a in combustion timing theta a, combustion chamber volume V .theta.a in combustion timing theta a molar number N egr internal EGR gas, moles N air of the intake air, the gas constant R (R egr and If R air ) is used, it is estimated as in the following equation (2).

Figure 0005748822
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なお、ガス定数Rは、エンジン制御部12内のデータベースから抽出される。また、内部EGRガスのモル数Negrは、排気閉弁時期の筒内圧力、燃焼室容積および排気温度センサ20が検出した排気温度と、ガス定数Rとに基づいて算出される。さらに、吸入空気のモル数Nairは、エンジン制御部12にあらかじめ設けられたデータベースから抽出された空燃比、空気の分子量および燃料密度と、エンジン回転数と、燃料噴射量とに基づいて算出される。 The gas constant R is extracted from a database in the engine control unit 12. The number of moles N egr of the internal EGR gas is calculated based on the cylinder pressure at the exhaust valve closing timing, the combustion chamber volume, the exhaust temperature detected by the exhaust temperature sensor 20, and the gas constant R. Further, the number of moles N air of the intake air is calculated based on the air-fuel ratio, the molecular weight of the air and the fuel density, the engine speed, and the fuel injection amount extracted from the database provided in advance in the engine control unit 12. The

また、ポワソンの法則から、断熱変化における燃焼室容積Vおよび混合気温度Tについて、混合気の比熱比をκとすると、下式(3)の関係が成り立つ。   Further, from the Poisson's law, regarding the combustion chamber volume V and the mixture temperature T in the adiabatic change, if the specific heat ratio of the mixture is κ, the relationship of the following equation (3) is established.

Figure 0005748822
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また、上式(3)を用いると、Tは、下式(4)のように推定される。なお、Vθbは、目標燃焼時期θにおける燃焼室容積である。 Further, when the above equation (3) is used, T 2 is estimated as the following equation (4). V θb is the combustion chamber volume at the target combustion timing θ b .

Figure 0005748822
Figure 0005748822

また、上式(2)および上式(4)を用いると、混合気に与えるべき温度変化量ΔTは、下式(5)のように推定される。   Further, when the above equation (2) and the above equation (4) are used, the temperature change amount ΔT to be given to the air-fuel mixture is estimated as the following equation (5).

Figure 0005748822
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次に、熱量推定部107による内部EGRガスから取り去るべき熱量Qの推定と、逆流内部EGRガス量推定部109による逆流させる内部EGRガス量Nre(以下、逆流内部EGRガス量Nreと称す)の推定とについて説明する。 Next, the amount of heat Q to be removed from the internal EGR gas by the heat amount estimation unit 107 and the internal EGR gas amount N re to be back flowed by the back flow internal EGR gas amount estimation unit 109 (hereinafter referred to as back flow internal EGR gas amount N re ) Will be described.

ここで、エンジン制御部12は、温度変化量ΔTを混合気に与えるべく、内部EGRガスから熱量Qを取り去る。また、エンジン制御部12は、内部EGRガスから熱量Qを取り去るべく、吸気管7に推定した逆流内部EGRガス量Nreだけ内部EGRガスを逆流させる。 Here, the engine control unit 12 removes the heat quantity Q from the internal EGR gas so as to give the air-fuel mixture a temperature change amount ΔT. Further, the engine control unit 12, to remove the heat quantity Q from the internal EGR gas to flow back internal EGR gas by backflow internal EGR gas amount N re estimated intake pipe 7.

内部EGRガスから取り去るべき熱量Qは、各物質の比熱C(CegrおよびCair)、内部EGRガスのモル数Negr、吸入空気のモル数Nair、混合気に与えるべき温度変化量ΔTを用いると、下式(6)のように推定される。なお、各物質の比熱Cは、エンジン制御部12内のデータベースから抽出される。 The amount of heat Q to be removed from the internal EGR gas includes the specific heat C (C egr and C air ) of each substance, the number of moles N egr of the internal EGR gas, the number of moles of intake air N air , and the temperature change ΔT to be given to the mixture. When used, it is estimated as in the following formula (6). The specific heat C of each substance is extracted from a database in the engine control unit 12.

Figure 0005748822
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また、内部EGRガスから取り去るべき熱量Qは、吸気管7内に逆流した内部EGRガスから熱が吸気管壁面に移動することで取り去ることができる。逆流内部EGRガス量Nreは、内部EGRガスから取り去るべき熱量Qを用いると、下式(7)のように推定される。 Further, the heat quantity Q to be removed from the internal EGR gas can be removed by the heat moving from the internal EGR gas flowing back into the intake pipe 7 to the intake pipe wall surface. The backflow internal EGR gas amount Nre is estimated as shown in the following equation (7) when the heat amount Q to be removed from the internal EGR gas is used.

Figure 0005748822
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なお、上式(7)中の吸気管内壁面温度差ΔTinは、排気温度センサ20で検出される排気閉弁時期の排気温度Tevc(燃焼室5内に残留した内部EGRガスの温度に相当)と、吸気管内壁面温度センサ21で検出される吸気管内壁面温度Tinとの温度差であり、吸気管内壁面温度差算出部108によって算出される。 In addition, the intake pipe inner wall surface temperature difference ΔT in in the above equation (7) corresponds to the exhaust temperature T evc at the exhaust valve closing timing detected by the exhaust temperature sensor 20 (the temperature of the internal EGR gas remaining in the combustion chamber 5). ) and a temperature difference between the intake pipe wall temperature T in is detected by the intake pipe wall temperature sensor 21, it is calculated by the intake pipe wall temperature difference calculation section 108.

続いて、図4は、本発明の実施の形態1において、推定した逆流内部EGRガス量Nreに対する吸気開弁時期補正量を示す説明図である。換言すると、図4は、前述したデータベースに格納されているデータマップAに相当する。なお、このデータマップAは、逆流内部EGRガス量Nreおよび後述する伝熱量dQと、吸気開弁時期補正量とが関連付けられたものであり、実験等を行うことであらかじめ設定しておくことができる。 Subsequently, FIG. 4, in the first embodiment of the present invention, is an explanatory diagram showing an intake valve opening timing correction amount for the estimated reverse flow internal EGR gas amount N re. In other words, FIG. 4 corresponds to the data map A stored in the aforementioned database. This data map A has a heat transfer amount dQ backflow internal EGR gas amount N re and below, which is an intake valve opening timing correction amount associated, be set in advance by performing experiments Can do.

逆流内部EGRガス量Nreから吸気管壁面に移動する熱量は、吸気管7内の状態によって異なる。したがって、推定した逆流内部EGRガス量Nreだけでなく、吸気管7内に逆流させた内部EGRガスから吸気管壁面に移動する伝熱量dQをさらに考慮して、吸気開弁時期を補正するように設定することが好ましい。 The amount of heat transferred from the backflow internal EGR gas amount Nre to the intake pipe wall surface varies depending on the state in the intake pipe 7. Therefore, the intake valve opening timing is corrected by further considering not only the estimated backflow internal EGR gas amount Nre but also the heat transfer amount dQ moving from the internal EGR gas backflowed into the intake pipe 7 to the intake pipe wall surface. It is preferable to set to.

ここで、単位時間あたりに吸気管7内に逆流した内部EGRガスから吸気管壁面に移動する伝熱量dQは、吸気管内壁面有効面積A、熱伝達率h、温度差ΔTinを用いると、下式(8)のように推定される。 Here, the amount of heat transfer dQ that moves from the internal EGR gas that has flowed back into the intake pipe 7 per unit time to the intake pipe wall surface, when the intake pipe inner wall surface effective area A, the heat transfer coefficient h, and the temperature difference ΔT in are used, It is estimated as in equation (8).

Figure 0005748822
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なお、吸気管内壁面有効面積Aは、吸気管7の形状によって設定されるので、運転条件によらず一定であるが、熱伝達率hおよび温度差ΔTinは、運転条件により変化する。 Since the intake pipe inner wall surface effective area A is set according to the shape of the intake pipe 7, it is constant regardless of the operating conditions, but the heat transfer coefficient h and the temperature difference ΔT in vary depending on the operating conditions.

また、熱伝達率抽出部111は、あらかじめ設けられたデータマップから、エンジン回転数算出部101が算出したエンジン回転数および吸気管内壁面温度差算出部108が算出した吸気管内壁面温度差ΔTinに対応する熱伝達率hを抽出する。なお、このデータマップは、エンジン回転数および吸気管内壁面温度差ΔTinと、熱伝達率hとが関連付けられたものであり、実験等を行うことであらかじめ設定しておくことができる。 Further, the heat transfer coefficient extraction unit 111 calculates the engine speed calculated by the engine speed calculation unit 101 and the intake pipe inner wall surface temperature difference ΔT in calculated by the intake pipe inner wall surface temperature difference calculation unit 108 from a data map provided in advance. The corresponding heat transfer coefficient h is extracted. This data map is obtained by associating the engine speed, the intake pipe inner wall surface temperature difference ΔT in and the heat transfer coefficient h, and can be set in advance by performing an experiment or the like.

さらに、伝熱量推定部112は、熱伝達率抽出部111が抽出した熱伝達率hと、吸気管内壁面温度差算出部108が算出した吸気管内壁面温度差ΔTinとに基づいて、上式(8)にしたがって、伝熱量dQを推定する。図4の特性曲線は、各伝熱量における逆流内部EGRガス量Nreに対する吸気開弁時期補正量を示す。図4において、伝熱量dQが大きいほど、逆流内部EGRガスの単位時間あたりの伝熱量が大きい。 Further, the heat transfer amount estimation unit 112 is based on the heat transfer rate h extracted by the heat transfer rate extraction unit 111 and the intake pipe inner wall surface temperature difference ΔT in calculated by the intake pipe inner wall surface temperature difference calculation unit 108 based on the above formula ( The heat transfer amount dQ is estimated according to 8). Characteristic curve of FIG. 4 shows the intake valve opening timing correction amount for the reverse flow internal EGR gas amount N re in each heat transfer amount. In FIG. 4, the larger the heat transfer amount dQ, the greater the heat transfer amount per unit time of the backflow internal EGR gas.

したがって、推定した逆流内部EGRガス量Nreの値が正(増量側)の場合には、伝熱量dQが大きいほど、同じ逆流内部EGRガス量Nreの値に対して、吸気開弁時期を進角側に補正する量が、より小さい値として設定されるように補正制御する。また、推定した逆流内部EGRガス量Nreの値が負(減量側)の場合には、伝熱量dQが大きいほど、同じ逆流内部EGRガス量Nreの値に対して、吸気開弁時期を遅角側に補正する量が、より小さい値として設定されるように補正制御する。 Therefore, if the value of the estimated reverse flow internal EGR gas amount N re is positive (increase side), the larger the amount of heat transfer dQ, for values of the same reverse flow internal EGR gas amount N re, the intake valve opening timing Correction control is performed so that the amount of correction to the advance side is set as a smaller value. Further, when the value of the estimated reverse flow internal EGR gas amount N re is negative (loss side), the larger the amount of heat transfer dQ, for values of the same reverse flow internal EGR gas amount N re, the intake valve opening timing Correction control is performed so that the amount of correction to the retard side is set to a smaller value.

ただし、逆流内部EGRガス量Nreが少な過ぎると、逆流内部EGRガスがもつ熱量自体が少ないので、逆流内部EGRガスがもつ熱量に対する吸気管壁面に移動した熱量の割合が大きくなり、逆流内部EGRガスの温度が大きく低下して温度差ΔTinが減少する。 However, if the backflow internal EGR gas amount Nre is too small, the amount of heat of the backflow internal EGR gas itself is small, so the ratio of the amount of heat transferred to the intake pipe wall surface with respect to the amount of heat of the backflow internal EGR gas increases, and the backflow internal EGR The temperature of the gas is greatly reduced and the temperature difference ΔT in is reduced.

上式(8)より温度差ΔTinが減少すると、伝熱量dQも減少するので、吸気管7内に滞留している間に内部EGRガスから取り去るべき熱量Qだけの熱量すべてを吸気管壁面に移動できない。このようなことを回避するために、図4の吸気開弁時期補正量は、逆流内部EGRガス量Nreと伝熱量dQとに応じて、温度差ΔTinの減少が抑制されるようにすることも考慮して設定されている。 When the temperature difference ΔT in is decreased from the above equation (8), the heat transfer amount dQ is also decreased, so that all the heat amount Q that should be removed from the internal EGR gas while staying in the intake pipe 7 is transferred to the wall surface of the intake pipe. I can't move. To prevent this, the intake valve opening timing correction amount in Fig. 4, in accordance with the reverse flow internal EGR gas amount N re a heat transfer amount dQ, so that decrease of the temperature difference [Delta] T in is suppressed It is set in consideration of that.

そして、吸気開弁時期補正量抽出部110は、図4から、逆流内部EGRガス量推定部109が推定した逆流内部EGRガス量Nreおよび伝熱量推定部112が推定した伝熱量dQに対応する吸気開弁時期補正量を抽出する。そして、可変バルブタイミング制御部103は、この吸気開弁時期補正量に基づいて、位相可変機構11により吸気開弁時期を変更(補正)制御することで燃焼時期を適正化する。 Then, the intake valve opening timing correction amount extraction unit 110, from FIG. 4, corresponding to the amount of heat transfer dQ backflow internal EGR gas amount N re and heat transfer amount estimating unit 112 backflow internal EGR gas amount estimation unit 109 estimates estimated The intake valve opening timing correction amount is extracted. The variable valve timing control unit 103 optimizes the combustion timing by changing (correcting) the intake valve opening timing with the phase variable mechanism 11 based on the intake valve opening timing correction amount.

なお、前述したように、吸気開弁時期を補正するように設定する場合に、逆流内部EGRガス量Nreだけでなく、伝熱量dQを考慮する方がより燃焼時期を適正化することができるので好ましい。ただし、伝熱量dQを考慮しなくても、吸気開弁時期を補正することによる効果を得ることはできる。このような場合、伝熱量dQを算出する必要がなく、データマップAについても逆流内部EGRガス量Nreと、吸気開弁時期補正量とが関連付けられたものであればよい。 As described above, when the intake valve opening timing is set to be corrected, the combustion timing can be optimized by considering not only the backflow internal EGR gas amount Nre but also the heat transfer amount dQ. Therefore, it is preferable. However, the effect of correcting the intake valve opening timing can be obtained without considering the heat transfer amount dQ. In such a case, it is not necessary to calculate the heat transfer amount dQ, and the data map A may be any as long as the backflow internal EGR gas amount Nre and the intake valve opening timing correction amount are associated with each other.

次に、本発明の実施の形態1における圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置の一連の動作について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。図5は、本発明の実施の形態1における圧縮自己着火内燃機関の一連の動作を示すフローチャートである。   Next, a series of operations of the combustion control device for the compression self-ignition internal combustion engine according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a series of operations of the compression self-ignition internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention.

ステップS100において、燃焼時期検出部104は、筒内圧力センサ19が検出した筒内圧力Pに基づいて、熱発生率を算出する。そして、燃焼時期検出部104は、算出した熱発生率が増加し始める時期を、燃焼時期θとして検出し、ステップS101へと進む。 In step S <b> 100, the combustion timing detection unit 104 calculates a heat generation rate based on the in-cylinder pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor 19. The combustion timing detecting section 104, a timing calculated heat release rate begins to increase, is detected as the combustion timing theta a, the process proceeds to step S101.

ステップS101において、目標燃焼時期抽出部105は、算出されたエンジン回転数およびエンジン負荷に対応する目標燃焼時期θを、あらかじめ設定した燃焼時期のデータマップから抽出し、ステップS102へと進む。 In step S101, the target combustion timing extraction unit 105, an engine rotational speed calculated and the target combustion timing theta b corresponding to the engine load, and extracted from the data map of time combustion has been set in advance, the process proceeds to step S102.

ステップS102において、燃焼時期偏差算出部106は、ステップS100で検出された燃焼時期θと、ステップS101で抽出された目標燃焼時期θとに基づいて、燃焼時期偏差Δθを算出し、ステップS103へと進む。 In step S102, the combustion timing deviation calculating unit 106, and a combustion timing theta a detected in step S100, based on the target combustion timing theta b extracted in step S101, calculates a combustion timing deviation [Delta] [theta], step S103 Proceed to

ステップS103において、燃焼時期偏差算出部106は、燃焼時期偏差Δθの絶対値|Δθ|があらかじめ設定した定数αよりも大きいか否かを判定し、絶対値|Δθ|が定数αよりも大きい場合には、ステップS104へと進み、絶対値|Δθ|が定数α未満である場合には、ステップS100へと戻る。   In step S103, the combustion timing deviation calculation unit 106 determines whether or not the absolute value | Δθ | of the combustion timing deviation Δθ is larger than a preset constant α, and the absolute value | Δθ | is larger than the constant α. In step S104, if the absolute value | Δθ | is less than the constant α, the process returns to step S100.

ここで、絶対値|Δθ|が微小であった場合、吸気開弁時期の補正制御を行うことでハンチングを起こす可能性があるので、それを防ぐためにあらかじめ不感帯を設けている。そして、ハンチングが起こらない絶対値|Δθ|の最小の値を定数αとして、|Δθ|が定数αより大きい場合にのみ、吸気開弁時期の補正制御を実施している。なお、あらかじめ設定する定数αは、例えば、クランク角度で0.5degとして運用し、ハンチングが起こるようであれば0<α≦3.0の範囲で定数αを変更すればよい。   Here, if the absolute value | Δθ | is very small, hunting may occur by performing correction control of the intake valve opening timing, and therefore a dead zone is provided in advance to prevent this. Then, the minimum value of the absolute value | Δθ | at which hunting does not occur is set as a constant α, and correction control of the intake valve opening timing is performed only when | Δθ | is larger than the constant α. For example, the constant α that is set in advance is used as a crank angle of 0.5 deg. If hunting occurs, the constant α may be changed within a range of 0 <α ≦ 3.0.

ステップS104において、熱量推定部107は、燃焼時期θに対応する筒内圧力Pθaおよび燃焼室容積Vθaと、目標燃焼時期θに対応する燃焼室容積Vθbとに基づいて、混合気に与えるべき温度変化量ΔTを推定し、ステップS105へと進む。 In step S104, the amount of heat estimating unit 107, based on the cylinder pressure P .theta.a and combustion chamber volume V .theta.a corresponding to combustion timing theta a, and the combustion chamber volume V .theta.b corresponding to the target combustion timing theta b, the air-fuel mixture The temperature change amount ΔT to be given to is estimated, and the process proceeds to step S105.

ステップS105において、熱量推定部107は、ステップS104で推定された混合気に与えるべき温度変化量ΔTに基づいて、内部EGRガスから取り去るべき熱量Qを推定し、ステップS106へと進む。   In step S105, the heat quantity estimation unit 107 estimates the heat quantity Q to be removed from the internal EGR gas based on the temperature change amount ΔT to be given to the air-fuel mixture estimated in step S104, and proceeds to step S106.

ステップS106において、逆流内部EGRガス量推定部109は、ステップS105で推定された内部EGRガスから取り去るべき熱量Qに基づいて、逆流内部EGRガス量Nreを推定し、ステップS107へと進む。 In step S106, the backflow internal EGR gas amount estimating section 109, based on the quantity of heat Q to remove from the internal EGR gas is estimated in step S105, to estimate the reverse flow internal EGR gas amount N re, the process proceeds to step S107.

ステップS107において、熱伝達率抽出部111は、エンジン回転数と、吸気管内壁面温度差ΔTinとに対応する熱伝達率hを、データベースから抽出し、ステップS108へと進む。 In step S107, the heat transfer coefficient extraction unit 111 extracts the heat transfer coefficient h corresponding to the engine speed and the intake pipe inner wall surface temperature difference ΔT in from the database, and proceeds to step S108.

ステップS108において、伝熱量推定部112は、ステップS107で抽出された熱伝達率hと、吸気管内壁面温度差ΔTinと、吸気管内壁面有効面積Aとに基づいて、伝熱量dQを推定し、ステップS109へと進む。 In step S108, the heat transfer amount estimation unit 112 estimates the heat transfer amount dQ based on the heat transfer coefficient h extracted in step S107, the intake pipe inner wall surface temperature difference ΔT in, and the intake pipe inner wall surface effective area A, Proceed to step S109.

ステップS109において、吸気開弁時期補正量抽出部110は、ステップS108で推定された伝熱量dQに基づいて、吸気管7へ逆流させる内部EGRガス量Nreに対して伝熱量dQに応じた吸気開弁時期補正量の関係(データマップA)から吸気開弁時期補正量を抽出してステップS110へと進む。 In step S109, the intake valve opening timing correction amount extraction unit 110 performs intake air in accordance with the heat transfer amount dQ with respect to the internal EGR gas amount N re to flow back to the intake pipe 7 based on the heat transfer amount dQ estimated in step S108. The intake valve opening timing correction amount is extracted from the relationship of the valve opening timing correction amount (data map A), and the process proceeds to step S110.

ステップS110において、可変バルブタイミング制御部103は、ステップS109で抽出された吸気開弁時期補正量に基づいて、位相可変機構11に対して吸気開弁時期を補正するように指令し、ステップS100へと戻る。   In step S110, the variable valve timing control unit 103 instructs the phase variable mechanism 11 to correct the intake valve opening timing based on the intake valve opening timing correction amount extracted in step S109, and then proceeds to step S100. And return.

以上のように、本実施の形態1によれば、筒内圧力に基づいて推定される燃焼時期と、現在の運転条件における目標燃焼時期との偏差に基づいて混合気に与えるべき温度変化量を算出し、内部EGRガスから取り去るべき熱量を温度変化量と混合気量との関係から推定する。さらに、推定した内部EGRガスから取り去るべき熱量に応じて吸気管へ逆流させる内部EGRガス量を推定し、逆流させる内部EGRガス量と、吸気管壁および内部EGRガスの間の熱移動特性とを考慮した上で、吸気開弁時期を補正制御する。したがって、不活性ガス量の変化に伴う燃焼速度の変化を招くことなく、混合気から過剰な熱量を取り去るように吸気開弁時期を補正制御することで混合気温度が適正化され、燃焼時期を所望の燃焼時期に精度よく制御することができる。   As described above, according to the first embodiment, the amount of temperature change that should be given to the air-fuel mixture based on the deviation between the combustion timing estimated based on the in-cylinder pressure and the target combustion timing under the current operating conditions is determined. The amount of heat to be calculated and removed from the internal EGR gas is estimated from the relationship between the temperature change amount and the air-fuel mixture amount. Further, the amount of internal EGR gas that flows back to the intake pipe according to the estimated amount of heat to be removed from the internal EGR gas is estimated, and the amount of internal EGR gas that flows back and the heat transfer characteristics between the intake pipe wall and the internal EGR gas are calculated. In consideration, the intake valve opening timing is corrected and controlled. Therefore, the mixture temperature is optimized by correcting the intake valve opening timing so that excess heat is removed from the mixture without causing a change in the combustion speed due to the change in the amount of inert gas, and the combustion timing is adjusted. The desired combustion timing can be accurately controlled.

実施の形態2.
先の実施の形態1では、熱伝達率hを変更(補正)しない場合について説明した。これに対して、本実施の形態2では、熱伝達率hを圧力差ΔPに基づいて変更(補正)する場合について説明する。なお、本実施の形態2における圧縮自己着火内燃機関の構成は、先の実施の形態1のものと同様であるので、説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the case where the heat transfer coefficient h is not changed (corrected) has been described. On the other hand, in the second embodiment, a case where the heat transfer coefficient h is changed (corrected) based on the pressure difference ΔP will be described. The configuration of the compression self-ignition internal combustion engine in the second embodiment is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

ここで、本実施の形態2では、クランク角度センサ18および筒内圧力センサ19によって検出される吸気開弁時期の筒内圧力Pivoと、クランク角度センサ18および吸気圧力センサ22によって検出される吸気開弁時期の吸気圧力(吸気管7内の圧力)Pinivoとの圧力差ΔP(Pivo−Pinivo)に基づいて熱伝達率hを補正する。そして、本実施の形態2は、補正した熱伝達率hに応じて推定した伝熱量dQに基づいて、吸気開弁時期を補正することを技術的特徴としている。なお、熱伝達率hの補正は、エンジン制御部12内の熱伝達率変更部(図示せず)によって行われる。 Here, in the second embodiment, the in-cylinder pressure P ivo at the intake valve opening timing detected by the crank angle sensor 18 and the in-cylinder pressure sensor 19 and the intake air detected by the crank angle sensor 18 and the intake pressure sensor 22. The heat transfer coefficient h is corrected based on the pressure difference ΔP (P ivo -P in ivo ) with respect to the intake pressure (pressure in the intake pipe 7) P in ivo at the valve opening timing. The second embodiment is technically characterized in that the intake valve opening timing is corrected based on the heat transfer amount dQ estimated according to the corrected heat transfer coefficient h. The heat transfer coefficient h is corrected by a heat transfer coefficient changing unit (not shown) in the engine control unit 12.

図6は、本発明の実施の形態2において、圧力差ΔPに対する熱伝達率補正量を示す説明図である。換言すると、図6は、前述したデータベースに格納されているデータマップBに相当する。なお、このデータマップBは、圧力差ΔPと、熱伝達率補正量とが関連付けられたものであり、実験等を行うことであらかじめ設定しておくことができる。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing the heat transfer coefficient correction amount with respect to the pressure difference ΔP in the second embodiment of the present invention. In other words, FIG. 6 corresponds to the data map B stored in the aforementioned database. In addition, this data map B associates the pressure difference ΔP with the heat transfer coefficient correction amount, and can be set in advance by performing an experiment or the like.

ここで、圧力差ΔPは、大きいほど単位時間あたりに吸気管7内に逆流させる内部EGRガス量が増加し、吸気管7内で内部EGRガスの対流が大きくなる。この場合、熱伝達率hは、流体の対流が大きく流速が速いほど高くなるので、圧力差ΔPに応じて熱伝達率hを補正することが好ましい。具体的には、熱伝達率hの補正は、圧力差ΔPに基づいて、図6に示すような、圧力差ΔPと熱伝達率補正量との関係から抽出した熱伝達率補正量に応じて行う。   Here, as the pressure difference ΔP increases, the amount of internal EGR gas that flows back into the intake pipe 7 per unit time increases, and the convection of the internal EGR gas increases in the intake pipe 7. In this case, since the heat transfer coefficient h increases as the convection of the fluid increases and the flow velocity increases, it is preferable to correct the heat transfer coefficient h according to the pressure difference ΔP. Specifically, the heat transfer coefficient h is corrected based on the heat transfer coefficient correction amount extracted from the relationship between the pressure difference ΔP and the heat transfer coefficient correction amount as shown in FIG. 6 based on the pressure difference ΔP. Do.

また、本実施の形態2における圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置について、先の実施の形態1における燃焼制御装置の一連の動作と異なる点は、ステップS107で熱伝達率hを抽出した後、抽出した熱伝達率hを圧力差ΔPに基づいて補正するという処理を実行してからステップS108を実行する点である。   Further, the combustion control device for the compression self-ignition internal combustion engine in the second embodiment differs from the series of operations of the combustion control device in the first embodiment after extracting the heat transfer coefficient h in step S107. Step S108 is performed after executing the process of correcting the extracted heat transfer coefficient h based on the pressure difference ΔP.

すなわち、本実施の形態2における圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置は、先の図5におけるステップS100〜ステップS106を先の実施の形態1と同様に実行する。そして、先の図5におけるステップS107において、熱伝達率抽出部111は、熱伝達率hを抽出し、ステップS108を実行する前に、熱伝達率変更部は、ステップS107で抽出された熱伝達率hを圧力差ΔPに基づいて補正する。   That is, the combustion control apparatus for a compression self-ignition internal combustion engine according to the second embodiment executes steps S100 to S106 in FIG. 5 in the same manner as in the first embodiment. In step S107 in FIG. 5, the heat transfer coefficient extraction unit 111 extracts the heat transfer coefficient h, and before executing step S108, the heat transfer coefficient change unit performs the heat transfer extracted in step S107. The rate h is corrected based on the pressure difference ΔP.

続いて、熱伝達率変更部による熱伝達率hの補正が完了すれば、先の実施の形態1と同様に、ステップS108において、伝熱量推定部112は、補正した熱伝達率hに基づいて伝熱量dQを推定し、ステップS109において、吸気開弁時期補正量抽出部110は、逆流内部EGRガス量Nreと伝熱量dQとに基づいて吸気開弁時期補正量を抽出し、ステップS110において、可変バルブタイミング制御部103は、位相可変機構11に対して吸気開弁時期を補正するように指令し、ステップS100へと戻るというフローで全体の制御が実行される。 Subsequently, when the correction of the heat transfer coefficient h by the heat transfer coefficient changing unit is completed, in step S108, the heat transfer amount estimating unit 112, based on the corrected heat transfer coefficient h, in the same manner as in the first embodiment. It estimates the heat transfer amount dQ, at step S109, the intake valve opening timing correction amount extraction unit 110, based on the back-flow amount of internal EGR gas N re a heat transfer rate dQ extracts intake valve opening timing correction amount, in step S110 The variable valve timing control unit 103 instructs the phase variable mechanism 11 to correct the intake valve opening timing, and the entire control is executed in a flow of returning to step S100.

このように、圧力差ΔPに基づいて抽出した熱伝達率補正量に応じて熱伝達率hを補正することで、伝熱量dQの推定精度を向上することができる。したがって、混合気から過剰な熱量を取り去るべく吸気開弁時期補正量を精度よく抽出することができるので、燃焼時期を所望の燃焼時期に制御する精度を向上させることができる。   As described above, by correcting the heat transfer coefficient h according to the heat transfer coefficient correction amount extracted based on the pressure difference ΔP, it is possible to improve the estimation accuracy of the heat transfer amount dQ. Therefore, the intake valve opening timing correction amount can be accurately extracted so as to remove an excessive amount of heat from the air-fuel mixture, so that the accuracy of controlling the combustion timing to a desired combustion timing can be improved.

以上、本実施の形態2によれば、圧力差ΔPを考慮することで、内部EGRガスとの間の熱移動特性に対する推定精度が向上して、先の実施の形態1による効果をさらに高めることができる。   As described above, according to the second embodiment, by considering the pressure difference ΔP, the estimation accuracy for the heat transfer characteristic with the internal EGR gas is improved, and the effect of the first embodiment is further enhanced. Can do.

1 クランク軸、2 コネクティングロッド、3 ピストン、4 シリンダ、5 燃焼室、6 吸気弁、7 吸気管、8 排気弁、9 動弁機構、10 リフト可変機構、11 位相可変機構、12 エンジン制御部、13 動弁機構制御部、14 燃料噴射弁、15 燃料供給管、16 燃料噴射制御部、17 排気管、18 クランク角度センサ、19 筒内圧力センサ、20 排気温度センサ、21 吸気管内壁面温度センサ、22 吸気圧力センサ、101 エンジン回転数算出部、102 エンジン負荷算出部、103 可変バルブタイミング制御部、104 燃焼時期検出部、105 目標燃焼時期抽出部、106 燃焼時期偏差算出部、107 熱量推定部、108 吸気管内壁面温度差算出部、109 逆流内部EGRガス量推定部、110 吸気開弁時期補正量抽出部、111 熱伝達率抽出部、112 伝熱量推定部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Crankshaft, 2 Connecting rod, 3 Piston, 4 Cylinder, 5 Combustion chamber, 6 Intake valve, 7 Intake pipe, 8 Exhaust valve, 9 Valve mechanism, 10 Lift variable mechanism, 11 Phase variable mechanism, 12 Engine control part, DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Valve mechanism control part, 14 Fuel injection valve, 15 Fuel supply pipe, 16 Fuel injection control part, 17 Exhaust pipe, 18 Crank angle sensor, 19 In-cylinder pressure sensor, 20 Exhaust temperature sensor, 21 Intake pipe inner wall surface temperature sensor, 22 intake pressure sensors, 101 engine speed calculation unit, 102 engine load calculation unit, 103 variable valve timing control unit, 104 combustion timing detection unit, 105 target combustion timing extraction unit, 106 combustion timing deviation calculation unit, 107 heat quantity estimation unit, 108 Intake pipe inner wall surface temperature difference calculation unit, 109 Backflow internal EGR gas amount estimation unit, 110 Intake air Valve opening timing correction amount extraction unit, 111 heat transfer coefficient extraction unit, 112 heat transfer amount estimation unit.

Claims (3)

燃焼室内に形成された混合気を、ピストンの圧縮作用によって自己着火させることが可能であり、
クランク角度を検出するクランク角度検出部と、
気筒内の圧力である筒内圧力を検出する筒内圧力検出部と、
吸気管内の壁面温度を検出する吸気管内壁面温度検出部と、
前記燃焼室内に残留した内部EGRガスの温度を検出する内部EGRガス温度検出部と、
エンジン回転数を算出するエンジン回転数算出部と、
エンジン負荷を算出するエンジン負荷算出部と、
を有する圧縮自己着火内燃機関に対して、燃焼制御を実行するための燃焼制御装置であって、
吸気弁および排気弁のそれぞれの開弁時期および閉弁時期を可変調整する可変バルブタイミング制御部と
前記クランク角度検出部が検出した前記クランク角度と、前記筒内圧力検出部が検出した前記筒内圧力とに基づいて、燃焼時期を検出する燃焼時期検出部と、
前記エンジン回転数および前記エンジン負荷と、目標燃焼時期とが関連付けられた第1のデータマップから、前記エンジン回転数算出部が算出した前記エンジン回転数および前記エンジン負荷算出部が算出した前記エンジン負荷に対応する目標燃焼時期を抽出する目標燃焼時期抽出部と、
前記燃焼時期検出部が検出した燃焼時期と、前記目標燃焼時期抽出部が抽出した前記目標燃焼時期との偏差である燃焼時期偏差を算出する燃焼時期偏差算出部と、
前記燃焼時期偏差算出部が算出した前記燃焼時期偏差がゼロとなるように、内部EGRガスから取り去るべき熱量を推定する熱量推定部と、
前記内部EGRガス温度検出部が検出した前記内部EGRガスの温度と、前記吸気管内壁面温度検出部が検出した前記壁面温度との温度差である吸気管内壁面温度差を算出する吸気管内壁面温度差算出部と、
前記吸気管内壁面温度差算出部が算出した前記吸気管内壁面温度差と、前記熱量推定部が推定した前記熱量とに基づいて、前記吸気管へ逆流させる内部EGRガス量として、逆流内部EGRガス量を推定する逆流内部EGRガス量推定部と、
前記逆流内部EGRガス量と、吸気開弁時期補正量とが関連付けられた第2のデータマップから、前記逆流内部EGRガス量推定部が推定した前記逆流内部EGRガス量に対応する前記吸気開弁時期補正量を抽出する吸気開弁時期補正量抽出部と、
を備え、
前記可変バルブタイミング制御部は、
前記燃焼時期偏差算出部が算出した前記燃焼時期偏差の絶対値があらかじめ設定した定数よりも大きい場合に、前記吸気開弁時期補正量抽出部が抽出した前記吸気開弁時期補正量に基づいて、前記吸気弁の開弁時期を変更する
圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置。
The air-fuel mixture formed in the combustion chamber can be self-ignited by the compression action of the piston,
A crank angle detector for detecting the crank angle;
An in-cylinder pressure detector that detects an in-cylinder pressure that is a pressure in the cylinder;
An intake pipe inner wall surface temperature detection unit for detecting the wall surface temperature in the intake pipe;
An internal EGR gas temperature detector for detecting the temperature of the internal EGR gas remaining in the combustion chamber;
An engine speed calculator for calculating the engine speed;
An engine load calculation unit for calculating the engine load;
A combustion control device for performing combustion control on a compression self-ignition internal combustion engine having
A variable valve timing control unit that variably adjusts the opening timing and closing timing of each of the intake valve and the exhaust valve; the crank angle detected by the crank angle detection unit; and the in-cylinder detected by the in-cylinder pressure detection unit A combustion timing detector that detects the combustion timing based on the pressure;
The engine speed calculated by the engine speed calculator and the engine load calculated by the engine load calculator from a first data map in which the engine speed and the engine load are associated with a target combustion timing. A target combustion timing extraction unit that extracts a target combustion timing corresponding to
A combustion timing deviation calculating section that calculates a combustion timing deviation that is a deviation between the combustion timing detected by the combustion timing detecting section and the target combustion timing extracted by the target combustion timing extracting section;
A calorific value estimation unit that estimates the amount of heat to be removed from the internal EGR gas so that the combustion timing deviation calculated by the combustion timing deviation calculation unit becomes zero;
Intake pipe inner wall surface temperature difference for calculating an intake pipe inner wall surface temperature difference which is a temperature difference between the temperature of the internal EGR gas detected by the inner EGR gas temperature detector and the wall surface temperature detected by the intake pipe inner wall surface temperature detector. A calculation unit;
Based on the intake pipe inner wall surface temperature difference calculated by the intake pipe inner wall surface temperature difference calculation unit and the heat quantity estimated by the heat quantity estimation unit, an internal EGR gas amount that flows back to the intake pipe is used as a back flow internal EGR gas amount. A backflow internal EGR gas amount estimation unit for estimating
The intake valve opening corresponding to the reverse flow internal EGR gas amount estimated by the reverse flow internal EGR gas amount estimation unit from the second data map in which the reverse flow internal EGR gas amount and the intake valve opening timing correction amount are associated with each other. An intake valve opening timing correction amount extraction unit for extracting a timing correction amount;
With
The variable valve timing controller is
Based on the intake valve opening timing correction amount extracted by the intake valve opening timing correction amount extraction unit when the absolute value of the combustion timing deviation calculated by the combustion timing deviation calculation unit is larger than a preset constant, A combustion control apparatus for a compression self-ignition internal combustion engine that changes a valve opening timing of the intake valve.
請求項1に記載の圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置において、
前記エンジン回転数および前記吸気管内壁面温度差と、熱伝達率とが関連付けられた第3のデータマップから、前記エンジン回転数算出部が算出した前記エンジン回転数および前記吸気管内壁面温度差算出部が算出した前記吸気管内壁面温度差に対応する熱伝達率を抽出する熱伝達率抽出部と、
前記熱伝達率抽出部が抽出した前記熱伝達率と、前記吸気管内壁面温度差算出部が算出した前記吸気管内壁面温度差とに基づいて伝熱量を推定する伝熱量推定部と、
をさらに備え、
前記吸気開弁時期補正量抽出部は、
前記伝熱量および前記逆流内部EGRガス量と、前記吸気開弁時期補正量とが関連付けられた第4のデータマップから、前記伝熱量推定部が推定した前記伝熱量および前記逆流内部EGRガス量推定部が推定した前記逆流内部EGRガス量に対応する前記吸気開弁時期補正量を抽出する
圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置。
The combustion control apparatus for a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 1,
The engine speed and the intake pipe inner wall surface temperature difference calculation unit calculated by the engine speed calculation unit from the third data map in which the engine speed and the intake pipe inner wall surface temperature difference are associated with the heat transfer coefficient. A heat transfer coefficient extraction unit that extracts a heat transfer coefficient corresponding to the intake pipe inner wall surface temperature difference calculated by:
A heat transfer rate estimating unit that estimates a heat transfer amount based on the heat transfer rate extracted by the heat transfer rate extracting unit and the intake pipe inner wall surface temperature difference calculated by the intake pipe inner wall surface temperature difference;
Further comprising
The intake valve opening timing correction amount extraction unit,
From the fourth data map in which the heat transfer amount and the backflow internal EGR gas amount are associated with the intake valve opening timing correction amount, the heat transfer amount and the backflow internal EGR gas amount estimated by the heat transfer amount estimation unit are estimated. A combustion control apparatus for a compression self-ignition internal combustion engine that extracts the intake valve opening timing correction amount corresponding to the backflow internal EGR gas amount estimated by the engine.
請求項2に記載の圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置において、
前記吸気管内の圧力である吸気圧力を検出する吸気圧力検出部と、
前記吸気弁の開弁時期において前記筒内圧力検出部が検出した前記筒内圧力と、前記吸気弁の開弁時期において前記吸気圧力検出部が検出した前記吸気圧力との圧力差に基づいて、前記熱伝達率抽出部が抽出した前記熱伝達率を変更する熱伝達率変更部と、
をさらに備え、
前記伝熱量推定部は、
前記熱伝達率変更部が変更した前記熱伝達率と、前記吸気管内壁面温度差算出部が算出した前記吸気管内壁面温度差とに基づいて前記伝熱量を推定する
圧縮自己着火内燃機関の燃焼制御装置。
The combustion control apparatus for a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 2,
An intake pressure detector that detects an intake pressure that is a pressure in the intake pipe;
Based on the pressure difference between the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detection unit at the opening timing of the intake valve and the intake pressure detected by the intake pressure detection unit at the opening timing of the intake valve, A heat transfer coefficient changing unit that changes the heat transfer coefficient extracted by the heat transfer coefficient extracting unit;
Further comprising
The heat transfer amount estimation unit
Combustion control of a compression self-ignition internal combustion engine that estimates the amount of heat transfer based on the heat transfer coefficient changed by the heat transfer coefficient changing unit and the intake pipe inner wall surface temperature difference calculated by the intake pipe inner wall surface temperature difference calculating unit apparatus.
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