JP2003148236A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents
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Abstract
燃機関の点火時期制御装置を提供する。 【解決手段】 シリンダ内の燃焼ガスの燃焼開始時のシ
リンダ内容積(VIVC)と、前記シリンダ内燃焼ガス
の所定割合の燃焼ガス質量(BR1、BR2)と、所定
運転条件の燃焼ガスに対する前記シリンダ内の燃焼ガス
の燃焼のしやすさを示した反応確率(RPROBA)
と、前記シリンダ内の燃焼ガスの燃焼速度(F1、F
2)とを算出し、これらに算出値に基づいて、シリンダ
内容積が大きいほど燃焼期間が長く、所定割合の燃焼ガ
ス質量が大きいほど燃焼期間が長く、反応確率が大きい
ほど燃焼期間が短く、燃焼ガスの燃焼速度が早いほど燃
焼期間が短くなるよう燃焼ガスの燃焼期間(BT1、B
T2)を算出し、当該燃焼期間に基づいてMBTの得ら
れる基本点火時期を算出する
Description
燃焼期間を算出し、燃焼期間に基づいて最小点火進角値
となるように点火時期を制御する装置に関するものであ
る。
号公報に開示の技術は、シリンダ内の圧力を測定するこ
となく、シリンダ内での燃焼時間から最小点火進角値
(以下、MBTと示す。)の得られる点火時期を演算す
るものである。
ては、MBT演算値を算出するにあたりシリンダ内総ガ
ス質量(MASSC)と未燃ガス密度(ROU)を算出
し、その後、MASSC/ROUを演算している。未燃
ガス密度は、未燃ガス質量を未燃ガス体積で割って得ら
れる値であるため未燃ガスの質量及び体積の変化に依存
する。理論的には、これらの値を検出すれば未燃ガス質
量を正確に求めることができるが、実際にはシリンダ内
にて未燃ガス体積を推定することは困難であるため、上
記公報にあっては充填効率ηcに基づいて未燃ガス密度
を算出している。しかしながら、質量に相当する充填効
率ηcのみの関数では、未燃ガス密度を正確に算出する
ことはできず、運転条件により変化する未燃ガス体積分
の補正を行うにしても困難であるという問題が残る。更
に、MASSC、ROUともに質量であり、質量同士を
除算することで求められる値は無次元となるので、これ
らの質量の値を個別に演算し、さらに除算することは演
算の無駄であり、単に演算負荷の増加を招くことにな
る。
し、より正確に燃焼期間を算出し、MBTの得られる内
燃機関の点火時期制御装置を提供することである。
よる内燃機関の点火時期制御装置は、請求項1に記載の
如く、シリンダ内の燃焼ガスの燃焼開始時のシリンダ内
容積と、前記シリンダ内燃焼ガスの所定割合の燃焼ガス
質量と、所定運転条件の燃焼ガスに対する前記シリンダ
内の燃焼ガスの燃焼のしやすさを示した反応確率と、前
記シリンダ内の燃焼ガスの燃焼速度と、を算出し、これ
らに算出値に基づいて、シリンダ内容積が大きいほど燃
焼期間が長く、所定割合の燃焼ガス質量が大きいほど燃
焼期間が長く、反応確率が大きいほど燃焼期間が短く、
燃焼ガスの燃焼速度が早いぼど燃焼期間が短くなるよう
燃焼ガスの燃焼期間を算出し、当該燃焼期間に基づいて
MBTの得られる基本点火時期を算出する。
シリンダ内容積と燃焼ガス質量とを掛けた値を反応確率
と燃焼ガス質量とを掛けた値で除した演算値に基づいて
算出してもよい。
所定の残留ガス率における燃焼のしやすさを1とし、所
定の残留ガス率より小さいほど1より大きな値で設定
し、所定の残留ガス率より大きいほど1より小さな値で
設定しても良い。
所定の水温における燃焼のしやすさを1とし、所定の水
温より高いほど1より大きな値で設定し、所定の水温よ
り低いほど1より小さな値で設定しても良い。
所定の当量比における燃焼のしやすさを1とし、所定の
当量比よりリッチ側、リーン側いずれにおいても1より
小さな値で設定しても良い。
に記載の如く、燃焼ガスの着火後燃焼圧力が最大となる
までに燃焼される燃焼ガス質量としても良い。
割合を複数に分割し、それぞれの燃焼ガス質量割合に対
応する燃焼期間を算出し、すべての燃焼期間を合計して
燃焼期間を求めても良い。
割合を、燃焼ガスの着火後火炎核形成に費やされる燃焼
ガス質量と、該火炎核形成後から燃焼ガスの着火後燃焼
圧力が最大となるまでに燃焼される燃焼ガス質量とに分
割しても良い。
燃焼ガスの燃焼開始時の雰囲気温度と、前記シリンダ内
の燃焼ガスの燃焼開始時の雰囲気圧力とを算出し、前記
シリンダ内の燃焼ガスの燃焼速度は、燃焼ガスの所定温
度、所定圧力における基本層流火炎速度から、前記雰囲
気温度、雰囲気圧力とに基づいて算出しても良い。
れた時の燃焼ガスの温度を算出し、該算出した温度に有
効圧縮比に基づいて算出した温度上昇率を掛けることに
よって前記雰囲気温度を算出しても良い。
リンダ内の燃焼ガスの燃焼開始時のシリンダ内容積と、
所定割合の燃焼ガス質量と、燃焼ガスの燃焼のしやすさ
を示した反応確率と、燃焼ガスの燃焼速度とから燃焼期
間を算出し、燃焼期間に基づいてMBTの得られる基本
点火時期を算出している。シリンダ内の燃焼ガスの燃焼
開始時のシリンダ内容積が大きいほど火炎核の拡大容積
が大きくなるため燃焼期間が長くなり、その分MBTの
得られる点火時期が進角側に移動される。又、燃焼ガス
質量が大きくなるほど燃焼に要する時間が長くなり、そ
の分MBTの得られる点火時期が進角側に移動される。
一方、燃焼のしやすさを反応確率で示しているため、所
定運転条件の燃焼ガスの燃焼のしやすさに対して比較す
ることで、燃焼しやすいほど燃焼確率を大として、その
分燃焼期間が短くなり、MBTの得られる点火時期が遅
角側に移動される。また、燃焼ガスの燃焼速度が早いほ
ど燃焼期間が短くなり、MBTの得られる点火時期が遅
角側に移動される。このように、燃焼期間に影響を与え
るシリンダ内の燃焼ガスの燃焼開始時のシリンダ内容積
と、所定割合の燃焼ガス質量と、燃焼ガスの燃焼のしや
すさを示した反応確率と、燃焼ガスの燃焼速度とから燃
焼期間を算出し、燃焼期間に基づいてMBTの得られる
基本点火時期を算出することで、正確且つ容易にMBT
の得られる点火時期を算出することができる。
内容積と燃焼ガス質量とを掛けた値を反応確率と燃焼ガ
ス質量とを掛けた値で除した算出することで容易に演算
することができる。
ス率における燃焼に対する反応確率を1とおき、当該所
定の残留ガス率よりも残留ガス率が小さいほど燃焼しや
すく燃焼期間も短くなり、当該所定の残留ガス率よりも
残留ガス率が大きいほど燃焼しにくく燃焼期間も長くな
ることから、これらの燃焼期間の差異に基づいて反応確
率を設定することで燃焼期間を正確に算出することがで
きる。
おける燃焼のしやすさに対する反応確率を1とおき、当
該所定の水温よりも高いぼど燃焼しやすく燃焼期間も短
くなり、当該所定の水温よりも低いほど燃焼期間も長く
なることから、これらの燃焼期間の差異に基づいて反応
確率を設定することで燃焼期間を正確に算出することが
できる。
における燃焼のしやすさに対する反応確率を1とおき、
当該所定の当量比よりもリッチ側、リーン側いずれに振
れても燃焼期間が長くなることから、これらの燃焼期間
の差異に基づいて反応確率を設定することで燃焼期間を
正確に算出することができる。
火後燃焼圧力が最大となるまでに燃焼される燃焼ガス質
量を所定割合の燃焼ガス質量とすることで、着火してか
ら燃焼圧が最大となるまでに相当する期間が算出され、
燃焼圧が最大となるタイミングを適宜設定することでM
BTの得られる基本点火時期を演算することができる。
割合を複数に分割し、それぞれの燃焼ガス質量割合に対
応する燃焼期間を算出することで、着火後からそれぞれ
の燃焼割合の燃焼状態に対応して燃焼期間を算出するこ
とができる。
費やされる燃焼ガス質量が燃焼する期間と、その後燃焼
の拡大に費やされる燃焼ガス質量が燃焼する期間とを分
割して算出することで、温度、圧力に対する感度が高い
火炎核形成段階の燃焼期間を個別に算出でき、より正確
に燃焼期間を算出することができる。
速度を雰囲気温度、雰囲気圧力に基づいた値で算出する
ことができる。
を吸気弁が閉じられた時の燃焼ガスの温度と有効圧縮比
によって算出することができる。
するための概略図であり、内燃機関1には吸気コレクタ
2と、インジェクタ3を配置された吸気マニホールド4
を介して吸気が導入され、内燃機関1からの排気は三元
触媒21を備えた排気マニホールド5からマフラー6を
介して大気中に排出される。
て浄化された空気が吸気ダクト9を通して供給される。
吸気コレクタ2上流にはスロットル開度センサとスロッ
トルモータを備えた電子制御スロットル8が備えられ
る。
スは、キャニスタ11に導入された後にキャニスタ11
に導入された空気とともに吸気コレクタ2に送られる。
さらに三元触媒21下流と吸気コレクタ2とを連通する
EGR通路12が設置され、排気の一部が吸気中に還流
される。
るポジションセンサ13と冷却水温を検出する水温セン
サ14とカム位置を検出するフェーズセンサ15とが設
置され、吸気ダクト9には吸気温センサを内蔵したエア
フロメータ16が設けられる。エアフロメータ16に代
わって、吸気マニホールド4の温度と圧力を検出するセ
ンサを設け、これらに基づいて吸入空気量を演算するよ
うにしてもよい。
を検出するO2センサ17が設けられ、EGR通路12
の途中にはEGRコントロールバルブ18が、またキャ
ニスタ11から排出されたパージエアを制御するキャニ
スタパージエアコントロールバルブ19が設置される。
4、フェーズセンサ15、エアフローメータ16及びそ
れに内蔵された吸気温センサの出力信号は、コントロー
ルユニット20に入力され、さらにO2センサ17の出
力信号、図示しないバッテリからの電圧信号も入力され
る。
ータに基づき、点火時期制御信号をイグニッションコイ
ルに出力し、空燃比制御信号を燃料噴射用のインジェク
タ3に、CVTCバルブ制御信号をCVTCバルブ22
に、キャニスタ制御信号をキャニスタパージコントロー
ルバルブ19に、さらにEGR制御信号をEGRコント
ロールバルブ18に出力し、内燃機関1を適正な運転状
態に維持する。なお、ここでCVTCバルブ22は吸気
バルブの開閉時期を連続的に可変するバルブである。
ユニット20で行われる燃焼期間BT(deg)の演算
について説明する。
概略を示すものである。基本点火時期演算部30は、前
述した各センサ信号に基づいてMBTの得られる基本点
火時期を演算し、この基本点火時期に応じて筒内ガスに
着火するために点火時期制御演算部40がイングニッシ
ョンコイルヘの信号を演算し出力する。基本点火時期演
算部30は、着火後燃焼を開始してから火炎核が形成さ
れる段階までに相当する期間を演算する火炎核形成段階
燃焼期間演算部31、火炎核の形成段階が終了してから
燃焼圧が最大となるPmaxまでに相当する期間を演算
する急速燃焼段階燃焼期間演算部32、火炎核形成段階
燃焼期間演算部31と急速燃焼段階燃焼期間演算部32
とで演算した期間に基づいて点火してから燃焼圧が最大
となるPmaxまでに相当する期間を演算する燃焼期間
演算部33、燃焼期間演算部33で演算した期間に基づ
いてMBTの得られる基本点火時期を演算する推定点火
時期演算部34とからなる。
間BT1と急速燃焼段階としての燃焼主期間BT2につ
いて図3と図4を用いて説明する。図3に示すようにM
BT時のシリンダ内圧力Pが最大圧Pmaxとなるクラ
ンク角を基準クランク角θPMAX(deg)とする
と、基準クランク角θPMAXは燃焼方式に拠らずほぼ
一定で、基準クランク角θPMAXとなる燃焼質量割合
Rmax(%)もほぼ一定割合となり、60%前後の燃
焼質量割合となる。図4に示す燃焼質量割合Rはシリン
ダ内の燃料が点火時(燃焼質量割合0%)から完全に燃
焼するまで(燃焼質量割合100%)を百分率で示した
もので、シリンダ内の燃料の燃焼量の割合を表す指標で
ある。
xを発生する略60%までの燃焼期間は、燃焼ガス点火
後、燃焼割合に殆ど変化が無く筒内圧力が余り変化しな
い期間である燃焼初期期間と、燃焼割合が急激に立上り
筒内圧力が高くなる燃焼主期間とに分けて考えることが
できる。燃焼初期期間は、燃焼開始から火炎核が形成さ
れる段階であり、一般に火炎核が形成されるまでの燃焼
質量割合は2%〜10%である。この段階では、圧力・
温度上昇が殆ど無いので燃焼速度が遅く、このため燃焼
期間が長くなり圧力・温度の感度が大きくなる。したが
って、シリンダの圧縮行程における圧力・温度上昇を正
確に求めることにより燃焼初期期間BT1を精度よく算
出することができる。
上昇し始めると、層流域に火炎が伝播し、燃焼速度が急
速に速くなる。このために燃焼主期間は短く、圧力・温
度に対する感度は鈍くなり、点火時期制御に対する影響
は小さい。
焼初期期間BT1として、それ以降を燃焼主期間BT2
と区別して演算し、点火から最大圧Pmaxとなるまで
の燃焼期間BTに相当するクランク角を求めて基準クラ
ンク角θPMAXから差し引くことで点火時期MBTC
YCLを求めることが可能となる。
に示したブロック図の各構成を算出するためのもので、
図5に示すフローチャートでは上述した燃焼期間の算出
に必要な各物理量を求める。まずステップS11では、
吸気バルブ閉時シリンダ内容積VIVCを算出する。シ
リンダ内容積VIVCは、吸気バルブが閉じた時点のピ
ストン上面とシリンダ壁とに囲まれた容積でシリンダ位
置を検出するすることで算出でき、次式のようにクラン
ク角IVCに応じた関数で表わされる。
筒内温度TINI[K]を算出する。筒内温度は、吸気
コレクタ2内温度、排気温度TEXH、残留ガス率EG
RREM等と相関関係があり、次式のようにこれらの検
出値に応じた関数で表わされるが、別途マップ形式で保
有していてもよい。
すさを無次元の値で示した反応確率RPROBAを算出
する。筒内での燃焼ガスの燃えやすさは、残留ガス率E
GRREM、水温TWK[K]、当量比TFBYA等に
依存し以下の関数で表わすことができる。
うと残留ガス率EGRREMが小さいほど燃えやすく、
大きいほど燃え難くなる。水温TWKは、水温TWK
[K]が高くなるほど燃えやすく、低い時には燃え難
い。当量比TFBYAで言うと本実施例では、等量比T
FBYAが1.0の時が最も燃えやすく、それよりリッ
チ側、リーン側どちらに振れても燃え難くなる。エンジ
ンによっては、最も燃えやすい等量比がリーン側に振れ
ているものもあるが、これらの特性は実験によって予め
定めておける。これらの特性を考慮して、所定の残留ガ
ス率、水温、当量比における反応確率RPROBAを1
00%として、これらの物理量の変化によ対応して、例
えば70〜100%の範囲で設定した反応確率をマップ
上に持つように、実験で予め求めておくことができる。
PMAXを算出する。前述したようにMBT時の基準ク
ランク角θPMAXは一定と見倣してもよいが、エンジ
ン回転数が高くなる進角側にシフトする傾向があるた
め、本実施例では次式のようにエンジン回転数に応じた
関数で演算する。
EADを算出する。この点火無駄時間IGNDEAD
は、コントローラで指令値を出力してから点火されるま
での時間で、エンジン回転数が大きくなる程無駄時間が
大きくなるためこれを考慮するようにしたもので、下記
関数で表わされる。
ートを図6に示す。
ダ内容積V0を求める。燃焼開始時のシリンダ内容積V0
は前行程時の点火時期MBTCYCL(degBTD
C)から求めることができ、前記シリンダ内容積VIV
Cと同様、クランク角に応じた関数で表わされる。
CL(degBTDC)からピストン位置を算出し、ピ
ストン位置とシリンダのボア径からピストン上面とシリ
ンダ壁に囲まれた容積を算出し、これと燃焼室容積から
燃焼開始時シリンダ内容積V 0を求める。続いてステッ
プS22では燃焼開始時の有効圧縮比Ecを算出する。
有効圧縮比Ecは燃焼開始時シリンダ内容積V0を吸気
バルブ閉時(圧縮開始時)のシリンダ内容積VIVC
(mm3)で除して求められ、下記式で表わされる。
焼開始時までのシリンダ内の温度上昇率Tcを燃焼開始
時の有効圧縮比Ecから算出する。吸気バルブ閉時から
燃焼開始時までのシリンダ内は断熱圧縮であると考える
ことができ、温度上昇率Tcは、燃焼ガスの定圧比熱/
定容比熱をkとして、下記式の様に表わすことができ
る。
燃焼ガスも空気同様k=1.4で近似できるが、実験等
で適宜最適な値を設定してもよい。
シリンダ内の雰囲気温度Ts(K)がシリンダ内の温度
上昇率Tcに前記ステップS12で算出した吸気バルブ
閉時シリンダ内雰囲気温度TINI(K)を乗じて算出
される。
1(m/sec)を算出する。層流火炎速度SL(m/
sec)は一般に以下の式によって表わされることが分
かっている。
力P0[Pa]時の層流火炎速度 T0[K]:基準温度P0[Pa]:基準圧力 Ts[K]:雰囲気温度 P0[Pa]:雰囲気圧力 ここで常用域である2bar以上では上記式の圧力の項
の値は小さくなるので、圧力感度を一定値として基準温
度に対する層流火炎速度SL0(m/sec)を算出し
ても良く、基準温度等は実験で予め算出しておく。例え
ば基準温度550(K)の時、層流火炎速度が1.0
(m/sec)であった場合、前記ステップS24で算
出した雰囲気温度Ts(K)を用いて近似的に下記式で
求めることができる。
速度N(deg)からシリンダ内の乱流域での乱れ強さ
ST1が算出される。
転速度Nからシリンダ内の圧縮速度(m/sec)を求
め、さらに吸気流路の形状と吸気バルブの作動状態と吸
気ポートの圧力から決まる燃焼室内への吸気流速(m/
sec)と、燃料の圧力と燃料噴射時間と燃料噴射タイ
ミングから定まるペネトレーション強さ(m/sec)
とから決定され、エンジン回転数に応じた関数で下記の
ように表わすことができる。
強さST1とから燃焼速度F1(m/sec)が、下記
演算式によって演算される。
の2%の燃焼ガス質量を下記演算式で算出する。
筒内に噴射される燃焼ガス質量を算出し、その2%をB
R1として演算する。
機関回転速度N(単位をrpmからdegに変換するた
めに360/60=6を掛ける)と燃焼質量割合R1と
シリンダ内容積V0とを乗じたものを、反応確率Pと反
応面積A1と燃焼速度F1とを乗じたもので除した下記
演算式で演算される。
はほぼ同じ大きさとみなすことができるため、固定値と
している。
フローチャートを示す。
出する。前記乱れ強さST1と同様にエンジン回転数に
応じた関数で下記のように表すことができる。
ってもよい。続くステップS32で燃焼速度F2を層流
燃焼速度SL2と前述の乱れ強さST2から下記演算式
により演算される。
し、燃焼速度が急速に速くなった後は、圧力、温度に対
する感度は鈍くなるため層流燃焼速度SL2は予め実験
によって求めた固定値として定めることができる。
シリンダ内燃焼ガスの2〜60%の燃焼ガス質量を下記
演算式で算出する。
g)は機関回転速度N(deg)と燃焼質量割合R2
(例えば、燃焼質量割合60%時、つまりシリンダ内最
大圧力時の燃焼質量割合)とその時のシリンダ内容積V
2とを乗じたものを、反応確率Pと反応面積A2と燃焼
速度F2とを乗じたもので除した下記演算式で演算され
る。
程における平均の反応面積で、AF1同様、実験により
固定値として置ける。また、V2は火炎核形成後のシリ
ンダ容積でBT2の期間の振れ幅が小さいため、一定値
とみなして固定値としている。BT1を基にV0からの
変化量を算出してV2を求めてもよい。ここで反応面積
A2は固定値で、燃焼時の火炎表面積であり、実験等に
よりあらかじめ計測しておくものである。またシリンダ
内容積V2も固定値である。
BT2からMBT時の点火時期MBTCYCLを求める
フローチャートである。
燃焼主期間BT2とを加算し、この値に点火無駄時間I
GNDEADをさらに加算した上で、シリンダ内最大圧
力Pmax時の基準クランク角θpmaxを減算するこ
とでMBT時の点火時期MBTCYCL(deg)を算
出する。ここで点火無駄時間IGNDEAD(deg)
は目標点火時間に対する実点火時間の遅れであり、機関
回転速度Nによって100μm〜500μmの範囲で変
化する。
TCYCLをイグニッションコイルに出力し、点火を制
御する。
点火時期制御装置においては、CVTCバルブ22の吸
気バルブが閉じられた時点のシリンダ内容積VIVCと
筒内温度TINlがステップS11、S12で算出され
る。そして燃焼ガスの燃焼のしやすさを所定条件におけ
る燃焼状態を1とした場合における比で示した反応確率
RPROBAがステップS13で算出される。
焼速度の他に残留ガス率EGRREM、水温TWK、当
量比に依存し、燃焼速度がこれらの値により変化する状
態を実験で予め求めマップ化して保有しておくことがで
きる。勿論、これらの因子に依存した相関関係を関数式
でもつことも可能である。
圧力のピーク値である規準クランク角θPMAXは略一
定であり、エンジン高回転側で進角側にシフトする傾向
があるためステップS14の如く算出する。
ダ内容積V0、有効圧縮比Ecから吸気バルブが閉じら
れた時点の筒内温度TINlからの温度上昇率を算出
し、燃焼ガスが点火される時点の雰囲気温度Tsが算出
される。算出した雰囲気温度Tsに基づいて、層流燃焼
速度SL1をステップS25で算出する。
る傾向にあるため、筒内の乱流速度も燃焼速度に大きく
依存する。乱流速度は吸気ポート形状等に左右され、一
般にエンジン回転数が高くなるほど速くなる。このため
これを乱れ強さST1としてステップS26で算出し、
ステップS27で層流燃焼速度と掛け合わせて燃焼速度
F1を算出する。
乱れ強さを掛け合わせているが、実施形態によっては特
開平10−30535号公報に記載されいてるように足
し算によって求めるようにしてもよい。
での燃焼期間BT1をステップS28で算出する。火炎
核の形成には、燃焼ガス質量の内2%の燃焼によってな
されることがわかっているため、ステップS27で燃焼
ガス質量の2%を算出して用いる。火炎核形成段階で
は、点火時点のシリンダ内容積が大きいほど形成に時間
が長くなるためこれを分子とし、反応確率RPROBA
が大きいぼど時間が短く、燃焼速度が早いほど時間が短
くなるため、これらを分母とした演算式を用いて演算す
ることにより、正確且つ容易に火炎核形成段階の燃焼時
間を求めることができる。
に燃焼される急速燃焼段階となり火炎核は急速に成長す
る。圧力がピークとなる60%の燃焼ガスが燃焼される
期間がステップS31〜ステップS34で演算される。
ここでも火炎核の成長時点のシリンダ内容積が大きいほ
ど形成に時間が長くなるためこれを分子とし、反応確率
RPROBAが大きいほど時間が短く、燃焼速度が早い
ほど時間が短くなるため、これらを分母とした演算式を
用いて演算することにより、正確且つ容易に火炎核成長
段階の燃焼時間を求めることができる。
初期期間と火炎核成長段階の燃焼主期間とをステップS
41で足すことにより燃焼ガス質量60%の燃焼に必要
な期間を算出する事ができる。そして点火無駄時間とシ
リンダ内最大圧力となる基準クランク角θPMAXを考
慮してMBT点火時期を算出し、ステップS42でイグ
ニッションコイルに出力指令を出すことができる。
る際に、圧力・温度に対する燃焼期間の感度が大きい火
炎核形成段階と、圧力・温度に対する燃焼期間の感度が
鈍くなる主燃焼期間とに分けて演算することで、燃焼期
間をより正確に演算することができる。この際、分子に
燃焼ガス質量、シリンダ容積、分母に反応面積、燃焼速
度といった演算式を用いており、同一次元の単位が分
子、分母に用いられることが無いので無駄な演算をする
ことなく正確に算出できる。
えて演算に用いており、当該反応確率は実験等で容易に
求めることができるため正確な燃焼期間を算出すること
ができる。又、本実施の形態では、吸入バルブのタイミ
ングを適宜可変にできるCVTCバルブ制御システムへ
適用した例を示したが、吸入バルブが閉じた時点のシリ
ンダ内容積が変化しても容易にMBTを算出することが
できるため、バルブ開閉に電磁石を用い、バルブタイミ
ングを任意に変化させることができるいわゆるEMVへ
の適用も行える。
割合から燃焼期間を求めるにあたり、燃焼期間BTを燃
焼初期期間BT1(燃焼質量割合2%まで)と燃焼主期
間BT2(燃焼質量割合2%から60%まで)とに分け
て演算し、点火時期MBTCYCLを求めたが(図1
0)、さらに細分化してもよく(図11)、または細分
化を行った上で、燃焼期間(燃焼質量割合)をたとえ
ば、燃焼初期期間BT1と燃焼主期間BT2とで分けて
加算するようにしてもよい(図12)。細分化して燃焼
期間を求めることによって、燃焼期間の算出精度は向上
できる。
ものではなく、本発明の技術的思想の範囲内でさまざま
な変更がなしうることは明白である。
図である。
する図である。
る。
説明するフローチャートである。
ャートである。
ートである。
るフローチャートである。
である。
である。
である。
である。
Claims (10)
- 【請求項1】シリンダ内の燃焼ガスの燃焼開始時のシリ
ンダ内容積と、 前記シリンダ内燃焼ガスの所定割合の燃焼ガス質量と、 所定運転条件の燃焼ガスに対する前記シリンダ内の燃焼
ガスの燃焼のしやすさを示した反応確率と、 前記シリンダ内の燃焼ガスの燃焼速度と、を算出し、 これらに算出値に基づいて、シリンダ内容積が大きいほ
ど燃焼期間が長く、所定割合の燃焼ガス質量が大きいほ
ど燃焼期間が長く、反応確率が大きいほど燃焼期間が短
く、燃焼ガスの燃焼速度が早いほど燃焼期間が短くなる
よう燃焼ガスの燃焼期間を算出し、当該燃焼期間に基づ
いてMBTの得られる基本点火時期を算出することを特
徴とする内燃機関の点火時期制御装置。 - 【請求項2】前記燃焼期間は、シリンダ内容積と燃焼ガ
ス質量とを掛けた値を反応確率と燃焼ガス質量とを掛け
た値で除した演算値に基づいて算出することを特徴とす
る請求項1に記載の点火時期制御装置。 - 【請求項3】前記反応確率は、所定の残留ガス率におけ
る燃焼のしやすさを1とし、所定の残留ガス率より小さ
いほど1より大きな値で設定し、所定の残留ガス率より
大きいほど1より小さな値で設定することを特徴とする
請求項1乃至2記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 【請求項4】前記反応確率は、所定の水温における燃焼
のしやすさを1とし、所定の水温より高いほど1より大
きな値で設定し、所定の水温より低いほど1より小さな
値で設定することを特徴とする請求項1乃至2記載の内
燃機関の点火時期制御装置。 - 【請求項5】前記反応確率は、所定の当量比における燃
焼のしやすさを1とし、所定の当量比よりリッチ側、リ
ーン側いずれにおいても1より小さな値で設定すること
を特徴とする請求項1乃至2記載の内燃機関の点火時期
制御装置。 - 【請求項6】前記所定割合の燃焼ガス質量は、燃焼ガス
の着火後燃焼圧力が最大となるまでに燃焼される燃焼ガ
ス質量としたことを特徴とする請求項1乃至5記載の内
燃機関の点火時期制御装置。 - 【請求項7】前記燃焼ガス質量割合を複数に分割し、そ
れぞれの燃焼ガス質量割合に対応する燃焼期間を算出
し、すべての燃焼期間を合計して燃焼期間を求めること
を特徴とする請求項6に記載の内燃機関の点火時期制御
装置。 - 【請求項8】前記燃焼ガス質量割合を、燃焼ガスの着火
後火炎核形成に費やされる燃焼ガス質量と、該火炎核形
成後から燃焼ガスの着火後燃焼圧力が最大となるまでに
燃焼される燃焼ガス質量とに分割したことを特徴とする
請求項7記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 【請求項9】前記シリンダ内の燃焼ガスの燃焼開始時の
雰囲気温度と、前記シリンダ内の燃焼ガスの燃焼開始時
の雰囲気圧力とを算出し、前記シリンダ内の燃焼ガスの
燃焼速度は、燃焼ガスの所定温度、所定圧力における基
本層流火炎速度から、前記雰囲気温度、雰囲気圧力とに
基づいて算出することを特徴とする請求項1乃至8記載
の内燃機関の点火時期制御装置。 - 【請求項10】吸入弁が閉じられた時の燃焼ガスの温度
を算出し、該算出した温度に有効圧縮比に基づいて算出
した温度上昇率を掛けることによって前記雰囲気温度を
算出することを特徴とする請求項9記載の内燃機関の点
火時期制御装置。
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