JP2005282466A - Control device for premixed compression self-ignition internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃焼室内に形成した混合ガスを圧縮して自着火させる予混合圧縮自着火燃焼を行う2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a two-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine that performs premixed compression self-ignition combustion in which a mixed gas formed in a combustion chamber is compressed and self-ignited.
内燃機関における燃焼により生成されるNOxの量(NOx生成量)は燃焼室内が高温となる燃焼期間に依存し、この期間が短くなると減少することが知られている。点火プラグを使用することにより混合ガスを着火させる火花点火による燃焼においては、点火プラグ近傍の着火点から火炎が伝播し燃焼が進行する。従って、燃焼期間は比較的長くなり、その結果、NOxは多く生成される。これに対して、燃焼室内に形成された混合ガスを圧縮することにより同混合ガスを着火させる自着火による燃焼においては、圧縮された混合ガス(圧縮混合ガス)は散在する多数の位置においてほぼ同時に着火する。このため、自着火による燃焼は、火花点火による燃焼に比較して短期間内に終了し、その結果、NOx生成量は比較的少ない。以上より、NOx生成量を低減できる内燃機関として予混合圧縮自着火内燃機関は有用と考えられている。また予混合圧縮自着火内燃機関においては、火花点火を用いる内燃機関に比較して混合ガスをより高く圧縮してもノッキングが起こりにくい。そのため、より高く圧縮された混合ガスを燃焼させることによる燃費の向上も期待される。 It is known that the amount of NOx generated by combustion in an internal combustion engine (NOx generation amount) depends on the combustion period in which the combustion chamber is at a high temperature, and decreases when this period becomes shorter. In the combustion by the spark ignition that ignites the mixed gas by using the spark plug, the flame propagates from the ignition point near the spark plug and the combustion proceeds. Therefore, the combustion period becomes relatively long, and as a result, a large amount of NOx is generated. On the other hand, in the combustion by self-ignition in which the mixed gas formed in the combustion chamber is compressed to ignite the mixed gas, the compressed mixed gas (compressed mixed gas) is almost simultaneously distributed at many scattered positions. Ignite. For this reason, combustion by self-ignition is completed within a shorter period than combustion by spark ignition, and as a result, the amount of NOx generated is relatively small. From the above, a premixed compression self-ignition internal combustion engine is considered useful as an internal combustion engine that can reduce the amount of NOx produced. Further, in a premixed compression self-ignition internal combustion engine, knocking is unlikely to occur even when the mixed gas is compressed higher than an internal combustion engine using spark ignition. Therefore, an improvement in fuel consumption is expected by burning a higher-compressed mixed gas.
混合ガスを自着火により燃焼させるためには、混合ガスを高温にする必要がある。このため前サイクルの燃焼ガスを燃焼室内に残留させたり、排気系から燃焼ガスを循環させて再び燃焼室内に導入したりすることによって、混合ガスの高温化が図られている(例えば、特許文献1を参照。)。このとき、ある気筒におけるある燃焼行程と次の燃焼行程との時間の間隔が短い方が、燃焼ガスが冷却されにくく効率よく混合ガスの温度を高めることができる。従って、4サイクル内燃機関よりも連続する燃焼行程間の時間の間隔が短い2サイクル内燃機関は、予混合圧縮自着火燃焼に適していると考えられる。更に、2サイクル内燃機関は燃焼ガスを燃焼室内に残留させ易いという点においても、予混合圧縮自着火燃焼に適していると考えられる。 In order to burn the mixed gas by self-ignition, the mixed gas needs to have a high temperature. For this reason, the temperature of the mixed gas is increased by allowing the combustion gas of the previous cycle to remain in the combustion chamber or by circulating the combustion gas from the exhaust system and introducing it again into the combustion chamber (for example, Patent Documents). 1). At this time, when the time interval between a certain combustion stroke and the next combustion stroke in a certain cylinder is shorter, the temperature of the mixed gas can be increased efficiently because the combustion gas is less likely to be cooled. Therefore, a two-cycle internal combustion engine having a shorter time interval between successive combustion strokes than a four-cycle internal combustion engine is considered suitable for premixed compression auto-ignition combustion. Further, the two-cycle internal combustion engine is also considered suitable for premixed compression auto-ignition combustion in that combustion gas tends to remain in the combustion chamber.
ここで、一般的な2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の燃焼サイクルについて図1を参照しながら説明する。この内燃機関においては、クランク角が上死点TDCの近傍にあるときに圧縮混合ガスが自着火し、膨張行程が開始する。この段階では、給気ポートを開閉する給気弁及び排気ポートを開閉する排気弁は共に閉弁している。次いで、クランク角が上死点TDCと下死点との間の所定のクランク角EO(排気弁開弁時期EO)となると、排気弁が開弁し、排気期間が開始する。排気期間においては、燃焼室内に高い圧力で閉じ込められていた燃焼ガスが排気ポートから排出される。 Here, a combustion cycle of a general two-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine will be described with reference to FIG. In this internal combustion engine, when the crank angle is in the vicinity of the top dead center TDC, the compressed mixed gas self-ignites and the expansion stroke starts. At this stage, both the air supply valve that opens and closes the air supply port and the exhaust valve that opens and closes the exhaust port are closed. Next, when the crank angle reaches a predetermined crank angle EO (exhaust valve opening timing EO) between the top dead center TDC and the bottom dead center, the exhaust valve is opened, and the exhaust period starts. During the exhaust period, the combustion gas confined at a high pressure in the combustion chamber is discharged from the exhaust port.
続いて、クランク角が排気弁開弁時期EOと下死点との間の所定のクランク角IO(給気弁開弁時期IO)となると、給気弁が開弁する。この結果、排気期間が終了し給気弁及び排気弁の両弁が開弁している掃気期間が開始する。この掃気期間においては、給気ポートを通じて燃焼室内に空気が流入するとともに、流入する空気により燃焼室内に残存する燃焼ガスが排気ポートから押し出される。続いて、クランク角が下死点の近傍となると、燃焼室内に燃料が噴射される。 Subsequently, when the crank angle reaches a predetermined crank angle IO (supply valve opening timing IO) between the exhaust valve opening timing EO and the bottom dead center, the supply valve is opened. As a result, the scavenging period in which the exhaust period ends and both the air supply valve and the exhaust valve are opened is started. During this scavenging period, air flows into the combustion chamber through the air supply port, and the combustion gas remaining in the combustion chamber is pushed out from the exhaust port by the inflowing air. Subsequently, when the crank angle is near the bottom dead center, fuel is injected into the combustion chamber.
クランク角が下死点と次の上死点TDCとの間の所定クランク角EC(排気弁閉弁時期EC)となると、排気弁は閉弁し、掃気期間は終了する。その後、クランク角が排気弁閉弁時期ECと次の上死点TDCとの間の所定クランク角IC(給気弁閉弁時期IC)となると給気弁は閉弁し、圧縮行程が開始する。以上に説明した、排気弁開弁時期EO、給気弁開弁時期IO、排気弁閉弁時期EC及び給気弁閉弁時期ICは、内燃機関の運転状態に応じて予め定められている。以上が、従来の2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の燃焼サイクルである(例えば、特許文献2を参照。)。
しかしながら、上記従来の内燃機関は、運転状態が変化しない場合であっても、ある気筒の一回の燃焼における燃焼状態(着火時期、燃焼期間、燃焼温度などにより表される燃焼の状態)と、同一気筒の次の燃焼における燃焼状態とが変化し易く、その結果、燃焼毎に比較的大きなトルク変動が生じるという問題がある。 However, the conventional internal combustion engine has a combustion state (combustion state represented by an ignition timing, a combustion period, a combustion temperature, etc.) in one combustion of a certain cylinder, even when the operating state does not change, There is a problem that the combustion state in the next combustion of the same cylinder is likely to change, and as a result, a relatively large torque fluctuation occurs for each combustion.
この要因は以下のように推定される。いま、運転状態は変化していないが、何らかの要因により着火時期が予定されている着火時期よりも遅れたと仮定する。筒内圧は、着火時期が予定されている着火時期よりも遅れた時間だけ遅れて変化する。一方、給気弁は、内燃機関の運転状態に応じて予め定められた給気弁開弁時期にて開弁する。このため、給気弁開弁時期における筒内圧は予定されている圧力よりも高くなる。従って、給気弁開弁時期において燃焼室内に存在する高圧の燃焼ガスが掃気期間における空気の燃焼室への流入を阻害するため、次回の燃焼に供される混合ガスにおける低温の空気量は相対的に減少し、高温の燃焼ガス量は相対的に増大する。 This factor is estimated as follows. Now, it is assumed that the operating state has not changed, but the ignition timing is delayed from the scheduled ignition timing due to some factor. The in-cylinder pressure changes with a delay after the ignition timing is delayed from the scheduled ignition timing. On the other hand, the air supply valve is opened at a predetermined air supply valve opening timing according to the operating state of the internal combustion engine. For this reason, the in-cylinder pressure at the supply valve opening timing becomes higher than the planned pressure. Therefore, since the high-pressure combustion gas existing in the combustion chamber at the opening timing of the intake valve inhibits the flow of air into the combustion chamber during the scavenging period, the amount of low-temperature air in the mixed gas used for the next combustion is relatively The amount of high-temperature combustion gas is relatively increased.
この結果、次の燃焼に供される圧縮混合ガスは早期に高温となるので、着火時期が予定されている時期よりも早くなる。これにより、次の給気弁開弁時における燃焼室内の圧力が低くなるので、その次の燃焼に供される混合ガスにおける空気量は相対的に増大し、燃焼ガス量は相対的に減少する。従って、その次の燃焼の着火時期は予定されている着火時期よりも遅くなる。このように、2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関においては、着火時期が予定されている時期よりも早くなる場合と遅くなる場合とが繰り返し発生し易い。 As a result, the compressed mixed gas used for the next combustion becomes a high temperature at an early stage, so that the ignition timing is earlier than the scheduled timing. As a result, the pressure in the combustion chamber at the time of opening the next air supply valve is lowered, so that the amount of air in the mixed gas used for the next combustion is relatively increased and the amount of combustion gas is relatively decreased. . Therefore, the ignition timing of the next combustion is later than the scheduled ignition timing. As described above, in the two-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine, the case where the ignition timing is earlier or later than the scheduled timing is likely to occur repeatedly.
本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的は、前サイクルの燃焼状態に起因して生じる燃焼状態のサイクル間変動を抑制することが可能な2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置を提供することにある。かかる目的を達成するため本発明の制御装置は、空気を燃焼室内に供給するためにシリンダヘッドに形成された給気ポートを開閉する給気弁と、前記給気ポートを開いている期間である給気弁開弁期間の開始時期に前記給気弁を開弁させるとともに同給気弁開弁期間の終了時期に前記給気弁を閉弁させる給気弁駆動手段と、前記燃焼室内の燃焼ガスを同燃焼室から排出させるためにシリンダヘッドに形成された排気ポートを開閉する排気弁と、前記給気弁開弁期間の開始時期よりも早い時期であって前記排気ポートを開いている期間である排気弁開弁期間の開始時期に前記排気弁を開弁させるとともに、同給気弁開弁期間の開始時期よりも遅い時期であって同排気弁開弁期間の終了時期に同排気弁を閉弁させる排気弁駆動手段とを備え、前記燃焼室内に形成した混合ガスを圧縮して自着火させる予混合圧縮自着火燃焼を行う2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、前記燃焼室内の圧力である筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、前記内燃機関の運転状態と前記筒内圧の基準値となる基準筒内圧との関係を予め格納する基準筒内圧記憶手段と、前記取得された運転状態と前記基準筒内圧記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準筒内圧を取得する基準筒内圧取得手段と、前記取得された筒内圧が前記取得された基準筒内圧と等しくなったときに前記給気弁を開弁させて前記給気弁開弁期間が開始するように前記給気弁駆動手段を制御する給気弁制御手段とを備えてなる。 The present invention has been made to address the above-described problems, and its purpose is to perform two-cycle premixed compression capable of suppressing the cycle-to-cycle variation of the combustion state caused by the combustion state of the previous cycle. An object of the present invention is to provide a control device for a self-ignition internal combustion engine. In order to achieve this object, the control device of the present invention is a period during which the air supply valve that opens and closes the air supply port formed in the cylinder head for supplying air into the combustion chamber and the air supply port is open. An air supply valve driving means for opening the air supply valve at the start timing of the air supply valve opening period and closing the air supply valve at the end timing of the air supply valve opening period; and combustion in the combustion chamber An exhaust valve that opens and closes an exhaust port formed in the cylinder head to discharge gas from the combustion chamber, and a period that is earlier than the start time of the intake valve opening period and that opens the exhaust port The exhaust valve is opened at the start timing of the exhaust valve opening period, and the exhaust valve is opened at a timing later than the start timing of the supply valve opening period and at the end timing of the exhaust valve opening period. Exhaust valve driving means for closing the valve, A control device for controlling a two-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine that performs premixed compression self-ignition combustion that compresses and self-ignites a mixed gas formed in a combustion chamber, and acquires an operating state of the internal combustion engine Storing in advance a relationship between an operating state acquisition unit that performs the operation, an in-cylinder pressure acquisition unit that acquires an in-cylinder pressure that is a pressure in the combustion chamber, and a reference in-cylinder pressure that is a reference value of the in-cylinder pressure Reference in-cylinder pressure storage means, and reference in-cylinder pressure acquisition means for acquiring a reference in-cylinder pressure according to the acquired operating state based on the acquired operating state and the relationship stored in the reference in-cylinder pressure storage unit And the air supply valve driving means to open the air supply valve and start the air supply valve opening period when the acquired in-cylinder pressure becomes equal to the acquired reference in-cylinder pressure. Supply valve control means for controlling Made with a.
これによれば、取得された運転状態と基準筒内圧記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準筒内圧が取得され、排気弁が開弁して排気弁開弁期間が開始した時点(排気弁開弁時期)より後であって、取得された筒内圧が同取得された基準筒内圧と等しくなったときに給気弁が開弁し、給気弁開弁期間が開始する。 According to this, the reference in-cylinder pressure corresponding to the acquired operating state is acquired based on the acquired operating state and the relationship stored in the reference in-cylinder pressure storage means, the exhaust valve is opened, and the exhaust gas is exhausted. After the valve opening period starts (exhaust valve opening timing) and when the acquired in-cylinder pressure becomes equal to the acquired in-cylinder pressure, the intake valve opens and the intake air The valve opening period begins.
この結果、給気弁開弁時期の筒内圧は内燃機関の運転状態に応じた基準筒内圧に常に一致するため、燃焼室内に残留する燃焼ガスの量及び燃焼室内に導入される空気の量のサイクル間変動を小さくすることができる。これにより、燃焼室内に形成される混合ガスの温度のサイクル間変動が小さくなり着火時期のサイクル間変動が抑制されるので、燃焼状態のサイクル間変動を抑制することができる。 As a result, since the in-cylinder pressure at the intake valve opening timing always matches the reference in-cylinder pressure corresponding to the operating state of the internal combustion engine, the amount of combustion gas remaining in the combustion chamber and the amount of air introduced into the combustion chamber are reduced. Variations between cycles can be reduced. Thereby, the cycle-to-cycle variation of the temperature of the mixed gas formed in the combustion chamber is reduced and the cycle-to-cycle variation of the ignition timing is suppressed, so that the cycle-to-cycle variation of the combustion state can be suppressed.
この場合、前記予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置は、前記内燃機関の運転状態と前記給気弁開弁期間中であって前記給気弁及び前記排気弁がともに開弁している期間である掃気期間の基本となる基本掃気期間との関係を予め格納する基本掃気期間記憶手段と、前記取得された運転状態と前記基本掃気期間記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基本掃気期間を取得する基本掃気期間取得手段と、前記給気弁開弁期間の開始時期である給気弁開弁時期から前記取得された基本掃気期間が経過したときに前記排気弁を閉弁させて前記排気弁開弁期間が終了するように前記排気弁駆動手段を制御する排気弁制御手段とを備えてなることが好適である。 In this case, the control device for the premixed compression self-ignition internal combustion engine is in a period in which the supply valve and the exhaust valve are both open during the operating state of the internal combustion engine and the supply valve opening period. Based on the basic scavenging period storage means for storing in advance the relationship between the basic scavenging period and the basic scavenging period, and the acquired operating state and the relation stored in the basic scavenging period storage means A basic scavenging period acquisition means for acquiring a basic scavenging period according to the operated state, and when the acquired basic scavenging period has elapsed from a supply valve opening timing which is a start timing of the supply valve opening period. And an exhaust valve control means for controlling the exhaust valve driving means so that the exhaust valve opening period is ended by closing the exhaust valve.
これによれば、取得された運転状態と基本掃気期間記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基本掃気期間が取得され、給気弁開弁期間の開始時期である給気弁開弁時期から同基本掃気期間が経過したときに、排気弁が閉弁して排気弁開弁期間が終了する。 According to this, the basic scavenging period corresponding to the acquired operating state is acquired based on the acquired operating state and the relationship stored in the basic scavenging period storage means, and the start of the intake valve opening period When the basic scavenging period elapses from the intake valve opening timing, which is the timing, the exhaust valve is closed and the exhaust valve opening period ends.
この結果、内燃機関の運転状態に応じた掃気期間が給気弁開弁時期にかかわらず常に確保されるので、燃焼ガス量と空気量のサイクル間変動を更に小さくすることができる。従って、燃焼状態のサイクル間変動を一層抑制することができる。 As a result, a scavenging period corresponding to the operating state of the internal combustion engine is always ensured regardless of the supply valve opening timing, so that the cycle-to-cycle variation of the combustion gas amount and the air amount can be further reduced. Therefore, fluctuations in the combustion state between cycles can be further suppressed.
この場合、前記排気弁制御手段は、前記排気弁を前記給気弁開弁期間の終了時期である前記給気弁閉弁時期よりも早く又は遅くとも同給気弁閉弁時期と同時に閉弁させるように前記排気弁駆動手段を制御することが好適である。 In this case, the exhaust valve control means closes the exhaust valve at the same time as the closing timing of the intake valve at least earlier or later than the closing timing of the intake valve, which is the end timing of the intake valve opening period. Thus, it is preferable to control the exhaust valve driving means.
これによれば、排気弁が給気弁開弁期間の終了時期である給気弁閉弁時期よりも早く又は同給気弁閉弁時期と同時に閉弁する。 According to this, the exhaust valve closes earlier than the supply valve closing timing, which is the end timing of the supply valve opening period, or simultaneously with the supply valve closing timing.
この結果、給気弁が閉弁したにもかかわらず排気弁が開弁していることにより、次の燃焼のために燃焼室内に新たに形成された未燃の混合ガスが排気ポートを通じて排出されることを防止することができる。また給気弁閉弁時期のみによって実圧縮比(クランク角が上死点となったときにおける燃焼室容積に対する給気弁及び排気弁の両弁が閉弁する時期における燃焼室容積の比)の制御を行うことが可能となる。従って、給気弁閉弁時期を内燃機関の運転状態に応じて定めておくだけで、運転状態に応じた実圧縮比を確保することが可能となるので、圧縮端温度(上死点における混合ガスの温度)を自着火に必要な温度以上にすることができる。これにより、混合ガスが着火しない失火を防止することができ、安定して混合ガスを燃焼させることができる。 As a result, the exhaust valve is opened even though the supply valve is closed, so that the unburned mixed gas newly formed in the combustion chamber for the next combustion is discharged through the exhaust port. Can be prevented. Also, the actual compression ratio (ratio of the combustion chamber volume at the timing when both the supply valve and the exhaust valve close to the combustion chamber volume when the crank angle becomes top dead center) is determined only by the closing timing of the supply valve. Control can be performed. Therefore, it is possible to ensure the actual compression ratio according to the operating state only by determining the air supply valve closing timing according to the operating state of the internal combustion engine. The gas temperature) can be made higher than the temperature required for self-ignition. As a result, misfire in which the mixed gas does not ignite can be prevented, and the mixed gas can be combusted stably.
この場合、前記予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置は、直前の燃焼の着火時期を推定する着火時期推定手段と、前記内燃機関の運転状態と前記着火時期の基準値となる基準着火時期との関係を予め格納する基準着火時期記憶手段と、前記取得された運転状態と前記基準着火時期記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準着火時期を取得する基準着火時期取得手段と、前記推定された着火時期が前記取得された基準着火時期より遅くなるように前記取得された基本掃気期間を補正する基本掃気期間補正手段とを備えてなることが好適である。 In this case, the control device for the premixed compression self-ignition internal combustion engine includes an ignition timing estimating means for estimating an ignition timing of the immediately preceding combustion, a reference ignition timing that is a reference value of the operating state of the internal combustion engine and the ignition timing, The reference ignition timing storage means for storing the relationship in advance, and the reference ignition timing according to the acquired operating state based on the acquired operating state and the relationship stored in the reference ignition timing storage means It is preferable to include a reference scavenging period acquisition unit that corrects the acquired basic scavenging period so that the estimated ignition timing is later than the acquired reference ignition timing. It is.
これによれば、取得された運転状態と基準着火時期記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準着火時期が取得され、推定された着火時期が同取得された基準着火時期より遅くなるように基本掃気期間が補正される。 According to this, the reference ignition timing corresponding to the acquired operating state is acquired based on the acquired operating state and the relationship stored in the reference ignition timing storage means, and the estimated ignition timing is acquired. The basic scavenging period is corrected so as to be later than the reference ignition timing.
この結果、着火時期が基準着火時期より早くなった場合には、燃焼室内に形成される混合ガスにおいて燃焼ガス量に対する空気量の割合を増加させることによって、同混合ガスの温度を下げることができるため、過早な着火を防止することができる。これにより、燃費を向上させることができ、燃焼に伴う過大な音である燃焼騒音を抑制することができる。 As a result, when the ignition timing becomes earlier than the reference ignition timing, the temperature of the mixed gas can be lowered by increasing the ratio of the air amount to the combustion gas amount in the mixed gas formed in the combustion chamber. Therefore, premature ignition can be prevented. Thereby, a fuel consumption can be improved and the combustion noise which is an excessive sound accompanying combustion can be suppressed.
着火時期により基本掃気期間を補正する手段に代えて、前記予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置は、直前の燃焼の期間内の前記筒内圧が上昇する割合の最大値である最大圧力上昇率を取得する最大圧力上昇率取得手段と、前記内燃機関の運転状態と前記最大圧力上昇率の基準値である基準最大圧力上昇率との関係を予め格納する基準最大圧力上昇率記憶手段と、前記取得された運転状態と前記基準最大圧力上昇率記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準最大圧力上昇率を取得する基準最大圧力上昇率取得手段と、前記取得された最大圧力上昇率が前記取得された基準最大圧力上昇率より小さくなるように前記取得された基本掃気期間を補正する基本掃気期間補正手段とを備えてなることも好適である。 Instead of the means for correcting the basic scavenging period according to the ignition timing, the control device for the premixed compression auto-ignition internal combustion engine has a maximum pressure increase rate that is a maximum value of a rate at which the in-cylinder pressure increases during the immediately preceding combustion period. A maximum pressure increase rate acquisition means for acquiring, a reference maximum pressure increase rate storage means for preliminarily storing a relationship between an operating state of the internal combustion engine and a reference maximum pressure increase rate that is a reference value of the maximum pressure increase rate; Reference maximum pressure increase rate acquisition means for acquiring a reference maximum pressure increase rate according to the acquired operation state based on the acquired operation state and the relationship stored in the reference maximum pressure increase rate storage means; It is also preferable to comprise basic scavenging period correction means for correcting the acquired basic scavenging period so that the acquired maximum pressure increase rate is smaller than the acquired reference maximum pressure increase rate.
これによれば、取得された運転状態と基準最大圧力上昇率記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準最大圧力上昇率が取得され、取得された最大圧力上昇率が同取得された基準最大圧力上昇率より小さくなるように基本掃気期間が補正される。 According to this, the reference maximum pressure increase rate corresponding to the acquired operation state is acquired based on the acquired operation state and the relationship stored in the reference maximum pressure increase rate storage means, and the acquired maximum The basic scavenging period is corrected so that the pressure increase rate is smaller than the acquired reference maximum pressure increase rate.
この結果、最大圧力上昇率が基準最大圧力上昇率以上となった場合には、燃焼室内に形成される混合ガスにおいて燃焼ガス量に対する空気量の割合を増加させることによって、同混合ガスの温度を下げることができるため、急激な燃焼を防止することができる。これにより、燃焼室内の圧力の急激な上昇により発生する燃焼騒音を抑制することができる。 As a result, when the maximum pressure increase rate is equal to or higher than the reference maximum pressure increase rate, the temperature of the mixed gas is increased by increasing the ratio of the air amount to the combustion gas amount in the mixed gas formed in the combustion chamber. Since it can be lowered, rapid combustion can be prevented. Thereby, the combustion noise which generate | occur | produces by the rapid raise of the pressure in a combustion chamber can be suppressed.
以下、本発明による予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。図2は、第一実施形態に係る前記制御装置を2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図2は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。 Hereinafter, embodiments of a control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 shows a schematic configuration of a system in which the control device according to the first embodiment is applied to a two-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine. FIG. 2 shows only a cross section of the specific cylinder, but the other cylinders have the same configuration.
この内燃機関10は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部20と、シリンダブロック部20の上に固定されるシリンダヘッド部30と、シリンダブロック部20に空気を供給するための給気系統40と、シリンダブロック部20からの排ガスを外部に放出するための排気系統50とを含んでいる。
The
シリンダブロック部20は、シリンダ21、ピストン22、コンロッド23及びクランク軸24を含んでいる。ピストン22はシリンダ21内を往復動し、ピストン22の往復動がコンロッド23を介してクランク軸24に伝達され、これにより同クランク軸24が回転するようになっている。シリンダ21とピストン22のヘッドは、シリンダヘッド部30とともに燃焼室25を形成している。
The
シリンダヘッド部30は、燃焼室25に連通した給気ポート31、給気ポート31を開閉する給気弁32、給気弁32を駆動する給気弁駆動手段としての給気弁駆動機構32a、燃焼室25に連通した排気ポート33、排気ポート33を開閉する排気弁34、排気弁34を駆動する排気弁駆動手段としての排気弁駆動機構34a、点火プラグ35、点火プラグ35に与える高電圧を発生させるイグニッションコイルを含むイグナイタ36、燃料を燃焼室25内に噴射するインジェクタ37、インジェクタ37に高圧燃料を供給する蓄圧室37a及び燃料を蓄圧室37aへ圧送する燃料ポンプ37bを備えている。給気弁駆動機構32a及び排気弁駆動機構34aは、駆動回路38に接続されている。
The
給気系統40は、給気ポート31に連通し同給気ポート31とともに給気通路を形成するインテークマニホールドを含む給気管41、給気管41に連通したサージタンク42、サージタンク42に一端が接続された給気ダクト43、給気ダクト43の他端部から下流(給気管41)に向けて順に給気ダクト43に配設されたエアフィルタ44、ターボチャージャ91のコンプレッサ91a、バイパス流量調整弁45、インタークーラ46及びスロットルバルブ47を備えている。
The
給気系統40は、更に、バイパス通路48を備えている。バイパス通路48の一端はバイパス流量調整弁45と接続され、他端はインタークーラ46とスロットルバルブ47の間の位置にて給気ダクト43に接続されている。バイパス流量調整弁45は、駆動信号に応答して図示しないバルブ開度を変更することにより、インタークーラ46へ流入する空気量とインタークーラ46をバイパスする空気量(バイパス通路48へ流入する空気量)とを調整できるようになっている。
The
インタークーラ46は水冷式であって、給気ダクト43を通過する空気を冷却するようになっている。インタークーラ46は、インタークーラ46内の冷却水の熱を大気中に放出するラジエタ46aと、インタークーラ46とラジエタ46aの間で冷却水を循環させる循環ポンプ46bとに接続されている。
The
スロットルバルブ47は給気ダクト43に回転可能に支持され、スロットルバルブアクチュエータ47aにより駆動されることにより給気通路の開口断面積を可変とするようになっている。
The
排気系統50は、排気ポート33に連通し同排気ポート33とともに排気通路を形成するエキゾーストマニホールドを含む排気管51、排気管51内に配設されたターボチャージャ91のタービン91b、タービン91bをバイパスするように両端が同タービン91bの上流及び下流において排気管51に連通されたウェストゲート通路52、ウェストゲート通路52に配設された過給圧調整弁52a及びタービン91bの下流の排気管51に配設された三元触媒装置53を備えている。
The
このような配置により、ターボチャージャ91のタービン91bは排ガスのエネルギーにより回転し、これにより給気系統40のコンプレッサ91aが回転して空気を圧縮する。これにより、ターボチャージャ91は、内燃機関10に空気を過給するようになっている。過給圧調整弁52aは、駆動信号に応答してタービン91bへ流入する排ガス量を調整し、これにより、給気管41内の圧力(過給圧)を調整するようになっている。なお、過給圧は内燃機関10の負荷(例えば、アクセルペダル操作量Accp)とエンジン回転速度NEとにより定まる目標過給圧と一致するように、過給圧調整弁52aにより制御されるようになっている。
With such an arrangement, the
一方、このシステムは、エアフローメータ61、クランクポジションセンサ62、筒内圧取得手段としての筒内圧センサ63及びアクセル開度センサ64を備えている。エアフローメータ61は吸入された空気量を表す信号を出力するようになっている。クランクポジションセンサ62は、クランク軸24が10°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸24が360°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。筒内圧センサ63は、燃焼室25内の圧力(筒内圧)Pを表す信号を出力するようになっている。なお筒内圧センサ63は燃焼室25上部のシリンダヘッド部30に設けてもよい。アクセル開度センサ64は、運転者によって操作されるアクセルペダル65の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
On the other hand, this system includes an
電気制御装置70は、互いにバスで接続されたCPU71、CPU71が実行するプログラム、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、定数等を予め記憶したROM72、CPU71が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM73、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納されたデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM74及びADコンバータを含むインターフェース75等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース75は、上記センサ61〜64と接続され、CPU71にセンサ61〜64からの信号を供給するとともに、同CPU71の指示に応じて駆動回路38、イグナイタ36、インジェクタ37、燃料ポンプ37b、スロットルバルブアクチュエータ47a、バイパス流量調整弁45及び過給圧調整弁52aに駆動信号を送出するようになっている。
The
次に、上記のように構成された制御装置の作動の概要について説明する。 Next, an outline of the operation of the control device configured as described above will be described.
この制御装置は、内燃機関10の運転状態に基づいて排気弁開弁時期EOを取得し、その取得された排気弁開弁時期EOにて排気弁34を開弁させる。また、この制御装置は筒内圧を取得し、取得された筒内圧が内燃機関10の運転状態に応じて予め定められた基準筒内圧以下となった時点にて給気弁32を開弁させる。
The control device acquires the exhaust valve opening timing EO based on the operating state of the
次いで、この制御装置は内燃機関10の運転状態に応じて掃気期間を取得し、給気弁32が開弁したときから掃気期間が経過したときに排気弁34を閉弁させる。その後、この制御装置は内燃機関10の運転状態に応じて給気弁閉弁時期ICを取得し、その取得された給気弁閉弁時期ICにて給気弁32を閉弁させる。
Next, the control device acquires a scavenging period according to the operating state of the
このように、給気弁32は筒内圧が基準筒内圧以下となった時点にて開弁するので、給気弁開弁時期IOにおける筒内圧が着火時期による影響を受けない。従って、燃焼室25内に残留する燃焼ガスの量及び同燃焼室25内に導入される空気の量のサイクル間変動が小さくなり、燃焼状態のサイクル間変動が抑制される。
Thus, the
更に、この制御装置は燃費の向上や燃焼騒音の抑制を目的として、着火時期を推定し、推定された着火時期が基準着火時期より遅くなるように基本掃気期間を補正する。 Further, this control device estimates the ignition timing for the purpose of improving fuel consumption and suppressing combustion noise, and corrects the basic scavenging period so that the estimated ignition timing is later than the reference ignition timing.
以下、この制御装置の作動の詳細について、クランク角が上死点TDCとなった時点から説明する。なお、これらの作動は、所定の微小なクランク角の増加毎にCPU71により実行される、排気弁開弁時期制御ルーチン、給気弁開弁時期制御ルーチン、排気弁閉弁時期制御ルーチン、給気弁閉弁時期制御ルーチン及び着火時期推定ルーチンと、クランク角が上死点TDCとなる毎に同CPU71により実行される排気弁制御終了フラグ初期化ルーチンとにより達成される。
Hereinafter, the details of the operation of this control device will be described from the time when the crank angle becomes the top dead center TDC. These operations are executed by the
(排気弁開弁前)
CPU71は、クランク角が上死点TDC直後の所定のクランク角になると、図3にフローチャートにより示した排気弁開弁時期制御ルーチンの処理をステップ300から開始し、ステップ310に進んで排気弁開弁フラグXeoの値が「0」でありかつ排気弁制御終了フラグXefの値が「0」であるか否かを判定する。
(Before opening the exhaust valve)
When the crank angle reaches a predetermined crank angle immediately after top dead center TDC, the
ここで排気弁開弁フラグXeoは、排気弁34が開弁しているか否かを表すフラグであって、その値が「1」であれば開弁しており、「0」であれば閉弁していることを示す。後述する通り、排気弁開弁フラグXeoの値は、本ルーチンにおいて排気弁34が開弁した直後に「1」に設定され(図3のステップ370を参照。)、排気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて排気弁34が閉弁した直後に「0」に設定される(図5のステップ540を参照。)。現時点はクランク角が上死点TDCとなった直後であるので、排気弁34は閉弁している。従って、排気弁開弁フラグXeoの値は「0」である。
Here, the exhaust valve opening flag Xeo is a flag indicating whether or not the
また排気弁制御終了フラグXefは、現在のサイクルにおいて排気弁34の開閉制御が終了しているか否かを表すフラグであって、その値が「1」であれば終了しており、「0」であれば終了していないことを示す。後述する通り、排気弁制御終了フラグXefの値は、排気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて排気弁34が閉弁した直後に「1」に設定され(図5のステップ550を参照。)、クランク角が上死点TDCとなったときに実行される排気弁制御終了フラグ初期化ルーチンにおいて「0」に設定される(図7のステップ710を参照。)。現時点はクランク角が上死点TDCとなった直後であるので、排気弁制御終了フラグXefの値は「0」である。
The exhaust valve control end flag Xef is a flag indicating whether or not the opening / closing control of the
従って、CPU71はステップ310にて「Yes」と判定してステップ320に進みアクセルペダル操作量Accpを読み込むとともに、続くステップ330にてエンジン回転速度NEを読み込む。アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEは内燃機関10の運転状態を表す。次にCPU71はステップ340に進み、同ステップ340内に示したマップと前記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて排気弁開弁時期EOを取得する。
Accordingly, the
次いで、CPU71はステップ350に進み現時点のクランク角(本ルーチンの処理を開始した時点のクランク角)と前記取得された排気弁開弁時期EOとを比較する。現時点のクランク角は上死点TDC近傍であるから排気弁開弁時期EOより前のクランク角である。従って、CPU71はステップ350にて「No」と判定し、ステップ399に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、排気弁34は開弁しない。
Next, the
一方、CPU71は図4にフローチャートにより示した給気弁開弁時期制御ルーチンの処理をステップ400から開始し、ステップ402に進んで排気弁開弁フラグXeoの値が「1」でありかつ給気弁開弁フラグXioの値が「0」であるか否かを判定する。
On the other hand, the
ここで給気弁開弁フラグXioは、給気弁32が開弁しているか否かを表すフラグであって、その値が「1」であれば開弁しており、「0」であれば閉弁していることを示す。後述する通り、給気弁開弁フラグXioの値は、本ルーチンにおいて給気弁32が開弁した直後に「1」に設定され(図4のステップ418を参照。)、給気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて給気弁32が閉弁した直後に「0」に設定される(図6のステップ640を参照。)。現時点はクランク角が上死点TDCとなった直後であるので、給気弁32は閉弁している。従って、給気弁開弁フラグXioの値は「0」である。
Here, the air supply valve opening flag Xio is a flag indicating whether or not the
この場合、排気弁開弁フラグXeoの値は「0」であるから、CPU71はステップ402にて「No」と判定し、ステップ499に進んで本ルーチンを一旦終了する。
In this case, since the value of the exhaust valve opening flag Xeo is “0”, the
更に、CPU71は図5にフローチャートにより示した排気弁閉弁時期制御ルーチンの処理をステップ500から開始し、ステップ510に進んで排気弁開弁フラグXeoの値が「1」でありかつ給気弁開弁フラグXioの値が「1」であるか否かを判定する。現時点において排気弁開弁フラグXeoの値は「0」であり、また給気弁開弁フラグXioの値も「0」であるから、CPU71はステップ510にて「No」と判定し、ステップ599に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Further, the
加えて、CPU71は図6にフローチャートにより示した給気弁閉弁時期制御ルーチンの処理をステップ600から開始し、ステップ610に進んで給気弁開弁フラグXioの値が「1」であるか否かを判定する。現時点において給気弁開弁フラグXioの値は「0」であるから、CPU71はステップ610にて「No」と判定し、ステップ699に進んで本ルーチンを一旦終了する。
In addition, the
排気弁開弁時期制御ルーチン、給気弁開弁時期制御ルーチン、排気弁閉弁時期制御ルーチン及び給気弁閉弁時期制御ルーチンについての以上の処理は、排気弁開弁時期制御ルーチンにおけるステップ350にて「Yes」と判定されるまで繰り返し実行される。一方、この間に燃焼室25内の高圧の燃焼ガスはピストン22を押し下げる。
The above processing for the exhaust valve opening timing control routine, the air supply valve opening timing control routine, the exhaust valve closing timing control routine, and the air supply valve closing timing control routine is performed in
(排気弁開弁)
時間経過に伴いクランク角は増大し、排気弁開弁時期EOと一致する。この時点でCPU71が図3の排気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ350に進んだとき「Yes」と判定し、ステップ360に進む。
(Exhaust valve open)
The crank angle increases with time and coincides with the exhaust valve opening timing EO. At this time, when the
そして、CPU71はステップ360にて、インターフェース75を介して排気弁34を開弁させるための駆動信号を駆動回路38に送出する。これにより、排気弁34が排気弁駆動機構34aにより開弁せしめられる。この結果、高圧の燃焼ガスが燃焼室25から排気ポート33を通じて排出され始める。
In
次いで、CPU71はステップ370に進み排気弁開弁フラグXeoの値を「1」に設定し、続くステップ399にて本ルーチンを一旦終了する。以上により、排気弁34が排気弁開弁時期EOにて開弁する。また、排気弁開弁フラグXeoの値が「1」に設定されたことから、CPU71が以降においてステップ310に進んだとき、同ステップ310にて「No」と判定してステップ399に直ちに進むようになる。
Next, the
(給気弁開弁前)
この時点では排気弁開弁フラグXeoの値は「1」でありかつ給気弁開弁フラグXioの値は「0」である。従って、CPU71が図4の給気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ402に進んだとき「Yes」と判定し、ステップ404に進みアクセルペダル操作量Accpを読み込むとともに、続くステップ406にてエンジン回転速度NEを読み込む。次にCPU71はステップ408に進み、同ステップ408内に示したマップと前記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて基準筒内圧Aを取得する。
(Before opening the air supply valve)
At this time, the value of the exhaust valve opening flag Xeo is “1” and the value of the air supply valve opening flag Xio is “0”. Therefore, when the
後述するように、給気弁32は、取得された筒内圧Pが基準筒内圧A以下となった時点にて開弁する。従って、内燃機関10の運転状態に応じて制御されている過給圧に対して基準筒内圧Aが大きい場合、燃焼室25内の燃焼ガスは給気ポート31へ流出する。この流出した燃焼ガスは、筒内圧Pの低下に伴い、再び給気ポート31から燃焼室25内に流入し、その後、空気が燃焼室25内に流入する。この結果、次回の燃焼に供される混合ガスにおける空気量は減少し、燃焼ガス量は増加する。
As will be described later, the
一方、基準筒内圧Aが過給圧より小さい場合、燃焼室25内の燃焼ガスは給気ポート31へほとんど流出せず、空気が給気ポート31から燃焼室25内に流入する。この結果、次回の燃焼に供される混合ガスにおける空気量は増加し、燃焼ガス量は減少する。
On the other hand, when the reference in-cylinder pressure A is smaller than the supercharging pressure, the combustion gas in the
以上のことから、基準筒内圧Aは、燃焼室25内に形成される混合ガスにおける空気量及び燃焼ガス量が所望の量となるように設定される。本例において、基準筒内圧Aは、排気弁開弁時期EOの筒内圧Pより小さく、内燃機関10の運転状態に応じて制御されている過給圧に略等しい値に設定されている。なお、ステップ408内に示したマップを記憶しているROM72は基準筒内圧記憶手段を構成している。更に、ステップ408の処理が実行されることは、基準筒内圧取得手段の機能が達成されることに対応している。
From the above, the reference in-cylinder pressure A is set so that the air amount and the combustion gas amount in the mixed gas formed in the
次に、CPU71はステップ410に進み、筒内圧センサ63から出力される信号による筒内圧Pを読み込む。そして、CPU71はステップ412に進み筒内圧Pと前記取得された基準筒内圧Aとを比較する。現時点は排気弁34が開弁した直後であるため、前記筒内圧Pは前記取得された基準筒内圧Aより大きい。従って、CPU71はステップ412にて「No」と判定してステップ499に進み、同ステップ499にて本ルーチンを一旦終了する。この場合、給気弁32は開弁しない。
Next, the
更に、CPU71は図5の排気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始する。この時点では、排気弁開弁フラグXeoの値は「1」である。一方、給気弁開弁フラグXioの値は「0」であるから、CPU71はステップ510に進んだとき「No」と判定し、ステップ599に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Further, the
加えて、CPU71は図6の給気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始する。この時点では、給気弁開弁フラグXioの値は「0」であるから、CPU71はステップ610に進んだとき「No」と判定し、ステップ699に進んで本ルーチンを一旦終了する。
In addition, the
給気弁開弁時期制御ルーチン、排気弁閉弁時期制御ルーチン及び給気弁閉弁時期制御ルーチンについての以上の処理は、給気弁開弁時期制御ルーチンにおけるステップ412にて、筒内圧Pが基準筒内圧A以下となることにより「Yes」と判定されるまで繰り返し実行される。一方、この間に高圧の燃焼ガスが燃焼室25から排気ポート33を通じて排出され続ける。
The above processing for the air supply valve opening timing control routine, the exhaust valve closing timing control routine, and the air supply valve closing timing control routine is performed in
(給気弁開弁)
その結果、時間経過に伴い筒内圧Pは減少し、取得された基準筒内圧A以下となる。この時点でCPU71が図4の給気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ412に進んだとき「Yes」と判定し、ステップ414に進む。
(Air supply valve open)
As a result, the in-cylinder pressure P decreases with time and becomes equal to or less than the acquired reference in-cylinder pressure A. At this time, when the
そして、CPU71はステップ414にて、インターフェース75を介して給気弁32を開弁させるための駆動信号を駆動回路38に送出する。これにより、給気弁32が給気弁駆動機構32aにより開弁せしめられる。その結果、給気ポート31を通じて燃焼室25内に空気が流入し、流入する空気により燃焼室25内に残存する燃焼ガスが排気ポート33から排出される掃気期間が開始する。なお、ステップ412及びステップ414の処理が実行されることは、給気弁制御手段の機能が達成されることに対応している。
In
次いで、CPU71はステップ416に進み給気弁開弁時期IOを現時点のクランク角に設定する。そして、CPU71はステップ418に進み給気弁開弁フラグXioの値を「1」に設定し、続くステップ420にて同ステップ420内に示したマップと上記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて基本掃気期間Yを取得する。なお、ステップ420内に示したマップを記憶しているROM72は基本掃気期間記憶手段を構成している。更に、ステップ420の処理が実行されることは、基本掃気期間取得手段の機能が達成されることに対応している。
Next, the
次にCPU71はステップ422に進み同ステップ422内に示したマップと前記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて基準着火時期B及び基本掃気期間補正係数Kを取得する。ここで、基準着火時期Bは燃費が過度に悪化したり、過大な燃焼騒音が発生したりしないように、内燃機関10の運転状態に応じて予め定められている。なお、ステップ422内に示したマップを記憶しているROM72は基準着火時期記憶手段を構成している。更に、ステップ422の処理が実行されることは、基準着火時期取得手段の機能が達成されることに対応している。
Next, the
そして、CPU71はステップ424に進み後述する図8の着火時期推定ルーチンにおいて推定されている直前の燃焼の着火時期Tと前記取得した基準着火時期Bとを比較する。ここで着火時期T及び基準着火時期Bは、上死点TDCを原点としクランク軸24の回転方向と逆方向を正にとったクランク角(BTDC)で表される。
Then, the
前記着火時期Tが前記取得された基準着火時期Bより早い(BTDCで大きい)場合には、CPU71はステップ424にて「Yes」と判定してステップ426に進む。CPU71は、ステップ426にて前記着火時期Tと前記取得された基準着火時期Bとの差に前記取得された基本掃気期間補正係数Kを乗ずることにより基本掃気期間の補正量を算出し、同算出された補正量を前記基本掃気期間Yに加えることで基本掃気期間を補正し、掃気期間Yfを同補正された基本掃気期間に設定する。これにより掃気期間Yfは基本掃気期間Yより長くなる。
If the ignition timing T is earlier than the acquired reference ignition timing B (greater than BTDC), the
一方、前記着火時期Tが前記取得された基準着火時期Bと一致するか又は基準着火時期Bより遅い(BTDCで小さい)場合には、CPU71はステップ424にて「No」と判定してステップ428に進み掃気期間Yfを基本掃気期間Yに設定する。なお、ステップ424、ステップ426及びステップ428の処理が実行されることは、第一実施形態における基本掃気期間補正手段の機能が達成されることに対応している。
On the other hand, if the ignition timing T coincides with the acquired reference ignition timing B or is later than the reference ignition timing B (small in BTDC), the
次に、CPU71はステップ430に進み排気弁閉弁時期ECを上記設定された給気弁開弁時期IOに前記掃気期間Yfを加えた値に設定し、続くステップ432にて同ステップ432内に示したマップと上記読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度NEとに基づいて給気弁閉弁時期ICを取得する。
Next, the
そして、CPU71はステップ434に進み前記排気弁閉弁時期ECと前記給気弁閉弁時期ICとを比較する。前記排気弁閉弁時期ECが前記給気弁閉弁時期ICより後のクランク角となる場合には、CPU71はステップ434にて「Yes」と判定し、ステップ436に進んで排気弁閉弁時期ECを前記給気弁閉弁時期ICに設定する。従って、排気弁閉弁時期ECは給気弁閉弁時期ICより後のクランク角とならないように決定される。換言すれば、排気弁34は給気弁閉弁時期ICよりも早く又は遅くとも給気弁閉弁時期ICと同時に閉弁する。次に、CPU71はステップ499に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップ430からステップ436までの各ステップの処理が実行されることは、排気弁制御手段の機能の一部が達成されることに対応している。
Then, the
一方、前記排気弁閉弁時期ECが前記給気弁閉弁時期ICと一致するか又は前記給気弁閉弁時期ICより前のクランク角となる場合には、CPU71はステップ434にて「No」と判定し、同排気弁閉弁時期ECを変更することなく、ステップ499に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、排気弁閉弁時期EC及び給気弁閉弁時期ICが決定される。
On the other hand, if the exhaust valve closing timing EC coincides with the air supply valve closing timing IC or if the crank angle is earlier than the air supply valve closing timing IC, the
(排気弁閉弁前)
この時点において、給気弁開弁フラグXioの値は先のステップ418にて「1」に設定されている。従って、以降においてCPU71がステップ402に進んだとき、同ステップ402にて「No」と判定してステップ499に直ちに進むようになる。更に、排気弁開弁フラグXeoの値は「1」に維持されているから、CPU71が図5の排気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始してステップ510に進んだとき、同CPU71は「Yes」と判定して、ステップ520に進み、現時点のクランク角と排気弁閉弁時期ECとを比較する。
(Before closing the exhaust valve)
At this time, the value of the air supply valve opening flag Xio is set to “1” in the
現時点は給気弁32が開弁した直後であるため、現時点のクランク角は排気弁閉弁時期ECより前のクランク角である。従って、CPU71はステップ520にて「No」と判定し、ステップ599に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、排気弁34は閉弁しない。
Since the present time is immediately after the
(給気弁閉弁前)
更に、CPU71が図6の給気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ610に進んだとき「Yes」と判定して、ステップ620に進み、現時点のクランク角と給気弁閉弁時期ICとを比較する。
(Before closing the air supply valve)
Further, when the
現時点は給気弁32が開弁した直後であるため、現時点のクランク角は給気弁閉弁時期ICより前のクランク角である。従って、CPU71はステップ620にて「No」と判定し、ステップ699に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、給気弁32は閉弁しない。
Since the present time is immediately after the
(排気弁閉弁)
その後、時間経過に伴いクランク角は増大し、排気弁閉弁時期ECと一致する。この時点でCPU71が図5の排気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ520に進んだとき「Yes」と判定し、ステップ530に進む。
(Exhaust valve closed)
Thereafter, the crank angle increases with time and coincides with the exhaust valve closing timing EC. At this time, when the
そして、CPU71はステップ530にて、インターフェース75を介して排気弁34を閉弁させるための駆動信号を駆動回路38に送出する。これにより、排気弁34が排気弁駆動機構34aにより閉弁せしめられ、給気行程が開始する。なお、図4のステップ430からステップ436までの各ステップに加えて、ステップ520及びステップ530の処理が実行されることは、排気弁制御手段の機能が達成されることに対応している。
In
次いで、CPU71はステップ540に進み排気弁開弁フラグXeoの値を「0」に設定するとともに、続くステップ550にて排気弁制御終了フラグXefの値を「1」に設定する。次に、CPU71はステップ599に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the
以上により、排気弁34が排気弁閉弁時期ECにて閉弁する。また、排気弁開弁フラグXeoの値が「0」に設定され、排気弁制御終了フラグXefの値が「1」に設定される。従って、CPU71が以降においてステップ510に進んだとき、同ステップ510にて「No」と判定してステップ599に直ちに進むようになる。
Thus, the
この段階で、CPU71が図3の排気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ310に進んだとき「No」と判定し、ステップ399に進んで本ルーチンを一旦終了する。本ルーチンについての以上の処理は、後述する排気弁制御終了フラグ初期化ルーチンにおけるステップ710にて排気弁制御終了フラグXefの値が「0」に設定されるまで繰り返し実行される。
At this stage, when the
(給気弁閉弁)
更にその後、時間経過に伴いクランク角は増大し、給気弁閉弁時期ICと一致する。この時点でCPU71が図6の給気弁閉弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ620に進んだとき「Yes」と判定し、ステップ630に進む。
(Air supply valve closed)
Thereafter, the crank angle increases with time, and coincides with the supply valve closing timing IC. At this time, when the
そして、CPU71はステップ630にて、インターフェース75を介して給気弁32を閉弁させるための駆動信号を駆動回路38に送出する。これにより、給気弁32が給気弁駆動機構32aにより閉弁せしめられ、燃焼室25内の混合ガスが圧縮される圧縮行程が開始する。
In
次いで、CPU71はステップ640に進み給気弁開弁フラグXioの値を「0」に設定するとともに、続くステップ650にて着火時期推定完了フラグXigの値を「0」に設定し、ステップ699に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the
ここで、着火時期推定完了フラグXigは、現在のサイクルにおいて着火時期の推定が完了しているか否かを表すフラグであって、その値が「1」であれば着火時期は推定されており、「0」であれば推定されていないことを示す。着火時期推定完了フラグXigの値は、後述する着火時期推定ルーチンにおいて着火時期が推定された直後に「1」に設定される(図8のステップ870を参照。)。
Here, the ignition timing estimation completion flag Xig is a flag indicating whether or not the estimation of the ignition timing has been completed in the current cycle. If the value is “1”, the ignition timing is estimated. “0” indicates that it has not been estimated. The value of the ignition timing estimation completion flag Xig is set to “1” immediately after the ignition timing is estimated in an ignition timing estimation routine described later (see
以上により、給気弁32が給気弁閉弁時期ICにて閉弁する。また、給気弁開弁フラグXioの値が「0」に設定され、着火時期推定完了フラグXigの値も「0」に設定される。従って、CPU71が以降においてステップ610に進んだとき、同ステップ610にて「No」と判定してステップ699に直ちに進むようになる。
Thus, the
(排気弁制御終了フラグ初期化)
更にその後、クランク角が次の上死点TDCとなったとき、CPU71は図7にフローチャートにより示した排気弁制御終了フラグ初期化ルーチンの処理をステップ700から開始してステップ710に進み、排気弁制御終了フラグXefの値を「0」に設定する。次にCPU71はステップ799に進んで本ルーチンを一旦終了する。
(Initialization of exhaust valve control end flag)
Thereafter, when the crank angle becomes the next top dead center TDC, the
以上により、排気弁制御終了フラグXefの値が「0」に設定されたことから、この時点でCPU71が図3の排気弁開弁時期制御ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ310に進んだとき「Yes」と判定し、次のサイクルにおける排気弁開弁時期を制御するための処理を行うようになる。
As described above, since the value of the exhaust valve control end flag Xef is set to “0”, when the
(着火時期推定)
上述の通り、本例においては直前の燃焼の着火時期Tに基づいて基本掃気期間Yが補正され、掃気期間Yfが決定される。着火時期は、燃焼室25内で混合ガスが着火する時期であり、この時点から燃焼は開始する。図9は着火時期近傍を含む期間における筒内圧Pの時間的な変化を概念的に示したグラフである。図9に示したように、筒内圧Pは燃焼が開始すると急激に上昇するため、筒内圧Pの時間的な変化から着火時期Tを推定することができる。
(Ignition timing estimation)
As described above, in this example, the basic scavenging period Y is corrected based on the immediately preceding combustion ignition timing T, and the scavenging period Yf is determined. The ignition timing is a timing when the mixed gas is ignited in the
本例においては、着火時期Tは燃焼室25内の圧力上昇率Rpが所定の閾値Rpthを超えた時点であると推定される。以上の着火時期Tの推定は、所定の微小なクランク角の増加毎にCPU71が着火時期推定ルーチンを実行することにより達成される。なお、着火時期推定ルーチンが実行されることは、着火時期推定手段の機能が達成されることに対応している。以下に、着火時期Tの推定について図6の給気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて給気弁32が閉弁した直後から時間を追って説明する。
In this example, the ignition timing T is estimated to be the time when the pressure increase rate Rp in the
CPU71は図8にフローチャートにより示した着火時期推定ルーチンの処理をステップ800から開始し、ステップ810に進んで着火時期推定完了フラグXigの値が「0」であるか否かを判定する。
The
この時点では、図6の給気弁閉弁時期制御ルーチンにおけるステップ650にて着火時期推定完了フラグXigの値が「0」に設定されている。従って、CPU71はステップ810にて「Yes」と判定してステップ820に進み、筒内圧センサ63から出力される信号による筒内圧Pを読み込む。
At this time, the value of the ignition timing estimation completion flag Xig is set to “0” in
次に、CPU71はステップ830に進み圧力上昇率Rpを前記筒内圧Pと本ルーチンを前回実行した時に後述するステップ840にて設定されている過去の筒内圧Poldとの差に設定する。本ルーチンは、所定の微小なクランク角の増加毎に実行されているから、圧力上昇率Rpには所定のクランク角の増分に対する筒内圧の変化量が設定されることになる。そして、CPU71はステップ840に進み過去の筒内圧Poldを本ルーチンの実行時の筒内圧Pに設定する。
Next, the
次いで、CPU71はステップ850に進み圧力上昇率Rpが圧力上昇率の所定の閾値Rpthより大きいか否かを判定する。現時点は給気弁32が閉弁した直後であるため、混合ガスは着火しておらず圧力上昇率Rpは前記閾値Rpth以下となる。従って、CPU71はステップ850にて「No」と判定し、ステップ899に進んで本ルーチンを一旦終了する。本ルーチンについての以上の処理は、同ルーチンにおけるステップ850にて「Yes」と判定されるまで繰り返し実行される。一方、この間に燃焼室25内の混合ガスは圧縮される。
Next, the
その後、混合ガスの温度が上昇することにより燃焼が開始する。燃焼の進行に伴い、圧力上昇率Rpは増加して前記閾値Rpthより大きくなる。この時点でCPU71が着火時期推定ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ850に進んだとき「Yes」と判定し、ステップ860に進む。
Thereafter, combustion starts when the temperature of the mixed gas rises. As the combustion progresses, the pressure increase rate Rp increases and becomes larger than the threshold value Rpth. When the
次に、CPU71はステップ860にて着火時期Tを現時点のクランク角に設定し、続くステップ870にて着火時期推定完了フラグXigの値を「1」に設定する。そして、CPU71はステップ899に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、着火時期Tが推定される。また、着火時期推定完了フラグXigの値が「1」に設定されたことから、CPU71が以降においてステップ810に進んだとき、同ステップ810にて「No」と判定してステップ899に直ちに進むようになる。
Next, in
その後、推定された着火時期Tは図4の給気弁開弁時期制御ルーチンにおけるステップ424及びステップ426にて基本掃気期間Yを補正するために使用される。更に時間が経過すると、図6の給気弁閉弁時期制御ルーチンにおいて給気弁32が閉弁した後のステップ650にて着火時期推定完了フラグXigの値が「0」に設定される。これにより、CPU71が着火時期推定ルーチンの処理を開始すると、同CPU71はステップ810に進んだとき「Yes」と判定し、ステップ820に進んで次のサイクルの着火時期を推定する。
Thereafter, the estimated ignition timing T is used to correct the basic scavenging period Y in
以上説明したように、本発明による2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置の第一実施形態は、筒内圧が内燃機関10の運転状態に応じて予め定められた基準筒内圧以下となったときに給気弁32を開弁させる。これにより、燃焼室25内に残留する燃焼ガスの量及び同燃焼室25内に導入される空気の量のサイクル間変動を小さくすることができ、燃焼状態のサイクル間変動を抑制することができる。
As described above, in the first embodiment of the control device for a two-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine according to the present invention, the in-cylinder pressure is equal to or lower than a reference in-cylinder pressure that is predetermined according to the operating state of the
更に、第一実施形態は、給気弁開弁時期から掃気期間が経過したときに排気弁34を閉弁させる。これにより、内燃機関10の運転状態に応じた掃気期間が給気弁開弁時期にかかわらず常に確保され、燃焼状態のサイクル間変動を一層抑制することができる。
Further, in the first embodiment, the
また、第一実施形態は、排気弁34を遅くとも給気弁閉弁時期までに閉弁させる。これにより、次の燃焼のために燃焼室内に新たに形成された未燃の混合ガスが排気ポートを通じて排出されることを防止することができる。加えて、内燃機関10の運転状態に応じて定められる給気弁閉弁時期に応じた実圧縮比が常に維持されることから、失火を防止することができ、安定して混合ガスを燃焼させることができる。
In the first embodiment, the
更に、第一実施形態は、着火時期を推定し、推定された着火時期が基準着火時期より遅くなるように基本掃気期間を補正して掃気期間を決定する。これにより、過早な着火が防止されるので、燃費を向上させることができ、燃焼騒音を抑制することができる。 Further, in the first embodiment, the ignition timing is estimated, and the basic scavenging period is corrected so that the estimated ignition timing is later than the reference ignition timing to determine the scavenging period. Thereby, since premature ignition is prevented, fuel consumption can be improved and combustion noise can be suppressed.
なお、上記第一実施形態においては、圧力上昇率Rpは所定のクランク角の増分に対する筒内圧Pの変化量であるが、同変化量にエンジン回転速度NEを乗ずることにより、所定時間に対する筒内圧Pの変化量としてもよい。これにより、圧力上昇率Rpはエンジン回転速度NEに依存しない値として取得されるようになる。 In the first embodiment, the pressure increase rate Rp is a change amount of the in-cylinder pressure P with respect to a predetermined crank angle increment. By multiplying the change amount by the engine rotational speed NE, the in-cylinder pressure for a predetermined time is obtained. The amount of change of P may be used. As a result, the pressure increase rate Rp is acquired as a value that does not depend on the engine speed NE.
次に、本発明の第二実施形態に係る2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置について説明する。この第二実施形態は、基本掃気期間の補正方法が相違する点を除き、上述した第一実施形態と同一である。第一実施形態では、着火時期が基準着火時期より遅くなるように基本掃気期間を補正していたが、第二実施形態では、筒内圧が上昇する割合の最大値である最大圧力上昇率が基準最大圧力上昇率より小さくなるように基本掃気期間を補正する。これにより、燃焼室25内の圧力の急激な上昇が抑制され、燃焼騒音が抑制される。
Next, a control apparatus for a two-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is the same as the first embodiment described above except that the basic scavenging period correction method is different. In the first embodiment, the basic scavenging period is corrected so that the ignition timing is later than the reference ignition timing. However, in the second embodiment, the maximum pressure increase rate that is the maximum value of the rate at which the in-cylinder pressure increases is the reference. The basic scavenging period is corrected to be smaller than the maximum pressure increase rate. Thereby, the rapid rise of the pressure in the
以下、第一実施形態と異なる点を中心に第二実施形態を説明する。第二実施形態においてCPU71は、図4に示したステップ422からステップ428までの処理を、図10に示したステップ1022からステップ1028までの処理に置換して、給気弁開弁時期制御ルーチンを実行する。
Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. In the second embodiment, the
今、CPU71が図4の給気弁開弁時期制御ルーチンを実行することにより、給気弁32が開弁した直後であって、ステップ420にて基本掃気期間Yを取得する処理までが終了した時点であるとする。このとき、CPU71はステップ420に続くステップ1022にて同ステップ1022内に示したマップとステップ404にて読み込んだアクセルペダル操作量Accp及びステップ406にて読み込んだエンジン回転速度NEとに基づいて基準最大圧力上昇率C及び基本掃気期間補正係数Lを取得する。ここで、基準最大圧力上昇率Cは過大な燃焼騒音が発生しないように、内燃機関10の運転状態に応じて予め定められている。なお、ステップ1022内に示したマップを記憶しているROM72は基準最大圧力上昇率記憶手段を構成している。更に、ステップ1022の処理が実行されることは、基準最大圧力上昇率取得手段の機能が達成されることに対応している。
Now, the
次に、CPU71はステップ1024にて後述する最大圧力上昇率取得ルーチンにおいて取得された直前の燃焼の期間内の最大圧力上昇率Rpmaxと前記取得された基準最大圧力上昇率Cとを比較する。
Next, the
前記最大圧力上昇率Rpmaxが前記取得された基準最大圧力上昇率Cより大きい場合には、CPU71はステップ1024にて「Yes」と判定してステップ1026に進む。CPU71は、ステップ1026にて前記最大圧力上昇率Rpmaxと前記取得された基準最大圧力上昇率Cとの差に前記取得された基本掃気期間補正係数Lを乗ずることにより基本掃気期間の補正量を算出し、同算出された補正量を前記基本掃気期間Yに加えることで基本掃気期間を補正し、掃気期間Yfを同補正された基本掃気期間に設定する。
If the maximum pressure increase rate Rpmax is greater than the acquired reference maximum pressure increase rate C, the
一方、前記最大圧力上昇率Rpmaxが前記取得された基準最大圧力上昇率C以下である場合には、CPU71はステップ1024にて「No」と判定してステップ1028に進み掃気期間Yfを基本掃気期間Yに設定する。なお、ステップ1024、ステップ1026及びステップ1028の処理が実行されることは、第二実施形態における基本掃気期間補正手段の機能が達成されることに対応している。
On the other hand, if the maximum pressure increase rate Rpmax is equal to or less than the acquired reference maximum pressure increase rate C, the
次に、CPU71はステップ430以降のステップに進んで、上述したように排気弁閉弁時期ECを決定し、給気弁閉弁時期ICを取得した後本ルーチンを一旦終了する。
Next, the
更に、CPU71は上記の図6の給気弁閉弁時期制御ルーチンを実行する際に、図6に示したステップ650の処理に代えて、図11に示したステップ1150の処理を行う。
Further, when executing the above-described air supply valve closing timing control routine of FIG. 6, the
今、CPU71が図6の給気弁閉弁時期制御ルーチンを実行することによって、給気弁32が閉弁し、燃焼室25内の混合ガスが圧縮され始めた時点であるとする。この時点でCPU71はステップ640に続くステップ1150にて最大圧力上昇率Rpmaxを「0」に設定する。これにより最大圧力上昇率Rpmaxは圧縮行程の開始と同時に初期化されるため、後述する最大圧力上昇率取得ルーチンにて次の燃焼の期間内の最大圧力上昇率を取得することができるようになる。次にCPU71はステップ699に進み本ルーチンを一旦終了する。
Now, it is assumed that the
加えて、CPU71は図8に示した着火時期推定ルーチンの代わりに、図12にフローチャートにより示した最大圧力上昇率取得ルーチンを実行する。なお、最大圧力上昇率取得ルーチンが実行されることは、最大圧力上昇率取得手段の機能が達成されることに対応している。
In addition, the
CPU71は、最大圧力上昇率取得ルーチンの処理をステップ1200から開始し、ステップ1210に進んで筒内圧センサ63から出力される信号による筒内圧Pを読み込む。次に、CPU71はステップ1220に進み圧力上昇率Rpを前記筒内圧Pと本ルーチンを前回実行した時に後述するステップ1230にて設定されている過去の筒内圧Poldとの差に設定する。本ルーチンは、所定の微小なクランク角の増加毎に実行されているから、圧力上昇率Rpには所定のクランク角の増分に対する筒内圧の変化量が設定されることになる。そして、CPU71はステップ1230に進み過去の筒内圧Poldを本ルーチンの実行時の筒内圧Pに設定する。
The
次いで、CPU71はステップ1240に進み最大圧力上昇率Rpmaxを圧力上昇率Rpと現時点までの最大圧力上昇率Rpmaxの大きい方に設定する。ここで関数MAXは、2つの引数の値を比較し、大きい方を戻り値とする関数とする。これにより最大圧力上昇率Rpmaxには、給気弁閉弁時期制御ルーチンにおけるステップ1150の処理において最大圧力上昇率Rpmaxが初期化された時から現時点までの間の最大圧力上昇率が設定されていることになる。次に、CPU71はステップ1299に進んで本ルーチンを一旦終了する。
Next, the
以上説明したように、本発明による2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置の第二実施形態は、第一実施形態と同様に、筒内圧が内燃機関10の運転状態に応じて予め定められた基準筒内圧以下となったときに給気弁32を開弁させる。これにより、燃焼室25内に残留する燃焼ガスの量及び同燃焼室25内に導入される空気の量のサイクル間変動を小さくすることができ、燃焼状態のサイクル間変動を抑制することができる。
As described above, in the second embodiment of the control device for a two-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine according to the present invention, the in-cylinder pressure is determined in advance according to the operating state of the
更に、第二実施形態は、第一実施形態と同様に、給気弁開弁時期から掃気期間が経過したときに排気弁34を閉弁させる。これにより、内燃機関10の運転状態に応じた掃気期間が給気弁開弁時期にかかわらず常に確保され、燃焼状態のサイクル間変動を一層抑制することができる。
Furthermore, in the second embodiment, the
また、第二実施形態は、第一実施形態と同様に、排気弁34を遅くとも給気弁閉弁時期までに閉弁させる。これにより、次の燃焼のために燃焼室内に新たに形成された未燃の混合ガスが排気ポートを通じて排出されることを防止することができる。加えて、内燃機関10の運転状態に応じて定められる給気弁閉弁時期に応じた実圧縮比が常に維持されることから、失火を防止することができ、安定して混合ガスを燃焼させることができる。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the
更に、第二実施形態は、最大圧力上昇率を取得し、取得された最大圧力上昇率が基準最大圧力上昇率より小さくなるように基本掃気期間を補正して掃気期間を決定する。これにより、燃焼室25内の圧力の急激な上昇を抑制することができ、燃焼騒音を抑制することができる。
In the second embodiment, the maximum pressure increase rate is acquired, and the basic scavenging period is corrected so that the acquired maximum pressure increase rate is smaller than the reference maximum pressure increase rate, and the scavenging period is determined. Thereby, the rapid rise of the pressure in the
なお、上記第二実施形態においては、圧力上昇率Rpは所定のクランク角の増分に対する筒内圧Pの変化量であるが、同変化量にエンジン回転速度NEを乗ずることにより、所定時間に対する筒内圧Pの変化量としてもよい。これにより、圧力上昇率Rpはエンジン回転速度NEに依存しない値として取得されるようになる。 In the second embodiment, the rate of pressure increase Rp is the amount of change in the in-cylinder pressure P with respect to a predetermined crank angle increment. By multiplying the change amount by the engine speed NE, the in-cylinder pressure for a predetermined time is obtained. The amount of change of P may be used. As a result, the pressure increase rate Rp is acquired as a value that does not depend on the engine speed NE.
また、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、基準筒内圧、基本掃気期間、基準着火時期又は基準最大圧力上昇率についてのマップを、燃焼状態の気筒間の差が抑制されるように気筒毎に異なるマップとすることができる。これにより、内燃機関全体としての時間的なトルク変動が小さくなり、安定した機関出力が得られる。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, the map for the reference in-cylinder pressure, the basic scavenging period, the reference ignition timing, or the reference maximum pressure increase rate can be different for each cylinder so that the difference between the cylinders in the combustion state is suppressed. Thereby, the temporal torque fluctuation as the whole internal combustion engine is reduced, and a stable engine output can be obtained.
更に、排気弁開弁時期又は給気弁閉弁時期についてのマップは、アクセルペダル操作量及びエンジン回転速度から決定される目標トルクとエンジン回転速度とに基づいて予め定められてもよい。 Further, the map for the exhaust valve opening timing or the intake valve closing timing may be determined in advance based on the target torque determined from the accelerator pedal operation amount and the engine rotation speed and the engine rotation speed.
10…内燃機関、25…燃焼室、31…給気ポート、32…給気弁、32a…給気弁駆動機構、33…排気ポート、34…排気弁、34a…排気弁駆動機構、38…駆動回路、63…筒内圧センサ、70…電気制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記給気ポートを開いている期間である給気弁開弁期間の開始時期に前記給気弁を開弁させるとともに同給気弁開弁期間の終了時期に前記給気弁を閉弁させる給気弁駆動手段と、
前記燃焼室内の燃焼ガスを同燃焼室から排出するためにシリンダヘッドに形成された排気ポートを開閉する排気弁と、
前記給気弁開弁期間の開始時期よりも早い時期であって前記排気ポートを開いている期間である排気弁開弁期間の開始時期に前記排気弁を開弁させるとともに、同給気弁開弁期間の開始時期よりも遅い時期であって同排気弁開弁期間の終了時期に同排気弁を閉弁させる排気弁駆動手段と、
を備え、前記燃焼室内に形成した混合ガスを圧縮して自着火させる予混合圧縮自着火燃焼を行う2サイクル予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関の運転状態を取得する運転状態取得手段と、
前記燃焼室内の圧力である筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記内燃機関の運転状態と前記筒内圧の基準値となる基準筒内圧との関係を予め格納する基準筒内圧記憶手段と、
前記取得された運転状態と前記基準筒内圧記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準筒内圧を取得する基準筒内圧取得手段と、
前記取得された筒内圧が前記取得された基準筒内圧と等しくなったときに前記給気弁を開弁させて前記給気弁開弁期間が開始するように前記給気弁駆動手段を制御する給気弁制御手段と、
を備えた予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置。 An air supply valve that opens and closes an air supply port formed in the cylinder head for supplying air into the combustion chamber;
A supply valve that opens the supply valve at the start timing of the supply valve opening period, which is a period during which the supply port is open, and closes the supply valve at the end timing of the supply valve opening period. A valve driving means;
An exhaust valve that opens and closes an exhaust port formed in a cylinder head for discharging the combustion gas in the combustion chamber from the combustion chamber;
The exhaust valve is opened at the start timing of the exhaust valve opening period, which is a period earlier than the start timing of the supply valve opening period and the exhaust port is open, and the supply valve is opened. Exhaust valve driving means for closing the exhaust valve at a timing later than the start timing of the valve period and at the end timing of the exhaust valve opening period;
A control apparatus for a two-cycle premixed compression self-ignition internal combustion engine that performs premixed compression self-ignition combustion that compresses and self-ignites the mixed gas formed in the combustion chamber,
Operating state acquisition means for acquiring the operating state of the internal combustion engine;
In-cylinder pressure acquisition means for acquiring an in-cylinder pressure that is a pressure in the combustion chamber;
Reference in-cylinder pressure storage means for preliminarily storing a relationship between an operating state of the internal combustion engine and a reference in-cylinder pressure serving as a reference value of the in-cylinder pressure;
Reference in-cylinder pressure acquisition means for acquiring a reference in-cylinder pressure according to the acquired operation state based on the acquired operation state and the relationship stored in the reference in-cylinder pressure storage means;
When the acquired in-cylinder pressure becomes equal to the acquired reference in-cylinder pressure, the intake valve driving means is controlled to open the intake valve and start the intake valve opening period. A supply valve control means;
A control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine.
前記内燃機関の運転状態と前記給気弁開弁期間中であって前記給気弁及び前記排気弁がともに開弁している期間である掃気期間の基本となる基本掃気期間との関係を予め格納する基本掃気期間記憶手段と、
前記取得された運転状態と前記基本掃気期間記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基本掃気期間を取得する基本掃気期間取得手段と、
前記給気弁開弁期間の開始時期である給気弁開弁時期から前記取得された基本掃気期間が経過したときに前記排気弁を閉弁させて前記排気弁開弁期間が終了するように前記排気弁駆動手段を制御する排気弁制御手段と、
を備えた予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置。 A control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine according to claim 1,
The relationship between the operating state of the internal combustion engine and the basic scavenging period, which is the basis of the scavenging period during which the air supply valve and the exhaust valve are both open during the air supply valve opening period, Basic scavenging period storage means for storing;
Basic scavenging period acquisition means for acquiring a basic scavenging period according to the acquired operating state based on the acquired operating state and the relationship stored in the basic scavenging period storage means;
The exhaust valve is closed when the acquired basic scavenging period has elapsed from the supply valve opening timing, which is the start timing of the supply valve opening period, and the exhaust valve opening period ends. Exhaust valve control means for controlling the exhaust valve drive means;
A control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine.
前記排気弁制御手段は、前記排気弁を前記給気弁開弁期間の終了時期である前記給気弁閉弁時期よりも早く又は遅くとも同給気弁閉弁時期と同時に閉弁させるように前記排気弁駆動手段を制御する予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置。 The control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine according to claim 2,
The exhaust valve control means is configured to close the exhaust valve at the same time as the air supply valve closing timing at the earliest or later than the air supply valve closing timing, which is the end timing of the air supply valve opening period. A control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine for controlling exhaust valve driving means.
直前の燃焼の着火時期を推定する着火時期推定手段と、
前記内燃機関の運転状態と前記着火時期の基準値となる基準着火時期との関係を予め格納する基準着火時期記憶手段と、
前記取得された運転状態と前記基準着火時期記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準着火時期を取得する基準着火時期取得手段と、
前記推定された着火時期が前記取得された基準着火時期より遅くなるように前記取得された基本掃気期間を補正する基本掃気期間補正手段と、
を備えた予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置。 A control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine according to claim 2 or 3,
Ignition timing estimating means for estimating the ignition timing of the immediately preceding combustion,
Reference ignition timing storage means for storing in advance a relationship between the operating state of the internal combustion engine and a reference ignition timing which is a reference value of the ignition timing;
Reference ignition timing acquisition means for acquiring a reference ignition timing according to the acquired operation state based on the acquired operation state and the relationship stored in the reference ignition timing storage means;
Basic scavenging period correction means for correcting the acquired basic scavenging period so that the estimated ignition timing is later than the acquired reference ignition timing;
A control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine.
直前の燃焼の期間内の前記筒内圧が上昇する割合の最大値である最大圧力上昇率を取得する最大圧力上昇率取得手段と、
前記内燃機関の運転状態と前記最大圧力上昇率の基準値である基準最大圧力上昇率との関係を予め格納する基準最大圧力上昇率記憶手段と、
前記取得された運転状態と前記基準最大圧力上昇率記憶手段に格納されている関係とに基づいて同取得された運転状態に応じた基準最大圧力上昇率を取得する基準最大圧力上昇率取得手段と、
前記取得された最大圧力上昇率が前記取得された基準最大圧力上昇率より小さくなるように前記取得された基本掃気期間を補正する基本掃気期間補正手段と、
を備えた予混合圧縮自着火内燃機関の制御装置。
A control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine according to claim 2 or 3,
Maximum pressure increase rate acquisition means for acquiring a maximum pressure increase rate that is the maximum value of the rate at which the in-cylinder pressure increases during the immediately preceding combustion period;
Reference maximum pressure increase rate storage means for storing in advance a relationship between the operating state of the internal combustion engine and a reference maximum pressure increase rate which is a reference value of the maximum pressure increase rate;
Reference maximum pressure increase rate acquisition means for acquiring a reference maximum pressure increase rate according to the acquired operation state based on the acquired operation state and the relationship stored in the reference maximum pressure increase rate storage means; ,
Basic scavenging period correction means for correcting the acquired basic scavenging period so that the acquired maximum pressure increase rate is smaller than the acquired reference maximum pressure increase rate;
A control device for a premixed compression self-ignition internal combustion engine.
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004097919A Pending JP2005282466A (en) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Control device for premixed compression self-ignition internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005282466A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018193913A (en) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 株式会社Ihi | Engine controller |
-
2004
- 2004-03-30 JP JP2004097919A patent/JP2005282466A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018193913A (en) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 株式会社Ihi | Engine controller |
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