KR101781720B1 - 내연 기관의 제어 장치 - Google Patents

내연 기관의 제어 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101781720B1
KR101781720B1 KR1020157034584A KR20157034584A KR101781720B1 KR 101781720 B1 KR101781720 B1 KR 101781720B1 KR 1020157034584 A KR1020157034584 A KR 1020157034584A KR 20157034584 A KR20157034584 A KR 20157034584A KR 101781720 B1 KR101781720 B1 KR 101781720B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat generation
crank angle
engine
generation rate
center
Prior art date
Application number
KR1020157034584A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160006193A (ko
Inventor
아키라 야마시타
가즈야스 이와타
Original Assignee
도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도요타지도샤가부시키가이샤 filed Critical 도요타지도샤가부시키가이샤
Publication of KR20160006193A publication Critical patent/KR20160006193A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101781720B1 publication Critical patent/KR101781720B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00—Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/025—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
    • F02D35/026—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/405—Multiple injections with post injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/028—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the combustion timing or phasing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

본 발명은, 내연 기관의 연소 상태를 변화시키는 복수의 연소 파라미터를 적절한 값으로 설정할 수 있어, 운전 상태에 따르지 않고 연비 소비율을 개선하는 것이 가능한 제어 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 엔진 ECU(70)는, 열 발생률 중심 위치가 기관(10)의 부하에 따르지 않고 일정한 목표 크랭크 각도로 되도록 연소 파라미터(주 분사 시기, 파일럿 분사 시기, 연료 분사압 및 과급압 등)를 설정한다. 또한, ECU(70)는 통 내압 센서(64)의 출력에 기초하여 열 발생률 무게 중심 위치를 추정하고, 추정된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도와 동등해지도록 연소 파라미터를 피드백 제어한다.

Description

내연 기관의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은, 내연 기관의 연소 상태를 제어하는 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 디젤 엔진 등의 내연 기관( 이하, 「기관」이라고도 함)의 운전 시, 혼합기의 연소에 의해 발생하는 에너지의 전부가 크랭크 샤프트를 회전시키는 것으로 변환되지 않아, 손실이 필연적으로 발생한다. 이 손실에는, 기관 본체 및 냉각수의 온도 상승으로 전환되는 냉각 손실, 배기 가스에 의해 대기 중으로 방출되는 배기 손실, 흡기 및 배기 시에 발생하는 펌프 손실, 및 기계 저항 손실 등이 있다. 이 중, 냉각 손실 및 배기 손실은, 손실 전체에 대하여 큰 비율을 차지한다. 따라서, 기관의 연비 소비율을 개선시키기 위해서는 냉각 손실 및 배기 손실을 감소시키는 것이 유효하다.
그러나, 일반적으로, 냉각 손실과 배기 손실은 상반된 관계에 있으며, 냉각 손실과 배기 손실을 동시에 저감하는 것은 곤란한 경우가 많다. 예를 들어, 기관이 과급기를 구비하고 있는 경우, 과급압을 올리는 데 따라서 배기 가스에 포함되는 에너지가 유효하게 이용되므로, 배기 손실이 저하된다. 그런데, 실질적인 압축률의 향상에 의해 연소 온도가 상승하므로, 냉각 손실이 증가하고, 경우에 따라서는 이들 손실의 합계량이 증가해버리는 경우가 있다.
손실의 합계량을 저하시키기 위해서, 기관에 공급되는 연료의 연소 상태(이하, 단순히 「기관의 연소 상태」라고도 함)를 제어하는 제어 장치는, 상기의 과급압에 추가로, 연료 분사량 및 분사 시기와, EGR 가스의 양 등의 연소 상태를 변경하는 각종 파라미터를 기관의 운전 상태(회전 속도 및 출력 등)에 따라서 최적으로 제어할 필요가 있다. 기관의 연소 상태를 변경하는 파라미터(즉, 기관의 연소 상태에 영향을 미치는 파라미터)는, 단순히 「연소 파라미터」라고도 한다. 그러나, 복수의 연소 파라미터가 각 운전 상태에 있어서 최적의 값이 되도록 미리 실험 등에 의해 구해 두는 것은 곤란하며, 이들을 결정하기 위해서는 방대한 실험을 행할 필요가 있다. 그로 인해, 연소 파라미터를 체계적으로 결정하는 방법이 개발되어 왔다.
예를 들어, 종래의 내연 기관 연소 제어 장치의 하나(이하, 「종래 장치」라고도 함)는, 「연소 행정 중에 발생하는 총 열량 중, 그 절반의 열량이 발생한 시점의 크랭크 각도(이하, 「연소 무게 중심 각도」라고도 함)를 산출한다. 또한, 종래 장치는, 그 연소 무게 중심 각도와 소정의 기준값이 괴리하고 있는 경우, 연료 분사 시기를 보정함으로써, 혹은, EGR율(EGR 가스의 양)을 조정하여 연소실 내(기통 내)의 산소 농도를 조절함으로써, 연소 무게 중심 각도를 기준값과 일치시키고 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조).
일본 특허공개 제2011-202629호 공보
그런데, 예를 들어 디젤 기관에 있어서는, 하나의 사이클의 연소에 대하여 연료를 복수 회 분사하는 다단 분사가 행해지는 경우가 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 디젤 기관에 있어서는, 주 분사(메인 분사)에 앞서서 파일럿 분사가 행해지고, 주 분사의 후에 애프터 분사가 행해지는 경우가 있다. 이 경우의 크랭크 각도와 열 발생률(단위 크랭크 각도당 연소에 의해 발생하는 열의 양)의 관계는, 예를 들어 도 8의 (A)의 곡선 C1에 의해 도시된 파형에 의해 표현된다. 이 파형은 이하 「연소 파형」이라고도 한다. 도 8의 (A)에 도시된 파형은, 크랭크 각도 θ1로 개시되는 파일럿 분사에 의해 극대값 Lp를 취하고, 크랭크 각도 θ2로 개시되는 주 분사에 의해 극대값 Lm을 취하고 있다.
또한, 도 8의 (B)는 크랭크 각도와, 「곡선 C1에 의해 도시되는 연소에 의해 발생한 열량의 적산값의, 총 발생 열량에 대한 비율(발열량 비율)」과의 관계를 나타내고 있다. 도 8의 (B)에 도시한 바와 같이, 전술한 연소 무게 중심 각도(발열량 비율이 50%로 되는 크랭크 각도)는 크랭크 각도 θ3이다.
이에 반하여, 도 9의 (A)에 곡선 C2에 의해 도시한 바와 같이, 파일럿 분사의 개시 시기만을 크랭크 각도 θ1로부터 크랭크 각도 θ0으로 Δθ만큼 진각(進角)측으로 이동시킨 경우, 파일럿 분사의 연료의 연소에 의해 발열이 시작되는 크랭크 각도(발열 개시 각도)는 Δθ만큼 진각측으로 이동한다. 그러나, 도 8의 (A) 및 도 9의 (A)에 도시한 연소에 있어서는, 연소 무게 중심 각도는 주 분사의 연료 연소가 개시된 후(크랭크 각도 θ2 이후)이기 때문에, 곡선 C2에 도시되는 연소의 발열량 비율을 나타낸 도 9의 (B)로부터 이해되는 바와 같이, 연소 무게 중심 각도는 크랭크 각도 θ3인 상태 그대로이며, 변화되지 않는다. 즉, 파일럿 분사 시기가 진각측으로 이동함으로써 연소 파형이 변화하여도, 연소 무게 중심 각도가 변화되지 않는 경우가 있다. 바꾸어 말하면, 연소 무게 중심 각도는 반드시 각 사이클의 연소 형태를 정확하게 반영하는 지표라고는 할 수 없다.
실제로, 발명자는, 연소 무게 중심 각도와, 「연비 소비율이 가장 낮아지는 연소 무게 중심 각도(최량 연비점)에 있어서의 연비 소비율에 대한 임의의 연소 무게 중심 각도의 연비 소비율의 비인 연비 악화율」과의 관계를, 다양한 기관 회전 속도에 대하여 측정하였다. 그 측정 결과를 도 10에 나타낸다. 도 10의 곡선 Hb1 내지 곡선 Hb3은, 각각 저회전 속도 또는 저부하, 중회전 속도 또는 중부하, 및 고회전 속도 또는 고부하인 경우의 측정 결과이다. 도 10으로부터 이해되는 바와 같이, 발명자는, 기관 회전 속도 및 부하가 상이하면, 연비 악화율이 최소로 되는 연소 무게 중심 각도도 상이하다는 지견을 얻었다. 바꾸어 말하면, 연소 무게 중심 각도가 일정한 기준값에 일치하도록 연소 상태가 제어되었다고 해도, 기관 회전 속도 및 부하가 상이하면 연비 악화율이 최소로 되지 않는다는 사실이 판명되었다.
따라서, 발명자는, 연소 상태를 나타내는 지표값으로서, 종래의 연소 무게 중심 각도의 대신에 「열 발생률 무게 중심 위치」에 주목하였다. 이 열 발생률 무게 중심 위치는, 이하에 설명하는 바와 같이 다양한 방법에 의해 정의된다. 열 발생률 무게 중심 위치는 크랭크 각도로 표현된다.
(정의 1) 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 「각 사이클에 있어서의 크랭크 각도를 횡축(하나의 축)에 설정하고, 또한 열 발생률(단위 크랭크 각도당 열의 발생량)을 종축(상기 하나의 축에 직교하는 다른 축)에 설정한 좌표계」에 있어서 그려지는 열 발생률의 파형과, 상기 횡축에 의해 둘러싸이는 영역의 기하학적 무게 중심 G에 대응하는 크랭크 각도이다.
예를 들자면, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 지지점으로 하고, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc와 임의의 크랭크 각도의 차분인 크랭크 각도 거리를 지지점으로부터의 거리로 하고, 열 발생률을 힘으로 한 경우, 지지점의 진각측과 지각(遲角)측의 모멘트(=힘×거리=크랭크 각도 거리×열 발생률)의 크기가 서로 동등하게 되어 있다.
(정의 2) 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 연소 개시부터 연소 종료까지 사이의 특정 크랭크 각도이며, 「연소 개시 후가 임의의 제1 크랭크 각도와 특정 크랭크 각도의 차의 크기」와 「상기 임의의 제1 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」과의 곱을 연소 개시부터 특정 크랭크 각도까지 크랭크 각도에 대하여 적분(적산)한 값과, 「특정 크랭크 각도 후의 임의의 제2 크랭크 각도와 특정 크랭크 각도의 차의 크기」와 「상기 임의의 제2 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」과의 곱을 상기 특정 크랭크 각도로부터 연소 종료까지 크랭크 각도에 대하여 적분(적산)한 값이 동등해지는 특정 크랭크 각도이다.
바꾸어 말하면, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 각 사이클에 있어서, 상기 연료의 연소가 시작되는 크랭크 각도를 CAs로 표현하고, 상기 연소가 끝나는 크랭크각을 CAe로 표현하고, 임의의 크랭크 각도를 θ로 표현하며, 또한 상기 크랭크 각도 θ에 있어서의 열 발생률을 dQ(θ)로 표현할 때, 하기 수학식 1이 성립될 때의 크랭크 각도이다. 예를 들어, 크랭크 각도 θ는, 압축 상사점 후의 각도로 표현되고, 크랭크 각도가 압축 상사점보다도 진각측에 있을 때, 크랭크 각도 θ는 부(負)의 값으로 된다.
Figure 112015118750811-pct00001
(정의 3) 상기 수학식 1을 정리하면 하기 수학식 2가 얻어진다. 따라서, 정의 2에 대하여 다른 표현으로 말하자면, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 하나의 연소 행정에 대한 연소 개시부터 연소 종료까지의 특정 크랭크 각도이며, 임의의 크랭크 각도로부터 특정 크랭크 각도를 감산하여 얻어지는 값과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱에 대응한 값을, 연소 개시부터 연소 종료까지 크랭크 각도에 대하여 적분(적산)해서 얻어지는 값이 「0」으로 되는 특정 크랭크 각도이다.
Figure 112015118750811-pct00002
(정의 4) 상기의 정의 2는 이하와 같이 파악하는 것도 가능하다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 「특정 크랭크 각도보다도 진각측의 임의의 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도의 크랭크 각도 차분」과 「상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」과의 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값과, 「상기 특정 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도보다도 지각측의 임의의 크랭크 각도와의 크랭크 각도 차분」과 「상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」과의 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값이 동등해질 때의 상기 특정 크랭크 각도이다.
(정의 5) 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 전술한 연소 파형의 기하학적 무게 중심이기 때문에, 하기 수학식 3에 기초하는 연산에 의해 취득되는 크랭크 각도이다.
Figure 112015118750811-pct00003
(정의 6) 상기의 정의 5는 이하와 같이 파악하는 것도 가능하다. 즉, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 「임의의 크랭크 각도와 연소 개시 크랭크 각도의 차」와 「상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률」과의 곱의 크랭크 각도에 대한 적분값을, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 면적으로 나누어 얻어지는 값에, 연소 개시 크랭크 각도를 더한 값이다.
이 열 발생률 무게 중심 위치는 , 예를 들어 도 1의 (A)에 도시한 예에 있어서는 곡선 C2와 크랭크 각도를 나타내는 횡축으로 둘러싸인 영역 A1의 기하학적 무게 중심 G에 대응하는 크랭크 각도 θ3이다. 또한, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 파일럿 분사의 개시 시기가 크랭크 각도 θ1로부터 Δθp만큼 진각측으로 이동되어 크랭크 각도 θ0으로 설정되면, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 그것에 수반하여 크랭크 각도 Δθg만큼 진각측으로 이동하여 크랭크 각도 θ3'로 된다. 이와 같이, 열 발생률 무게 중심 위치는, 종래의 연소 상태의 지표값인 연소 무게 중심 각도에 비하여, 파일럿 분사에 의한 열 발생도 포함한 연소 상태를 보다 정확하게 반영하는 지표라고 할 수 있다.
또한, 발명자는, 다양한 기관 회전 속도와 부하의 조합에 대하여 열 발생률 무게 중심 위치와 연비 악화율과의 관계를 측정하였다. 그 결과를 도 2에 도시한다. 도 2의, 곡선 Gc1 내지 곡선 Gc3은, 각각 저회전 속도 또는 저부하, 중회전 속도 또는 중부하, 및 고회전 속도 또는 고부하의 경우의 측정 결과이다. 도 2로부터 이해되는 바와 같이, 회전 속도 및 부하가 상이한 경우이더라도, 연비 악화율이 최소로 되는 열 발생률 무게 중심 위치는 특정한 크랭크 각도(도 2의 예에 있어서는 압축 상사점 후 7°)로 되었다. 바꾸어 말하면, 발명자는, 열 발생률 무게 중심 위치는 연소 상태를 양호하게 나타내는 지표값이기 때문에, 열 발생률 무게 중심 위치를 부하 및/또는 기관 회전 속도에 따르지 않고 일정하게 유지함으로써 기관의 연소 상태를 특정한 상태로 유지할 수 있다는 지견을 얻었다. 또한, 발명자는, 열 발생률 무게 중심 위치를 「연비 소비율이 최소로 되는 특정한 목표 크랭크 각도」 또는 그 근방값으로 유지함으로써, 기관의 연비 소비율을 개선할 수 있다는 지견을 얻었다.
본 발명은 이러한 지견에 기초하여 이루어진 발명이다. 즉, 본 발명의 목적의 하나는, 열 발생률 무게 중심 위치를 「연소 상태를 나타내는 지표값」으로서 고려한 기관의 연소 상태를 실현하는 제어 장치(이하, 「본 발명 장치」라고도 함)를 제공하는 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명 장치는, 전술한 정의 1 내지 6의 각각에 의해 정의되는 열 발생률 무게 중심 위치가, 적어도 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우, 부하에 따르지 않고 일정한 목표 크랭크 각도로 되도록(목표 크랭크 각도를 포함하는 일정한 폭 내의 값으로 되도록) 기관의 연소 상태를 제어한다.
이것에 의하면, 바람직한 연소 상태를 유지할 수 있는 「후술하는 다수의 연소 파라미터」를 보다 적은 적합 공정 수에 의해 결정할 수 있다.
이 경우, 상기 목표 크랭크 각도는, 상기 기관의 냉각 손실과 상기 기관의 배기 손실과의 합이 최소로 되는 크랭크 각도로 정해져 있는 것이 적합하다.
이것에 의하면, 본 발명 장치는, 상기 기관의 연비 소비율을 상기 부하 및/또는 기관 회전 속도에 따르지 않고 낮게 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 기관이 2 이상의 기통을 구비하고 있으면, 본 발명 장치는, 상기 목표 크랭크 각도가 모든 상기 기통에서 동일한 바와 같이 상기 연소 상태를 변화시킬 수 있다.
이것에 의하면, 본 발명 장치는, 모든 기통의 연소 상태를 제어하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 목표 크랭크 각도가 상기 기관의 냉각 손실과 상기 기관의 배기 손실과의 합이 최소로 되는 크랭크 각도로 정해져 있으면, 본 발명 장치는, 상기 기관의 연비 소비율을 낮게 유지하는 것이 가능해진다.
열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키기 위한 수단은 다양하게 존재한다. 예를 들어, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 파라미터 (1) 내지 (6) 중 적어도 하나를 조정함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다. 또한, 주 분사의 시기 및 열 발생률 무게 중심 위치 등의 크랭크 각도에 관한 값에 관하여 「진각측으로 이동시킨다」 및 「지각측으로 이동시킨다」는, 이하, 각각 「진각시킨다」 및 「지각시킨다」 라고도 칭해진다.
(1) 주 분사의 시기
(2) 상기 기관에 구비된 연료 분사 밸브가 연료를 분사할 때의 압력인 연료 분사압
(3) 상기 주 분사보다도 진각측에서 행해지는 분사인 파일럿 분사의 1회의 분사량
(4) 상기 파일럿 분사에 의해 상기 기통에 공급되는 연료의 연소에 의해 발생하는 열에 기초하여 정해지는 상기 파일럿 분사에 대한 열 발생률 무게 중심 위치(이하, 「파일럿 열 발생률 무게 중심 위치」라고도 함)
(5) 상기 주 분사보다도 지각측에서 행해지는 분사인 애프터 분사의 분사량
(6) 상기 애프터 분사의 시기
바꾸어 말하면, 본 발명 장치는, 상기 파라미터 (1) 내지 (6) 중 적어도 하나를, 상기 연소 상태를 변화시키는 연소 파라미터로서 채용할 수 있다. 또한, 파라미터 (4)에 대하여, 예를 들어 본 발명 장치는, 파일럿 분사의 횟수와 상기 파일럿 분사의 각각의 분사 시기 및 분사량 중 적어도 하나를 변경함으로써 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 조정할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (1a) 내지 (6a) 중 적어도 하나를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(1a) 상기 주 분사의 시기를 진각측으로 이동시키는 동작
(2a) 상기 연료 분사압을 증가시키는 동작
(3a) 상기 파일럿 분사의 1회의 분사량을 증가시키는 동작
(4a) 상기 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키는 동작
(5a) 상기 애프터 분사의 분사량을 저감시키는 동작
(6a) 상기 애프터 분사의 시기를 진각측으로 이동시키는 동작
한편, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (1b) 내지 (6b) 중 적어도 하나를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(1b) 상기 주 분사의 시기를 지각측으로 이동시키는 동작
(2b) 상기 연료 분사압을 저하시키는 동작
(3b) 상기 파일럿 분사의 1회의 분사량을 저하시키는 동작
(4b) 상기 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키는 동작
(5b) 상기 애프터 분사의 분사량을 늘리는 동작
(6a) 상기 애프터 분사의 시기를 지각측으로 이동시키는 동작
또한, 동작 (2a) 및 (2b)에 대하여, 연료 분사압을 증가시킴으로써, 연료의 분사 후, 기통 내에서 연료의 미세화가 급속하게 진행하여 연소 속도가 상승한다. 그 결과, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각측으로 이동한다. 한편, 연료 분사압을 저하시킴으로써, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동한다.
동작 (4a) 및 (4b)에 대하여, 본 발명 장치는, 상기 파일럿 분사의 횟수와 상기 파일럿 분사의 각각의 분사 시기 및 분사량 중 적어도 하나를 변경함으로써 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 진각 또는 지각시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명 장치는, 상기 파일럿 분사의 시기를 진각측으로 이동시킴으로써, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시킬 수 있다. 한편, 본 발명 장치는, 상기 파일럿 분사의 시기를 지각측으로 이동시킴으로써, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시킬 수 있다.
또는, 파일럿 분사의 각각의 분사량이 동등하면, 본 발명 장치는, 현재의 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치보다도 전에 행해지는 상기 파일럿 분사의 횟수를 늘림으로써, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 현재보다도 진각측으로 이동시킬 수 있다. 또한, 본 발명 장치는, 현재의 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치보다도 후에 행해지는 상기 파일럿 분사의 횟수를 줄임으로써, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 현재보다도 진각측으로 이동시킬 수 있다.
한편, 파일럿 분사의 각각의 분사량이 동등하면, 본 발명 장치는, 현재의 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치보다도 전에 행해지는 상기 파일럿 분사의 횟수를 줄임으로써, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 현재보다도 지각측으로 이동시킬 수 있다. 또한, 본 발명 장치는, 현재의 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치보다도 후에 행해지는 상기 파일럿 분사의 횟수를 늘림으로써, 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 현재보다도 지각측으로 이동시킬 수 있다.
그로 인해, 본 발명 장치는, 상기 기관의 회전 속도가 증가했을 때, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동하지 않도록, 이하에 기재하는 동작 (1a') 내지 (6a') 중 적어도 하나를 실행함으로써 상기 연소 상태를 제어할 수 있다.
(1a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 주 분사의 시기를 보다 진각측으로 이동시키는 동작
(2a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 연료 분사압을 증가시키는 동작
(3a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 파일럿 분사의 분사량을 증가시키는 동작
(4a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 파일럿 열 발생률 무게 중심 위치를 보다 진각측으로 이동시키는 동작
(5a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 애프터 분사의 분사량을 줄이거나, 혹은, 상기 애프터 분사를 행하지 않는 동작
(6a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 애프터 분사의 시기를 진각측으로 이동시키는 동작
열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키기 위한 다른 수단은, 과급기에 관한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 과급압을 증가시킴으로써, 기통 내의 단위 체적당 산소 농도가 상승한다. 그 결과, 연소 속도가 상승하고, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각측으로 이동한다. 한편, 과급압을 저하시킴으로써, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동한다. 예를 들어, 과급기의 터빈에 설치된 가변 노즐의 개구 면적을 변화시킴으로써 과급압이 조정된다. 또는, 과급기의 배기 통로에 설치된 웨이스트 게이트 밸브의 개방도를 변화시킴으로써 과급압이 조정된다.
즉, 상기 기관이 과급기를 구비하고 있으면, 이하에 기재한 파라미터 (7)을 조정함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(7) 상기 과급기의 과급압
바꾸어 말하면, 본 발명 장치는, 상기 파라미터 (7)을 상기 연소 상태를 변화시키는 연소 파라미터로서 채용할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (7a)를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(7a) 상기 과급압을 증가시키는 동작
한편, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (7b)를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(7b) 상기 과급압을 저하시키는 동작
그로 인해, 본 발명 장치는, 상기 기관의 회전 속도가 증가했을 때, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동하지 않도록, 이하에 기재하는 동작 (7a')를 실행함으로써 상기 연소 상태를 제어할 수 있다.
(7a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 과급압을 증가시키는 동작
열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키기 위한 다른 수단은, 상기 기관의 배기 가스 일부를 EGR 가스로서 상기 기관의 흡기 통로로 환류시키는 EGR 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 환류되는 EGR 가스의 양이 증가함으로써 기통 내의 불활성 가스의 양이 증가한다. 그 결과, 연소가 완만해져서 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동한다. 한편, EGR 가스의 양이 감소함으로써, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각측으로 이동한다. EGR 가스의 양은, 상기 기통 내에 유입되는 가스의 양에 대한 상기 EGR 가스의 양의 비인 EGR율에 의해서도 표현할 수 있다.
또한, 상기 기관이 「상기 기관의 배기 통로에 배치된 과급기의 터빈보다도 하류측의 배기 가스를 상기 기관의 흡기 통로로 환류시키는 저압 EGR 장치」 및 「상기 터빈보다도 상류측의 배기 가스를 상기 흡기 통로로 환류시키는 고압 EGR 장치」의 양쪽을 구비하는 경우, 「상기 저압 EGR 장치에 의해 환류되는 저압 EGR 가스의 양」에 대한 「상기 고압 EGR 장치에 의해 환류되는 고압 EGR 가스의 양」의 비(이하, 「고저압 EGR율」이라고도 함)를 조정함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
즉, 이하에 기재한 파라미터 (8) 내지 (9) 중 적어도 하나를 조정함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(8) 상기 EGR 가스의 양 또는 상기 EGR율
(9) 상기 고저압 EGR율
바꾸어 말하면, 본 발명 장치는, 상기 파라미터 (8) 내지 (9) 중 적어도 하나를 상기 연소 상태를 변화시키는 연소 파라미터로서 채용할 수 있다.
또한, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (8a) 내지 (9a) 중 적어도 하나를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(8a) 상기 EGR 가스의 양 또는 상기 EGR율을 저하시키는 동작
(9a) 상기 고저압 EGR율을 저하시키는 동작
한편, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (8b) 내지 (9b) 중 적어도 하나를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(8b) 상기 EGR 가스의 양 또는 상기 EGR율을 증가시키는 동작
(9b) 상기 고저압 EGR율을 증가시키는 동작
그로 인해, 본 발명 장치는, 상기 기관의 회전 속도가 증가했을 때, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동하지 않도록, 이하에 기재하는 동작 (8a') 내지 (9a') 중 적어도 하나를 실행함으로써 상기 연소 상태를 제어할 수 있다.
(8a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 EGR 가스의 양 또는 상기 EGR율을 저하시키는 동작
(9a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 고저압 EGR율을 저하시키는 동작
열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키기 위한 다른 수단은, 흡기 행정 중에 상기 기통 내에 흡입되는 공기의 온도에 관한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 흡기 온도가 저하함으로써 연소가 완만해진다. 그 결과, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동한다. 한편, 흡기 온도가 상승함으로써, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각측으로 이동한다.
예를 들어, 「상기 과급기에 의해 압축된 흡입 공기를 냉각하는 인터쿨러의 냉각 효율을 증대시키는 것」 및/또는 「상기 EGR 가스와 상기 고압 EGR 가스와 상기 저압 EGR 가스 중 적어도 하나의 가스를 냉각하는 EGR 쿨러의 냉각 효율을 증대시키는 것」에 의해, 상기 흡기의 온도를 저하시킬 수 있다.
인터쿨러의 냉각 효율은, 인터쿨러에 도입되는 가스의 온도와 인터쿨러로부터 배출되는 가스의 온도와의 차분에 상관을 갖는다. 한편, EGR 쿨러의 냉각 효율은, EGR 쿨러에 도입되는 가스의 온도와 EGR 쿨러로부터 배출되는 가스의 온도와의 차분에 상관을 갖는다.
구체적으로는, 바이패스 밸브의 개방도 및/또는 냉각수 유량을 조정함으로써, 인터쿨러 또는 EGR 쿨러의 냉각 효율을 변경할 수 있다. 즉, 이하에 기재한 파라미터 (10) 내지 (11) 중 적어도 하나를 조정함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(10) 상기 인터쿨러의 냉각 효율
(11) 상기 EGR 쿨러의 냉각 효율
바꾸어 말하면, 본 발명 장치는, 상기 파라미터 (10) 내지 (11) 중 적어도 하나를, 상기 연소 상태로 변화시키는 연소 파라미터로서 채용할 수 있다.
또한, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (10a) 내지 (11a) 중 적어도 하나를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(10a) 상기 인터쿨러의 냉각 효율을 감소시키는 동작
(11a) 상기 EGR 쿨러의 냉각 효율을 감소시키는 동작
한편, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (10b) 내지 (11b) 중 적어도 하나를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(10b) 상기 인터쿨러의 냉각 효율을 증대시키는 동작
(11b) 상기 EGR 쿨러의 냉각 효율을 증대시키는 동작
그로 인해, 본 발명 장치는, 상기 기관의 회전 속도가 증가했을 때, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동하지 않도록, 이하에 기재하는 동작 (10a') 내지 (11a') 중 적어도 하나를 실행함으로써 상기 연소 상태를 제어할 수 있다.
(10a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 인터쿨러의 냉각 효율을 감소시키는 동작
(11a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 EGR 쿨러의 냉각 효율을 감소시키는 동작
열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키기 위한 다른 수단은, 상기 기관의 기통 내의 스윌류 강도에 관한 것이다. 보다 구체적으로 설명하면, 스윌류의 강도가 증가함으로써, 연소 전파 속도가 상승한다. 그 결과, 열 발생률 무게 중심 위치가 진각측으로 이동한다. 한편, 스윌류의 강도가 감소함으로써, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동한다. 즉, 상기 기관이 스윌 컨트롤 밸브 등, 기통 내의 스윌 강도를 조절하는 스윌류 조정 장치를 구비하고 있으면, 이하에 기재한 파라미터(12)에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측 또는 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(12) 상기 스윌류의 강도
바꾸어 말하면, 본 발명 장치는, 상기 파라미터 (12)를 상기 연소 상태로 변화시키는 연소 파라미터로서 채용할 수 있다.
또한, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (12a)에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(12a) 상기 스윌류의 강도를 증가시키는 동작
한편, 본 발명 장치는, 이하에 기재한 동작 (12b)에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키는 것이 가능하다.
(12b) 상기 스윌류의 강도를 저하시키는 동작
그로 인해, 본 발명 장치는, 상기 기관의 회전 속도가 증가했을 때, 열 발생률 무게 중심 위치가 지각측으로 이동하지 않도록, 이하에 기재하는 동작 (12a')에 의해 상기 연소 상태를 제어할 수 있다.
(12a') 상기 기관의 회전 속도가 증가할수록, 상기 스윌류의 강도를 증가시키는 동작
본 발명 장치에 의하면, 예를 들어 연소 상태를 제어하는 상기의 파라미터로 변경함으로써 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 크랭크 각도(예를 들어, 압축 상사점 후 7°)로 되도록 제어함으로써, 냉각 손실 및 배기 손실의 합계값을 낮게 하고, 그 결과, 기관의 연비 소비율을 낮게 유지하는 것이 가능해진다. 바꾸어 말하면, 본 발명 장치는, 상기 기관의 냉각 손실과 상기 기관의 배기 손실과의 합이 최소로 되는 크랭크 각도를 상기 목표 크랭크 각도로서 설정할 수 있다.
보다 구체적으로는, 열 발생률 무게 중심 위치의 제어는, 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 크랭크 각도에 일치하도록 실험 등에 의해 미리 구해진 「운전 상태에 대한 연료 분사 시기의 맵」을 참조함으로써 실행되어도 된다.
그런데, 통 내압 센서의 출력에 기초하여, 기통 내의 발열량을 산출하는 내연 기관의 제어 장치가, 예를 들어 일본 특허공개 제2005-54753호 공보, 및 일본 특허공개 제2007-285194호 공보 등에 개시되어 있다. 즉, 본 발명 장치는, 통 내압 센서를 사용해서 실제의 열 발생률을 산출하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명 장치는, 다른 방법(예를 들어, 기통 내의 이온 전류를 센서를 사용하여 측정하는 방법)에 의해 실제의 열 발생률을 산출해도 된다.
따라서, 본 발명 장치는, 상기 기관에 구비된 열 발생률 무게 중심 위치에 상관이 있는 파라미터를 검출 가능한 센서로부터 얻어진 파라미터값에 기초하여 취득되는 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도에 근접하도록 상기 연소 상태를 피드백 제어하는 것이 적합하다.
보다 구체적으로 설명하면, 본 발명 장치는, 실제의 열 발생률 무게 중심 위치를 산출하고, 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 크랭크 각도보다도 지각측에 있으며 또한 그 차분이 소정의 차분 임계값보다도 클 때, 전술한 동작 (1a) 내지 (12a) 중 적어도 하나를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시킨다. 또는, 본 발명 장치는, 실제의 열 발생률 무게 중심 위치가 목표 크랭크 각도보다도 진각측에 있으며 또한 그 차분이 차분 임계값보다도 클 때, 전술한 동작 (1b) 내지 (12b) 중 적어도 하나를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시킨다. 또한, 상기 차분 임계값은 「0」이어도 된다.
이 형태에 의하면, 본 발명 장치는, 실험 등에 의해 미리 구해진 각 운전 상태에 있어서의 각종 파라미터가 최적의 조합에 관한 정보를 유지하지 않거나, 혹은, 기관의 개체차 및 경년변화가 발생한 경우이더라도, 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도와 동등해지도록 상기 연소 상태를 제어하는 것이 가능해진다. 그 결과, 본 발명 장치는, 기관의 연비 소비율을 낮게 유지할 수 있다.
그런데, 엔진음의 주파수 성분이 시간과 함께 변화되는 경우, 인간의 청감은 그 소리를 불쾌하게 느끼는 경향이 있다. 기관의 엔진음의 주파수 성분은, 통 내압의 단위 시간당 변화량(통 내압 변화 속도)에 상관을 갖는다. 연소의 개시 시는, 통 내압의 상승이 급준하기 때문에, 통 내압 변화 속도가 가장 크다.
따라서, 주 연소 개시 시의 통 내압 변화 속도가 각 사이클 사이에서 일정하면 엔진음의 청감이 향상된다. 또한, 임의의 크랭크 각도의 통 내압 변화 속도는, 그 크랭크 각도에 있어서의 연소 파형의 기울기에 상관을 갖는다. 따라서, 각 사이클의 연소 파형의 형상이 서로 닮아있으면, 주 연소 개시 시의 통 내압 변화 속도는 각 사이클 사이에서 일정하기 때문에, 엔진음의 청감이 향상된다.
예를 들어, 도 3의 곡선 GcA는, 출력이 낮을 때의 연소 파형이다. 이 연소에 대해서도 다단 분사가 행해지고 있다. 열 발생률은, 파일럿 분사에 의한 연소에 의해 일단 상승하고 나서 하강한 후, 주 분사에 의한 연소(주 연소)의 개시에 의해 다시 상승하고 있다. 일점쇄선 GrA는, 주 연소의 개시 시의 연소 파형 GcA에 접하고 있으며, 그 기울기는 주 연소 개시 시의 연소 파형 GcA의 기울기, 즉, 주 연소의 개시 시의 열 발생률의 증가율과 동등하다.
한편, 곡선 GcB는, 출력이 높을 때의 연소 파형이다. 이 연소에 대해서도 다단 분사가 행해지고 있다. 일점쇄선 GrB의 기울기는, 주 연소 개시 시의 연소 파형 GcB의 기울기, 즉, 주 연소의 개시 시의 열 발생률의 증가율과 동등하다.
기관의 출력이 변화하고, 연소 파형이 곡선 GcA로부터 곡선 GcB로 변화하여도, 일점쇄선 GrA의 기울기와 일점쇄선 GrB의 기울기가 동등하면, 이들 기울기가 동등하지 않은 경우와 비교하여, 엔진음의 청감이 향상된다.
바꾸어 말하면, 본 발명 장치의 상기 열 발생률의 증가율이 각 사이클 사이에 있어서 서로 동등해지도록, 상기 연소 상태로 변화시키기 위한 연소 파라미터를 변경하는 것이 적합하다. 이 제어는 이하, 「파형 상사 제어」라고도 한다.
이 형태에 의하면, 본 발명 장치는, 상기 기관이 발하는 엔진음의 청감을 개선할 수 있다.
본 발명 장치는, 상기 기관에 구비된 연료 분사 밸브가 상기 연료를 분사할 때의 상기 연료의 압력인 연료 분사압, 및 상기 기관에 구비된 과급기에 의한 과급압 중 적어도 하나를, 상기 기관의 출력이 일정한 경우에는 상기 기관의 회전 속도에 관계되지 않고 소정의 일정값으로 유지함으로써 파형 상사 제어를 실행할 수 있다.
또는, 본 발명 장치는, 상기 기관에 구비된 연료 분사 밸브가 상기 연료를 분사할 때의 상기 연료의 압력인 연료 분사압, 및 상기 기관에 구비된 과급기에 의한 과급압 중 적어도 하나를, 상기 기관의 출력에 비례시킴으로써 파형 상사 제어를 실행할 수 있다.
이상에 의해, 본 발명 장치는, 상기의 파형 상사 제어를 행함으로써, 연비 소비율을 낮게 유지함과 함께, 엔진음의 청감을 개선시키는 것이 가능해진다.
도 1은, 열 발생률 무게 중심 위치를 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는, 회전 속도 및 부하의 조합마다의, 열 발생률 무게 중심 위치와 연비 악화율과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은, 출력이 서로 다를 때의 크랭크 각도와 열 발생률과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태에 따른 기관의 개략 구성도이다.
도 5는, 열 발생률 무게 중심 위치를 피드 포워드 제어하는 처리를 나타낸 흐름도이다.
도 6은, 요구 출력에 대하여 설정되는, 연료 분사압 및 과급압을 나타낸 그래프이다.
도 7은, 열 발생률 무게 중심 위치를 피드백 제어하는 처리를 나타낸 흐름도이다.
도 8은, 연소 무게 중심 각도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는, 연소 상태가 변화했을 때의 연소 무게 중심 각도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은, 회전 속도마다의, 연소 무게 중심 각도와 연비 악화율과의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 따른 내연 기관의 제어 장치(이하, 「본 제어 장치」라고도 함)에 대하여 설명한다. 본 제어 장치는, 도 4에 도시한 기관(10)에 적용된다. 기관(10)은, 다기통(4기통) 디젤 기관이다.
기관(10)의 각 기통의 상부에는 연료 분사 밸브(인젝터)(20)가 배치되어 있다. 연료 가압 펌프(서플라이 펌프)(21)는, 도시하지 않은 연료 탱크에 저류되어 있는 연료를 고압의 상태에서 축압실(커먼레일)(22)로 공급한다. 연료 분사 밸브(20)는, 축압실(22)의 연료를 후술하는 엔진 ECU(70)가 지시하는 타이밍에 기통 내로 분사한다.
각 기통에 각각 접속된 흡기 매니폴드(30), 및 흡기 매니폴드(30)의 상류측 집합부에 접속된 흡기관(31)은, 흡기 통로를 구성하고 있다.
스로틀 밸브(32)는, 흡기관(31) 내에 회동 가능하게 유지되어 있다. 스로틀 밸브 액추에이터(33)는, 엔진 ECU(70)로부터의 구동 신호에 응답하여 스로틀 밸브(32)를 회전 구동한다. 인터쿨러(34) 및 과급기(35)의 압축기(35a)가, 스로틀 밸브(32)의 상류에서 흡기관(31)에 순서대로 끼워 장착되어 있다. 에어 클리너(36)는, 흡기관(31)의 선단부에 배치되어 있다.
흡기 매니폴드(30)의 각 기통에의 접속부(흡기 포트)에는 도시하지 않은 기류 제어 밸브가 설치되어 있다. 기류 제어 밸브는, 엔진 ECU(70)로부터의 구동 신호에 응답하여 개방도가 변경되고, 그 결과, 기통 내의 스윌류의 강도가 조정되도록 되어 있다. 즉, 본 명세서에 있어서 「스윌류의 강도를 제어한다」라 함은, 기류 조정 밸브의 개방도를 조정함으로써 스윌류의 강도를 변경하는 것을 의미한다.
각 기통에 각각 접속된 배기 매니폴드(40) 및 배기 매니폴드(40)의 하류측 집합부에 접속된 배기관(41)은, 배기 통로를 구성하고 있다. 과급기(35)의 터빈(35b) 및 배기 가스 정화 촉매(42)가, 배기관(41)에 끼워 장착되어 있다.
과급기(35)는 주지의 가변 용량형 과급기이며, 그 터빈(35b)에는 도시하지 않은 복수의 노즐 베인(가변 노즐)이 설치되어 있다. 또한, 과급기(35)의 터빈(35b)은, 도시하지 않은 「터빈(35b)의 바이패스 통로 및 그 바이패스 통로에 설치된 바이패스 밸브」를 구비하고 있다. 노즐 베인 및 바이패스 밸브는, 엔진 ECU(70)의 지시에 따라서 개방도가 변경되고, 그 결과, 과급압이 변경(제어)되도록 되어 있다. 즉, 본 명세서에 있어서 「과급기(35)를 제어한다」라 함은, 노즐 베인의 각도 및/또는 바이패스 밸브의 개방도를 변경함으로써 과급압을 변경하는 것을 의미한다.
배기 가스의 일부를 환류시키는 통로(EGR 통로)를 구성하는 고압 배기 환류관(50), 고압 배기 환류관(50)에 끼워 장착된 고압 EGR 제어 밸브(51), 및 고압 EGR 쿨러(52)는, 고압 EGR 장치를 구성하고 있다. 고압 배기 환류관(50)은 터빈(35b)의 상류측 배기 통로[배기 매니폴드(40)]와 스로틀 밸브(32)의 하류측 흡기 통로[흡기 매니폴드(30)]를 연통하고 있다. 고압 EGR 제어 밸브(51)는 엔진 ECU(70)로부터의 구동 신호에 응답하여, 고압 배기 환류관(50)을 거쳐서 재순환되는 배기 가스량을 변경할 수 있도록 되어 있다.
배기 가스의 일부를 환류시키는 통로(EGR 통로)를 구성하는 저압 배기 환류관(53), 저압 배기 환류관(53)에 끼워 장착된 저압 EGR 제어 밸브(54), 및 저압 EGR 쿨러(55)는, 저압 EGR 장치를 구성하고 있다. 저압 배기 환류관(53)은 터빈(35b)의 하류측 배기 통로[배기관(41)]와 압축기(35a)의 상류측 흡기 통로[흡기관(31)]를 연통하고 있다. 저압 EGR 제어 밸브(54)는 엔진 ECU(70)로부터의 구동 신호에 응답하여, 저압 배기 환류관(53)을 거쳐서 재순환되는 배기 가스량을 변경할 수 있도록 되어 있다.
배기관(41)에는 배기 스로틀 밸브(56)가 끼워 장착되어 있다. 배기 스로틀 밸브(56)는 엔진 ECU(70)로부터의 구동 신호에 응답하여, 배기 가스 정화 촉매(42)에 들어가는 배기 가스의 온도를 상승시킴과 함께, 저압 배기 환류관(53)을 거쳐서 재순환되는 배기 가스량을 변경할 수 있도록 되어 있다. 즉, 저압 EGR 장치에 의해 재순환되는 배기 가스량은, 저압 EGR 제어 밸브(54) 및/또는 배기 스로틀 밸브(56)에 의해 변경된다.
기관(10)은, 스로틀 밸브(32)의 개방도를 나타내는 신호를 출력하는 스로틀 밸브 개방도 센서(60), 흡기 통로 내를 통과하는 흡입 공기의 질량 유량을 나타내는 신호를 출력하는 에어플로우 미터(61), 기관(10)의 기통 내(연소실 내)에 흡입되는 가스의 압력 Pm을 나타내는 신호를 출력하는 흡기관 압력 센서(62), 축압실(22) 내의 연료 압력 Ep를 나타내는 신호를 출력하는 연료 압력 센서(63), 각 기통의 기통 내의 압력(통 내압 Pc)을 나타내는 신호를 출력하는 통 내압 센서(64), 크랭크 각도 θ와 함께 기관(10)의 회전 속도인 기관 회전 속도 NE를 나타내는 신호를 출력하는 크랭크 각도 센서(65), 고압 EGR 제어 밸브(51)의 개방도를 나타내는 신호를 출력하는 고압 EGR 제어 밸브 개방도 센서(66a), 저압 EGR 제어 밸브(54)의 개방도를 나타내는 신호를 출력하는 저압 EGR 제어 밸브 개방도 센서(66b), 및 냉각수 온도 THW를 나타내는 신호를 출력하는 수온 센서(67)를 구비하고 있다.
기관(10)이 탑재된 차량은, 도시하지 않은 액셀러레이터 페달의 개방도 Ap를 나타내는 신호를 출력하는 액셀러레이터 개방도 센서(68) 및 차량의 주행 속도 Vs를 나타내는 신호를 출력하는 속도 센서(69)를 구비하고 있다.
엔진 ECU(70)는, CPU(71), CPU(71)가 실행하는 프로그램 및 맵 등을 유지하는 ROM(72) 및 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM(73)을 포함한다. 상기의 각종 센서의 출력 신호는, 엔진 ECU(70)로 송신된다. CPU(71)는 각 센서로부터 송신된 신호 및 ROM(72)에 기억된 맵 등에 기초하여 연산 처리를 행하고, 기관(10)이 원하는 운전 상태로 되도록, 각종 기기류를 제어한다.
다음으로, 본 제어 장치의 작동에 대하여 설명한다. 우선, CPU(71)(이하, 단순히 「CPU」라고도 함)가 실행하는 연소 상태 제어의 처리에 대하여 도 5를 참조하면서 설명한다. 본 처리에 있어서 CPU는, 기관(10)이 기관 요구 출력 Pr과 동등한 출력을 발생시킴과 함께, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*와 동등해지도록, 각종 연소 파라미터를 설정한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 목표 무게 중심 위치 Gc*는 압축 상사점 후 7°이다.
기관(10)의 운전 시, CPU는 소정의 시간이 경과할 때마다 스텝 500으로부터 처리를 시작하여 스텝 505로 진행한다. 스텝 505에서 CPU는, 액셀러레이터 개방도 Ap 및 주행 속도 Vs에 기초하여 기관 요구 출력 Pr을 결정한다. 보다 구체적으로 설명하면, CPU는, 액셀러레이터 개방도 Ap가 클수록, 기관 요구 출력 Pr이 커지도록 설정하고, 주행 속도 Vs가 클수록, 기관 요구 출력 Pr이 커지도록 설정한다.
다음으로, CPU는 스텝 510으로 진행하고, 기관(10)이 기관 요구 출력 Pr을 발생시키기 위해서 필요해지는 요구 분사량 tau를 결정한다. 보다 구체적으로 설명하면, CPU는, 기관 요구 출력 Pr이 클수록, 요구 분사량 tau가 커지도록 설정한다.
다음으로, CPU는 스텝 515로 진행하고, 연료 분사압 Fp를 결정한다. 보다 구체적으로 설명하면, CPU는, 도 6의 (A)에 도시된 바와 같이, 연료 분사압 Fp를 요구 출력 Pr에 비례한 값으로 설정한다. 이어서, CPU는 스텝 520으로 진행하고, 과급압 Tp를 결정한다. 보다 구체적으로 설명하면, CPU는, 도 6의 (B)에 도시된 바와 같이, 과급압 Tp를 요구 출력 Pr에 비례한 값으로 설정한다.
다음으로, CPU는 스텝 525로 진행하고, 요구 분사량 tau 중, 파일럿 분사로 분사하는 연료의 비율(파일럿 분사율)α(0≤α<1)을 결정한다. 즉, CPU는, 파일럿 분사로 α×tau에 의해 산출되는 양의 연료를 분사하고, 주 분사로 (1-α)×tau에 의해 산출되는 양의 연료를 분사한다. 비율 α는 냉각수 온도 THW 및 기관 회전 속도 NE 등에 기초하여 결정된다.
다음으로, CPU는, 스텝 530으로 진행하고, 연료 분사 시기 CAinj를 결정한다. 보다 구체적으로 설명하면, 「기관 요구 출력 Pr, 요구 분사량 tau, 연료 분사압 Fp, 과급압 Tp, 및 파일럿 분사율 α」에 대응하는 연료 분사 시기 CAinj는, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*와 일치하도록 실험 등에 의해 미리 정해지고, 맵 형식으로 ROM(72)에 보존되어 있다. 즉, 이들 값의 「기관(10)이 요구 출력 Pr과 동등한 출력을 발생하고」 또한 「열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*와 동등해지는」 조합이 맵 형식으로 ROM(72)에 보존되어 있다. 또한, 이 연료 분사 시기 CAinj는, 후술하는 도 7에 도시된 열 발생률 무게 중심 위치의 피드백 제어에 의해 조정될 수 있다.
또한, 실제의 연료 분사 밸브(20)에 의한 연료 분사는, 각 기통의 크랭크 각도 θ가 연료 분사 시기 CAinj보다도 소정량(고정값)만큼 진각측으로 되었을 때 파일럿 분사가 행해지고, 그 후 크랭크 각도 θ가 연료 분사 시기 CAinj와 동등해졌을 때 주 분사가 행해진다.
다음으로, CPU는 스텝 535로 진행하고, 연료 압력 센서(63)의 출력 신호에 기초하여, 축압실(22) 내의 압력 Ep가 연료 분사압 Fp에 대응한 값으로 되도록, 연료 가압 펌프(21)를 제어한다. 이어서, CPU는 스텝 540으로 진행하고, 흡기관 압력 센서(62)의 출력 신호에 기초하여, 흡기 매니폴드(30) 내의 압력 Pm이 과급압 Tp에 대응한 값으로 되도록, 과급기(35)를 제어한다. 이어서, CPU는 스텝 595로 진행해서 본 루틴을 일단 종료한다.
다음으로, CPU가 실행하는 열 발생률 무게 중심 위치의 피드백 제어에 대하여 도 7을 참조하면서 설명한다. 본 루틴에서 CPU는, 기관(10)의 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*와 동등해지도록 연료 분사 시기 CAinj를 피드백 제어에 의해 보정한다. 본 루틴에 있어서 크랭크 각도 θ는 압축 상사점 후의 각도로 표현되기 때문에, 압축 상사점보다도 진각측의 크랭크 각도 θ는 부의 값으로 된다. 또한, 본 루틴은 기관(10)의 기통마다 실행된다.
기관(10)의 운전 시, CPU는 소정의 시간이 경과할 때마다 스텝 700으로부터 처리를 시작하여 스텝 705로 진행한다. 스텝 705에서 CPU는, 통 내압 센서(64)의 출력 신호에 기초하여 열 발생률을 산출하고, 그 열 발생률에 기초하여 실제의 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 산출한다. 구체적으로는, CPU는, 통 내압 Pc에 기초하여 크랭크 각도 θ[CA°]에 대한 단위 크랭크 각도당 발열량인 열 발생률 dQ(θ)[J/CA°]를 산출한다. 이어서 CPU는, 열 발생률 dQ(θ)에 기초하여 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 산출한다.
보다 구체적으로 설명하면, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는 이하의 수학식 4에 기초하는 연산에 의해 취득된다.
Figure 112015118750811-pct00004
여기서, CAs는 연소가 시작되는 크랭크 각도(연소 개시 크랭크 각도)이며, CAe는 연소가 끝나는 크랭크 각도(연소 종료 크랭크 각도)이다. 또한, 실제로는, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc는, 수학식 4를 디지털 연산식으로 변환한 식에 기초하여 계산된다.
또한, 연소 개시 크랭크 각도 CAs는, 파일럿 분사에 수반하는 연소가 개시하는 크랭크 각도이다. 각 사이클에 있어서의 연소 개시 크랭크 각도 CAs 및 연소 종료 크랭크 각도 CAe의 예측이 곤란한 경우, 연소 개시 크랭크 각도 CAs는 실제로 연소가 시작되는 크랭크 각도보다도 진각측의 각도(예를 들어, 압축 상사점 전 20°)로 설정되고, 연소 종료 크랭크 각도 CAe는 실제로 연소가 종료하는 크랭크 각도보다도 지각측의 각도(예를 들어, 압축 상사점 후 90°)로 설정되어도 된다.
본 실시 형태에서는, 「배기 가스의 승온 및 배기 가스 정화 촉매(42)의 활성화를 위해 애프터 분사보다도 지각측(예를 들어, 압축 상사점 후 90°)에서 행해지는 포스트 분사」에 의한 발열생은 열 발생률 무게 중심 위치 Gc의 취득 시에 고려하지 않았다. 보다 구체적으로 설명하면, CPU는, 연소 종료 크랭크 각도 CAe의 값을 압축 상사점 후 90°보다도 지각측의 값으로는 설정하지 않는다.
또한, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc에 있어서의 열 발생률 dQ(θ)는 이하의 식 5에 기초하는 연산에 의해 취득된다.
Figure 112015118750811-pct00005
다음으로 CPU는, 스텝 710으로 진행하고, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*보다도 작은지 여부를 판정한다. 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*보다도 작은 경우, CPU는 스텝 710에서 「예」라고 판정하여 스텝 715로 진행한다. 이 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*보다도 진각측으로 괴리하고 있으므로, 스텝 715에서 CPU는, 연료 분사 시기 CAinj를 크랭크 각도 차분 ΔCA만큼 지각측으로 조절한다. 즉, CPU는, 연료 분사 시기 CAinj의 값을 ΔCA만큼 크게 한다(CAinj+ΔCA). 본 실시 형태에서는, 크랭크 각도 차분 ΔCA는 0.5°이다. 이어서, CPU는 스텝 795로 진행하여 본 루틴을 일단 종료한다.
한편, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc* 이상인 경우, CPU는 스텝 710에서 「아니오」라고 판정하여 스텝 720으로 진행한다. CPU는 스텝 720에서 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*보다도 큰지 여부를 판정한다.
열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*보다도 큰 경우, CPU는 스텝 720에서 「예」라고 판정하여 스텝 725로 진행한다. 이 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*보다도 지각측으로 괴리하고 있으므로, 스텝 725에서 CPU는, 연료 분사 시기 CAinj를 크랭크 각도 차분 ΔCA만큼 진각측으로 조절한다. 즉, CPU는, 연료 분사 시기 CAinj의 값을 ΔCA만큼 작게 한다(CAinj-ΔCA). 이어서, CPU는 스텝 795로 진행하여 본 루틴을 일단 종료한다.
한편, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*와 동등한 경우, CPU는 스텝 720에서 「아니오」라고 판정하여 스텝 795로 진행한다. 이 경우, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*와 동등하므로, CPU는 연료 분사 시기 CAinj를 보정할 필요가 없다. 스텝 795에서 CPU는 본 루틴을 일단 종료한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 내연 기관[기관(10)]의 연소 상태를 제어하는 제어 장치[엔진 ECU(70)]는, 상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 부하에 따르지 않고 일정한 목표 크랭크 각도(목표 무게 중심 위치 Gc*)와 동등해지도록 상기 연소 상태를 변화시키고 있다.
또한, 제어 장치[엔진 ECU(70)]는, 상기 열 발생률의 실제값에 따른 양을 측정함과 함께, 상기 측정된 양에 기초하여 실제의 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 추정하고(도 7의 스텝 705), 상기 추정된 실제의 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도에 근접하도록 상기 연소 파라미터를 피드백 제어하고 있다(도 7의 스텝 710 내지 스텝 725).
또한, 제어 장치[엔진 ECU(70)]는, 상기 기관[기관(10)]에 구비된 연료 분사 밸브[연료 분사 밸브(20)]가 상기 연료를 분사할 때의 상기 연료의 압력인 연료 분사압(연료 분사압 Fp) 및 상기 기관에 구비된 과급기에 의한 과급압(과급압 Tp) 중 적어도 하나를, 상기 기관의 출력에 비례시키고 있다(도 5의 스텝 515 및 스텝 520과 도 6).
바꾸어 말하면, 제어 장치[엔진 ECU(70)]는, 상기 기관[기관(10)]에 구비된 연료 분사 밸브가 상기 연료를 분사할 때의 상기 연료의 압력인 연료 분사압(연료 분사압 Fp), 및 상기 기관에 구비된 과급기에 의한 과급압(과급압 Tp) 중 적어도 하나를, 상기 기관의 출력이 일정한 경우에는 상기 기관의 회전 속도에 관계되지 않고 소정의 일정값으로 유지하고 있다.
이 연료 분사압 Fp 및/또는 과급압 Tp의 제어에 의해, 제어 장치[엔진 ECU(70)]는, 각 사이클에 있어서의 주 연소의 개시 시부터 소정 기간에 있어서, 상기 크랭크 각도에 대한 상기 열 발생률의 증가율이 일정해지도록, 상기 연소 상태를 변화시키기 위한 연소 파라미터를 변경하고 있다.
따라서, 본 제어 장치[엔진 ECU(70)]는, 기관(10)의 운전 상태에 따르지 않고, 그 연비 소비율을 낮은 상태로 유지할 수 있다. 또한, 본 제어 장치는, 기관(10)의 요구 출력이 변동하여도 엔진음의 주파수 성분의 변화를 억제하는 것이 가능하다. 그 결과, 기관(10)의 엔진음의 청감이 향상된다.
이상, 본 발명에 따른 내연 기관의 제어 장치 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 목적을 일탈하지 않는 한에 있어서 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 본 실시 형태에서는, CPU는, 상기의 수학식 4에 기초하는 연산에 의해 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 취득하고 있었다. 그러나, CPU는, 상기의 열 발생률 무게 중심 위치의 정의 1 내지 6 중 어느 하나에 기초하여 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 취득해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 목표 무게 중심 위치 Gc*는 압축 상사점 후 7°이었다. 그러나, 본 제어 장치는, 본 제어 장치가 적용되는 기관에 따라서, 연비 소비율이 최소로 되는 열 발생률 무게 중심 위치를 목표 무게 중심 위치 Gc*로서 설정하여도 된다. 또는, 본 제어 장치는, 목표 무게 중심 위치 Gc*를, 연비 소비율이 최소로 되는 열 발생률 무게 중심 위치를 포함하는 일정한 폭 내의 값으로 되도록 설정해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, CPU는, 기관(10)이 기관 요구 출력 Pr과 동등한 출력을 발생시킴과 동시에, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*와 동등해지는 연료 분사 시기 CAinj를 ROM(72) 위에 유지하고 있었다. 즉, CPU는, 전술한 파라미터 (1)을 기관(10)의 연소 상태를 변화시키는 파라미터로서 채용하고 있었다. 그러나, CPU는, 전술한 파라미터 (1) 내지 (12) 중 어느 하나 이상을 연소 상태를 변화시키는 파라미터로서 채용해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, CPU는, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc와 목표 무게 중심 위치 Gc*가 상이하였을 때 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 진각측 또는 지각측으로 제어하고 있었다. 그러나, CPU는, 「열 발생률 무게 중심 위치 Gc와 목표 무게 중심 위치 Gc*와의 차분(=Gc*-GC)」가 소정의 값보다도 작은 경우에는 열 발생률 무게 중심 위치 Gc의 제어를 생략하여도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 크랭크 각도 차분 ΔCA는 고정값이었다. 그러나, CPU는, 크랭크 각도 차분 ΔCA의 값을 변경하여도 된다. 예를 들어, CPU는, 크랭크 각도 차분 ΔCA를, 「열 발생률 무게 중심 위치 Gc와 목표 무게 중심 위치 Gc*의 차분(=Gc*-GC)」에 상관을 갖는 값으로 설정하여도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, CPU는, 주 분사에 앞서서 파일럿 분사를 행하고 있었다. 그러나, CPU는, 파일럿 분사를 행하지 않고 주 분사만큼 행해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, CPU는, 기관 요구 출력 Pr이 변경될 때마다 연료 분사 시기 CAinj를 결정하고, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 조정하기 위해서 연료 분사 시기 CAinj의 피드백 제어를 더 행하고 있었다. 그러나, CPU는, 연료 분사 시기 CAinj의 피드백 제어의 결과를 학습하고, 그 결과를 RAM(73)에 보존하여도 된다. 즉, CPU는, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*와 동등해지는 연료 분사 시기 CAinj를 기관 요구 출력 Pr마다 학습하고, 그 후, 기관 요구 출력 Pr이 변경되었을 때는 학습 결과에 기초하여 연료 분사 시기 CAinj를 결정해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, CPU는, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 피드백 제어하기 위해 연료 분사 시기 CAinj를 조정하고 있었다. 즉, CPU는, 상기의 동작 (1a) 또는 (1b)를 실행함으로써 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 진각측 또는 지각측으로 이동시키고 있었다. 그러나, CPU는, 상기의 동작 (1a) 내지 (12a) 또는 (1b) 내지 (12b) 중 어느 하나 이상에 의해 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 진각측 또는 지각측으로 이동시켜도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 기관(10)은 고압 EGR[고압 배기 환류관(50) 등] 및 저압 EGR[저압 배기 환류관(53) 등]을 구비하고 있었다. 그러나, 기관(10)은 고압 EGR 또는 저압 EGR 중 어느 한쪽만을 구비하고 있어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, CPU는 통 내압 센서(64)의 출력에 기초하여 열 발생률 무게 중심 위치를 추정하고 있었다. 그러나, CPU는 기통 내의 이온 전류를 측정하는 등의 방법에 의해 열 발생률 무게 중심 위치를 추정해도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, CPU는, 연료 분사 시기 CAinj의 피드백 제어에 의해 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 조정하고 있었다(도 7). 그러나, CPU는, 이 피드백 제어를 생략하고, 도 5에 도시한 처리만에 의해 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 조정하여도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, CPU는, 연료 분사 시기 CAinj의 피드백 제어에 의해 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 조정하고 있었다(도 7). 그러나, 도 5의 스텝 510에서 결정한 기관 요구 출력 Pr과, 소정 시간 전에 있어서의 기관 요구 출력의 차분이 소정의 임계값 이하인 경우, 즉, 단위 시간당 기관 요구 출력 Pr의 변화량이 소정의 임계값 이하인 경우, CPU는, 이 피드백 제어를 생략하여도 된다. 이 소정의 임계값은 「0」이어도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, CPU는, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 부하 및 기관 회전 속도 등에 의해 정해지는 기관 운전 상태에 따르지 않고 일정한 목표 무게 중심 위치 Gc*가 되도록 연소 제어를 행하고 있었다. 그러나, CPU는, 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에 한하여 이와 같이 열 발생률 무게 중심 위치 Gc를 일정한 목표 무게 중심 위치 Gc*에 일치시키는 연소 제어를 실행하고, 부하가 상기 소정의 범위 외에 있는 경우에는 목표 무게 중심 위치 Gc*를 상기 일정한 목표 무게 중심 위치 Gc* 이외의 위치로 변경하도록 연소 제어를 행하여도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 엔진음의 주파수 성분의 변화를 억제하기 위해서, CPU는, 연료 분사압 Fp와 과급압 Tp를 각각 요구 출력 Pr에 비례한 값으로 설정하고 있었다. 그러나, 엔진음에 대한 고려가 필요없는 경우, CPU는, 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가 목표 무게 중심 위치 Gc*와 일치하는 한, 이 처리를 생략하여도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 엔진음의 주파수 성분의 변화를 억제하기 위해서, CPU는, 연료 분사압 Fp와 과급압 Tp를 각각 요구 출력 Pr에 비례한 값으로 설정하고 있었다. 그러나, 연료 분사압 Fp와 과급압 Tp 중 어느 한쪽만을 요구 출력 Pr에 비례한 값으로 설정하여도 된다.

Claims (33)

  1. 내연 기관의 기통에 공급되는 연료의 연소 상태를 제어하기 위한 제어 장치이며,
    ⅰ) 각 사이클에 있어서의 크랭크 각도를 하나의 축으로 설정하고 또한 열 발생률을 상기 하나의 축에 직교하는 다른 축으로 설정한 그래프에 대하여 상기 열 발생률이 그려진 파형과, 상기 하나의 축에 의해 둘러싸이는 영역의 기하학적 무게 중심에 대응하는 크랭크 각도를, 열 발생률 무게 중심 위치라 정의할 때, 그리고
    ⅱ) 적어도 상기 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우,
    상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 부하에 따르지 않고 일정한 목표 크랭크 각도와 동등해지도록 상기 연소 상태를 제어하는 연소 파라미터를 설정하도록 구성된 전자 제어 유닛(70)을 포함하는, 제어 장치.
  2. 내연 기관의 기통에 공급되는 연료의 연소 상태를 제어하기 위한 제어 장치이며,
    ⅰ) 각 사이클에 있어서의 임의의 크랭크 각도로부터 특정 크랭크 각도를 감산하여 얻어지는 값과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱에 대응한 값을, 상기 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값이 0으로 되는 상기 특정 크랭크 각도를, 열 발생률 무게 중심 위치라 정의할 때, 그리고
    ⅱ) 적어도 상기 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우,
    상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 부하에 따르지 않고 일정한 목표 크랭크 각도와 동등해지도록 상기 연소 상태를 제어하는 연소 파라미터를 설정하도록 구성된 전자 제어 유닛(70)을 포함하는, 제어 장치.
  3. 내연 기관의 기통에 공급되는 연료의 연소 상태를 제어하기 위한 제어 장치이며,
    ⅰ) 특정 크랭크 각도보다도 진각측의 임의의 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도의 크랭크 각도 차분과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값과,
    상기 특정 크랭크 각도보다도 지각측의 임의의 크랭크 각도와 상기 특정 크랭크 각도의 크랭크 각도 차분과, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱을 크랭크 각도에 대하여 적분해서 얻어지는 값이 동등해질 때의 상기 특정 크랭크 각도를, 열 발생률 무게 중심 위치라 정의할 때, 그리고
    ⅱ) 적어도 상기 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우,
    상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 부하에 따르지 않고 일정한 목표 크랭크 각도와 동등해지도록 상기 연소 상태를 제어하는 연소 파라미터를 설정하도록 구성된 전자 제어 유닛(70)을 포함하는, 제어 장치.
  4. 내연 기관의 기통에 공급되는 연료의 연소 상태를 제어하기 위한 제어 장치이며,
    각 사이클에 있어서, 상기 연료의 연소가 시작되는 크랭크 각도를 CAs로 표현하고, 상기 연소가 끝나는 크랭크각을 CAe로 표현하고, 임의의 크랭크 각도를 θ로 표현하며, 또한 상기 크랭크 각도 θ에 있어서의 열 발생률을 dQ(θ)로 표현할 때, 하기 식 (1):
    (수식 1)
    Figure 112015118948449-pct00006

    에 기초하는 연산에 의해 취득되는 열 발생률 무게 중심 위치 Gc가,
    적어도 상기 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우에 있어서 상기 부하에 따르지 않고 일정한 목표 크랭크 각도와 동등해지도록 상기 연소 상태를 제어하는 연소 파라미터를 설정하도록 구성된 전자 제어 유닛(70)을 포함하는, 제어 장치.
  5. 내연 기관의 기통에 공급되는 연료의 연소 상태를 제어하기 위한 제어 장치이며,
    ⅰ) 임의의 크랭크 각도와 연소 개시 크랭크 각도의 차와, 상기 임의의 크랭크 각도에 있어서의 열 발생률과의 곱의 크랭크 각도에 대한 적분값을, 크랭크 각도에 대한 열 발생률의 파형에 의해 획정되는 영역의 면적으로 나누어 얻어지는 값에, 상기 연소 개시 크랭크 각도를 더한 값을, 열 발생률 무게 중심 위치라 정의할 때, 그리고
    ⅱ) 적어도 상기 기관의 부하가 소정의 범위 내에 있는 경우,
    상기 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 부하에 따르지 않고 일정한 목표 크랭크 각도와 동등해지도록 상기 연소 상태를 제어하는 연소 파라미터를 설정하도록 구성된 전자 제어 유닛(70)을 포함하는, 제어 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 목표 크랭크 각도는, 상기 기관의 냉각 손실과 상기 기관의 배기 손실과의 합이 최소로 되는 크랭크 각도로 정해져 있는, 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기관은, 상기 기통을 2개 이상 구비하고,
    상기 목표 크랭크 각도가 모든 상기 기통에서 동일한, 제어 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료의 주 분사의 시기, 및
    상기 기관에 구비된 연료 분사 밸브가 상기 연료를 분사할 때의 상기 연료의 압력인 연료 분사압
    중 적어도 하나가, 상기 연소 상태를 변화시키는 상기 연소 파라미터인, 제어 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료의 주 분사보다도 진각측의 시기에 실행되는 상기 연료의 파일럿 분사의 1회의 분사량,
    상기 파일럿 분사의 횟수, 및
    상기 파일럿 분사의 각각의 분사 시기
    중 적어도 하나가, 상기 연소 상태를 변화시키는 상기 연소 파라미터인, 제어 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연료의 주 분사보다도 지각측의 시기에서 실행되는 상기 연료의 애프터 분사의 분사량, 및
    상기 애프터 분사의 분사 시기
    중 적어도 하나가, 상기 연소 상태를 변화시키는 상기 연소 파라미터인, 제어 장치.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기관에 구비된 과급기에 의한 과급압이 상기 연소 상태를 변화시키는 상기 연소 파라미터인, 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 과급기에 구비된 터빈에 설치된 가변 노즐의 개방도, 및
    상기 과급기에 구비된 웨이스트 게이트 밸브의 개방도
    중 적어도 하나에 의해, 상기 과급압을 변화시키도록 구성된, 제어 장치.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기관에 구비된 EGR 장치에 의해 상기 기관의 흡기 통로로 환류되는 EGR 가스의 양 또는 상기 기통 내에 유입되는 가스의 양에 대한 상기 EGR 가스의 양의 비인 EGR율이 상기 연소 상태를 변화시키는 상기 연소 파라미터인, 제어 장치.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기관에 구비되며 또한 상기 기관의 배기 통로에 배치된 과급기의 터빈보다도 하류측의 배기 가스를 상기 기관의 흡기 통로로 환류시키는 저압 EGR 장치에 의해 환류되는 저압 EGR 가스의 양에 대한, 상기 기관에 구비되며 또한 상기 터빈보다도 상류측의 배기 가스를 상기 기관의 흡기 통로로 환류시키는 고압 EGR 장치에 의해 환류되는 고압 EGR 가스의 양의 비가 상기 연소 상태를 변화시키는 상기 연소 파라미터인, 제어 장치.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡기 행정 중에 상기 기통 내에 흡입되는 공기의 온도가 상기 연소 상태를 변화시키는 상기 연소 파라미터인, 제어 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 기관의 흡기 통로에 구비된 인터쿨러의 냉각 효율, 및
    상기 기관에 구비된 EGR 장치에 의해 상기 기관의 흡기 통로로 환류되는 EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러의 냉각 효율
    중 적어도 하나에 의해, 상기 공기의 온도를 변화시키도록 구성된, 제어 장치.
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기관에 구비된 스윌류 조정 장치에 의해 조정되는 상기 기통 내의 스윌류의 강도가 상기 연소 상태를 변화시키는 상기 연소 파라미터인, 제어 장치.
  18. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 기관에 구비된 열 발생률 무게 중심 위치에 상관이 있는 파라미터를 검출 가능한 센서로부터 얻어진 파라미터값에 기초하여 취득되는 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도에 근접하도록 상기 연소 상태를 피드백 제어하도록 구성된, 제어 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 기통 내의 압력을 검출하는 센서 및/또는 상기 기통 내의 이온 전류를 측정하는 센서이며,
    상기 상관이 있는 파라미터는, 상기 기통 내의 압력인 통 내압, 또는 상기 기통 내에서의 연소에 의해 발생하는 이온 전류인, 제어 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    ⅰ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 지각측일 때,
    상기 연료의 주 분사의 시기를 진각시키는 동작, 및
    상기 기관에 구비된 연료 분사 밸브가 상기 연료를 분사할 때의 상기 연료의 압력인 연료 분사압을 증가시키는 동작
    중 적어도 하나를 실행함으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키고, 그리고
    ⅱ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 진각측일 때,
    상기 연료의 주 분사의 시기를 지각시키는 동작, 및
    상기 연료 분사압을 감소시키는 동작
    중 적어도 하나를 실행함으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키도록 구성된, 제어 장치.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    ⅰ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 지각측일 때,
    상기 연료의 주 분사보다도 진각측의 시기에 실행되는 상기 연료의 파일럿 분사의 1회의 분사량을 증가시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키고, 그리고
    ⅱ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 진각측일 때,
    상기 파일럿 분사의 1회의 분사량을 감소시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키도록 구성된, 제어 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    ⅰ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 지각측일 때,
    상기 파일럿 분사의 횟수와 상기 파일럿 분사의 각각의 분사 시기 중 적어도 하나를 변경함으로써 상기 파일럿 분사에 의해 상기 기통에 공급되는 연료의 연소에 의해 발생하는 열에 기초하여 정해지는 상기 파일럿 분사에 대한 열 발생률 무게 중심 위치를 진각시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키고, 그리고
    ⅱ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 진각측일 때,
    상기 파일럿 분사의 횟수와 상기 파일럿 분사의 각각의 분사 시기 중 적어도 하나를 변경함으로써 상기 파일럿 분사에 대한 열 발생률 무게 중심 위치를 지각 시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키도록 구성된, 제어 장치.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    ⅰ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 지각측일 때,
    상기 연료의 애프터 분사의 분사량을 감소시키는 동작, 및
    상기 애프터 분사의 분사 시기를 진각측으로 이동시키는 동작
    중 적어도 하나를 실행함으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키고, 그리고
    ⅱ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 진각측일 때,
    상기 애프터 분사의 분사량을 증가시키는 동작, 및
    상기 애프터 분사의 분사 시기를 지각측으로 이동시키는 동작
    중 적어도 하나를 실행함으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키도록 구성된, 제어 장치.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    ⅰ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 지각측일 때,
    상기 기관에 구비된 과급기의 과급압을 증가시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키고, 그리고
    ⅱ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 진각측일 때,
    상기 과급압을 감소시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키도록 구성된, 제어 장치.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 과급기에 구비된 터빈에 설치된 가변 노즐의 개방도, 및
    상기 과급기에 구비된 웨이스트 게이트 밸브의 개방도
    중 적어도 하나에 의해, 상기 과급압을 변화시키도록 구성된, 제어 장치.
  26. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    ⅰ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 지각측일 때,
    상기 기관에 구비된 EGR 장치에 의해 상기 기관의 흡기 통로로 환류되는 EGR 가스의 양 또는 상기 기통 내에 유입되는 가스의 양에 대한 상기 EGR 가스의 양의 비인 EGR율을 감소시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키고, 그리고
    ⅱ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 진각측일 때,
    상기 EGR 가스의 양 또는 상기 EGR율을 증대시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키도록 구성된, 제어 장치.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    ⅰ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 지각측일 때,
    상기 기관에 구비되며 또한 상기 기관의 배기 통로에 배치된 과급기의 터빈보다도 하류측의 배기 가스를 상기 기관의 흡기 통로로 환류시키는 저압 EGR 장치에 의해 환류되는 저압 EGR 가스의 양에 대한, 상기 기관에 구비되며 또한 상기 터빈보다도 상류측의 배기 가스를 상기 흡기 통로로 환류시키는 고압 EGR 장치에 의해 환류되는 고압 EGR 가스의 양의 비를 감소시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키고, 그리고
    ⅱ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 진각측일 때,
    상기 저압 EGR 가스의 양에 대한 상기 고압 EGR 가스의 양의 비를 증가시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키도록 구성된, 제어 장치.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    ⅰ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 지각측일 때,
    흡기 행정 중에 상기 기통 내에 흡입되는 공기의 온도를 상승시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키고, 그리고
    ⅱ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 진각측일 때,
    상기 공기의 온도를 저하시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키도록 구성된, 제어 장치.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 기관의 흡기 통로에 구비된 인터쿨러의 냉각 효율, 및
    상기 기관에 구비된 EGR 장치에 의해 상기 기관의 흡기 통로로 환류되는 EGR 가스를 냉각하는 EGR 쿨러의 냉각 효율
    중 적어도 하나에 의해, 상기 공기의 온도를 변화시키도록 구성된, 제어 장치.
  30. 제18항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    ⅰ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 지각측일 때,
    상기 기관에 구비된 스윌류 조정 장치에 의해 조정되는 상기 기통 내의 스윌류의 강도를 증대시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 진각측으로 이동시키고, 그리고
    ⅱ) 상기 취득된 열 발생률 무게 중심 위치가 상기 목표 크랭크 각도보다도 진각측일 때,
    상기 스윌류의 강도를 감소시킴으로써 상기 열 발생률 무게 중심 위치를 지각측으로 이동시키도록 구성된, 제어 장치.
  31. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    주 연소의 개시 시부터 소정 기간의 상기 열 발생률의 증가율이 각 사이클 간에 있어서 서로 동등해지도록, 상기 연소 상태를 변화시키기 위한 연소 파라미터를 변경하도록 구성된, 제어 장치.
  32. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 기관에 구비된 연료 분사 밸브가 상기 연료를 분사할 때의 상기 연료의 압력인 연료 분사압, 및
    상기 기관에 구비된 과급기에 의한 과급압
    중 적어도 하나를, 상기 기관의 출력이 일정한 경우에는 상기 기관의 회전 속도에 관계되지 않고 소정의 일정값으로 유지하도록 구성된, 제어 장치.
  33. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 제어 유닛은,
    상기 기관에 구비된 연료 분사 밸브가 상기 연료를 분사할 때의 상기 연료의 압력인 연료 분사압, 및
    상기 기관에 구비된 과급기에 의한 과급압
    중 적어도 하나를, 상기 기관의 출력에 비례시키도록 구성된, 제어 장치.
KR1020157034584A 2013-06-05 2013-06-05 내연 기관의 제어 장치 KR101781720B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2013/065593 WO2014196034A1 (ja) 2013-06-05 2013-06-05 内燃機関の制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160006193A KR20160006193A (ko) 2016-01-18
KR101781720B1 true KR101781720B1 (ko) 2017-10-23

Family

ID=52007710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157034584A KR101781720B1 (ko) 2013-06-05 2013-06-05 내연 기관의 제어 장치

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9989000B2 (ko)
EP (2) EP3006706A4 (ko)
JP (1) JP5950040B2 (ko)
KR (1) KR101781720B1 (ko)
CN (1) CN105264207B (ko)
AU (1) AU2013391585B2 (ko)
BR (1) BR112015030516B1 (ko)
RU (1) RU2619078C1 (ko)
WO (1) WO2014196034A1 (ko)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2013391587B2 (en) 2013-06-05 2016-09-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine
BR112015030654A2 (pt) * 2013-06-05 2017-07-25 Toyota Motor Co Ltd dispositivo de controle para motor de combustão interna
JP5950041B2 (ja) * 2013-06-10 2016-07-13 トヨタ自動車株式会社 機関制御装置
JP6070438B2 (ja) * 2013-06-24 2017-02-01 トヨタ自動車株式会社 機関制御装置
JP2015113790A (ja) * 2013-12-12 2015-06-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP5979126B2 (ja) * 2013-12-12 2016-08-24 トヨタ自動車株式会社 機関制御装置
KR101713720B1 (ko) * 2015-04-08 2017-03-13 현대자동차 주식회사 실린더로 공급되는 이지알 가스의 비율을 연산방법
US10983745B2 (en) 2016-06-13 2021-04-20 Lg Electronics Inc. Display device and display system including same
US10190525B2 (en) * 2017-02-16 2019-01-29 GM Global Technology Operations LLC Method of calculating an angular position of a crankshaft during a fuel injection event
EP3669060B1 (en) * 2017-08-18 2021-10-27 Wärtsilä Finland Oy A method of controlling combustion of fuel in a multi-cylinder internal combustion engine and a computer control system configured to control combustion process in a multi-cylinder internal combustion piston engine
JP6493505B1 (ja) * 2017-12-15 2019-04-03 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP2019124141A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 日本碍子株式会社 車両用エンジンにおける燃焼制御方法および車両用エンジンシステム
CN111712622B (zh) * 2018-02-23 2022-09-13 瓦锡兰芬兰有限公司 操作活塞发动机的方法和活塞发动机
CN114934846B (zh) * 2022-05-26 2023-07-25 一汽解放汽车有限公司 引燃油控制提前角的控制方法、装置、设备及存储介质
CN115370498B (zh) * 2022-08-31 2024-04-05 上海中船三井造船柴油机有限公司 一种船用双燃料低速发动机的气缸压力控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011202629A (ja) 2010-03-26 2011-10-13 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃焼重心判定方法及び燃焼制御装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2609892B2 (ja) * 1988-02-22 1997-05-14 マツダ株式会社 エンジンの燃焼制御装置
JP2591203B2 (ja) * 1989-12-26 1997-03-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の空燃比制御装置
JPH08232820A (ja) 1995-02-22 1996-09-10 Unisia Jecs Corp 内燃機関の燃焼状態検出装置及びその装置を利用した内燃機関の制御装置
JP3572783B2 (ja) * 1996-02-29 2004-10-06 日産自動車株式会社 エンジンの排気浄化装置
JP3823553B2 (ja) * 1998-08-12 2006-09-20 株式会社日立製作所 エンジン燃焼制御装置
DE19923299A1 (de) 1999-05-21 2000-11-23 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
JP3873580B2 (ja) * 2000-06-15 2007-01-24 日産自動車株式会社 圧縮自己着火式内燃機関
US6607467B2 (en) * 2000-07-11 2003-08-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling vehicle drive system including engine with turbocharger, and lock-up clutch
JP4341240B2 (ja) 2002-12-20 2009-10-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN100338346C (zh) 2003-07-08 2007-09-19 日产自动车株式会社 内燃发动机的燃烧控制设备和燃烧控制的方法
JP2005054753A (ja) 2003-08-07 2005-03-03 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP4375728B2 (ja) * 2004-04-15 2009-12-02 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
EP1607609B1 (en) 2004-06-15 2009-03-25 C.R.F. Società Consortile per Azioni A closed-loop electronic control system for controlling combustion in a diesel engine operating with premixed combustion
JP2007113396A (ja) * 2005-10-18 2007-05-10 Denso Corp 内燃機関の燃焼状態判定装置
JP4412275B2 (ja) * 2005-11-29 2010-02-10 株式会社デンソー 圧縮着火式の多気筒内燃機関の制御装置
JP2007285194A (ja) 2006-04-17 2007-11-01 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP4314585B2 (ja) * 2006-06-16 2009-08-19 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
JP2008025406A (ja) 2006-07-19 2008-02-07 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP2008069713A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃焼制御装置
JP4525698B2 (ja) * 2007-04-11 2010-08-18 トヨタ自動車株式会社 可変バルブタイミング機構の制御装置および制御方法
JP4625111B2 (ja) * 2008-05-19 2011-02-02 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃料制御装置
JP4793488B2 (ja) 2009-03-11 2011-10-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE112010005500B4 (de) 2010-04-19 2021-08-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine
JP5585246B2 (ja) * 2010-06-30 2014-09-10 マツダ株式会社 自動車搭載用ディーゼルエンジン
JP5177326B2 (ja) * 2011-02-04 2013-04-03 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP5267745B2 (ja) * 2011-03-18 2013-08-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011202629A (ja) 2010-03-26 2011-10-13 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃焼重心判定方法及び燃焼制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2619078C1 (ru) 2017-05-11
CN105264207B (zh) 2018-05-29
WO2014196034A1 (ja) 2014-12-11
US9989000B2 (en) 2018-06-05
CN105264207A (zh) 2016-01-20
JPWO2014196034A1 (ja) 2017-02-23
EP3006706A1 (en) 2016-04-13
AU2013391585B2 (en) 2016-10-20
BR112015030516A2 (pt) 2017-07-25
US20160115888A1 (en) 2016-04-28
JP5950040B2 (ja) 2016-07-13
BR112015030516B1 (pt) 2021-08-31
EP3273039A1 (en) 2018-01-24
AU2013391585A1 (en) 2015-12-24
BR112015030516A8 (pt) 2019-12-24
KR20160006193A (ko) 2016-01-18
EP3006706A4 (en) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101781720B1 (ko) 내연 기관의 제어 장치
JP5963927B1 (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置及びその制御方法
US9441525B2 (en) Method and apparatus to control regeneration of a particulate filter
EP3009643B1 (en) Engine control device
WO2014196035A1 (ja) 内燃機関の制御装置
WO2008102905A1 (ja) 内燃機関の制御装置
US10288004B2 (en) Diesel engine control device and control method
US20180274499A1 (en) Control device of internal-combustion engine
JP2016061228A (ja) 過給機付き内燃機関の制御装置及び過給機付き内燃機関の制御方法
US11629683B2 (en) Internal combustion engine control device
JP2008025374A (ja) 内燃機関の着火時期制御装置
JP2016011600A (ja) 内燃機関の制御装置
JP5720479B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US20200300194A1 (en) Internal Combustion Engine Control Device and Internal Combustion Engine Control Method
JP6070438B2 (ja) 機関制御装置
JP6191311B2 (ja) エンジンの制御装置
EP3418541A1 (en) Method for controlling combustion in engines
JP6311363B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP2016037898A (ja) 内燃機関の制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant