JP7437120B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents
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Description
以下、実施の形態例(以下、「本例」という)にかかる内燃機関制御装置について、図1~図21を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。
まず、内燃機関の構成例について説明する。
図1は、本例の内燃機関のシステム構成を示す概略構成図である。
次に、図2を参照して内燃機関制御装置20の構成例について説明する。
図2は、内燃機関制御装置20の構成を示すブロック図である。
2-1.第1の実施の形態例
次に、点火制御部の第1の実施の形態例について図3から図12を参照して説明する。
図3は、点火制御部における放電エネルギ制御の概要を示す制御ブロック図である。
次に、図4A及び図4Bを参照して放電路の状態の時間変化及び電極間距離について説明する。
図4Aは、放電路の状態を示す模式図、図4Bは放電路の伸長量と経過時間との関係を示すグラフである。図4Aには、(1)最短放電条件、(2)放電路が伸びた条件、(3)再放電間近の条件について示す。また、図4Bは、横軸に放電の経過時間、縦軸に放電路の伸長量を示している。
[数1]
次に、設定時間tiの設定方法について説明する。
設定時間tiの設定方法としては、例えば、予め実験やシミュレーションにより構築して放電後の設定時間tiを示すマップを用いた設定方法や、検出した速度に基づいて設定時間tiを設定する方法がある。
まず、後述する流速の算出方法によって点火プラグ17の周囲の流速を算出する。そして、所定サイクル数N分の流速値から平均流速値uave[m/s]を算出する。なお、平均流速値uaveについては、後述する。そして、算出した平均流速値uaveと、放電路伸長量の参照値xref[m]と、下記数2から設定時間tiを算出する。放電路伸長量の参照値xrefは、予め実験やシミュレーションに基づいて設定される。
[数2]
次に、ギャップ間電圧算出部31におけるギャップ間電圧の算出動作について図6及び図7を参照して説明する。
図6は、ギャップ間電圧算出部31におけるギャップ間電圧の算出動作を示すフローチャートである。
[数3]
[数4]
[数5]
図7に示すように、定性的に、トルクが大きい条件や点火時期が上死点に近い条件では、点火時期の筒内圧力pが高くなる。また、トルクは、吸入空気量やスロットル開度に基づいて算出され、回転数は、クランク角度センサ19の計測値により算出される。
図8に示すように、放電後の設定時間tiが一定であれば、一次側通電時間が大きいほど、放電後の設定時間tiにおける二次電流の値は大きくなる。また、放電後の設定時間tiの時間がt1、t2、t3(t1<t2<t3)と変化する場合、放電後の設定時間tiの時間が長いほど、放電後の設定時間tiにおける二次電流の値は小さくなる。なお、一次側通電時間は、点火装置である点火コイル16への操作量として、例えば、ROM23b等のメモリに格納される。
[数6]
[数7]
[数8]
次に、流速算出部32における流速の算出動作について図9を参照して説明する。
図9は、流速算出部32における流速の算出動作を示すフローチャートである。
[数12]
次に、流速範囲算出部33の動作例について図10を参照して説明する。
図10は、流速範囲算出部33の動作例を示すフローチャートである。
次に、目標出力算出部34の動作例について図11及び図12を参照して説明する。
図11は、点火プラグ17の周囲の流速upと目標出力との関係を示す図である。
図12に示すように、目標出力算出部34は、流速範囲算出部33から入力された最大値更新フラグ情報の値を判定する(ステップS41)。ステップS41の処理において、最大値更新フラグがTrueであると目標出力算出部34が判定した場合、目標出力算出部34は、図11に示す流速と目標出力の関係に基づいて目標値を設定する(ステップS42)。そして、目標出力算出部34は、設定した目標値を操作量算出部35に出力する。
次に、点火制御部24における算出動作のタイムチャートについて図13を参照して説明する。
図13は、点火制御部24における各種情報の算出動作を示すタイムチャートである。
次に、図14から図17を参照して第2の実施の形態例にかかる点火制御部について説明する。
図14は、第2の実施の形態例にかかる点火制御部における放電エネルギ制御の概要を示す制御ブロック図である。
図15は、流速補正部133の動作例を示すフローチャートである。
[数13]
次に、ステップS52の処理で行われる補正方法について説明する。
補正方法の一例としては、流速算出部132で算出した流速と補正後の流速算出値の関係を予め実施された実験により求めて、マップデータを作成し、ROM23b等のメモリに格納する。この作成したマップデータと、取得した流速算出値に基づいて、流速補正値を算出する。そして、流速補正部133は、算出した流速補正値に基づいて、流速算出値を補正する。
図16に示すように、補正前の流速upに比べて、補正後の流速uaが大きくなっていることが分かる。また、筒内圧力が大きいほど、補正前の流速upと補正後の流速uaの差は小さくなっていることが分かる。図16に示すようなマップデータを用いることで、新たにセンサを追加することなく、流速の補正を行うことができる。
他の補正方法では、流速算出部132で算出した流速upと、実際のガス流速の間の差はマクスウェルの応力により生じるとしている。そして、補正後の流速uaは、マクスウェルの応力から導出された数14により算出される。
[数14]
図17A及び図17Bは、放電路の先端部に作用する力の関係を示す図である。図17Aには、放電路が伸びた状態を示し、図17Bは、図17Aに示す放電路のA-A’線断面から先端部分を抜き出した図である。
[数17]
[数18]
次に、図18から図21を参照して第3の実施の形態例にかかる点火制御部及びタンブル制御弁制御部について説明する。
図18は、第3の実施の形態例にかかる点火制御部及びタンブル制御弁制御部における放電エネルギ制御の概要を示す制御ブロック図である。
次に、図19を参照してタンブル制御弁制御部177の動作例について説明する。
図19は、タンブル制御弁制御部177の動作例を示すフローチャートである。
次に、図20を参照してタンブル制御弁状態判定部178の動作例について説明する。
図20は、タンブル制御弁状態判定部178の動作を示すフローチャートである。
次に、図21を参照して点火プラグ状態判定部179の動作例について説明する。
図21は、点火プラグ状態判定部179の動作を示すフローチャートである。
[数19]
Claims (1)
- シリンダの筒内に配置された点火プラグと、前記点火プラグに電圧を印加する点火コイルとを備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置において、
前記点火コイルの二次側に設置された電流センサが放電開始後に計測した二次電流及び点火時期における前記シリンダの前記筒内の圧力である筒内圧力、前記点火プラグの中心電極と接地電極の距離であるギャップ間距離に基づいて、放電直後の放電路の長さがギャップ間の距離と等しい条件、すなわち最短放電条件である基準条件での前記点火プラグの最短放電路でのギャップ間の電圧である基準ギャップ間電圧を算出するギャップ間電圧算出部と、
前記基準ギャップ間電圧に基づいて、前記点火プラグの周囲のガスの流速を算出する流速算出部と、を備え、
前記点火時期における前記シリンダの前記筒内圧力は、前記シリンダの筒内の圧力を計測する筒内圧力センサが計測した計測値、又は、吸気圧センサで検出した吸気圧力と吸気弁閉じ時期の筒内容積、点火時期の筒内容積に基づいて算出、或いは、予め作成された内燃機関の回転数とトルクを軸とするマップとした点火時期の圧力のマップデータから算出され、
前記ギャップ間電圧算出部は、放電開始後の設定時間が経過した後の二次電流及び、放電開始後の設定時間が経過した後の前記点火コイルに生じた二次電圧に基づいて、前記点火コイルの二次側に接続された抵抗と前記二次電流の積と、前記二次電圧との差から放電開始後の前記設定時間が経過した後の前記点火プラグのギャップ間電圧である放電後ギャップ間電圧を算出し、
前記流速算出部は、前記基準ギャップ間電圧と前記放電後ギャップ間電圧との電圧比を算出し、算出した前記電圧比と予め設定された係数に基づいて、放電開始後の前記設定時間での放電路長さを算出し、算出した前記放電路長さと前記ギャップ間距離に基づいて前記流速を算出し、
前記流速算出部が算出した前記流速を、所定サイクル数保持し、保持した複数の前記流速の最大値を算出し、算出した前記流速の最大値と予め設定された流速と目標出力の関係に基づいて前記点火コイルに出力する目標出力を設定する
内燃機関制御装置。
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