WO2024090136A1 - 内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法 - Google Patents

内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024090136A1
WO2024090136A1 PCT/JP2023/035583 JP2023035583W WO2024090136A1 WO 2024090136 A1 WO2024090136 A1 WO 2024090136A1 JP 2023035583 W JP2023035583 W JP 2023035583W WO 2024090136 A1 WO2024090136 A1 WO 2024090136A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
unburned fuel
internal combustion
combustion engine
fuel level
fuel
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/035583
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健太 光藤
史教 佐藤
眞二 横山
大樹 泉
知幸 保坂
Original Assignee
日立Astemo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 日立Astemo株式会社 filed Critical 日立Astemo株式会社
Publication of WO2024090136A1 publication Critical patent/WO2024090136A1/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
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine control device and an internal combustion engine control method for controlling an internal combustion engine such as a gasoline engine.
  • Patent Documents 1 and 2 estimate the amount of fuel adhesion through complex calculations based on engine operating conditions and predicted cylinder wall temperatures, as well as the penetration distance of the fuel spray and the fuel mass ratio and unburned fuel ratio being calculated separately. This makes it difficult to estimate the amount of fuel adhesion in real time while the vehicle is operating. Furthermore, these technologies can only estimate the fuel adhesion to the inner cylinder wall, and do not take into account the fuel droplets floating inside the cylinder.
  • one aspect of the present invention is an internal combustion engine control device that controls an internal combustion engine equipped with a fuel injection device that injects fuel, and includes a combustion speed detection unit that detects the combustion speed in a cylinder, an unburned fuel level estimation unit that estimates the unburned fuel level in the cylinder using the combustion speed, a tolerance setting unit that sets a tolerance for the unburned fuel level, and an unburned fuel level adjustment unit that controls the internal combustion engine so that the unburned fuel level estimated by the unburned fuel level estimation unit is equal to or lower than the tolerance.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an internal combustion engine.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of an internal combustion engine control device.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which fuel is sprayed in an internal combustion engine.
  • 4A to 4C are diagrams showing an example of the relationship between the combustion speed and the amount of unburned fuel, and an example of the relationship between the amount of unburned fuel and the air-fuel ratio.
  • 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an internal combustion engine control device according to a first embodiment of the present invention and an example of input data.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a relationship between a combustion speed and an unburned fuel level according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of an internal combustion engine control device according to a second embodiment of the present invention and an example of input data.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a relationship between a combustion speed and an unburned fuel level before and after correction according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an example of the configuration of an internal combustion engine control device according to a third embodiment of the present invention and an example of input data.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship among the crank angle, the fuel injection signal, and the amount of unburned fuel in a first control example of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship between the crank angle, the fuel injection signal, and the amount of unburned fuel in multi-stage injection in the first control example of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a relationship between fuel pressure and an amount of unburned fuel in a second control example of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship among the crank angle, the fuel injection signal, and the amount of unburned fuel in a third control example of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the relationship among the crank angle, the fuel injection signal, the amount of unburned fuel, and the ignition time in multi-stage injection in the third control example of the fourth embodiment of the present invention.
  • 13A and 13B are diagrams showing an example of the relationship between the crank angle and the ignition signal, and an example of the relationship between the unburned fuel level and the number of pre-ignitions in a fourth control example
  • FIG. Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine 1 shown in Fig. 1 includes a piston 101, a cylinder 102, and a cylinder head 104.
  • the cylinder head 104 forms a combustion chamber 103 by a crown surface 101P of the piston 101 and an inner wall 109 of the cylinder 102.
  • the cylinder head 104 also includes at least a direct injection injector 111 or a port injection injector 112, or both, as a fuel injection injector (fuel injection device).
  • fuel injection injector fuel injection device
  • a spark plug 105 with an electrode 106 that ignites the mixture is located directly above the combustion chamber 103.
  • air flows into the combustion chamber 103 through an intake port 107 that is connected to the main combustion chamber and has an intake valve 113 open.
  • Fuel is sent to the combustion chamber 103 by being sprayed in a mist by a direct injection injector 111 or a port injection injector 112, or both.
  • the fuel is vaporized in the combustion chamber 103 and mixed with the intake air to form a mixture.
  • the mixture is then compressed by the piston 101, and a main ignition signal is sent to the ignition coil 110 at the appropriate time.
  • the spark plug 105 then ignites the mixture in the combustion chamber 103, burning it.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the internal combustion engine control device 500. As shown in FIG.
  • the internal combustion engine control device 500 includes an input circuit 191, an A/D conversion unit 192, a central processing unit (CPU) 193, a read only memory (ROM) 194, a random access memory (RAM) 195, an output circuit 196, and a communication IF 199.
  • CPU central processing unit
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • the CPU 193 deploys a program stored in ROM 194 (an example of a storage unit) into RAM 195 and executes it, thereby realizing each function according to an embodiment of the present invention.
  • the CPU 193 is an example of a control device. Note that a processing device such as an MPU (Micro-Processing Unit) may be used instead of the CPU 193.
  • MPU Micro-Processing Unit
  • the input circuit 191 takes in signals output from the sensors 210 as the input signal 190.
  • the sensors 210 are an intake flow rate sensor, a throttle sensor, a water temperature sensor, a crank angle sensor, an intake cam angle sensor, an exhaust cam angle sensor, etc.
  • the input circuit 191 removes noise components from the input signal 190 and outputs the noise-removed signal to the A/D conversion unit 192.
  • the A/D conversion unit 192 converts the analog signal into a digital signal and outputs it to the CPU 193.
  • the CPU 193 takes in the digital signal output from the A/D conversion unit 192 and executes a control logic (program) stored in a storage medium such as a ROM 194, thereby performing a wide variety of calculations and controls.
  • the ROM 194 may be a non-volatile memory such as an EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory) whose contents can be rewritten.
  • EEPROM Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory
  • a program in which an algorithm for realizing each function according to the embodiment of the present invention is described may be stored in the ROM 194 or a non-volatile storage (not shown).
  • the non-volatile storage (not shown) may store, for example, a plurality of data acquired from the sensors 210, map information corresponding to the unburned fuel curve described below, and the like.
  • the non-volatile storage may be a storage medium that is removable from the internal combustion engine control device 500, such as a cassette type SSD (Solid State Drive).
  • the calculation results of the CPU 193 are output from the output circuit 196 as a control signal 197, and are used to control the actuators 220 that are the objects of control.
  • the objects of control include, for example, an intake valve drive device, an exhaust valve drive device, an injector, an ignition plug, a steering device, a braking device, a power conversion circuit, etc.
  • the input signal 190 is a digital signal
  • the input signal 190 is sent directly from the input circuit 191 to the CPU 193 via the signal line 198, and the CPU 193 performs the necessary calculations, controls, etc.
  • the communication IF 199 is composed of a communication device that controls communication between other devices.
  • the communication IF 199 is a communication device that communicates with a wide area network N (e.g., the Internet), or a communication device that communicates with ECUs and sensors in the vehicle, such as a master ECU (not shown), via a CAN (Controller Area Network) or the like.
  • N wide area network
  • ECUs and sensors in the vehicle such as a master ECU (not shown), via a CAN (Controller Area Network) or the like.
  • CAN Controller Area Network
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which fuel is sprayed inside the internal combustion engine 1.
  • the fuel may adhere to the opposing wall in a liquid state.
  • a fuel spray 301 is injected into a combustion chamber 103 by a direct injection injector 111
  • a fuel liquid film 302 is formed on the crown surface 101P of the piston 101, the inner wall 109 of the cylinder 102, and the like.
  • the fuel spray 301 is high-speed, the impact of colliding with the crown surface 101P of the piston 101, the inner wall 109 of the cylinder 102, and the like may cause droplets 303 to scatter into the combustion chamber 103.
  • a tip wet 304 in which droplets of fuel remain and adhere to the vicinity of the injection port of the direct injection injector 111, may occur.
  • the injection conditions are optimized so that the air-fuel ratio in the combustion chamber 103 of the internal combustion engine 1 becomes a targeted value.
  • the actual air-fuel ratio deviates from the desired air-fuel ratio due to poor fuel evaporation in the combustion chamber 103.
  • Another cold engine start is when the internal combustion engine 1 is restarted after a short stop, such as a temporary idling stop.
  • Patent Document 1 introduces a technology that estimates the amount of fuel liquid film 302 in the combustion chamber using a complex formula based on the engine operating conditions, fuel injection conditions, engine water temperature, etc.
  • this technology in order to estimate the amount of fuel liquid film 302, it is necessary to separate the burned mass ratio and the unburned fuel ratio and perform calculations using complex formulas, making it difficult to estimate the unburned fuel 305 shown in Figure 3 in real time in an actual vehicle.
  • the technology described in Patent Document 1 can only estimate the amount of fuel liquid film 302, and cannot estimate the amount of droplets 303 or tip wet 304.
  • the combustion speed is the time from when the mixture is ignited until combustion is completed, or the time until the mixture reaches a certain fuel mass ratio. It is thought that the combustion speed differs depending on the speed at which the flame propagates through the mixture.
  • FIG. 4 shows an example of the relationship between the combustion speed and the amount of unburned fuel, and an example of the relationship between the amount of unburned fuel and the air-fuel ratio.
  • the relationship 401 (upper side of FIG. 4) between the combustion speed and the amount of unburned fuel when fuel is injected into the combustion chamber 103 so as to achieve the ideal air-fuel ratio and burned in the combustion chamber 103
  • the relationship 4011 (lower side of FIG. 4) between the amount of unburned fuel and the air-fuel ratio in the combustion chamber 103 are shown.
  • it is considered to inject fuel so as to achieve an ideal air-fuel ratio or less.
  • the settings for fuel spray and the like in the internal combustion engine 1 are optimized so that the amount of unburned fuel is below an allowable value.
  • external factors such as the outside air temperature can cause the amount of unburned fuel to exceed the allowable value (go outside the allowable range).
  • the combustion speed when fuel burns is strongly affected by the fuel components, the temperature of the atmosphere, and the pressure of the atmosphere. Therefore, if the difference 404 between the reference combustion speed 402 and the actual combustion speed 403 at the target air-fuel ratio, load, and ignition timing is known, the unburned fuel level 405 at the time of combustion, that is, the difference 407 from the reference air-fuel ratio value 406, can be estimated.
  • a method of accurately detecting the combustion phase from the ignition time by reading the change in the output of a crank angle sensor is shown, for example, in JP 2021-161904 A (Reference 1).
  • the ignition time is information on the ignition timing (for example, the phase of the crank relative to the compression top dead center).
  • the combustion speed can be expressed as the time from the start of combustion until the combustion mass fraction reaches 50% (MFB50).
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of an internal combustion engine control device 500 according to this embodiment and an example of input data.
  • the internal combustion engine control device 500 has a combustion speed detection unit 501 that detects the combustion speed in the cylinder 102 (combustion chamber 103), an unburned fuel level estimation unit 502 that estimates the unburned fuel level in the cylinder 102 from the combustion speed, a tolerance setting unit 503 that sets a tolerance for the estimated unburned fuel level, and an unburned fuel level adjustment unit 504 that controls the internal combustion engine 1 so that the estimated unburned fuel level is equal to or lower than the tolerance.
  • a combustion speed detection unit 501 that detects the combustion speed in the cylinder 102 (combustion chamber 103)
  • an unburned fuel level estimation unit 502 that estimates the unburned fuel level in the cylinder 102 from the combustion speed
  • a tolerance setting unit 503 that sets a tolerance for the estimated unburned fuel level
  • the combustion speed detection unit 501 receives at least variables that have a large effect on the combustion speed, such as the target air-fuel ratio (target air-fuel ratio 510), load information 511, ignition time 512, and crank angle sensor detection signal 513.
  • the load information 511 includes, as an example, the rotation speed and intake pressure of the internal combustion engine 1 (crankshaft 115).
  • the combustion speed detection unit 501 observes changes in the crank angle sensor detection signal 513 to detect the combustion speed.
  • the combustion speed detection unit 501 then outputs the detected combustion speed 514 to the unburned fuel level estimation unit 502.
  • the tolerance setting unit 503 sets an allowable unburned fuel level (allowable unburned fuel level 515) from the target air-fuel ratio 510 and load information 511 input as operating conditions, and outputs it to the unburned fuel level adjustment unit 504.
  • the allowable unburned fuel level 515 may be set, for example, as a percentage of the fuel injection amount (estimated value) calculated from the target air-fuel ratio 510 and load information 511, or may be set as a percentage of the actual fuel injection amount (actual value).
  • the actual fuel injection amount is the average value of the fuel amount injected from the injector 520 within an arbitrary set time range.
  • the allowable unburned fuel level 515 may also have a memory unit (not shown) that performs simulations, experiments, etc. in advance and stores the results as map information based on the results.
  • the memory unit may be, for example, a cache memory, a register, or written into a computer program.
  • the map information defines the relationship between the target air-fuel ratio, the load information, and the allowable unburned fuel level. By storing the relationships between these items as map information, calculations can be performed at high speed.
  • At least the combustion speed 514 detected by the combustion speed detection unit 501 , the target air-fuel ratio 510 , the load information 511 , and the ignition time 512 are input to the unburned fuel level estimation unit 502 . Furthermore, the unburned fuel level estimation unit 502 holds an unburned fuel curve 601 that indicates the relationship between the combustion speed 514 and the estimated value of the unburned fuel level 516, as shown in Fig. 6. This unburned fuel curve 601 is set for each combination of the target air-fuel ratio 510, the load information 511, and the ignition timing 512. Note that although the unburned fuel curve 601 is shown as a straight line in Fig. 6, it may actually be a curve.
  • FIG. 6 shows an example of the relationship between the combustion speed of the mixture and the unburned fuel level.
  • an unburned fuel curve 601 is determined under conditions of a certain target air-fuel ratio 510, load information 511, and ignition time 512.
  • the reference combustion speed 602 may be the combustion speed when the amount of unburned fuel is zero and a uniform mixture is burned, or a value obtained in advance from an experiment in a warmed-up state (when the internal combustion engine 1 is sufficiently warmed up) or a simulation assuming a warmed-up state may be used.
  • the unburned fuel level estimation unit 502 may have a memory unit (not shown) that stores the unburned fuel curve 601 as map information for each target air-fuel ratio 510, load information 511, and ignition time 512.
  • the memory unit may be, for example, a cache memory, a register, or a form written in a computer program. By storing the information as map information, the calculation of the unburned fuel level can be performed quickly.
  • Unburned fuel level estimation unit 502 estimates the unburned fuel level by comparing the combustion speed detected by combustion speed detection unit 501 with an unburned fuel curve 601, which is information showing the relationship between the combustion speed and the unburned fuel level that is set in advance from the ignition timing, the load on internal combustion engine 1, and the target air-fuel ratio 510.
  • the unburned fuel level 516 can be estimated by referring to the unburned fuel curve 601 from the combustion speed 514. This is equivalent to taking the difference between the reference combustion speed 602 and the actual combustion speed 514.
  • the estimated unburned fuel level 516 reflects this combustion speed difference 603.
  • the unburned fuel level 516 may be defined as the mass of unburned fuel, the ratio of unburned fuel to the amount of injected fuel, or a section obtained by dividing the mass of unburned fuel into finite sections.
  • the unburned fuel level 516 may be divided into three sections, “large,” “moderate (appropriate amount),” and “small,” or into five sections, “too much,” “slightly large,” “moderate (appropriate amount),” “slightly small,” and “too little,” depending on the mass of unburned fuel.
  • the unburned fuel level 516 is set in a state that includes all fuel present in a liquid state, such as the fuel liquid film 302, droplets 303, and tip wet 304 (corresponding to unburned fuel 305).
  • the unburned fuel level adjustment unit 504 receives the allowable unburned fuel level 515 and the unburned fuel level 516. When the unburned fuel level 516 exceeds the allowable unburned fuel level 515, the unburned fuel level adjustment unit 504 controls at least one of the injector 520, the fuel pump 521, the ignition coil 522 (ignition device), and the throttle 523 so that the unburned fuel level 516 is equal to or lower than the allowable unburned fuel level 515. This control can reduce the amount of unburned fuel in the combustion chamber 103.
  • the injector 520 corresponds to the direct injection injector and the port injection injector 112.
  • the ignition coil 522 corresponds to the ignition coil 110.
  • the internal combustion engine control device 500 receives information indicating the amount of accelerator depression and the state of the internal combustion engine 1 from the sensors 210, and adjusts the final opening of the throttle 523 after combining these.
  • the present invention can estimate the unburned fuel level even during cold engine start when the catalyst is not activated, based on the actual combustion speed 514 and the standard allowable unburned fuel level 515 set from the operating conditions (target air-fuel ratio 510 and load information 511). Therefore, the present invention can be used to detect unburned fuel during cold engine start, which was previously undetectable, and can also be used to detect unburned fuel after warming up.
  • an internal combustion engine control device that controls an internal combustion engine equipped with a fuel injection device (injector 520) that injects fuel is configured to include a combustion speed detection unit (combustion speed detection unit 501) that detects the combustion speed in a cylinder (cylinder 102), an unburned fuel level estimation unit (unburned fuel level estimation unit 502) that estimates the unburned fuel level in the cylinder using the combustion speed, a tolerance setting unit (tolerance setting unit 503) that sets a tolerance value (tolerable unburned fuel level 515) for the unburned fuel level from the operating conditions or the actual fuel injection amount, and an unburned fuel level adjustment unit (unburned fuel level adjustment unit 504) that controls the internal combustion engine so that the unburned fuel level estimated by the unburned fuel level estimation unit is equal to or lower than the tolerance value.
  • a combustion speed detection unit combustion speed detection unit 501 that detects the combustion speed in a cylinder (cylinder 102)
  • an unburned fuel level estimation unit (unburn
  • the internal combustion engine control device configured as described above, allows for a simpler and more accurate estimation of the unburned fuel level using less input information. This embodiment can then adjust (control the internal combustion engine) the unburned fuel level based on the estimated unburned fuel level so that it is below an allowable value.
  • the second embodiment is an example for improving the estimation accuracy of the unburned fuel level compared to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of an internal combustion engine control device 500A according to the second embodiment and an example of input data.
  • the internal combustion engine control device 500A is different from the internal combustion engine control device 500 according to the first embodiment in that it includes an unburned fuel level estimation unit 502A instead of the unburned fuel level estimation unit 502.
  • EGR concentration information 701 of an EGR (Exhaust Gas Recirculation) system (not shown) included in the internal combustion engine 1 is input to the unburned fuel level estimation unit 502A.
  • exhaust gas inert gas
  • concentration of recirculated exhaust gas hereinafter also referred to as "EGR"
  • the EGR concentration is defined as the ratio of the amount of exhaust gas recirculated into the cylinder 102 to the volume of the cylinder 102 during a certain period of time.
  • EGR concentration information 701 to the unburned fuel level estimation unit 502A and correct the dashed unburned fuel curve 601 to a solid unburned fuel curve 801 as shown in FIG. 8.
  • EGR rate may be used instead of the EGR concentration.
  • the EGR rate is defined as the ratio of the amount of recirculated exhaust gas to the amount of intake air in the cylinder 102.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the relationship between the combustion speed and the unburned fuel level before and after correction according to this embodiment.
  • the horizontal axis represents the combustion speed
  • the vertical axis represents the unburned fuel level.
  • this embodiment by inputting EGR concentration information 701 to the unburned fuel level estimation unit 502A, it is possible to estimate the unburned fuel level taking into account the dilution of the mixture by EGR. As a result, this embodiment can improve the accuracy of estimating the unburned fuel level compared to the first embodiment.
  • the third embodiment is another example for improving the estimation accuracy of the unburned fuel level compared to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing an example of the configuration of an internal combustion engine control device 500B according to the third embodiment and an example of input data.
  • the internal combustion engine control device 500B is different from the internal combustion engine control device 500 according to the first embodiment in that it includes an unburned fuel level estimation unit 502B instead of the unburned fuel level estimation unit 502.
  • Correction information 901 is input to the unburned fuel level estimation unit 502B.
  • the EGR concentration information 701 in the second embodiment can be considered as a type of correction information 901 in this embodiment.
  • the compression ratio of the internal combustion engine 1 is expressed as the ratio of the volume of the combustion chamber 103 formed by the piston crown 101P and the inner wall 109 when the piston crown 101P is at bottom dead center to the volume of the combustion chamber 103 when the piston crown 101P is at top dead center. Air introduced into the internal combustion engine 1 is compressed at this compression ratio and ignited. The temperature and pressure of the mixture at the time of ignition change depending on the compression ratio of the internal combustion engine 1. Therefore, the reference combustion speed 602 differs depending on the internal combustion engine 1 .
  • the unburned fuel level estimation unit 502B estimates the unburned fuel level
  • the unburned fuel curve 601 can be corrected according to the compression ratio even if the shape (bore stroke) of the internal combustion engine 1 changes.
  • the internal combustion engine control device 500B can obtain an optimal unburned fuel curve and estimate a corrected unburned fuel level 902.
  • environmental information such as intake air temperature or outside air temperature may be used as the correction information 901.
  • this embodiment by inputting information on the compression ratio of the internal combustion engine 1 or the intake air temperature or the outside air temperature to the unburned fuel level estimation unit 502B, it is possible to estimate the unburned fuel level taking into account the compression ratio of the internal combustion engine 1 and environmental information. As a result, this embodiment can improve the estimation accuracy of the unburned fuel level compared to the first embodiment.
  • Fig. 10 is a diagram showing an example of the relationship between the crank angle, the fuel injection signal, and the amount of unburned fuel in the first control example of the fourth embodiment.
  • the first and second graphs in Fig. 10 show the fuel injection signal and the amount of unburned fuel before controlling the amount of unburned fuel
  • the third and fourth graphs in Fig. 10 show the fuel injection signal and the amount of unburned fuel after controlling the amount of unburned fuel.
  • the amount of unburned fuel progresses as indicated by unburned fuel amount 1003, and is ignited at ignition time 1002 (first and second stages of FIG. 10).
  • ignition time 1002 first and second stages of FIG. 10
  • the amount of unburned fuel at ignition may be greater than expected. This is due to cold intake air, which results in poor evaporation of the fuel, and the inability of droplets 303, etc., generated when fuel spray 301 collides with a wall surface, to evaporate.
  • the unburned fuel level adjustment unit 504 controls the fuel injection timing of the injector 520 to be advanced, and corrects the fuel injection signal 1001 to the fuel injection signal 1004 (third row of FIG. 10), ensuring a long time until the fuel evaporates. This promotes the evaporation of the droplets 303, and reduces the amount of unburned fuel at the ignition time 1002, as shown by the unburned fuel amount 1005 (fourth row of FIG. 10).
  • the fuel injection starts at a position closer to the top dead center of the piston 101, and there is a possibility that the amount of fuel adhering to the crown surface 101P of the piston 101 will increase. For this reason, the fuel pressure may be adjusted in conjunction with the fuel injection timing. When the fuel pressure is low, the penetration distance of the fuel spray 301 becomes shorter, and therefore a reduction in the amount of unburned fuel can be expected.
  • Figure 11 is a diagram showing an example of the relationship between the crank angle, fuel injection signal, and unburned fuel amount in multi-stage injection in the first control example of the fourth embodiment.
  • technology has been developed that generates multiple pulse signals such as fuel injection signal 1101 and injects fuel in multiple stages in the same combustion cycle to shorten the penetration distance of fuel spray 301 and reduce the amount of fuel adhesion as shown in unburned fuel amount 1103 (first and second rows in Figure 11).
  • the amount of unburned fuel at ignition time 1102 may not be the expected value as shown in unburned fuel amount 1103.
  • the fuel injection amount of the second stage injection when the crown surface 101P of the piston 101 is close to bottom dead center is increased (third row in FIG. 11).
  • the fuel injection amount of the first stage injection and the third stage injection, in which fuel is injected when the crown surface 101P of the piston 101 is close to top dead center is reduced.
  • the fuel spray 301 that reaches the crown surface 101P is reduced, and the amount of fuel adhesion can be reduced as shown by the amount of unburned fuel 1105 (fourth row in FIG. 11).
  • Fuel injection during the compression stroke (for example, a fourth-stage injection, not shown) may also be performed.
  • a fourth-stage injection for example, a fourth-stage injection, not shown
  • the fuel liquid film 302 adhering to the crown surface 101P of the piston 101 and the generated liquid droplets 303 may increase, but the fuel liquid film 302 and the liquid droplets 303 will become smaller due to compression and will be more likely to evaporate.
  • the amount of fuel injected at the beginning of the intake stroke may be reduced. This reduces the fuel liquid film 302 adhering to the crown surface 101P of the piston 101 and the droplets 303 that are generated, thereby reducing the amount of fuel adhering.
  • the amount of fuel attached may also be controlled by increasing or decreasing the interval between each pulse of the fuel injection signal. Note that in the multi-stage injection described above, the total injection amount in one combustion cycle basically does not change before and after changing the fuel injection method.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the relationship between the fuel pressure and the amount of unburned fuel in the second control example of the fourth embodiment.
  • fuel pressure the fuel injection pressure by the fuel pump 521
  • the atomization of the fuel spray 301 and droplets 303 injected from the injector 520 progresses, and the evaporation of the fuel is promoted.
  • the fuel pressure and the amount of unburned fuel have a relationship like a curve 1201 in which the amount of unburned fuel increases as the fuel pressure is increased, depending on the arrangement of the injector 520 and the shape of the combustion chamber 103 (upper part of FIG. 12).
  • the unburned fuel level adjustment unit 504 controls the fuel pressure of the fuel pump 521, making it possible to bring the amount of unburned fuel closer to a desired value.
  • FIGS. Fig. 13 is a diagram showing an example of the relationship between the crank angle, the fuel injection signal, and the amount of unburned fuel in the third control example of the fourth embodiment.
  • the upper and lower graphs in Fig. 13 are the same as the upper and lower graphs in Fig. 10.
  • FIG. 14 shows an example of the relationship between the crank angle, fuel injection signal, amount of unburned fuel, and ignition time in multi-stage injection in the third control example of the fourth embodiment.
  • the graphs in the upper and lower parts of FIG. 14 are the same as the graphs in the upper and lower parts of FIG. 11.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the relationship between the crank angle and the ignition signal, and an example of the relationship between the unburned fuel level and the number of pre-ignitions in the fourth control example of the fourth embodiment. If the amount of unburned fuel increases too much, there is a risk of misfire during combustion. If misfire occurs, the amount of THC emissions increases.
  • a pre-ignition method is effective in which a pre-ignition signal 1502 is output to perform multiple ignitions in advance in the ignition coil 522 during the intake stroke, as in the ignition signal 1501, and then a main ignition signal 1503 is output (upper part of FIG. 15).
  • the number of pre-ignitions is changed according to the unburned fuel level based on the pre-ignition number curve 1504 (lower part of Figure 15) within a range up to an upper limit 1505 determined by the performance of the ignition coil 522 and power consumption restrictions.
  • This makes it possible to generate a pre-ignition signal 1502 including the optimal number of pre-ignitions for reducing THC.
  • multiple pre-ignitions increase the temperature of the spark plug 105, which is expected to promote evaporation of the fuel around the electrode 106 of the spark plug 105.
  • the throttle 523 can be controlled to reduce the amount of air sent to the combustion chamber 103, thereby reducing the rotation speed of the internal combustion engine 1. By reducing the rotation speed, a certain amount of burnt gas can be retained in the high-temperature combustion chamber 103, which burns off HC (hydrocarbon), thereby reducing PN and THC.
  • the first to fourth control examples of the amount of unburned fuel can be performed not only individually, but also in a coordinated manner.
  • By performing a plurality of controls in a coordinated manner it is possible to reduce the amount of unburned fuel or the amount of PN and THC generated while offsetting the disadvantages that arise as a result of controlling the amount of unburned fuel.
  • first to fourth control examples of the amount of unburned fuel described in this fourth embodiment are merely examples, and the control method varies depending on the shape and configuration (compression ratio) of the internal combustion engine 1.
  • the unburned fuel level adjustment unit 504 appropriately controls the injector 520 (fuel injection device), fuel pump 521, ignition coil 522 (ignition device), and throttle 523 to keep the unburned fuel level below an allowable value, thereby reducing the generation of PN and THC.
  • the control of the amount of unburned fuel in each embodiment may be performed independently for each cylinder. That is, in an internal combustion engine having multiple cylinders, the unburned fuel level adjustment unit 504 controls at least one of the injector 520, the fuel pump 521, the ignition coil 522 (ignition device), and the throttle 523 so that the unburned fuel level 516 for each cylinder is equal to or lower than the allowable unburned fuel level 515. This makes it possible to reduce the THC and PN emissions of the entire internal combustion engine having multiple cylinders.
  • a gasoline engine is used as an example of an internal combustion engine, but the internal combustion engine may be a gas engine, a diesel engine, etc.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various other applications and modifications are possible without departing from the gist of the present invention as set forth in the claims.
  • the above-described embodiments are described in detail and specifically to explain the configuration of the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those including all of the components described.
  • the above-mentioned configurations, functions, processing units, etc. may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits.
  • broad processor devices such as FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) and ASICs (Application Specific Integrated Circuits) may be used.
  • control lines and information lines are those that are considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. In reality, it can be considered that almost all components are connected to each other.

Landscapes

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

Abstract

燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、気筒内での燃焼速度を検知する燃焼速度検知部と、燃焼速度を用いて気筒内の未燃燃料レベルを推定する未燃燃料レベル推定部と、未燃燃料レベルの許容値を設定する許容値設定部と、未燃燃料レベル推定部で推定される未燃燃料レベルが許容値以下となるように、内燃機関を制御する未燃燃料レベル調節部と、を備える。

Description

内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法
　本発明は、ガソリンエンジン等の内燃機関を制御する内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法に関する。
　近年、環境対応型エンジンの開発が進む中、エンジンの始動時又は低温運転時に発生するＰＮ（Particulate Number）やＴＨＣ（Total Hydro Carbon）の排出低減が課題となっている。これらの発生源として挙げられるのは、エンジンのシリンダ内に発生する燃料付着や燃料液滴である。これらはシリンダ内に導入された液体燃料が、蒸発することなく残留して発生するものであり、特にエンジン始動時や低温環境下での運転で発生しやすいものである。先述の物質の発生を低減するために、燃料付着量の発生予測技術がいくつか提案されている。
特開２００５－３１５０９９号公報 特開２００７－１４６７７７号公報
　特許文献１及び２に記載の技術は、エンジン運転条件やシリンダ壁面の温度の予測値などから複雑な演算によって燃料付着量の推定を実施しており、複雑な演算で燃料噴霧の貫徹距離を求めたり、燃料質量割合と未燃燃料割合を切り分けて演算したりしている。このため、実車における運転時にリアルタイムに燃料付着量を推定することが難しい。さらに、これらの技術によって推定できるのはシリンダ内壁への燃料付着のみであり、シリンダ内を浮遊している燃料液滴は特段考慮されていない。
　上記の状況から、より少ない入力情報を用いて、より簡便に燃焼に寄与しなかった燃料を推定できる手法が要望されていた。
　上記課題を解決するために、本発明の一態様の内燃機関制御装置は、燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、気筒内での燃焼速度を検知する燃焼速度検知部と、燃焼速度を用いて気筒内の未燃燃料レベルを推定する未燃燃料レベル推定部と、未燃燃料レベルの許容値を設定する許容値設定部と、未燃燃料レベル推定部で推定される未燃燃料レベルが許容値以下となるように、内燃機関を制御する未燃燃料レベル調節部と、を備える。
　本発明の少なくとも一態様によれば、より少ない入力情報を用いて、より簡便に未燃燃料レベルのより正確な推定が可能となり、その推定した未燃燃料レベルを基に内燃機関の制御を実現できる。
　上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
内燃機関の一例を示した概略断面図である。 内燃機関制御装置のハードウェア構成例を示した図である。 内燃機関内で燃料を噴霧した様子を示した図である。 燃焼速度と未燃燃料量の関係の一例、並びに、未燃燃料量と空燃比の関係の一例を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係る内燃機関制御装置の構成例と入力データの例を示したブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る燃焼速度と未燃燃料レベルの関係の一例を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係る内燃機関制御装置の構成例と入力データの例を示したブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃焼速度と補正前後の未燃燃料レベルとの関係の一例を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係る内燃機関制御装置の構成例と入力データの例を示したブロック図である。 本発明の第４の実施形態の第１の制御例におけるクランク角と燃料噴射信号と未燃燃料量の関係の一例を示した図である。 本発明の第４の実施形態の第１の制御例における多段噴射におけるクランク角と燃料噴射信号と未燃燃料量の関係の一例を示した図である。 本発明の第４の実施形態の第２の制御例における燃料圧力と未燃燃料量の関係の一例を示した図である。 本発明の第４の実施形態の第３の制御例におけるクランク角と燃料噴射信号と未燃燃料量の関係の一例を示した図である。 本発明の第４の実施形態の第３の制御例における多段噴射におけるクランク角と燃料噴射信号と未燃燃料量と点火時刻の関係の一例を示した図である。 本発明の第４の実施形態の第４の制御例におけるクランク角と点火信号の関係の一例、並びに、未燃燃料レベルと予備点火回数の関係の一例を示した図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において、同一の構成要素又は実質的に同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
＜第１の実施形態＞
　まず、内燃機関の一例について図１を参照して説明する。
　図１は、内燃機関の一例を示した概略断面図である。図１に示す内燃機関１は、ピストン１０１と、シリンダ１０２と、シリンダヘッド１０４とを備える。シリンダヘッド１０４は、ピストン１０１の冠面１０１Ｐとシリンダ１０２の内壁１０９とにより燃焼室１０３を形成する。また、燃料噴射用のインジェクタ（燃料噴射装置）として、少なくとも直噴用インジェクタ１１１若しくはポート噴射用インジェクタ１１２、又はその両方を備えている。本実施形態では、本発明を内燃機関１としてガソリンエンジンに適用した例を説明する。
　燃焼室１０３の直上に混合気に着火する電極１０６を有した点火プラグ１０５が構成されている。空気は吸気行程において、主燃焼室に連通する、吸気バルブ１１３が開いた吸気ポート１０７を通して燃焼室１０３に流れ込む。燃料は直噴用インジェクタ１１１若しくはポート噴射用インジェクタ１１２、又はその両方により霧状に噴霧されることによって燃焼室１０３に送られる。燃料は、燃焼室１０３で気化し、吸気と混合して混合気となる。その後、ピストン１０１により混合気が圧縮され、適切なタイミングで点火コイル１１０に主点火信号が送られる。そして、点火プラグ１０５によって燃焼室１０３内の混合気に着火し、燃焼室１０３内の混合気を燃焼させる。これにより、燃焼室１０３内の圧力が上昇してピストン１０１を押し下げ、コネクティングロッド１１６がクランクシャフト１１５を回転させる。内燃機関１は、クランクシャフト１１５が回転することで動力を得る。燃焼室１０３内の燃焼後の排ガスは、排気バルブ１１４が開くことで排気ポート１０８から排気管へ排出される。
　次に、内燃機関制御装置５００のハードウェア構成について図２を参照して説明する。
　図２は、内燃機関制御装置５００のハードウェア構成例を示すブロック図である。
　図２に示すように、内燃機関制御装置５００は、入力回路１９１、Ａ／Ｄ変換部１９２、中央演算装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）１９３、ＲＯＭ（Read Only Memory）１９４、ＲＡＭ（Random Access Memory）１９５、出力回路１９６、及び通信ＩＦ１９９を備える。
　ＣＰＵ１９３が、ＲＯＭ１９４（記憶部の一例）に格納されたプログラムをＲＡＭ１９５に展開して実行することで、本発明の実施形態に係る各機能が実現される。ＣＰＵ１９３は、制御装置の一例である。なお、ＣＰＵ１９３の代わりに、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）等の処理装置が用いられてもよい。
　入力回路１９１は、センサ類２１０から出力された信号を入力信号１９０として取り込む。例えば、センサ類２１０は、吸気流量センサ、スロットルセンサ、水温センサ、クランク角センサ、吸気カム角センサ、排気カム角センサ等である。入力回路１９１は、入力信号１９０がアナログ信号の場合に、入力信号１９０からノイズ成分の除去等を行い、ノイズ除去後の信号をＡ／Ｄ変換部１９２に出力する。
　Ａ／Ｄ変換部１９２は、アナログ信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１９３に出力する。ＣＰＵ１９３は、Ａ／Ｄ変換部１９２から出力されたデジタル信号を取り込み、ＲＯＭ１９４等の記憶媒体に記憶された制御ロジック（プログラム）を実行することによって、多種多様な演算及び制御等を実行する。
　なお、ＣＰＵ１９３の演算結果、及びＡ／Ｄ変換部１９２の変換結果は、ＲＡＭ１９５に一時的に記憶される。また、本実施形態では、ＲＯＭ１９４として、内容の書き換えが可能なＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）等の不揮発性メモリを用いてもよい。例えば、ＲＯＭ１９４又は不図示の不揮発性ストレージに、本発明の実施形態に係る各機能を実現するためのアルゴリズムが記述されたプログラムが記憶されてもよい。また、不図示の不揮発性ストレージには、例えば、センサ類２１０から取得した複数のデータ、後述する未燃燃料曲線に対応するマップ情報等が格納される。なお、この不揮発性ストレージは、カセットタイプＳＳＤ（Solid State Drive）などの、内燃機関制御装置５００に対して着脱可能な記憶媒体であってもよい。
　ＣＰＵ１９３の演算結果は、出力回路１９６から制御信号１９７として出力され、制御対象のアクチュエータ類２２０の制御に用いられる。制御対象は、例えば、吸気バルブ駆動装置、排気バルブ駆動装置、インジェクタ、点火プラグ、操舵装置、ブレーキ装置、電力変換回路等である。
　入力信号１９０がデジタル信号の場合は、入力信号１９０が入力回路１９１から信号線１９８を介して直接ＣＰＵ１９３に送られ、ＣＰＵ１９３が必要な演算及び制御等を実行する。
　通信ＩＦ１９９は、他の装置との間で行われる通信の制御を行う通信デバイス等により構成される。例えば、通信ＩＦ１９９は、広域ネットワークＮ（例えば、インターネット）と通信を行う通信デバイス、又は、ＣＡＮ（Controller Area Network）などにより図示しないマスターＥＣＵ等といった車両内のＥＣＵやセンサと通信を行う通信デバイスである。
　図３は、内燃機関１内で燃料を噴霧した様子を示した図である。
　通常、液体状の燃料をインジェクタから噴射するとき、燃料が対向壁に液体の状態のまま付着することがある。例えば、図３に示すように直噴用インジェクタ１１１で燃焼室１０３内に燃料噴霧３０１を噴射したとき、ピストン１０１の冠面１０１Ｐやシリンダ１０２の内壁１０９などに、燃料液膜３０２が形成される。また、燃料噴霧３０１は高速であるため、ピストン１０１の冠面１０１Ｐやシリンダ１０２の内壁１０９などに衝突した際の衝撃によって、液滴３０３が燃焼室１０３内に飛散することがある。また、直噴用インジェクタ１１１の噴射口周辺に、燃料の液滴が残留して付着するチップウェット３０４が発生することがある。
　燃焼室１０３内の混合気に対して点火プラグ１０５によって着火した際、燃料液膜３０２や液滴３０３、チップウェット３０４が残留していると、それらは液体の状態で燃焼する。このとき、火炎が到達した瞬間に残留している燃料液膜３０２や液滴３０３、チップウェット３０４は、内燃機関１の出力に寄与することができず混合気とは別に拡散燃焼する。その結果、ＰＮやＴＨＣが発生してしまう。ポート噴射用インジェクタ１１２を使用した場合も同様の現象が発生する。燃料液膜３０２や液滴３０３やチップウェット３０４などの内燃機関１の出力に寄与できなかった燃料を、総称して「未燃燃料３０５」と呼ぶ。
　未燃燃料３０５を低減するために、燃焼室１０３内への燃料噴霧３０１の形状や長さを制御し燃料液膜３０２の発生を抑えるなどの対策が検討されている。通常、内燃機関１の燃焼室１０３内の空燃比がねらった数値となるように噴射条件などが最適化されている。
しかしながら、外気温度が低い際の冷機始動などにおいては、燃焼室１０３内での燃料の蒸発不良によって、ねらった空燃比に対して実際の空燃比がずれてしまう。他の冷気始動としては、アイドリング中の一時停止など内燃機関１が短い時間停止後に再始動することなどが挙げられる。この冷機始動のとき、通常未燃燃料は増加するため、その結果ＰＮやＴＨＣが多く発生するばかりか、燃焼できず失火するなどの問題が生じる。また、冷機始動においては、触媒などが温まっていないとともに、従来の酸素センサや空燃比センサなどが活性化しておらず、センサによる正確な測定が困難である。
　特許文献１には、エンジンの運転条件や燃料の噴射条件、エンジンの水温などから複雑な計算式を用いて燃焼室内の燃料液膜３０２の量を推定する技術が紹介されている。この技術の場合、燃料液膜３０２の量を推定するためには燃焼質量割合と未燃燃料割合を切り分けて複雑な数式で演算をする必要があり、実車にてリアルタイムに図３に示した未燃燃料３０５を推定することが困難である。加えて、特許文献１に記載の技術によって推定できるものは燃料液膜３０２の量だけであり、液滴３０３やチップウェット３０４の量までは推定できない。このように、燃料液膜３０２と燃料噴霧３０１の長さや燃料量、内燃機関１の内壁温度の関連については検討されているが、実際の燃焼状態、特に燃焼速度と未燃燃料３０５の関係に関して検討はされていなかった。本明細書において燃焼速度とは、混合気が点火して燃焼完了するまでの時間、又は混合気がある燃料質量割合となるまでの時間である。燃焼速度は、火炎が混合気中を伝播する速度によって異なると考えられる。
　図４は、燃焼速度と未燃燃料量の関係の一例、並びに、未燃燃料量と空燃比の関係の一例を示した図である。ここでは、理想空燃比になるように燃料を燃焼室１０３に噴射し、燃焼室１０３内で燃焼させた際の燃焼速度と未燃燃料量の関係４０１（図４上側）と、未燃燃料量と燃焼室１０３内の空燃比の関係４０１１（図４下側）が示されている。本発明では、近年の環境へ配慮したエンジンの台頭を鑑みて、燃料を理想空燃比以下になるように噴射することを考える。目標となる空燃比、内燃機関１の負荷、及び点火時期が同じであるとき、図４に示すように未燃燃料量が多いほど、目標となる空燃比と実際に燃焼する混合気の空燃比の間で差分４０７（ずれ量）が生じる。これは、燃料の層流燃焼速度が空燃比によって変化するためである。
　通常、内燃機関１における燃料噴霧などの設定は、未燃燃料量が許容値以下になるように最適化されている。しかし、前述の通り、外気温度などの外的要因により、未燃燃料量が許容値を超える（許容範囲から外れる）ことが発生する。燃料が燃焼するときの燃焼速度は、燃料の成分と、雰囲気の温度と、雰囲気の圧力に強く影響を受ける。そのため、目標となる空燃比、負荷、及び、点火時期における基準となる燃焼速度４０２と実際の燃焼速度４０３との差４０４がわかれば、その燃焼時点での未燃燃料レベル４０５、つまり空燃比の基準値４０６からの差分４０７が推定できる。
　燃焼速度の検出方法としては、図示しないクランク角センサの出力の変化を読み取ることで、点火時刻からの燃焼位相を精度よく検知する方法が、例えば特開２０２１－１６１９０４号公報（参考文献１）に示されている。点火時刻は、点火時期（例えば、圧縮上死点を基点としたクランクの位相）の情報である。燃焼位相が進んでいるか遅れているかを見ることで、燃焼速度が速いか遅いかがわかる。例えば、燃焼速度は、燃焼開始から燃焼質量割合５０％（ＭＦＢ５０）に達するまでの時間で表すことができる。
　図５は、本実施形態に係る内燃機関制御装置５００の構成例と入力データの例を示したブロック図である。内燃機関制御装置５００は、シリンダ１０２（燃焼室１０３）内での燃焼速度を検知する燃焼速度検知部５０１と、燃焼速度からシリンダ１０２内の未燃燃料レベルを推定する未燃燃料レベル推定部５０２と、推定した未燃燃料レベルの許容値を設定する許容値設定部５０３と、推定した未燃燃料レベルが許容値以下となるように内燃機関１を制御する未燃燃料レベル調節部５０４を有している。
　燃焼速度検知部５０１には、少なくとも燃焼速度に影響の大きい変数、例えば目標となる空燃比（目標空燃比５１０）、負荷情報５１１、点火時刻５１２、及びクランク角センサの検出信号５１３が入力される。負荷情報５１１には、一例として内燃機関１（クランクシャフト１１５）の回転数と吸気圧が含まれる。燃焼速度検知部５０１では、上記参考文献１に示されているように、クランク角センサの検出信号５１３の変化を観測し、燃焼速度を検知する。そして、燃焼速度検知部５０１は、検知した燃焼速度５１４を未燃燃料レベル推定部５０２へ出力する。
　許容値設定部５０３には、少なくとも目標空燃比５１０と負荷情報５１１が入力される。許容値設定部５０３は、運転条件として入力された目標空燃比５１０及び負荷情報５１１から許容できる未燃燃料レベル（許容未燃燃料レベル５１５）を設定し、未燃燃料レベル調節部５０４へ出力する。許容未燃燃料レベル５１５は、例えば、目標空燃比５１０と負荷情報５１１から算出された燃料噴射量（推定値）に対する割合として設定してもよく、又は実際の燃料噴射量（実測値）に対する割合として設定してもよい。例えば、実際の燃料噴射量は、任意の設定された時間範囲においてインジェクタ５２０から噴射された燃料量の平均値である。
　また、許容未燃燃料レベル５１５は、事前にシミュレーションや実験などを実施してその結果に基づいたマップ情報として保持する記憶部（図示略）を有していてもよい。記憶部は、例えば、キャッシュメモリ、レジスタ、又はコンピュータープログラムに書き込まれた形態とすることができる。例えば、マップ情報により、目標空燃比、負荷情報、及び許容未燃燃料レベルの関係が定義される。これらの項目の関係をマップ情報として保持することによって、演算を高速に実施することができる。
　未燃燃料レベル推定部５０２には、少なくとも燃焼速度検知部５０１で検知された燃焼速度５１４と、目標空燃比５１０と、負荷情報５１１と、点火時刻５１２が入力される。
また、未燃燃料レベル推定部５０２は、図６に示すような、燃焼速度５１４と未燃燃料レベル５１６の推定値との関係を表す未燃燃料曲線６０１を保持している。この未燃燃料曲線６０１は、目標空燃比５１０と、負荷情報５１１と、点火時刻５１２の組合せごとに設定されている。なお、図６において未燃燃料曲線６０１は直線として示されているが、実際に曲線であってもよい。
　図６は、混合気の燃焼速度と未燃燃料レベルの関係の一例を示した図である。ここで、ある目標空燃比５１０と、負荷情報５１１と、点火時刻５１２の条件において、未燃燃料曲線６０１が決定される。このとき、基準となる燃焼速度６０２（基準燃焼速度）は、未燃燃料量が０かつ均一混合気が燃焼した際の燃焼速度でもよいし、事前に暖機状態（内燃機関１が充分に暖まった条件）での実験、又は暖機状態を想定したシミュレーションで取得した値を使用してもよい。
　例えば、未燃燃料レベル推定部５０２は、未燃燃料曲線６０１を、目標空燃比５１０、負荷情報５１１、及び点火時刻５１２ごとにマップ情報として保持する記憶部（図示略）を有していてもよい。記憶部は、例えば、キャッシュメモリ、レジスタ、又はコンピュータープログラムに書き込まれた形態でもよい。マップ情報として保持することにより、未燃燃料レベルの演算を高速に実施することができる。
　未燃燃料レベル推定部５０２は、燃焼速度検知部５０１で検知された燃焼速度を、点火時期、内燃機関１の負荷、及び目標空燃比５１０から事前に設定された燃焼速度と未燃燃料レベルとの関係を示した情報である未燃燃料曲線６０１に照らして、未燃燃料レベルを推定する。このように、燃焼速度５１４から未燃燃料曲線６０１を参照することで未燃燃料レベル５１６を推定することができる。これは、基準となる燃焼速度６０２と実際の燃焼速度５１４との差分を取っていることに相当する。つまり、推定される未燃燃料レベル５１６には、この燃焼速度の差分６０３が反映される。
　ここで、未燃燃料レベル５１６は、未燃燃料の質量、噴射燃料量に対する未燃燃料の割合、又は未燃燃料の質量を有限の区分に分割した区間などとして定義してよい。例えば、未燃燃料レベル５１６を未燃燃料の質量に応じて、「多い」、「中程度（適量）」、「少ない」の３区分や、「多すぎ」、「やや多い」、「中程度（適量）」、「やや少ない」、「少なすぎ」の５区分に分けてもよい。なお、この未燃燃料レベル５１６は、燃料液膜３０２や液滴３０３及びチップウェット３０４などの液体の状態で存在している燃料を全て含んだ状態（未燃燃料３０５に相当）で設定される。
　未燃燃料レベル調節部５０４には、許容未燃燃料レベル５１５と未燃燃料レベル５１６が入力される。未燃燃料レベル５１６が許容未燃燃料レベル５１５を超えた場合、未燃燃料レベル調節部５０４は、未燃燃料レベル５１６が許容未燃燃料レベル５１５以下となるように、少なくともインジェクタ５２０、燃料ポンプ５２１、点火コイル５２２（点火装置）、及びスロットル５２３のいずれかを制御する。このような制御により、燃焼室１０３内の未燃燃料量を低減させることができる。インジェクタ５２０は、直噴用インジェクタ及びポート噴射用インジェクタ１１２に相当する。点火コイル５２２は、点火コイル１１０に相当する。一般的に、内燃機関制御装置５００は、センサ類２１０からアクセルの踏み込み量及び内燃機関１の状態を示す情報を受け取り、それらを総合した上で最終的なスロットル５２３の開度を調整する。
　なお、本発明は、触媒が活性化していない冷機始動であっても、実際の燃焼速度５１４と、運転条件（目標空燃比５１０と負荷情報５１１）から設定された基準の許容未燃燃料レベル５１５によって未燃燃料レベルの推定が可能である。それゆえ、本発明は、これまで検出できなかった冷機始動時の未燃燃料の検知にも使用することができ、暖気後の未燃燃料の検知にも使用することが可能である。
　以上のとおり、本実施形態では、燃料を噴射する燃料噴射装置（インジェクタ５２０）を備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置（内燃機関制御装置５００）において、気筒（シリンダ１０２）内での燃焼速度を検知する燃焼速度検知部（燃焼速度検知部５０１）と、燃焼速度を用いて気筒内の未燃燃料レベルを推定する未燃燃料レベル推定部（未燃燃料レベル推定部５０２）と、運転条件又は実際の燃料噴射量から未燃燃料レベルの許容値（許容未燃燃料レベル５１５）を設定する許容値設定部（許容値設定部５０３）と、未燃燃料レベル推定部で推定される未燃燃料レベルが許容値以下となるように、内燃機関を制御する未燃燃料レベル調節部（未燃燃料レベル調節部５０４）と、を備えるように構成する。
　上記構成の本実施形態に係る内燃機関制御装置によれば、より少ない入力情報を用いて、より簡便に未燃燃料レベルのより正確な推定が可能となる。そして、本実施形態は、その推定した未燃燃料レベルを基に該未燃燃料レベルが許容値以下となるように調節（内燃機関を制御）することができる。
＜第２の実施形態＞
　第２の実施形態は、第１の実施形態と比較して未燃燃料レベルの推定精度を向上させるための例である。
　第２の実施形態に係る内燃機関制御装置の構成例について図７を参照して説明する。
　図７は、第２の実施形態に係る内燃機関制御装置５００Ａの構成例と入力データの例を示したブロック図である。内燃機関制御装置５００Ａは、第１の実施形態に係る内燃機関制御装置５００と比較して、未燃燃料レベル推定部５０２に代えて未燃燃料レベル推定部５０２Ａを備える点が異なる。未燃燃料レベル推定部５０２Ａに対して、内燃機関１が備える図示しないＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムのＥＧＲ濃度情報７０１が入力される。
　燃料が燃焼するとき、燃焼状態は、燃料の成分と、雰囲気の温度と、雰囲気の圧力に強く影響を受ける。これに加えて、実エンジンでは燃焼室１０３内に排ガス（不活性ガス）を再循環させることで混合気を希釈して燃焼させることがあり、燃焼速度は再循環排ガス（以下「ＥＧＲ」とも称する）の濃度の影響を受ける。ＥＧＲ濃度は、ある期間においてシリンダ１０２の容積に対する該シリンダ１０２に再循環する排ガス量の割合として定義される。
　そのため、ＥＧＲ濃度が高い燃焼では、未燃燃料レベルの推定精度が低下する恐れがある。よって、未燃燃料レベル推定部５０２ＡにＥＧＲ濃度情報７０１を入力し、図８に示すように破線の未燃燃料曲線６０１を、実線の未燃燃料曲線８０１に補正する必要がある。なお、ＥＧＲ濃度の代わりにＥＧＲ率を用いてもよい。ＥＧＲ率は、シリンダ１０２の吸気量に対する再循環排ガス量の比率として定義される。
　図８は、本実施形態に係る燃焼速度と補正前後の未燃燃料レベルとの関係の一例を示した図である。図８において横軸は燃焼速度、縦軸は未燃燃料レベルを表す。未燃燃料レベル推定部５０２ＡにＥＧＲ濃度情報７０１の入力がない場合、未燃燃料曲線６０１によって燃焼速度５１４から未燃燃料レベル５１６が推定される。一方、ＥＧＲ濃度情報７０１の入力がある場合、未燃燃料レベル推定部５０２Ａは、ＥＧＲ濃度情報７０１を用いて未燃燃料曲線６０１を未燃燃料曲線８０１に補正する。そして、未燃燃料レベル推定部５０２Ａは、ＥＧＲ濃度情報７０１がない場合での未燃燃料レベル５１６に対して、ＥＧＲ濃度情報７０１を用いて補正された未燃燃料レベル８０２を推定することができる。
　以上により、本実施形態では、未燃燃料レベル推定部５０２ＡにＥＧＲ濃度情報７０１を入力することにより、ＥＧＲによる混合気の希釈を考慮した未燃燃料レベルを推定することができる。それにより、本実施形態は、第１の実施形態と比較して、未燃燃料レベルの推定精度の向上が可能となる。
＜第３の実施形態＞
　第３の実施形態は、第１の実施形態と比較して未燃燃料レベルの推定精度を向上させるための他の例である。
　第３の実施形態に係る内燃機関制御装置の構成例について図９を参照して説明する。
　図９は、第３の実施形態に係る内燃機関制御装置５００Ｂの構成例と入力データの例を示したブロック図である。内燃機関制御装置５００Ｂは、第１の実施形態に係る内燃機関制御装置５００と比較して、未燃燃料レベル推定部５０２に代えて未燃燃料レベル推定部５０２Ｂを備える点が異なる。未燃燃料レベル推定部５０２Ｂに対して、補正情報９０１が入力される。なお、第２の実施形態におけるＥＧＲ濃度情報７０１は、本実施形態の補正情報９０１の一種とも言える。
　例えば、内燃機関１の圧縮比は、ピストン１０１の冠面１０１Ｐと内壁１０９で形成される燃焼室１０３の、冠面１０１Ｐが下死点にあるときの容積と該冠面１０１Ｐが上死点にあるときの容積との比で表される。内燃機関１に導入された空気は、該圧縮比で圧縮され点火される。点火時の混合気の温度と圧力は、内燃機関１の圧縮比によって変化する。
よって、基準となる燃焼速度６０２が内燃機関１によって異なることになる。
　ここで、未燃燃料レベル推定部５０２Ｂで未燃燃料レベルを推定時に、補正情報９０１として圧縮比の情報があれば、内燃機関１の形状（ボアストローク）が変わった場合であっても、その圧縮比に応じて未燃燃料曲線６０１の補正を行うことができる。それにより、対象の内燃機関１が変わっても、内燃機関制御装置５００Ｂは最適な未燃燃料曲線を得て、補正された未燃燃料レベル９０２を推定することができる。また、補正情報９０１として、吸気温度又は外気温度などの環境情報を用いてもよい。
　以上、本実施形態では、未燃燃料レベル推定部５０２Ｂに、内燃機関１の圧縮比又は、吸気温度若しくは外気温度の情報を入力することにより、内燃機関１の圧縮比や環境情報を考慮した未燃燃料レベルを推定することができる。それにより、本実施形態は、第１の実施形態と比較して、未燃燃料レベルの推定精度の向上が可能となる。
＜第４の実施形態＞
　ここで、第１～第３の実施形態に係る未燃燃料レベル調節部５０４による未燃燃料量の制御例について、図１０～図１５を用いて説明する。まず、未燃燃料レベル調節部５０４による未燃燃料量の第１の制御例について図１０及び図１１を用いて説明する。
（第１の制御例）
　図１０は、第４の実施形態の第１の制御例におけるクランク角と燃料噴射信号と未燃燃料量の関係の一例を示した図である。図１０において１段目と２段目のグラフは、未燃燃料量を制御する前の燃料噴射信号と未燃燃料量を表し、図１０において３段目と４段目のグラフは、未燃燃料量を制御した後の燃料噴射信号と未燃燃料量を表す。
　燃料を燃料噴射信号１００１のように噴射したとき、例えば、未燃燃料量が未燃燃料量１００３のような推移を経て点火時刻１００２にて点火される（図１０の１段目、２段目）。このとき、内燃機関１が冷えた状態であると、想定よりも点火時の未燃燃料量が増加することがある。この原因として吸気が冷えており、燃料の蒸発が不良であることと、燃料噴霧３０１が壁面に衝突した際に発生した液滴３０３等が蒸発できないことなどが挙げられる。
　そこで、未燃燃料レベル調節部５０４がインジェクタ５２０の燃料噴射タイミングを進角化させる制御を行い、燃料噴射信号１００１を燃料噴射信号１００４に補正する（図１０の３段目）ことで、燃料が蒸発するまでの時間的猶予を長く確保する。これにより、液滴３０３の蒸発を促進し、未燃燃料量１００５のように点火時刻１００２における未燃燃料量の低減を図ることができる（図１０の４段目）。ただし、その場合、ピストン１０１がより上死点に近い位置で燃料噴射が開始され、ピストン１０１の冠面１０１Ｐへの燃料付着量が増加する可能性がある。このため、燃料噴射タイミングと併せて燃料圧力の調整を実施してもよい。燃料圧力が低い場合には燃料噴霧３０１の貫徹距離が短くなるため、未燃燃料量の低減が期待できる。
　図１１は、第４の実施形態の第１の制御例における多段噴射におけるクランク角と燃料噴射信号と未燃燃料量の関係の一例を示した図である。近年では、燃料噴射信号１１０１のような複数のパルス信号を生成して、同一燃焼サイクルで燃料を多段に噴射することによって燃料噴霧３０１の貫徹距離を短くし、未燃燃料量１１０３のように燃料付着量を低減する技術が開発されている（図１１の１段目、２段目）。この技術でも、シリンダ１０２の内壁１０９の温度や吸気温度が低い場合には、未燃燃料量１１０３のように点火時刻１１０２における未燃燃料量が想定した値にならないことがある。
　この対策として、例えば、燃料噴射信号１１０４のように、ピストン１０１の冠面１０１Ｐが下死点に近い位置での２段目噴射の燃料噴射量を増やす（図１１の３段目）。この場合、ピストン１０１の冠面１０１Ｐが上死点に近い位置で燃料を噴射する、１段目噴射と３段目噴射の燃料噴射量が減少する。このため、冠面１０１Ｐに到達する燃料噴霧３０１が減少し、未燃燃料量１１０５のように燃料付着量を低減できる（図１１の４段目）。
　また、圧縮行程での燃料噴射（例えば、不図示の４段目噴射）を新たに実施してもよい。この場合、発生するピストン１０１の冠面１０１Ｐに付着する燃料液膜３０２や発生する液滴３０３が増加する可能性はあるが、圧縮によって燃料液膜３０２や液滴３０３が小さくなるとともに蒸発しやすくなる。
　また、吸気行程初期（例えば、１段目噴射）の燃料噴射量を減らしてもよい。これより、ピストン１０１の冠面１０１Ｐに付着する燃料液膜３０２や発生する液滴３０３が減少し、燃料付着量を低減できる。
　また、燃料噴射信号の各パルス間の間隔を空けたり又は詰めたりすることで、燃料付着量を制御するようにしてもよい。なお、上述した多段噴射において、基本的には燃料噴射方法の変更前と変更後で一燃焼サイクルの総噴射量は変化しない。
（第２の制御例）
　次に、未燃燃料レベル調節部５０４による未燃燃料量の第２の制御例について図１２を用いて説明する。
　図１２は、第４の実施形態の第２の制御例における燃料圧力と未燃燃料量の関係の一例を示した図である。燃料ポンプ５２１による燃料の噴射圧力（以下「燃料圧力」と称する）を増加させると、インジェクタ５２０から噴射される燃料噴霧３０１や液滴３０３の微粒化が進み、燃料の蒸発が促進される。しかしながら、噴射された燃料噴霧３０１の飛翔速度も上昇するため、燃料圧力と未燃燃料量は、インジェクタ５２０の配置や燃焼室１０３の形状によっては、燃料圧力を上げると未燃燃料量が増加する曲線１２０１のような関係を持つ（図１２上側）。
　さらに、内燃機関１の始動時などで燃焼室１０３内の壁温度が低いときには、いったん燃料が付着してしまうと蒸発するまでに時間を要するため、想定よりも未燃燃料量が増加することが考えられる。冷機始動時の燃料ポンプ５２１の燃料圧力と未燃燃料量の関係を表した曲線１２０２（図１２下側）のように、冷気始動時は暖機運転時とは未燃燃料量の特性が変わることになる。図１２下側に示した冷気始動時の例では、燃料圧力が増加すると暖機運転時よりも未燃燃料量が増加し、かつ、暖機運転時において未燃燃料量が極小となる燃料圧力１２０３よりもさらに低い燃料圧力から未燃燃料量の増加傾向が見られる。
　そこで、冷気始動時及び暖機運転時において、未燃燃料レベル調節部５０４が燃料ポンプ５２１の燃料圧力を変化させる制御を行うことによって、未燃燃料量をねらった値に近づけることが可能となる。
（第３の制御例）
　次に、未燃燃料レベル調節部５０４による未燃燃料量の第３の制御例について図１３及び図１４を用いて説明する。
　図１３は、第４の実施形態の第３の制御例におけるクランク角と燃料噴射信号と未燃燃料量の関係の一例を示した図である。図１３上側と図１３下側のグラフは、図１０上側と図１０下側のグラフと同じである。
　図１２において説明したように、内燃機関１の冷機始動時、通常よりも燃料の蒸発が遅く、未燃燃料量が多くなることが考えられる。そのため、点火時刻１００２を点火時刻１３０１のように遅角化させることにより（図１３上側）、燃料が蒸発するまでの時間的猶予を確保し未燃燃料量をねらった値に近づけることが可能となる（図１３下側）。
　図１４は、第４の実施形態の第３の制御例における多段噴射におけるクランク角と燃料噴射信号と未燃燃料量と点火時刻の関係の一例を示した図である。図１４上側と図１４下側のグラフは、図１１上側と図１１下側のグラフと同じである。
　図１４に示すように、多段噴射の場合も同様に、点火時刻１１０２を点火時刻１４０１のように遅角化させるとよい（図１４上側）。これにより、図１３に示した１回のみの燃料噴射と同様に、燃料が蒸発するまでの時間的猶予を確保し未燃燃料量をねらった値に近づけることが可能となる（図１４下側）。
（第４の制御例）
　次に、未燃燃料レベル調節部５０４による未燃燃料量の第４の制御例について図１５を用いて説明する。
　図１５は、第４の実施形態の第４の制御例におけるクランク角と点火信号の関係の一例、並びに、未燃燃料レベルと予備点火回数の関係の一例を示した図である。未燃燃料量が大きく増えすぎた場合に、燃焼の途中で失火するなどのリスクがある。失火した場合、ＴＨＣの排出量が増加する。その対策として、点火信号１５０１のように、吸気行程において点火コイル５２２にて事前に複数回の点火を実施する予備点火信号１５０２を出力し、その後、主点火信号１５０３を出力する予備点火方式が有効である（図１５上側）。
　例えば、この予備点火回数を点火コイル５２２の性能や電費制限により決まる上限回数１５０５までの範囲において、予備点火回数曲線１５０４（図１５下側）に基づいて予備点火回数を未燃燃料レベルに応じて変化させる。これにより、ＴＨＣを削減するために最適な予備点火回数を含む予備点火信号１５０２を生成することができる。また、複数回の予備点火によって点火プラグ１０５の温度も上昇するため、点火プラグ１０５の電極１０６周りに存在する燃料の蒸発促進が期待できる。
　一方、未燃燃料レベル５１６が許容未燃燃料レベル５１５以下にならない場合、特に未燃燃料レベル５１６の低下が見られない場合には、例えば、スロットル５２３を制御して燃焼室１０３へ送る空気量を減少させ、内燃機関１の回転数を低下させるとよい。回転数の低下により、高温の燃焼室１０３内に既燃ガスを一定量とどめて、ＨＣ（Hydro Carbon）を焼き切り、ＰＮとＴＨＣを減らすことができる。
　本実施形態における未燃燃料量の第１の制御例から第４の制御例は単一で行うだけではなく、複数の制御を協調して実施することができる。複数の制御を協調して実施することにより、未燃燃料量を制御した結果発生するデメリットを相殺しつつ、未燃燃料量又はＰＮとＴＨＣの発生量を低減することができる。
　例えば、図１２に示したように、燃料圧力を上げると燃料噴霧３０１の貫徹距離が長くなり、燃料付着量が増える。その半面、燃料圧力が高いと燃料噴霧３０１が小さくなり、液滴３０３などが発生しても蒸発しやすいため燃料付着量が減少する。燃料圧力の上昇に伴うこれらの事象は、相反する事象である。したがって、そのときの運転条件によって制御を組み合わせて、未燃燃料量の制御を幾とおりにも変更可能である。以下に、２つの制御例の組合せの一例を説明する。
　（１）燃料圧力を上げて燃料噴霧３０１の貫徹距離が長くなった分、燃料噴射を遅角化する（ピストン１０１の冠面１０１Ｐが下がってから噴射）。
　（２）ピストン１０１の冠面１０１Ｐが下がるときに燃料噴射（遅角化）することで、燃料が蒸発を完了すべき時刻までの時間が短くなるため、点火時期を遅角化する（蒸発までの時間的猶予を与える）。
　また、この第４の実施形態で説明した未燃燃料量の第１の制御例から第４の制御例は一例であり、内燃機関１の形状構成（圧縮比）によって制御方法は変化する。
　以上のとおり、本実施形態は、未燃燃料レベル調節部５０４が未燃燃料レベルを許容値以下にするよう、インジェクタ５２０（燃料噴射装置）、燃料ポンプ５２１、点火コイル５２２（点火装置）、スロットル５２３の制御を適宜実行することで、ＰＮ、ＴＨＣの発生を低減することができる。
　また、各実施形態における未燃燃料量の制御は、気筒別に独立して実施してもよい。すなわち、複数の気筒を備えた内燃機関において、未燃燃料レベル調節部５０４は、気筒ごとに未燃燃料レベル５１６が許容未燃燃料レベル５１５以下となるように、少なくともインジェクタ５２０、燃料ポンプ５２１、点火コイル５２２（点火装置）、及びスロットル５２３のいずれかを制御する。これにより、複数の気筒を備えた内燃機関全体のＴＨＣ、ＰＮの排出量の低減が可能となる。
　なお、上述した実施形態では、内燃機関としてガソリンエンジンを例に説明したが、内燃機関はガスエンジン、ディーゼルエンジンなどであってもよい。
　また、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するためにその構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成要素に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成要素を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成要素の追加又は置換、削除をすることも可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。ハードウェアとして、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの広義のプロセッサデバイスを用いてもよい。
　また、上述した実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成要素が相互に接続されていると考えてもよい。
　１…内燃機関、　１０１…ピストン、　１０１Ｐ…冠面、　１０２…シリンダ、　１０３…燃焼室、　１０５…点火プラグ、　１１０…点火コイル、　１１１…直噴用インジェクタ、　１１２…ポート噴射用インジェクタ、　２１０…センサ類、　２２０…アクチュエータ類、　３０１…燃料噴霧、　３０２…燃料液膜、　３０３…液滴、　３０４…チップウェット、　３０５…未燃燃料、　５００，５００Ａ，５００Ｂ…内燃機関制御装置、　５０１…燃焼速度検知部、　５０２，５０２Ａ，５０２Ｂ…未燃燃料レベル推定部、　５０３…許容値設定部、　５０４…未燃燃料レベル調節部、　５１０…目標空燃比、　５１１…負荷情報、　５１２…点火時刻、　５１３…検出信号、　５１４…燃焼速度、　５１５…許容未燃燃料レベル、　５１６…未燃燃料レベル、　５２０…インジェクタ、　５２１…燃料ポンプ、　５２２…点火コイル、　５２３…スロットル、　６０１…未燃燃料曲線、　７０１…ＥＧＲ濃度情報、　８０１…未燃燃料曲線、　９０１…補正情報

Claims (13)

  1. 　燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置であって、
    　気筒内での燃焼速度を検知する燃焼速度検知部と、
    　前記燃焼速度を用いて前記気筒内の未燃燃料レベルを推定する未燃燃料レベル推定部と、
    　運転条件又は実際の燃料噴射量から前記未燃燃料レベルの許容値を設定する許容値設定部と、
    　前記未燃燃料レベル推定部で推定される前記未燃燃料レベルが前記許容値以下となるように、前記内燃機関を制御する未燃燃料レベル調節部と、を備える
    　内燃機関制御装置。
  2. 　前記未燃燃料レベル推定部には、少なくとも前記燃焼速度、点火時期、前記内燃機関の負荷、及び目標空燃比の各情報が入力される
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  3. 　前記未燃燃料レベル推定部には、さらに前記気筒に再循環される排ガスの濃度の情報が入力され、前記未燃燃料レベル推定部は、再循環される前記排ガスの濃度に応じて前記未燃燃料レベルの推定結果を補正する
    　請求項２に記載の内燃機関制御装置。
  4. 　前記未燃燃料レベル推定部には、さらに前記内燃機関の圧縮比の情報が入力され、前記未燃燃料レベル推定部は、前記圧縮比に応じて前記未燃燃料レベルの推定結果を補正する
    　請求項２に記載の内燃機関制御装置。
  5. 　前記未燃燃料レベル推定部には、さらに吸気温度又は外気温度の情報が入力され、前記未燃燃料レベル推定部は、前記吸気温度又は前記外気温度に応じて前記未燃燃料レベルの推定結果を補正する
    　請求項２に記載の内燃機関制御装置。
  6. 　前記未燃燃料レベル推定部は、前記燃焼速度と前記未燃燃料レベルが関連付けられたマップ情報を記憶する記憶部を有している
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  7. 　前記未燃燃料レベル推定部は、前記燃焼速度検知部で検知された燃焼速度を、前記点火時期、前記内燃機関の負荷、及び前記目標空燃比から事前に設定された燃焼速度と未燃燃料レベルとの関係を示した情報に照らして、前記未燃燃料レベルを推定する
    　請求項２に記載の内燃機関制御装置。
  8. 　前記燃焼速度検知部には、少なくとも点火時期、前記内燃機関の負荷、目標空燃比、及びクランク角センサの検出結果の各情報が入力される
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  9. 　前記未燃燃料レベルの許容値は、前記運転条件として、目標空燃比と、前記内燃機関の負荷とを用いて設定される
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  10. 　前記未燃燃料レベルの前記許容値は、任意の設定された時間範囲で前記燃料噴射装置から噴射された燃料量の平均値に応じて設定される
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  11. 　前記未燃燃料レベル調節部は、前記未燃燃料レベルが前記許容値以下になるように、少なくとも燃料噴射装置、燃料ポンプ、点火装置、及びスロットルのいずれかの制御を行う
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  12. 　前記内燃機関が複数の気筒を備え、
    　前記未燃燃料レベル調節部は、前記気筒ごとに前記未燃燃料レベルが前記許容値以下になるように、少なくとも燃料噴射装置、燃料ポンプ、点火装置、又はスロットルのいずれかの制御を行う
    　請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  13. 　燃料を噴射する燃料噴射装置を備えた内燃機関を制御する内燃機関制御装置における内燃機関制御方法であって、
    　気筒内での燃焼速度を検知する処理と、
    　前記燃焼速度を用いて前記気筒内の未燃燃料レベルを推定する処理と、
    運転条件又は実際の燃料噴射量から前記未燃燃料レベルの許容値を設定する処理と、
    　推定される前記未燃燃料レベルが前記許容値以下となるように、前記内燃機関を制御する処理と、を含む
    　内燃機関制御方法。
PCT/JP2023/035583 2022-10-28 2023-09-29 内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法 WO2024090136A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022172949A JP2024064392A (ja) 2022-10-28 2022-10-28 内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法
JP2022-172949 2022-10-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024090136A1 true WO2024090136A1 (ja) 2024-05-02

Family

ID=90830568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/035583 WO2024090136A1 (ja) 2022-10-28 2023-09-29 内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2024064392A (ja)
WO (1) WO2024090136A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001082303A (ja) * 1999-09-13 2001-03-27 Nissan Motor Co Ltd 圧縮自己着火式内燃機関
JP2008202570A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御システム
JP2017150415A (ja) * 2016-02-25 2017-08-31 株式会社豊田中央研究所 内燃機関の制御装置
JP2021161904A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 日立Astemo株式会社 内燃機関制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001082303A (ja) * 1999-09-13 2001-03-27 Nissan Motor Co Ltd 圧縮自己着火式内燃機関
JP2008202570A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御システム
JP2017150415A (ja) * 2016-02-25 2017-08-31 株式会社豊田中央研究所 内燃機関の制御装置
JP2021161904A (ja) * 2020-03-31 2021-10-11 日立Astemo株式会社 内燃機関制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024064392A (ja) 2024-05-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5360121B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御方法および火花点火式エンジン
US7051701B2 (en) Direct fuel injection/spark ignition engine control device
US10309322B2 (en) Control device for internal combustion engine
US10436134B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2009293383A (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置および内燃機関の自動適合装置
JP3580099B2 (ja) ディーゼルエンジンの制御装置
JP6079654B2 (ja) 圧縮着火式内燃機関の制御装置
US10215126B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2008190511A (ja) 直噴ガソリンエンジンの排気低減装置
JP5110208B2 (ja) 内燃機関の燃焼制御装置
US20040107947A1 (en) Fuel injection system and control method for internal combustion engine starting time
US6694961B2 (en) Internal combustion engine
US20180010510A1 (en) Control device for internal combustion engine
WO2024090136A1 (ja) 内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法
JP5494557B2 (ja) 火花点火式エンジンの制御方法および火花点火式エンジン
JP2009103054A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2005133576A (ja) ディーゼルエンジン
JP2008274789A (ja) 直噴エンジンの制御システム
JP2009102997A (ja) 火花点火内燃機関
JP2017186965A (ja) 内燃機関の制御装置
JP2010265815A (ja) 内燃機関の燃料噴射システム
JP4811363B2 (ja) 内燃機関の制御装置
JP5196028B2 (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP4220736B2 (ja) 火花点火式内燃機関の始動制御装置
JP4357685B2 (ja) 直噴エンジン制御装置

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: 23882345

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1