WO2022208578A1 - エンジンの制御装置 - Google Patents

エンジンの制御装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2022208578A1
WO2022208578A1 PCT/JP2021/013204 JP2021013204W WO2022208578A1 WO 2022208578 A1 WO2022208578 A1 WO 2022208578A1 JP 2021013204 W JP2021013204 W JP 2021013204W WO 2022208578 A1 WO2022208578 A1 WO 2022208578A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fuel
chamber
amount
peak
injection
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/013204
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
欣也 井上
遼太 朝倉
涼太 中田
貴之 城田
捷 飯塚
和郎 倉田
Original Assignee
三菱自動車工業株式会社
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 三菱自動車工業株式会社 filed Critical 三菱自動車工業株式会社
Priority to JP2023509893A priority Critical patent/JPWO2022208578A1/ja
Priority to PCT/JP2021/013204 priority patent/WO2022208578A1/ja
Publication of WO2022208578A1 publication Critical patent/WO2022208578A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F02D41/06—Introducing corrections for particular operating conditions for engine starting or warming up
    • 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
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • 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
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00

Definitions

  • This case relates to an engine control device that has a main chamber and a sub chamber in the combustion chamber.
  • a pre-chamber type engine in which a main chamber (main combustion chamber) and a sub-combustion chamber (sub-combustion chamber) are formed in the combustion chamber, and a spark plug electrode is arranged inside the pre-chamber.
  • the flame generated inside the pre-chamber is formed so as to blow out like a torch toward the main chamber.
  • the proper range of the peak timing at which the in-cylinder pressure is maximized is determined, and if the peak timing is out of the proper range, the combustion stability tends to deteriorate.
  • One of the purposes of this project was to improve the combustion stability of the pre-chamber engine, which was created in light of the above issues.
  • the engine control device of the present invention measures or predicts a main chamber injection means for supplying fuel to the main chamber, a pre-chamber injection means for supplying fuel to the pre-chamber after the fuel is supplied by the main chamber injection means, and an in-cylinder pressure. and fuel control means for correcting a pre-chamber fuel amount, which is the amount of fuel supplied from the pre-chamber injection means, when the peak timing of the in-cylinder pressure is out of a predetermined range.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of an engine to which a control device according to the present invention is applied;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of another engine to which the control device according to the present invention is applied;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of another engine to which the control device according to the present invention is applied;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the structure of another engine to which the control device according to the present invention is applied;
  • FIG. 4 is a graph for explaining a peak timing ⁇ PEAK of in-cylinder pressure;
  • FIG. (A) to (C) are maps for setting the first correction amount of the pre-chamber injection amount.
  • 4 is a graph for explaining a predetermined heat quantity position ⁇ HEAT ; 4 is a map showing the relationship between a predetermined heat quantity position ⁇ HEAT and a second correction amount; 4 is a map showing the relationship between the catalyst temperature C and the third correction amount; 4 is a flow chart relating to control contents (calculation of ⁇ PEAK and ⁇ HEAT ). 4 is a flowchart relating to control content (fuel injection); FIG. 10 is a flowchart relating to control content (additional correction); FIG.
  • [1. Constitution] 1 to 12 are diagrams for explaining a control device for an engine 10 (internal combustion engine) mounted on a vehicle.
  • 1 to 4 schematically show the structure of a pre-combustion engine 10 in which a communicating main chamber 8 (main combustion chamber) and sub-combustion chamber 5 (sub-combustion chamber) are formed in a cylinder.
  • . 1 and 2 show one of the methods (passive method) of supplying fuel from the injection valves (port injection valve 1, in-cylinder injection valve 3, multi-function injection valve 4) provided in the main chamber 8 and the intake port 11.
  • 4 shows the structure of the engine 10 in which fuel is injected from the main chamber 8 toward the pre-chamber 5 to form a flame.
  • FIG. 1 shows an injection valve (pre-chamber injection valve 2) for supplying fuel to the pre-chamber 5 and an injection valve (port injection valve 1, in-cylinder injection valve 3) for supplying fuel to the main chamber 8.
  • the engine 10 is provided separately.
  • FIG. 2 shows an engine 10 in which a single injection valve (multi-function injection valve 4) is used to blow fuel into the main chamber 8 and the auxiliary chamber 5 respectively.
  • FIG. 3 shows the structure of the engine 10 of the type (active type) in which the fuel for forming the flame is directly supplied to the interior of the pre-chamber 5 .
  • FIG. 4 shows an example of the structure of the engine 10 of a passive system, which is different from that shown in FIGS.
  • the control device for the engine 10 includes main chamber injection means for supplying fuel to the main chamber 8 and pre-chamber injection means for supplying fuel to the pre-chamber 5 .
  • the auxiliary chamber 5 is formed, for example, in the shape of a hollow hemisphere protruding from the center of the top surface of the combustion chamber toward the piston side. 1 to 4 show cases in which the pre-chamber 5 is arranged between the intake port 11 and the exhaust port 12 in a pent roof type cylinder head.
  • the position of the pre-chamber 5 is preferably set in consideration of the overall shape of the combustion chamber, or in consideration of the operating ranges of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 .
  • the pre-chamber 5 may be arranged outside the cylinder (at a position closer to the cylindrical surface of the cylinder) than the intake port 11 and the exhaust port 12 .
  • a minute hole 7 is formed in a partition wall 6 separating the sub-chamber 5 and the main chamber 8 .
  • an electrode of a spark plug 9 is arranged inside the sub chamber 5 .
  • the port injection valve 1 shown in FIGS. 1 and 3 is one of main chamber injection means, and is an injector that injects fuel into the intake port 11 .
  • the direction of fuel injection by the port injection valve 1 is set, for example, toward the gap between the open intake valve 13 and the intake port 11 .
  • the in-cylinder injection valve 3 is also one of the main chamber injection means, and is an injector that injects fuel into the main chamber 8 .
  • the direction of fuel injection by the in-cylinder injection valve 3 is set, for example, according to the direction and flow velocity of airflow (tumble flow or swirl flow) formed in the combustion chamber during the compression stroke. Either one of the port injection valve 1 and the in-cylinder injection valve 3 can be omitted.
  • the pre-chamber injection valve 2 shown in FIG. 1 is one of pre-chamber injection means, and is a passive injector that injects fuel into the pre-chamber 5 .
  • the injection direction of the pre-chamber injection valve 2 is set, for example, toward the pre-chamber 5 .
  • the injection direction of the pre-chamber injection valve 2 is not limited to the direction toward the pre-chamber 5 .
  • the fuel may be injected toward a position slightly deviated from the pre-chamber 5 in consideration of the direction and velocity of the airflow (tumble flow or swirl flow) formed in the cylinder.
  • the multi-function injection valve 4 shown in FIG. 2 is an injector having both the function of main chamber injection means and the function of pre-chamber injection means. At least two injection holes are formed at the tip of the multifunction injection valve 4 .
  • One of the injection holes is an injection hole for realizing fuel injection similar to that of the in-cylinder injection valve 3 in FIG.
  • the other injection hole is an injection hole for realizing fuel injection similar to that of the pre-chamber injection valve 2 in FIG.
  • the open/closed state of each injection hole is individually controlled.
  • the port injection valve 1 and the in-cylinder injection valve 3 shown in FIG. 4 are also injectors having both the function of the main chamber injection means and the function of the auxiliary chamber injection means.
  • the port injection valve 1 and the in-cylinder injection valve 3 have the function of blowing fuel separately into the main chamber 8 and the auxiliary chamber 5 by making injection timings different from each other.
  • the fuel supply by the pre-chamber injection means is performed after the fuel supply by the main chamber injection means in one combustion cycle (a cycle consisting of four strokes of an intake stroke, a compression stroke, a combustion stroke, and an exhaust stroke). Therefore, even if the main chamber injection and the sub chamber injection are performed by only a single injection valve, it is possible to clearly distinguish them based on the injection timing.
  • the number of injections for each of the main chamber injection and the sub chamber injection may be one or more.
  • the fuel injected from the main chamber injection means burns only in the main chamber 8, and some of the fuel may flow into the auxiliary chamber 5 as well.
  • the fuel injected from the pre-chamber injection means burns only in the pre-chamber 5, and some of the fuel may flow out to the main chamber 8 as well.
  • the fuel injected from the main chamber injection means is intended to burn in the main chamber 8, is injected at a timing that facilitates combustion in the main chamber 8, and most of it burns in the main chamber 8. .
  • the fuel injected from the pre-chamber injection means is fuel intended to burn in the pre-chamber 5, is injected at a timing that facilitates combustion in the pre-chamber 5, and most of it burns in the pre-chamber 5.
  • the main chamber injection means may be defined as "means for supplying fuel at timing suitable for combustion in the main chamber 8”
  • the pre-chamber injection means may be defined as "means for supplying fuel at timing suitable for combustion in the pre-chamber 5". may be defined as "means for supplying fuel”.
  • the engine 10 is provided with a knock sensor 15, an in-cylinder pressure sensor 16, an engine speed sensor 17, an accelerator opening sensor 18, a vehicle speed sensor 19, and a catalyst temperature sensor 20.
  • the knock sensor 15 is a sensor for detecting the presence or absence of knocking, which is a kind of abnormal combustion, and detects, for example, force, pressure, acceleration, etc. caused by cylinder vibration.
  • the in-cylinder pressure sensor 16 is a sensor for grasping the combustion state in the combustion chamber, and detects the pressure in the main chamber 8 .
  • the engine speed sensor 17 is a sensor for grasping the operating state of the engine 10, and detects, for example, the engine speed (angular velocity of the crankshaft) per unit time.
  • the accelerator opening sensor 18 is a sensor for grasping the magnitude of the torque (driver requested torque) required for the engine 10, and detects the depression operation amount (accelerator opening) of an accelerator pedal (not shown).
  • the vehicle speed sensor 19 is a sensor that detects the vehicle speed (running speed) of the vehicle in which the engine 10 is mounted.
  • the catalyst temperature sensor 20 is a sensor that detects the catalyst temperature C of an exhaust purification catalyst interposed in the exhaust passage of the engine 10 . Various information detected by these sensors 15 to 20 is transmitted to the ECU 21 .
  • the ECU 21 is an electronic control unit (Engine Control Unit, Electronic Control Unit) for controlling the operating state of the engine 10, and is an electronic device equipped with a processor and memory.
  • the processor is, for example, a microprocessor such as a CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit), and the memory is, for example, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), non-volatile memory, or the like.
  • the contents of the control performed by the ECU 21 are recorded and saved in the memory as firmware and application programs. When executing a program, the contents of the program are expanded in the memory space and executed by the processor.
  • the ECU 21 is connected to each of the devices to be controlled and the sensors 15 to 20 via an in-vehicle network (not shown).
  • devices to be controlled include a port injection valve 1, pre-chamber injection valves 2 and 2', an in-cylinder injection valve 3, a multifunction injection valve 4, and an ignition plug 9.
  • FIG. 1 The fuel injection amount and ignition timing of the engine 10 and the operations of the intake valve 13 and the exhaust valve 14 are collectively managed by the ECU 21 .
  • Information detected by sensors not shown in FIGS. 1 to 4 can also be used to correct the fuel injection amount, ignition timing, and the like. For example, the fuel injection amount and ignition timing may be corrected based on temperature information detected by an outside air temperature sensor, an engine cooling water temperature sensor, or the like.
  • the ECU 21 is provided with in-cylinder pressure acquisition means 22 , heat release rate calculation means 23 , ignition control means 24 and fuel control means 25 . These elements represent the functions realized by the ECU 21, and can be programmed as software recorded and stored in the ROM or auxiliary storage device within the ECU 21, for example. Alternatively, it may be realized as an electronic circuit (hardware) corresponding to the software, or as a system in which software and hardware coexist.
  • the in-cylinder pressure acquisition means 22 measures or predicts the in-cylinder pressure to acquire its measured value or predicted value.
  • the value of the in-cylinder pressure is acquired in a form associated with the crank angle for each combustion cycle in order to grasp the change in the in-cylinder pressure.
  • a value detected by the in-cylinder pressure sensor 16 can be used as the measured value of the in-cylinder pressure.
  • the predicted value of the in-cylinder pressure may be calculated, for example, based on the equation of state of gas.
  • various conditions such as the specifications of the engine 10 and the components of the fuel mixture may be input into a known three-dimensional computational fluid analysis software, and the combustion state in the combustion chamber may be simulated for calculation.
  • the heat release rate calculation means 23 calculates the heat release rate based on the in-cylinder pressure acquired by the in-cylinder pressure acquisition means 22 .
  • the heat release rate calculated here corresponds to the rate of heat generation generated by the combustion reaction of the air-fuel mixture in the cylinder (the rate of change in the heat release amount with respect to the crank angle), and is also called the heat release rate.
  • the heat release rate can be calculated based on the in-cylinder pressure by using a known combustion model such as the Wiebe function or Triple-Wiebe function.
  • the ignition control means 24 controls the ignition timing SA of the spark plug 9 (timing to ignite the fuel air-fuel mixture).
  • the ignition timing SA is set based on the engine load and engine speed.
  • the ignition timing SA set based on the engine load and engine speed is called standard ignition timing.
  • control may be performed to retard the ignition timing SA from the standard ignition timing.
  • the range of appropriate ignition timing SA is narrower than in other engines, and it is desired to suppress changes in ignition timing SA as much as possible. In consideration of such circumstances, the ignition retard control may not be performed even if knocking is detected.
  • the ignition retard control may be started only when the time for which knocking is detected by the knock sensor 15 exceeds a predetermined time.
  • the fuel control means 25 controls the main chamber fuel amount, which is the fuel amount supplied by the main chamber injection means, and the sub-chamber fuel amount, which is the fuel amount supplied by the pre-chamber injection means. These fuel amounts are basically set based on the engine load and engine speed. Further, the fuel control means 25 performs control for correcting the pre-chamber fuel amount based on the in-cylinder pressure acquired by the in-cylinder pressure acquisition means 22 . First, the fuel control means 25 calculates the peak timing ⁇ PEAK of the in-cylinder pressure.
  • the peak time ⁇ PEAK is the time when the in-cylinder pressure takes a peak value (the crank angle corresponding to that time). As indicated by the solid line in FIG. 5, the timing at which the in-cylinder pressure, which rises after ignition, begins to decrease is the peak timing ⁇ PEAK .
  • the fuel control means 25 calculates a first correction amount for correcting the pre-chamber fuel amount at least when the peak timing ⁇ PEAK is out of a predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ). For example, as indicated by the dashed line in FIG. 5, when the peak timing ⁇ PEAK is on the retard side of the predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ), a positive value is given to increase the pre-chamber fuel amount. , the first correction amount is calculated. As a result, the torch flame in the pre-combustion chamber 5 is strengthened, and the combustion becomes steep, making it easier to advance the peak timing ⁇ PEAK . On the other hand, as indicated by the dashed line in FIG.
  • FIGS. 6A to 6C are specific examples of maps for calculating the first correction amount based on the peak time ⁇ PEAK .
  • the fuel control means 25 calculates the first correction amount based on any of these maps.
  • FIG. 6A is a map having a characteristic that the first correction amount changes linearly with respect to changes in the peak time ⁇ PEAK .
  • the later the peak time ⁇ PEAK the greater the first correction amount, and the earlier the peak time ⁇ PEAK , the less the first correction amount.
  • the peak time ⁇ PEAK at which the first correction amount is 0 is set within a predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ).
  • FIG. 6B is a map having the characteristic that the first correction amount other than 0 is set only when the peak time ⁇ PEAK is out of the predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ).
  • the peak time ⁇ PEAK exceeds the maximum value ⁇ 2 of the predetermined range, the first correction amount increases linearly as the peak time ⁇ PEAK becomes later.
  • the peak time ⁇ PEAK falls below the minimum value ⁇ 1 of the predetermined range, the earlier the peak time ⁇ PEAK , the more the first correction amount decreases linearly.
  • the peak time ⁇ PEAK is within the predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 )
  • the first correction amount is zero.
  • FIG. 6C is a map having the characteristic that the first correction amount is set differently inside and outside the predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ).
  • the first correction amount is 0 within the predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ).
  • the first correction amount changes linearly with the change in the peak time ⁇ PEAK within a predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ).
  • the first correction amount is set to increase as the peak time ⁇ PEAK becomes later. Further, when the peak time ⁇ PEAK exceeds the maximum value ⁇ 2 of the predetermined range, the later the peak time ⁇ PEAK is, the more the first correction amount increases linearly.
  • the slope of increase of the first correction amount with respect to the peak time ⁇ PEAK is set larger than the slope of increase within the predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ).
  • the peak time ⁇ PEAK falls below the minimum value ⁇ 1 of the predetermined range, the earlier the peak time ⁇ PEAK , the steeper the first correction amount decreases than within the predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ). properties are set.
  • the fuel control means 25 additionally corrects the pre-chamber fuel amount based on the heat release rate and the catalyst temperature C when the peak timing ⁇ PEAK is within a predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ). .
  • the fuel control means 25 calculates a period until the in-cylinder heat generation amount reaches a predetermined amount.
  • the in-cylinder calorific value can be calculated using the fuel injection amount and the theoretical calorific value of the fuel in one combustion cycle, or by integrating the heat release rate obtained from the in-cylinder pressure with respect to the crank angle (or time). It is calculable.
  • the predetermined amount of the in-cylinder heat generation amount can be calculated by multiplying the calculated in-cylinder heat generation amount by a predetermined ratio (for example, 0.1 in the case of 10%). That is, the predetermined amount of in-cylinder heat generation may be a variable value that can change according to the calculated in-cylinder heat generation amount, or may be an arbitrarily set fixed value.
  • ⁇ A in FIG. 7 represents the timing (crank angle) at which the in-cylinder heat generation amount reaches a predetermined amount when the change in heat release amount over time is represented by a solid line.
  • ⁇ B represents the timing (crank angle) at which the in-cylinder heat generation amount reaches a predetermined amount when the change in the amount of heat release over time is represented by the dashed line.
  • the timing at which the in-cylinder heat generation amount reaches a predetermined amount will be referred to as a predetermined heat amount position ⁇ HEAT .
  • the value obtained by integrating the section from the ignition timing SA to the predetermined heat quantity position ⁇ A on the solid line graph is the section from the ignition timing SA to the predetermined heat quantity position ⁇ B on the dashed line graph. is equal to the integral of Further, the predetermined heat amount position ⁇ HEAT moves in the advancing direction as the combustion speed increases, and moves in the retarding direction as the combustion speed decreases. In other words, the combustion period from the ignition timing SA to the predetermined heat quantity position ⁇ HEAT shown in FIG. 7 becomes shorter as the combustion speed becomes faster, and becomes longer as the combustion speed becomes slower.
  • FIG. 8 is a specific example of a map for calculating the second correction amount based on the predetermined heat amount position ⁇ HEAT .
  • the second correction amount is set to 0 when the predetermined heat amount position ⁇ HEAT is at the predetermined position ⁇ 0 .
  • the second correction amount is set to a negative value so as to decrease the pre-chamber fuel amount.
  • the larger the advance angle from the predetermined position ⁇ 0 the larger the absolute value of the second correction amount (larger in the negative direction). As a result, the excessively high combustion speed is somewhat suppressed, and the combustion state is optimized.
  • the second correction amount is set to a positive value so as to increase the pre-chamber fuel amount.
  • the larger the retardation amount from the predetermined position ⁇ 0 the larger the absolute value of the second correction amount (larger in the positive direction).
  • the combustion speed which was too slow, is slightly accelerated, and the combustion state is optimized.
  • FIG. 9 is a specific example of a map for calculating the third correction amount based on the catalyst temperature C.
  • the third correction amount is set to 0 if the catalyst temperature C exceeds the predetermined temperature C0.
  • the third correction amount is set to a negative value to decrease the pre-chamber fuel amount. be done.
  • the lower the catalyst temperature C the larger the absolute value of the third correction amount (larger in the negative direction). Reducing the pre-chamber fuel amount slows down the combustion speed, so that the temperature of the exhaust gas rises, making it easier for the exhaust purification catalyst to quickly rise in temperature.
  • the pre-chamber fuel amount may be increased or decreased by controlling the pressure of the fuel supplied to the pre-chamber injection means or the injection pressure.
  • fuel can be supplied in one combustion cycle by weakening or strengthening the injection force without changing the SOI (Start Of Injection) at the start of fuel injection or the EOI (End Of Injection) at the end of fuel injection.
  • the pre-chamber fuel amount can be increased or decreased.
  • the pre-chamber fuel amount may be increased or decreased by controlling the SOI at the start of fuel injection or the EOI at the end of fuel injection. In this case, by shortening or extending the fuel injection period while maintaining the pressure of the fuel supplied to the pre-chamber injection means and the injection pressure constant, the amount of fuel supplied to the pre-chamber in one combustion cycle is can be increased or decreased.
  • the main chamber fuel amount may be set based on the engine load and the engine speed regardless of the magnitude of the correction value for the sub chamber fuel amount. Alternatively, the main chamber fuel amount may be increased (or decreased) by the same amount as the sub chamber fuel amount is decreased (or increased) so that the total fuel injection amount does not change.
  • the standard main chamber fuel amount is denoted as F MAIN
  • the standard sub chamber fuel amount is denoted as F SUB . If the decrease amount of the pre-chamber fuel amount is expressed as F DEC , the fuel amount actually injected from the pre-chamber injection means is F SUB -F DEC . At this time, the amount of fuel injected from the main chamber injection means may remain at F MAIN or may be set at F MAIN +F DEC .
  • the amount of fuel injected from the main chamber injection means may be set within a range of F MAIN or more and F MAIN +F DEC or less.
  • the amount of increase in the pre-chamber fuel amount is expressed as FINC
  • the fuel amount actually injected from the pre-chamber injection means is F SUB + FINC .
  • the amount of fuel injected from the main chamber injection means may remain at F MAIN or may be set at F MAIN -F INC .
  • the amount of fuel injected from the main chamber injection means may be set within a range of F MAIN ⁇ F INC or more and F MAIN or less.
  • FIG. 10 is a flowchart relating to the calculation of the peak timing ⁇ PEAK and the predetermined heat quantity position ⁇ HEAT of the in-cylinder pressure. It is executed repeatedly with a period shorter than time).
  • step A1 information on the in-cylinder pressure is acquired by the in-cylinder pressure acquisition means 22 .
  • step A2 it is determined whether or not the in-cylinder pressure reaches a peak value.
  • a peak value For example, it is determined whether or not the change gradient of the in-cylinder pressure (or the value obtained by subtracting the previous value from the current value of the in-cylinder pressure) has changed from positive to 0 or negative.
  • step A3 information on the peak timing ⁇ PEAK , which is the crank angle at that time, is obtained, and the process proceeds to step A4.
  • step A3 is skipped and the process proceeds to step A4.
  • the heat release rate calculation means 23 calculates the heat release rate based on the in-cylinder pressure. Further, in step A5, the fuel control means 25 calculates the total amount of heat generated in the combustion cycle and the in-cylinder heat amount at that point in the combustion cycle. At step A6, it is determined whether or not the in-cylinder heat generation amount has reached a predetermined amount. If this condition is satisfied, the process proceeds to step A7, where information on the predetermined heat quantity position ⁇ HEAT , which is the crank angle at that time, is acquired, and the control in this calculation cycle ends. If the condition of step A6 is not satisfied, step A7 is skipped and the control ends. Such control is repeated, and information on the peak timing ⁇ PEAK and the predetermined heat quantity position ⁇ HEAT in the combustion cycle is calculated for each combustion cycle.
  • FIG. 11 is a flowchart relating to fuel injection, which is repeatedly executed at a period corresponding to one combustion cycle.
  • step B1 a standard fuel amount for that combustion cycle is calculated based on the engine speed and engine load.
  • the fuel amount the main chamber fuel amount and the sub chamber fuel amount are calculated separately.
  • the auxiliary chamber fuel amount is calculated as a value smaller than the main chamber fuel amount.
  • the pre-chamber fuel amount is about several percent to ten and several percent of the total fuel amount.
  • the pre-chamber fuel amount is increased. For example, a positive first correction amount is calculated based on maps shown in FIGS. ) is done. Thereafter, fuel injection is performed in step B6, and the control in this calculation cycle ends.
  • step B2 determines whether or not the peak timing ⁇ PEAK of the in-cylinder pressure falls below the minimum value ⁇ 1 within a predetermined range. If this condition is satisfied, the process proceeds to step B5, where the pre-chamber fuel amount is reduced. For example, a negative first correction amount is calculated based on the maps shown in FIGS. ) is done. Thereafter, fuel injection is performed in step B6, and the control in this calculation cycle ends. If the condition of step B3 is not satisfied, the process proceeds to step B6 without calculating the first correction amount, fuel injection is performed, and the control in this calculation cycle ends.
  • FIG. 12 is a flowchart relating to additional correction, which is repeatedly executed at a period corresponding to one combustion cycle.
  • step C1 it is determined whether or not the peak timing ⁇ PEAK of the in-cylinder pressure is within a predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ). If this condition is satisfied, the process proceeds to step C2. On the other hand, if this condition is not satisfied, the control is terminated as it is without performing additional correction.
  • step C2 it is determined whether or not the predetermined heat quantity position ⁇ HEAT is on the retard side of the predetermined position ⁇ 0 ( ⁇ 0 ⁇ ⁇ HEAT ). If this condition is satisfied, the process proceeds to step C3, where the pre-chamber fuel amount is increased. For example, a positive second correction amount is calculated based on a map as shown in FIG. 8 and added to the pre-chamber fuel amount (that is, increased correction). After that, the process proceeds to step C5.
  • step C4 to decrease the pre-chamber fuel amount.
  • a negative second correction amount is calculated based on a map such as that shown in FIG. 8, and this is added to the pre-chamber fuel amount (that is, reduction correction).
  • step C5 it is determined whether or not it is necessary to raise the temperature of the exhaust purification catalyst. For example, it is determined whether the catalyst temperature C is equal to or lower than a predetermined temperature C0 . If this condition is satisfied, the process proceeds to step C6, where the pre-chamber fuel amount is reduced.
  • a negative second correction amount is calculated based on a map as shown in FIG. 9 and added to the pre-chamber fuel amount (that is, reduction correction), and the control in this calculation cycle ends. If the condition of step C5 is not met, step C6 is skipped and the control ends.
  • the pre-chamber fuel amount is corrected by the fuel control means 25 when the in-cylinder pressure peak timing ⁇ PEAK deviates from a predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ). be.
  • the timing at which the in-cylinder pressure reaches the peak value can be adjusted without changing the ignition timing SA. For example, variations in in-cylinder pressure changes due to disturbances can be adjusted, and knocking and combustion fluctuations can be suppressed. Therefore, combustion stability of the engine 10 can be improved.
  • the pre-chamber fuel amount is corrected to increase when the peak timing ⁇ PEAK is on the retard side of the predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ).
  • the combustion speed can be increased, and the peak timing ⁇ PEAK can be advanced.
  • the pre-chamber fuel amount is corrected to decrease.
  • the combustion speed can be slowed down, and the peak timing ⁇ PEAK can be retarded. Therefore, the combustion state can be optimized so that the peak timing ⁇ PEAK falls within the predetermined range ( ⁇ 1 to ⁇ 2 ), and the combustion stability of the engine 10 can be improved.
  • the predetermined heat amount position ⁇ HEAT is advanced from the predetermined position ⁇ 0 .
  • the pre-chamber fuel amount is corrected downward.
  • the combustion speed can be slowed down, and the predetermined heat quantity position ⁇ HEAT can be brought closer to the predetermined position ⁇ 0 .
  • the pre-chamber fuel amount is corrected to increase.
  • the combustion speed can be increased, and the predetermined heat quantity position ⁇ HEAT can be brought closer to the predetermined position ⁇ 0 .
  • the predetermined heat quantity position ⁇ HEAT can be brought closer to the predetermined position ⁇ 0 , and the combustion stability of the engine 10 can be improved.
  • the pre-chamber fuel amount decreases when the temperature of the exhaust purification catalyst is raised. corrected.
  • the torch flame in the auxiliary chamber 5 can be weakened, the combustion speed can be slowed, and the exhaust temperature can be raised. Therefore, the amount of heat supplied to the exhaust purification catalyst can be increased, the temperature of the exhaust purification catalyst can be efficiently raised, and the exhaust purification performance can be improved early.
  • control device for the engine 10 mounted on the vehicle has been described in detail, but the application of the control device according to the present invention is not limited to the vehicle engine, and can be installed, for example, on a ship or a power generation facility. It is also applicable to engines that are The control device according to the present invention can be applied to an internal combustion engine having at least a main chamber injection means and a pre-chamber injection means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本件のエンジンの制御装置は、主室（８）に燃料を供給する主室噴射手段（１，３）と、主室噴射手段（１，３）による燃料供給後に副室（５）に燃料を供給する副室噴射手段（２）とを備える。また、筒内圧を計測または予測する筒内圧取得手段（２２）と、筒内圧のピーク時期（θＰＥＡＫ）が予め設定される所定範囲（θ１～θ２）から外れる場合に、副室噴射手段（２）から供給される燃料量である副室燃料量を補正する燃料制御手段（２５）と、を備える。このような制御により、副室式エンジンの燃焼安定性を向上させることができる。

Description

エンジンの制御装置
　本件は、燃焼室内に主室及び副室を備えたエンジンの制御装置に関する。
　従来、エンジン（内燃機関）の最大筒内圧に応じて点火時期や燃料噴射量を制御することで、出力や燃費を適正化する技術が知られている。例えば、最大筒内圧が上昇するにつれて点火時期をリタードさせる制御が知られている。このような制御により、ノッキングの発生を抑制することができる（特許文献１参照）。
特開2015-083814号公報
　ところで、燃焼室内に主室（主燃焼室）と副室（副燃焼室）とを形成し、副室の内部に点火プラグの電極を配した副室式のエンジンが存在する。このようなエンジンでは、副室の内部で発生した火炎が、主室に向かってトーチ状に噴出するように形成される。一方、このようなエンジンでは、筒内圧が最大となるピーク時期の適正範囲が決まっており、ピーク時期が適正範囲を外れてしまうと燃焼安定性が低下しやすいという課題がある。
　本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、副室式エンジンの燃焼安定性を向上させることである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。
　本件のエンジンの制御装置は、主室に燃料を供給する主室噴射手段と、前記主室噴射手段による燃料供給後に副室に燃料を供給する副室噴射手段と、筒内圧を計測または予測する筒内圧取得手段と、前記筒内圧のピーク時期が予め設定される所定範囲から外れる場合に、前記副室噴射手段から供給される燃料量である副室燃料量を補正する燃料制御手段と、を備える。
　本件のエンジンの制御装置によれば、副室式エンジンの燃焼安定性を向上させることができる。
本件に係る制御装置が適用されるエンジンの構造を示す模式図である。 本件に係る制御装置が適用される他のエンジンの構造を示す模式図である。 本件に係る制御装置が適用される他のエンジンの構造を示す模式図である。 本件に係る制御装置が適用される他のエンジンの構造を示す模式図である。 筒内圧のピーク時期θＰＥＡＫを説明するためのグラフである。 （Ａ）～（Ｃ）は副室噴射量の第１補正量を設定するためのマップである。 所定熱量位置θＨＥＡＴを説明するためのグラフである。 所定熱量位置θＨＥＡＴと第２補正量との関係を示すマップである。 触媒温度Ｃと第３補正量との関係を示すマップである。 制御内容（θＰＥＡＫ，θＨＥＡＴの算出）に係るフローチャートである。 制御内容（燃料噴射）に係るフローチャートである。 制御内容（追加補正）に係るフローチャートである。
［１．構成］
　図１～図１２は、車両に搭載されるエンジン１０（内燃機関）の制御装置を説明するための図である。図１～図４はいずれも、連通する主室８（主燃焼室）及び副室５（副燃焼室）がシリンダ内に形成された副室式のエンジン１０の構造を模式的に示している。図１，図２は、主室８や吸気ポート１１に設けられた噴射弁（ポート噴射弁１，筒内噴射弁３，多機能噴射弁４）から燃料を供給する方式（パッシブ方式）のうち、火炎を形成するための燃料が主室８から副室５に向かって噴射される方式のエンジン１０の構造を示す。図１は、副室５に燃料を供給するための噴射弁（副室噴射弁２）と主室８に燃料を供給するための噴射弁（ポート噴射弁１，筒内噴射弁３）とが別設されたエンジン１０である。一方、図２は、単一の噴射弁（多機能噴射弁４）を用いて主室８と副室５とのそれぞれに燃料を吹き分けるエンジン１０である。また、図３は、火炎を形成するための燃料が副室５の内部に直接的に供給される方式（アクティブ方式）のエンジン１０の構造を示す。図４は、パッシブ方式のうち図１及び図２とは異なる方式のエンジン１０の構造の一例を示す。
　本件に係るエンジン１０の制御装置は、主室８に燃料を供給する主室噴射手段と、副室５に燃料を供給する副室噴射手段とを備える。図１～図４に示すように、副室５は、例えば燃焼室内の頂面中央部からピストン側に向かって膨出した中空の半球状に形成される。図１～図４は、ペントルーフ型のシリンダヘッドにおいて、吸気ポート１１と排気ポート１２との間に副室５が配置された事例を示している。副室５の位置は、燃焼室の全体形状を考慮して、あるいは、吸気バルブ１３や排気バルブ１４の動作範囲を考慮して設定することが好ましい。また、吸気ポート１１や排気ポート１２よりもシリンダの外側（シリンダ筒面に近い位置）に副室５を配置してもよい。副室５と主室８とを隔てる隔壁６には、微小な孔７が形成される。また、副室５の内部には、点火プラグ９の電極が配置される。副室５の内部で燃料混合気が点火されると、その火炎が複数の孔７を介して副室５から主室８へとトーチ状に噴出するようになっている。
　図１，図３に示すポート噴射弁１は、主室噴射手段の一つであって、吸気ポート１１に燃料を噴射するインジェクタである。ポート噴射弁１による燃料の噴射方向は、例えば開放状態の吸気バルブ１３と吸気ポート１１との隙間に向かう方向に設定される。また、筒内噴射弁３も主室噴射手段の一つであって、主室８に燃料を噴射するインジェクタである。筒内噴射弁３による燃料の噴射方向は、例えば圧縮行程で燃焼室内に形成される気流（タンブル流やスワール流）の向きや流速に応じて設定される。ポート噴射弁１及び筒内噴射弁３のいずれか一方は省略可能である。
　図１に示す副室噴射弁２は、副室噴射手段の一つであって、副室５に燃料を噴射するパッシブ型のインジェクタである。副室噴射弁２の噴射方向は、例えば副室５へ向かう方向に設定される。ただし、副室噴射弁２の噴射方向は、副室５へ向かう方向のみに限定されるわけではない。例えば、シリンダ内に形成される気流（タンブル流やスワール流）の向きや流速を考慮して、副室５からややずれた位置に向かって燃料を噴射させてもよい。また、図３に示す副室噴射弁２′も副室噴射手段の一つであり、副室５の内部に直接的に燃料を噴射するアクティブ型のインジェクタである。
　図２に示す多機能噴射弁４は、主室噴射手段としての機能と副室噴射手段としての機能とを兼ね備えたインジェクタである。多機能噴射弁４の先端には、少なくとも二つの噴孔が形成される。一方の噴孔は、図１中の筒内噴射弁３と同様の燃料噴射を実現するための噴孔であって、主室８に供給される燃料が噴射される噴孔である。他方の噴孔は、図１中の副室噴射弁２と同様の燃料噴射を実現するための噴孔であって、副室５に供給される燃料が噴射される噴孔である。各々の噴孔の開閉状態は、個別に制御される。なお、図４に示すポート噴射弁１，筒内噴射弁３も、主室噴射手段としての機能と副室噴射手段としての機能とを兼ね備えたインジェクタである。これらのポート噴射弁１，筒内噴射弁３は、噴射時期を相違させることで、主室８と副室５とのそれぞれに燃料を吹き分ける機能を持つ。
　副室噴射手段による燃料供給は、一つの燃焼サイクル（吸気行程，圧縮行程，燃焼行程，排気行程の四行程からなるサイクル）において、主室噴射手段による燃料供給の後に実施される。したがって、単一の噴射弁のみで主室噴射と副室噴射が実施される場合であっても、噴射タイミングに基づいてそれらを明確に区別することが可能である。主室噴射，副室噴射の各々の噴射回数は、一回でもよいし複数回でもよい。
　なお、主室噴射手段から噴射される燃料の全てが主室８のみで燃焼するとは限らず、一部の燃料は副室５にも流入しうる。同様に、副室噴射手段から噴射される燃料の全てが副室５のみで燃焼するとは限らず、一部の燃料は主室８にも流出しうる。しかしながら、主室噴射手段から噴射される燃料は、主室８で燃焼することが意図された燃料であって、主室８で燃焼しやすいタイミングで噴射され、そのほとんどが主室８で燃焼する。同様に、副室噴射手段から噴射される燃料は、副室５で燃焼することが意図された燃料であって、副室５で燃焼しやすいタイミングで噴射され、そのほとんどが副室５で燃焼する。したがって、主室噴射手段を「主室８での燃焼に適したタイミングで燃料を供給する手段」と定義してもよいし、副室噴射手段を「副室５での燃焼に適したタイミングで燃料を供給する手段」と定義してもよい。
　本件に係るエンジン１０には、図１～図４に示すように、ノックセンサ１５，筒内圧センサ１６，エンジン回転数センサ１７，アクセル開度センサ１８，車速センサ１９，触媒温度センサ２０が設けられる。ノックセンサ１５は、異常燃焼の一種であるノッキングの有無を把握するためのセンサであり、例えばシリンダの振動によって生じる力，圧力，加速度などを検出する。筒内圧センサ１６は、燃焼室内における燃焼状態を把握するためのセンサであり、主室８の圧力を検出する。エンジン回転数センサ１７は、エンジン１０の作動状態を把握するためのセンサであり、例えば単位時間あたりのエンジン回転数（クランクシャフトの角速度）を検出する。アクセル開度センサ１８は、エンジン１０に要求されるトルク（ドライバ要求トルク）の大きさを把握するためのセンサであり、図示しないアクセルペダルの踏み込み操作量（アクセル開度）を検出する。車速センサ１９は、エンジン１０が搭載された車両の車速（走行速度）を検出するセンサである。触媒温度センサ２０は、エンジン１０の排気通路に介装される排気浄化触媒の触媒温度Ｃを検出するセンサである。これらのセンサ１５～２０で検出された各種情報は、ＥＣＵ２１に伝達される。
　ＥＣＵ２１は、エンジン１０の作動状態を制御するための電子制御装置（Engine Control Unit, Electronic Control Unit）であって、プロセッサとメモリとを搭載した電子デバイスである。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit），ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのマイクロプロセッサであり、メモリは、例えばＲＯＭ（Read Only Memory），ＲＡＭ（Random Access Memory），不揮発メモリなどである。ＥＣＵ２１で実施される制御の内容は、ファームウェアやアプリケーションプログラムとしてメモリに記録，保存される。プログラムの実行時には、プログラムの内容がメモリ空間内に展開され、プロセッサによって実行される。
　ＥＣＵ２１は、図示しない車載ネットワークを介して、制御対象となる装置及びセンサ１５～２０の各々に接続される。図１～図４に示すように、制御対象となる装置にはポート噴射弁１，副室噴射弁２，２′，筒内噴射弁３，多機能噴射弁４，点火プラグ９が含まれる。エンジン１０の燃料噴射量や点火時期，吸気バルブ１３及び排気バルブ１４の動作は、ＥＣＵ２１によって統括的に管理される。なお、図１～図４に示されていないセンサで検出された情報を併用して、燃料噴射量，点火時期等を補正することも可能である。例えば、外気温センサやエンジン冷却水温センサなどで検出された温度情報に基づき、燃料噴射量や点火時期を補正してもよい。
　ＥＣＵ２１には、筒内圧取得手段２２，熱発生率算出手段２３，点火制御手段２４，燃料制御手段２５が設けられる。これらの要素は、ＥＣＵ２１で実現される機能を表現したものであり、例えばＥＣＵ２１内のＲＯＭや補助記憶装置に記録，保存されるソフトウェアとしてプログラミングされうる。あるいは、そのソフトウェアに対応する電子回路（ハードウェア）として実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとが混在するシステムとして実現されてもよい。
　筒内圧取得手段２２は、筒内圧を計測または予測することでその実測値または予測値を取得するものである。ここでは、筒内圧の変化を把握すべく、筒内圧の値が燃焼サイクル毎のクランク角に対応付けられた形で取得される。筒内圧の実測値としては、筒内圧センサ１６で検出された値を用いることができる。また、筒内圧の予測値は、例えば気体の状態方程式に基づいて算出してもよい。あるいは、公知の三次元数値流体解析ソフトウェアにエンジン１０の諸元や燃料混合気の成分といった諸条件を入力し、燃焼室内での燃焼状態をシミュレートすることで算出してもよい。
　熱発生率算出手段２３は、筒内圧取得手段２２で取得された筒内圧に基づき、熱発生率を算出するものである。ここで算出される熱発生率は、シリンダ内における混合気の燃焼反応で生じる発熱量の発生速度に相当するもの（クランク角に対する発熱量の変化率）であり、熱発生速度とも呼ばれる。なお、熱発生率は、例えばWiebe関数やTriple-Wiebe関数といった公知の燃焼モデルを用いることで、筒内圧に基づいて算出可能である。
　点火制御手段２４は、点火プラグ９の点火時期ＳＡ（燃料混合気を点火するタイミング）を制御するものである。点火時期ＳＡは、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定される。エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定される点火時期ＳＡは、標準点火時期と呼ばれる。なお、ノックセンサ１５でノッキングが検出されている場合には、点火時期ＳＡを標準点火時期よりもリタードさせる制御を実施してもよい。ただし、副室式エンジンにおいては、適切な点火時期ＳＡの範囲が他のエンジンと比較して狭く、点火時期ＳＡの変化をできるだけ抑制することが望まれる。このような実情を踏まえて、ノッキングが検出されたとしても点火リタード制御を実施しないこととしてもよい。あるいは、ノックセンサ１５でノッキングが検出された時間が所定時間を超えた場合に限って、点火リタード制御を開始することとしてもよい。
　燃料制御手段２５は、主室噴射手段が供給する燃料量である主室燃料量と、副室噴射手段が供給する燃料量である副室燃料量とを制御するものである。これらの燃料量は、基本的にはエンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定される。また、燃料制御手段２５は、筒内圧取得手段２２で取得された筒内圧に基づいて副室燃料量を補正する制御を実施する。まず、燃料制御手段２５は、筒内圧のピーク時期θＰＥＡＫを算出する。ピーク時期θＰＥＡＫは、筒内圧がピーク値をとる時期（その時刻に対応するクランク角）である。図５中に実線で示すように、点火後に上昇する筒内圧が下降に転じる時期がピーク時期θＰＥＡＫとなる。
　また、燃料制御手段２５は、少なくともピーク時期θＰＥＡＫが予め設定される所定範囲（θ１～θ２）から外れる場合に、副室燃料量を補正するための第１補正量を算出する。例えば、図５中に一点鎖線で示すように、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）よりも遅角側にある場合には、副室燃料量を増加させるべく、正の値を持つ第１補正量を算出する。これにより、副室５のトーチ火炎が強化され、急峻な燃焼となることでピーク時期θＰＥＡＫが進角化しやすくなる。一方、図５中に破線で示すように、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）よりも進角側にある場合には、副室燃料量を減少させるべく、負の値を持つ第１補正量を算出する。これにより、副室５のトーチ火炎が弱められ、燃焼が緩慢に進行してピーク時期θＰＥＡＫが遅角化しやすくなる。
　図６（Ａ）～（Ｃ）は、ピーク時期θＰＥＡＫに基づいて第１補正量を算出するためのマップの具体例である。燃料制御手段２５は、これらのようなマップのいずれかに基づいて第１補正量を算出する。図６（Ａ）は、ピーク時期θＰＥＡＫの変化に対して第１補正量が直線的に変化する特性を持つマップである。ここでは、ピーク時期θＰＥＡＫが遅いほど第１補正量が増大し、ピーク時期θＰＥＡＫが早いほど第１補正量が減少する。また、第１補正量が０となるピーク時期θＰＥＡＫは、所定範囲（θ１～θ２）内に設定される。
　図６（Ｂ）は、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）から外れる場合にのみ、０以外の第１補正量が設定される特性を持つマップである。ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲の最大値θ２を超える場合、ピーク時期θＰＥＡＫが遅いほど第１補正量が直線的に増加する。一方、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲の最小値θ１を下回る場合、ピーク時期θＰＥＡＫが早いほど第１補正量が直線的に減少する。ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）内にある場合には、第１補正量が０となる。
　図６（Ｃ）は、所定範囲（θ１～θ２）の内側と外側とで第１補正量の設定が異なる特性を持つマップである。図６（Ｂ）のマップでは、第１補正量が所定範囲（θ１～θ２）内で０になっている。これに対し、図６（Ｃ）のマップでは、第１補正量が所定範囲（θ１～θ２）内でピーク時期θＰＥＡＫの変化に対して直線的に変化する。第１補正量は、ピーク時期θＰＥＡＫが遅いほど増大するように設定される。また、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲の最大値θ２を超える場合、ピーク時期θＰＥＡＫが遅いほど第１補正量が直線的に増加する。このとき、ピーク時期θＰＥＡＫに対する第１補正量の増加勾配は、所定範囲（θ１～θ２）内での増加勾配よりも大きく設定される。同様に、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲の最小値θ１を下回る場合には、ピーク時期θＰＥＡＫが早いほど、所定範囲（θ１～θ２）内よりも急勾配で第１補正量が減少する特性が設定される。
　さらに、燃料制御手段２５は、ピーク時期θＰＥＡＫが予め設定される所定範囲（θ１～θ２）内にある場合に、熱発生率や触媒温度Ｃに基づいて副室燃料量を追加補正する。燃料制御手段２５は、熱発生率算出手段２３で算出された熱発生率に基づき、筒内発熱量が所定量に到達するまでの期間を算出する。筒内発熱量は、一回の燃焼サイクルにおける燃料噴射量と燃料の理論熱量を用いて算出してもよいし、筒内圧から求めた熱発生率をクランク角（あるいは時間）について積分することでも算出可能である。また、筒内発熱量の所定量は、算出された筒内発熱量に対して所定の割合（例えば、１０％の場合には０．１）を乗じることで算出されうる。つまり、筒内発熱量の所定量は、算出された筒内発熱量に応じて変化しうる可変値であってもよいし、任意に設定される固定値であってもよい。
　図７中のθＡは、熱発生量の経時変化が実線で表される場合に、筒内発熱量が所定量に到達する時期（クランク角）を表す。またθＢは、熱発生量の経時変化が破線で表される場合に、筒内発熱量が所定量に到達する時期（クランク角）を表す。以下、筒内発熱量が所定量に到達する時期のことを所定熱量位置θＨＥＡＴと呼ぶ。実線グラフで点火時期ＳＡから所定熱量位置θＡまでの区間を積分した値（実線グラフと横軸とに挟まれる区間の面積）は、破線グラフで点火時期ＳＡから所定熱量位置θＢまでの区間を積分した値に等しい。また、所定熱量位置θＨＥＡＴは、燃焼速度が速いほど進角方向に移動し、燃焼速度が遅いほど遅角方向に移動する。言い換えれば、図７中に示す点火時期ＳＡから所定熱量位置θＨＥＡＴまでの燃焼期間は、燃焼速度が速いほど短くなり、燃焼速度が遅いほど長くなる。
　図８は、所定熱量位置θＨＥＡＴに基づいて第２補正量を算出するためのマップの具体例である。このマップでは、所定熱量位置θＨＥＡＴが所定位置θ０にあるときに第２補正量が０に設定される。また、所定熱量位置θＨＥＡＴが所定位置θ０よりも進角側にある場合には、副室燃料量を減少させるべく、第２補正量が負の値に設定される。このとき、所定位置θ０からの進角量が大きいほど、第２補正量の絶対値が大きく（負の方向に大きく）設定される。これにより、速すぎた燃焼速度がやや抑えられることになり、燃焼状態が適正化される。一方、所定熱量位置θＨＥＡＴが所定位置θ０よりも遅角側にある場合には、副室燃料量を増加させるべく、第２補正量が正の値に設定される。このとき、所定位置θ０からの遅角量が大きいほど、第２補正量の絶対値が大きく（正の方向に大きく）設定される。これにより、遅すぎた燃焼速度がやや急かされることになり、燃焼状態が適正化される。
　図９は、触媒温度Ｃに基づいて第３補正量を算出するためのマップの具体例である。このマップでは、触媒温度Ｃが所定温度Ｃ０を超えていれば第３補正量が０に設定される。一方、触媒温度Ｃが所定温度Ｃ０以下である場合には、排気浄化触媒を昇温させる必要があると判断されて、副室燃料量を減少させるべく第３補正量が負の値に設定される。このとき、触媒温度Ｃが低いほど、第３補正量の絶対値が大きく（負の方向に大きく）設定される。副室燃料量を減少させることで燃焼速度が遅くなることから、排気温度が上昇し、排気浄化触媒が迅速に昇温しやすくなる。
　副室燃料量は、副室噴射手段に供給される燃料の圧力や噴射圧をコントロールすることで増減させてもよい。この場合、燃料噴射開始時ＳＯＩ（Start Of Injection）や燃料噴射終了時ＥＯＩ（End Of Injection）を変更することなく噴射の勢いを弱めたり強めたりすることで、一回の燃焼サイクルで供給される副室燃料量を増減させることができる。あるいは、燃料噴射開始時ＳＯＩや燃料噴射終了時ＥＯＩをコントロールすることで副室燃料量を増減させてもよい。この場合、副室噴射手段に供給される燃料の圧力や噴射圧を一定に保ちつつ、燃料噴射期間を短縮したり延長したりすることで、一回の燃焼サイクルで供給される副室燃料量を増減させることができる。
　主室燃料量は、副室燃料量の補正値の大小に関わらず、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて設定されることにしてもよい。あるいは、トータルの燃料噴射量が変化しないように、副室燃料量を減少（または増加）させた分だけ主室燃料量を増加（または減少）させてもよい。ここで、標準的な主室燃料量をＦＭＡＩＮと表記し、標準的な副室燃料量をＦＳＵＢと表記する。副室燃料量の減少量をＦＤＥＣと表記すれば、実際に副室噴射手段から噴射される燃料量はＦＳＵＢ－ＦＤＥＣとなる。このとき、主室噴射手段から噴射される燃料量はＦＭＡＩＮのままにしてもよいし、ＦＭＡＩＮ＋ＦＤＥＣとしてもよい。あるいは、ＦＭＡＩＮ以上かつＦＭＡＩＮ＋ＦＤＥＣ以下の範囲内で、主室噴射手段から噴射される燃料量を設定してもよい。同様に、副室燃料量の増加量をＦＩＮＣと表記すれば、実際に副室噴射手段から噴射される燃料量はＦＳＵＢ＋ＦＩＮＣとなる。このとき、主室噴射手段から噴射される燃料量はＦＭＡＩＮのままにしてもよいし、ＦＭＡＩＮ－ＦＩＮＣとしてもよい。あるいは、ＦＭＡＩＮ－ＦＩＮＣ以上かつＦＭＡＩＮ以下の範囲内で、主室噴射手段から噴射される燃料量を設定してもよい。
［２．フローチャート］
　図１０～図１２は、ＥＣＵ２１で実施される制御の内容を説明するためのフローチャートである。図１０は、筒内圧のピーク時期θＰＥＡＫ及び所定熱量位置θＨＥＡＴの算出に係るフローチャートであり、筒内圧の経時変化が精度よく把握されうる周期（例えば、クランク角が１度変化するのにかかる時間よりも短い周期）で繰り返し実行される。ステップＡ１では、筒内圧取得手段２２において筒内圧の情報が取得される。ステップＡ２では、筒内圧がピーク値をとったか否かが判定される。ここでは、例えば筒内圧の変化勾配（あるいは筒内圧の今回値から前回値を減じた値）が正から０または負に変化したか否かが判定される。筒内圧がピーク値をとったと判断された場合にはステップＡ３に進み、そのときのクランク角であるピーク時期θＰＥＡＫの情報が取得されてステップＡ４に進む。一方、ステップＡ２の条件が不成立である場合には、ステップＡ３がスキップされてステップＡ４に進む。
　ステップＡ４では、熱発生率算出手段２３において、筒内圧に基づいて熱発生率が算出される。また、ステップＡ５では、燃料制御手段２５において、その燃焼サイクルでの総発熱量が算出されるとともに、その燃焼サイクルにおけるその時点での筒内発熱量が算出される。ステップＡ６では、筒内発熱量が所定量に達したか否かが判定される。この条件が成立した場合にはステップＡ７に進み、そのときのクランク角である所定熱量位置θＨＥＡＴの情報が取得されて、この演算周期での制御が終了する。また、ステップＡ６の条件が不成立である場合には、ステップＡ７がスキップされて制御が終了する。このような制御が繰り返され、その燃焼サイクルでのピーク時期θＰＥＡＫ，所定熱量位置θＨＥＡＴの情報が燃焼サイクル毎に算出される。
　図１１は、燃料噴射に係るフローチャートであり、一回の燃焼サイクルに対応する周期で繰り返し実行される。ステップＢ１では、エンジン回転数及びエンジン負荷に基づき、その燃焼サイクルでの標準的な燃料量が算出される。燃料量は、主室燃料量と副室燃料量とが個別に算出される。本件では、副室燃料量が主室燃料量よりも少ない値として算出される。例えば、副室燃料量が燃料量全体に対して数パーセントから十数パーセント程度とされる。ステップＢ２では、筒内圧のピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲の最大値θ２を超えているか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＢ４に進み、副室燃料量が増量される。例えば、図６（Ａ）～（Ｃ）に示すようなマップに基づいて正の第１補正量が算出され、ステップＢ１で算出された副室燃料量に第１補正量が加算（すなわち増加補正）される。その後、ステップＢ６において燃料噴射が実施され、この演算サイクルでの制御が終了する。
　ステップＢ２の条件が不成立である場合にはステップＢ３に進み、筒内圧のピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲の最小値θ１を下回るか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＢ５に進み、副室燃料量が減量される。例えば、図６（Ａ）～（Ｃ）に示すようなマップに基づいて負の第１補正量が算出され、ステップＢ１で算出された副室燃料量に第１補正量が加算（すなわち減少補正）される。その後、ステップＢ６において燃料噴射が実施され、この演算サイクルでの制御が終了する。なお、ステップＢ３の条件が不成立である場合には、第１補正量が算出されることなくステップＢ６に進み、燃料噴射が実施されて、この演算サイクルでの制御が終了する。
　図１２は、追加補正に係るフローチャートであり、一回の燃焼サイクルに対応する周期で繰り返し実行される。ステップＣ１では、筒内圧のピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）内にあるか否かが判定される。この条件が成立する場合には、ステップＣ２に進む。一方、この条件が不成立である場合には、追加補正が実施されることなくそのまま制御が終了する。ステップＣ２では、所定熱量位置θＨＥＡＴが所定位置θ０よりも遅角側にある（θ０≦θＨＥＡＴである）か否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＣ３に進み、副室燃料量が増量される。例えば、図８に示すようなマップに基づいて正の第２補正量が算出され、これが副室燃料量に加算（すなわち増加補正）される。その後、ステップＣ５に進む。
　一方、ステップＣ２の条件が不成立である場合にはステップＣ４に進み、副室燃料量が減量される。例えば、図８に示すようなマップに基づいて負の第２補正量が算出され、これが副室燃料量に加算（すなわち減少補正）される。その後のステップＣ５では、排気浄化触媒を昇温させる必要があるか否かが判定される。例えば、触媒温度Ｃが所定温度Ｃ０以下であるか否かが判定される。この条件が成立する場合にはステップＣ６に進み、副室燃料量が減量される。例えば、図９に示すようなマップに基づいて負の第２補正量が算出され、これが副室燃料量に加算（すなわち減少補正）されて、この演算サイクルでの制御が終了する。なお、ステップＣ５の条件が不成立である場合には、ステップＣ６がスキップされて制御が終了する。
［３．作用，効果］
　（１）上記のエンジン１０の制御装置（すなわちＥＣＵ２１）では、筒内圧のピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）から外れる場合に、燃料制御手段２５によって副室燃料量が補正される。これにより、点火時期ＳＡを変更することなく、筒内圧がピーク値になるタイミングを調節することができる。例えば、外乱による筒内圧変化のばらつきを調整することができ、ノッキングの発生や燃焼変動を抑制することができる。したがって、エンジン１０の燃焼安定性を向上させることができる。
　（２）上記のエンジン１０の制御装置では、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）よりも遅角側にある場合に、副室燃料量が増加補正される。これにより、燃焼速度を速くすることができ、ピーク時期θＰＥＡＫを進角方向に移動させることができる。一方、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）よりも進角側にある場合には、副室燃料量が減少補正される。これにより、燃焼速度を遅くすることができ、ピーク時期θＰＥＡＫを遅角方向に移動させることができる。したがって、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）の内側に入るように燃焼状態を適正化することができ、エンジン１０の燃焼安定性を向上させることができる。
　（３）上記のエンジン１０の制御装置では、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）内にあることを前提として、所定熱量位置θＨＥＡＴが所定位置θ０よりも進角側にある場合に、副室燃料量が減少補正される。これにより、燃焼速度を遅くすることができ、所定熱量位置θＨＥＡＴを所定位置θ０に近づけることができる。反対に、所定熱量位置θＨＥＡＴが所定位置θ０よりも遅角側にある場合には、副室燃料量が増加補正される。これにより、燃焼速度を速くすることができ、所定熱量位置θＨＥＡＴを所定位置θ０に近づけることができる。何れにしても、所定熱量位置θＨＥＡＴを所定位置θ０に接近させることができ、エンジン１０の燃焼安定性を向上させることができる。
　（４）上記のエンジン１０の制御装置では、ピーク時期θＰＥＡＫが所定範囲（θ１～θ２）内にあることを前提として、排気浄化触媒を昇温させる場合に、副室燃料量が減少補正される。これにより、副室５のトーチ火炎を弱めて燃焼速度を遅くすることができ、排気温度を上昇させることができる。したがって、排気浄化触媒に供給される熱量を増加させることができ、効率的に排気浄化触媒を昇温させることができ、排気浄化性能を早期に上昇させることができる。
［４．変形例］
　上記の実施例はあくまでも例示に過ぎず、本実施例で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施例の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。また、本実施例の各構成は、必要に応じて取捨選択でき、あるいは適宜組み合わせることができる。例えば、上記の実施例では車両に搭載されるエンジン１０の制御装置について詳述したが、本件に係る制御装置の適用対象は車載エンジンのみに制限されることはなく、例えば船舶や発電施設に設置されるエンジンにも適用可能である。少なくとも、主室噴射手段と副室噴射手段とを備えた内燃機関であれば、本件に係る制御装置を適用することが可能である。
１　ポート噴射弁（主室噴射手段）
２，２′　副室噴射弁（副室噴射手段）
３　筒内噴射弁（主室噴射手段）
４　多機能噴射弁（主室噴射手段，副室噴射手段）
５　副室
６　隔壁
７　孔
８　主室
９　点火プラグ
１０　エンジン
１１　吸気ポート
１２　排気ポート
１３　吸気バルブ
１４　排気バルブ
１５　ノックセンサ
１６　筒内圧センサ
１７　エンジン回転数センサ
１８　アクセル開度センサ
１９　車速センサ
２０　触媒温度センサ
２１　ＥＣＵ
２２　筒内圧取得手段
２３　熱発生率算出手段
２４　点火制御手段
２５　燃料制御手段
θＰＥＡＫ　ピーク時期
θＨＥＡＴ　所定熱量位置
Ｃ　触媒温度
θ０　所定位置
θ１　最小値
θ２　最大値
Ｃ０　所定温度

Claims (4)

  1. 　主室に燃料を供給する主室噴射手段と、
    　前記主室噴射手段による燃料供給後に副室に燃料を供給する副室噴射手段と、
    　筒内圧を計測または予測する筒内圧取得手段と、
    　前記筒内圧のピーク時期が予め設定される所定範囲から外れる場合に、前記副室噴射手段から供給される燃料量である副室燃料量を補正する燃料制御手段と、を備える
    ことを特徴とする、エンジンの制御装置。
  2. 　前記燃料制御手段は、前記ピーク時期が前記所定範囲よりも遅角側にある場合に、前記副室燃料量を増加させ、前記ピーク時期が前記所定範囲よりも進角側にある場合に、前記副室燃料量を減少させる
    ことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
  3. 　前記燃料制御手段は、前記ピーク時期が前記所定範囲内にある場合に、筒内発熱量が所定量に到達する所定熱量位置が予め設定された所定位置よりも進角側にあれば前記副室燃料量を減少させ、遅角側にあれば前記副室燃料量を増加させる
    ことを特徴とする、請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
  4. 　前記燃料制御手段は、前記ピーク時期が前記所定範囲内にある場合であって、排気浄化触媒を昇温させる場合に、前記副室燃料量を減少させる
    ことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
     
PCT/JP2021/013204 2021-03-29 2021-03-29 エンジンの制御装置 WO2022208578A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023509893A JPWO2022208578A1 (ja) 2021-03-29 2021-03-29
PCT/JP2021/013204 WO2022208578A1 (ja) 2021-03-29 2021-03-29 エンジンの制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2021/013204 WO2022208578A1 (ja) 2021-03-29 2021-03-29 エンジンの制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022208578A1 true WO2022208578A1 (ja) 2022-10-06

Family

ID=83455699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/013204 WO2022208578A1 (ja) 2021-03-29 2021-03-29 エンジンの制御装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2022208578A1 (ja)
WO (1) WO2022208578A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0688562A (ja) * 1992-09-07 1994-03-29 Unisia Jecs Corp 内燃機関の点火時期制御装置
JPH0742557A (ja) * 1993-07-27 1995-02-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 大型２サイクル直接噴射式メタノールエンジン
JP2004068624A (ja) * 2002-08-01 2004-03-04 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置及び方法
WO2005073548A1 (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha エンジンの運転制御装置、それを備えた乗物、エンジンにおける燃焼重心の算出方法、及びエンジンの運転制御方法
JP2013217335A (ja) * 2012-04-11 2013-10-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ２サイクルガスエンジン

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0688562A (ja) * 1992-09-07 1994-03-29 Unisia Jecs Corp 内燃機関の点火時期制御装置
JPH0742557A (ja) * 1993-07-27 1995-02-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 大型２サイクル直接噴射式メタノールエンジン
JP2004068624A (ja) * 2002-08-01 2004-03-04 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置及び方法
WO2005073548A1 (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha エンジンの運転制御装置、それを備えた乗物、エンジンにおける燃焼重心の算出方法、及びエンジンの運転制御方法
JP2013217335A (ja) * 2012-04-11 2013-10-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ２サイクルガスエンジン

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022208578A1 (ja) 2022-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6425371B2 (en) Controller for internal combustion engine
JP6044518B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US20010052335A1 (en) Auto-ignition combustion management in internal combustion engine
JP2017141693A (ja) 内燃機関の制御装置
JP4873249B2 (ja) 車両用エンジンの制御装置
US9976534B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP2007297992A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2023020227A (ja) エンジンシステム
JP4784467B2 (ja) 予混合圧縮着火内燃機関
JP5239565B2 (ja) 予混合圧縮着火エンジンの燃焼制御装置
JP4868242B2 (ja) 車両用エンジンの制御装置
JP5051031B2 (ja) 予混合圧縮着火エンジンの燃焼制御装置
JP5696568B2 (ja) 内燃機関の制御装置
WO2022208578A1 (ja) エンジンの制御装置
US9291141B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JP7124921B2 (ja) エンジンの制御装置
WO2022208576A1 (ja) エンジンの制御装置
JP2010065558A (ja) 内燃機関の燃焼安定化装置
WO2022208577A1 (ja) エンジンの制御装置
US11293395B2 (en) Control device for engine
WO2022208575A1 (ja) エンジンの制御装置
WO2022208579A1 (ja) ハイブリッド車両の制御装置
JP2017141685A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2020020307A (ja) エンジンの制御装置
US20230203998A1 (en) Internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21934755

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

DPE1 Request for preliminary examination filed after expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2023509893

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21934755

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1