JP7356407B2 - 内燃機関制御装置 - Google Patents
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Description
まず、第1の実施の形態例(以下、「本例」という)にかかる内燃機関制御装置について、図1から図10を参照して説明する。図1は、内燃機関のシステム構成を示す概略構成図である。
まず、内燃機関の構成例について説明する
図1に示す内燃機関100は、ガソリンからなる燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射型の内燃機関(直噴エンジン)である。なお、内燃機関100としては、筒内噴射型に限定されるものではなく、吸入ポートに燃料を噴射するポート噴射型の内燃機関を適用してもよい。
次に、図2を参照して内燃機関制御装置20の構成例について説明する。
図2は、内燃機関制御装置20の構成を示すブロック図である。
次に、図3を参照して内燃機関制御装置20の制御概要について説明する。
図3は、内燃機関制御装置20で実行される制御概要を示す制御ブロック図である。
次に、上述したエンジン状態推定部32における壁面へのエネルギ伝達量の算出動作例について図4から図6を参照して説明する。
図4は、エンジン状態推定部32の動作例を示すフローチャートである。
[数1]
[数2]
次に、上述した冷却水エネルギ流量推定部33、壁面温度推定部34及び冷却水温度推定部35の動作例について図7を参照して説明する。
図7は、冷却水エネルギ流量推定部33、壁面温度推定部34及び冷却水温度推定部35の動作例を示すフローチャートである。
[数4]
ここで、Qwtc_iは、予測対象の壁面部分から冷却水へのエネルギ伝達量である。そして、この予測対象の壁面部分から冷却水へのエネルギ伝達量Qwtc_i(J)は、下記数5から算出される。
[数5]
[数6]
[数7]
[数8]
[数10]
数10におけるCcは冷却水の比熱(J/kg/K)、Mcは冷却水の質量(kg)である。
次に、上述したエンジン状態推定部32における壁面へのエネルギ伝達量の算出動作の変形例について図8を参照して説明する。
図8は、エンジン状態推定部32の動作の変形例を示すフローチャートである。
[数14]
[数15]
[数16]
[数18]
ここで、CEiはモデル定数であり、実験結果と計算結果が一致するように調整される。CEiとしては、例えば、0.5程度の値に調整される。
[数19]
[数20]
[数21]
ここで、Efuelは数1で求める投入エネルギ量、δθcombは燃焼期間(ラジアン)、θADVは点火時期(ラジアン)、a及びbはモデル定数である。
図8に示すように、エンジン状態推定部32は、エンジン状態推定部32は、投入エネルギ量を算出する(ステップS31)。ステップS31の処理は、図4におけるステップS11の処理と同様であるため、その説明は省略する。
[数24]
[数25]
Ncompは、吸気バルブの閉じ時期から点火時期までの間を何回に分けて計算するかを調整するパラメータである。
[数26]
Ncombは、燃焼期間を何回に分けて計算するかを調整するパラメータである。
[数27]
Nexpaは、燃焼終了時期からは気バルブの開き時期までの間を何回に分けて計算するかを調整するパラメータである。
[数28]
[数29]
次に、操作量算出部36の動作例について説明する。
操作量算出部36は、壁面温度推定部34で算出した壁面温度、冷却水温度推定部35で算出したブロック内冷却水温度に基づいて、燃焼エネルギの分配を操作する各種アクチュエータの操作量を算出し、出力する。
図9は、操作量算出部36の動作例を示すフローチャートである。以下に示す例では、上述したように、壁面要素としてピストン、ヘッド、ライナに分割した例を説明する。また、壁面温度は、上述した壁面温度推定ブロック31で推定したものであり、各要素の平均温度でもよく、各要素の特定の場所を想定してもよい。また、壁面要素としては、ピストン、ヘッド、ライナに限定されるものではなく、バルブ等その他各種の場所の壁面要素を含めてもよい。
図10における時刻t1は、ピストン温度が冷却判定基準値に到達する時刻を示し、時刻t2は、ライナ温度が暖機判定基準値に到達する時刻を示している。また、時刻t3は、ピストン温度が高温判定基準値1に到達する時刻を示し、時刻t4は、ヘッド温度が高温判定基準値2に到達する時刻を示している。
次に、図11から図15を参照して第2の実施の形態例にかかる内燃機関制御装置について説明する。
図11は、第2の実施の形態例にかかる内燃機関制御装置で実行される制御概要を示す制御ブロック図である。
図12に示すように、まず操作量算出部1003は、ノック判定ブロック1002から出力されたノック判定結果に基づいて、ノックが発生したか否かを判断する(ステップS71)。ノックの判定方法としては、例えば、ノックセンサ信号の強度、振幅の最大値等を用いてノックの有無を判定する。
図13における時刻t1は、ヘッド温度と補正値の和がピストン温度に比べて小さい条件でノックが発生した時刻を示している。そして、時刻t2は、ヘッド温度と補正値の和がピストン温度に比べて大きい条件でノックが発生した時刻を示している。
図14は、第2の実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における操作量算出部1003及びノック判定ブロック1002の動作の他の例を示すフローチャートである。
図15における時刻t1は、最も壁面温度が高い4番気筒でノックの発生を判定した時刻を示している。時刻t1において4番気筒にノックが発生したことが検知されると、各気筒の壁面温度の状態から、操作量算出部1003は、気筒別に点火遅角量を設定する。図15に示し例では、4番気筒が最も遅角量が大きく設定され、1番気筒及び2番気筒は点火遅角を実施しない。そして、4番気筒、3番気筒、の順に遅角量が小さくなるように設定する。
次に、図16から図18を参照して第3の実施の形態例にかかる内燃機関制御装置について説明する。
図16は、第3の実施の形態例にかかる内燃機関制御装置で実行される制御概要を示す制御ブロック図である。
図17に示すように、操作量算出部1203は、エネルギ分配率算出部1202で設定された点火時期が、通常の暖房条件で適合された点火時期よりも進角側に設定されているか否かを判断する(ステップS91)。すなわち、暖房エネルギ要求があり、冷却水へ流れるエネルギ伝達量を増加させるために点火時期の進角を進めるように設定されているか否かを判断する。
図18における時刻t1の状態は、エネルギ分配率算出部1202から点火進角要求があり、ヘッド温度が進角許可基準1よりも大きく、ピストン温度が進角許可基準2よりも大きい状態を示している。また、時刻t2の状態は、エネルギ分配率算出部1202から点火進角要求があり、ヘッド温度が進角許可基準1よりも小さく、かつピストン温度が進角許可基準2よりも大きい状態を示している。
Claims (12)
- 内燃機関の運転条件に関するパラメータ及び燃焼の化学的条件に関するパラメータ、前記内燃機関の動作状況に関するパラメータに基づいて、前記内燃機関内のガスから壁面へのエネルギ伝達量を算出するエンジン状態推定部と、
前記エンジン状態推定部が算出した前記ガスから壁面へのエネルギ伝達量に基づいて、壁面温度を推定する壁面温度推定部と、
前記壁面温度推定部が推定した前記壁面温度に基づいて、前記内燃機関に設けたアクチュエータの操作量を算出する操作量算出部と、
を備え、
前記エンジン状態推定部は、前記化学的条件に関するパラメータと前記動作状況に関するパラメータに基づいて前記内燃機関の1燃焼サイクルにおける燃焼期間を算出し、算出した前記燃焼期間に基づいて、前記ガスから壁面へのエネルギ伝達量を算出する
内燃機関制御装置。 - 前記内燃機関内を循環する冷却水と壁面のエネルギ伝達量を算出する冷却水エネルギ流量推定部を備え、
前記壁面温度推定部は、前記冷却水エネルギ流量推定部が算出した冷却水と前記壁面のエネルギ伝達量と、前記エンジン状態推定部が算出した前記ガスから壁面へのエネルギ伝達量に基づいて、前記壁面温度を推定する
請求項1に記載の内燃機関制御装置。 - 前記冷却水エネルギ流量推定部が算出した冷却水と壁面のエネルギ伝達量に基づいて、前記冷却水の温度を推定する冷却水温度推定部を備え、
前記操作量算出部は、前記壁面温度推定部が推定した前記壁面温度と、前記冷却水温度推定部が推定した前記冷却水の温度に基づいて、前記内燃機関に設けたアクチュエータの操作量を算出する
請求項2に記載の内燃機関制御装置。 - 前記操作量算出部は、前記壁面温度推定部が推定した前記壁面温度に基づいて、前記内燃機関の出力、前記冷却水へのエネルギ、前記内燃機関から排出される排気エネルギの分配を制御する
請求項3に記載の内燃機関制御装置。 - 前記内燃機関から受信した情報に基づいて、出力、冷却水、排気へ流れるエネルギの分配率を算出するエネルギ分配率算出部を備え、
前記操作量算出部は、前記エネルギ分配率算出部が算出したエネルギの分配率と、前記壁面温度推定部が推定した前記壁面温度に基づいて、前記内燃機関に設けたアクチュエータの操作量を算出する
請求項4に記載の内燃機関制御装置。 - 前記エンジン状態推定部は、前記内燃機関内の燃焼を表現する数理モデルによって前記ガスから壁面へのエネルギ伝達量を算出する
請求項1に記載の内燃機関制御装置。 - 前記エンジン状態推定部は、前記内燃機関の壁面を複数の壁面要素に分割し、分割された前記壁面要素ごとに前記ガスから壁面へのエネルギ伝達量を算出し、
前記壁面温度推定部は、分割された前記壁面要素ごとに前記壁面温度を推定する
請求項1に記載の内燃機関制御装置。 - 前記操作量算出部は、前記壁面温度推定部が推定した複数の前記壁面要素の前記壁面温度に基づいて、アクチュエータの操作量を設定する
請求項7に記載の内燃機関制御装置。 - 前記内燃機関に生じるノックの発生有無を判定するノック判定ブロックを備え、
前記操作量算出部は、前記壁面温度推定部が推定した前記壁面温度に基づいて、ノックの発生要因となる前記壁面要素を特定する
請求項7に記載の内燃機関制御装置。 - 前記壁面温度推定部は、前記内燃機関に流入する冷却水の入口側の温度と、出口側の温度に基づいて、前記内燃機関の気筒別の前記壁面温度を推定する
請求項1に記載の内燃機関制御装置。 - 前記操作量算出部は、前記気筒別の前記壁面温度の中で最も温度が高い気筒の情報に基づいてアクチュエータの操作量を算出する
請求項10に記載の内燃機関制御装置。 - 前記アクチュエータは、前記内燃機関の気筒内に燃料を供給する燃料噴射装置、前記気筒内の混合気に点火するための点火装置、内燃機関の冷却のために循環する冷却水の流量や流れる方向を操作する冷却装置、内燃機関を潤滑するオイルのオイル圧やオイル流量を操作する潤滑オイル装置である
請求項1から11のいずれか1項に記載の内燃機関制御装置。
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