JP6848919B2 - Engine control method and control device - Google Patents
Engine control method and control device Download PDFInfo
- Publication number
- JP6848919B2 JP6848919B2 JP2018064934A JP2018064934A JP6848919B2 JP 6848919 B2 JP6848919 B2 JP 6848919B2 JP 2018064934 A JP2018064934 A JP 2018064934A JP 2018064934 A JP2018064934 A JP 2018064934A JP 6848919 B2 JP6848919 B2 JP 6848919B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- amount
- cylinder
- increase
- refrigerant
- knocking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 84
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 69
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 69
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 claims description 63
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 43
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 43
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 43
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 32
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 8
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 96
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 78
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 102100032566 Carbonic anhydrase-related protein 10 Human genes 0.000 description 9
- 101000867836 Homo sapiens Carbonic anhydrase-related protein 10 Proteins 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
本発明は、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒を備えたエンジンの制御方法および制御装置に関する。 The present invention relates to and control device controls how the engine having a cylinder mixture of air and fuel containing gasoline is burned.
従来、エンジンの分野では、エンジン負荷が高いとき等に局所的にノッキングという異常燃焼が発生する場合があることが知られている。ノッキングは、気筒内の圧力高いノッキングノッキングが発生するのを防止するための種々の対策が行われている。具体的には、エンジン負荷が高く燃焼室内の温度が高い条件では、主たる燃焼とは別に燃焼室の外周部等において燃料と空気との混合気が自着火燃焼し、高い圧力波が生じてノッキングつまりシリンダやピストンの振動が生じる。ノッキングが生じると、騒音が増大するとともにピストン等が損傷するおそれがあり、これを防止することが求められている。 Conventionally, in the field of an engine, it is known that abnormal combustion called knocking may occur locally when an engine load is high or the like. For knocking, various measures are taken to prevent knocking with high pressure in the cylinder from occurring. Specifically, under the condition that the engine load is high and the temperature in the combustion chamber is high, the air-fuel mixture of fuel and air self-ignites and burns in the outer periphery of the combustion chamber separately from the main combustion, and a high pressure wave is generated and knocking occurs. That is, vibration of the cylinder and the piston occurs. When knocking occurs, noise may increase and the piston or the like may be damaged, and it is required to prevent this.
例えば、特許文献1には、エンジン本体にノッキングを検出するノックセンサを設け、ノックセンサによってノッキングが検出されると点火時期を遅角して、ノッキングの発生を回避するように構成されたエンジンが開示されている。
For example, in
ノックセンサを用いてノッキングを検出する方法では、ノッキングが生じてはじめてノッキングが生じやすい運転状態にあることが判明する。そのため、ノッキングが連続して発生することしか回避できず、ノッキングの発生自体を防止することはできない。つまり、ノッキングの発生を充分に抑制することができない。 In the method of detecting knocking using a knock sensor, it is found that knocking is likely to occur only after knocking occurs. Therefore, it is possible to avoid only the continuous occurrence of knocking, and it is not possible to prevent the occurrence of knocking itself. That is, the occurrence of knocking cannot be sufficiently suppressed.
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、ノッキングをより確実に抑制することが可能なエンジンの制御方法および制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object thereof is to provide a control how your good beauty control system for an engine capable of more reliably suppress the knocking.
前記課題を解決するために、本願発明者らは、鋭意研究の結果、混合気の燃焼が開始する前つまり高温酸化反応が開始する前に低温酸化反応が生じたときは、ノッキングが生じる可能性が非常に高いことを突き止めた。 In order to solve the above problems, as a result of diligent research, the inventors of the present application may cause knocking when the low temperature oxidation reaction occurs before the combustion of the air-fuel mixture starts, that is, before the high temperature oxidation reaction starts. Was found to be very high.
低温酸化反応とは、冷却損失を上回るわずかな発熱を伴う反応であり、燃焼室(気筒)内の温度が高いときに、酸素ラジカル等によって、燃料を構成する炭化水素から水素が引き抜かれることで開始する反応である。低温酸化反応は、火炎を生じさせながら高い熱エネルギーを発する反応である高温酸化反応が開始される前、つまり、いわゆる燃焼が開始される前に、生じる。ノッキングが生じるのも燃焼室内の温度が高いときである。従って、上記のように、混合気が低温酸化反応したときに、その後、ノッキングが生じるのは、燃焼室内の温度が高い状態にあることに起因していると考えられる。 The low-temperature oxidation reaction is a reaction that involves a slight amount of heat generation that exceeds the cooling loss. When the temperature inside the combustion chamber (cylinder) is high, hydrogen is extracted from the hydrocarbons that make up the fuel by oxygen radicals and the like. It is a reaction to start. The low-temperature oxidation reaction occurs before the high-temperature oxidation reaction, which is a reaction that emits high thermal energy while causing a flame, is started, that is, before so-called combustion is started. Knocking also occurs when the temperature in the combustion chamber is high. Therefore, as described above, when the air-fuel mixture undergoes a low-temperature oxidation reaction, the subsequent knocking is considered to be due to the high temperature in the combustion chamber.
ここで、前記のように、低温酸化反応は、混合気の燃焼が開始する前であってノッキングが生じる時期よりも十分に早い時期に生じる。従って、低温酸化反応の発生度合を表す低温酸化反応レベルに基づいてノッキングの発生を予測すれば、ノッキングの発生の予測をノッキングが発生する時期に対して十分に早い時期に実施することが可能になる。 Here, as described above, the low-temperature oxidation reaction occurs before the combustion of the air-fuel mixture starts and at a time sufficiently earlier than the time when knocking occurs. Therefore, if the occurrence of knocking is predicted based on the low temperature oxidation reaction level, which indicates the degree of occurrence of the low temperature oxidation reaction, it is possible to predict the occurrence of knocking at a sufficiently earlier time than the time when knocking occurs. Become.
一方、低温酸化反応レベルが高ければ非常に高い確率でノッキングが生じるものの、低温酸化反応レベルが高いときであってもノッキングが生じないときがあること、および、低温酸化反応レベルが低いもかかわらずノッキングが生じるときがあるという知見を得た。これに対して、本願発明者らは、さらに、高温酸化反応の開始後の燃焼が急峻である方が、ノッキングが発生しやすいことを突き止めた。 On the other hand, if the low temperature oxidation reaction level is high, knocking occurs with a very high probability, but knocking may not occur even when the low temperature oxidation reaction level is high, and despite the low low temperature oxidation reaction level. We obtained the finding that knocking may occur. On the other hand, the inventors of the present application have further found that knocking is more likely to occur when the combustion after the start of the high-temperature oxidation reaction is steep.
本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒と、当該気筒内の圧力である筒内圧を検出する検出手段とを含むエンジンを制御する方法であって、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、前記特定期間の一部である第1期間中の熱発生率の増加量を算出する第1算出工程と、前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、前記特定期間に含まれかつ前記第1期間よりも遅角側に設定された第2期間中の筒内圧の上昇量を算出する第2算出工程と、前記第1算出工程で算出された熱発生率の増加量が基準増加量以上であるという第1の条件が成立した場合に、前記気筒内の温度を低下させるための冷媒を前記気筒に供給するノック抑制工程とを含み、前記ノック抑制工程は、前記第1の条件が成立するのに応じて前記冷媒の供給を開始する第1ステップと、前記第1ステップの実施後、前記第2算出工程で算出された筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量以上であるという第2の条件が成立した場合に前記冷媒の供給を既定の終了時期まで継続し、当該第2の条件が成立しなかった場合に前記終了時期よりも前に前記冷媒の供給を停止する第2ステップとを含む、ことを特徴とするエンジンの制御方法を提供する(請求項1)。 The present invention has been made based on the above findings, the cylinder air-fuel mixture of fuel and air containing gasoline is burned, and detection means for detecting a cylinder pressure which is a pressure in the cylinder A method of controlling the engine, including heat during the first period, which is part of the specific period , based on the in-cylinder pressure detected by the detection means during the specific period from the late compression stroke to the early expansion stroke. During the first calculation step of calculating the increase amount of the occurrence rate and the second period included in the specific period and set to the retard side from the first period based on the in-cylinder pressure during the specific period. When the second calculation step of calculating the increase amount of the in-cylinder pressure and the first condition that the increase amount of the heat generation rate calculated in the first calculation step is equal to or more than the reference increase amount are satisfied, the cylinder a coolant to reduce the temperature of the inner saw including a knock suppression supplying to said cylinder, said knock suppression step, first to initiate the supply of the refrigerant in response to the first condition is satisfied When the second condition that the increase amount of the in-cylinder pressure calculated in the second calculation step is equal to or more than the reference pressure increase amount is satisfied after the step and the first step, the supply of the refrigerant is defined. continue until the end time, the second step and the including second condition for stopping the supply of the refrigerant before the end timing if not satisfied, the control method for an engine, characterized in that Provide (claim 1).
この方法によれば、ノッキングの発生と相関があり且つノッキングが発生するタイミングよりも早期に生じる低温酸化反応の発生度合いを表す第1期間中の熱発生率の増加量と、当該第1期間よりも遅角側の第2期間中の筒内圧の上昇量とが算出されるため、これらの算出値に基づいて、ノッキングが発生する可能性が高いことを早期に検知することができるとともにノッキングの発生を精度よく判定することができる。そして、その結果に基づいて冷媒を効果的に気筒内に供給することができノッキングをより確実に抑制することができる。 According to this method, the amount of increase in the heat generation rate during the first period, which indicates the degree of occurrence of the low-temperature oxidation reaction that correlates with the occurrence of knocking and occurs earlier than the timing at which knocking occurs, and from the first period. Since the amount of increase in the in-cylinder pressure during the second period on the retard side is calculated, it is possible to detect at an early stage that knocking is likely to occur based on these calculated values, and knocking. The occurrence can be determined accurately. Then, based on the result, the refrigerant can be effectively supplied into the cylinder, and knocking can be suppressed more reliably.
特に、第1期間中の熱発生率の増加量が基準増加量以上と判定されると冷媒の噴射が開始され、その後第2期間中の筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量以上と判定されるか否かに応じて冷媒の噴射が継続または停止されるので、冷媒をより確実に適切な時期に気筒内に供給してノッキングの発生を防止することができるとともに、ノッキングが発生しない場合に冷媒が気筒内に供給されて気筒内の温度が過度に低下するのを防止することができる。 In particular, when it is determined that the amount of increase in the heat generation rate during the first period is equal to or greater than the reference increase amount, the refrigerant injection is started, and then the amount of increase in the in-cylinder pressure during the second period is determined to be equal to or greater than the reference pressure increase amount. Since the injection of the refrigerant is continued or stopped depending on whether or not the refrigerant is injected, the refrigerant can be more reliably supplied into the cylinder at an appropriate time to prevent the occurrence of knocking, and when knocking does not occur. It is possible to prevent the refrigerant from being supplied into the cylinder and the temperature inside the cylinder from dropping excessively.
前記方法において、前記エンジンは、前記気筒に燃料を噴射するインジェクタを備え、前記インジェクタは、圧縮上死点よりも前に燃料を噴射するメイン噴射を少なくとも実施し、前記ノック抑制工程により前記気筒に供給される冷媒は、前記メイン噴射よりも後に前記インジェクタから追加で噴射される燃料である、のが好ましい(請求項2)。 In the method, the engine comprises an injector that injects fuel into the cylinder, the injector performing at least a main injection that injects fuel before compression top dead center, and the knock suppression step into the cylinder. The supplied refrigerant is preferably fuel that is additionally injected from the injector after the main injection (claim 2 ).
この方法によれば、冷媒を気筒に供給するための装置を別途設ける必要がない。 According to this method, it is not necessary to separately provide a device for supplying the refrigerant to the cylinder.
また、本発明は、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気が燃焼する気筒を備えたエンジンの制御装置であって、前記気筒内の圧力である筒内圧を検出する検出手段と、前記気筒内の温度を低下させるための冷媒を前記気筒内へ供給する冷媒供給手段と、前記冷媒供給手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、前記特定期間の一部である第1期間中の熱発生率の増加量を算出し、当該熱発生率の増加量が基準増加量以上であるという第1の条件が成立するのに応じて前記冷媒供給手段に前記冷媒の供給を開始させるとともに、前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、前記特定期間に含まれかつ前記第1期間よりも遅角側に設定された第2期間中の筒内圧の上昇量を算出し、当該筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量以上であるという第2の条件が成立すると前記冷媒の供給が既定の終了時期まで継続され、当該第2の条件が成立しなかった場合には前記終了時期よりも前に前記冷媒の供給が停止されるように、前記冷媒供給手段を制御する、ことを特徴とするエンジンの制御装置を提供する(請求項3)。 Further, the present invention is an engine control device including a cylinder in which a mixture of fuel containing gasoline and air is burned, and is a detection means for detecting the in-cylinder pressure which is the pressure in the cylinder, and the cylinder. A refrigerant supply means for supplying a refrigerant for lowering the temperature inside the cylinder and a control means for controlling the refrigerant supply means are provided, and the control means has a specific period from the latter stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke. Based on the in-cylinder pressure detected by the detection means, the amount of increase in the heat generation rate during the first period, which is a part of the specific period, is calculated, and the amount of increase in the heat generation rate is equal to or greater than the reference increase amount. The first condition is satisfied, the refrigerant supply means is started to supply the refrigerant, and the first condition is included in the specific period and is included in the specific period based on the in-cylinder pressure during the specific period. The amount of increase in the in-cylinder pressure during the second period set on the retard side of the period is calculated, and when the second condition that the amount of increase in the in-cylinder pressure is equal to or greater than the reference pressure increase amount is satisfied, the refrigerant is supplied. Is continued until the predetermined end time , and if the second condition is not satisfied, the refrigerant supply means is controlled so that the supply of the refrigerant is stopped before the end time. A control device for a characteristic engine is provided ( claim 3 ).
この装置によれば、ノッキングが発生する可能性が高いことを早期に検知することができるとともにノッキングの発生を精度よく判定することができる。そして、その結果に基づいて冷媒を効果的に気筒に供給することができノッキングをより確実に抑制することができる。 According to this device, it is possible to detect at an early stage that knocking is likely to occur, and it is possible to accurately determine the occurrence of knocking. Then, based on the result, the refrigerant can be effectively supplied to the cylinder, and knocking can be suppressed more reliably.
以上説明したように、本発明によれば、ノッキングをより確実に抑制することが可能になる。 As described above, according to the present invention, knocking can be suppressed more reliably.
(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明のエンジンの制御装置が適用されるエンジンシステムの構成を示す図である。本実施形態のエンジンシステムは、4ストロークのエンジン本体1と、エンジン本体1に燃焼用の空気を導入するための吸気通路20と、エンジン本体1で生成された排気を排出するための排気通路30とを備える。
(1) Overall Configuration of Engine FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine system to which the control device of the engine of the present invention is applied. The engine system of the present embodiment includes a 4-stroke engine
エンジン本体1は、例えば、4つの気筒2が図1の紙面と直交する方向に直列に配置された直列4気筒エンジンである。このエンジンシステムは車両に搭載され、エンジン本体1は車両の駆動源として利用される。本実施形態では、エンジン本体1は、ガソリンを含む燃料の供給を受けて駆動される。なお、燃料は、バイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。
The
エンジン本体1は、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上面に設けられたシリンダヘッド4と、気筒2に往復動(上下動)可能に嵌装されたピストン5とを有する。
The
ピストン5の上方には燃焼室6が形成されている。燃焼室6はいわゆるペントルーフ型であり、シリンダヘッド4の下面で構成される燃焼室6の天井面は吸気側および排気側の2つの傾斜面からなる三角屋根状をなしている。ピストン5の冠面には、その中心部を含む領域をシリンダヘッド4とは反対側(下方)に凹ませたキャビティが形成されている。なお、ここでは、ピストン5の位置や混合気の燃焼状態によらず気筒2の内側空間のうちピストン5の冠面と燃焼室6の天井面との間の空間を、燃焼室6という。
A combustion chamber 6 is formed above the
エンジン本体1の幾何学的圧縮比、つまり、ピストン5が下死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積との比は、15以上20以下(例えば17程度)に設定されている。
The geometric compression ratio of the
シリンダヘッド4には、吸気通路20から供給される空気を気筒2(燃焼室6)内に導入するための吸気ポート9と、気筒2内で生成された排気を排気通路30に導出するための排気ポート10とが形成されている。これら吸気ポート9と排気ポート10とは、気筒2毎にそれぞれ2つずつ形成されている。
The cylinder head 4 has an
シリンダヘッド4には、各吸気ポート9の気筒2側の開口をそれぞれ開閉する吸気弁11と、各排気ポート10の気筒2側の開口をそれぞれ開閉する排気弁12とが設けられている。
The cylinder head 4 is provided with an
シリンダヘッド4には、燃料を噴射するインジェクタ14が設けられている。インジェクタ14は、噴射口が形成された先端部が燃焼室6の天井面の中央付近に位置して燃焼室6の中央を臨むように取り付けられている。インジェクタ14は、その先端に複数の噴口を有し、燃焼室の天井面の中央付近からピストン5の冠面に向かって、気筒2の中心軸を中心としたコーン状(詳しくはホローコーン状)に燃料を噴射するように構成されている。コーンのテーパ角(噴霧角)は、例えば90°〜100°である。なお、インジェクタ14の具体的な構成はこれに限らず、単噴口のものであってもよい。
The cylinder head 4 is provided with an
インジェクタ14は、不図示の高圧ポンプから圧送された燃料を燃焼室6内に噴射する。インジェクタ14の噴射圧は、ノッキングが発生しやすい高負荷域では、30MPa以上に高められ、高負荷域では、インジェクタ14から高圧で燃料が噴射される。なお、この噴射圧は、最大で70MPa程度まで高められるのが好ましい。この場合は、エンジンの高負荷域において50MPa〜70Maの範囲の噴射圧で燃料が噴射される。
The
シリンダヘッド4には、燃焼室6内の混合気を点火するための点火プラグ13が設けられている。点火プラグ13の先端には、火花を放電して混合気を点火し混合気に点火エネルギーを付与する電極が形成されている。点火プラグ13は、その先端が燃焼室6の天井面の中央付近に位置して燃焼室6の中央を臨むように配置されている。
The cylinder head 4 is provided with a
吸気通路20には、上流側から順に、エアクリーナ21と、吸気通路20を開閉するためのスロットルバルブ22とが設けられている。本実施形態では、エンジンの運転中、スロットルバルブ22は基本的に全開もしくはこれに近い開度に維持されており、エンジンの停止時等の限られた運転条件のときにのみ閉弁されて吸気通路20を遮断する。
The
排気通路30には、排気を浄化するための浄化装置31が設けられている。浄化装置31は、例えば、三元触媒を内蔵している。
The
排気通路30には、排気通路30を通過する排気つまり既燃ガスの一部をEGRガスとして吸気通路20に還流するためのEGR装置40が設けられている。EGR装置40は、吸気通路20のうちスロットルバルブ22よりも下流側の部分と排気通路30のうち浄化装置31よりも上流側の部分とを連通するEGR通路41、および、EGR通路41を開閉するEGRバルブ42を有する。また、本実施形態では、EGR通路41に、これを通過するEGRガスを冷却するためのEGRクーラ43が設けられており、EGRガスはEGRクーラ43にて冷却された後吸気通路20に還流される。
The
(2)制御系統
(2−1)システム構成
図2は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、PCM(パワートレイン・コントロール・モジュール、制御手段)100によって統括的に制御される。PCM100は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
(2) Control system (2-1) System configuration FIG. 2 is a block diagram showing an engine control system. The engine system of this embodiment is collectively controlled by a PCM (powertrain control module, control means) 100. As is well known, the
車両には各種センサが設けられており、PCM100はこれらセンサと電気的に接続されている。例えば、シリンダブロック3には、エンジン回転数を検出するクランク角センサSN1が設けられている。また、吸気通路20には、これを通って各気筒2に吸入される空気量を検出するエアフローセンサSN2が設けられている。また、シリンダヘッド4には、燃焼室6内の圧力を検出する筒内圧センサSN3が設けられている。筒内圧センサSN3は、各気筒2にそれぞれ1つずつ設けられている。また、排気通路30には、排気通路20を流通する排気ガスの酸素濃度である排気酸素濃度を検出するための排気O2センサSN4が設けられている。また、車両には、運転者により操作される図外のアクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサSN5が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサSN3が、請求項における検出手段として機能する。
Various sensors are provided in the vehicle, and the
PCM100は、これらセンサSN1〜SN5等からの入力信号に基づいて種々の演算を実行して、点火プラグ13、インジェクタ14、スロットルバルブ22、EGRバルブ42等のエンジンの各部を制御する。
The
(2−2)基本制御
図3は、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジン負荷とした制御マップである。
(2-2) Basic Control FIG. 3 is a control map in which the horizontal axis is the engine speed and the vertical axis is the engine load.
本実施形態では、エンジン負荷が予め設定された第1基準負荷Tq1未満であってノッキングが生じ難い低負荷領域Bと、エンジン負荷が基準負荷Tq1以上でありノッキングが生じやすい高負荷領域Aとが設定されている。高負荷領域Aでは、ノッキングの発生を抑制するべく、後述するノック判定が行われ、このノック判定の結果に応じて適宜ノック回避制御が実施される。本実施形態では、前記のように、エンジン本体1の幾何学的圧縮比が15以上に設定されており、燃焼室6内の温度が非常に高い温度にまで高められる。従って、特にノッキングが生じやすい。
In the present embodiment, the low load region B in which the engine load is less than the preset first reference load Tq1 and knocking is unlikely to occur, and the high load region A in which the engine load is equal to or more than the reference load Tq1 and knocking is likely to occur. It is set. In the high load region A, a knock determination described later is performed in order to suppress the occurrence of knocking, and knock avoidance control is appropriately performed according to the result of the knock determination. In the present embodiment, as described above, the geometric compression ratio of the
高負荷領域Aは、さらに、エンジン回転数が予め設定された基準回転数N1未満の高負荷低速領域A1と、エンジン回転数が基準回転数N1以上の高負荷高速領域A2とに区画されている。 The high load region A is further divided into a high load low speed region A1 in which the engine speed is less than the preset reference speed N1 and a high load high speed region A2 in which the engine speed is equal to or higher than the reference speed N1. ..
本実施形態では、エンジン回転数が基準回転数N1未満の領域(領域A1および領域B1)では、点火アシストによる圧縮自着火燃焼(SPCCI燃焼、SPCCI:SPark Controlled Compression Ignition)が実施される。圧縮自着火燃焼では、まず、圧縮上死点(TDC)よりも前にインジェクタ14から燃焼室6内に燃料が噴射される。この燃料は圧縮上死点付近までに空気と混合する。燃焼室6に形成されたこの混合気に、圧縮上死点付近において点火プラグ13から放電が行われる。これにより、点火プラグ13周りの混合気が強制的に着火される。そして、点火プラグ13周りから周囲に火炎が伝播していき、周囲の混合気が昇温されて自着火する。
In the present embodiment, in the region where the engine speed is less than the reference speed N1 (region A1 and region B1), compression self-ignition combustion (SPCCI combustion, SPCCI: Spark Control Compression Ignition) by ignition assist is carried out. In compression self-ignition combustion, first, fuel is injected from the
一方、エンジン回転数が基準回転数N1以上の領域(領域A2および領域B2)では、混合気を所望の時期に自着火させることが困難になるため、通常のガソリンエンジンにおいて採用されるSI燃焼(火花点火燃焼、SI:Spark Ignition)が実施される。SI燃焼は、混合気のほぼ全体を火炎伝播によって燃焼させる燃焼形態であり、圧縮上死点付近において点火プラグ13から放電が行われて、点火プラグ13周りの混合気が強制的に着火される。そして、点火プラグ13周りから周囲に火炎が伝播していき、残りの混合気が火炎伝播によって強制的に燃焼する。
On the other hand, in the region (region A2 and region B2) where the engine speed is equal to or higher than the reference speed N1, it becomes difficult to self-ignite the air-fuel mixture at a desired time. Spark ignition combustion, SI: Spark Ignition) is carried out. SI combustion is a combustion form in which almost the entire air-fuel mixture is burned by flame propagation. Discharge is performed from the
(2−3)ノック回避制御(ノック抑制工程)
次に、高負荷領域Aにて実施されるノック回避制御について図4を用いて説明する。
(2-3) Knock avoidance control (knock suppression step)
Next, knock avoidance control performed in the high load region A will be described with reference to FIG.
本実施形態では、ノッキングを回避するために、ノック回避制御として、燃焼中の混合気にインジェクタ14から燃料を噴射する制御が実施される。
In the present embodiment, in order to avoid knocking, control of injecting fuel from the
図4は、高負荷領域AのうちSI燃焼が実施される領域(A2)における燃料の噴射タイミングと点火タイミングと熱発生率の一例を示した図である。図4の実線に示すように、例えば、この領域では、ノック回避制御が実施されない通常時は、吸気行程の後期に1回だけ燃料噴射Q1が実施される。そして、圧縮上死点の近傍において(図7の例では圧縮上死点で)点火プラグ13により混合気に点火が行われる。燃料噴射Q1は、要求されるエンジントルクを実現するためのメイン噴射である。つまり、メイン噴射Q1は、ノッキングの有無にかかわらず実施される。メイン噴射Q1の噴射量は、基本的に、エンジントルクの要求値に対応する量とされる。
FIG. 4 is a diagram showing an example of fuel injection timing, ignition timing, and heat generation rate in the region (A2) where SI combustion is performed in the high load region A. As shown by the solid line in FIG. 4, for example, in this region, the fuel injection Q1 is performed only once in the latter half of the intake stroke in the normal time when the knock avoidance control is not performed. Then, the air-fuel mixture is ignited by the
これに対して、ノック回避制御が実施されたときは、図4の破線に示すように、メイン噴射Q1に係る燃料の燃焼が開始した後に、追加噴射Q2が実施される。なお、この燃焼は、後述するように、高温酸化反応のことであり、追加噴射Q2は高温酸化反応が開始した後に実施される。 On the other hand, when the knock avoidance control is executed, as shown by the broken line in FIG. 4, the additional injection Q2 is executed after the combustion of the fuel related to the main injection Q1 is started. As will be described later, this combustion is a high-temperature oxidation reaction, and the additional injection Q2 is carried out after the high-temperature oxidation reaction has started.
燃焼中の混合気に対して燃料が噴射されると、混合気の温度は低下し、ノッキングの発生は抑制される。特に、本実施形態では、高圧で燃料が噴射されることでノッキングの発生が効果的に抑制される。具体的には、ノッキングは、燃焼室6内において局所的に混合気が高温となることで発生する。これに対して、本実施形態では、混合気に高圧で燃料が噴射されるため、混合気を撹拌することができ局所的な高温場を消滅させることができる。 When fuel is injected into the combustion air-fuel mixture, the temperature of the air-fuel mixture is lowered and the occurrence of knocking is suppressed. In particular, in the present embodiment, the occurrence of knocking is effectively suppressed by injecting fuel at a high pressure. Specifically, knocking occurs when the air-fuel mixture locally becomes hot in the combustion chamber 6. On the other hand, in the present embodiment, since the fuel is injected at a high pressure in the air-fuel mixture, the air-fuel mixture can be agitated and the local high temperature field can be extinguished.
追加噴射Q2の量は、メイン噴射Q1の量に比べて十分に少なく設定されている。本実施形態では、追加噴射Q2の量は、メイン噴射Q1の噴射量と追加噴射Q2の噴射量とを合わせた量つまり1燃焼サイクルで燃焼室6に噴射される燃料の総量の10%以下の量に設定されている。例えば、追加噴射Q2の量は、燃料の総量の5%程度に設定されている。 The amount of the additional injection Q2 is set to be sufficiently smaller than the amount of the main injection Q1. In the present embodiment, the amount of the additional injection Q2 is 10% or less of the total amount of the fuel injected into the combustion chamber 6 in one combustion cycle, that is, the total amount of the injection amount of the main injection Q1 and the injection amount of the additional injection Q2. The amount is set. For example, the amount of additional injection Q2 is set to about 5% of the total amount of fuel.
追加噴射Q2は、メイン噴射Q1によって生じる全熱発生量のうちの20%程度の量の熱発生が生じる時期に実施されるのが好ましく、この時期よりも過度に遅角側の時期で追加噴射Q2が実施されると空気との混合が悪化してスモークの発生量が増大するおそれがある。そこで、本実施形態では、追加噴射Q2を、予め設定された追加噴射終了時期(終了時期)までに実施する。追加噴射終了時期は、燃焼期間に含まれる時期(高温酸化反応が生じている期間に含まれる時期)に設定されている。例えば、予めエンジン回転数とエンジン負荷とに応じて追加噴射終了時期が設定されて、PCM100にマップで記憶されており、PCM100はこのマップからエンジン回転数とエンジン負荷とに対応する値を抽出する。 The additional injection Q2 is preferably performed at a time when about 20% of the total heat generated by the main injection Q1 is generated, and the additional injection is performed at a time excessively retarded from this time. When Q2 is carried out, mixing with air may deteriorate and the amount of smoke generated may increase. Therefore, in the present embodiment, the additional injection Q2 is performed by the preset additional injection end time (end time) . Additional injection end timing is set to a time that is included in the combustion period (period time of the high temperature oxidation reaction Ru is included in the period occurring). For example, the additional injection end time is set in advance according to the engine speed and the engine load, and is stored in the PCM100 as a map. The PCM100 extracts the values corresponding to the engine speed and the engine load from this map. ..
このように、本実施形態では、混合気を冷却する冷媒として燃料が用いられ、インジェクタ14が、冷媒を燃焼室6に供給する冷媒供給手段として機能する。また、前記の追加噴射Q2を実施する工程が、請求項におけるノック抑制工程である。
As described above, in the present embodiment, the fuel is used as the refrigerant for cooling the air-fuel mixture, and the
(2−4)ノック判定制御(予測工程)
次に、高負荷領域Aにて実施されるノック判定制御について説明する。
(2-4) Knock judgment control (prediction process)
Next, the knock determination control performed in the high load region A will be described.
本実施形態では、第1ノック判定ステップと第2ノック判定ステップとを実施して、これらの判定結果に基づいてノッキングが発生するか否かを判定する(ノッキングの発生を予測する)。 In the present embodiment, the first knock determination step and the second knock determination step are performed, and it is determined whether or not knocking occurs based on the determination results (predicts the occurrence of knocking).
ここで、本実施形態および請求項において、ノッキングが発生するというのは、ノッキングが厳密に発生するということに限らず、ノック強度がエンジンの信頼性の観点から許容される許容値よりも高いということも含む。なお、ノック強度とは、筒内圧波形に含まれる所定の周波数以上の波形の振幅の最大値である。 Here, in the present embodiment and the claims, the occurrence of knocking does not mean that knocking occurs strictly, but that the knock strength is higher than the permissible value from the viewpoint of engine reliability. Including that. The knock intensity is the maximum value of the amplitude of the waveform having a predetermined frequency or higher included in the in-cylinder pressure waveform.
(第1ノック判定ステップ)
本願発明者らは、より早期にノッキングが発生するか否かを判定する方法について鋭意研究した。その結果、低温酸化反応が発生すると、その後、ノッキングが生じる可能性が非常に高いことを突き止めた。
(1st knock judgment step)
The inventors of the present application have diligently studied a method for determining whether or not knocking occurs earlier. As a result, it was found that when the low temperature oxidation reaction occurs, knocking is very likely to occur thereafter.
低温酸化反応とは、冷却損失を上回るわずかな発熱を伴う反応であり、燃焼室6内の温度が高いときに、酸素ラジカル等によって、燃料を構成する炭化水素から水素が引き抜かれることで開始する反応である。低温酸化反応は、火炎を生じさせながら高い熱エネルギーを発する反応である高温酸化反応が開始される前、つまり、燃焼が開始される前に、生じる。 The low-temperature oxidation reaction is a reaction accompanied by a slight heat generation exceeding the cooling loss, and starts when hydrogen is extracted from the hydrocarbons constituting the fuel by oxygen radicals or the like when the temperature in the combustion chamber 6 is high. It is a reaction. The low-temperature oxidation reaction occurs before the high-temperature oxidation reaction, which is a reaction that emits high thermal energy while causing a flame, is started, that is, before combustion is started.
ノッキングは、前記のように、燃焼室6内において局所的に混合気が高温となることで発生する現象であり、ノッキングが生じるのも燃焼室6内の温度が高いときである。従って、低温酸化反応が生じたときに、その後、ノッキングが生じる可能性が非常に高いのは、低温酸化反応が生じるということは、低温酸化反応が生じる程度に燃焼室6内の温度が高い状態にあり、このような状態ではノッキングも生じやすくなるためと考えられる。 Knocking is a phenomenon that occurs when the air-fuel mixture locally becomes hot in the combustion chamber 6 as described above, and knocking also occurs when the temperature in the combustion chamber 6 is high. Therefore, when a low-temperature oxidation reaction occurs, knocking is very likely to occur after that. The fact that the low-temperature oxidation reaction occurs means that the temperature inside the combustion chamber 6 is high enough to cause the low-temperature oxidation reaction. It is considered that knocking is likely to occur in such a state.
図5は、低温酸化反応が生じたときの熱発生率(実線)と、低温酸化反応が生じなかったときの熱発生率(破線)とを比較して示した図である。図6は、図5の圧縮上死点付近を拡大した図である。 FIG. 5 is a diagram showing a comparison between the heat generation rate (solid line) when the low temperature oxidation reaction occurs and the heat generation rate (broken line) when the low temperature oxidation reaction does not occur. FIG. 6 is an enlarged view of the vicinity of the compression top dead center of FIG.
図6の破線に示した熱発生率は、圧縮上死点前の所定のクランク角CA10にて最小となった後、緩やかに上昇し、その後、高温酸化反応の開始に伴って急激に上昇する。一方、図6の実線に示した熱発生率は、破線と同様に所定のクランク角CA10にて最小となるが、その後、破線よりも早い速度で上昇しており、低温酸化反応が生じたことが示されている。つまり、低温酸化反応は、前記のように発熱反応であり、低温酸化反応が生じたときは生じなかったときよりも熱発生率が高くなる。なお、低温酸化反応に伴う熱発生率の上昇量は小さく、熱発生率は、前記のように早い速度で上昇を開始するものの、その上昇はすぐさま停止し(熱発生率は低下、略一定、あるいは、緩やかに上昇するようになり)、その後、高温酸化反応の開始に伴って急激に立ち上がる。 The heat generation rate shown by the broken line in FIG. 6 is minimized at a predetermined crank angle CA10 before the compression top dead center, then gradually increases, and then rapidly increases with the start of the high-temperature oxidation reaction. .. On the other hand, the heat generation rate shown by the solid line in FIG. 6 becomes the minimum at a predetermined crank angle CA10 like the broken line, but then rises at a speed faster than the broken line, and a low temperature oxidation reaction occurs. It is shown. That is, the low-temperature oxidation reaction is an exothermic reaction as described above, and when the low-temperature oxidation reaction occurs, the heat generation rate is higher than when it does not occur. The amount of increase in the heat generation rate due to the low-temperature oxidation reaction is small, and although the heat generation rate starts to increase at a high rate as described above, the increase stops immediately (the heat generation rate decreases, is substantially constant,). Alternatively, it gradually rises), and then rises sharply with the start of the high-temperature oxidation reaction.
そして、図6の破線と実線との比較から明らかなように、低温酸化反応が生じたときは低温酸化反応が生じなかったときに比べて、熱発生率が燃焼(高温酸化反応)の中盤以降において急激に上昇しており、ノッキングが生じている。 Then, as is clear from the comparison between the broken line and the solid line in FIG. 6, when the low temperature oxidation reaction occurs, the heat generation rate is higher than that when the low temperature oxidation reaction does not occur after the middle stage of combustion (high temperature oxidation reaction). It is rising sharply in, and knocking is occurring.
前記の知見より、第1ノック判定ステップでは、低温酸化反応が生じたか否かを判定する。そして、低温酸化反応が生じたときは、その後、ノッキングが生じる可能性が高いと判定する。 From the above findings, in the first knock determination step, it is determined whether or not a low temperature oxidation reaction has occurred. Then, when the low-temperature oxidation reaction occurs, it is determined that knocking is likely to occur thereafter.
具体的には、PCM100は、前記のように熱発生率が最小となるクランク角である着火前第1クランク角CA10の熱発生率を算出するとともに、この着火前第1クランク角よりも所定の角度後の着火前第2クランク角CA20の熱発生率を算出する。着火前第2クランク角CA20は、低温酸化反応に伴って熱発生率が上昇する期間中のクランク角であり、着火前第1クランク角CA10および着火前第2クランク角CA20は、ともに、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ且つ混合気の燃焼が開始する前の第1期間内のクランク角である。そして、PCM100は、着火前第1クランク角CA10の熱発生率に対する着火前第2クランク角CA20の熱発生率の増加量である着火前熱発生率増加量を算出する。
Specifically, the
本実施形態では、この着火前熱発生率増加量が、請求項における低温酸化反応の発生度合を表す低温酸化反応レベルとして用いられており、着火前熱発生率増加量を算出する前記の工程が第1算出工程である。 In the present embodiment, the amount of increase in the pre-ignition heat generation rate is used as the low temperature oxidation reaction level indicating the degree of occurrence of the low temperature oxidation reaction in the claim, and the above-mentioned step of calculating the amount of increase in the pre-ignition heat generation rate is performed. This is the first calculation process.
なお、本明細書および請求項において、圧縮行程後期とは、圧縮上死点前60°CAから圧縮上死点までの期間をいい、膨張行程初期とは圧縮上死点から圧縮上死点後60°CAまでの期間をいう。 In the present specification and claims, the latter stage of the compression stroke means the period from 60 ° CA before the compression top dead center to the compression top dead center, and the initial stage of the expansion stroke means the period from the compression top dead center to the compression top dead center. The period up to 60 ° CA.
PCM100は、着火前熱発生率増加量が基準増加量以上のときは、低温酸化反応が生じたと判定し、この増加量が基準増加量未満のときは、低温酸化反応が生じなかったと判定する。 The PCM100 determines that a low-temperature oxidation reaction has occurred when the increase in the pre-ignition heat generation rate is equal to or greater than the reference increase amount, and determines that the low-temperature oxidation reaction has not occurred when the increase is less than the reference increase amount.
本実施形態では、着火前第1クランク角CA10と、着火前第2クランク角CA20とは、予め設定されてPCM100に記憶されている。例えば、着火前第1クランク角CA10は圧縮上死点前10°CA程度に設定され、着火前第2クランク角CA20は圧縮上死点前5°CA程度に設定されている。また、基準増加量も、予め設定されてPCM100に記憶されている。例えば、基準増加量は、10J/°CA程度に設定されている。
In the present embodiment, the pre-ignition first crank angle CA10 and the pre-ignition second crank angle CA20 are preset and stored in the
ここで、低温酸化反応は、混合気の燃焼が開始する前(高温酸化反応が開始する前)であってノッキングが生じる時期よりも十分に早い時期に生じる。従って、低温酸化反応が生じたか否かに基づいてノッキングが発生するか否かを判定できれば、この判定をノッキングが発生する時期に対して十分に早い時期に実施することが可能になる。 Here, the low-temperature oxidation reaction occurs before the combustion of the air-fuel mixture starts (before the high-temperature oxidation reaction starts) and sufficiently earlier than the time when knocking occurs. Therefore, if it is possible to determine whether or not knocking occurs based on whether or not the low-temperature oxidation reaction has occurred, this determination can be performed at a sufficiently earlier time than the time when knocking occurs.
(第2ノック判定ステップ)
前記のように、低温酸化反応が生じれば非常に高い確率でノッキングは発生する。しかしながら、本願発明者らは、研究の過程で、燃焼室内の全ガス量に対する既燃ガス量の割合であるEGR率が高いとき等は、低温酸化反応が生じないにも関わらずノッキングが発生する場合があるという知見を得た。これは、EGR率が高いときは、ノッキングが生じる程度に燃焼室内の温度が高くても、既燃ガスが酸素ラジカルと炭化水素との接触を阻害することで、低温酸化反応が開始されないためと考えられる。また、低温酸化反応が生じたにも関わらず、燃焼室内の空燃比のばらつきや流動等によっては、ノッキングが発生しない場合があるという知見を得た。
(Second knock judgment step)
As described above, knocking occurs with a very high probability if a low-temperature oxidation reaction occurs. However, in the process of research, the inventors of the present application knock when the EGR ratio, which is the ratio of the amount of burned gas to the total amount of gas in the combustion chamber, is high, even though the low-temperature oxidation reaction does not occur. I got the finding that there are cases. This is because when the EGR rate is high, even if the temperature in the combustion chamber is high enough to cause knocking, the burnt gas inhibits the contact between oxygen radicals and hydrocarbons, so that the low-temperature oxidation reaction is not started. Conceivable. Further, it was found that knocking may not occur depending on the variation in the air-fuel ratio in the combustion chamber, the flow, etc., even though the low-temperature oxidation reaction has occurred.
これより、本実施形態では、PCM100は、前記のように、第2ノック判定ステップを実施して、低温酸化反応が生じたときはノッキングが生じる可能性があると判定する。ただし、この判定だけではノッキングが生じると判定せず、次に説明する第2ノック判定ステップを実施してこの判定ステップの判定結果に基づいてノッキングが発生するか否かの最終的な判定を行う。
From this, in the present embodiment, the
図7は、クランク角に対する筒内圧の変化を示した図である。図7の実線は、ノッキングが生じたときの筒内圧、破線は、ノッキングが生じなかったときの筒内圧である。この図に示されるように、燃焼が開始したクランク角CA1以降、筒内圧は上昇していく。そして、ノッキングが生じたときは、クランク角CA1以降においてノッキングが生じなかったときよりも筒内圧が早い速度で上昇する。 FIG. 7 is a diagram showing a change in the in-cylinder pressure with respect to the crank angle. The solid line in FIG. 7 is the in-cylinder pressure when knocking occurs, and the broken line is the in-cylinder pressure when knocking does not occur. As shown in this figure, the in-cylinder pressure increases after the crank angle CA1 at which combustion starts. Then, when knocking occurs, the in-cylinder pressure rises at a faster speed than when knocking does not occur after the crank angle CA1.
このように、燃焼が開始した後の筒内圧の上昇速度つまり上昇量が高いときは、ノッキングが生じやすい。そして、この筒内圧の上昇量が所定の値以上のときは、ほぼ確実にノッキングが生じる。これより、第2ノック判定ステップでは、燃焼が開始した後の筒内圧の上昇量が所定の値以上のときはノッキングが生じると判定する。 As described above, when the rate of increase in the in-cylinder pressure after the start of combustion, that is, the amount of increase is high, knocking is likely to occur. When the amount of increase in the in-cylinder pressure is equal to or greater than a predetermined value, knocking almost certainly occurs. From this, in the second knock determination step, it is determined that knocking occurs when the amount of increase in the in-cylinder pressure after the start of combustion is equal to or greater than a predetermined value.
具体的には、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の第2期間中の筒内圧の上昇量、つまり、燃焼が開始した直後の筒内圧の上昇速度が、予め設定された基準圧力上昇量以上のときに、ノッキングが生じると判定する。 Specifically, the amount of increase in the in-cylinder pressure during the second period after the start of combustion, which is included in the specific period from the latter stage of the compression stroke to the beginning of the expansion stroke, that is, the in-cylinder pressure immediately after the start of combustion. It is determined that knocking occurs when the rising speed is equal to or higher than the preset reference pressure rising amount.
本実施形態では、PCM100は、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の第1クランク角での筒内圧を読み込む。また、PCM100は、特定期間中、且つ、燃焼が開始した後の第2クランク角であって第1クランク角よりも遅角側の第2クランク角の筒内圧を読み込む。そして、PCM100は、第2クランク角において、第1クランク角での筒内圧に対する第2クランク角での筒内圧の上昇量を算出する。
In the present embodiment, the
また、PCM100は、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の第3クランク角であって第1クランク角よりも遅角側の第3クランク角での筒内圧を読み込む。また、PCM100は、圧縮行程後期と膨張行程初期とを含む特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の第4クランク角であって第3クランク角よりも遅角側の第4クランク角での筒内圧を読み込む。そして、PCM100は、第4クランク角において、第3クランク角での筒内圧に対する第4クランク角での筒内圧の上昇量を算出する。
Further, the
PCM100は、第1クランク角での筒内圧に対する第2クランク角での筒内圧の上昇量(以下、適宜、第1筒内圧上昇量という)が基準圧力上昇量以上であり、且つ、第3クランク角での筒内圧に対する第4クランク角での筒内圧の上昇量(以下、適宜、第2筒内圧上昇量という)が基準圧力上昇量以上であるときに、ノッキングが生じると判定する。一方、第1クランク角での筒内圧に対する第2クランク角での筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量未満、または、第3クランク角での筒内圧に対する第4クランク角での筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量未満のときは、ノッキングが生じないと判定する。 In the PCM100, the amount of increase in the in-cylinder pressure at the second crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the first crank angle (hereinafter, appropriately referred to as the amount of increase in the first cylinder pressure) is equal to or greater than the reference pressure increase amount, and the third crank It is determined that knocking occurs when the amount of increase in the in-cylinder pressure at the fourth crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the angle (hereinafter, appropriately referred to as the amount of increase in the second cylinder pressure) is equal to or greater than the reference pressure increase amount. On the other hand, the amount of increase in the in-cylinder pressure at the second crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the first crank angle is less than the reference pressure increase amount, or the increase in the in-cylinder pressure at the fourth crank angle with respect to the in-cylinder pressure at the third crank angle. When the amount is less than the reference pressure increase amount, it is determined that knocking does not occur.
なお、第1〜第4クランク角は、いずれも、着火前第1クランク角CA10および着火前第2クランク角CA20よりも遅角側の角度である。 The first to fourth crank angles are all angles on the retard side of the pre-ignition first crank angle CA10 and the pre-ignition second crank angle CA20.
基準圧力上昇量は、ノッキングが生じないときの前記の筒内圧の上昇量の最大値であり、予め設定されてPCM100に記憶されている。例えば、基準圧力上昇量は、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じてマップで設定されて記憶されており、PCM100は、このマップから現在のエンジン回転数とエンジン負荷とに対応する基準圧力上昇量を抽出して、前記の筒内圧の上昇量と比較する。なお、本実施形態では、第1筒内圧上昇量と比較する基準圧力上昇量と、第2筒内圧上昇量と比較する基準圧力上昇量とは同一の値に設定されているが、これらは異なっていてもよい。
The reference pressure increase amount is the maximum value of the in-cylinder pressure increase amount when knocking does not occur, and is preset and stored in the
第1クランク角〜第4クランク角は、予め設定されてPCM100に記憶されている。すなわち、燃焼が開始する時期はエンジン回転数とエンジン負荷等毎にある程度決まっている。そこで、本実施形態では、実験等によって燃焼が開始する時期を調べ、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後となる角度に、第1クランク角〜第4クランク角を予め設定してPCM100に記憶させておく。本実施形態では、エンジン回転数とエンジン負荷とについて第1〜第4クランク角を設定してPCM100にマップで記憶させている。例えば、第1クランク角はTDC(圧縮上死点)、第2クラン角と第3クランク角はATDC5°CA(圧縮上死点後5°CA)程度、第4クランク角はATDC10°CA(圧縮上死点後10°CA)程度に設定されている。
The first crank angle to the fourth crank angle are preset and stored in the
本実施形態では、前記の第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が、請求項における高温酸化反応開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度として用いられており、これを算出する前記の工程が第2算出工程である。 In the present embodiment, the amount of increase in the pressure inside the first cylinder and the amount of increase in the pressure inside the second cylinder are used as the combustion steepness representing the steepness of combustion after the start of the high-temperature oxidation reaction in the claims, and this is calculated. The above step is the second calculation step.
(2−5)ノック判定制御およびノック回避制御の流れ
前記のように、ノッキングが発生するか否かは、燃焼が開始した後の筒内圧の上昇量に基づいて精度よく判定することができる。しかしながら、この筒内圧の上昇量に基づいてノッキングが発生するか否かを判定する方法、つまり、第2ノック判定ステップでは、ノッキングが発生するか否かの判定が出されるのが、燃焼が開始した後である。そのため、第2ノック判定ステップにおいてノッキングが発生すると判定されてから追加噴射Q2を実施しようとしても、エンジン回転数が高いとき等では、インジェクタ14の駆動遅れのために実際に追加噴射Q2が可能となるのが(インジェクタ14から燃焼室6に実際に燃料が噴射され始めるのが)、ノッキングを最も効果的に抑制できる時期である最適追加噴射時期よりも遅くなるおそれがある。
(2-5) Flow of knock determination control and knock avoidance control As described above, whether or not knocking occurs can be accurately determined based on the amount of increase in the in-cylinder pressure after the start of combustion. However, in the method of determining whether or not knocking occurs based on the amount of increase in the in-cylinder pressure, that is, in the second knock determination step, it is determined whether or not knocking occurs, and combustion starts. After doing. Therefore, even if the additional injection Q2 is attempted after it is determined that knocking occurs in the second knock determination step, the additional injection Q2 can actually be performed due to the drive delay of the
そこで、本実施形態では、第1ノック判定ステップによってノッキングが開始する可能性があると判定されると、追加噴射Q2を開始する(第1ステップ)。つまり、着火前熱発生率増加量が基準増加量以上という第1の条件が成立するのに応じて(低温酸化反応レベルが基準レベル以上という第1の条件が成立するのに応じて)、追加噴射Q2を開始する(冷媒としての燃料の供給を開始する)第1ステップを実施する。 Therefore, in the present embodiment, when it is determined by the first knock determination step that knocking may start, the additional injection Q2 is started (first step). That is, it is added according to the first condition that the increase in the heat generation rate before ignition is equal to or higher than the reference increase amount (according to the first condition that the low temperature oxidation reaction level is equal to or higher than the reference level). The first step of starting the injection Q2 (starting the supply of fuel as a refrigerant) is carried out.
そして、第2ノック判定ステップによってノッキングが発生しない判定されると追加噴射Q2を停止する(第2ステップ)。つまり、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量がともに基準圧力上昇量以上であるという第2の条件が成立しなかった場合には(燃焼急峻度が基準値以上であるという第2の条件が成立しなかった場合には)、追加噴射Q2を停止する(冷媒としての燃料の供給を停止する)第2ステップを実施する。 Then, when it is determined by the second knock determination step that knocking does not occur, the additional injection Q2 is stopped (second step). That is, when the second condition that both the first cylinder pressure increase amount and the second cylinder pressure increase amount are equal to or more than the reference pressure increase amount is not satisfied (the second condition that the combustion steepness is equal to or more than the reference value). (If the condition of) is not satisfied, the second step of stopping the additional injection Q2 (stopping the supply of fuel as a refrigerant) is carried out.
一方、第2ノック判定ステップによってノッキングが発生すると判定されると、この判定後も追加噴射Q2を継続する(第2ステップ)。つまり、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量がともに基準圧力上昇量以上であるという第2の条件が成立した場合には(燃焼急峻度が基準値以上であるという第2の条件が成立した場合には)、追加噴射Q2を継続する(冷媒としての燃料の供給を継続する)。 On the other hand, if it is determined by the second knock determination step that knocking occurs, the additional injection Q2 is continued even after this determination (second step). That is, when the second condition that both the first cylinder pressure increase amount and the second cylinder pressure increase amount are equal to or more than the reference pressure increase amount is satisfied (the second condition that the combustion steepness is equal to or more than the reference value). (If is satisfied), the additional injection Q2 is continued (the supply of fuel as a refrigerant is continued).
前記の制御の流れについて図8のフローチャート等を用いて説明する。 The control flow will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、PCM100は、ステップS1にて、エンジンの各種情報を読み込む。例えば、PCM100は、筒内圧センサSN3で検出された筒内圧、アクセル開度センサSN5により検出されたアクセル開度、クランク角センサSN1によって検出されたエンジン回転数、排気O2センサSN4で検出された排気酸素濃度、エアフローセンサSN2により検出された吸気量、EGRバルブ42の開度等を読み込む。
First, the
ステップS1の後は、ステップS2に進む。ステップS2では、PCM100は、高負荷領域Aでエンジンが運転されているか否か、つまり、エンジン負荷が基準負荷Tq1以上であるか否かを判定する。エンジン負荷は、アクセル開度とエンジン回転数とに基づいて算出される。
After step S1, the process proceeds to step S2. In step S2, the
ステップS2の判定がNOであって低負荷領域Bでエンジンが運転されているときは、PCM100は、そのまま処理を終了する(ステップS1に戻る)。一方、ステップS2の判定がYESであって高負荷領域Aでエンジンが運転されているときは、PCM100は、ステップS3に進む。
When the determination in step S2 is NO and the engine is operating in the low load region B, the
ステップS3では、PCM100は、筒内圧を用いて熱発生率dQを算出する。熱発生率dQの算出方法は従来用いられている方法を採用することができ、ここでの説明は省略する。
In step S3, the
ステップS3の後は、ステップS4に進む。ステップS4では、PCM100は、低温酸化反応が生じたか否かを判定する。
After step S3, the process proceeds to step S4. In step S4, the
PCM100は、前記のように、着火前第1クランク角CA10の熱発生率に対する着火前第2クランク角CA20の熱発生率の増加量である着火前熱発生率増加量を算出する。そして、PCM100は、着火前熱発生率増加量が基準増加量以上のときは低温酸化反応が生じたと判定し、着火前熱発生率増加量が基準増加量未満のときは低温酸化反応が生じなかったと判定する。
As described above, the
PCM100は、ステップS4の判定がYESであって低温酸化反応が生じたと判定すると、ステップS5に進む。ステップS5では、PCM100は、ノッキングが発生する可能性があると判定する。
If the determination in step S4 is YES and the PCM100 determines that the low temperature oxidation reaction has occurred, the
ステップS5の後は、PCM100は、ステップS6に進みインジェクタ14の駆動を開始する。ここで、インジェクタ14には駆動遅れがある。そのため、インジェクタ14に駆動開始の指令を出しても、すぐにはインジェクタ14から燃料は噴射されず、所定の時間後にはじめて燃料が噴射される。
After step S5, the
ステップS6の後は、ステップS7に進む。ステップS7では、PCM100は、前記の第1筒内圧上昇量がおよび第2筒内圧上昇量を算出するとともに、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、前記の第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であるか否かを判定する。
After step S6, the process proceeds to step S7. In step S7, the
ステップS7の判定がYESであって、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上のときは、PCM100は、ステップS8に進み、ノッキングが生じると判定するとともに、インジェクタ14の駆動を継続する。ステップS8の後は、PCM100は、ステップS9に進む。
If the determination in step S7 is YES and the amount of increase in the first cylinder internal pressure is equal to or greater than the reference pressure increase amount and the amount of increase in the second cylinder internal pressure is equal to or greater than the reference pressure increase amount, the
ステップS9では、PCM100は、クランク角が追加噴射終了時期に到達したか否かを判定し、この判定がYESとなるのを待って、ステップS10に進む。ステップS10では、PCM100は、インジェクタ14の駆動を停止する。
In step S9, the
一方、ステップS7の判定がNOであって、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満、あるいは、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満のときは、PCM100は、ステップS11に進み、ノッキングが発生しないと判定する。そして、ステップS10に進み、PCM100は、インジェクタ14の駆動を停止する。
On the other hand, when the determination in step S7 is NO and the amount of increase in the first cylinder pressure is less than the reference pressure increase amount or the amount of increase in the second cylinder pressure is less than the reference pressure increase amount, the
ステップS4に戻り、ステップS4の判定がNOであって低温酸化反応が生じなかったと判定したときは、PCM100は、ステップS12に進む。ステップS12では、PCM100は、ステップS7と同様に、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であるか否かを判定する。
Returning to step S4, when the determination in step S4 is NO and it is determined that the low temperature oxidation reaction has not occurred, the
ステップS12の判定がYESであって、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上ときは、PCM100は、ステップS13に進み、ノッキングが生じると判定する。そして、PCM100は、ステップS14に進み、インジェクタ14の駆動を開始する。インジェクタ14の駆動は、ステップS13の判定がYESとなった直後から開始される。ただし、前記のように、駆動を開始されてもすぐにはインジェクタ14から燃料は噴射されず、所定の時間後にはじめて燃料が噴射される。
If the determination in step S12 is YES and the amount of increase in the first cylinder internal pressure is equal to or greater than the reference pressure increase amount and the amount of increase in the second cylinder internal pressure is equal to or greater than the reference pressure increase amount, the
ステップS14の後は、ステップS15に進む。ステップS15では、PCM100は、ステップS9と同様に、クランク角が追加噴射終了時期に到達したか否かを判定し、この判定がYESとなるのを待って、ステップS16に進む。ステップS16では、PCM100は、インジェクタ14の駆動を停止する。
After step S14, the process proceeds to step S15. In step S15, similarly to step S9, the
一方、ステップS12の判定がNOであって、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満、あるいは、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満のときは、PCM100は、ステップS17に進み、ノッキングが発生しないと判定して処理を終了する(ステップS1に戻る)。
On the other hand, when the determination in step S12 is NO and the amount of increase in the first cylinder pressure is less than the reference pressure increase amount or the amount of increase in the second cylinder pressure is less than the reference pressure increase amount, the
図9〜図11は、以上の制御を実施したときの、熱発生率、低温酸化反応フラグ、ノック発生フラグ、インジェクタ14の駆動信号、インジェクタ14の開弁開度のそれぞれのクランク角変化を示したグラフである。低温酸化フラグは、ステップS4にて低温酸化反応が生じたと判定されると1となり、それ以外のときは0となるフラグである。ノック発生フラグは、ステップS7またはステップS12において、第1筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上、且つ、第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であることに伴ってノッキングが生じると判定されると1となり、それ以外のときは0となるフラグである。インジェクタ14の駆動信号は、PCM100からインジェクタ14に送られる信号であり、ここでは、インジェクタ14の駆動を開始するようにPCM100からインジェクタ14に指令が出されると1となり、この指令が停止されると0になる信号として表している。
9 to 11 show changes in the crank angles of the heat generation rate, the low temperature oxidation reaction flag, the knock generation flag, the drive signal of the
図9は、ステップS4およびステップS7での判定がいずれもYESであって、低温酸化反応が生じたと判定されてノッキングが発生する可能性が高いと判定されるとともに、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量のいずれもが基準圧力上昇量以上であると判定されてノッキングが発生すると判定された場合の図である。この場合は、クランク角t1にて低温酸化反応が生じたと判定されて低温酸化反応フラグが0から1になると、その直後にインジェクタ14の駆動が開始される。これに伴いクランク角t1以後、インジェクタ14の開弁開度は増大していき、クランク角t2にて、インジェクタ14の開弁開度は全開に到達してインジェクタ14から追加噴射Q2に係る燃料が噴射される。そして、クランク角t3にてノッキングが発生すると判定されてノックフラグが0から1になった後も、インジェクタ14の駆動は継続される。そして、時刻t4にて、追加噴射終了時期に到達すると、インジェクタ14の駆動は停止される。インジェクタ14の駆動遅れにより、インジェクタ14の駆動が停止されたときも、その開弁開度はすぐには全閉とならず徐々に低減していく。
In FIG. 9, the determinations in steps S4 and S7 are both YES, and it is determined that a low temperature oxidation reaction has occurred and knocking is likely to occur, and the amount of increase in the pressure inside the first cylinder and the amount of increase in the pressure in the first cylinder are high. It is a figure in the case where it is determined that all of the 2nd cylinder pressure increase amounts are equal to or more than the reference pressure increase amount, and knocking is determined to occur. In this case, when it is determined that the low temperature oxidation reaction has occurred at the crank angle t1 and the low temperature oxidation reaction flag changes from 0 to 1, the
このように、低温酸化反応が生じたときで、さらに、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上のときは、PCM100は、低温酸化反応が生じたと判定された直後から追加噴射終了時期までの期間、インジェクタ14の駆動を継続する。これにより、インジェクタ14からは、この期間中の所定の時期から追加噴射終了時期までの期間、追加噴射Q2が行われて燃焼室6内に追加の燃料が噴射される。
As described above, when the low temperature oxidation reaction occurs, and further, when the amount of increase in the pressure in the first cylinder and the amount of increase in the pressure in the second cylinder are equal to or more than the reference pressure increase amount, the PCM100 is determined to have caused the low temperature oxidation reaction. The operation of the
一方、図10は、ステップS4での判定がYESであって低温酸化反応が生じたと判定される一方、ステップS7での判定がNOであって第1筒内圧上昇量あるいは第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満でありノッキングが発生しないと判定された場合の図である。この場合も、クランク角t11にて低温酸化反応が生じたと判定されると、その直後にインジェクタ14の駆動が開始される。これに伴い、クランク角t11以後、インジェクタ14の開弁開度は増大していく。しかし、この場合は、クランク角t12にてノッキングが発生しないと判定されると、インジェクタ14の駆動は停止される(PCM100からインジェクタ14へ駆動停止信号が出される)。これに伴い、クランク角t12以降、インジェクタ14の開弁開度は徐々に低減していく。
On the other hand, in FIG. 10, the determination in step S4 is YES and it is determined that the low temperature oxidation reaction has occurred, while the determination in step S7 is NO and the amount of increase in the first cylinder pressure or the amount of increase in the second cylinder pressure. Is a figure when it is determined that knocking does not occur because the amount of increase in the reference pressure is less than the reference pressure. Also in this case, if it is determined that the low temperature oxidation reaction has occurred at the crank angle t11, the
このように、低温酸化反応が生じる一方、第1筒内圧上昇量あるいは第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満のときは、低温酸化反応が生じると判定された時点でインジェクタ14の駆動は開始されるが、第1筒内圧上昇量あるいは第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満と判定されるとすぐさまインジェクタ14の駆動が停止される。
In this way, while the low temperature oxidation reaction occurs, when the amount of increase in the pressure inside the first cylinder or the amount of increase in the pressure inside the second cylinder is less than the reference pressure increase, the
また、図11は、ステップS4での判定がNOであって低温酸化反応が生じないと判定される一方、ステップS7での判定がYESであって第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上となりノッキングが発生すると判定された場合の図である。この場合は、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であると判定されたクランク角t21でインジェクタ14の駆動が開始される。そして、クランク角t22にて追加噴射終了時期に到達すると、インジェクタ14の駆動が停止される。
Further, in FIG. 11, the determination in step S4 is NO and it is determined that the low temperature oxidation reaction does not occur, while the determination in step S7 is YES and the amount of increase in the pressure inside the first cylinder and the increase in the pressure inside the second cylinder are increased. It is a figure when it is judged that knocking occurs when the amount becomes equal to or more than a reference pressure rise amount. In this case, the
このように、低温酸化反応が生じない一方、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上のときは、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上と判定された直後からインジェクタ14の駆動が開始される。
In this way, when the low temperature oxidation reaction does not occur, but the amount of increase in the first cylinder pressure and the amount of increase in the second cylinder pressure are equal to or greater than the reference pressure increase amount, the amount of increase in the first cylinder pressure and the amount of increase in the second cylinder pressure are the reference. Immediately after it is determined that the pressure rise amount or more, the
(3)作用等
以上のように、本実施形態によれば、低温酸化反応が生じたか否か(着火前熱発生率増加量が基準増加量以上であるか否か)に応じてまずノッキングが発生する可能性が判定され、その後、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であるか否かに応じてノッキングが発生するか否かの判定が確定される。そのため、ノッキングが発生する可能性が高いことを早期に検知することができるとともにノッキングの発生を精度よく予測することができる。
(3) Action, etc. As described above, according to the present embodiment, knocking is first performed depending on whether or not a low-temperature oxidation reaction has occurred (whether or not the amount of increase in the heat generation rate before ignition is equal to or greater than the standard increase amount). The possibility of occurrence is determined, and then the determination of whether or not knocking occurs is determined depending on whether or not the amount of increase in the first cylinder pressure and the amount of increase in the second cylinder pressure is equal to or greater than the reference pressure increase amount. .. Therefore, it is possible to detect at an early stage that knocking is likely to occur, and it is possible to accurately predict the occurrence of knocking.
また、低温酸化反応が生じた時点で追加噴射Q2を開始(インジェクタ14の駆動を開始)している。そのため、より確実に、適切な時期に追加噴射Q2に係る燃料を燃焼室6内に噴射することができ、ノッキングの発生を確実に防止できる。
Further, when the low temperature oxidation reaction occurs, the additional injection Q2 is started (the operation of the
そして、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量以上であると判定されたときには追加噴射Q2を継続する一方、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満であると判定されたときには追加噴射Q2を停止している。そのため、第1筒内圧上昇量および第2筒内圧上昇量が基準圧力上昇量未満であってノッキングが発生しないと予測されると、追加噴射Q2が継続されて多量の燃料が気筒内に噴射されこと、および、これに伴い燃焼温度が低下するのを防止できる。 Then, when it is determined that the amount of increase in the first cylinder pressure and the amount of increase in the second cylinder pressure are equal to or greater than the reference pressure increase amount, the additional injection Q2 is continued, while the amount of increase in the first cylinder pressure and the amount of increase in the second cylinder pressure increase. When it is determined that the amount is less than the reference pressure increase amount, the additional injection Q2 is stopped. Therefore, if it is predicted that the amount of increase in the pressure inside the first cylinder and the amount of increase in the pressure inside the second cylinder are less than the reference pressure increase and knocking does not occur, the additional injection Q2 is continued and a large amount of fuel is injected into the cylinder. This, and it is possible to prevent the combustion temperature from dropping accordingly.
(4)変形例
前記実施形態では、第2ノック判定ステップにおいて、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量以上のときにノッキングが生じると判定する場合について説明した。この筒内圧の上昇量が高いときは熱発生率の上昇量も高くなる。つまり、本願発明者らは、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の、熱発生率の上昇量が高いときにも、ノッキングが生じやすいという知見を得た。
(4) Deformation Example In the above embodiment, in the second knock determination step, the amount of increase in the in-cylinder pressure included in the specific period from the late compression stroke to the early stage of the expansion stroke and after the start of combustion is the reference pressure increase amount. The case where it is determined that knocking occurs in the above cases has been described. When the amount of increase in the in-cylinder pressure is high, the amount of increase in the heat generation rate is also high. That is, the inventors of the present application have found that knocking is likely to occur even when the amount of increase in the heat generation rate is high after the combustion is started and is included in a specific period from the late compression stroke to the early expansion stroke. Got
そこで、第2ノック判定ステップにおいて判定に用いるパラメータ(高温酸化反応の開始後の燃焼の急峻さを表す燃焼急峻度として用いるパラメータ)を、筒内圧の上昇量に代えて熱発生率の上昇量としてもよい。すなわち、第2ノック判定ステップにおいて、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の熱発生率の上昇量が、予め設定された基準値以上のときにノッキングが生じると判定し、前記熱発生率の上昇量が基準値未満のときはノッキングが生じないと判定してもよい。 Therefore, the parameter used for the judgment in the second knock determination step (the parameter used as the combustion steepness indicating the steepness of combustion after the start of the high-temperature oxidation reaction) is used as the amount of increase in the heat generation rate instead of the amount of increase in the in-cylinder pressure. May be good. That is, in the second knock determination step, when it is included in a specific period from the late compression stroke to the early stage of the expansion stroke and the amount of increase in the heat generation rate after the start of combustion is equal to or greater than a preset reference value. It may be determined that knocking occurs, and when the amount of increase in the heat generation rate is less than the reference value, it may be determined that knocking does not occur.
具体的には、圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間に含まれ、且つ、燃焼が開始した後の時期として予め設定された熱発生率判定第1クランク角とこれよりも遅角側に設定された熱発生率判定第2クランク角とにおける熱発生率をそれぞれ算出する。また、熱発生率判定第1クランク角の熱発生率に対する熱発生率判定第2クランク角の熱発生率の増加量を熱発生率の上昇量として算出する。そして、この熱発生率の上昇量と基準値とを比較してノッキングが生じるか否かを判定する。熱発生率判定第1クランク角は、例えば、TDCに設定され、熱発生率判定第2クランク角はATDC10°CA(圧縮上死点後10°CA)程度に設定される。
Specifically, it is included in a specific period from the latter stage of the compression stroke to the initial stage of the expansion stroke, and is set to the first crank angle for determining the heat generation rate, which is preset as the time after the start of combustion, and on the retard side. The heat generation rate at the set second crank angle for determining the heat generation rate is calculated. Further, the amount of increase in the heat generation rate of the second crank angle for determining the heat generation rate with respect to the heat generation rate of the first crank angle for determining the heat generation rate is calculated as the amount of increase in the heat generation rate. Then, it is determined whether or not knocking occurs by comparing the amount of increase in the heat generation rate with the reference value. The heat generation rate determination first crank angle is set to, for example, TDC, and the heat generation rate determination second crank angle is set to about
この方法および構成によっても、ノッキングが発生するか否かを精度よく判定できる。また、この判定結果に基づいてノッキングの発生をより確実に防止できるとともに、ノッキングの発生を抑制するために燃焼室6に供給する冷媒の量が過大となるのを防止できる。 With this method and configuration, it is possible to accurately determine whether or not knocking occurs. Further, based on this determination result, the occurrence of knocking can be more reliably prevented, and the amount of the refrigerant supplied to the combustion chamber 6 in order to suppress the occurrence of knocking can be prevented from becoming excessive.
また、前記実施形態では、第2ノック判定ステップにおいて、第1筒内圧上昇量と第2筒内圧上昇量とがいずれも基準圧力上昇量以上であるときにノッキングが発生すると判定した場合について説明した。これに代えて、第1筒内圧上昇量と第2筒内圧上昇量の少なくとも一方が基準圧力上昇量以上であるときに、ノッキングが発生すると判定してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where it is determined that knocking occurs when both the first cylinder internal pressure increase amount and the second cylinder internal pressure increase amount are equal to or more than the reference pressure increase amount in the second knock determination step has been described. .. Instead of this, it may be determined that knocking occurs when at least one of the first cylinder internal pressure increase amount and the second cylinder internal pressure increase amount is equal to or more than the reference pressure increase amount.
また、前記実施形態では、第1筒内圧上昇量と第2筒内圧上昇量とを算出して、2つの期間の筒内圧の上昇量に基づいてノッキングが発生するか否かを判定する場合に説明したが、これに代えて、1つの期間の筒内圧の上昇量のみを算出し、これに基づいてノッキングが発生するか否かを判定してもよい。 Further, in the above embodiment, when the amount of increase in the first cylinder pressure and the amount of increase in the second cylinder pressure are calculated and it is determined whether or not knocking occurs based on the amount of increase in the cylinder pressure during the two periods. As described above, instead of this, only the amount of increase in the in-cylinder pressure during one period may be calculated, and based on this, it may be determined whether or not knocking occurs.
また、前記実施形態では、第1ノック判定ステップにおいて、熱発生率に基づいて低温酸化反応が生じたか否かを判定する場合について説明したが、第2ノック判定ステップは圧縮行程後期と膨張行程初期とを含む特定期間の燃焼室内の圧力に基づいて低温酸化反応が生じたか否かを判定するように構成されればよい。つまり、低温酸化反応が生じたか否かの判定は、熱発生率に基づいて行われなくてもよく、筒内圧に基づいて行われればよい。すなわち、低温酸化反応の発生度合いを表す低温酸化反応レベルとして用いるパラメータは、熱発生率(熱発生率の上昇量)に限らず、例えば、筒内圧の増加量等であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case of determining whether or not the low temperature oxidation reaction has occurred based on the heat generation rate has been described in the first knock determination step, but the second knock determination step includes the latter stage of the compression stroke and the initial stage of the expansion stroke. It may be configured to determine whether or not a low temperature oxidation reaction has occurred based on the pressure in the combustion chamber for a specific period including. That is, the determination as to whether or not the low temperature oxidation reaction has occurred does not have to be performed based on the heat generation rate, but may be performed based on the in-cylinder pressure. That is, the parameter used as the low temperature oxidation reaction level indicating the degree of occurrence of the low temperature oxidation reaction is not limited to the heat generation rate (the amount of increase in the heat generation rate), but may be, for example, the amount of increase in the in-cylinder pressure.
前記実施形態では、ノック回避制御として、メイン噴射Q1の後に燃焼室6に燃料を噴射する追加噴射を実施する場合について説明したが、ノック回避制御の具体的な構成はこれに限らない。例えば、燃料の代わりに、混合気の温度を低減可能な他の冷媒を燃焼室6内に供給する構成としてもよい。この冷媒としては、水や排気の一部が挙げられる。ただし、燃料を噴射する構成とすれば、インジェクタ14を利用してノック回避制御を実施することができるため、他の冷媒を噴射するための装置を別途設ける必要がなく、構造を簡素化できる。
In the above embodiment, as knock avoidance control, a case where additional injection for injecting fuel into the combustion chamber 6 is performed after main injection Q1 has been described, but the specific configuration of knock avoidance control is not limited to this. For example, instead of the fuel, another refrigerant capable of reducing the temperature of the air-fuel mixture may be supplied into the combustion chamber 6. Examples of this refrigerant include water and a part of exhaust gas. However, if the fuel is injected, the knock avoidance control can be performed by using the
また、前記実施形態では、追加噴射Q2の噴射量(追加噴射によって燃焼室6に供給される燃料の量)を1サイクル中に燃焼室6に供給される燃料の総量の10%以下とした場合について説明したが、追加噴射Q2の噴射量は10%より大きくしてもよい。 Further, in the above embodiment, when the injection amount of the additional injection Q2 (the amount of fuel supplied to the combustion chamber 6 by the additional injection) is 10% or less of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber 6 in one cycle. However, the injection amount of the additional injection Q2 may be larger than 10%.
ただし、追加噴射Q2の噴射量が多くなると、この燃料の気化に伴って燃焼室6内の温度が大幅に低下するおそれがある。また、燃料と空気との混合が不十分となりスモークが生じやすい。そのため、追加噴射によって燃焼室6に供給される燃料の量は、前記のように設定されるのが好ましい。 However, if the injection amount of the additional injection Q2 is increased, the temperature in the combustion chamber 6 may be significantly lowered due to the vaporization of the fuel. In addition, the mixture of fuel and air is insufficient and smoke is likely to occur. Therefore, the amount of fuel supplied to the combustion chamber 6 by the additional injection is preferably set as described above.
また、気筒の幾何学的圧縮比は、15以上20以下に限らない。ただし、気筒の幾何学的圧縮比が15以上になると、ノッキングが生じやすい。そのため、このエンジンに前記の実施形態を適用すれば、効果的である。 Further, the geometric compression ratio of the cylinder is not limited to 15 or more and 20 or less. However, when the geometric compression ratio of the cylinder is 15 or more, knocking is likely to occur. Therefore, it is effective to apply the above embodiment to this engine.
1 エンジン本体
2 気筒
6 燃焼室
13 点火プラグ
14 インジェクタ(冷媒供給手段)
100 PCM(制御手段)
SN3 筒内圧センサ(検出手段)
1 Engine body 2 Cylinder 6
100 PCM (control means)
SN3 In-cylinder pressure sensor (detection means)
Claims (3)
圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、前記特定期間の一部である第1期間中の熱発生率の増加量を算出する第1算出工程と、
前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、前記特定期間に含まれかつ前記第1期間よりも遅角側に設定された第2期間中の筒内圧の上昇量を算出する第2算出工程と、
前記第1算出工程で算出された熱発生率の増加量が基準増加量以上であるという第1の条件が成立した場合に、前記気筒内の温度を低下させるための冷媒を前記気筒に供給するノック抑制工程とを含み、
前記ノック抑制工程は、
前記第1の条件が成立するのに応じて前記冷媒の供給を開始する第1ステップと、
前記第1ステップの実施後、前記第2算出工程で算出された筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量以上であるという第2の条件が成立した場合に前記冷媒の供給を既定の終了時期まで継続し、当該第2の条件が成立しなかった場合に前記終了時期よりも前に前記冷媒の供給を停止する第2ステップとを含む、ことを特徴とするエンジンの制御方法。 A cylinder in which mixing of fuel and air containing gasoline is burned, a method for controlling an engine comprising detecting means for detecting a cylinder pressure which is a pressure within the cylinder,
First, the amount of increase in the heat generation rate during the first period, which is a part of the specific period, is calculated based on the in-cylinder pressure detected by the detection means during the specific period from the latter stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke. Calculation process and
Based on the in-cylinder pressure during the specific period, the second calculation step of calculating the amount of increase in the in-cylinder pressure during the second period included in the specific period and set to the retard side with respect to the first period. ,
When the first condition that the increase amount of the heat generation rate calculated in the first calculation step is equal to or more than the reference increase amount is satisfied , the refrigerant for lowering the temperature in the cylinder is supplied to the cylinder. look including a knock suppression process,
The knock suppression step is
The first step of starting the supply of the refrigerant when the first condition is satisfied, and
After the execution of the first step, when the second condition that the increase amount of the in-cylinder pressure calculated in the second calculation step is equal to or more than the reference pressure increase amount is satisfied, the supply of the refrigerant is supplied until the predetermined end time. continuously, the second step and the including second condition for stopping the supply of the refrigerant before the end timing if not satisfied, the control method for an engine, characterized in that.
前記エンジンは、前記気筒に燃料を噴射するインジェクタを備え、
前記インジェクタは、圧縮上死点よりも前に燃料を噴射するメイン噴射を少なくとも実施し、
前記ノック抑制工程により前記気筒に供給される冷媒は、前記メイン噴射よりも後に前記インジェクタから追加で噴射される燃料である、ことを特徴とするエンジンの制御方法。 In the engine control method according to claim 1,
The engine comprises an injector that injects fuel into the cylinder.
The injector performs at least a main injection that injects fuel prior to compression top dead center.
A method for controlling an engine, wherein the refrigerant supplied to the cylinder by the knock suppression step is fuel additionally injected from the injector after the main injection.
前記気筒内の圧力である筒内圧を検出する検出手段と、
前記気筒内の温度を低下させるための冷媒を前記気筒内へ供給する冷媒供給手段と、
前記冷媒供給手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、
圧縮行程後期から膨張行程初期までの特定期間中に前記検出手段により検出される筒内圧に基づいて、前記特定期間の一部である第1期間中の熱発生率の増加量を算出し、当該熱発生率の増加量が基準増加量以上であるという第1の条件が成立するのに応じて前記冷媒供給手段に前記冷媒の供給を開始させるとともに、
前記特定期間中の前記筒内圧に基づいて、前記特定期間に含まれかつ前記第1期間よりも遅角側に設定された第2期間中の筒内圧の上昇量を算出し、当該筒内圧の上昇量が基準圧力上昇量以上であるという第2の条件が成立すると前記冷媒の供給が既定の終了時期まで継続され、当該第2の条件が成立しなかった場合には前記終了時期よりも前に前記冷媒の供給が停止されるように、前記冷媒供給手段を制御する、ことを特徴とするエンジンの制御装置。
An engine control device equipped with a cylinder in which a mixture of gasoline-containing fuel and air burns.
A detection means for detecting the in-cylinder pressure, which is the pressure in the cylinder, and
A refrigerant supply means for supplying a refrigerant for lowering the temperature in the cylinder into the cylinder,
A control means for controlling the refrigerant supply means is provided.
The control means
Based on the in-cylinder pressure detected by the detection means during the specific period from the late compression stroke to the early expansion stroke, the amount of increase in the heat generation rate during the first period, which is a part of the specific period, is calculated. When the first condition that the amount of increase in the heat generation rate is equal to or greater than the reference increase amount is satisfied, the refrigerant supply means is started to supply the refrigerant, and the refrigerant is supplied.
Based on the in-cylinder pressure during the specific period, the amount of increase in the in-cylinder pressure during the second period included in the specific period and set to the retard side with respect to the first period is calculated, and the in- cylinder pressure of the in-cylinder pressure is calculated. When the second condition that the amount of increase is equal to or greater than the reference pressure increase amount is satisfied, the supply of the refrigerant is continued until the predetermined end time, and when the second condition is not satisfied, it is before the end time. wherein as the supply of coolant is stopped, controls the coolant supply means, the control apparatus for an engine, characterized in that.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018064934A JP6848919B2 (en) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | Engine control method and control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018064934A JP6848919B2 (en) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | Engine control method and control device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019173703A JP2019173703A (en) | 2019-10-10 |
JP6848919B2 true JP6848919B2 (en) | 2021-03-24 |
Family
ID=68166641
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018064934A Active JP6848919B2 (en) | 2018-03-29 | 2018-03-29 | Engine control method and control device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6848919B2 (en) |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60230554A (en) * | 1984-04-28 | 1985-11-16 | Mazda Motor Corp | Knocking suppressor for engine |
JPH0792415B2 (en) * | 1989-09-04 | 1995-10-09 | 日産自動車株式会社 | Knocking detection device for internal combustion engine |
JPH0466754A (en) * | 1990-07-04 | 1992-03-03 | Mitsubishi Electric Corp | Knocking detecting device |
JP4114199B2 (en) * | 2002-09-27 | 2008-07-09 | マツダ株式会社 | Engine combustion control device |
JP5569468B2 (en) * | 2011-05-25 | 2014-08-13 | マツダ株式会社 | Control device for spark ignition engine |
JP2016065461A (en) * | 2014-09-24 | 2016-04-28 | 本田技研工業株式会社 | Combustion control device for internal combustion engine |
JP2017145808A (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
JP6764824B2 (en) * | 2017-04-25 | 2020-10-07 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Internal combustion engine ignition control device |
JP6835003B2 (en) * | 2018-02-02 | 2021-02-24 | マツダ株式会社 | Engine control |
JP6777108B2 (en) * | 2018-02-02 | 2020-10-28 | マツダ株式会社 | Engine control |
-
2018
- 2018-03-29 JP JP2018064934A patent/JP6848919B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019173703A (en) | 2019-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5565364B2 (en) | Method for detecting abnormal combustion in spark ignition engine and spark ignition engine | |
JP4605057B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
CN105247204B (en) | The control system of internal combustion engine | |
JP3975695B2 (en) | Self-igniting engine | |
JP7310241B2 (en) | Engine deterioration estimation method and engine control device | |
JP3965905B2 (en) | Compression self-ignition internal combustion engine | |
US11293395B2 (en) | Control device for engine | |
JP6835003B2 (en) | Engine control | |
JP7222869B2 (en) | internal combustion engine controller | |
JP7124921B2 (en) | engine controller | |
JP6777108B2 (en) | Engine control | |
JP6848919B2 (en) | Engine control method and control device | |
JP6881402B2 (en) | Engine control | |
JP7287075B2 (en) | engine controller | |
JP6848918B2 (en) | Engine control method, engine knock detection method and engine control device | |
JP6848917B2 (en) | Engine control | |
JP2007263065A (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
JP2015031241A (en) | Combustion state control device of internal combustion engine | |
JP6866871B2 (en) | Engine control device and control method | |
JP7056229B2 (en) | Premixed compression ignition engine controller | |
JP6777113B2 (en) | Engine low temperature oxidation reaction detection method and control method, and engine low temperature oxidation reaction detection device and control device | |
JP2008075533A (en) | Control device and control method for cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine | |
JP6826396B2 (en) | Engine control unit | |
JP2023183598A (en) | engine control device | |
JP2023068723A (en) | Engine control device and engine control method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200715 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20200722 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20200731 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200923 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20200930 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201228 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210202 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210215 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6848919 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |