JP4675876B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に使用中の燃料の燃料性状を推定する機能を有する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device having a function of estimating the fuel property of a fuel in use.
特許文献1には、内燃機関の燃焼室内での熱発生量と相関のある熱発生量パラメータを算出し、熱発生量パラメータの変化に基づいて使用中の燃料の燃料性状を測定する手法が示されている。この手法によれば、熱発生量パラメータとしてPVκ(P:筒内圧、V:燃焼室容積、κ:混合気の比熱比近傍の定数)が使用され、PVκの最小値と最大値の差ΔPVκに基づいて使用中の燃料のセタン価が測定される。このとき、検出される差ΔPVκの平均値を算出し、この平均値に応じて予め設定されるマップを検索することにより、前記平均値がセタン価に変換される。
上記特許文献1に示された手法では、熱発生量パラメータの差ΔPVκをセタン価に変換するマップは、予め設定された単一のものが使用される。しかしながら、熱発生量とセタン価との関係は、機関運転状態や使用している燃料のセタン価によって変化するため、単一のマップでは機関運転状態やセタン価の変化によって、推定精度が低下するおそれがあった。
In the method shown in
本発明はこの点に着目してなされたものであり、燃料の燃焼による熱発生量に基づいて使用中の燃料の燃料性状をより正確に推定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to this point, and provides a control device for an internal combustion engine that can more accurately estimate the fuel property of the fuel in use based on the amount of heat generated by the combustion of the fuel. With the goal.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する主噴射及び該主噴射に先行するパイロット噴射を実行する燃料噴射手段と、噴射した燃料の燃焼状態に基づいて前記燃料の燃料性状を推定する燃料性状推定手段とを備える内燃機関の制御装置において、前記機関の回転数及び要求トルク(NE,TRQ)を検出する運転状態検出手段と、前記パイロット噴射した燃料が燃焼することによる熱発生量(IHR)を、前記燃焼状態を示す燃焼状態パラメータとして算出する燃焼状態パラメータ算出手段とを備え、前記燃料性状推定手段は、前記燃焼状態パラメータ(IHR)と、前記燃料性状を示す燃料性状パラメータ(CET)との関係を第1及び第2の直線で近似し、該第1及び第2の直線を用いて前記燃焼状態パラメータ(IHR)を前記燃料性状パラメータ(CET)に変換する変換手段を有し、該変換手段は、検出される機関回転数及び要求トルク(NE,TRQ)に応じて、前記第1及び第2の直線の傾きを示す第1及び第2の変換ゲイン(A,B)と、前記第1及び第2の直線の交点における前記燃焼状態パラメータの値に相当する閾値(IHR2)とを設定し、前記燃焼状態パラメータが前記閾値(IHR2)以下のときに前記第1の変換ゲイン(A)を適用して前記変換を行い、前記燃焼状態パラメータ(IHR)が前記閾値(IHR2)を超えるときに前記第2の変換ゲイン(B)を適用して前記変換を行い、前記第1の変換ゲイン(A)は、前記第2の変換ゲイン(B)より小さな値に設定されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a main injection for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, a fuel injection means for executing pilot injection preceding the main injection, and a combustion state of the injected fuel. and the control apparatus for an internal combustion engine and a fuel property estimating means, operating condition detecting means for detecting the rotational speed and the requested torque of the engine (NE, TRQ) for estimating the fuel property of the fuel based on the pilot injection Combustion state parameter calculation means for calculating a heat generation amount (IHR) due to combustion of the burned fuel as a combustion state parameter indicating the combustion state, and the fuel property estimation means includes the combustion state parameter (IHR) and , the relation between the fuel property parameter (CET) indicating the fuel property is approximated by the first and second straight lines, before using the first and second linear Combustion state parameter (IHR) has a conversion means for converting the fuel property parameter (CET), said conversion means, in accordance with the engine speed and the required torque is detected (NE, TRQ), the first and First and second conversion gains (A, B) indicating the slope of the second straight line, and a threshold value (IHR2) corresponding to the value of the combustion state parameter at the intersection of the first and second straight lines are set. When the combustion state parameter is equal to or lower than the threshold value (IHR2), the conversion is performed by applying the first conversion gain (A), and the combustion state parameter (IHR) exceeds the threshold value (IHR2). It said second applying a conversion gain (B) have the line the conversion, the first conversion gain (a) is characterized by being set to a value smaller than the second conversion gain (B) to And
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記変換手段は、前記第1の変換ゲイン(A)から前記第2の変換ゲイン(B)へ切り換えるときは前記変換ゲインを徐々に変化させる過渡制御を実行し、前記第2の変換ゲイン(B)から前記第1の変換ゲイン(A)へ切り換えるときは直ちに切換を実行することを特徴とする。
According to a second aspect of the invention, the control apparatus for an internal combustion engine according to
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置において、前記変換手段は、前記燃料性状の推定開始時は、前記第1の変換ゲイン(A)を適用することを特徴とする。
The invention according to claim 3, in the control apparatus for an internal combustion engine according to
請求項1に記載の発明によれば、パイロット噴射した燃料が燃焼することによる熱発生量が、燃焼状態を示す燃焼状態パラメータとして算出され、機関運転状態、すなわち機関回転数及び要求トルクに応じて設定される変換ゲインを用いて、燃焼状態パラメータを燃料性状パラメータに変換することにより、燃料性状の推定が行われる。より具体的には、燃焼状態パラメータと燃料性状パラメータとの関係が第1及び第2の直線で近似され、検出される機関回転数及び要求トルクに応じて、第1及び第2の直線の傾きを示す第1及び第2の変換ゲインと、第1及び第2の直線の交点における燃焼状態パラメータの値に相当する閾値とが設定され、燃焼状態パラメータが閾値以下のときに第1の変換ゲインを適用して変換が行われ、燃焼状態パラメータが閾値を超えるときに第2の変換ゲインを適用して変換が行われるので、機関運転状態の変化に拘わらず正確な推定を行うことができる。また燃焼状態パラメータとしては、パイロット噴射した燃料が燃焼することによる熱発生量が用いられるので、比較的負荷の高い機関運転状態において燃料性状を精度よく推定することができる。 According to the first aspect of the present invention, the amount of heat generated by the combustion of the pilot- injected fuel is calculated as a combustion state parameter indicating the combustion state, and depends on the engine operating state, that is, the engine speed and the required torque. The fuel property is estimated by converting the combustion state parameter into the fuel property parameter using the set conversion gain. More specifically, the relationship between the combustion state parameter and the fuel property parameter is approximated by the first and second straight lines, and the slopes of the first and second straight lines are determined according to the detected engine speed and the required torque. And a threshold value corresponding to the value of the combustion state parameter at the intersection of the first and second straight lines, and the first conversion gain when the combustion state parameter is equal to or less than the threshold value. Since the conversion is performed by applying the second conversion gain when the combustion state parameter exceeds the threshold value, the accurate estimation can be performed regardless of the change in the engine operation state. As the combustion state parameter, the amount of heat generated by the combustion of the pilot- injected fuel is used, so that the fuel property can be accurately estimated in a relatively heavy engine operation state.
請求項2に記載の発明によれば、第1の変換ゲインから第2の変換ゲインへ切り換えるときは、変換ゲインを徐々に変化させる過渡制御が行れ、第2の変換ゲインから第1の変換ゲインへ切り換えるときは直ちに切換が行われる。これにより、過渡制御の演算を単純化して演算装置の演算負荷を軽減することができる。また上記過渡制御を行うことにより、算出される燃焼状態パラメータが変動したときに、燃焼状態パラメータに応じて算出される燃料性状パラメータの変動を抑制し、高精度の燃料性状パラメータを得ることができる。また、パイロット噴射に対応する燃焼の熱発生量が燃焼状態パラメータとして使用され、第1の変換ゲインの方が、第2の変換ゲインより小さいので、第1の変換ゲインへの切換を直ちに実行することにより、算出される燃料性状パラメータの変動を抑制することができる。 According to the second aspect of the present invention, when switching from the first conversion gain to the second conversion gain, the transient control for gradually changing the conversion gain is performed, and the first conversion gain is changed to the first conversion gain. When switching to gain, switching is performed immediately. Thereby, the calculation of the transient control can be simplified and the calculation load of the calculation device can be reduced. Further, by performing the transient control, when the calculated combustion state parameter fluctuates, the fluctuation of the fuel property parameter calculated according to the combustion state parameter can be suppressed, and a highly accurate fuel property parameter can be obtained. . Further, the heat generation amount of combustion corresponding to the pilot injection is used as a combustion state parameter, towards the first conversion gain, since the second smaller than conversion gain immediately performing a handover to the first conversion gain As a result, fluctuations in the calculated fuel property parameter can be suppressed.
請求項3に記載の発明によれば、燃料性状の推定開始時は、第1の変換ゲインが適用される。パイロット噴射に対応する燃焼の熱発生量が燃焼状態パラメータとして使用され、第1の変換ゲインの方が、第2の変換ゲインより小さいので、推定開始当初において算出される燃料性状パラメータの変動を抑制することができる。 According to the third aspect of the present invention, the first conversion gain is applied at the start of estimation of the fuel property. Heat generation amount of combustion corresponding to the pilot injection is used as a combustion state parameter, towards the first conversion gain is because less than the second conversion gain, suppress the variation of the fuel property parameter calculated in the estimation beginning can do.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1及び図2は本発明の一実施形態にかかる内燃機関と、その制御装置の構成を示す図である。以下両図を合わせて参照して説明する。内燃機関(以下「エンジン」という)1は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁6が設けられている。燃料噴射弁6は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)4に電気的に接続されており、燃料噴射弁6の開弁時期及び開弁時間は、ECU4により制御される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and 2 are diagrams showing the configuration of an internal combustion engine and a control device therefor according to an embodiment of the present invention. The following description will be made with reference to both figures together. An internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 is a diesel engine that directly injects fuel into a cylinder, and a fuel injection valve 6 is provided in each cylinder. The fuel injection valve 6 is electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 4, and the valve opening timing and valve opening time of the fuel injection valve 6 are controlled by the
エンジン1は、吸気管7,排気管8、及びターボチャージャ9を備えている。ターボチャージャ9は、排気の運動エネルギにより回転駆動されるタービンと、タービンとシャフトを介して連結されたコンプレッサとを備えている。ターボチャージャ9は、エンジン1に吸入される空気の加圧(圧縮)を行う。
The
吸気管7のコンプレッサ下流側にはインタークーラ21が設けられ、さらにインタークーラ21の下流側には、スロットル弁22が設けられている。スロットル弁22は、アクチュエータ23により開閉駆動可能に構成されており、アクチュエータ23はECU4に接続されている。ECU4は、アクチュエータ23を介して、スロットル弁22の開度制御を行う。
An
排気管8と吸気管7との間には、排気を吸気管7に還流する排気還流通路25が設けられている。排気還流通路25には、還流させる排気を冷却する還流排気クーラ30と、還流排気クーラ30をバイパスするバイパス通路29と、還流排気クーラ30側とバイパス通路29側との切り換えを行う切換弁28と、排気還流量を制御するための排気還流制御弁(以下「EGR弁」という)26とが設けられている。EGR弁26は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はECU4により制御される。排気還流通路25、還流排気クーラ30、バイパス通路29、切換弁28、及びEGR弁26より、排気還流機構が構成される。EGR弁26には、その弁開度(弁リフト量)LACTを検出するリフトセンサ27が設けられており、その検出信号はECU4に供給される。
An exhaust
吸気管7には、吸入空気流量GAを検出する吸入空気流量センサ33、コンプレッサの下流側の吸気圧(過給圧)PBを検出する過給圧センサ34、吸気圧PIを検出する吸気圧センサ35、及び吸気温TIを検出する吸気温センサ36が設けられている。これらのセンサ33〜36は、ECU4と接続されており、センサ33〜36の検出信号は、ECU4に供給される。
The intake pipe 7 includes an intake air
排気管8の、タービンの下流側には、排気ガス中に含まれる炭化水素などの酸化を促進する触媒コンバータ31と、粒子状物質(主としてすすからなる)を捕集する粒子状物質フィルタ32とが設けられている。
On the downstream side of the turbine of the
エンジン1の各気筒には、筒内圧(燃焼圧力)を検出する筒内圧センサ2が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ2は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ2の検出信号は、ECU4に供給される。なお、筒内圧センサ2の検出信号は、実際には、筒内圧PCYLのクランク角度(時間)に対する微分信号(圧力変動)に相当するものであり、筒内圧PCYLは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。
Each cylinder of the
またエンジン1には、クランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ3が設けられている。クランク角度位置センサ3は、クランク角1度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はECU4に供給される。クランク角度位置センサ3は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ECU4に供給する。
The
ECU4には、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダルの操作量APを検出するアクセルセンサ37、エンジン1の冷却水温TWを検出する冷却水温センサ38、エンジン1により駆動される車両の車速VPを検出する車速センサ39、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ(図示せず)、及びエンジン1の吸気温TAを検出する吸気温センサ(図示せず)などが接続されており、これらのセンサの検出信号がECU4に供給される。
The ECU 4 includes an
ECU4は、エンジン1の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁6の制御信号を駆動回路5に供給する。駆動回路5は、燃料噴射弁6に接続されており、ECU4から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁6に供給する。これにより、ECU4から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。ECU4は、通常は1つの気筒についてパイロット噴射及び主噴射を実行する。
The ECU 4 supplies a control signal for the fuel injection valve 6 provided in the combustion chamber of each cylinder of the
ECU4は、増幅器10と、A/D変換部11と、パルス生成部13と、CPU(Central Processing Unit)14と、CPU14で実行されるプログラムを格納するROM(Read Only Memory)15と、CPU14が演算結果などを格納するRAM(Random Access Memory)16と、入力回路17と、出力回路18とを備えている。筒内圧センサ2の検出信号は、増幅器10に入力される。増幅器10は、入力される信号を増幅する。増幅器10により増幅された信号は、A/D変換部11に入力される。また、クランク角度位置センサ3から出力されるパルス信号は、パルス生成部13に入力される。
The
A/D変換部11は、バッファ12を備えており、増幅器10から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値(以下「圧力変化率」という)dp/dθに変換し、バッファ12に格納する。より具体的には、A/D変換部11には、パルス生成部13から、クランク角1度周期のパルス信号(以下「1度パルス」という)PLS1が供給されており、この1度パルスPLS1の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ12に格納する。筒内圧PCYLは、圧力変化率dp/dθを積算することにより算出される。
The A /
一方、CPU14には、パルス生成部13から、クランク角6度周期のパルス信号PLS6が供給されており、CPU14はこの6度パルスPLS6の周期でバッファ12に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、A/D変換部11からCPU14に対して割り込み要求を行うのではなく、CPU14が6度パルスPLS6の周期で読出処理を行う。
On the other hand, the pulse signal PLS6 with a crank angle of 6 degrees is supplied from the
入力回路17は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、CPU14に供給する。なお、エンジン回転数NEは、6度パルスPLSの周期から算出される。またエンジン1の要求トルクTRQは、アクセルペダル操作量APに応じて算出される。
The
CPU14は、エンジン運転状態に応じて目標排気還流量GEGRを算出し、目標排気還流量GEGRに応じてEGR弁26の開度を制御するデューティ制御信号を、出力回路18を介してEGR弁26に供給する。さらにCPU14は、以下に説明するように使用中の燃料のセタン価を推定する処理を実行し、推定したセタン価に応じた燃料噴射制御を行う。
The
図3は、セタン価の推定を行うモジュールの構成を示すブロック図である。このモジュールの機能は、CPU14で実行される処理により実現される。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a module that performs cetane number estimation. The function of this module is realized by processing executed by the
図3に示すモジュールは、熱発生量算出部41、第1設定値算出部42、第2設定値算出部43、第3設定値算出部44、変換部45、及び学習部46と備えている。熱発生量算出部41は、パイロット噴射に対応する燃焼の熱発生量IHRを算出する。具体的には、下記式(1)により熱発生率HRR[J/deg]を例えばクランク角度1度毎に算出し、さらに熱発生率HRRを図4に示す角度範囲RINTで積分することにより、発生量IHRを算出する。
The module shown in FIG. 3 includes a heat generation
HRR=κ/(κ−1)×PCYL×dV/dθ
+1/(κ−1)×VCYL×dp/dθ (1)
ここで、κは混合気の比熱比、PCYLは検出筒内圧、dV/dθは筒内容積増加率[m3/deg]、VCYLは気筒容積、dp/dθは筒内圧センサから出力される圧力変化率[kPa/deg]である。
HRR = κ / (κ−1) × PCYL × dV / dθ
+ 1 / (κ−1) × VCYL × dp / dθ (1)
Where κ is the specific heat ratio of the air-fuel mixture, PCYL is the detected cylinder pressure, dV / dθ is the cylinder volume increase rate [m 3 / deg], VCYL is the cylinder volume, and dp / dθ is the pressure output from the cylinder pressure sensor. Change rate [kPa / deg].
図4は、本実施形態におけるセタン価推定手法を説明するために、熱発生率HRRの推移を示す図であり、実線はセタン価42.8の燃料に対応し、破線はセタン価54.5の燃料に対応する。熱発生率HRRを図に示す角度範囲RINT(例えば上死点前10度から上死点後6度の範囲)で積分することにより得られる、パイロット噴射に対応する燃焼の熱発生量IHRは、燃料のセタン価が大きくなるほど増加することが実験により確認されている。例えば、図5に示すようにセタン価CETの増加に対して熱発生量IHRはほぼ直線的に増加する。図5において、CET1,CET2,及びCET3は、それぞれ例えば46,50,及び55である。セタン価CETが「50」程度のところで直線の傾き(ゲインA,B)が変化するため、本実施形態では、算出された熱発生量IHRに応じて使用するゲインを切り換えて、セタン価CETを算出するようにしている。 FIG. 4 is a diagram showing the transition of the heat generation rate HRR in order to explain the cetane number estimation method in the present embodiment, the solid line corresponds to the fuel having the cetane number of 42.8, and the broken line is the cetane number of 54.5. Corresponding to the fuel. The heat generation amount IHR of combustion corresponding to the pilot injection obtained by integrating the heat generation rate HRR in the angle range RINT shown in the figure (for example, a range of 10 degrees before top dead center to 6 degrees after top dead center) is Experiments have confirmed that the cetane number of fuel increases as the cetane number increases. For example, as shown in FIG. 5, the heat generation amount IHR increases almost linearly with increasing cetane number CET. In FIG. 5, CET1, CET2, and CET3 are, for example, 46, 50, and 55, respectively. Since the slope of the straight line (gains A and B) changes when the cetane number CET is about “50”, in this embodiment, the gain to be used is switched according to the calculated heat generation amount IHR, and the cetane number CET is changed. I am trying to calculate.
図3に戻り、第1設定値算出部42は、図5に示す第1セタン価CET1に対応する第1設定熱発生量IHR1を、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定された第1セタン価用のマップを検索することにより算出する。第2及び第3設定値算出部43,44は、それぞれエンジン回転数NE及び要求トルクに応じて第2セタン価用のマップ及び第3セタン価用のマップを検索し、第2セタン価CET2及び第3セタン価CET3に対応する第2及び第3設定熱発生量IHR2及びIHR3を算出する。
Returning to FIG. 3, the first set
第1設定熱発生量IHR1は、例えば図6に示すように設定される。破線が第1所定トルクTRQ1に対応し、細い実線が第2所定トルクTRQ2に対応し、太い実線が第3所定トルクTRQ3に対応する。第1〜第3所定トルクは、図に示したようにTRQ3>TRQ2>TRQ1という関係を有する。設定の傾向は単純なものではないが、おおむねエンジン回転数NEが増加するほど増加する傾向に、また要求トルクTRQが増加するほど減少する傾向に設定される。第2および第3設定熱発生量IHR2,IHR3も同様の傾向で設定される。またエンジン1の運転状態(エンジン回転数NE及び要求トルクTRQ)が同一であれば、図5に示すようにIHR1<IHR2<IHR3なる関係を有する。 The first set heat generation amount IHR1 is set as shown in FIG. 6, for example. A broken line corresponds to the first predetermined torque TRQ1, a thin solid line corresponds to the second predetermined torque TRQ2, and a thick solid line corresponds to the third predetermined torque TRQ3. The first to third predetermined torques have a relationship of TRQ3> TRQ2> TRQ1, as shown in the figure. Although the setting tendency is not simple, it is generally set so as to increase as the engine speed NE increases and to decrease as the required torque TRQ increases. The second and third set heat generation amounts IHR2, IHR3 are also set with the same tendency. Further, if the operating state of the engine 1 (engine speed NE and required torque TRQ) is the same, a relationship of IHR1 <IHR2 <IHR3 is established as shown in FIG.
変換部45は、算出される熱発生量IHR及び設定熱発生量IHR1〜IHR3を用いて、図7に示す処理を実行し、使用中の燃料のセタン価CETを算出する。図7に示す処理は、例えばエンジン1のピストンが上死点に達するタイミングに同期して実行される。
The
ステップS11では、セタン価推定の所定実行条件が成立しているか否かを判別する。この所定実行条件は、以下の1)〜4)の条件が全て満たされたときに成立する。 In step S11, it is determined whether or not a predetermined execution condition for cetane number estimation is satisfied. This predetermined execution condition is satisfied when the following conditions 1) to 4) are all satisfied.
1)過給圧PBの変化量(前回値と今回値の差)DPBの絶対値が所定変化量DP0(例えば6.7kPa(50mmHg))以下である。
2)吸入空気流量GAの変化量DGAの絶対値が所定変化量DG0(例えば15g/sec)以下である。
3)エンジン回転数NE及び要求トルクTRQが所定範囲内(例えばエンジン回転数NEが1500〜1900rpm、要求トルクTRQが8〜16Nm)にある。
4)車速VPが所定範囲内(例えば50〜150km/h)にある。
1) Change amount of supercharging pressure PB (difference between previous value and current value) The absolute value of DPB is less than or equal to a predetermined change amount DP0 (for example, 6.7 kPa (50 mmHg)).
2) The absolute value of the change amount DGA of the intake air flow rate GA is equal to or less than a predetermined change amount DG0 (for example, 15 g / sec).
3) The engine speed NE and the required torque TRQ are within predetermined ranges (for example, the engine speed NE is 1500 to 1900 rpm, and the required torque TRQ is 8 to 16 Nm).
4) The vehicle speed VP is within a predetermined range (for example, 50 to 150 km / h).
ステップS11の答が否定(NO)であるときは、アップカウントタイマTWAITの値を「0」に設定し(ステップS12)、低セタン価フラグFLCを「1」に設定する(ステップS14)。 If the answer to step S11 is negative (NO), the value of the upcount timer TWAIT is set to “0” (step S12), and the low cetane number flag FLC is set to “1” (step S14).
所定実行条件が成立すると、ステップS11からステップS13に進み、タイマTWAITの値が所定時間TST(例えば10秒)以上であるか否かを判別する。最初はこの答は否定(NO)であるので、前記ステップS14に進む。ステップS13で、TWAIT≧TSTであるときは、ステップS15に進み、下記式(2)により第1ゲインAを算出する。
ステップS16では、熱発生量IHRが第2設定熱発生量IHR2以下であるか否かを判別する。ステップS16の答が肯定(YES)であるときは、ステップS17に進み、第1ゲインAを用いて下記式(3)により、熱発生量IHRをセタン価CETに変換する。
CET=A×(IHR−IHR1)+CET1 (3)
In step S16, it is determined whether or not the heat generation amount IHR is equal to or less than the second set heat generation amount IHR2. When the answer to step S16 is affirmative (YES), the process proceeds to step S17, and the heat generation amount IHR is converted into a cetane number CET by the following equation (3) using the first gain A.
CET = A × (IHR−IHR1) + CET1 (3)
ステップS18では、低セタン価フラグFLCを「1」に設定し、本処理を終了する。 In step S18, the low cetane number flag FLC is set to “1”, and this process ends.
ステップS16で、熱発生量IHRが第2設定熱発生量IHR2より大きいときは、ステップS19に進み、低セタン価フラグFLCが「1」であるか否かを判別する。最初はFLC=1であるので、低セタン価フラグFLCを「0」に設定し(ステップS20)、過渡ゲインbを第1ゲインAに設定する(ステップS21)。そして、過渡ゲインbを用いて下記式(4)により、熱発生量IHRをセタン価CETに変換する(ステップS25)。最初は、過渡ゲインbは第1ゲインAと等しいので、図5に示す第1ゲインAに対応する直線を延長した破線の変換特性による演算が行われる。
CET=b×(IHR−IHR2)+CET2 (4)
When the heat generation amount IHR is larger than the second set heat generation amount IHR2 in step S16, the process proceeds to step S19, and it is determined whether or not the low cetane number flag FLC is “1”. Since FLC = 1 at first, the low cetane number flag FLC is set to “0” (step S20), and the transient gain b is set to the first gain A (step S21). Then, the heat generation amount IHR is converted into a cetane number CET by the following equation (4) using the transient gain b (step S25). Initially, since the transient gain b is equal to the first gain A, a calculation is performed based on the broken line conversion characteristic obtained by extending the straight line corresponding to the first gain A shown in FIG.
CET = b × (IHR−IHR2) + CET2 (4)
ステップS19で低セタン価フラグFLCが「0」であるときは、下記式(5)により第2ゲインBを算出する。
ステップS23では、下記式(6)により過渡ゲインbを更新する。式(6)のb’は、過渡ゲインbの前回値であり、αは過渡制御を行う回数N0(例えば100回)に応じて設定される過渡係数(<1.0)である。
b=b’+α×B/A (6)
In step S23, the transient gain b is updated by the following equation (6). In the equation (6), b ′ is the previous value of the transient gain b, and α is a transient coefficient (<1.0) set according to the number N0 (for example, 100 times) of transient control.
b = b ′ + α × B / A (6)
式(6)を用いて過渡ゲインbを更新すると、N0回演算後の過渡ゲインb(N0)は、下記式(7)で表される。
b(N0)=A+N0×α×B/A (7)
When the transient gain b is updated using the equation (6), the transient gain b (N0) after N0 operations is expressed by the following equation (7).
b (N0) = A + N0 × α × B / A (7)
したがって過渡ゲインb(N0)が第2ゲインBと等しいことを示す下記式(8)から、過渡係数αは下記式(9)で与えられる。
B=A+N0×α×B/A (8)
α=(B−A)×A/(N0×B) (9)
Therefore, from the following equation (8) indicating that the transient gain b (N0) is equal to the second gain B, the transient coefficient α is given by the following equation (9).
B = A + N0 × α × B / A (8)
α = (B−A) × A / (N0 × B) (9)
ステップS24では、過渡ゲインbが第2ゲインBより大きいか否かを判別し、その答が否定(NO)であるときは、前記ステップS25に進む。ステップS24でb>Bであるときは、ゲインBを用いて下記式(10)により、熱発生量IHRをセタン価CETに変換する(ステップS26)。
CET=B×(IHR−IHR2)+CET2 (10)
In step S24, it is determined whether or not the transient gain b is greater than the second gain B. If the answer to step S24 is negative (NO), the process proceeds to step S25. When b> B in step S24, the heat generation amount IHR is converted into a cetane number CET by the following equation (10) using the gain B (step S26).
CET = B × (IHR−IHR2) + CET2 (10)
図7の処理によれば、熱発生量IHRが第2設定熱発生量IHR2以下であるときは、第1ゲインAを用いて変換が行われ、熱発生量IHRが第2設定熱発生量IHR2より大きいときは、過渡ゲインbは最初に第1ゲインAに設定され、その後第2ゲインBに向かって徐々に増加するように設定される。そして、過渡ゲインbを用いて変換が行われる。最終的に過渡ゲインbが第2ゲインBに達すると、第2ゲインBを用いて変換が行われる。 According to the process of FIG. 7, when the heat generation amount IHR is equal to or less than the second set heat generation amount IHR2, conversion is performed using the first gain A, and the heat generation amount IHR is set to the second set heat generation amount IHR2. When it is larger, the transient gain b is first set to the first gain A and then set to gradually increase toward the second gain B. Then, conversion is performed using the transient gain b. When the transient gain b finally reaches the second gain B, conversion is performed using the second gain B.
図3に戻り、学習部46では、算出されたセタン価CETを下記式(11)に適用して、セタン価学習値CETLRNを算出する。
CETLRN=CAV×CET+(1−CAV)×CETLRN (11)
ここで、CAVは0から1の間の値に設定されるなまし係数、右辺のCETLRNは、前回算出値である。
Returning to FIG. 3, the
CETLRN = CAV × CET + (1−CAV) × CETLRN (11)
Here, CAV is an annealing coefficient set to a value between 0 and 1, and CETLRN on the right side is a previously calculated value.
このようにして算出されるセタン価学習値CETLRNを用いて、燃料噴射制御が行われる。したがって、式(11)によりなまし演算を行う前のセタン価CETのばらつきが小さいほど、セタン価学習値CETLRNが速く収束し、燃料噴射制御の精度を早期に高めることができる。 Fuel injection control is performed using the cetane number learning value CETLRN calculated in this way. Therefore, the smaller the variation of the cetane number CET before performing the smoothing calculation according to the equation (11), the faster the cetane number learned value CETLRN converges, and the accuracy of the fuel injection control can be increased earlier.
図3の処理では、熱発生量IHRをセタン価CETに変換する際に適用する変換ゲインを、第1ゲインAから第2ゲインBに切り換えるときに、過渡ゲインbを用いて徐々に第2ゲインBに近づけるように設定される。これにより、セタン価CETのばらつきを減少させ、精度のよいセタン価学習値CETLRNを早期に得ることができる。 In the process of FIG. 3, when the conversion gain applied when converting the heat generation amount IHR into the cetane number CET is switched from the first gain A to the second gain B, the second gain is gradually increased using the transient gain b. Set to be close to B. Thereby, the variation of the cetane number CET can be reduced, and the accurate cetane number learning value CETLRN can be obtained at an early stage.
図8(a)〜(c)は、それぞれセタン価55,49,及び46の燃料について、上記手法により算出されたセタン価CETの度数分布図を示し、同図(d)〜(f)は、それぞれセタン価55,49,及び46の燃料に対応する経時変化を示すタイムチャートである。図8において破線が所定実行条件が成立したときに直ちにセタン価推定処理を実行し、かつ上記過渡制御を行わない(熱発生量IHRが第2設定熱発生量IHR2を超えると直ちにゲインAからゲインBに切り換える)例に対応し、細い実線が所定実行条件成立時点から所定時間TST経過した後にセタン価推定処理を実行し、かつ上記過渡制御を行わない例に対応し、太い実線が、本実施形態のセタン価推定処理を実行した例に対応する。この図から明らかなように、本実施形態によれば、算出されるセタン価CETのばらつき及び時間変動を減少させ、安定した推定値を得ることができる。
FIGS. 8A to 8C show frequency distribution diagrams of the cetane number CET calculated by the above method for fuels having cetane numbers of 55, 49, and 46, respectively. 4 is a time chart showing changes with time corresponding to fuels with
また図7の処理によれば、第1ゲインAから第2ゲインBへ切り換えるときは過渡ゲインbによる過渡制御が行れ、第2ゲインBから第1ゲインAへ切り換えるときは直ちに切換が行われる。これにより、過渡ゲインbの演算を単純化してCPU14の演算負荷を軽減することができる。また、第1ゲインAの方が第2ゲインBより小さいので、第1ゲインAへの切換を直ちに実行することにより、算出されるセタン価CETの変動を抑制することができる。
Further, according to the processing of FIG. 7, when switching from the first gain A to the second gain B, the transient control by the transient gain b is performed, and when switching from the second gain B to the first gain A, the switching is performed immediately. . Thereby, the calculation of the transient gain b can be simplified and the calculation load of the
またセタン価の推定開始時は、第1ゲインAが使用される。第1ゲインAは、第2ゲインBより小さいので、推定開始当初において算出されるセタン価CETの変動を抑制することができる。 At the start of estimation of the cetane number, the first gain A is used. Since the first gain A is smaller than the second gain B, fluctuations in the cetane number CET calculated at the beginning of estimation can be suppressed.
本実施形態では、筒内圧センサ2及びECU4が燃料性状推定手段、燃焼状態パラメータ算出手段を構成し、ECU4が変換手段を構成する。具体的には、図3に示す熱発生量算出部41が燃焼状態パラメータ算出手段に相当し、第1〜第3設定値算出部42〜44、変換部45、及び学習部46が燃料性状推定手段に相当し、変換部45が変換手段に相当する。
In the present embodiment, the in-
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、エンジン1の全ての気筒に筒内圧センサ2を設け、全気筒の検出圧力変化率dp/dθを用いてセタン価推定処理を行っているが、いずれか1つの特定気筒のみに筒内圧センサを設け、その特定気筒において検出される圧力変化率dp/dθを用いてセタン価推定処理を行うようにしてもよい。また、4気筒の2つまたは3つの気筒に筒内圧センサを設けて、それらのセンサの出力を用いてセタン価推定処理を行うようにしてもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in-
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御装置にも適用が可能である。 The present invention can also be applied to a control device such as an engine for a marine propulsion device such as an outboard motor having a vertical crankshaft.
1 内燃機関
2 筒内圧センサ(燃料性状推定手段、燃焼状態パラメータ算出手段)
4 電子制御ユニット(燃料性状推定手段、燃焼状態パラメータ算出手段)
41 熱発生量算出部(燃焼状態パラメータ算出手段)
42 第1設定算出部(燃料性状推定手段)
43 第2設定算出部(燃料性状推定手段)
44 第3設定算出部(燃料性状推定手段)
45 変換部(変換手段)
46 学習部(燃料性状推定手段)
DESCRIPTION OF
4 Electronic control unit (fuel property estimation means, combustion state parameter calculation means)
41 Heat generation amount calculation unit (combustion state parameter calculation means)
42 1st setting calculation part (fuel property estimation means)
43 2nd setting calculation part (fuel property estimation means)
44 3rd setting calculation part (fuel property estimation means)
45 Conversion unit (conversion means)
46 Learning part (Fuel property estimation means)
Claims (3)
前記機関の回転数及び要求トルクを検出する運転状態検出手段と、
前記パイロット噴射した燃料が燃焼することによる熱発生量を、前記燃焼状態を示す燃焼状態パラメータとして算出する燃焼状態パラメータ算出手段とを備え、
前記燃料性状推定手段は、前記燃焼状態パラメータと、前記燃料性状を示す燃料性状パラメータとの関係を第1及び第2の直線で近似し、該第1及び第2の直線を用いて前記燃焼状態パラメータを前記燃料性状パラメータに変換する変換手段を有し、
該変換手段は、検出される機関回転数及び要求トルクに応じて、前記第1及び第2の直線の傾きを示す第1及び第2の変換ゲインと、前記第1及び第2の直線の交点における前記燃焼状態パラメータの値に相当する閾値とを設定し、
前記燃焼状態パラメータが前記閾値以下のときに前記第1の変換ゲインを適用して前記変換を行い、前記燃焼状態パラメータが前記閾値を超えるときに前記第2の変換ゲインを適用して前記変換を行い、
前記第1の変換ゲインは、前記第2の変換ゲインより小さな値に設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。 Fuel injection means for executing main injection for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine and pilot injection preceding the main injection, and fuel property estimation means for estimating the fuel property of the fuel based on the combustion state of the injected fuel An internal combustion engine control device comprising:
Operating state detecting means for detecting the engine speed and required torque;
A combustion state parameter calculating means for calculating a heat generation amount due to combustion of the pilot injected fuel as a combustion state parameter indicating the combustion state;
The fuel property estimation means approximates the relationship between the combustion state parameter and the fuel property parameter indicating the fuel property with first and second straight lines, and uses the first and second straight lines to calculate the combustion state parameter. Conversion means for converting the parameter into the fuel property parameter ,
The conversion means, in accordance with the engine speed and the required torque is detected, the first and first and second conversion gain indicating the inclination of the second straight line, the intersection of the first and second linear A threshold value corresponding to the value of the combustion state parameter at
The conversion is performed by applying the first conversion gain when the combustion state parameter is less than or equal to the threshold, and the second conversion gain is applied when the combustion state parameter exceeds the threshold. There line,
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the first conversion gain is set to a value smaller than the second conversion gain .
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