JPH07119513A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼制御装置

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JPH07119513A
JPH07119513A JP5262463A JP26246393A JPH07119513A JP H07119513 A JPH07119513 A JP H07119513A JP 5262463 A JP5262463 A JP 5262463A JP 26246393 A JP26246393 A JP 26246393A JP H07119513 A JPH07119513 A JP H07119513A
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JP
Japan
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torque fluctuation
combustion
egr
intake throttle
engine
Prior art date
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Pending
Application number
JP5262463A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Gono
武 郷野
Soichi Matsushita
宗一 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP5262463A priority Critical patent/JPH07119513A/ja
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筒内噴射式火花点火内燃機関においてトルク
変動の小さい安定燃焼状態とNOxの少ない燃焼状態が
両立する非常に狭い領域内で燃焼が行われる様に燃焼を
制御した筒内噴射式火花点火内燃機関を提供することを
目的とする。 【構成】 吸気絞り手段と排気ガス再循環手段とを有す
る筒内噴射式火花点火内燃機関において、燃焼圧センサ
を設けて燃焼圧変動を求め、その変動値と予め設定して
おいた基準値とを比較演算し、変動値が基準値よりも大
きい場合は吸気絞り手段の開弁量を増大、または排気ガ
ス再循環手段の排気ガス還流量を減少させ、変動値が基
準値よりも小さい場合は吸気絞り手段の開弁量を減少、
または排気ガス再循環手段の排気ガス還流量を増大させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に吸気絞り手段と排
気ガス再循環手段とを有する筒内噴射式火花点火内燃機
関のトルク変動とNOx排出量を同時に基準値以下に抑
える燃焼制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】筒内噴射式火花点火内燃機関としては、
例えば、特開平2−146239号公報に示された様な
ものがあり、同公報によれば、吸気絞り装置を備えた筒
内噴射式火花点火内燃機関が開示されている。ところ
で、筒内噴射式火花点火内燃機関においては、ポート噴
射の様に燃料と空気を吸気系内部で予混合して形成した
可燃混合気を燃焼室内に導入して点火をし、燃焼を行う
のではなくて、空気と燃料を別々に燃焼室内に導入し、
燃焼室内で層状に可燃混合気の形成を行い、その混合気
の層に点火をし、その火炎が拡がることによって全体の
燃焼が行われる。そして、筒内噴射では吸い込みガス量
(未混合)は回転数、負荷で決まる燃料噴射量に対し一
定とされ、EGRを用いる場合には、吸気絞り弁を併設
し、EGRガスの量と吸気絞り弁を通って流入する新気
の量の和が一定になる様にされ、吸気絞り弁の開度と、
EGR流量制御弁の開度と、NOx排出量と、機関のト
ルク変動の関係は図3に示す様になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】図3から明らかな様
に、吸気絞り弁の開度を小さくし、A/Fをリッチ化す
るか、または、EGR流量制御弁の開度を大きくしてE
GR流量を多くしていくとNOx排出量は少なくなって
いくが、ある程度以上まで進めると、過濃の混合気が形
成され正常な燃焼が出来なくなり機関トルク変動は大き
くなりついには許容できるレベルを超えてしまう。一
方、吸気絞り弁の開度を大きくし、A/Fをリーン化す
るか、または、EGR流量制御弁の開度を小さくしてE
GR流量を少なくしていくとNOx排出量が多くなって
いき、ある程度以上まで進めると、薄過ぎる混合気しか
形成されなくなり、やはり正常な燃焼が出来なくなり機
関トルク変動は大きくなり、ついには許容できるレベル
を超えてしまう。したがって、トルク変動の小さい安定
燃焼状態とNOxの少ない低NOx燃焼状態が両立する
領域は非常に狭く、逆にトルク変動の小さい安定燃焼状
態とNOxの少ない低NOx燃焼状態を両立させ続ける
ためには吸気絞り弁とEGR流量制御弁を非常に狭い範
囲で制御する必要がある。ところが、前記、特開平2−
146239号公報に示された方法を含め、トルク変動
の小さい安定燃焼状態とNOxの少ない低NOx燃焼状
態を両立させ続けるために吸気絞り弁とEGR流量制御
弁を非常に狭い範囲で制御する方法は未解決である。本
発明は上記問題に鑑み、筒内噴射式火花点火内燃機関に
おいてトルク変動の小さい安定燃焼状態とNOxの少な
い低NOx燃焼状態が両立する非常に狭い領域内で燃焼
が行われる様に燃焼を制御した筒内噴射式火花点火内燃
機関を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、吸気絞
り手段と排気ガス再循環手段とを有する筒内噴射式火花
点火内燃機関において、トルク変動検出手段を具備し、
該トルク変動検出手段のトルク変動検出結果に基づいて
吸気絞り手段の開弁量と排気ガス再循環手段の開弁量の
少なくとも一方を制御することを特徴とする筒内噴射式
火花点火内燃機関が提供される。
【0005】
【作用】トルク変動検出結果に応じて吸気絞り手段の開
弁量またはEGR手段の開弁量の少なくとも一方を制御
する。
【0006】
【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図1は本発明を適用した筒内噴射式火花点火内燃
機関の実施例を示す。同図において、1は機関本体、2
はエアクリーナ、3は吸気マニホールド、4は吸気マニ
ホールド3の上流に配設された電子スロットルであっ
て、請求項1の吸気絞り手段としての作用をおこない、
電子スロットル4はアクセルペダル5に結合されたアク
セル開度センサ5aと後述の電子制御ユニット20を介
して電気的に接続されている。6はシリンダを示し、7
はシリンダ6の内部に直接燃料を噴射する筒内噴射弁を
示している。8は排気マニホールドであり、9は排気ガ
スの一部を吸気マニホールド3に還流させるEGRパイ
プであってその途中にはEGR流量制御弁10が配設さ
れている。11はクランク角センサであって機関回転数
Ne に比例した出力パルスを発生する。12は燃焼圧セ
ンサであって請求項1のトルク変動検出手段として各気
筒の燃焼圧力信号を送出する作用をおこなう。
【0007】電子制御ユニット(ECU)20は、双方
向性バスによって相互に接続されたROM(リードオン
リメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、CP
U(中央処理装置)、入力ポート、出力ポート等を備え
たディジタルコンピュータとして構成され、本発明によ
る実施例では、機関1の燃料噴射量制御、点火時期制御
等の基本制御を行う他、請求項1のトルク変動検出手段
が検出した検出結果と所定の基準値との比較演算を行
い、比較演算結果に応じて吸気絞り手段と排気ガス再循
環手段の開度制御を行う。ECU20の入力ポートに
は、クランク角センサ11の出力パルスが入力された
り、アクセル開度センサ5aや燃焼圧センサ12からの
信号が図示しないアナログ/ディジタル変換器(A/D
変換器)を介して入力されたりする他、図示しないエア
フローメータ、O2 センサ、冷却水温センサ等からの信
号が入力される。また、ECU20の出力ポートはEG
R制御弁10に接続され、EGR用排気ガスの還流量の
制御を行ったり、電子スロットル4に接続されてスロッ
トル開度の制御を行ったり、筒内噴射弁7に接続されて
燃料噴射量の制御を行ったりする他、図示しない点火プ
ラグに接続されて点火時期制御を行っている。なお、燃
焼圧センサ12をトルク変動検出手段として用いている
のは、機関の発生するトルクを直接的に計測することは
自動車に搭載された状態にある機関においては殆ど不可
能であって、一方、燃焼圧センサは、既に本願出願人に
よっても実用化されており、またトルク変動のもととな
る燃焼圧力の変動を捉えることができむしろ好適である
ためである。
【0008】次に、上記の様に構成された実施例におけ
る制御の詳細をフローチャートによって説明するが基本
的には次の3つの内容に分けられる。第1は、運転条件
を読み込む。(制御フローチャートのステップ10
1)。第2は、運転条件下で、トルク変動とNOxが共
に基準値以下になる吸気絞り弁の開度とEGR制御弁の
開度を求める。(制御フローチャートのステップ102
からステップ103)。第3は、現在の燃焼のトルク変
動が基準値を超えているかどうか判定する(制御フロー
チャートのステップ104からステップ105)。第4
は、判定の結果、トルク変動が基準値を超えている場合
には、トルク変動が小さくなるように変数の値を変える
(制御フローチャートのステップ106からステップ1
08)。
【0009】なお、前述した様に、実際には燃焼圧の変
動を求めることによってトルク変動を捉えているので図
2に記載の制御のフローチャートの各ステップの作動内
容は以下の様になる。 ・ステップ101では、機関回転速度Ne とアクセル開
度ACCPを読み込みステップ102に進む。 ・ステップ102では、基本噴射量Ta を計算しステッ
プ103に進む。 ・ステップ103では、機関回転速度Ne とアクセル開
度ACCPと基本噴射量Ta からスロットル開度θa 、
EGR制御弁開度θe を計算しステップ104に進む。 ・ステップ104では、燃焼圧Pi を読み込む。 ・ステップ105では、燃焼変動ΔPi /Pi を計算し
ステップ106に進む。 ・ステップ106では、燃焼変動ΔPi /Pi が基準値
Aより大きいかどうかを判定し、大きければステップ1
07に進み、吸気絞り弁開度θa をθa +Δθa、ある
いは、およびEGR量制御弁開度θe をθe −Δθe に
する補正を行い、小さければステップ108に進み、吸
気絞り弁開度θa をθa −Δθa 、あるいは、およびE
GR量制御弁開度θe をθe +Δθe にする補正を行
う。ここで、燃焼変動ΔPi /Pi は、例えば、Pi を
あるクランク角度間の平均値とし、ΔPi をその間の分
散とした様なものが考えられるがエンジンのトルクの変
動を捉えることができるものであれば他のものでも良
い。
【0010】上記の様に制御することによって、例え
ば、初期状態として燃焼変動ΔPi /Pi が基準値Aよ
り大きい場合を考えると(図3のR)、この場合には、
先ず、吸気絞り弁開度を増しA/Fをリーンにする、ま
たはEGR量制御弁開度を減じてEGR量を減らす様に
補正がかけられ燃焼変動ΔPi /Pi が減少していく
(図3の矢印X)、そして燃焼変動ΔPi /Pi が基準
値Aよりも小さくなると(図3のL)、逆に、吸気絞り
弁開度を減じA/Fをリッチにする、またはEGR量制
御弁開度を増してEGR量を増やす様に補正がかけられ
る(図3の矢印Y)。
【0011】
【発明の効果】本発明は、上記の様に構成され作用し、
トルク変動を検出して、その値が基準値よりも大きい場
合には、吸気絞り弁開度を増しA/Fをリーンにする、
またはEGR量制御弁開度を減じてEGR量を減らす様
に補正をし、トルク変動が基準値より小さくなる様に制
御し、トルク変動が基準値よりも小さい場合には吸気絞
り弁開度を減じA/Fをリッチにする、またはEGR量
制御弁開度を増してEGR量を増やす様に補正をするの
で常にリッチ側の限界線にそった制御が行われるので、
トルク変動を基準値以内に収めながらNOxの発生を最
低レベルに保つことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す全体概略図である。
【図2】図1の制御回路の動作を説明するためのフロー
チャートである。
【図3】筒内噴射式火花点火内燃機関における、吸気絞
り弁開度、EGR量制御弁開度とNOx排出量、機関ト
ルク変動の関係を示す図である。
【符号の説明】
1…機関本体 2…エアクリーナ 3…吸気マニホールド 4…電子スロットル 5…アクセルペダル 5a…アクセル開度センサ 6…シリンダ 7…燃料噴射弁 8…排気マニホールド 9…EGRパイプ 10…EGR制御弁 11…クランク角センサ 12…燃焼圧センサ 20…電子制御ユニット(ECU)
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02M 25/07 570 Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸気絞り手段と排気ガス再循環手段とを
    有する筒内噴射式火花点火内燃機関において、トルク変
    動検出手段を具備し、該トルク変動検出手段のトルク変
    動検出結果に基づいて吸気絞り手段の開弁量と排気ガス
    再循環手段の開弁量の少なくとも一方を制御することを
    特徴とする筒内噴射式火花点火内燃機関。
JP5262463A 1993-10-20 1993-10-20 内燃機関の燃焼制御装置 Pending JPH07119513A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998026169A1 (fr) * 1996-12-13 1998-06-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Dispositif de reglage de combustion pour moteur a combustion interne
DE102005005324B4 (de) 2004-02-05 2017-03-30 Denso Corporation Steuerungsvorrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschine

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