JP2006170113A - エンジンのガス流動検出装置 - Google Patents
エンジンのガス流動検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006170113A JP2006170113A JP2004365492A JP2004365492A JP2006170113A JP 2006170113 A JP2006170113 A JP 2006170113A JP 2004365492 A JP2004365492 A JP 2004365492A JP 2004365492 A JP2004365492 A JP 2004365492A JP 2006170113 A JP2006170113 A JP 2006170113A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- intake valve
- air
- combustion chamber
- intake
- air amount
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
【課題】燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気弁通過流量の算出を簡素な構成で実現する装置を提供する。
【解決手段】吸気ポート(4)の燃焼室(5)への開口部にあって燃焼室(5)を開閉する吸気弁(15)と、この吸気弁(15)が燃焼室(5)を開いているときに下降して空気を前記吸気ポート(4)から前記燃焼室(5)へと吸い込ませるピストン(6)とを備えるエンジンにおいて、前記燃焼室内の空気量を算出する燃焼室内空気量算出手段(31)と、前記吸気弁開時間を算出する吸気弁開時間算出手段(31)と、これら燃焼室内空気量と吸気弁開時間とに基づいて吸気行程中の吸気弁通過流量を算出する吸気弁通過流量算出手段(31)とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】吸気ポート(4)の燃焼室(5)への開口部にあって燃焼室(5)を開閉する吸気弁(15)と、この吸気弁(15)が燃焼室(5)を開いているときに下降して空気を前記吸気ポート(4)から前記燃焼室(5)へと吸い込ませるピストン(6)とを備えるエンジンにおいて、前記燃焼室内の空気量を算出する燃焼室内空気量算出手段(31)と、前記吸気弁開時間を算出する吸気弁開時間算出手段(31)と、これら燃焼室内空気量と吸気弁開時間とに基づいて吸気行程中の吸気弁通過流量を算出する吸気弁通過流量算出手段(31)とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、エンジンのガス流動検出装置に関する。
分岐管内状態量と各気筒の吸気弁開口面積とから気筒別に吸気弁通過質量流量(瞬時値)を算出し、この吸気弁通過質量流量をこれに対応する気筒の吸気行程の期間にわたって積分した値を質量空気量として気筒別に算出するものがある(特許文献1参照)。
特開平9−291846号公報
ところで、特許文献1の技術では、上記の吸気弁通過流量の算出に高度な演算処理を要することとなっており、現存の自動車用演算装置で処理することは大変困難である。
そこで本発明は、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気弁通過流量の算出を簡素な構成で実現する装置を提供することを目的としている。
本発明は、吸気ポートの燃焼室への開口部にあって燃焼室を開閉する吸気弁と、この吸気弁が燃焼室を開いているときに下降して空気を前記吸気ポートから前記燃焼室へと吸い込ませるピストンとを備えるエンジンにおいて、燃焼室内空気量と吸気弁開時間とに基づいて、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気行程中の吸気弁通過流量を算出するように構成する。
本発明によれば、燃焼室内空気量と吸気弁開時間とに基づいて、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気行程中の吸気弁通過流量を算出する。具体的には、燃焼室内空気量を吸気弁開時間で除算した値を吸気行程中の吸気弁通過流量として算出する。
この場合に、燃焼室内空気量は吸気行程中のトータルの空気量であるので、これを吸気弁開時間で除算した値は、吸気行程中の吸気弁通過流量の平均値を表す。吸気弁通過流量は実際には吸気行程中に変化するのであるが、このように吸気行程中のトータルの空気量を吸気弁開時間で除算した値を吸気行程中の吸気弁通過流量として求めることで、簡素な構成で吸気行程中の吸気弁通過流量を得ることができる。
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。図1はL−ジェトロニック方式のガソリン噴射エンジンに適用した本発明の一実施形態のシステムを説明するための概略図である。
吸気絞り弁23により調量される空気は、吸気コレクタ2に蓄えられた後、吸気マニホールド3を介して各気筒の燃焼室5に導入される。燃料は各気筒の吸気ポート4に配置された燃料噴射弁21より、所定のタイミングで吸気ポート内に向けて間欠的に噴射供給される。吸気ポート4に噴射された燃料は、空気と混合して混合気を作り、この混合気は吸気弁15を閉じることで燃焼室5内に閉じこめられ、ピストン6の上昇によって圧縮され、点火プラグ14により着火されて燃焼する。この燃焼によるガス圧がピストン6を押し下げる仕事を行い、このピストン6の往復運動はクランクシャフト7の回転運動へと変換される。燃焼後のガス(排気)は排気弁16が開いたとき排気通路8へと排出される。
排気通路8には三元触媒9、10を備える。三元触媒9、10は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲にあるとき、排気に含まれるHC、CO及びNOxを同時に効率よく除去できる。このため、エンジンコントローラ31では運転条件に応じて燃料噴射弁21からの基本燃料噴射量を定めると共に、三元触媒9の上流に設けたO2センサ35からの信号に基づいて空燃比をフィードバック制御する。
上記の吸気絞り弁23はスロットルモータ24により駆動される。運転者が要求するトルクはアクセルペダル41の踏み込み量(アクセル開度)に現れるので、エンジンコントローラ31ではアクセルセンサ42からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットルモータ24を介して吸気絞り弁23の開度を制御する。
上記吸気弁15の弁リフト量を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブリフト機構(以下、「VEL機構」という。)26と、クランクシャフト7と吸気弁用カムシャフト25との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気弁15の開閉タイミングを進遅角する可変バルブタイミング機構(以下「VTC機構」という。)27とを備える。これらの具体的な構成は特開2003−3872号公報により公知であるのでその詳しい説明は省略する。例えばVEL機構26とVTC機構27の両方に指令値を与えてないときには吸気弁15の弁リフトは出力要求に応じる特性であり、排気弁16とほぼ同等の大きな弁リフト量と大きな作動角とを有している。これに対して、VEL機構26に対してのみ指令値を与えると、弁リフトが最大となるクランク角位置を変えずに弁リフト量と作動角とが共に小さくなる。また、VTC機構27に対して指令値を与えていないときには回転位相が最遅角位置にありVTC機構27に対してのみ指令値を与えたとき弁リフト量、作動角を変更することなく回転位相、具体的には吸気弁開時期IVO(あるいは吸気弁閉時期IVC)のみが進角側に移動する。
こうしたVEL機構26とVTC機構27からなる可変動弁装置を備えるエンジンを前提として、エンジンコントローラ31では、1サイクル毎に吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気量(この空気量を以下「1吸気当たりシリンダ空気量」という。)Qcyl(燃焼室内空気量)を算出し、吸気弁開時間Tivoを算出し、これら1吸気当たりシリンダ空気量Qcylと吸気弁開時間Tivoとに基づいて、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気弁開期間中の吸気弁通過流量Uivを算出する。
エンジンコントローラ31により実行されるこの制御を図2の制御ブロック図により詳述する。
図2において、エアフローメータ32からの信号を受けるAFM出力遅れ進み補償部51では、エアフローメータ32出力に対して応答遅れ進み補償を行って、エアフローメータ流量Qa[kg/h]を求める。ただし、ここでは1/3600を乗じて、流量の単位としては[g/msec]で扱う。エアフローメータ出力の遅れ進み補償を行う方法は特開2003−314347公報に詳しいのでその説明は省略する。
このようにして算出されるエアフローメータ流量Qaを入力するマニフォルド充填モデル52では、マニフォルド部空気量Cmを算出し、1吸気当たりシリンダ空気量算出部53が、このマニフォルド部空気量Cmを用いて、1吸気当たりシリンダ空気量Qc[g/cycle]を算出する。
ここで、マニフォルド充填モデルと1吸気当たりシリンダ空気量算出部との組み合わせは、特開2001−50091公報の技術により公知であり、本発明においても図3に示したようにそっくり流用している。
図3の詳細ブロック図を説明すると、図3においてマニフォルド充填モデル52は、マニフォルド部流入空気量算出部61、マニフォルド部空気量収支計算部62を、また1吸気当たりシリンダ空気量算出部53は、シリンダ空気量算出部63、加重平均処理部64、単位換算部65をそれぞれ備えており、所定時間Δt1毎に1吸気当たりシリンダ空気量Qcyl[g/cycle]を繰り返し算出する。所定時間Δt1は制御周期であり、例えば1msとする。
ここでは前提として、マニフォルド部(図1でコレクタ2、マニフォルド3及びポート4の総称)の圧力をPm[Pa]、マニフォルド部容積をVm[m3]、マニフォルド部空気量をCm[g]、マニフォルド部温度をTm[K]とする。また、シリンダ部(図1で燃焼室5のこと)の圧力をPc[Pa]、シリンダ容積をVc[m3]、シリンダ部温度をTc[K]とする。さらに、マニフォルド部とシリンダ部とでPm=Pc、Tm=Tc(圧力及び温度は変化しない)と仮定する。
まず、マニフォルド部流入空気量算出部61では、エアフローメータ流量Qa[g/msec]に制御周期Δt1(=1msec)を乗算して、つまり次式により制御周期Δt1当たりにマニフォルド部へ流入する空気量Ca[g]を算出する。
Ca=Qa×Δt1 …(1)
マニフォルド部空気量収支計算部62では、マニフォルド部空気量の前回値Cm(n-1)にこのマニフォルド部へ流入する空気量Ca[g]を加算し、またマニフォルド部からシリンダ部へと流出するシリンダ空気量Cc(n)[g]を減算して、つまり次式によりマニフォルド部空気量Cm(n)[g]を算出する。
マニフォルド部空気量収支計算部62では、マニフォルド部空気量の前回値Cm(n-1)にこのマニフォルド部へ流入する空気量Ca[g]を加算し、またマニフォルド部からシリンダ部へと流出するシリンダ空気量Cc(n)[g]を減算して、つまり次式によりマニフォルド部空気量Cm(n)[g]を算出する。
Cm(n)=Cm(n-1)+Ca−Cc(n) …(2)
(2)式右辺のシリンダ空気量Cc(n)は、前回(今回より制御周期Δt1だけ前)にシリンダ空気量算出部63により算出されているシリンダ空気量Ccである。
(2)式右辺のシリンダ空気量Cc(n)は、前回(今回より制御周期Δt1だけ前)にシリンダ空気量算出部63により算出されているシリンダ空気量Ccである。
シリンダ空気量算出部63では、マニフォルド部空気量Cm(n)、シリンダ容積Vc[m3]、マニフォルド部容積Vm[m3](Vc、Vmは一定値)を用いて次式によりシリンダ空気量Cc(n)[g]を算出する。
Cc(n)=Vc×Cm(n)/Vm …(3)
(3)式は、次のようにして求めたものである。気体の状態方程式P・V=C・R・Tより、C=P・V/(R・T)であるので、シリンダ部について次式が成立する。
(3)式は、次のようにして求めたものである。気体の状態方程式P・V=C・R・Tより、C=P・V/(R・T)であるので、シリンダ部について次式が成立する。
Cc=Pc・Vc/(R・Tc) …(補1)
ここで、シリンダ部圧力Pcとマニフォルド部圧力Pmは等しく、かつシリンダ部温度Tcとマニフォルド部温度Tmは等しいと仮定しているので、次式が得られる。
ここで、シリンダ部圧力Pcとマニフォルド部圧力Pmは等しく、かつシリンダ部温度Tcとマニフォルド部温度Tmは等しいと仮定しているので、次式が得られる。
Cc=Pm・Vc/(R・Tm) …(補2)
一方、気体の状態方程式P・V=C・R・Tより、P/(R・T)=C/Vであるので、マニフォルド部について次式が成立する。
一方、気体の状態方程式P・V=C・R・Tより、P/(R・T)=C/Vであるので、マニフォルド部について次式が成立する。
Pm/(R・Tm)=Cm/Vm …(補3)
この(補3)式を(補2)式に代入すれば、
Cc=Vc・〔Pm/(R・Tm)〕=Vc・〔Cm/Vm〕
となり上記の(3)式が得られる。
この(補3)式を(補2)式に代入すれば、
Cc=Vc・〔Pm/(R・Tm)〕=Vc・〔Cm/Vm〕
となり上記の(3)式が得られる。
シリンダ空気量算出部63で今回算出されたシリンダ空気量Cc(n)は次回にマニフォルド部空気量収支計算部62で用いられる。このように、マニフォルド部空気量収支計算部62とシリンダ空気量算出部63とでは互いに相手の値を用いてサイクリックに算出する。
加重平均処理部64では、このシリンダ空気量Cc(=Cc(n))を加重平均処理して、つまり次式によりシリンダ空気量の加重平均値Cck[g]を算出する。
Cck(n)=Cck(n-1)×(1−M)+Cc×M …(4)
ただし、Cck(n) ;今回のシリンダ空気量の加重平均値、
Cck(n-1);Δt1前のシリンダ空気量の加重平均値、
M ;加重平均係数(0<M<1)、
単位換算部65では、このシリンダ空気量の加重平均値Cck(=Cck(n))をサイクル周期に対応させるため、エンジン回転速度Ne[rpm]を用いて、次式により1吸気当たりシリンダ空気量Qcyl[g/cycle]に変換する。
ただし、Cck(n) ;今回のシリンダ空気量の加重平均値、
Cck(n-1);Δt1前のシリンダ空気量の加重平均値、
M ;加重平均係数(0<M<1)、
単位換算部65では、このシリンダ空気量の加重平均値Cck(=Cck(n))をサイクル周期に対応させるため、エンジン回転速度Ne[rpm]を用いて、次式により1吸気当たりシリンダ空気量Qcyl[g/cycle]に変換する。
Qcyl=Cck/(120/Ne) …(5)
シリンダ容積算出部66では吸気弁閉時期IVCに基づいて上記のシリンダ容積Vcを算出する。
シリンダ容積算出部66では吸気弁閉時期IVCに基づいて上記のシリンダ容積Vcを算出する。
ここで、吸気弁閉時期IVCに基づいてシリンダ容積Vcを算出するのは次の理由からである。すなわち、可変動弁装置を備える場合には、吸気弁閉時期IVCの相違により新気分のシリンダ容積Vcが実質的に変化し、これに伴ってシリンダ空気量Vcが変化する。ということは、シリンダ空気量Qc(n)[g]もシリンダ容積Vcの相違により変化する。そこで、吸気弁閉時期IVCに基づいてシリンダ容積Vcを算出するようにしたものである。
シリンダ容積Vcの算出については図4(図3のシリンダ容積算出部66の詳細ブロック図)のブロック図により詳述する。図4はシリンダ容積Vcを算出するものであり、所定時間Δt1毎(例えば1ms毎)に実行する。
ここで、シリンダ容積の算出についても特開2001−50091に記載の技術を用いている。
図4において、目標シリンダ容積算出部71では、吸気弁閉時期IVCから、そのときのシリンダ容積を算出し、これを目標シリンダ容積Vcm[m3]とする。
シリンダ内新気割合算出部72では、吸気弁開時期IVO、排気弁閉時期EVC(一定値)、また必要によりEGR率により、シリンダ内新気割合η[%]を算出し、実シリンダ容積算出部73で、目標シリンダ容積Vcmにこのシリンダ内新気割合ηを乗じて、実シリンダ容積Vcr[m3]=Vcm・ηを算出する。これはシリンダ内の新気だけのシリンダ容積を求めるものである。
上記の吸気弁閉時期IVC、吸気弁開時期IVOは、吸気弁15に対しリフトセンサ36を設けて直接的に検出してもよいが、エンジンコントローラ31での制御上の指令値を用いることで簡素化できる。
また、排気弁閉時期EVCと吸気弁開時期IVOとによりオーバーラップ量が定まり、オーバーラップ量が多くなるほどシリンダ内に残留する不活性ガス量(内部EGR量)が多くなるので、上記のシリンダ内新気割合ηは基本的にオーバーラップ量に基づいて求める。また、可変動弁装置を備えるエンジンでは、オーバーラップ量の制御により内部EGR量を自在に制御できるので、一般にはEGR装置(外部EGR装置)は設けないが、外部EGR装置を設ける場合には、更に外部EGR装置のEGR率により補正して、最終的なシリンダ内新気割合ηを求める。
実シリンダ容積変化速度算出部74では、実シリンダ容積Vcr[m3]にエンジン回転速度Ne[rpm]を乗じて、つまり次式により実シリンダ容積変化速度ΔVc[m3/ms]を算出する。
ΔVc=Vcr×Ne×K2 …(6)
ここで、(6)式のK2は単位を揃えるための定数で、K2=(1/30)×(1/1000)である。1/30は、エンジン回転速度Neの単位を[rpm]から[180deg/sec]へと変換するためのものであり、1/1000は、実シリンダ容積変化速度ΔVcの単位を[m3/sec]より[m3/msec]へと変換するためのものである。
ここで、(6)式のK2は単位を揃えるための定数で、K2=(1/30)×(1/1000)である。1/30は、エンジン回転速度Neの単位を[rpm]から[180deg/sec]へと変換するためのものであり、1/1000は、実シリンダ容積変化速度ΔVcの単位を[m3/sec]より[m3/msec]へと変換するためのものである。
シリンダ容積算出部75では、実シリンダ容積変化速度ΔVcに制御周期Δt1を乗算して、つまり次式によりシリンダ容積Vc[m3]を算出する。
Vc=ΔVc×Δt1 …(7)
図2に戻り、吸気弁開時間算出部54では、吸気弁開クランク角区間θ[degCA]とエンジン回転速度Ne[rpm]から次式により吸気弁開時間Tivo[msec]を算出する。
図2に戻り、吸気弁開時間算出部54では、吸気弁開クランク角区間θ[degCA]とエンジン回転速度Ne[rpm]から次式により吸気弁開時間Tivo[msec]を算出する。
Tivo=1000θ/6Ne …(8)
(8)式の吸気弁開クランク角区間θ[degCA]は吸気弁開時期IVOより吸気弁閉時期IVCまでのクランク角区間であり、これは、エンジンコントローラ31での制御上の指令値を用いることで、求めることができる。
(8)式の吸気弁開クランク角区間θ[degCA]は吸気弁開時期IVOより吸気弁閉時期IVCまでのクランク角区間であり、これは、エンジンコントローラ31での制御上の指令値を用いることで、求めることができる。
上記の(8)式は次のようにして導かれるものである。すなわち、吸気弁開時間Tivoは次式により与えることができる。
Tivo=θ×Δt2 …(補4)
ただし、Δt2:クランク角1度当たりに要する時間、
(補4)式のクランク角1度当たりに要する時間Δt2[msec/degCA]はエンジン回転速度Neに基づいて定まる値であり、具体的には次の式により計算すればよい。
ただし、Δt2:クランク角1度当たりに要する時間、
(補4)式のクランク角1度当たりに要する時間Δt2[msec/degCA]はエンジン回転速度Neに基づいて定まる値であり、具体的には次の式により計算すればよい。
Δt2=(1/Ne)×60×1000×(1/360)
…(補5)
ここで、(1/Ne)に60を掛けているのは回転速度Neの単位を[rpm]より[/sec]へと変換するため、1000を掛けているのは[sec]をさらに[msec]へと変換するためである。
…(補5)
ここで、(1/Ne)に60を掛けているのは回転速度Neの単位を[rpm]より[/sec]へと変換するため、1000を掛けているのは[sec]をさらに[msec]へと変換するためである。
(補5)式を(補4)式に代入して整理すると、上記の(8)式が得られる。
上記の(8)式は可変動弁装置を備えるエンジンに対する式であり、可変動弁装置を備えないエンジンでは、吸気弁開クランク角区間θが一定となるので、エンジン回転速度Neから次式により求めることができる。
Tivo=定数1/Ne …(9)
(9)式の計算式に代えて、エンジン回転速度Neをパラメータとする吸気弁開時間Tivoのテーブルを作成してこれを記憶させておき、エンジン回転速度Neから該テーブルを検索して吸気弁開時間Tivoを求めるようにしてもかまわない。
(9)式の計算式に代えて、エンジン回転速度Neをパラメータとする吸気弁開時間Tivoのテーブルを作成してこれを記憶させておき、エンジン回転速度Neから該テーブルを検索して吸気弁開時間Tivoを求めるようにしてもかまわない。
吸気弁通過質量流量算出部55では、1吸気当たりシリンダ空気量Qcyl[g/cycle]を吸気弁開時間Tivo[msec]で除算することによって、つまり次式により吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量Uiv[g/msec]を算出する。
Uiv=Qcyl/Tivo …(10)
吸気弁通過流速算出部56では、この吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量Uivを、吸気弁の開口面積Aiv[m2]及び新気密度ρ[g/m3]で除算して、つまり次式により吸気弁開期間中の吸気弁通過流速Wiv[m/msec]を算出する。
吸気弁通過流速算出部56では、この吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量Uivを、吸気弁の開口面積Aiv[m2]及び新気密度ρ[g/m3]で除算して、つまり次式により吸気弁開期間中の吸気弁通過流速Wiv[m/msec]を算出する。
Wiv=Uiv/(Aiv×ρ) …(11)
ここで、吸気弁の開口面積Aivとしては、吸気弁開時期IVOから吸気弁閉時期IVCまでの間の吸気弁開口面積の平均値や有効開口面積を採用すればよい。詳細には可変動弁装置を備えるエンジンでは、例えば図5に示したように運転条件により小リフトにするのか大リフトにするのかが決まっているので、小リフトの運転条件では図示の開口面積平均値Aivav1を、また大リフトの運転条件では図示の開口面積平均値Aivav2を用いればよい。新気密度ρとしては標準状態(20℃、一気圧)での空気の密度を予めメモリに記憶させておく。
ここで、吸気弁の開口面積Aivとしては、吸気弁開時期IVOから吸気弁閉時期IVCまでの間の吸気弁開口面積の平均値や有効開口面積を採用すればよい。詳細には可変動弁装置を備えるエンジンでは、例えば図5に示したように運転条件により小リフトにするのか大リフトにするのかが決まっているので、小リフトの運転条件では図示の開口面積平均値Aivav1を、また大リフトの運転条件では図示の開口面積平均値Aivav2を用いればよい。新気密度ρとしては標準状態(20℃、一気圧)での空気の密度を予めメモリに記憶させておく。
このようにして得られる吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量Uivや吸気弁通過流速Wivは、燃焼室5内のガス流動を表す代表値となるので、このガス流動代表値を点火時期制御に反映させる。
例えば、特開200−148236公報では、次のようにして基本点火時期MBTCALを設定している。すなわち、MBT(最大トルクの得られる最小進角値)で混合気に点火した場合に混合気の燃焼圧力が最大圧Pmaxとなるクランク角を基準クランク角θPMAX[degATDC]とすると、基準クランク角θPMAXは燃焼方式によらずほぼ一定であり、一般に圧縮上死点後12〜15度、最大で圧縮上死点後10〜20度の範囲にある。燃焼室に供給された燃料に対する燃焼質量の比率を表す燃焼質量割合は、点火時に0%であり、完全に燃焼して100%に達する。基準クランク角θPMAXにおける燃焼質量割合は一定で約60%であることが確かめられている。
燃焼質量割合が2%に達するまでの区間を初期燃焼期間BURN1[deg]とし、初期燃焼期間BURN1の終了後、基準クランク角θPMAXに至るまでの区間を主燃焼期間BURN2とし、これら初期燃焼期間BURN1と主燃焼期間BURN2とを次式により算出する。
BURN1=(Ne×6)×BR1×V0
/(RPROBA×AF1×FLAME1)…(12)
ただし、BR1 :燃焼開始時期より初期燃焼期間終了時期までの燃焼質量割 合の変化代(2%)、
V0 :燃焼室の燃焼開始時期における容積[m3]、
RPROBA:反応確率[%]、
AF1 :火炎核の反応面積(固定値)[m2]、
FLAME1:初期燃焼期間での燃焼速度[m/sec]、
BURN2=(Ne×6)×BR2×VTDC
/(RPROBA×AF2×FLAME2)…(13)
ただし、BR2 :主燃焼期間の開始時期より主燃焼期間終了時期までの燃焼 質量割合の変化代(58%)、
VTDC :圧縮上死点での燃焼室容積[m3]、
RPROBA:反応確率[%]、
AF2 :火炎核の反応面積(固定値)[m2]、
FLAME2:主燃焼期間での燃焼速度[m/sec]、
これらBURN1、BURN2を加えた値を燃焼期間BURN[deg]とし、基準クランク角θPMAX[degATDC]より、この燃焼期間BURNと点火無駄時間クランク角IGNDEAD[deg]を加えた合計のクランク角区間だけ進角させたクランク角位置をMBTの得られる点火時期である基本点火時期MBTCAL[degBTDC]として設定する。
/(RPROBA×AF1×FLAME1)…(12)
ただし、BR1 :燃焼開始時期より初期燃焼期間終了時期までの燃焼質量割 合の変化代(2%)、
V0 :燃焼室の燃焼開始時期における容積[m3]、
RPROBA:反応確率[%]、
AF1 :火炎核の反応面積(固定値)[m2]、
FLAME1:初期燃焼期間での燃焼速度[m/sec]、
BURN2=(Ne×6)×BR2×VTDC
/(RPROBA×AF2×FLAME2)…(13)
ただし、BR2 :主燃焼期間の開始時期より主燃焼期間終了時期までの燃焼 質量割合の変化代(58%)、
VTDC :圧縮上死点での燃焼室容積[m3]、
RPROBA:反応確率[%]、
AF2 :火炎核の反応面積(固定値)[m2]、
FLAME2:主燃焼期間での燃焼速度[m/sec]、
これらBURN1、BURN2を加えた値を燃焼期間BURN[deg]とし、基準クランク角θPMAX[degATDC]より、この燃焼期間BURNと点火無駄時間クランク角IGNDEAD[deg]を加えた合計のクランク角区間だけ進角させたクランク角位置をMBTの得られる点火時期である基本点火時期MBTCAL[degBTDC]として設定する。
上記の燃焼速度FLAME1、FLAME2は次式により与えている。
FLAME1=SL1×ST1 …(14)
ただし、SL1:初期燃焼期間での乱れ強さ、
ST1:初期燃焼期間での層流燃焼速度、
FLAME2=SL2×ST2 …(15)
ただし、SL2:初期燃焼期間での乱れ強さ、
ST2:初期燃焼期間での層流燃焼速度、
この場合に、ガス流動の乱れ強さST1、ST2を特開2003−148236公報では、エンジン回転速度に応じて与えているところを、本発明ではこれに代えて燃焼室5内のガス流動を表す代表値である吸気弁通過質量流量Uivから次式によりガス流動の乱れ強さST1、ST2を設定する。
ただし、SL1:初期燃焼期間での乱れ強さ、
ST1:初期燃焼期間での層流燃焼速度、
FLAME2=SL2×ST2 …(15)
ただし、SL2:初期燃焼期間での乱れ強さ、
ST2:初期燃焼期間での層流燃焼速度、
この場合に、ガス流動の乱れ強さST1、ST2を特開2003−148236公報では、エンジン回転速度に応じて与えているところを、本発明ではこれに代えて燃焼室5内のガス流動を表す代表値である吸気弁通過質量流量Uivから次式によりガス流動の乱れ強さST1、ST2を設定する。
ST1=定数2×Uiv …(16)
ST2=定数3×Uiv …(17)
あるいは燃焼室5内のガス流動を表す代表値である吸気弁通過流速Wivから次式によりガス流動の乱れ強さを設定する。
ST2=定数3×Uiv …(17)
あるいは燃焼室5内のガス流動を表す代表値である吸気弁通過流速Wivから次式によりガス流動の乱れ強さを設定する。
ST1=定数4×Wiv …(18)
ST2=定数5×Wiv …(19)
ここで本実施形態の作用を説明する。
ST2=定数5×Wiv …(19)
ここで本実施形態の作用を説明する。
本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、1吸気当たりシリンダ空気量Qcyl(燃焼室内空気量)と吸気弁開時間Tivoとに基づいて吸気弁開期間中(吸気行程中)の吸気弁通過流量Uivを算出する。具体的には、1吸気当たりシリンダ空気量Qcylを吸気弁開時間Tivoで除算した値を吸気弁開期間中の吸気弁通過流量Uivとして算出する(請求項2に記載の発明)。
この場合に、1吸気当たりシリンダ空気量Qcylは吸気弁開期間中のトータルの空気量であるので、これを吸気弁開時間Tivoで除算した値は、吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量の平均値を表す。吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量(瞬時値)は、実際には吸気弁開期間中に変化するのであるが、このように吸気弁開期間中のトータルの空気量を吸気弁開時間で除算した値を吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量Uivとして求めることで、簡素な構成で吸気弁開期間中の吸気弁通過質量流量を得ることができる。
また、本実施形態(請求項8に記載の発明)によれば、吸気弁通過質量流量Uivを吸気弁開口面積Aiv及び新気密度ρで除算して求めているので、簡素な構成で吸気弁開期間中の吸気弁通過流速を得ることができている。
請求項1に記載の燃焼室内空気量算出手段の機能は、図2の1吸気当たりシリンダ空気量算出部53により、吸気弁開時間算出手段の機能は図2の吸気弁開時間算出部54により、吸気弁通過流量算出手段各機能は図2の吸気弁通過質量流量算出部55によりそれぞれ果たされている。
5 燃焼室
21 燃料噴射弁
31 エンジンコントローラ
33、34 クランク角センサ
21 燃料噴射弁
31 エンジンコントローラ
33、34 クランク角センサ
Claims (9)
- 吸気ポートの燃焼室への開口部にあって燃焼室を開閉する吸気弁と、
この吸気弁が燃焼室を開いているときに下降して空気を前記吸気ポートから前記燃焼室へと吸い込ませるピストンと
を備えるエンジンにおいて、
前記燃焼室内の空気量を算出する燃焼室内空気量算出手段と、
前記吸気弁開時間を算出する吸気弁開時間算出手段と、
これら燃焼室内空気量と吸気弁開時間とに基づいて、燃焼室内のガス流動を表す代表値としての吸気行程中の吸気弁通過流量を算出する吸気弁通過流量算出手段と
を備えることを特徴とするエンジンのガス流動検出装置。 - 前記燃焼室内空気量を前記吸気弁開時間で除算した値を吸気行程中の吸気弁通過流量として算出することを特徴とする請求項1に記載のエンジンのガス流動検出装置。
- 前記燃焼室内空気量は、前記吸気弁が前記燃焼室を閉じた時点で燃焼室内に充填されている空気の質量であることを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンのガス流動検出装置。
- 前記燃焼室内空気量は1吸気当たりシリンダ空気量であることを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンのガス流動検出装置。
- 前記1吸気当たりのシリンダ空気量を算出する手段は、
エアフローメータの出力からマニフォルド部へ流入する空気量を算出するマニフォルド部流入空気量算出手段と、
このマニフォルド部へ流入する空気量及びマニフォルド部からシリンダ部へ流入するシリンダ空気量の収支計算を行ってマニフォルド部の空気量を算出するマニフォルド部空気量収支計算手段と、
前記マニフォルド部の空気量とシリンダ容積とに基づいて前記シリンダ部へ流入するシリンダ空気量を算出するシリンダ空気量算出手段と、
このシリンダ部へ流入するシリンダ空気量とエンジン回転速度に基づいて1吸気当たりシリンダ空気量を算出する1吸気当たりシリンダ空気量算出手段と
を備えることを特徴とする請求項4に記載のエンジンのガス流動検出装置。 - 前記吸気弁開時間は、1吸気当たりに前記吸気弁が開いている時間であることを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンのガス流動検出装置。
- 前記1吸気当たりに前記吸気弁が開いている時間を、エンジン回転速度と吸気弁開クランク角区間とに基づいて算出することを特徴とする請求項6に記載のエンジンのガス流動検出装置。
- 前記吸気弁の開口面積及び空気密度の少なくとも一つと、前記吸気弁通過流量とに基づいて吸気弁通過流速を算出することを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンのガス流動検出装置。
- 前記吸気弁の開口面積は吸気弁の開期間中の平均値であることを特徴とする請求項8に記載のエンジンのガス流動検出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004365492A JP2006170113A (ja) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | エンジンのガス流動検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004365492A JP2006170113A (ja) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | エンジンのガス流動検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006170113A true JP2006170113A (ja) | 2006-06-29 |
Family
ID=36671128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004365492A Pending JP2006170113A (ja) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | エンジンのガス流動検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006170113A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017110500A (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の制御装置及びシステム |
CN115653773A (zh) * | 2022-10-17 | 2023-01-31 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种发动机缸内相对充气量的精确计算方法及装置 |
-
2004
- 2004-12-17 JP JP2004365492A patent/JP2006170113A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017110500A (ja) * | 2015-12-14 | 2017-06-22 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 内燃機関の制御装置及びシステム |
CN115653773A (zh) * | 2022-10-17 | 2023-01-31 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种发动机缸内相对充气量的精确计算方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4740775B2 (ja) | エンジンの吸入空気量制御装置 | |
US7801667B2 (en) | Control for an internal-combustion engine | |
JP4779757B2 (ja) | 内燃機関の制御装置及び制御方法 | |
JP2018096371A (ja) | エンジンシステム制御方法および装置 | |
JPH11324778A (ja) | 筒内噴射ガソリンエンジン | |
JP2013185536A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2007263082A (ja) | 内燃機関の制御装置及び制御方法 | |
US7092813B2 (en) | Fuel injection control of engine | |
JP2009257128A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2006170113A (ja) | エンジンのガス流動検出装置 | |
JP4696987B2 (ja) | 燃料噴射制御装置 | |
JP2006112385A (ja) | 内燃機関の可変バルブタイミング制御装置 | |
JP2008057380A (ja) | エンジンの始動制御装置及び始動制御方法 | |
JP4957033B2 (ja) | 燃料噴射制御装置 | |
JP4055647B2 (ja) | エンジンの点火時期制御装置 | |
JP4321429B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP4986389B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP4793043B2 (ja) | エンジンの吸入空気量制御装置 | |
JP4765703B2 (ja) | 可変動弁機構の制御装置 | |
JP4055648B2 (ja) | 内燃機関の点火時期制御装置 | |
JP2006170114A (ja) | エンジンのガス流動検出装置 | |
JP5573872B2 (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP4055646B2 (ja) | エンジンの点火時期制御装置 | |
JP4432715B2 (ja) | エンジンのシリンダ吸入空気量制御装置及びシリンダ吸入空気量制御方法 | |
JP4424257B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071128 |
|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20090930 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091006 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100302 |