JP2006009720A - 内燃機関の点火時期制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内燃機関で消費される燃料の性状を推定又は検出する燃料性状推定・検出手段500と、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段51と、燃料性状及び運転状態に基づいて、筒内の温度及び圧力を算出する筒内温度圧力算出手段531と、燃料性状及び筒内温度圧力に基づいて、筒内ガスの着火遅れを算出する着火遅れ算出手段5323と、着火遅れに基づいてノックを発生しない限界の点火時期を算出するノック限界点火時期算出手段54〜55と、を有する。
【選択図】図1
Description
X=1−exp[-a・[(θ-θS)/θB]n+1] …(1)
θS :実燃焼開始クランク角(deg)
θB :実燃焼期間(deg)
a,n:定数
と記述することができる。上記a,nは燃焼室形状や点火プラグ位置、および燃焼室内のガス流動特性等、エンジン機種によって定まる。これは実験等によって予め決めておくことができる。この(1)式がWiebe関数である。
dX/dθ
=a(n+1)/θB・[(θ-θS)/θB]n・exp[-a・[(θ-θS)/θB]n+1] …(2)
(1)式を実燃焼期間θBについて解けば、
θB=θ/[-log(1−X)/a]1/(n+1) …(3)
となる。
TP :噴射パルス幅
KCONST:定数
ABYF :空燃比
Heat_Lower:低発熱量
したがって、発熱量/1シリンダ/1サイクル算出ブロック53124は、噴射パルス幅TP、定数KCONST、空燃比ABYF、低発熱量Heat_Lowerに基づいて、1サイクル当たりの1シリンダ毎の発熱量を算出する。
x :アルコール濃度 [ % ]
Halk :アルコール低発熱量(固有値) [ J/kg ]
Hgas :ガソリン低発熱量(固有値) [ J/kg ]
すなわちこの式は、アルコール濃度xに応じて、ガソリンとアルコールの低発熱量の補正をすることで低発熱量Heat_Lowerを算出するものである。なおアルコール濃度xの検出/推定法は、従来から公知の方法を使用すればよく、例えば、燃料タンク内にアルコール濃度センサを配設して直接検出したり、排気空燃比に基づいて算出される空燃比補正係数とアルコール濃度との相関関係を予め求めておき、排気通路の酸素濃度センサの検出値に基づいてアルコール濃度を推定すればよい(例えば特願2003−34444)。
QL = ∫t1 t2 h・A・( T - TW )・dt …(4)
h = 110・d-0.2・P0.8・T-0.53・[C1・cm + C2・(VS・TI)/(PI・VI)・(P - PM)]0.8 …(5)
h :熱伝達係数 [ kcal/(m2・h・K) ]
d :シリンダボア径 [ m ]
VS :シリンダ容積 [ m3 ]
cm :平均ピストン速度 [ m/s ]
PI :吸気弁閉時筒内圧 [ kgf/cm2 ]
VI :吸気弁閉時筒内容積 [ m3 ]
TI :吸気弁閉時筒内温度 [ K ]
PM :モータリング筒内圧 [ kgf/cm2 ]
P :筒内圧 [ kgf/cm2 ]
T :筒内温度 [ K ]
C1 :6.18(排気),2.28(圧縮&膨張) [−]
C2 :3.24×10-3 [ m/(s・K) ]
なお、上記でC1、C2は一般に用いられている定数である。
(ガス物性値)=(既燃ガス物性値)*(既燃ガス割合)+(未燃ガス物性値)*(1-既燃ガス割合) …(6)
であるので、それを図20のブロック図に示した。図20に示すように、ガス物性値算出ブロック53141は、筒内温度T_cyl(初期値はT_cyl_ini)に基づいて、既燃分の定容比熱及び比熱比を求めるとともに、同じく筒内温度T_cyl(初期値はT_cyl_ini)に基づいて、未燃分の定容比熱及び比熱比を求め、既燃分及び未燃分の割合を掛け合わせて筒内ガスの物性値(比熱比、定容比熱)を算出する。
x :アルコール濃度 [ % ]
tauinv_0 :アルコール濃度0%時の瞬時着火遅れ逆数
tauinv_85:アルコール濃度85%時の瞬時着火遅れ逆数
すなわちこの式はアルコール濃度0%時の瞬時着火遅れ逆数tauinv_0とアルコール濃度85%時の瞬時着火遅れ逆数tauinv_85とを使ってアルコール濃度に応じて直線補完することで瞬時着火遅れ逆数tauinvを算出するものである。
50 エンジンコントローラ
500 アルコール濃度推定・検出器(燃料性状推定・検出手段)
51 運転状態検出ブロック(運転状態検出手段)
52 基本点火時期算出ブロック
53 ノック発生指標ブロック
531 筒内平均温度・圧力演算ブロック(筒内温度圧力算出手段)
5312 発熱量演算ブロック(熱発生パターン算出手段)
5313 冷却損失演算ブロック
5314 筒内温度・圧力演算ブロック(筒内温度圧力演算手段)
532 ノック発生指標演算ブロック
5322 未燃ガス温度演算ブロック
5323 瞬時着火遅れ逆数演算ブロック(着火遅れ算出手段)
5324 ノック発生指標演算ブロック(ノック発生指標算出手段)
54 リタード幅算出ブロック(ノック限界点火時期算出手段)
541 クランク角算出ブロック(ノック発生時期算出手段)
542 質量燃焼割合算出ブロック(質量燃焼割合算出手段)
543 ノック強度算出ブロック(ノック強度算出手段)
544 リタード幅算出ブロック
55 ノック限界点火時期算出ブロック(ノック限界点火時期算出手段)
Claims (9)
- 内燃機関で消費される燃料の性状を推定又は検出する燃料性状推定・検出手段と、
内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記燃料性状及び運転状態に基づいて、筒内の温度及び圧力を算出する筒内温度圧力算出手段と、
前記燃料性状及び筒内温度圧力に基づいて、筒内ガスの着火遅れを算出する着火遅れ算出手段と、
前記着火遅れに基づいてノックを発生しない限界の点火時期を算出するノック限界点火時期算出手段と、
を有する内燃機関の点火時期制御装置。 - 前記筒内温度圧力算出手段は、
前記燃料性状及び運転状態に基づいて熱発生パターンを求める熱発生パターン算出手段と、
前記熱発生パターンと運転状態に基づいて筒内の温度及び圧力を演算する筒内温度圧力演算手段と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 前記燃料性状推定・検出手段は、燃料性状としての燃料のアルコール濃度を推定又は検出する手段である、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 前記着火遅れ算出手段は、アルコール濃度が低いときの着火遅れマップと、アルコール濃度が高いときの着火遅れマップとに基づいて、前記燃料性状推定・検出手段で推定又は検出したアルコール濃度に応じて補完することで着火遅れを算出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 前記着火遅れ算出手段で算出した着火遅れに基づいて、ノック発生の指標を算出するノック発生指標算出手段を備え、
前記ノック限界点火時期算出手段は、前記ノック発生指標に基づいてノックを発生しない限界の点火時期を算出する、
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 前記ノック限界点火時期算出手段は、前記ノック発生指標に基づいてノック発生時期を算出するノック発生時期算出手段を備える、
ことを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 前記ノック限界点火時期算出手段は、前記ノック発生時期に基づいてノック発生直前の筒内ガスの質量燃焼割合を算出する質量燃焼割合算出手段を備える、
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。 - 前記ノック限界点火時期算出手段は、前記ノック発生直前の質量燃焼割合に基づいてノック強度を算出するノック強度算出手段を備える、
ことを特徴とする請求項7に記載の内燃機関の点火時期制御装置。 - 内燃機関で消費される燃料の性状を推定又は検出する燃料性状推定・検出手段と、
前記燃料性状及び筒内温度圧力に基づいて、ノック発生の指標を算出するノック発生指標算出手段と、
前記ノック発生の指標に基づいてノックを発生しない限界の点火時期を算出するノック限界点火時期算出手段と、
を有する内燃機関の点火時期制御装置。
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