KR101568643B1 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
내연 기관의 제어 장치(100)는 연료의 세탄가에 기초하여, 내연 기관(5)의 기통(11) 내에서의 연료의 착화에 필요한 에너지인 착화 에너지를 산출하는 착화 에너지 산출부와, 통 내 에너지의 적산값을 산출하는 통 내 에너지 적산값 산출부와, 연료가 기통 내에 분사되고 나서 통 내 에너지의 적산값이 착화 에너지 이상으로 될 때까지 필요로 하는 시간을, 착화 지연 시간으로서 산출하는 착화 지연 시간 산출부를 구비한다. The control device 100 of the internal combustion engine is provided with an ignition energy calculation section for calculating ignition energy which is energy required for ignition of fuel in the cylinder 11 of the internal combustion engine 5 based on the cetane number of the fuel, An ignition delay time calculating unit that calculates an ignition delay time which is a time required until the accumulated value of the in-cylinder energy becomes equal to or higher than the ignition energy after the fuel is injected into the cylinder, And a time calculating unit.
Description
본 발명은, 내연 기관의 제어 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine.
종래, 연료 분사 밸브로부터 연료가 분사되고 나서 연료가 착화될 때까지의 시간인 착화 지연 시간을 산출하는 기술이 알려져 있다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 기본 연료 분사 시기에 있어서 연료가 분사된 경우의 착화 지연 시간을 기본 연료 분사 시기에 있어서의 통 내 온도 및 통 내 압력에 기초하여 산출하는 기술이 개시되어 있다. BACKGROUND ART Conventionally, a technique has been known that calculates the ignition delay time which is the time from the injection of fuel from the fuel injection valve to the ignition of the fuel. For example, Patent Document 1 discloses a technique for calculating the ignition delay time when fuel is injected at the base fuel injection timing based on the cylinder inner temperature and the cylinder inner pressure at the base fuel injection timing.
그런데, 착화 지연 시간은 연료의 세탄가에 따라서 변화한다고 생각할 수 있지만, 특허문헌 1에 관한 기술에서는, 착화 지연 시간의 산출에 사용되는 파라미터에 세탄가가 사용되고 있지 않으므로, 세탄가에 따른 착화 지연 시간을 반드시 고정밀도로 산출할 수 있다고는 말할 수 없었다. However, in the technology related to Patent Document 1, since the cetane number is not used as the parameter used for calculating the ignition delay time, the ignition delay time according to the cetane number must be precisely set to a high accuracy I could not say that I could calculate the road.
본 발명은, 세탄가에 따른 착화 지연 시간을 고정밀도로 산출할 수 있는 내연 기관의 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a control apparatus for an internal combustion engine capable of accurately calculating ignition delay time according to cetane number.
본 발명에 관한 내연 기관의 제어 장치는, 연료의 세탄가에 기초하여, 내연 기관의 기통 내에서의 연료의 착화에 필요한 에너지인 착화 에너지를 산출하는 착화 에너지 산출부와, 통 내 에너지의 적산값을 산출하는 통 내 에너지 적산값 산출부와, 연료가 상기 기통 내에 분사되고 나서 상기 통 내 에너지의 적산값이 상기 착화 에너지 이상으로 될 때까지 필요로 하는 시간을, 착화 지연 시간으로서 산출하는 착화 지연 시간 산출부를 구비한다. The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes an ignition energy calculating section for calculating an ignition energy which is energy required for ignition of fuel in a cylinder of an internal combustion engine based on the cetane number of fuel, And an ignition delay time calculating unit that calculates an ignition delay time for calculating a time required until the integrated value of the in-cylinder energy becomes equal to or higher than the ignition energy after the fuel is injected into the cylinder, And a calculating unit.
본 발명에 관한 내연 기관의 제어 장치에 의하면, 연료가 기통 내에 분사되고 나서 통 내 에너지의 적산값이 세탄가에 기초하여 산출된 착화 에너지 이상으로 될 때까지 필요로 하는 시간을 착화 지연 시간으로서 산출할 수 있다. 그에 의해, 세탄가에 따른 착화 지연 시간을 고정밀도로 산출할 수 있다. According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the time required until the integrated value of the in-cylinder energy becomes equal to or higher than the ignition energy calculated based on the cetane number after the fuel is injected into the cylinder is calculated as the ignition delay time . Thereby, the ignition delay time according to the cetane number can be calculated with high accuracy.
상기 구성은, 상기 착화 지연 시간 산출부에 의해 산출된 상기 착화 지연 시간에 기초하여, 연료의 분사 시기를 제어하는 제어부를 구비하고 있어도 좋다. The configuration may include a control unit for controlling the fuel injection timing based on the ignition delay time calculated by the ignition delay time calculating unit.
이 구성에 의하면, 세탄가에 따른 착화 지연 시간에 기초하여 연료의 분사 시기를 제어할 수 있다. 그에 의해, 내연 기관의 연료로서 당초 상정하고 있었던 세탄가와는 다른 세탄가의 연료가 사용된 경우라도, 연비나 에미션 등의 연소 상태가 악화되는 것을 억제할 수 있다. According to this configuration, the fuel injection timing can be controlled based on the ignition delay time corresponding to the cetane number. Thereby, even when cetane fuel different from the cetane number originally assumed as the fuel of the internal combustion engine is used, deterioration of the combustion state such as fuel consumption and emission can be suppressed.
본 발명에 따르면, 세탄가에 따른 착화 지연 시간을 고정밀도로 산출할 수 있는 내연 기관의 제어 장치를 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to provide a control apparatus for an internal combustion engine capable of accurately calculating ignition delay time according to cetane number.
도 1은 제어 장치가 적용되는 내연 기관의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 2는 제어 장치가 착화 지연 시간 산출 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3의 (a)는 착화 에너지를 세탄가에 관련지어서 규정한 맵의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 3의 (b)는 착화 지연 시간의 산출 방법을 시각적으로 설명하기 위한 모식 도이다.1 is a schematic view showing an example of an internal combustion engine to which a control device is applied.
2 is a diagram showing an example of a flow chart when the control apparatus executes ignition delay time calculation control.
Fig. 3 (a) is a schematic diagram showing an example of a map defined by associating the ignition energy with the cetane number.
FIG. 3 (b) is a schematic diagram for visually explaining a calculation method of the ignition delay time.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 설명한다. Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described.
<실시예><Examples>
본 발명의 실시예에 관한 내연 기관의 제어 장치[이하, 제어 장치(100)라고 칭함]에 대해 설명한다. 우선, 제어 장치(100)가 적용되는 내연 기관의 구성의 일례에 대해 설명하고, 계속해서 제어 장치(100)의 상세에 대해 설명한다. 도 1은, 제어 장치(100)가 적용되는 내연 기관(5)의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 1에 도시하는 내연 기관(5)은 차량에 탑재되어 있다. 본 실시예에서는 내연 기관(5)의 일례로서, 압축 착화식 내연 기관, 구체적으로는 디젤 기관을 사용한다. 내연 기관(5)은 기관 본체(10)와, 흡기 통로(20)와, 배기 통로(21)와, 스로틀(22)과, 연료 분사 밸브(30)와, 커먼 레일(40)과, 펌프(41)와, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 통로(50)와, EGR 밸브(51)와, 과급기(60)와, 인터쿨러(70)와, 에어 플로우 센서(80)와, 온도 센서(81)와, 통 내압 센서(82)와, 연료 성상 센서(83)와, 제어 장치(100)를 구비하고 있다. A control apparatus for an internal combustion engine (hereinafter referred to as control apparatus 100) according to an embodiment of the present invention will be described. First, an example of the configuration of the internal combustion engine to which the
기관 본체(10)는 기통(11)이 형성된 실린더 블럭과, 실린더 블럭의 상부에 배치된 실린더 헤드와, 기통(11)에 배치된 피스톤을 갖고 있다. 본 실시예에 있어서, 기통(11)의 수는 복수(구체적으로는 4개)이다. 흡기 통로(20)는 하류측이 분기되어 각각의 기통(11)에 접속하고 있다. 흡기 통로(20) 중 상류측의 단부로부터는 신선한 공기가 유입된다. 배기 통로(21)는 상류측이 분기되어 각각의 기통(11)에 접속하고 있다. 스로틀(22)은 흡기 통로(20)에 배치되어 있다. 스로틀(22)은 제어 장치(100)로부터의 지시를 받아 개폐함으로써, 기통(11)에 도입되는 공기량을 조정한다. The engine main body 10 has a cylinder block in which a cylinder 11 is formed, a cylinder head disposed in an upper portion of the cylinder block, and a piston arranged in the cylinder 11. In the present embodiment, the number of the cylinders 11 is plural (specifically, four). The downstream side of the
연료 분사 밸브(30), 커먼 레일(40) 및 펌프(41)는 배관에 의해 연통되어 있다. 차량에 탑재된 연료 탱크(42)에 저류된 연료(본 실시예에서는 연료로서 경유를 사용함)는, 펌프(41)에 의해 압송되어 커먼 레일(40)에 공급되고, 커먼 레일(40)에 있어서 고압으로 된 후에 연료 분사 밸브(30)에 공급된다. 본 실시예에 관한 연료 분사 밸브(30)는, 각각의 기통(11)에 연료를 직접 분사하도록 기관 본체(10)에 복수 배치되어 있다. The
EGR 통로(50)는, 기통(11)으로부터 배출된 배기의 일부를 기통(11)에 재순환시키는 통로이다. 이 이후, 기통(11)에 도입되는 배기를 EGR 가스라고 칭하는 경우가 있다. 본 실시예에 관한 EGR 통로(50)는, 흡기 통로(20)의 통로 도중과 배기 통로(21)의 통로 도중을 접속하고 있다. EGR 밸브(51)는 EGR 통로(50)에 배치되어 있다. EGR 밸브(51)는, 제어 장치(100)로부터의 지시를 받아서 개폐함으로써 EGR 가스의 양을 조정하고 있다. The EGR
과급기(60)는 내연 기관(5)에 흡입되는 공기를 압축하는 장치이다. 과급기(60)는 배기 통로(21)에 배치된 터빈(61)과, 흡기 통로(20)에 배치된 압축기(62)를 구비하고 있다. 터빈(61) 및 압축기(62)는 연결 부재에 의해 연결되어 있다. 터빈(61)이 배기 통로(21)를 통과하는 배기로부터의 힘을 받아서 회전한 경우, 터빈(61)에 연결된 압축기(62)도 회전한다. 압축기(62)가 회전함으로써, 흡기 통로(20)의 공기는 압축된다. 그에 의해, 기통(11)에 유입되는 공기는 과급된다. 인터쿨러(70)는 흡기 통로(20)의 압축기(62)보다도 하류측 또한 스로틀(22)보다도상류측에 배치되어 있다. 인터쿨러(70)에는 냉매가 도입된다. 인터쿨러(70)는 인터쿨러(70)에 도입된 냉매에 의해 흡기 통로(20)의 공기를 냉각하고 있다. 또한, 인터쿨러(70)에 도입되는 냉매의 유량은 제어 장치(100)가 제어하고 있다. The turbocharger (60) is a device for compressing the air sucked into the internal combustion engine (5). The
에어 플로우 센서(80)는 흡기 통로(20)의 공기량(g/s)을 검출하는 센서이다. 에어 플로우 센서(80)는 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. 또한 본 실시예에 관한 에어 플로우 센서(80)는 흡기 통로(20)의 압축기(62)보다도 상류측에 배치되어 있지만, 에어 플로우 센서(80)의 배치 개소는 이에 한정되는 것은 아니다. 온도 센서(81)는 흡기 통로(20)의 공기의 온도를 검출하는 센서이다. 온도 센서(81)는 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. 본 실시예에 관한 온도 센서(81)는 흡기 통로(20)의 스로틀(22)보다도 하류측의 부위에 배치되어 있지만, 온도 센서(81)의 배치 개소는 이에 한정되는 것은 아니다. 통 내압 센서(82)는 기통(11) 내의 압력인 통 내압을 검출하는 센서이다. 통 내압 센서(82)는 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. 본 실시예에 관한 통 내압 센서(82)는 기관 본체(10)에 배치되어 있다. 연료 성상 센서(83)는 연료의 성상을 검출하는 센서이다. 연료 성상 센서(83)는 검출 결과를 제어 장치(100)에 전달한다. 본 실시예에 관한 연료 성상 센서(83)는 연료 탱크(42)에 배치되고, 연료 탱크(42)의 연료 성상을 검출하고 있지만, 연료 성상 센서(83)의 배치 개소는 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 내연 기관(5)은, 이들 센서 이외에도, 크랭크 포지션 센서 등 다양한 센서를 구비하고 있다. The
제어 장치(100)는 내연 기관(5)을 제어하는 장치이다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 내연 기관(5)의 스로틀(22), 연료 분사 밸브(30), 펌프(41), EGR 밸브(51) 및 인터쿨러(70)를 제어하고 있다. 또한 제어 장치(100)는 연료의 착화 지연 시간을 산출하고, 산출된 착화 지연 시간에 기초하여 연료의 분사 시기를 제어한다(이하, 이 제어 처리를 착화 지연 시간 산출 제어라고 칭함). 본 실시예에서는, 제어 장치(100)의 일례로서, CPU(Central Processing Unit)(101), ROM(Read Only Memory)(102) 및 RAM(Random Access Memory)(103)을 구비하는 전자 제어 장치(Electronic Control Unit:ECU)를 사용한다. 또한, 후술하는 각 흐름도의 각 스텝은 CPU(101)가 실행한다. 또한 ROM(102) 및 RAM(103)은, CPU(101)의 동작에 필요한 정보를 기억하는 기억부로서의 기능을 갖고 있다. The
계속해서 제어 장치(100)의 착화 지연 시간 산출 제어의 상세에 대해 흐름도를 사용해서 설명한다. 도 2는 제어 장치(100)가 착화 지연 시간 산출 제어를 실행할 때의 흐름도의 일례를 나타내는 도면이다. 제어 장치(100)는, 도 2의 흐름도를 소정 주기로 반복 실행한다. 우선, 제어 장치(100)는 연료의 세탄가(CN)를 취득한다(스텝 S10). 여기서, 세탄가란, 착화성을 나타내는 지표를 말하고, 그 값이 커질수록 연료는 착화되기 쉬워지고, 그 값이 작아질수록 연료는 착화되기 어려워진다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 연료 성상 센서(83)의 검출 결과에 기초하여 세탄가를 취득한다. 또한 연료 성상 센서(83)의 검출 결과로부터 세탄가를 취득하는 구체적인 방법은, 공지의 방법을 적용할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다. Next, details of the ignition delay time calculation control of the
또한 제어 장치(100)에 의한 세탄가의 구체적인 취득 방법은, 상술한 방법에 한정되는 것은 아니다. 다른 예를 들면, 세탄가가 낮을수록 내연 기관(5)에 실화가 생기기 쉬운 경향이 있으므로, 세탄가가 낮을수록 소정 기간 중의 실화의 횟수(즉 실화의 빈도)는 많아진다. 따라서 제어 장치(100)는, 소정 기간 중의 실화의 횟수를 공지의 방법을 사용해서 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 세탄가를 취득할 수도 있다. The specific method of obtaining the cetane number by the
스텝 S10 이후에 제어 장치(100)는, 스텝 S10에서 취득한 세탄가에 기초하여 착화 에너지(Ei)를 산출한다(스텝 S20). 착화 에너지란, 기통(11) 내에서의 연료의 착화(구체적으로는 압축 착화)에 필요한 에너지를 말하고, 보다 상세하게는, 연료 분사 밸브(30)로부터 연료가 기통(11) 내에 분사되고 나서 분사된 연료가 착화될 때까지의 기간에 있어서의 기통(11) 내의 공기에 부여되는 것이 필요한 열에너지를 말한다. After step S10, the
구체적으로는 본 실시예에 관한 스텝 S20은 다음과 같이 실행된다. 도 3의 (a)는 착화 에너지를 세탄가에 관련지어서 규정한 맵의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 3의 (a)에 도시되어 있는 곡선은 착화 에너지(Ei)를 나타내고 있고, 세탄가(CN)가 높아질수록 낮은 값을 채용한다. 즉 도 3의 (a)의 맵은, 세탄가가 높아질수록 착화 에너지가 낮아지도록 착화 에너지를 세탄가에 관련지어서 규정한 맵으로 되어 있다. 도 3의 (a)의 맵은 실험, 시뮬레이션 등에 의해 미리 구해 두고, 기억부에 기억시켜 둔다. 스텝 S20에 있어서 제어 장치(100)는, 스텝 S10에서 취득된 세탄가에 대응한 착화 에너지를 도 3의 (a)의 맵으로부터 추출하고, 추출된 착화 에너지를 기억부에 일시적으로 기억함으로써, 세탄가에 기초하여 착화 에너지를 취득하고 있다. 도 3의 (a)의 맵의 사용예를 들면, 예를 들어 스텝 S10에서 취득된 세탄가가 A인 경우, 제어 장치(100)는 착화 에너지로서 B의 값을 취득한다. 또한, 스텝 S20에 관한 착화 에너지의 구체적인 취득 방법은, 이와 같은 맵에 기초하여 취득하는 방법으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 제어 장치(100)는, 소정의 연산식에 기초하여 착화 에너지를 산출할 수도 있다. More specifically, step S20 of the present embodiment is executed as follows. 3 (a) is a schematic diagram showing an example of a map defined by associating the ignition energy with the cetane number. The curve shown in FIG. 3 (a) shows the ignition energy Ei, and a lower value is adopted as the cetane number CN increases. That is, the map of FIG. 3 (a) is a map defining the ignition energy associated with the cetane number so that the ignition energy decreases as the cetane number increases. The map of FIG. 3 (a) is obtained in advance by experiment, simulation, and the like, and is stored in the storage unit. In step S20, the
스텝 S20 이후에 제어 장치(100)는, 통 내 에너지의 적산값인 통 내 에너지 적산값(Ea)을 산출한다(스텝 S30). 통 내 에너지 적산값이란, 연료가 기통(11) 내에 분사되고 나서의 기통(11) 내(즉 통 내)에 부여된 에너지(즉 통 내 에너지)의 적산값을 말한다. 이해를 용이하게 하기 위해 다른 표현으로 이를 설명하면 통 내 에너지 적산값이란, 기통(11) 내에의 연료 분사 개시 시점으로부터의 통 내에 부여된 에너지(통 내 에너지)의 적산값을 말하고, 보다 구체적으로는, 기통(11) 내에의 연료 분사 개시 시점을 적산의 기산점으로서, 기통(11) 내의 공기, 연료 및 혼합기(연료+공기)에 부여된 열에너지를 적산한 것을 말한다. After step S20, the
스텝 S30의 구체적인 실행 방법은, 통 내 에너지 적산값을 산출할 수 있는 것이면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는 일례로서 다음의 수법에 의해 통 내 에너지 적산값을 산출한다. 구체적으로는 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 통 내압[기통(11) 내의 압력]과 통 내 온도[기통(11) 내의 온도]에 기초하여 통 내 에너지 적산값을 산출한다. 보다 구체적으로는 제어 장치(100)는, 이하에 나타내는 수학식 1(이것은 Livengood-Wu의 식으로서 알려져 있음)에 기초하여 통 내 에너지 적산값(Ea)을 산출한다. 수학식 1에 관한 Livengood-Wu의 식은, 통 내 에너지 적산값을 통 내압 및 통 내 온도에 기초하여 산출하는 연산식이며, 제어 장치(100)의 기억부가 미리 기억해 둔다. The concrete execution method of step S30 is not particularly limited as long as it can calculate the integrated energy value in the cylinder. However, the
수학식 1에 있어서, τ0은 연료가 기통(11) 내에 분사된 시간이며, 이것은 연료 분사 밸브(30)가 연료를 분사한 시간이다. 또한, 이것은 후술하지만, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 스텝 S40에서 착화가 생겼다고 판정될 때까지 스텝 S30을 실행한다. 그로 인해, 본 실시예에 있어서 τ1은, 스텝 S40에서 착화가 생겼다고 판정된 시간으로 된다. 따라서, 본 실시예에 관한 통 내 에너지 적산값(Ea)은, 연료가 기통(11) 내에 분사되고 나서 착화가 생겼다고 판정될 때까지 동안의 통 내 에너지의 적산값이라고 할 수도 있다. In Equation (1),? 0 is the time at which the fuel is injected into the cylinder 11, which is the time at which the
또한 수학식 1에 있어서, P는 통 내압이며, T는 통 내 온도이다. 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 통 내압을 통 내압 센서(82)의 검출 결과에 기초하여 취득한다. 단 통 내압의 구체적인 취득 방법은 이에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 제어 장치(100)는, 통 내압을 통 내압과 상관을 갖는 지표에 기초하여 취득해도 좋다. 또한 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 통 내 온도를, 통 내 온도와 상관을 갖는 지표에 기초하여 취득한다. 이 지표의 일례로서, 제어 장치(100)는 흡기 통로(20)의 공기의 온도(공기온) 및 내연 기관(5)의 부하를 사용하고 있다. 또한 공기온이 높을수록 통 내 온도는 높아지고, 부하가 높을수록 통 내 온도도 높아진다. 이 경우, 제어 장치(100)의 기억부에는, 통 내 온도가 공기온 및 부하(본 실시예에서는 부하의 일례로서 회전수를 사용함)에 관련지어서 규정된 맵이 기억되어 있다. 제어 장치(100)는, 온도 센서(81)의 검출 결과에 기초하여 흡기 통로(20)의 공기온을 취득하고, 크랭크 포지션 센서의 검출 결과에 기초하여 내연 기관(5)의 회전수를 취득한다. 제어 장치(100)는, 취득된 공기온 및 회전수에 기초하여 기억부의 맵으로부터 통 내 온도를 추출하고, 추출된 통 내 온도를 수학식 1의 통 내 온도(T)로서 사용한다. In Equation (1), P is the internal pressure and T is the internal temperature. The
단 제어 장치(100)에 의한 통 내 온도의 취득 방법은 상기 방법으로 한정되는 것은 아니다. 다른 예를 들면, 예를 들어 통 내압과 통 내 온도는 상관을 갖고 있으므로, 제어 장치(100)는 통 내압 센서(82)의 검출한 통 내압에 기초하여 통 내 온도를 취득할 수도 있다. 또한, 가령 내연 기관(5)이 통 내 온도를 직접 검출할 수 있는 온도 센서를 구비하고 있는 경우, 제어 장치(100)는 이 온도 센서의 검출 결과에 기초하여 통 내 온도를 취득할 수도 있다. The method of obtaining the in-cylinder temperature by the
또한 수학식 1에 있어서, a, b 및 n은 소정의 상수이다. 본 실시예에서는, 수학식 1의 a, b 및 n으로서, 소정의 세탄가를 갖는 연료에 대응하는 a, b 및 n의 값을 사용한다. 구체적으로는 본 실시예에서는, 소정의 세탄가의 일례로서, 연료가 일반적인 세탄가인 53을 사용한다. 그리고 세탄가가 53인 연료가 사용된 경우에 수학식 1을 만족하는 a, b 및 n을 미리 구해 두고, 이 a, b 및 n의 값을 수학식 1의 a, b 및 n으로서 사용한다. 이와 같이 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 수학식 1의 a, b 및 n으로서, 세탄가에 따라서 다른 값을 사용하는 것이 아니라, 소정의 세탄가(구체적으로는 연료가 일반적인 세탄가인 53)의 연료에 대응하는 a, b 및 n의 값(상수)을 사용하고 있다. In Equation (1), a, b and n are predetermined constants. In the present embodiment, values a, b, and n corresponding to the fuel having a predetermined cetane number are used as a, b, and n in Equation (1). Specifically, in this embodiment, as an example of a predetermined cetane number, 53, which is a fuel having a general cetane number, is used. When a fuel having a cetane number of 53 is used, the values a, b and n satisfying the expression (1) are obtained in advance, and the values of a, b and n are used as a, b and n in the expression (1). As described above, the
스텝 S30 이후에 제어 장치(100)는, 스텝 S30에서 취득된 통 내 에너지 적산값(Ea)이 스텝 S20에서 취득된 착화 에너지(Ei) 이상인지 여부를 판정한다(스텝 S40). 또한 제어 장치(100)는, 통 내 에너지 적산값(Ea)이 착화 에너지(Ei) 이상이라고 판정한 경우("예"의 경우), 기통(11) 내의 연료가 착화되었다(즉, 착화가 생겼다)고 판정한다. 제어 장치(100)는 통 내 에너지 적산값(Ea)이 착화 에너지(Ei) 이상이라고 판정하지 않았던 경우("아니오"의 경우), 착화가 생기지 않았다고 판정한다. 또한 제어 장치(100)는 스텝 S40에서 "아니오"라고 판정한 경우, 스텝 S30을 실행하고, 계속해서 스텝 S40을 실행한다. 그 결과, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 스텝 S40에서 "예"라고 판정될 때까지, 스텝 S30에 관한 수학식 1의 연산을 반복 실행한다. After step S30, the
스텝 S40에서 "예"라고 판정된 경우, 제어 장치(100)는 착화 지연 시간을 산출한다(스텝 S50). 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 연료 분사 밸브(30)로부터 연료가 기통(11) 내에 분사되고 나서, 스텝 S30에서 취득된 통 내 에너지 적산값(Ea)이 스텝 S20에서 취득된 착화 에너지(Ei) 이상으로 될 때까지 필요로 하는 시간을 착화 지연 시간으로서 산출한다. 구체적으로는 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 연료 분사 밸브(30)로부터 연료가 분사되고 나서 스텝 S40의 판정 처리가 "예"라고 판정될 때까지 필요로 하는 시간을 취득하고, 이 취득된 시간을 착화 지연 시간으로서 취득한다. If "YES" in the step S40, the
스텝 S50을 도면을 사용해서 설명하면 다음과 같게 된다. 도 3의 (b)는 착화 지연 시간의 산출 방법을 시각적으로 설명하기 위한 모식도이다. 도 3의 (b)의 종축은 통 내 에너지 적산값(Ea)을 나타내고, 횡축은 분사 개시로부터의 경과 시간을 나타내고 있다. 도 3의 (b)에 도시되어 있는 기울어진 직선은, 통 내 에너지 적산값의 시간 변화를 나타내는 직선이며, 횡축에서 우측으로 갈수록 상승하고 있다. 여기서, 분사 개시로부터의 경과 시간이 C가 된 시점에 있어서 통 내 에너지 적산값(Ea)이 착화 에너지(Ei) 이상으로 되었다고 한다. 이 경우, 시간 C에 있어서 스텝 S40이 "예"라고 판정되고 또한 착화가 생겼다고 판정되게 된다. 이 경우, 제어 장치(100)는 스텝 S50에 있어서, 시간 C를 착화 지연 시간으로서 산출하게 된다. Step S50 will be described using the drawings as follows. FIG. 3 (b) is a schematic diagram for visually explaining a calculation method of the ignition delay time. The ordinate of FIG. 3 (b) represents the in-tube energy integration value Ea, and the abscissa represents the elapsed time from the start of injection. The inclined straight line shown in Fig. 3 (b) is a straight line indicating the time variation of the in-cylinder energy integration value, and rises from the horizontal axis toward the right side. Here, it is assumed that the in-cylinder energy integration value Ea becomes equal to or greater than the ignition energy Ei at the time when the elapsed time from the start of injection reaches C. In this case, it is determined at step C that step S40 is "YES " In this case, the
도 2를 참조하여, 스텝 S50 이후에 제어 장치(100)는, 스텝 S50에서 산출된 착화 지연 시간에 기초하여 연료의 분사 시기를 제어한다(스텝 S60). 구체적으로는 제어 장치(100)는, 스텝 S50에서 산출된 착화 지연 시간에 따라서, 연비나 에미션 등의 내연 기관(5)의 연소 상태를 나타내는 지표가 적절한 값이 되도록 연료의 분사 시기를 보정하고 있다. 보다 구체적으로는, 제어 장치(100)의 기억부에는 기준이 되는 착화 지연 시간(이하, 기준 착화 지연 시간이라고 칭함)이 미리 기억되어 있다. 스텝 S60에 있어서 제어 장치(100)는, 스텝 S50에서 산출된 착화 지연 시간과 기준 착화 지연 시간의 차이가 클수록(즉 스텝 S50에서 산출된 착화 지연 시간이 미리 설정된 기준 착화 지연 시간보다도 길수록), 연료의 분사 시기를 빠른 시기로 변경하고 있다. 단 스텝 S60의 구체적인 제어 내용은, 스텝 S50에서 산출된 착화 지연 시간에 따라서 연비나 에미션 등을 적정화할 수 있는 것이면, 이에 한정되는 것은 아니다. 스텝 S60 이후에 제어 장치(100)는 흐름도의 실행을 종료한다. Referring to Fig. 2, after step S50, the
또한 스텝 S10을 실행하는 제어 장치(100)의 CPU(101)는, 내연 기관(5)에 사용되는 연료의 세탄가를 취득하는 세탄가 취득부로서의 기능을 갖고 있다. 스텝 S20을 실행하는 CPU(101)는, 세탄가에 기초하여 착화 에너지를 산출하는 착화 에너지 산출부로서의 기능을 갖고 있다. 스텝 S30을 실행하는 CPU(101)는, 통 내 에너지 적산값을 산출하는 통 내 에너지 적산값 산출부로서의 기능을 갖고 있다. 스텝 S40을 실행하는 CPU(101)는, 통 내 에너지 적산값 산출부에 의해 산출된 통 내 에너지 적산값이 착화 에너지 산출부에 의해 산출된 착화 에너지 이상인지 여부를 판정하는 판정부로서의 기능을 가짐과 함께, 이 판정 결과에 기초하여 착화가 생겼는지 여부를 판정하는 착화 판정부로서의 기능도 갖고 있다. 스텝 S50을 실행하는 CPU(101)는, 연료가 기통(11) 내에 분사되고 나서 통 내 에너지 적산값이 착화 에너지 이상으로 될 때까지 필요로 하는 시간을 착화 지연 시간으로서 산출하는 착화 지연 시간 산출부로서의 기능을 갖고 있다. 스텝 S60을 실행하는 CPU(101)는, 착화 지연 시간 산출부에 의해 산출된 착화 지연 시간에 기초하여 연료의 분사 시기를 제어하는 제어부로서의 기능을 갖고 있다. The
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 연료가 기통(11) 내에 분사되고 나서 통 내 에너지 적산값이 세탄가에 기초하여 산출된 착화 에너지 이상으로 될 때까지 필요로 하는 시간을 착화 지연 시간으로서 산출할 수 있다. 그에 의해, 세탄가에 따른 착화 지연 시간을 고정밀도로 산출할 수 있다. As described above, according to the
또한, 연료의 착화 지연 시간은, 예를 들어 내연 기관(5)에 사용되고 있는 연료의 점성 등의 물리 특성 및 연료의 조성 비율 등의 화학 조성을 분석기를 사용해서 분석하고, 이 분석 결과에 기초하여 산출하는 것도 가능하다. 그러나, 차량에 이와 같은 분석기를 탑재하여, 연료를 급유할 때마다 분석기에 의해 착화 지연 시간을 산출하는 것은 용이하다고는 말할 수 없다. 이에 대해 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 전자 제어 장치(ECU)에 의해 세탄가에 따른 착화 지연 시간을 산출할 수 있기 때문에, 내연 기관(5) 및 차량에의 탑재성은 양호하다. 이와 같이 본 실시예에 관한 제어 장치(100)는, 내연 기관(5) 또는 차량에 탑재된 온 보드(즉 ECU)에 의해 착화 지연 시간을 용이하게 산출할 수 있는 점에서 산업상의 이용 가능성이 높다고 말할 수 있다. The ignition delay time of the fuel is determined by analyzing the chemical composition such as the physical properties such as the viscosity of the fuel used in the internal combustion engine 5 and the composition ratio of the fuel using an analyzer, It is also possible to do. However, it is not easy to calculate the ignition delay time by the analyzer every time fuel is supplied by mounting such an analyzer in a vehicle. On the other hand, according to the
또한 본 실시예에 관한 제어 장치(100)에 의하면, 착화 지연 시간 산출부에 의해 산출된 착화 지연 시간에 기초하여 연료의 분사 시기를 제어하고 있기 때문에(스텝 S60), 세탄가에 따른 착화 지연 시간에 기초하여 연료의 분사 시기를 제어할 수 있다. 그에 의해, 내연 기관(5)의 연료로서 당초 상정하고 있었던 세탄가와는 다른 세탄가의 연료가 사용된 경우라도, 연비나 에미션 등의 연소 상태가 악화된 것을 억제할 수 있다. Further, according to the
이상 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 특정한 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 요지 범위 내에서, 다양한 변형ㆍ변경이 가능하다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail, the present invention is not limited to these specific embodiments, but various modifications and changes may be made within the scope of the present invention described in the claims.
5 : 내연 기관
10 : 기관 본체
11 : 기통
20 : 흡기 통로
21 : 배기 통로
22 : 스로틀
30 : 연료 분사 밸브
40 : 커먼 레일
50 : EGR 통로
51 : EGR 밸브
60 : 과급기
70 : 인터쿨러
100 : 제어 장치 5: Internal combustion engine
10: engine body
11: Cylinder
20: Intake passage
21: Exhaust passage
22: Throttle
30: Fuel injection valve
40: Common rail
50: EGR passage
51: EGR valve
60: supercharger
70: Intercooler
100: Control device
Claims (2)
연료가 상기 기통 내에 분사되고 나서 상기 기통 내에 부여되는 열 에너지를 적산한 값인 통 내 에너지의 적산값을 통 내압 및 통 내 온도에 기초하여 산출하는 통 내 에너지 적산값 산출부와,
연료가 상기 기통 내에 분사되고 나서 상기 통 내 에너지의 적산값이 상기 착화 에너지 이상으로 될 때까지 필요로 하는 시간을, 착화 지연 시간으로서 산출하는 착화 지연 시간 산출부를 구비하는, 내연 기관의 제어 장치. An ignition energy calculation section for calculating, based on a cetane number of the fuel, ignition energy, which is energy required for ignition of the fuel in the cylinder of the internal combustion engine, based on a predetermined map or an arithmetic expression;
An in-cylinder energy integrated value calculation unit for calculating an integrated value of the in-cylinder energy, which is a value obtained by integrating the thermal energy given to the cylinder after the fuel is injected into the cylinder, based on the in-
And an ignition delay time calculating section for calculating the ignition delay time as a time required until the accumulated value of the energy in the cylinder becomes equal to or higher than the ignition energy after the fuel is injected into the cylinder.
상기 착화 지연 시간 산출부에 의해 산출된 상기 착화 지연 시간에 기초하여, 연료의 분사 시기를 제어하는 제어부를 구비하는, 내연 기관의 제어 장치. The method according to claim 1,
And a control unit for controlling an injection timing of the fuel based on the ignition delay time calculated by the ignition delay time calculation unit.
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