JPH06108903A - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents
内燃機関の燃焼制御装置Info
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- JPH06108903A JPH06108903A JP4258442A JP25844292A JPH06108903A JP H06108903 A JPH06108903 A JP H06108903A JP 4258442 A JP4258442 A JP 4258442A JP 25844292 A JP25844292 A JP 25844292A JP H06108903 A JPH06108903 A JP H06108903A
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- engine
- combustion temperature
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- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
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- F02D35/026—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures using an estimation
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- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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- F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
- F02D41/1461—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】空燃比変化や残留ガスの影響を排除して高い精
度でＮＯｘ排出状態を推定し、該推定結果に基づいて機
関の燃焼を制御する。 【構成】吸入空気量，筒内圧力，燃焼室容積に基づい
て、燃焼温度Ｔを算出する。そして、圧縮上死点からＡ
ＴＤＣ60°までの間で算出された燃焼温度Ｔの中の最大
温度Ｔmax を検索する（Ｓ12）。次いで、機関出力トル
クＴrqと回転速度Ｎｅとに基づいて、残留ガスの影響を
排除する補正を前記燃焼温度Ｔmax に施す（Ｓ15）。更
に、前記燃焼温度Ｔmax をＮＯｘ濃度に変換する相関式
を、空燃比に基づいて選択する（Ｓ17）。ここで、前記
選択された相関式を用いて燃焼温度Ｔmax をＮＯｘ濃度
に変換し（Ｓ18）、該変換されたＮＯｘ濃度と所定値と
の比較に基づいて点火時期を補正する（Ｓ19〜Ｓ23）。
度でＮＯｘ排出状態を推定し、該推定結果に基づいて機
関の燃焼を制御する。 【構成】吸入空気量，筒内圧力，燃焼室容積に基づい
て、燃焼温度Ｔを算出する。そして、圧縮上死点からＡ
ＴＤＣ60°までの間で算出された燃焼温度Ｔの中の最大
温度Ｔmax を検索する（Ｓ12）。次いで、機関出力トル
クＴrqと回転速度Ｎｅとに基づいて、残留ガスの影響を
排除する補正を前記燃焼温度Ｔmax に施す（Ｓ15）。更
に、前記燃焼温度Ｔmax をＮＯｘ濃度に変換する相関式
を、空燃比に基づいて選択する（Ｓ17）。ここで、前記
選択された相関式を用いて燃焼温度Ｔmax をＮＯｘ濃度
に変換し（Ｓ18）、該変換されたＮＯｘ濃度と所定値と
の比較に基づいて点火時期を補正する（Ｓ19〜Ｓ23）。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃焼制御装置
に関し、詳しくは、燃焼温度の推定結果に基づいて燃焼
を制御することでＮＯｘを低減させるための技術に関す
る。
に関し、詳しくは、燃焼温度の推定結果に基づいて燃焼
を制御することでＮＯｘを低減させるための技術に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、機関排気中のＮＯｘ量を低減
させる技術として、特開昭５７−１９３７４０号公報に
開示されるように、ＮＯｘ排出量に関与する燃焼温度を
筒内圧力の検出結果等に基づいて計算で求め、この計算
で求められた燃焼温度に基づいて、点火時期，空燃比，
ＥＧＲ量などを制御する燃焼制御装置が知られている。
させる技術として、特開昭５７−１９３７４０号公報に
開示されるように、ＮＯｘ排出量に関与する燃焼温度を
筒内圧力の検出結果等に基づいて計算で求め、この計算
で求められた燃焼温度に基づいて、点火時期，空燃比，
ＥＧＲ量などを制御する燃焼制御装置が知られている。
【０００３】前記特開昭５７−１９３７４０号公報に開
示される燃焼制御装置では、吸気温度と、所定クランク
角における圧縮行程終了付近の筒内圧力及び燃焼中の筒
内圧力に基づいて燃焼温度を演算し、該燃焼温度に基づ
いて最適な制御値を求めて、点火時期，空燃比，ＥＧＲ
量のいずれかを制御する構成となっている。
示される燃焼制御装置では、吸気温度と、所定クランク
角における圧縮行程終了付近の筒内圧力及び燃焼中の筒
内圧力に基づいて燃焼温度を演算し、該燃焼温度に基づ
いて最適な制御値を求めて、点火時期，空燃比，ＥＧＲ
量のいずれかを制御する構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、吸気温度と筒内圧力とに基づいて演算された燃
焼温度から点火時期などを制御する構成の場合、機関吸
入混合気の空燃比が変化すると、燃焼温度に対するＮＯ
ｘ濃度の関係が変化するために、燃焼制御の精度が悪化
し、所望のＮＯｘ低減効果が得られなくなる惧れがあっ
た。
ように、吸気温度と筒内圧力とに基づいて演算された燃
焼温度から点火時期などを制御する構成の場合、機関吸
入混合気の空燃比が変化すると、燃焼温度に対するＮＯ
ｘ濃度の関係が変化するために、燃焼制御の精度が悪化
し、所望のＮＯｘ低減効果が得られなくなる惧れがあっ
た。
【０００５】また、上記従来技術では、残留ガスの影響
を定数によって補正する構成となっているが、実際には
機関運転条件によって残留ガスの割合が変化するため、
高精度に残留ガスの影響を回避することができず、燃焼
温度の推定精度を安定的に確保することが困難であっ
た。更に、燃焼温度の演算パラメータとして筒内圧力の
みならず吸気温度を必要とし、筒内圧力センサ及び吸気
温度センサを備えない一般的な内燃機関に適用する場合
には、コスト高となってしまうという問題があった。
を定数によって補正する構成となっているが、実際には
機関運転条件によって残留ガスの割合が変化するため、
高精度に残留ガスの影響を回避することができず、燃焼
温度の推定精度を安定的に確保することが困難であっ
た。更に、燃焼温度の演算パラメータとして筒内圧力の
みならず吸気温度を必要とし、筒内圧力センサ及び吸気
温度センサを備えない一般的な内燃機関に適用する場合
には、コスト高となってしまうという問題があった。
【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、燃焼温度を間接的に求め、該燃焼温度からＮＯｘ
排出状態を推定して燃焼制御を行う装置において、空燃
比変化や残留ガスの影響を排除して高い精度でＮＯｘ排
出状態を推定できるようにすると共に、前記燃焼制御を
実現するためのコストを削減することを目的とする。
あり、燃焼温度を間接的に求め、該燃焼温度からＮＯｘ
排出状態を推定して燃焼制御を行う装置において、空燃
比変化や残留ガスの影響を排除して高い精度でＮＯｘ排
出状態を推定できるようにすると共に、前記燃焼制御を
実現するためのコストを削減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の燃焼制御装置は、図１に示すように構成され
る。図１において、吸入空気量検出手段は機関の吸入空
気量を検出し、筒内圧力検出手段は機関の筒内圧力を検
出し、更に、クランク角検出手段は機関のクランク角を
検出する。
内燃機関の燃焼制御装置は、図１に示すように構成され
る。図１において、吸入空気量検出手段は機関の吸入空
気量を検出し、筒内圧力検出手段は機関の筒内圧力を検
出し、更に、クランク角検出手段は機関のクランク角を
検出する。
【０００８】ここで、燃焼室容積変換手段は、前記クラ
ンク角検出手段で検出されたクランク角を燃焼室容積に
変換する。そして、燃焼温度演算手段は、前記吸入空気
量，筒内圧力及び燃焼室容積に基づいて燃焼温度を演算
する。また、運転条件算出手段は、前記各検出手段によ
る検出結果に基づいて機関出力トルク及び機関回転速度
をそれぞれ算出する。
ンク角検出手段で検出されたクランク角を燃焼室容積に
変換する。そして、燃焼温度演算手段は、前記吸入空気
量，筒内圧力及び燃焼室容積に基づいて燃焼温度を演算
する。また、運転条件算出手段は、前記各検出手段によ
る検出結果に基づいて機関出力トルク及び機関回転速度
をそれぞれ算出する。
【０００９】補正値設定手段は、前記算出された機関出
力トルクと機関回転速度とに基づいて燃焼室内における
残留ガスの影響分を補正するための補正値を設定する。
燃焼温度補正手段は、燃焼温度演算手段で演算された燃
焼温度を、補正値設定手段で設定された補正値に基づい
て補正設定する。そして、ＮＯｘ濃度推定手段は、燃焼
温度補正手段で補正設定された燃焼温度と、機関吸入混
合気の空燃比とに基づいて機関排気中のＮＯｘ濃度を推
定し、燃焼制御手段は、ＮＯｘ濃度推定手段で推定され
たＮＯｘ濃度に基づいて燃焼温度に関与する機関の被制
御パラメータを制御する。
力トルクと機関回転速度とに基づいて燃焼室内における
残留ガスの影響分を補正するための補正値を設定する。
燃焼温度補正手段は、燃焼温度演算手段で演算された燃
焼温度を、補正値設定手段で設定された補正値に基づい
て補正設定する。そして、ＮＯｘ濃度推定手段は、燃焼
温度補正手段で補正設定された燃焼温度と、機関吸入混
合気の空燃比とに基づいて機関排気中のＮＯｘ濃度を推
定し、燃焼制御手段は、ＮＯｘ濃度推定手段で推定され
たＮＯｘ濃度に基づいて燃焼温度に関与する機関の被制
御パラメータを制御する。
【００１０】
【作用】かかる構成によると、まず、吸入空気量と筒内
圧力と燃焼室容積に基づいて燃焼温度が演算される。前
記燃焼温度は、残留ガスの影響を無視して演算されるか
ら、機関出力トルクと機関回転速度とに基づいて前記影
響を補正するための補正値が設定され、該補正値で燃焼
温度が補正される。
圧力と燃焼室容積に基づいて燃焼温度が演算される。前
記燃焼温度は、残留ガスの影響を無視して演算されるか
ら、機関出力トルクと機関回転速度とに基づいて前記影
響を補正するための補正値が設定され、該補正値で燃焼
温度が補正される。
【００１１】更に、前記残留ガス分の補正がなされた燃
焼温度からＮＯｘ濃度を推定するときに、燃焼温度のみ
ではなく、そのときの機関吸入混合気の空燃比の条件も
併せて考慮され、燃焼温度と空燃比とからＮＯｘ濃度が
推定される。ＮＯｘ濃度の推定結果は、燃焼温度に関与
する機関の被制御パラメータの制御に用いられ、これに
よってＮＯｘ濃度を安定的に低減し得る燃焼制御が実現
される。
焼温度からＮＯｘ濃度を推定するときに、燃焼温度のみ
ではなく、そのときの機関吸入混合気の空燃比の条件も
併せて考慮され、燃焼温度と空燃比とからＮＯｘ濃度が
推定される。ＮＯｘ濃度の推定結果は、燃焼温度に関与
する機関の被制御パラメータの制御に用いられ、これに
よってＮＯｘ濃度を安定的に低減し得る燃焼制御が実現
される。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説
明する。一実施例のシステム構成を示す図２において、
内燃機関１には、エアクリーナ２から吸気ダクト３，ス
ロットル弁４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸
入される。
明する。一実施例のシステム構成を示す図２において、
内燃機関１には、エアクリーナ２から吸気ダクト３，ス
ロットル弁４及び吸気マニホールド５を介して空気が吸
入される。
【００１３】吸気マニホールド５のブランチ部には、各
気筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。前記燃料噴射
弁６は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止され
て閉弁する電磁式燃料噴射弁であって後述するコントロ
ールユニット12からの駆動パルス信号により通電されて
開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシ
ャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を噴
射供給する。
気筒毎に燃料噴射弁６が設けられている。前記燃料噴射
弁６は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止され
て閉弁する電磁式燃料噴射弁であって後述するコントロ
ールユニット12からの駆動パルス信号により通電されて
開弁し、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシ
ャレギュレータにより所定の圧力に調整された燃料を噴
射供給する。
【００１４】機関１の各燃焼室には、点火栓７が設けら
れており、これにより火花点火して混合気を着火燃焼さ
せる。機関１からは、排気マニホールド８，排気ダクト
９，三元触媒10及びマフラー11を介して排気が排出され
る。コントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェースを含んで
構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサ
からの入力信号を受け、該入力信号に基づいて燃料噴射
量を演算処理して、燃料噴射弁６の作動を制御する。
れており、これにより火花点火して混合気を着火燃焼さ
せる。機関１からは、排気マニホールド８，排気ダクト
９，三元触媒10及びマフラー11を介して排気が排出され
る。コントロールユニット12は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡ
Ｍ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェースを含んで
構成されるマイクロコンピュータを備え、各種のセンサ
からの入力信号を受け、該入力信号に基づいて燃料噴射
量を演算処理して、燃料噴射弁６の作動を制御する。
【００１５】前記各種のセンサとしては、吸気ダクト３
中に吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ13が
設けられていて、機関１の吸入空気流量Ｑに応じた信号
を出力する。また、クランク軸又はクランク軸に同期し
て回転する軸（例えばカム軸）にクランク角検出手段と
してのクランク角センサ14が設けられており、基準クラ
ンク角位置（例えばＢＴＤＣ70°）毎の基準角度信号Ｒ
ＥＦと、単位クランク角毎（１°ＣＡ毎）の単位角度信
号ＰＯＳとを出力する。ここで、前記基準角度信号ＲＥ
Ｆの周期又は単位角度信号ＰＯＳの所定時間内における
発生数を計測することで機関回転速度Ｎｅを算出できる
ようになっている。
中に吸入空気量検出手段としてのエアフローメータ13が
設けられていて、機関１の吸入空気流量Ｑに応じた信号
を出力する。また、クランク軸又はクランク軸に同期し
て回転する軸（例えばカム軸）にクランク角検出手段と
してのクランク角センサ14が設けられており、基準クラ
ンク角位置（例えばＢＴＤＣ70°）毎の基準角度信号Ｒ
ＥＦと、単位クランク角毎（１°ＣＡ毎）の単位角度信
号ＰＯＳとを出力する。ここで、前記基準角度信号ＲＥ
Ｆの周期又は単位角度信号ＰＯＳの所定時間内における
発生数を計測することで機関回転速度Ｎｅを算出できる
ようになっている。
【００１６】更に、機関１のウォータジャケットの冷却
水温度Ｔｗを検出する水温センサ15が設けられている。
排気マニホールド８の集合部には、排気中の酸素濃度を
検出することによって機関吸入混合気の空燃比を検出す
る酸素センサ16が設けられており、この酸素センサ16の
検出信号を用いて空燃比フィードバック制御が実行され
る。
水温度Ｔｗを検出する水温センサ15が設けられている。
排気マニホールド８の集合部には、排気中の酸素濃度を
検出することによって機関吸入混合気の空燃比を検出す
る酸素センサ16が設けられており、この酸素センサ16の
検出信号を用いて空燃比フィードバック制御が実行され
る。
【００１７】また、前記点火栓７の座金として形成され
た筒内圧力検出手段としての筒内圧力センサ17が点火栓
７に介装されており、圧電素子によって筒内圧力Ｐを検
出するようになっている。尚、前記筒内圧力センサ17
は、実開昭６２−１４６９４１号公報等に開示される公
知のものである。また、前記スロットル弁４には、該ス
ロットル弁４の開度を検出するポテンショメータ式のス
ロットルセンサ18が付設されている。
た筒内圧力検出手段としての筒内圧力センサ17が点火栓
７に介装されており、圧電素子によって筒内圧力Ｐを検
出するようになっている。尚、前記筒内圧力センサ17
は、実開昭６２−１４６９４１号公報等に開示される公
知のものである。また、前記スロットル弁４には、該ス
ロットル弁４の開度を検出するポテンショメータ式のス
ロットルセンサ18が付設されている。
【００１８】ここで、コントロールユニット12には、吸
入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとに基づいて求められ
る１吸気行程当たりの吸入空気量に基づいて基本燃料噴
射量Ｔｐを演算し、この基本燃料噴射量Ｔｐに種々の補
正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算する。次い
で、前記燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の駆動パル
ス信号を所定タイミングで燃料噴射弁６に出力して、燃
料噴射弁６から燃料噴射量Ｔｉに相当する量の燃料を噴
射供給させることで、所定空燃比の混合気を形成させ
る。
入空気流量Ｑと機関回転速度Ｎｅとに基づいて求められ
る１吸気行程当たりの吸入空気量に基づいて基本燃料噴
射量Ｔｐを演算し、この基本燃料噴射量Ｔｐに種々の補
正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉを演算する。次い
で、前記燃料噴射量Ｔｉに相当するパルス幅の駆動パル
ス信号を所定タイミングで燃料噴射弁６に出力して、燃
料噴射弁６から燃料噴射量Ｔｉに相当する量の燃料を噴
射供給させることで、所定空燃比の混合気を形成させ
る。
【００１９】また、本実施例のコントロールユニット12
は、前記筒内圧力センサ17で検出される筒内圧力Ｐの情
報を用いて間接的に燃焼温度Ｔを求め、更に、この燃焼
温度ＴからＮＯｘ濃度を推定する。そして、前記推定さ
れたＮＯｘ濃度が、許容レベル内となるように点火栓７
による点火時期を補正する機能を有している。以下に、
前記ＮＯｘ濃度の推定に基づく点火時期補正の様子を、
図３及び図４のフローチャートに従って詳細に説明す
る。
は、前記筒内圧力センサ17で検出される筒内圧力Ｐの情
報を用いて間接的に燃焼温度Ｔを求め、更に、この燃焼
温度ＴからＮＯｘ濃度を推定する。そして、前記推定さ
れたＮＯｘ濃度が、許容レベル内となるように点火栓７
による点火時期を補正する機能を有している。以下に、
前記ＮＯｘ濃度の推定に基づく点火時期補正の様子を、
図３及び図４のフローチャートに従って詳細に説明す
る。
【００２０】尚、本実施例において、燃焼室容積変換手
段，燃焼温度演算手段，運転条件算出手段，補正値設定
手段，燃焼温度補正手段，ＮＯｘ濃度推定手段，燃焼制
御手段としての機能は、前記図３及び図４のフローチャ
ートに示すように、コントロールユニット12が備えてい
る。図３及び図４のフローチャートにおいて、ステップ
１（図中でＳ１としてある。以下同様）では、クランク
角センサ14からの検出信号に基づいて対象気筒が吸排気
上死点であるか否かを判別する。
段，燃焼温度演算手段，運転条件算出手段，補正値設定
手段，燃焼温度補正手段，ＮＯｘ濃度推定手段，燃焼制
御手段としての機能は、前記図３及び図４のフローチャ
ートに示すように、コントロールユニット12が備えてい
る。図３及び図４のフローチャートにおいて、ステップ
１（図中でＳ１としてある。以下同様）では、クランク
角センサ14からの検出信号に基づいて対象気筒が吸排気
上死点であるか否かを判別する。
【００２１】そして、吸排気上死点になると、そのとき
の筒内圧力センサ17により検出された筒内圧力Ｐｏを読
み込む。前記吸排気上死点では、運転条件に因らずに略
一定の筒内圧力を示すから、前記検出値Ｐｏを筒内圧力
センサ17のばらつき補正の基準とすることができる。次
のステップ３では、エアフローメータ（ＡＦ／Ｍ）13に
より検出された吸入空気流量Ｑを読み込む。
の筒内圧力センサ17により検出された筒内圧力Ｐｏを読
み込む。前記吸排気上死点では、運転条件に因らずに略
一定の筒内圧力を示すから、前記検出値Ｐｏを筒内圧力
センサ17のばらつき補正の基準とすることができる。次
のステップ３では、エアフローメータ（ＡＦ／Ｍ）13に
より検出された吸入空気流量Ｑを読み込む。
【００２２】ステップ４では、クランク角センサ14から
の検出信号に基づき算出される機関回転速度Ｎｅと前記
吸入空気流量Ｑとに基づいて、１サイクル当たりのシリ
ンダ吸入空気量を算出する。ステップ５では、クランク
角センサ14からの検出信号に基づいて対象気筒が圧縮上
死点であるか否かを判別する。
の検出信号に基づき算出される機関回転速度Ｎｅと前記
吸入空気流量Ｑとに基づいて、１サイクル当たりのシリ
ンダ吸入空気量を算出する。ステップ５では、クランク
角センサ14からの検出信号に基づいて対象気筒が圧縮上
死点であるか否かを判別する。
【００２３】そして、圧縮上死点になると、ステップ６
へ進み、筒内圧力センサ17により検出された筒内圧力Ｐ
を読み込み、次のステップ７では、前記読み込んだ筒内
圧力Ｐから前記吸排気上死点でサンプリングされた筒内
圧力Ｐｏを減算し、これを最終的な検出値Ｐにセットす
る。これにより、吸排気上死点でサンプリングされた筒
内圧力Ｐｏに対する偏差として筒内圧力Ｐが検出される
ことになり、前述のように前記筒内圧力Ｐｏは一定圧力
に対して実際に得られた検出値であるから、前記補正に
よって筒内圧力センサ17の検出誤差を補償することがで
きる。
へ進み、筒内圧力センサ17により検出された筒内圧力Ｐ
を読み込み、次のステップ７では、前記読み込んだ筒内
圧力Ｐから前記吸排気上死点でサンプリングされた筒内
圧力Ｐｏを減算し、これを最終的な検出値Ｐにセットす
る。これにより、吸排気上死点でサンプリングされた筒
内圧力Ｐｏに対する偏差として筒内圧力Ｐが検出される
ことになり、前述のように前記筒内圧力Ｐｏは一定圧力
に対して実際に得られた検出値であるから、前記補正に
よって筒内圧力センサ17の検出誤差を補償することがで
きる。
【００２４】ステップ８では、予め設定されているクラ
ンク角を燃焼室容積Ｖに変換するための関数に用いて、
現在のクランク角を燃焼室容積Ｖに変換する。ステップ
９では、上記のようにして求められた筒内圧力Ｐ，燃焼
室容積Ｖ，シリンダ吸入空気量に基づいて、燃焼温度Ｔ
を算出する。具体的には、理想気体の状態方程式ＰＶ＝
ｎＲＴを用いて燃焼温度Ｔ＝ＰＶ／ｎ／Ｒを算出する。
前記状態方程式において、Ｐを筒内圧力、Ｖを燃焼室容
積、Ｔを燃焼温度、Ｒを気体定数、ｎを混合気のモル数
とする。従って、本実施例では、燃焼温度Ｔの演算に吸
気温度の情報は必要なく、一般的な機関で使用されるエ
アフローメータ13，クランク角センサ14を流用すると共
に、筒内圧力センサ17のみを追加して燃焼温度を算出で
きる。
ンク角を燃焼室容積Ｖに変換するための関数に用いて、
現在のクランク角を燃焼室容積Ｖに変換する。ステップ
９では、上記のようにして求められた筒内圧力Ｐ，燃焼
室容積Ｖ，シリンダ吸入空気量に基づいて、燃焼温度Ｔ
を算出する。具体的には、理想気体の状態方程式ＰＶ＝
ｎＲＴを用いて燃焼温度Ｔ＝ＰＶ／ｎ／Ｒを算出する。
前記状態方程式において、Ｐを筒内圧力、Ｖを燃焼室容
積、Ｔを燃焼温度、Ｒを気体定数、ｎを混合気のモル数
とする。従って、本実施例では、燃焼温度Ｔの演算に吸
気温度の情報は必要なく、一般的な機関で使用されるエ
アフローメータ13，クランク角センサ14を流用すると共
に、筒内圧力センサ17のみを追加して燃焼温度を算出で
きる。
【００２５】燃焼温度Ｔを理想気体の状態方程式を用い
て算出すると、次のステップ10ではクランク角１°相当
の遅延を行い、次のステップ11に進む。ステップ11で
は、圧縮ＡＴＤＣ60°になったか否かを判別する。ＡＴ
ＤＣ60°になっていない場合には、ステップ６に戻り、
再度燃焼温度Ｔを算出させる。ここで、ステップ10でク
ランク角１°の遅延が行われるから、圧縮上死点からＡ
ＴＤＣ60°までのクランク角範囲で、１°ＣＡ毎に燃焼
温度Ｔが算出されることになる。
て算出すると、次のステップ10ではクランク角１°相当
の遅延を行い、次のステップ11に進む。ステップ11で
は、圧縮ＡＴＤＣ60°になったか否かを判別する。ＡＴ
ＤＣ60°になっていない場合には、ステップ６に戻り、
再度燃焼温度Ｔを算出させる。ここで、ステップ10でク
ランク角１°の遅延が行われるから、圧縮上死点からＡ
ＴＤＣ60°までのクランク角範囲で、１°ＣＡ毎に燃焼
温度Ｔが算出されることになる。
【００２６】上記のようにして１°ＣＡ毎の燃焼温度Ｔ
算出を行って、ＡＴＤＣ60°になると、ステップ12へ進
み、圧縮上死点からＡＴＤＣ60°までのクランク角範囲
で、１°ＣＡ毎に算出された燃焼温度Ｔの中の最大温度
Ｔｍａｘを検索する。次のステップ13では、クランク角
センサ14からの検出信号に基づいて機関回転速度Ｎｅを
算出し、更に、ステップ14では機関の出力トルクＴrqを
算出する。前記出力トルクＴrqは、筒内圧力Ｐを積分し
て求められる図示平均有効圧Ｐｉに比例するものとす
る。
算出を行って、ＡＴＤＣ60°になると、ステップ12へ進
み、圧縮上死点からＡＴＤＣ60°までのクランク角範囲
で、１°ＣＡ毎に算出された燃焼温度Ｔの中の最大温度
Ｔｍａｘを検索する。次のステップ13では、クランク角
センサ14からの検出信号に基づいて機関回転速度Ｎｅを
算出し、更に、ステップ14では機関の出力トルクＴrqを
算出する。前記出力トルクＴrqは、筒内圧力Ｐを積分し
て求められる図示平均有効圧Ｐｉに比例するものとす
る。
【００２７】ステップ15では、前記機関回転速度Ｎｅと
出力トルクＴrqとに基づいて、燃焼温度Ｔに対する残留
ガスの影響分を補正するための補正係数を設定し、該補
正係数によって前記最大燃焼温度Ｔｍａｘを補正する。
即ち、残留ガス状態は、機関回転速度Ｎｅ及び出力トル
クＴrqによって変化するから、これらの機関運転条件パ
ラメータに基づいて最大燃焼温度Ｔｍａｘを補正するこ
とで、残留ガス分の補正が行われ、残留ガスの影響で前
記燃焼温度Ｔｍａｘの精度が悪化することを回避する。
出力トルクＴrqとに基づいて、燃焼温度Ｔに対する残留
ガスの影響分を補正するための補正係数を設定し、該補
正係数によって前記最大燃焼温度Ｔｍａｘを補正する。
即ち、残留ガス状態は、機関回転速度Ｎｅ及び出力トル
クＴrqによって変化するから、これらの機関運転条件パ
ラメータに基づいて最大燃焼温度Ｔｍａｘを補正するこ
とで、残留ガス分の補正が行われ、残留ガスの影響で前
記燃焼温度Ｔｍａｘの精度が悪化することを回避する。
【００２８】次のステップ16では、燃料噴射制御におけ
る設定空燃比を読み込み、ステップ17では、前記読み込
まれた設定空燃比に基づいて、燃焼温度ＴをＮＯｘ濃度
に変換するための相関式を選択させる。即ち、予め設定
空燃比毎に前記相関式を設定してあり、そのときの設定
空燃比によってどの相関式を用いるかを選択させること
により、設定空燃比の変化に対応してＮＯｘ濃度の推定
が精度良く行えるようにする。
る設定空燃比を読み込み、ステップ17では、前記読み込
まれた設定空燃比に基づいて、燃焼温度ＴをＮＯｘ濃度
に変換するための相関式を選択させる。即ち、予め設定
空燃比毎に前記相関式を設定してあり、そのときの設定
空燃比によってどの相関式を用いるかを選択させること
により、設定空燃比の変化に対応してＮＯｘ濃度の推定
が精度良く行えるようにする。
【００２９】設定空燃比に応じてＮＯｘ濃度を求めるた
めの相関式を選択すると、次のステップ18では、前記選
択された相関式を用いて最大燃焼温度ＴｍａｘをＮＯｘ
濃度に変換する。ステップ19では、ステップ18で求めら
れたＮＯｘ濃度が、所定値レベル以上であるか否かを判
別する。
めの相関式を選択すると、次のステップ18では、前記選
択された相関式を用いて最大燃焼温度ＴｍａｘをＮＯｘ
濃度に変換する。ステップ19では、ステップ18で求めら
れたＮＯｘ濃度が、所定値レベル以上であるか否かを判
別する。
【００３０】そして、ＮＯｘ濃度が所定レベルを越える
場合には、ステップ20へ進み、点火時期（燃焼温度に関
与する機関の被制御パラメータ）を遅角補正させ得る状
態であるか否かを判別させ、遅角補正が可能であるとき
にはステップ21へ進んで点火時期を遅角補正し、燃焼温
度の低下によってＮＯｘ濃度を低下させる。尚、ステッ
プ20の判別は、リミットを越える遅角補正が行われない
ように、点火時期の遅角補正値を監視するためのもので
ある。
場合には、ステップ20へ進み、点火時期（燃焼温度に関
与する機関の被制御パラメータ）を遅角補正させ得る状
態であるか否かを判別させ、遅角補正が可能であるとき
にはステップ21へ進んで点火時期を遅角補正し、燃焼温
度の低下によってＮＯｘ濃度を低下させる。尚、ステッ
プ20の判別は、リミットを越える遅角補正が行われない
ように、点火時期の遅角補正値を監視するためのもので
ある。
【００３１】一方、ＮＯｘ濃度が所定レベル以下である
場合には、ステップ22へ進み、点火時期を進角補正させ
得る状態（進角リミットを越えていない状態）であるか
否かを判別させ、進角補正が可能であるときにはステッ
プ23へ進んで点火時期を進角補正する。このようにし
て、燃焼温度Ｔから推定されるＮＯｘ濃度が所定レベル
を越えない範囲で点火時期が進角補正され、ＮＯｘ濃度
を所定レベル内に抑止しつつ、機関出力が確保されるか
ら、排気性状及び燃費を改善できる。然も、本実施例で
は前記ＮＯｘ濃度が、筒内圧力センサ17の校正，残留ガ
ス影響を排除，空燃比変化に対応する変換によって高精
度に求められるから、前記燃焼精度が高精度に行われ
る。
場合には、ステップ22へ進み、点火時期を進角補正させ
得る状態（進角リミットを越えていない状態）であるか
否かを判別させ、進角補正が可能であるときにはステッ
プ23へ進んで点火時期を進角補正する。このようにし
て、燃焼温度Ｔから推定されるＮＯｘ濃度が所定レベル
を越えない範囲で点火時期が進角補正され、ＮＯｘ濃度
を所定レベル内に抑止しつつ、機関出力が確保されるか
ら、排気性状及び燃費を改善できる。然も、本実施例で
は前記ＮＯｘ濃度が、筒内圧力センサ17の校正，残留ガ
ス影響を排除，空燃比変化に対応する変換によって高精
度に求められるから、前記燃焼精度が高精度に行われ
る。
【００３２】尚、筒内圧力センサ17は、本実施例のよう
に、点火栓の座金として設けられるセンサに限定される
ものではなく、センサ部を直接燃焼室内に臨ませるタイ
プのセンサであっても良い。また、本実施例では、ＮＯ
ｘ濃度の推定結果に基づいて点火時期を補正する構成と
したが、空燃比や排気還流量（ＥＧＲ量）を制御する構
成としても良い。
に、点火栓の座金として設けられるセンサに限定される
ものではなく、センサ部を直接燃焼室内に臨ませるタイ
プのセンサであっても良い。また、本実施例では、ＮＯ
ｘ濃度の推定結果に基づいて点火時期を補正する構成と
したが、空燃比や排気還流量（ＥＧＲ量）を制御する構
成としても良い。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、空
燃比変化や残留ガスの影響を排除してＮＯｘ排出状態を
高精度に推定でき、該推定結果に基づいて機関の燃焼を
制御するから、排気性状及び燃費を安定的かつ高精度に
改善できると共に、かかる制御を実現するためのシステ
ム構成を簡略化でき、コスト上昇を抑止できるという効
果がある。
燃比変化や残留ガスの影響を排除してＮＯｘ排出状態を
高精度に推定でき、該推定結果に基づいて機関の燃焼を
制御するから、排気性状及び燃費を安定的かつ高精度に
改善できると共に、かかる制御を実現するためのシステ
ム構成を簡略化でき、コスト上昇を抑止できるという効
果がある。
【図１】本発明の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。
【図３】実施例の燃焼制御を示すフローチャート。
【図４】実施例の燃焼制御を示すフローチャート。
１ 機関 ７ 点火栓 12 コントロールユニット 13 エアフローメータ 14 クランク角センサ 17 筒内圧力センサ
Claims (1)
- 【請求項１】機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検
出手段と、 機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段と、 機関のクランク角を検出するクランク角検出手段と、 該クランク角検出手段で検出されたクランク角を燃焼室
容積に変換する燃焼室容積変換手段と、 前記吸入空気量，筒内圧力及び燃焼室容積に基づいて燃
焼温度を演算する燃焼温度演算手段と、 前記各検出手段による検出結果に基づいて機関出力トル
ク及び機関回転速度をそれぞれ算出する運転条件算出手
段と、 前記算出された機関出力トルクと機関回転速度とに基づ
いて燃焼室内における残留ガスの影響分を補正するため
の補正値を設定する補正値設定手段と、 前記燃焼温度演算手段で演算された燃焼温度を前記補正
値設定手段で設定された補正値に基づいて補正設定する
燃焼温度補正手段と、 該燃焼温度補正手段で補正設定された燃焼温度と、機関
吸入混合気の空燃比とに基づいて機関排気中のＮＯｘ濃
度を推定するＮＯｘ濃度推定手段と、 該ＮＯｘ濃度推定手段で推定されたＮＯｘ濃度に基づい
て燃焼温度に関与する機関の被制御パラメータを制御す
る燃焼制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃焼制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4258442A JPH06108903A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4258442A JPH06108903A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108903A true JPH06108903A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17320264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4258442A Pending JPH06108903A (ja) | 1992-09-28 | 1992-09-28 | 内燃機関の燃焼制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06108903A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002018762A1 (de) * | 2000-09-02 | 2002-03-07 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur bestimmung des stickoxidgehalts in sauerstoffhaltigen abgasen von brennkraftmaschinen |
| JP2002371893A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| WO2008108212A1 (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 内燃機関の制御装置 |
| WO2009130950A1 (ja) * | 2008-04-23 | 2009-10-29 | ヤンマー株式会社 | ガスエンジン |
| US7848871B2 (en) | 2005-03-30 | 2010-12-07 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Gas-mixture-state estimation apparatus for internal combustion engine and emission-generation-amount estimation apparatus |
| JP2012021432A (ja) * | 2010-07-13 | 2012-02-02 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| FR2999648A1 (fr) * | 2012-12-18 | 2014-06-20 | Continental Automotive France | Procede de determination de la concentration en oxydes d'azote a la sortie d'un moteur a combustion interne |
| CN105275636A (zh) * | 2014-06-06 | 2016-01-27 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于求出内燃机运行时氮氧化物排放量的方法 |
| JP2017040176A (ja) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP2017166350A (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
| CN111691979A (zh) * | 2019-03-12 | 2020-09-22 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 基于NOx估计反馈的主动热升温目标策略 |
| JP2022092597A (ja) * | 2020-12-10 | 2022-06-22 | セメス カンパニー，リミテッド | 基板処理装置及び温度制御方法 |
-
1992
- 1992-09-28 JP JP4258442A patent/JPH06108903A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2002018762A1 (de) * | 2000-09-02 | 2002-03-07 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zur bestimmung des stickoxidgehalts in sauerstoffhaltigen abgasen von brennkraftmaschinen |
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| JP2008215213A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
| US8161944B2 (en) | 2007-03-05 | 2012-04-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Control device of the internal combustion engine |
| CN101641511A (zh) * | 2007-03-05 | 2010-02-03 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的控制装置 |
| CN102016267A (zh) * | 2008-04-23 | 2011-04-13 | 洋马株式会社 | 气体发动机 |
| JP2009264176A (ja) * | 2008-04-23 | 2009-11-12 | Yanmar Co Ltd | ガスエンジン制御装置 |
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| JP2017040176A (ja) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| US10138784B2 (en) | 2015-08-18 | 2018-11-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Controller for internal combustion engine |
| JP2017166350A (ja) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | マツダ株式会社 | エンジンの制御装置 |
| CN111691979A (zh) * | 2019-03-12 | 2020-09-22 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | 基于NOx估计反馈的主动热升温目标策略 |
| JP2022092597A (ja) * | 2020-12-10 | 2022-06-22 | セメス カンパニー，リミテッド | 基板処理装置及び温度制御方法 |
| US12300517B2 (en) | 2020-12-10 | 2025-05-13 | Semes Co., Ltd. | Apparatus for treating substrate and temperature control method |
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