JP2006170114A - Engine gas flow detection device - Google Patents
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Abstract
【課題】燃焼室内のガス流動の強さを、特別なセンサを設けることなく、既設のセンサを用いて簡素な構成で算出(検出)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吸気ポート(4)から燃焼室(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、吸気弁(15)の開期間中に吸気弁(15)を通過して燃焼室(5)へと流入する吸気弁通過流体により燃焼室(5)内に生じるガス流動の強さを算出する手段(31)と、ピストン(6)の挙動によって燃焼室(5)内に生じるガス流動の強さを算出する手段(31)と、これらガス流動の強さの少なくとも一つに基づいて燃焼室(5)内のガス流動の強さを算出する手段(31)とを備える。
【選択図】図1An apparatus for calculating (detecting) the strength of gas flow in a combustion chamber with a simple configuration using an existing sensor without providing a special sensor.
An intake valve (15) that opens and closes the combustion chamber (5) at an opening of the intake port (4) to the combustion chamber (5), and the intake valve (15) opens the combustion chamber (5). In an engine comprising a piston (6) that descends when open and draws air from the intake port (4) into the combustion chamber (5), the intake valve (15) during the open period of the intake valve (15) Means (31) for calculating the strength of gas flow generated in the combustion chamber (5) by the intake valve passage fluid flowing into the combustion chamber (5) and the combustion chamber (5) by the behavior of the piston (6). 5) A means (31) for calculating the strength of the gas flow generated in the inside, and a means (31) for calculating the strength of the gas flow in the combustion chamber (5) based on at least one of the strengths of the gas flow. ).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、エンジンのガス流動検出装置に関する。 The present invention relates to an engine gas flow detection device.
放電抵抗演算手段により算出される平均放電抵抗rsと、放電時間判別手段により判別される放電時間Dsとに基づいて、燃焼室内の実際のガス流動Uを算出するものがある(特許文献1参照)。
ところで、燃焼室内に生じるスワールやタンブルや乱れといった流体の挙動が燃焼室内のガス流動であり、この燃焼室内のガス流動の相違により混合気の燃焼速度が変化するなど燃焼状態に大きな影響を与えるので、燃焼室内のガス流動の強さを、特別なセンサを設けることなく簡素な構成で検出し得る装置が望まれている。 By the way, the behavior of fluid such as swirl, tumble and turbulence generated in the combustion chamber is the gas flow in the combustion chamber, and the combustion speed of the air-fuel mixture changes due to the difference in the gas flow in the combustion chamber. Therefore, there is a demand for an apparatus that can detect the strength of gas flow in the combustion chamber with a simple configuration without providing a special sensor.
しかしながら、特許文献1の技術では、上記の放電抵抗演算手段、放電時間判別手段として専用の回路が必要になるためコストがかかる。特に、点火の放電時間と放電抵抗とは精度良く検出するのが難しく、点火の放電時間と放電抵抗の検出に誤差が生じるとその検出誤差がそのまま燃焼室内のガス流動強さの検出誤差となってしまう。
However, the technique of
そこで本発明は、燃焼室内のガス流動の強さを、特別なセンサを設けることなく既設のセンサを用いて簡素な構成で算出(検出)する装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a device that calculates (detects) the strength of gas flow in a combustion chamber with a simple configuration using an existing sensor without providing a special sensor.
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、前記吸気弁の開期間中に吸気弁を通過して燃焼室へと流入する吸気弁通過流体により燃焼室内に生じるガス流動の強さを算出し、前記ピストンの挙動によって燃焼室内に生じるガス流動の強さを算出し、これらガス流動の強さの少なくとも一つに基づいて前記燃焼室内のガス流動の強さを算出するように構成する。 The present invention relates to an intake valve that opens and closes a combustion chamber at an opening of the intake port to the combustion chamber, and descends when the intake valve opens the combustion chamber to allow air to flow from the intake port to the combustion chamber. And the piston to be sucked in, and calculates the strength of the gas flow generated in the combustion chamber by the intake valve passage fluid that passes through the intake valve and flows into the combustion chamber during the opening period of the intake valve, The strength of the gas flow generated in the combustion chamber is calculated based on the above behavior, and the strength of the gas flow in the combustion chamber is calculated based on at least one of the strengths of the gas flow.
また、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、前記吸気弁前後の圧力比、前記吸気弁の開口面積、前記吸気弁通過流体の密度及び前記ピストン速度の4つのパラメータのうち少なくとも一つのパラメータに基づいて前記燃焼室内のガス流動の強さを算出する。 The present invention also relates to an intake valve that opens and closes the combustion chamber at the opening of the intake port to the combustion chamber, and descends when the intake valve opens the combustion chamber to allow air to flow from the intake port to the combustion chamber. In an engine including a piston that is sucked into a chamber, based on at least one of four parameters of a pressure ratio before and after the intake valve, an opening area of the intake valve, a density of the fluid passing through the intake valve, and the piston speed And calculating the strength of the gas flow in the combustion chamber.
また、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、前記吸気弁前後の圧力比、前記吸気弁の開口面積、前記吸気弁通過流体の密度及びエンジン回転速度の4つのパラメータのうち少なくとも一つのパラメータに基づいて前記燃焼室内のガス流動の強さを算出する。 The present invention also relates to an intake valve that opens and closes the combustion chamber at the opening of the intake port to the combustion chamber, and descends when the intake valve opens the combustion chamber to allow air to flow from the intake port to the combustion chamber. In an engine including a piston that is sucked into a chamber, based on at least one of four parameters of a pressure ratio before and after the intake valve, an opening area of the intake valve, a density of the fluid passing through the intake valve, and an engine rotation speed And calculating the strength of the gas flow in the combustion chamber.
本発明によれば、吸気弁が開いているときに吸気弁を通過して燃焼室へと流入する吸気弁通過流体により燃焼室内に生じるガス流動の強さを算出し、ピストンの挙動によって燃焼室内に生じるガス流動の強さを算出し、これらガス流動の強さの少なくとも一つに基づいて燃焼室内のガス流動の強さを算出するので、または、吸気弁前後の圧力比、吸気弁の開口面積、吸気弁通過流体の密度またはピストン速度の4つのパラメータのうち少なくとも一つのパラメータに基づいて燃焼室内のガス流動の強さを算出し、あるいは吸気弁前後の圧力比、吸気弁の開口面積、吸気弁通過流体の密度またはエンジン回転速度の4つのパラメータのうち少なくとも一つのパラメータに基づいて燃焼室内のガス流動の強さを算出するので、特別なセンサを用いることなく、既設のセンサを用いて簡素な構成で燃焼室内のガス流動の強さを得ることができる。 According to the present invention, the strength of the gas flow generated in the combustion chamber by the intake valve passage fluid flowing through the intake valve and flowing into the combustion chamber when the intake valve is open is calculated, and the combustion chamber is calculated by the behavior of the piston. Or the pressure ratio before and after the intake valve, the opening of the intake valve, and the intensity of the gas flow in the combustion chamber is calculated based on at least one of these gas flow strengths. Calculate the strength of gas flow in the combustion chamber based on at least one of the following parameters: area, density of intake valve passage fluid density or piston speed, or pressure ratio before and after the intake valve, intake valve opening area, Since the strength of gas flow in the combustion chamber is calculated based on at least one of the four parameters of the density of the intake valve passage fluid or the engine speed, a special sensor is used. It not, it is possible to obtain the intensity of the combustion chamber of a gas flow with a simple configuration using the existing sensor.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a system according to an embodiment of the present invention applied to an L-Jetronic gasoline injection engine.
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。
The air metered by the
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。
The exhaust passage 8 includes three-
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。
The
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。
A variable valve lift mechanism (hereinafter referred to as “VEL mechanism”) 26 constituted by a multi-node link mechanism for continuously and variably controlling the valve lift amount of the
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、吸気弁15の開期間中に吸気弁15を通過して燃焼室5へと流入する吸気弁通過流体により燃焼室5内に生じるガス流動の強さと、ピストン6の挙動によって燃焼室5内に生じるガス流動の強さとを算出し、これら2つのガス流動の強さに基づいて燃焼室5内のガス流動の強さを算出する。
On the premise of an engine having such a variable valve system comprising a
この場合に、ガス流動の強さそのもので扱うのではなしに、例えば5段階や10段階といった数である指標で扱う。具体的には、吸気弁15の開期間中に吸気弁15を通過して燃焼室5へと流入する吸気弁通過流体により燃焼室5内に生じるガス流動の強さを吸気流動指標IND1で、ピストン6の挙動によって燃焼室5内に生じるガス流動の強さをピストン挙動流動指標IND2で、燃焼室5内のガス流動の強さを燃焼室内流動指標IND3でそれぞれ表す。ここで、吸気弁通過流体とは混合気のことである。
In this case, it is not handled by the gas flow intensity itself, but by an index which is a number such as 5 or 10 levels. Specifically, the strength of the gas flow generated in the combustion chamber 5 by the intake valve passage fluid flowing through the
そして、吸気流動指標IND1は吸気弁通過流体の運動エネルギUに基づいて、またピストン挙動流動指標IND2は平均ピストン速度ΔSTに基づいて算出する。 The intake flow index IND1 is calculated based on the kinetic energy U of the intake valve passage fluid, and the piston behavior flow index IND2 is calculated based on the average piston speed ΔST.
エンジンコントローラ31により実行されるこの3つの指標IND1、IND2、IND3の算出(検出)の方法を図2の制御ブロック図により説明する。
A method of calculating (detecting) the three indexes IND1, IND2, and IND3 executed by the
図2において、燃焼室瞬時圧力算出部51では燃焼室5の瞬時圧力Pc[Pa]を算出する。これについては図3により詳述するが、その前に燃焼室5の瞬時圧力を算出するに際しての考え方を説明する。
In FIG. 2, the combustion chamber instantaneous
燃焼室5へと流入する瞬時空気流量Uj[g/msec]は次式により求めることができる。 The instantaneous air flow rate Uj [g / msec] flowing into the combustion chamber 5 can be obtained by the following equation.
Uj=Aij×Pp×〔{κ/(1−κ)}×{2/(R×Tp)}
×{(Pc/Pp)^(2/κ)
−(Pc/Pp)^((κ+1)/κ)}〕^(1/2)
…(1)
ただし、Aij;吸気弁の瞬時開口面積[m2]、
Pp;吸気ポート4の瞬時圧力[Pa]、
Pc;燃焼室5内の瞬時圧力[Pa]、
Tp;吸気ポート4の空気温度[K]、
R ;ガス定数、
κ ;比熱比、
(1)式はベルヌイの式をオリフィスの通過を扱う式へと変形したもので、吸気弁15前後圧力比(Pc/Pp)が用いられている。
Uj = Aij × Pp × [{κ / (1-κ)} × {2 / (R × Tp)}
× {(Pc / Pp) ^ (2 / κ)
-(Pc / Pp) ^ ((κ + 1) / κ)}] ^ (1/2)
... (1)
However, Aij: Instantaneous opening area of intake valve [m 2 ],
Pp: instantaneous pressure [Pa] at the intake port 4;
Pc: instantaneous pressure [Pa] in the combustion chamber 5;
Tp: air temperature [K] of the intake port 4;
R: gas constant,
κ: specific heat ratio,
The expression (1) is a modification of the Bernoulli expression to an expression that handles the passage of the orifice, and the pressure ratio (Pc / Pp) before and after the
この場合、(1)式の変数は、Aij、Pp、Pc、Tpの4つであり、このうちAijは可変動弁装置の仕様とクランク角とから定まる。吸気ポート4の瞬時圧力Ppは吸気コレクタ2に取り付けた圧力センサ36により、また吸気ポート4の空気温度Tpは吸気ポート4に取り付けた温度センサ37によりそれぞれ検出すればよい。吸気ポート4の空気温度Tpは簡単には外気温度で代用してもかまわない。
In this case, there are four variables of equation (1), Aij, Pp, Pc, and Tp, and Aij is determined from the specifications of the variable valve mechanism and the crank angle. The instantaneous pressure Pp of the intake port 4 may be detected by a
ここで、上記(1)式において吸気弁15の瞬時開口面積Aijに添字の「j」をつけているのは、瞬時開口面積Aiが図4下段に示したように吸気弁開時期IVOより吸気弁閉時期IVCまでのクランク角区間で大きく変化するため、吸気弁15が開いているクランク角区間を所定のクランク角Δθ毎にn等分(nは2以上の自然数)して各境界のクランク角をθ1、θ2、…、θj、…、θnとし、各境界クランク角(所定のタイミング)における瞬時開口面積をAi1、Ai2、…、Aij…、Ainとして区別するためである。「瞬時」は各境界クランク角における値であることを意味させている。
Here, in the above equation (1), the subscript “j” is added to the instantaneous opening area Aij of the
演算周期Δt[msec]当たりではUj×Δtの空気量が燃焼室に流入するので、燃焼室5内のガス質量Wc[g]は次式により算出することができる。 Since the air amount of Uj × Δt flows into the combustion chamber per calculation cycle Δt [msec], the gas mass Wc [g] in the combustion chamber 5 can be calculated by the following equation.
Wc=Wc(前回)+Uj×Δt …(2)
ただし、Wc(前回);Wcの前回値、
ここで、Wcの初期値としては排気弁16が閉じたときの燃焼室5内のガス質量を用いる。これは排気弁16を閉じたときに燃焼室5内のガス質量が確定することに対応するものである。
Wc = Wc (previous) + Uj × Δt (2)
Where Wc (previous); previous value of Wc,
Here, the mass of gas in the combustion chamber 5 when the
また、燃焼室5の境界クランク角θjにおける瞬時容積Vc[m3]は次式により算出することができる。 Further, the instantaneous volume Vc [m 3 ] at the boundary crank angle θj of the combustion chamber 5 can be calculated by the following equation.
Vc=Vc(前回)+ΔST×Ac …(3)
ただし、ΔST ;平均ピストン速度[m/msec]、
Ac ;ピストン冠面の面積[m2]、
Vc(前回);Vcの前回値、
(3)式は上死点からのピストン6の下降により増えてゆく燃焼室5の瞬時容積を求めるものである。
Vc = Vc (previous) + ΔST × Ac (3)
Where ΔST: average piston speed [m / msec],
Ac: Piston crown area [m 2 ],
Vc (previous); previous value of Vc,
Equation (3) is for obtaining the instantaneous volume of the combustion chamber 5 that increases as the piston 6 descends from the top dead center.
ここで、Vcの初期値としては、上記のWcと同様に排気弁16が閉じたときの燃焼室容積を用いる。
Here, as the initial value of Vc, the combustion chamber volume when the
上記の(2)、(3)式より得られる燃焼室5の瞬時容積Vcと燃焼室5内のガス質量Wcとから燃焼室5の境界クランク角θjにおける瞬時圧力Pc[Pa]を次式により算出することができる。 From the instantaneous volume Vc of the combustion chamber 5 obtained from the above equations (2) and (3) and the gas mass Wc in the combustion chamber 5, the instantaneous pressure Pc [Pa] at the boundary crank angle θj of the combustion chamber 5 is expressed by the following equation. Can be calculated.
Pc=Wc/Vc …(4)
このように(2)〜(4)式によれば燃焼室流入瞬時空気流量Ujに基づいて燃焼室5の瞬時圧力Pcが求められ、また上記(1)式によれば燃焼室5の瞬時圧力Pcを用いて燃焼室流入瞬時空気量Ujが求まる。つまり、UjとPcとは互いに一方を求めるために他方を用いる関係にあるので、UjとPcを同じタイミングで求めることはできない。そこで、各境界クランク角θjを算出タイミングとし、離散値的にUjとPcを算出する。例えばj=1のタイミングでは排気弁閉時期EVCでのPcを用いて上記(1)式によりj=1のタイミングにおける燃焼室流入瞬時空気量Uj(=U1)を算出すると共に、その算出したUjを用いて(2)〜(4)式により燃焼室5の瞬時圧力Pcを算出する。このj=1のタイミングにおけるPcは保存しておき、j=2のタイミングでこの保存してあるPcを用いてj=2のタイミングにおけるUj(=U2)を算出すると共に、その算出したUjを用いてPcを算出する。このj=2のタイミングで求めたPcは保存しておき、j=3のタイミングでこの保存してあるPcを用いてj=3のタイミングにおけるUj(=U3)を算出すると共に、その算出したUjを用いてPcを算出する。このようにして、前回のタイミングで求めたPcを用いて今回のタイミングでのUjを算出する。
Pc = Wc / Vc (4)
Thus, according to the equations (2) to (4), the instantaneous pressure Pc of the combustion chamber 5 is obtained based on the instantaneous flow rate Uj of the combustion chamber inflow, and according to the above equation (1), the instantaneous pressure of the combustion chamber 5 is obtained. Using Pc, the combustion chamber inflow instantaneous air amount Uj is obtained. In other words, Uj and Pc are in a relationship in which one is used to obtain the other, so Uj and Pc cannot be obtained at the same timing. Accordingly, each boundary crank angle θj is used as a calculation timing, and Uj and Pc are calculated discretely. For example, at the timing j = 1, the combustion chamber inflow instantaneous air amount Uj (= U1) at the timing j = 1 is calculated by the above equation (1) using Pc at the exhaust valve closing timing EVC, and the calculated Uj Is used to calculate the instantaneous pressure Pc of the combustion chamber 5 from the equations (2) to (4). Pc at the timing of j = 1 is stored, Uj (= U2) at the timing of j = 2 is calculated using the stored Pc at the timing of j = 2, and the calculated Uj is calculated. To calculate Pc. The Pc obtained at the timing of j = 2 is stored, and Uj (= U3) at the timing of j = 3 is calculated using the stored Pc at the timing of j = 3. Pc is calculated using Uj. In this way, Uj at the current timing is calculated using Pc obtained at the previous timing.
これで、燃焼室の瞬時圧力を算出するに際しての考え方の説明を終了し、図3のフローチャートを詳述する。 This concludes the description of the concept for calculating the instantaneous pressure in the combustion chamber, and details the flowchart of FIG.
図3は処理を時系列的に示したもので、一定時間毎に実行するものではない。なお、図3は一つの気筒についての処理を示しており、多気筒エンジンでは気筒別に図3の処理を行わせる。 FIG. 3 shows the processing in time series and is not executed at regular intervals. FIG. 3 shows the process for one cylinder. In a multi-cylinder engine, the process of FIG. 3 is performed for each cylinder.
図3において、ステップ1ではクランク角センサ(33、34)により検出される現在のクランク角θが吸気弁開時期IVOを経過した(IVOである場合を含む)か否かをみる。現在のクランク角θがIVOを経過していなれければそのまま終了する。
In FIG. 3, in
現在のクランク角θがIVOを経過したときにはステップ2に進み現在のクランク角θが、上記の境界クランク角θjと一致するか否かをみる。ここで、θjは具体的には図4に示したθ1、θ2、…、θnのいずれかである。現在のクランク角θがこれら境界クランク角θ1、θ2、…、θnのいずれもでないときにはそのまま今回の処理を終了する。 When the current crank angle θ has passed IVO, the process proceeds to step 2 to check whether or not the current crank angle θ matches the boundary crank angle θj. Here, θj is specifically one of θ1, θ2,..., Θn shown in FIG. When the current crank angle θ is none of these boundary crank angles θ1, θ2,..., Θn, the current process is terminated as it is.
現在のクランク角θが境界クランク角θjと一致したときにはステップ3に進み圧力センサ36により検出される吸気ポート4の瞬時圧力Pp、温度センサ37により検出される吸気ポート4の空気温度Tpを読み込む。
When the current crank angle θ coincides with the boundary crank angle θj, the routine proceeds to step 3 where the instantaneous pressure Pp of the intake port 4 detected by the
ステップ4では境界クランク角θjから図4の下段を内容とするテーブルを検索することにより吸気弁15の瞬時開口面積Aijを算出する。吸気弁15の瞬時開口面積の特性は可変動弁装置を備えないエンジンではエンジンの仕様により、また可変動弁装置を備えるエンジンではその可変動弁装置の仕様により一義的に定まっている。例えば可変動弁装置を備えるエンジンで吸気弁15の特性が、通常のリフト量及び作動角を有する特性と、これよりリフト量及び作動角が共に小さな特性とに切換えられるとすると、この2つの場合に対応して2種類のテーブルを用意しておきいずれかを選択して用いればよい。
In step 4, the instantaneous opening area Aij of the
ステップ5では、ステップ3で読み込んだ吸気ポート4の瞬時圧力Pp、吸気ポート4の空気温度Tp、ステップ4で算出した吸気弁15の瞬時開口面積Aijのほか、燃焼室5の境界クランク角θjにおける瞬時圧力Pcを用いて、燃焼室流入瞬時空気流量Uj(=U1)を上記の(1)式により算出する。
In step 5, in addition to the instantaneous pressure Pp of the intake port 4 read in step 3, the air temperature Tp of the intake port 4, the instantaneous opening area Aij of the
ここで、境界クランク角θ1で燃焼室流入瞬時空気流量Ujの算出に用いる燃焼室5の瞬時圧力Pcは排気弁16が閉じたときの燃焼室5内の圧力である。これは排気弁16が閉じる直前の排気圧に等しいので、圧力センサ38により検出される排気弁閉時期EVCでの排気圧Pexhを用いる。一方、境界クランク角θ2以降は後述するようにステップ8〜10で(1)式に用いる燃焼室5の瞬時圧力Pcを推定する。
Here, the instantaneous pressure Pc of the combustion chamber 5 used for calculating the instantaneous air flow rate Uj at the boundary crank angle θ1 is the pressure in the combustion chamber 5 when the
ステップ6〜8は燃焼室5の境界クランク角θjにおける圧力Pcを演算(推定)する部分である。まずステップ6では燃焼室5内のガス質量Wcを上記の(2)式により算出する。ここで、Wcの初期値は排気弁閉時期EVCのガス質量で、Wcの初期値としては例えば内部不活性ガス量MRESを用いる。内部不活性ガス量MRESの算出には公知の手法を用いればよい。 Steps 6 to 8 are parts for calculating (estimating) the pressure Pc at the boundary crank angle θj of the combustion chamber 5. First, in step 6, the gas mass Wc in the combustion chamber 5 is calculated by the above equation (2). Here, the initial value of Wc is the gas mass at the exhaust valve closing timing EVC, and for example, the internal inert gas amount MRES is used as the initial value of Wc. A known method may be used to calculate the internal inert gas amount MRES.
ステップ7では燃焼室5の境界クランク角θjにおける瞬時容積Vcを上記の(3)式により算出する。ここで、Vcの初期値は燃焼室5の排気弁閉時期EVCにおける容積で、これはエンジンの仕様により決まっている。平均ピストン速度ΔSTはピストン6が演算周期当たりに進む距離のことである。平均ピストン速度ΔSTはエンジン回転速度に比例するので、エンジン回転速度から図5を内容とするテーブルを検索することにより算出すればよい。 In step 7, the instantaneous volume Vc at the boundary crank angle θj of the combustion chamber 5 is calculated by the above equation (3). Here, the initial value of Vc is the volume of the combustion chamber 5 at the exhaust valve closing timing EVC, which is determined by the specifications of the engine. The average piston speed ΔST is a distance traveled by the piston 6 per calculation cycle. Since the average piston speed ΔST is proportional to the engine rotation speed, it may be calculated by searching a table having the contents shown in FIG. 5 from the engine rotation speed.
ステップ8では燃焼室5の瞬時容積Vcと燃焼室5内のガス質量Wcとから燃焼室5の境界クランク角θjにおける瞬時圧力Pcを上記の(4)式により算出する。 In step 8, the instantaneous pressure Pc at the boundary crank angle θj of the combustion chamber 5 is calculated from the above equation (4) from the instantaneous volume Vc of the combustion chamber 5 and the gas mass Wc in the combustion chamber 5.
ステップ9では次の境界クランク角θjとするためθj=θj+Δθとすると共に、jを1だけ加算する(j=j+1)。
In
ステップ10では加算後のjとサンプル総数であるnを比較する。サンプル総数nが多いほど燃焼室5の瞬時圧力Pcの算出精度は向上するが、そのぶん演算負荷が増大するので、総数nは適合により決定する。初めてステップ9の操作を行ったタイミングではjはnより小さいのでステップ2に戻り、現在のクランク角θが、境界クランク角θjと一致するか否かをみる。一致したときにはステップ3〜5の操作を実行して、次の境界クランク角θjにおける燃焼室流入瞬時空気流量Ujを求める。この場合、今回のステップ5で上記(1)式に用いる瞬時圧力Pcは前回にステップ8で算出している瞬時圧力Pcである。また、ステップ6〜8では次回に必要となる、燃焼室5の境界クランク角θjにおける瞬時圧力Pcを算出する。
In
ステップ9では再びθj=θj+Δθ、j=j+1とし、ステップ10でjとnを比較する。このときも、jがnより小さいのでステップ2に戻り、現在のクランク角θが境界クランク角θjと一致すれば、ステップ3〜10の操作を繰り返す。
In
このようにしてステップ2〜10の操作をn−1回繰り返す。そして、ステップ2〜10の操作がn−1回になったときにはステップ10よりステップ11に進み次のサイクルに備えてθj、j、Wc、Vc、Pcを初期化する。
In this way, the operations in
これで、燃焼室5の瞬時圧力Pcの算出の説明を終了するので、図2に戻る。なお、本発明は燃焼室5の瞬時圧力Pcを算出する場合に限定されるものでなく、圧力センサにより直接的に燃焼室5の瞬時圧力を検出するように構成してもかまわない。 This is the end of the description of the calculation of the instantaneous pressure Pc in the combustion chamber 5, and the description returns to FIG. The present invention is not limited to the case where the instantaneous pressure Pc of the combustion chamber 5 is calculated, and the instantaneous pressure of the combustion chamber 5 may be directly detected by a pressure sensor.
図2において、吸気弁前後圧力比算出部52ではこの燃焼室5の瞬時圧力Pc[Pa]と、圧力センサ36により検出されるポートの瞬時圧力Pp[Pa]とから吸気弁15前後の圧力比Pc/Ppを算出し、吸気弁通過瞬時流速算出部53で、この吸気弁15前後の圧力比Pc/Ppと、温度センサ37により検出される吸気ポート4の空気温度Tp[K]とに基づいて次式により吸気弁通過瞬時流速Vi[m/msec]を算出する。
In FIG. 2, the intake valve front-rear pressure
Vi=〔{κ/(κ−1)}×{2/(R×Tp)}
×{(Pc/Pp)^(2/κ)
−(Pc/Pp)^((κ+1)/κ)}〕^(1/2)
…(5)
ただし、R;ガス定数、
κ;比熱比、
(5)式の右辺は上記(1)式右辺からAijとPpを除いた式と同じであり、吸気弁通過瞬時流速Viを求める際にも吸気弁15前後の圧力比Pc/Ppが用いられている。吸気ポート4の空気温度Tpは簡単には外気温度で代用してもかまわない。
Vi = [{κ / (κ−1)} × {2 / (R × Tp)}
× {(Pc / Pp) ^ (2 / κ)
-(Pc / Pp) ^ ((κ + 1) / κ)}] ^ (1/2)
... (5)
Where R is the gas constant,
κ: specific heat ratio,
The right side of the equation (5) is the same as the equation obtained by removing Aij and Pp from the right side of the above equation (1), and the pressure ratio Pc / Pp before and after the
吸気弁通過瞬時質量流量算出部54では、この吸気弁通過瞬時流速Viと吸気弁開口面積Ain[m2]及び新気密度ρ[g/m3]から次式により吸気弁通過瞬時質量流量Cc[g/msec]を算出する。
The intake valve passage instantaneous mass flow
Cc=Vi/(Ain×ρ) …(6)
ここで、吸気弁開口面積Ainとしては、燃焼室流入瞬時空気流量の算出に用いた瞬時開口面積Aijと相違して、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る。詳細には可変動弁装置を備えるエンジンでは、例えば図6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Ainav1を、また大リフトの運転条件では図示の開口面積平均値Ainav2を用いればよい。
Cc = Vi / (Ain × ρ) (6)
Here, the intake valve opening area Ain is different from the instantaneous opening area Aij used for calculating the combustion chamber inflow instantaneous air flow rate, and the intake valve opening area between the intake valve opening timing IVO and the intake valve closing timing IVC. The average value and effective opening area are adopted. In detail, in an engine having a variable valve system, for example, as shown in FIG. 6, it is determined whether to use a small lift or a large lift depending on the operating conditions. The value Ainav1 may be used, and the opening area average value Ainav2 shown in the figure may be used under the operating conditions of the large lift.
吸気弁通過流体の中には、厳密にいえば燃焼室5よりポート4へと逆流する残留ガス分も含まれるのであるが、ここでは、残留ガス分は無視して、新気の密度ρを採用する。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。 Strictly speaking, the fluid passing through the intake valve also includes a residual gas component that flows back from the combustion chamber 5 to the port 4, but here, the residual gas component is ignored and the density ρ of the fresh air is set. adopt. As the fresh air density ρ, the density of air in a standard state (20 ° C., one atmospheric pressure) is stored in advance in a memory.
吸気弁通過流体運動エネルギ算出部55では、上記の吸気弁通過瞬時流速Viと吸気弁通過瞬時質量流量Ccとから次式により吸気弁通過流体の運動エネルギU[J]を算出する。
The intake valve passage fluid kinetic
U=Const×(1/2)×Cc×Vi^2 …(7)
ただし、Const;定数1、
(7)式の定数1Constは単位合わせのための数値である。
U = Const × (1/2) × Cc × Vi ^ 2 (7)
Where Const; constant 1,
The constant 1 Const in the equation (7) is a numerical value for unit alignment.
吸気流動指標算出部56では、こうして求めた吸気弁通過流体の運動エネルギUから次式により吸気流動指標IND1[無名数]を算出する。
The intake flow
IND1=U×係数1 …(8)
一方、平均ピストン速度算出部57では次式により平均ピストン速度ΔST[m/msec]を算出する。
IND1 = U × factor 1 (8)
On the other hand, the average piston
ΔST=ストローク×2/{(Ne/(60×1000)}…(9)
前述したように、エンジン回転速度Neから図5を内容とするテーブルを検索することにより算出することもできる。
ΔST = stroke × 2 / {(Ne / (60 × 1000)} (9)
As described above, it can also be calculated by searching a table having the contents shown in FIG. 5 from the engine speed Ne.
ピストン挙動流動指数算出部58では、この平均ピストン速度ΔSTから次式によりピストン挙動流動指標IND2[無名数]を算出する。
The piston behavior flow
IND2=ΔST×係数2 …(10)
ここで、上記の係数1、係数2は吸気弁通過流体の運動エネルギU、平均ピストン速度ΔSTを指標へと置き換えるための値である。指標IND1、IND2は単位のない数であり、例えばレンジを5段階や10段階とした値である。ここでは指標IND1はその値が大きくなるほど吸気弁15の開期間中に吸気弁15を通過して燃焼室5へと流入する混合気により燃焼室5内に生じる流動の強さが大きいことを、また指標IND2はその値が大きくなるほどピストン6の挙動によって燃焼室5内に生じる流動の強さが大きいことを意味する。
IND2 = ΔST × factor 2 (10)
Here, the
燃焼室内流動指標算出部59では、吸気流動指標IND1とピストン挙動流動指標IND2とから図7を内容とするマップを検索することにより、燃焼室内流動指標IND3を算出する。この指標IND3も例えばレンジを5段階や10段階とした値であり、その値が大きくなるほど燃焼室内のガス流動の強さが大きいことを意味する。図7に示したように燃焼室内流動指標IND3は、吸気流動指標IND1が一定であればピストン挙動流動指標IND2が大きくなるほど大きくなり、ピストン挙動流動指標IND2が一定であれば吸気流動指標IND1が大きくなるほど大きくなる。
The combustion chamber flow
また、上記の係数1、係数2には図7の縦軸、横軸のスケールを調整するための数値も含まれている。係数1、係数2は最終的には適合により設定する。
In addition, the
このようにして、吸気流動指標IND1は吸気弁15の開期間中に吸気弁15を通過して燃焼室5へと流入する混合気(吸気弁通過流体)により燃焼室5内に生じるガス流動の強さを、ピストン挙動流動指標IND2はピストン6の挙動によって燃焼室5内に生じるガス流動の強さを、燃焼室内流動指標IND3は燃焼室5内のガス流動の強さを表している。
In this way, the intake flow index IND1 indicates the gas flow generated in the combustion chamber 5 by the air-fuel mixture (intake valve passage fluid) that passes through the
上記の吸気弁通過瞬時流速Viと燃焼室流入瞬時空気流量Ccとは瞬時値であるため吸気弁通過流体の運動エネルギUも瞬時値となる。このため、吸気弁通過瞬時流速Viと燃焼室流入瞬時空気流量Ccが吸気弁開期間中に変化すれば、吸気弁通過流体の運動エネルギUが変化し、吸気流動指標IND1も変化する。従って、吸気流動指標IND1の算出に用いる吸気弁通過流体の運動エネルギUとしては、吸気弁通過瞬時流速Viの吸気弁開期間中の平均値と燃焼室流入瞬時空気流量Ccの吸気弁開期間中の平均値を用いることが考えられる。あるいは吸気弁開期間中の特定のクランク角におけるViとCcを用いることも考えられる。 Since the intake valve passage instantaneous flow velocity Vi and the combustion chamber inflow instantaneous air flow rate Cc are instantaneous values, the kinetic energy U of the intake valve passage fluid is also an instantaneous value. Therefore, if the intake valve passage instantaneous flow rate Vi and the combustion chamber inflow instantaneous air flow rate Cc change during the intake valve opening period, the kinetic energy U of the intake valve passage fluid changes, and the intake flow index IND1 also changes. Accordingly, the kinetic energy U of the intake valve passage fluid used for the calculation of the intake flow index IND1 is the average value of the intake valve passage instantaneous flow rate Vi during the intake valve opening period and the intake chamber opening instantaneous air flow rate Cc during the intake valve opening period. It is conceivable to use the average value of. Alternatively, it is conceivable to use Vi and Cc at a specific crank angle during the intake valve opening period.
このように、本実施形態は、燃焼室内のガス流動の強さを表す燃焼室内流動指標IND3を導入し、この場合に、燃焼室5内のガス流動に寄与するのは、吸気弁通過流体の運動エネルギUとピストン挙動の2つであると近似し、このうち吸気弁通過流体の運動エネルギUに関する流動パラメータを吸気流動指標IND1として、またピストン挙動に関する流動パラメータをピストン挙動流動指標IND2として導入し、これら2つの指標IND1、IND2に基づいて上記の燃焼室内流動指標IND3を求めるようにしたものである。 As described above, the present embodiment introduces the combustion chamber flow index IND3 representing the strength of gas flow in the combustion chamber. In this case, it is the intake valve passing fluid that contributes to the gas flow in the combustion chamber 5. Approximate kinetic energy U and piston behavior, of which the flow parameter relating to the kinetic energy U of the fluid passing through the intake valve is introduced as the intake flow index IND1, and the flow parameter relating to the piston behavior is introduced as the piston behavior flow index IND2. The combustion chamber flow index IND3 is obtained based on these two indexes IND1 and IND2.
このようにして得られる燃焼室内流動指標IND3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。 The combustion chamber flow index IND3 obtained in this way is a representative value representing the gas flow in the combustion chamber 5, and this gas flow representative value is reflected in the ignition timing control.
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。 For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 200-148236, the basic ignition timing MBTCAL is set as follows. That is, if the crank angle at which the combustion pressure of the air-fuel mixture reaches the maximum pressure Pmax when the air-fuel mixture is ignited with MBT (minimum advance value for obtaining the maximum torque) is the reference crank angle θPMAX [degATDC], the reference crank angle θPMAX Is almost constant regardless of the combustion method, and is generally in the range of 12 to 15 degrees after compression top dead center and at most 10 to 20 degrees after compression top dead center. The combustion mass ratio representing the ratio of the combustion mass to the fuel supplied to the combustion chamber is 0% at the time of ignition, and reaches 100% after complete combustion. It has been confirmed that the combustion mass ratio at the reference crank angle θPMAX is constant and about 60%.
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。 A section until the combustion mass ratio reaches 2% is defined as an initial combustion period BURN1 [deg], a section from the end of the initial combustion period BURN1 to the reference crank angle θPMAX is defined as a main combustion period BURN2, and these initial combustion periods BURN1 And the main combustion period BURN2 are calculated by the following equation.
BURN1=(Ne×6)×BR1×V0
/(RPROBA×AF1×FLAME1)…(11)
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)…(12)
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。
BURN1 = (Ne × 6) × BR1 × V0
/ (RPROBA × AF1 × FLAME1) (11)
However, BR1: change margin of combustion mass ratio (2%) from the combustion start time to the end of the initial combustion period,
V0: volume [m 3 ] at the combustion start timing of the combustion chamber,
RPROBA; reaction probability [%],
AF1; reaction area of the flame kernel (fixed value) [m 2 ],
FLAME1; burning speed [m / sec] in the initial burning period,
BURN2 = (Ne × 6) × BR2 × VTDC
/ (RPROBA × AF2 × FLAME2) (12)
However, BR2: change amount of combustion mass ratio from start time of main combustion period to end time of main combustion period (58%),
VTDC: combustion chamber volume at compression top dead center [m 3 ],
RPROBA; reaction probability [%],
AF2: Reaction area of flame kernel (fixed value) [m 2 ],
FLAME2: burning speed [m / sec] in the main burning period,
The value obtained by adding these BURN1 and BURN2 is the combustion period BURN [deg], and the reference crank angle θPMAX [degATDC] is advanced by the total crank angle section obtained by adding the combustion period BURN and the ignition dead time crank angle IGNDEAD [deg]. The angled crank angle position is set as the basic ignition timing MBTCAL [degBTDC], which is the ignition timing at which MBT is obtained.
上記の燃焼速度FLAME1、FLAME2は次式により与えている。 The above burning rates FLAME1 and FLAME2 are given by the following equations.
FLAME1=SL1×ST1 …(13)
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 …(14)
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内流動指標IND3から次式によりガス流動の乱れ強さST1、ST2を設定する。
FLAME1 = SL1 × ST1 (13)
However, SL1: Disturbance strength in the initial combustion period,
ST1: Laminar burning velocity in the initial combustion period,
FLAME2 = SL2 × ST2 (14)
However, SL2: turbulence intensity in the initial combustion period,
ST2: Laminar burning velocity in the initial combustion period,
In this case, the turbulence strengths ST1 and ST2 of the gas flow are given according to the engine rotation speed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-148236, but in the present invention, instead of this, from the combustion chamber flow index IND3, The gas flow turbulence strengths ST1 and ST2 are set.
ST1=定数2×IND3 …(15)
ST2=定数3×IND3 …(16)
あるいは吸気流動指標IND1、ピストン挙動流動指標IND2から次式によりガス流動の乱れ強さST1、ST2を設定する。
ST1 = constant 2 × IND3 (15)
ST2 = constant 3 × IND3 (16)
Alternatively, the turbulence strengths ST1 and ST2 of the gas flow are set from the intake flow index IND1 and the piston behavior flow index IND2 by the following equation.
ST1=定数4×IND1 …(17)
ST2=定数5×IND1 …(18)
ST1=定数6×IND2 …(19)
ST2=定数7×IND2 …(20)
ここで本実施形態の作用を説明する。
ST1 = constant 4 × IND1 (17)
ST2 = constant 5 × IND1 (18)
ST1 = constant 6 × IND2 (19)
ST2 = constant 7 × IND2 (20)
Here, the operation of the present embodiment will be described.
本実施形態では、吸気流動指標IND1とピストン挙動流動指標IND2を算出し、これらに基づいて燃焼室内流動指標IND3を算出している。 In the present embodiment, the intake flow index IND1 and the piston behavior flow index IND2 are calculated, and the combustion chamber flow index IND3 is calculated based on these.
ここで、吸気流動指標IND1は吸気弁15の開期間中に吸気弁15を通過して燃焼室5へと流入する混合気(吸気弁通過流体)により燃焼室内に生じるガス流動の強さを、ピストン挙動流動指標IND2はピストンの挙動によって燃焼室内に生じるガス流動の強さを、燃焼室内流動指標IND3は燃焼室5内のガス流動の強さを表す。
Here, the intake flow index IND1 indicates the strength of the gas flow generated in the combustion chamber by the air-fuel mixture (intake valve passing fluid) that passes through the
すなわち、本実施形態(請求項1に記載の発明)によれば、吸気弁15の開期間中に吸気弁15を通過して燃焼室5へと流入する吸気弁通過流体により燃焼室内に生じるガス流動の強さを算出し、ピストンの挙動によって燃焼室内に生じるガス流動の強さを算出し、これらガス流動の強さに基づいて燃焼室内のガス流動の強さを算出するので、特別なセンサを用いることなく簡素な構成で燃焼室内のガス流動の強さを得ることができる。
That is, according to the present embodiment (the invention described in claim 1), the gas generated in the combustion chamber by the intake valve passage fluid that flows through the
本実施形態(請求項2に記載の発明)によれば、吸気弁通過流体により燃焼室内に生じるガス流動の強さを、吸気弁通過流体の運動エネルギに基づいて算出するので、吸気弁通過流体により生じる流動の強さを簡素な構成で得ることができる。 According to this embodiment (the invention described in claim 2), the strength of the gas flow generated in the combustion chamber by the intake valve passage fluid is calculated based on the kinetic energy of the intake valve passage fluid. Can be obtained with a simple configuration.
本実施形態(請求項3に記載の発明)によれば、吸気弁通過流体の運動エネルギUを、吸気弁通過流速Viと吸気弁通過質量流量Ccとに基づいて算出するので、吸気弁通過流体の運動エネルギUを簡素な構成で得ることができる。 According to this embodiment (the invention described in claim 3), the kinetic energy U of the intake valve passage fluid is calculated based on the intake valve passage flow velocity Vi and the intake valve passage mass flow rate Cc. The kinetic energy U can be obtained with a simple configuration.
本実施形態(請求項4に記載の発明)によれば、吸気弁通過流速Viを吸気弁前後の圧力比Pc/Ppに基づいて算出するので、吸気弁通過流速Viを簡素な構成で得ることができる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 4), the intake valve passage flow rate Vi is calculated based on the pressure ratio Pc / Pp before and after the intake valve, so that the intake valve passage flow rate Vi can be obtained with a simple configuration. Can do.
本実施形態(請求項5に記載の発明)によれば、吸気弁通過質量流量Ccを、吸気弁通過流速Vi、吸気弁の開口面積Ain及び吸気弁通過流体の密度ρに基づいて算出するので、吸気弁通過質量流量Ccを簡素な構成で算出することができる。 According to this embodiment (the invention described in claim 5), the intake valve passage mass flow rate Cc is calculated based on the intake valve passage flow velocity Vi, the intake valve opening area Ain, and the density ρ of the intake valve passage fluid. The intake valve passage mass flow rate Cc can be calculated with a simple configuration.
本実施形態(請求項6に記載の発明)によれば、ピストン挙動によって燃焼室内に生じる流動の強さ(IND2)を、ピストン速度ΔSTに基づいて算出するので、ピストン挙動によって燃焼室内に生じる流動の強さを簡素な構成で算出することができる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 6), the flow strength (IND2) generated in the combustion chamber by the piston behavior is calculated based on the piston speed ΔST, so the flow generated in the combustion chamber by the piston behavior. Can be calculated with a simple configuration.
本実施形態(請求項7に記載の発明)によれば、吸気弁通過流体によって燃焼室内に生じる流動の強さ(IND1)を、吸気弁前後の圧力比Pc/Pp、吸気弁15の開口面積Ain及び吸気弁通過流体の密度ρに基づいて算出するので、吸気弁通過流体によって燃焼室内に生じる流動の強さを簡素な構成で得ることができる。
According to the present embodiment (the invention described in claim 7), the flow strength (IND1) generated in the combustion chamber by the intake valve passage fluid is determined from the pressure ratio Pc / Pp before and after the intake valve, and the opening area of the
本実施形態(請求項10に記載の発明)によれば、ガス流動の強さを指標で表すので、ガス流動の強さという物理量の扱いが容易になる。 According to the present embodiment (the invention described in claim 10), since the strength of gas flow is represented by an index, the physical quantity of the strength of gas flow can be easily handled.
実施形態では、吸気流動指標IND1とピストン挙動流動指標IND2とから燃焼室内流動指標IND3を算出する場合で説明したが、図8(A)、(B)に示したように吸気流動指標IND1からあるいはピストン挙動流動指標IND2から燃焼室内流動指標IND3を算出するようにしてもかまわない(請求項1に記載の発明)。 In the embodiment, the case where the combustion chamber flow index IND3 is calculated from the intake flow index IND1 and the piston behavior flow index IND2 has been described. However, as shown in FIGS. 8A and 8B, the intake flow index IND1 or The combustion chamber flow index IND3 may be calculated from the piston behavior flow index IND2 (the invention according to claim 1).
実施形態では、吸気弁通過流速と吸気弁通過質量流量について瞬時値で求める場合で説明したが、これに限定されるものでなく、吸気弁通過流速と吸気弁通過質量流量について吸気弁の開期間中の平均値で求めるようにしてもかまわない。 In the embodiment, the case where the intake valve passage flow rate and the intake valve passage mass flow rate are obtained as instantaneous values has been described. However, the present invention is not limited to this, and the intake valve opening flow rate and the intake valve passage mass flow rate are not limited to this. You may make it obtain | require by the average value in inside.
実施形態では、吸気弁通過質量流量Ccを、吸気弁通過流速Vi、吸気弁15の開口面積Ain及び吸気弁通過流体の密度ρに基づいて算出する場合で説明したが、吸気弁通過質量流量Ccを、吸気弁通過流速Vi、吸気弁15の開口面積Ain、吸気弁通過流体の密度ρの少なくとも一つに基づいて算出することもできる(請求項5に記載の発明)。
In the embodiment, the intake valve passage mass flow rate Cc is calculated based on the intake valve passage flow rate Vi, the opening area Ain of the
実施形態では、ピストン挙動によって燃焼室5内に生じる流動の強さを、ピストン速度ΔSTに基づいて算出する場合で説明したが、 ピストン挙動によって燃焼室内に生じる流動の強さを、エンジン回転速度に基づいて算出するようにしてもかまわない(請求項6に記載の発明)。 In the embodiment, the flow strength generated in the combustion chamber 5 due to the piston behavior has been described based on the piston speed ΔST. However, the flow strength generated in the combustion chamber due to the piston behavior is referred to as the engine rotation speed. It may be calculated based on the invention (the invention according to claim 6).
実施形態では、吸気弁通過流体によって燃焼室5内に生じる流動の強さを、吸気弁前後の圧力比Pc/Pp、吸気弁15の開口面積Ain及び吸気弁通過流体の密度ρに基づいて算出する場合で説明したが、吸気弁通過流体によって燃焼室5内に生じる流動の強さを、吸気弁前後の圧力比Pc/Pp、吸気弁15の開口面積Ain、吸気弁通過流体の密度ρの少なくとも一つに基づいて算出するようにしてもかまわない(請求項7に記載の発明)。
In the embodiment, the strength of the flow generated in the combustion chamber 5 by the intake valve passage fluid is calculated based on the pressure ratio Pc / Pp before and after the intake valve, the opening area Ain of the
実施形態では説明しなかったが、吸気弁前後の圧力比Pc/Pp、吸気弁15の開口面積Ain、吸気弁通過流体の密度ρ及びピストン速度ΔSTの4つのパラメータのうち少なくとも一つのパラメータに基づいて燃焼室内のガス流動の強さを算出するようにしたり、吸気弁前後の圧力比Pc/Pp、吸気弁15の開口面積Ain、吸気弁通過流体の密度ρ及びエンジン回転速度Neの4つのパラメータのうち少なくとも一つのパラメータに基づいて燃焼室内のガス流動の強さを算出するようにしてもかまわない(請求項8、9に記載の発明)。
Although not described in the embodiment, it is based on at least one of the four parameters of the pressure ratio Pc / Pp before and after the intake valve, the opening area Ain of the
請求項1に記載の第1流動強さ算出手段の機能は図2の吸気流動指標算出部56により、第2流動強さ算出手段の機能は図2のピストン挙動流動指数算出部58により、燃焼室内流動強さ算出手段の機能は図2の燃焼室内流動指標算出部59によりそれぞれ果たされている。
The function of the first flow strength calculating means according to
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
36 圧力センサ
37 温度センサ
5
Claims (10)
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、
前記吸気弁の開期間中に吸気弁を通過して燃焼室へと流入する吸気弁通過流体により燃焼室内に生じるガス流動の強さを算出する第1流動強さ算出手段と、
前記ピストンの挙動によって燃焼室内に生じるガス流動の強さを算出する第2流動強さ算出手段と、
これらガス流動の強さの少なくとも一つに基づいて前記燃焼室内のガス流動の強さを算出する燃焼室内流動強さ算出手段と
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。 An intake valve at the opening to the combustion chamber of the intake port for opening and closing the combustion chamber;
An engine comprising: a piston that lowers when the intake valve opens the combustion chamber and sucks air from the intake port into the combustion chamber;
First flow strength calculation means for calculating the strength of gas flow generated in the combustion chamber by the intake valve passage fluid passing through the intake valve and flowing into the combustion chamber during the opening period of the intake valve;
Second flow strength calculating means for calculating the strength of gas flow generated in the combustion chamber by the behavior of the piston;
An engine gas flow detection device comprising: combustion chamber flow strength calculation means for calculating the strength of gas flow in the combustion chamber based on at least one of these gas flow strengths.
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、
前記吸気弁前後の圧力比、前記吸気弁の開口面積、前記吸気弁通過流体の密度及び前記ピストン速度の4つのパラメータのうち少なくとも一つのパラメータに基づいて前記燃焼室内のガス流動の強さを算出することを特徴とするエンジンのガス流動検出装置。 An intake valve at the opening to the combustion chamber of the intake port for opening and closing the combustion chamber;
An engine comprising: a piston that lowers when the intake valve opens the combustion chamber and sucks air from the intake port into the combustion chamber;
The strength of gas flow in the combustion chamber is calculated based on at least one of the four parameters of the pressure ratio before and after the intake valve, the opening area of the intake valve, the density of the fluid passing through the intake valve, and the piston speed. An engine gas flow detection device characterized in that:
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、
前記吸気弁前後の圧力比、前記吸気弁の開口面積、前記吸気弁通過流体の密度及びエンジン回転速度の4つのパラメータのうち少なくとも一つのパラメータに基づいて前記燃焼室内のガス流動の強さを算出することを特徴とするエンジンのガス流動検出装置。 An intake valve at the opening to the combustion chamber of the intake port for opening and closing the combustion chamber;
An engine comprising: a piston that lowers when the intake valve opens the combustion chamber and sucks air from the intake port into the combustion chamber;
The strength of the gas flow in the combustion chamber is calculated based on at least one of the four parameters of the pressure ratio before and after the intake valve, the opening area of the intake valve, the density of the fluid passing through the intake valve, and the engine speed. An engine gas flow detection device characterized in that:
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007145216A1 (en) | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Hitachi Maxell, Ltd. | Fine particle of perovskite oxide, particle having deposited perovskite oxide, catalyst material, catalyst material for oxygen reduction, catalyst material for fuel cell, and electrode for fuel cell |
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-
2004
- 2004-12-17 JP JP2004365508A patent/JP2006170114A/en active Pending
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|---|---|---|---|---|
| WO2007145216A1 (en) | 2006-06-13 | 2007-12-21 | Hitachi Maxell, Ltd. | Fine particle of perovskite oxide, particle having deposited perovskite oxide, catalyst material, catalyst material for oxygen reduction, catalyst material for fuel cell, and electrode for fuel cell |
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| CN119469784B (en) * | 2024-08-27 | 2025-10-28 | 中国航发四川燃气涡轮研究院 | Combustion chamber ignition test working condition optimization method |
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