JP7399614B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Description
エンジン1は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えている。シリンダブロック12の内部に複数のシリンダ11が形成されている。図1及び図2では、一つのシリンダ11のみを示す。エンジン1は、多気筒エンジンである。
第1吸気温度センサSW2:吸気通路40におけるエアクリーナー41の下流に配置されかつ、吸気通路40を流れる新気の温度に対応する信号を出力する
第1圧力センサSW3:吸気通路40におけるEGR通路52の接続位置よりも下流でかつ、過給機44の上流に配置されかつ、過給機44に入るガスの圧力に対応する信号を出力する
第2吸気温度センサSW4:吸気通路40における過給機44の下流でかつ、バイパス通路47の接続位置よりも上流に配置されかつ、過給機44から流出したガスの温度に対応する信号を出力する
吸気圧センサSW5:サージタンク42に取り付けられかつ、過給機44の下流のガスの圧力に対応する信号を出力する
筒内圧センサSW6:各シリンダ11に対応してシリンダヘッド13に取り付けられかつ、各燃焼室17内の圧力に対応する信号を出力する
排気温度センサSW7:排気通路50に配置されかつ、燃焼室17から排出した排気ガスの温度に対応する信号を出力する
リニアO2センサSW8:排気通路50における上流の触媒コンバーターよりも上流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度に対応する信号を出力する
ラムダO2センサSW9:上流の触媒コンバーターにおける三元触媒511の下流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度に対応する信号を出力する
水温センサSW10:エンジン1に取り付けられかつ、冷却水の温度に対応する信号を出力する
クランク角センサSW11:エンジン1に取り付けられかつ、クランクシャフト15の回転角に対応する信号を出力する
アクセル開度センサSW12:アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に比例するアクセル開度に対応する信号を出力する
吸気カム角センサSW13:エンジン1に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角に対応する信号を出力する
排気カム角センサSW14:エンジン1に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角に対応する信号を出力する
EGR差圧センサSW15:EGR通路52に配置されかつ、EGR弁54の上流及び下流の差圧に対応する信号を出力する
燃圧センサSW16:燃料供給システム61のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ6に供給する燃料の圧力に対応する信号を出力する
第3吸気温度センサSW17:サージタンク42に取り付けられかつ、サージタンク42内のガスの温度、換言すると燃焼室17に入る吸気の温度に対応する信号を出力する。
図4は、筒内圧センサSW6の構成を例示している。筒内圧センサSW6は、燃焼室17内に臨んで配設されるダイヤフラム71を有している。ダイヤフラム71は、可撓性を有する材料によって構成されている。ダイヤフラム71は、筒内圧センサSW6の先端に配設されている。ダイヤフラム71の周縁部は、ハウジングに支持されている。ハウジングは、アウタハウジング72とインナハウジング73とを有している。燃焼室17内の圧力が高くなると、ダイヤフラム71の外面が押されることによって、アウタハウジング72及びインナハウジング73に支持されていないダイヤフラム71の中央部が撓む。ダイヤフラム71の中央部の周囲には、薄肉部712が設けられている。
エンジン1は、燃費の向上及び排出ガス性能の向上を主目的として、所定の運転状態にある場合に圧縮自己着火による燃焼を行う。自己着火による燃焼は、圧縮開始前の燃焼室17の中の温度がばらつくと、自己着火のタイミングが大きく変化する。そこで、エンジン1は、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼を行う。
図6は、エンジン1の制御ロジックを実行するECU10の機能構成を例示するブロック図である。ECU10は、メモリ102に記憶している制御ロジックに従いエンジン1を運転する。具体的にECU10は、各センサSW1~SW17の信号に基づいて、エンジン1の運転状態を判断すると共に、燃焼室17の中の燃焼が、運転状態に応じたSI率の燃焼となるよう、燃焼室17の中の状態量の調節、噴射量の調節、噴射タイミングの調節、及び、点火タイミングの調節を行うための演算を行う。
SPCCI燃焼は、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせた燃焼形態であるため、SI燃焼に起因したノッキング、及び、CI燃焼に起因したノッキングのそれぞれが発生する可能性がある。SI燃焼に起因したノッキングをSIノックとし、CI燃焼に起因したノッキングをCIノックとすると、SIノックとは、燃焼室17内において混合気がSI燃焼した領域の外側の未燃ガスが異常な局所自着火(正常なCI燃焼とは明確に異なる局所自着火)により急速燃焼する現象のことであり、CIノックとは、CI燃焼による圧力変動に起因してエンジン1の主要部品(シリンダブロック/ヘッド、ピストン、クランクジャーナル部など)が共振する現象のことである。SIノックは、局所自着火により燃焼室17内で気柱振動が起きることにより、約6.3kHzの周波数をもった大きな騒音として出現する。一方、CIノックは、エンジン1の主要部品の共振が起きることにより、約1~4kHzの周波数(より厳密には当該範囲に含まれる複数の周波数)をもった大きな騒音として出現する。このように、SIノックとCIノックとは、異なる原因に起因した異なる周波数の騒音として出現する。
SPCCI燃焼を行うエンジン1は、前述の通り、筒内圧センサSW6の検知信号を用いて、点火制御及び燃焼騒音の抑制制御を行う。エンジン1において、筒内圧センサSW6の検知信号は重要である。筒内圧センサSW6が異常値を出力している場合に、その信号を用いてエンジン1を制御すると、エンジン1の運転に支障を来す恐れがある。そこで、エンジンシステムは、筒内圧センサSW6の異常診断装置100を備えている。
図11は、異常診断装置100が実行する、筒内圧センサSW6の異常判断の手順を示すフローチャートである。スタート後のステップS1において、異常診断装置100は、各センサSW1~SW17の検知信号を読み込む。続くステップS2において、算出部111は、筒内圧センサSW6の信号に基づいて、燃焼波形に関係する指標、及び、燃焼騒音に関係する指標を算出する。
尚、前記においては、エンジン1の燃料カット運転が終了した場合に、筒内圧センサSW6のドリフト現象が生じると説明しているが、筒内圧センサSW6のドリフト現象は、筒内圧センサSW6への入熱の変化が大きい状況において発生する場合がある。例えば自動車が急加速を行うような場合である。ここに開示する技術は、燃料カット運転が終了した場合以外の場合に適用してもよい。その場合に、異常診断装置100は、図11のフローに準じて、筒内圧センサSW6が異常値を出力していることを診断してもよい。
10 ECU(制御部)
17 燃焼室
100 異常診断装置
111 算出部
112 運転部
113 診断部
57 報知部
75 圧電素子
SW6 筒内圧センサ
Claims (2)
- 予荷重が付与された圧電素子を有しかつ、自動車に搭載されたエンジンの燃焼室内の圧力によって前記圧電素子が変形することに伴い、前記圧力に対応する信号を出力する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサの信号が入力されかつ、少なくとも前記筒内圧センサの信号を用いて前記エンジンを運転する制御部と、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記制御部の点火信号を受けて前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、を備え、
前記燃焼室内の混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記制御部は、前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に前記点火信号を出力し、
前記制御部はまた、前記筒内圧センサの信号に基づき、燃焼波形に関係する指標として、前記未燃混合気が自己着火をしたタイミングと、燃焼重心と、図示平均有効圧力とを演算すると共に、前記未燃混合気が自己着火をしたタイミングと、燃焼重心と、図示平均有効圧力とを用いて点火タイミングを調節するフィードバック制御を行い、
前記制御部は、前記自動車の走行中に前記エンジンへの燃料の供給を停止している状態から、前記エンジンへ燃料の供給を開始した後、吸気行程中の前記筒内圧センサの信号が所定値よりも低下している場合に前記筒内圧センサが入熱変化に起因して異常値を出力していると判断して、前記燃焼重心、及び、図示平均有効圧力を用いず、前記自己着火をしたタイミングを用いて点火タイミングを調節するフィードバック制御を行うエンジンの制御装置。 - 請求項1に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御部は、吸気行程中の前記筒内圧センサの信号が、前記所定値よりも低下した後、前記所定値よりも高い第2所定値よりも高くなった場合に前記筒内圧センサの入熱変化に起因する異常値の出力が解消したと判断して、前記未燃混合気が自己着火をしたタイミングと、燃焼重心と、図示平均有効圧力とを用いて点火タイミングを調節するフィードバック制御を再開するエンジンの制御装置。
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