JP5263185B2 - Air-fuel ratio estimation system - Google Patents
Air-fuel ratio estimation system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5263185B2 JP5263185B2 JP2010015095A JP2010015095A JP5263185B2 JP 5263185 B2 JP5263185 B2 JP 5263185B2 JP 2010015095 A JP2010015095 A JP 2010015095A JP 2010015095 A JP2010015095 A JP 2010015095A JP 5263185 B2 JP5263185 B2 JP 5263185B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- fuel ratio
- cylinder
- amount
- detecting
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
この発明は、空燃比推定システムに関する。 The present invention relates to an air-fuel ratio estimation system.
従来、例えば特許文献1には、筒内圧センサを用い、所定クランク角間において筒内圧Pを検出し、検出した筒内圧Pと、その検出時における筒内容積VとからPVκ(κは比熱比)の差を算出し、算出したPVκの差と、燃焼室内における発熱量Qとの相関を利用して、空燃比を推定する方法が開示されている。 Conventionally, for example, in Patent Document 1, an in-cylinder pressure sensor is used to detect an in-cylinder pressure P between predetermined crank angles, and PV κ (κ is a specific heat ratio) from the detected in-cylinder pressure P and the in-cylinder volume V at the time of detection. ), And a method for estimating the air-fuel ratio using the correlation between the calculated difference in PV κ and the calorific value Q in the combustion chamber is disclosed.
上記方法では、空燃比の算出に必要な吸入空気及び供給燃料の質量の代わりに、吸入空気の熱量Qair、供給燃料の燃焼による発熱量Qfuelを用いている。熱量Qair、発熱量Qfuelは、所定のクランク角間に対する発熱量Qの変化パターンと、クランク角に対するPVκの変化パターンとが概ね一致(相似)するという知見に基づき、PVκに基づき推定される。具体的に、熱量Qairは、吸気弁開放時のクランク角と、閉塞時のクランク角間におけるPVκの差から推定される。同様に、発熱量Qfuelは、点火時または着火時のクランク角と、燃焼の実質的終了時のクランク角間におけるPVκの差から推定される。 In the above method, the heat quantity Q air of the intake air and the calorific value Q fuel due to the combustion of the supplied fuel are used instead of the mass of the intake air and the supplied fuel necessary for calculating the air-fuel ratio. The calorific value Q air and the calorific value Q fuel are estimated based on PV κ based on the knowledge that the change pattern of the calorific value Q with respect to a predetermined crank angle and the change pattern of PV κ with respect to the crank angle substantially coincide (similar). The Specifically, the amount of heat Q air is estimated from the difference in PV κ between the crank angle when the intake valve is opened and the crank angle when the intake valve is closed. Similarly, the calorific value Q fuel is estimated from the difference in PV κ between the crank angle at the time of ignition or ignition and the crank angle at the substantial end of combustion.
しかしながら、実際の燃焼においては、点火時期や着火時期の違いが燃焼による発熱量Qfuelに影響を及ぼしてしまう。図1は、クランク角θに対するPV[kJ]の変化を示した図である。図1に示す実線(a)〜(c)は、点火時期及び空燃比の組み合わせの異なる3つの場合について、クランク角θに対するPVの変化をそれぞれ示したものである。具体的に、実線(a)は点火時期MBT、空燃比を14.6に制御した場合に、(b)は点火時期MBT−10°(遅角)、空燃比を14.6に制御した場合に、(c)は点火時期MBT、空燃比を19に制御した場合に、それぞれ対応する。なお、PVは、実測した筒内圧Pに基づき算出したものである。また、クランク角θ=0°は圧縮上死点に対応し、クランク角θが0°よりもマイナスの値を示す領域は圧縮上死点前(BTDC)に、0°よりもプラスの値を示す領域は圧縮上死点後(ATDC)に対応する。 However, in actual combustion, the difference in ignition timing and ignition timing affects the calorific value Q fuel due to combustion. FIG. 1 is a graph showing changes in PV [kJ] with respect to the crank angle θ. Solid lines (a) to (c) shown in FIG. 1 respectively show changes in PV with respect to the crank angle θ for three different combinations of ignition timing and air-fuel ratio. Specifically, the solid line (a) is when the ignition timing MBT and the air / fuel ratio are controlled to 14.6, and (b) is the ignition timing MBT−10 ° (retard) and the air / fuel ratio is controlled to 14.6. (C) corresponds to the case where the ignition timing MBT and the air-fuel ratio are controlled to 19, respectively. PV is calculated based on the actually measured in-cylinder pressure P. Further, the crank angle θ = 0 ° corresponds to the compression top dead center, and the region where the crank angle θ shows a negative value than 0 ° has a positive value before 0 ° before the compression top dead center (BTDC). The area shown corresponds to after compression top dead center (ATDC).
図1の実線(b)に示すように、MBT−10°で点火すると、点火時期が遅角された分、実線(a)よりもPVのピーク到達タイミングが遅れる。加えて、PVのピーク値そのものも、実線(a)に比べて大きくなる。PVのピーク値が大きくなれば、PVの変化パターンに相似する発熱量Qfuelも大きくなる。このことから、点火時期を変更すると、発熱量Qfuelが変化してしまうことが分かる。 As shown by the solid line (b) in FIG. 1, when ignition is performed at MBT-10 °, the PV peak arrival timing is delayed from the solid line (a) by the amount by which the ignition timing is retarded. In addition, the PV peak value itself is larger than that of the solid line (a). As the PV peak value increases, the calorific value Q fuel similar to the PV change pattern also increases. From this, it can be seen that when the ignition timing is changed, the heat generation amount Q fuel changes.
一方、図1の実線(c)に示すように、空燃比を19で制御する場合、空燃比を14で制御する実線(a)の場合とほぼ同時にPVのピークに到達する。しかしながら、実線(b)のPVは、実線(a)のPVよりもピーク値が大きくなる。空燃比を19で制御する場合には、空燃比14.6で制御する場合に比べて吸入空気量が多くなるので、吸入空気は高圧となるからである(燃焼噴射量は一定と仮定する)。このことから、吸入空気の圧縮比が高くなると、PVのピーク値が大きくなることが分かる。 On the other hand, as shown by the solid line (c) in FIG. 1, when the air-fuel ratio is controlled at 19, the PV peak is reached almost simultaneously with the case of the solid line (a) where the air-fuel ratio is controlled at 14. However, the PV of the solid line (b) has a peak value larger than the PV of the solid line (a). This is because when the air-fuel ratio is controlled at 19, the intake air amount becomes larger than when the air-fuel ratio is controlled at 14.6, so that the intake air has a high pressure (assuming that the combustion injection amount is constant). . From this, it can be seen that the peak value of PV increases as the compression ratio of the intake air increases.
以上のことから、燃焼による発熱量Qfuelは、点火時期の進角・遅角制御や、エンジン負荷によって変化してしまう。このため、供給した燃料の燃焼による発熱量を用いて空燃比を推定する方法では、高精度に空燃比が推定できないという問題があり、依然として改良の余地があった。 From the above, the calorific value Q fuel due to combustion changes depending on the advance / retard control of the ignition timing and the engine load. For this reason, the method of estimating the air-fuel ratio using the calorific value due to combustion of the supplied fuel has a problem that the air-fuel ratio cannot be estimated with high accuracy, and there is still room for improvement.
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、空燃比を高精度に推定可能な空燃比推定システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an air-fuel ratio estimation system capable of estimating an air-fuel ratio with high accuracy.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、空燃比推定システムであって、
気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記気筒の筒内温度を検出する筒内温度検出手段と、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
排気弁開時における筒内圧及び筒内温度の値を用い、気体の状態方程式に従って、前記気筒内の燃焼ガスの組成に関するパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
内燃機関の1サイクル毎に、前記吸入空気量と前記パラメータとの関係に基づいて空燃比を推定する空燃比推定手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is an air-fuel ratio estimation system,
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the cylinder;
An in-cylinder temperature detecting means for detecting an in-cylinder temperature of the cylinder;
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the internal combustion engine;
Parameter calculating means for calculating parameters relating to the composition of the combustion gas in the cylinder according to the state equation of the gas, using the values of the cylinder pressure and the cylinder temperature when the exhaust valve is opened;
Air-fuel ratio estimation means for estimating the air-fuel ratio based on the relationship between the intake air amount and the parameter for each cycle of the internal combustion engine;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記空燃比推定手段は、燃焼ガスの組成に関するパラメータと、空燃比との関係を吸入空気量毎に示したマップを予め記憶しており、算出した前記パラメータ及び検出した吸入空気量を前記マップと照合することにより、空燃比を推定することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The air-fuel ratio estimating means stores in advance a map showing the relationship between the parameter relating to the composition of the combustion gas and the air-fuel ratio for each intake air amount, and the calculated parameter and the detected intake air amount are stored in the map. The air-fuel ratio is estimated by collating.
また、第3の発明は、上記の目的を達成するため、空燃比推定システムであって、
気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記気筒の筒内温度を検出する筒内温度検出手段と、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路を通って前記吸気通路に還流させる排気ガス量を取得する排気ガス量取得手段と、
排気弁開時における筒内圧及び筒内温度の値を用い、気体の状態方程式に従って、前記気筒内の燃焼ガスの組成に関するパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
内燃機関の1サイクル毎に、前記吸入空気量及び前記排気ガス量と、前記パラメータとの関係に基づいて空燃比を推定する空燃比推定手段と、
を備えることを特徴とする。
The third invention is an air-fuel ratio estimation system for achieving the above object,
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the cylinder;
An in-cylinder temperature detecting means for detecting an in-cylinder temperature of the cylinder;
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the internal combustion engine;
An EGR passage connecting an exhaust passage and an intake passage of the internal combustion engine;
Exhaust gas amount acquisition means for acquiring an exhaust gas amount to be recirculated to the intake passage through the EGR passage;
Parameter calculating means for calculating parameters relating to the composition of the combustion gas in the cylinder according to the state equation of the gas, using the values of the cylinder pressure and the cylinder temperature when the exhaust valve is opened;
Air-fuel ratio estimating means for estimating the air-fuel ratio based on the relationship between the intake air amount and the exhaust gas amount and the parameter for each cycle of the internal combustion engine;
It is characterized by providing.
また、第4の発明は、第3の発明において、
前記空燃比推定手段は、燃焼ガスの組成に関するパラメータと、空燃比との関係を吸入空気量毎に示したマップを予め記憶しており、算出した前記パラメータ、検出した吸入空気量及び取得した前記排気ガス量を前記マップと照合することにより、空燃比を推定することを特徴とする。
Moreover, 4th invention is set in 3rd invention,
The air-fuel ratio estimating means stores in advance a map showing the relationship between the parameter relating to the composition of the combustion gas and the air-fuel ratio for each intake air amount, the calculated parameter, the detected intake air amount, and the acquired The air-fuel ratio is estimated by comparing the exhaust gas amount with the map.
第1、第2の発明によれば、排気弁開時おいて燃焼室内で成立する気体の状態方程式に、筒内圧及び筒内温度を代入することで、燃焼ガスの組成に関するパラメータを算出できる。このパラメータは、空燃比と相関がある。従って、空燃比を高精度に推定できる。 According to the first and second inventions, the parameters relating to the composition of the combustion gas can be calculated by substituting the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature into the gas state equation established in the combustion chamber when the exhaust valve is opened. This parameter has a correlation with the air-fuel ratio. Therefore, the air-fuel ratio can be estimated with high accuracy.
吸気通路に排気ガスを還流させる場合には、その排気ガスの分だけ排気弁開時期における燃焼ガスの組成に関するパラメータの値が変化する。第3、第4の発明によれば、排気ガス分の補正が可能となる。従って、排気ガスを還流させる場合であっても空燃比を高精度に推定できる。 When the exhaust gas is recirculated into the intake passage, the value of the parameter related to the composition of the combustion gas at the exhaust valve opening timing changes by the amount of the exhaust gas. According to the third and fourth inventions, it is possible to correct the exhaust gas. Therefore, even when the exhaust gas is recirculated, the air-fuel ratio can be estimated with high accuracy.
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1について図2乃至図4の各図を参照して説明する。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
[システム構成の説明]
図2は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図2に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関(以下、単に「エンジン」と称す。)10を備えている。エンジン10は、スパークプラグ12を備えた火花点火式の4ストロークレシプロエンジンである。また、筒内に燃料を直接噴射する燃料直噴式のインジェクタ14を備えた筒内直噴エンジンでもある。図2では1つの気筒のみが描かれているが、一般的な車両用のエンジンは複数の気筒から構成されている。
[Description of system configuration]
FIG. 2 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the system of this embodiment includes an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 10. The
エンジン10には、クランク軸が所定回転角だけ回転する度に信号CAを出力するクランク角度センサ16が取り付けられている。クランク角度センサ16の信号CAからは、クランク角θ(クランク軸の回転位置)、エンジン回転数NEや、クランク角θによって幾何学的に定まる筒内容積V等を計算することができる。
A
更に、エンジン10の少なくとも1つの気筒には、筒内圧Pを測定するための筒内圧センサ18が取り付けられている。気筒に接続された吸気通路の入口には、吸気通路を流れる吸入空気量Gaを検出するエアフロメータ20が設けられている。エアフロメータ20の下流には、スロットル開度TAを検出するスロットル22が設けられている。
Further, an in-
エンジン10のシリンダヘッドには、吸気弁24及び排気弁26が設けられている。吸気弁24や排気弁26は、可変動弁機構(図示せず)によって開弁特性を変更可能に構成されている。また、排気弁26近傍の排気ポートには、排気ガスの温度を測定するための排気温度センサ28が取り付けられている。
An
また、本実施形態のシステムは、演算処理装置50を備えている。演算処理装置50は、クランク角度センサ16、筒内圧センサ18、エアフロメータ20、排気温度センサ28等からの信号を処理し、その処理結果をスパークプラグ12、インジェクタ14、スロットル22や可変動弁機構等のアクチュエータの操作に反映させている。
Further, the system of the present embodiment includes an
上述したように、供給した燃料の燃焼による発熱量は、点火時期の進角・遅角制御や、エンジン負荷によって変化してしまう。このため、本実施の形態1では、筒内圧センサ18及び排気温度センサ28の出力値を用い、気体の状態方程式に従って空燃比推定を行うこととしている。即ち、本実施の形態1によれば、供給した燃料の燃焼による発熱量を用いることなく空燃比を求めることができる。また、空燃比センサを用いることなく空燃比を求めることができる。加えて、筒内圧センサや温度センサの応答性は、空燃比センサの応答性に比べて高いので、始動直後から緻密な空燃比制御が可能となる。従って、本実施の形態1によれば、排気エミッションの向上が期待できる。
As described above, the amount of heat generated by the combustion of the supplied fuel varies depending on the advance / retard angle control of the ignition timing and the engine load. For this reason, in the first embodiment, the air-fuel ratio is estimated according to the gas state equation using the output values of the in-
気体の状態方程式は、次式(1)で表される。
P・V=n・R・T ・・・(1)
燃焼後の燃焼室内の気体(排気ガス)が上式(1)に従うものとすると、排気弁開時期(EVO)においては、次式(2)が成立する。
PEVO・VEVO=n・R・Tex(Rは定数)
⇔n・R=PEVO・VEVO/Tex ・・・(2)
The gas equation of state is expressed by the following equation (1).
P ・ V = n ・ R ・ T (1)
Assuming that the gas (exhaust gas) in the combustion chamber after combustion follows the above equation (1), the following equation (2) is established at the exhaust valve opening timing (EVO).
P EVO · V EVO = n · R · Tex (R is a constant)
・ N ・ R = P EVO・ V EVO / Tex (2)
従って、式(2)の右辺に、排気弁開時期における筒内圧PEVO、筒内容積VEVO及び筒内温度Texを適用すれば、排気弁開時期のn・Rが得られる。上述したように、筒内容積VEVOは、クランク角θによって幾何学的に定まる。よって、筒内圧PEVO及び筒内温度Texを適用すれば、排気弁開時期のn・Rが得られる。 Therefore, if the cylinder pressure P EVO , cylinder volume V EVO, and cylinder temperature Tex at the exhaust valve opening timing are applied to the right side of the equation (2), n · R of the exhaust valve opening timing can be obtained. As described above, the in-cylinder volume V EVO is geometrically determined by the crank angle θ. Therefore, if the in-cylinder pressure P EVO and the in-cylinder temperature Tex are applied, the exhaust valve opening timing n · R can be obtained.
ここで、排気ガスは、燃焼室内における燃焼ガスであるので、排気弁開時期におけるn・Rについて、次式(3)が成立する。
n・R=nO2・RO2+nCO2・RCO2+・・・ ・・・(3)
式(3)から、n・Rは、排気弁開時期における排気ガスの組成によって変化する値であることが分かる。更に言えば、n・Rは、吸入空気や供給燃料によって変化する値であることが分かる。従って、n・Rは、空燃比と相関があることが分かる。以上のことから、筒内圧PEVO及び筒内温度Texを適用すれば、空燃比が算出できることになる。
Here, since the exhaust gas is a combustion gas in the combustion chamber, the following equation (3) is established for n · R at the exhaust valve opening timing.
n · R = n O 2 · R O 2 + n CO 2 · R CO 2 + (3)
From equation (3), it can be seen that n · R is a value that varies depending on the composition of the exhaust gas at the exhaust valve opening timing. Further, it can be seen that n · R is a value that varies depending on the intake air and the supplied fuel. Therefore, it can be seen that n · R has a correlation with the air-fuel ratio. From the above, the air-fuel ratio can be calculated by applying the in-cylinder pressure P EVO and the in-cylinder temperature Tex.
ところで、n・Rは、エンジン負荷によって変化する。図3は、吸入空気量を一定とした場合の、排気弁開時期におけるn・Rと、空燃比との関係について示した図である。図3に示すように、負荷率KLが20%から30%となると、排気弁開時期におけるn・Rの値が上昇する。ここで負荷率KLは、1サイクル当たりに筒内に実際に吸入される空気量と相関するので、負荷率KLは、圧縮比とも相関することになる。そして排気弁開時期におけるn・Rの値が変化すれば、n・Rを算出したとしても正確な空燃比を求めることができないことになる。 Incidentally, n · R varies depending on the engine load. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between n · R at the exhaust valve opening timing and the air-fuel ratio when the intake air amount is constant. As shown in FIG. 3, when the load factor KL is 20% to 30%, the value of n · R at the exhaust valve opening timing increases. Here, since the load factor KL correlates with the amount of air actually taken into the cylinder per cycle, the load factor KL also correlates with the compression ratio. If the value of n · R at the exhaust valve opening timing changes, an accurate air-fuel ratio cannot be obtained even if n · R is calculated.
そこで、本実施の形態1においては、気体の状態方程式から導出したn・Rに対して圧縮比分の補正を施す。そして、この補正値と、空燃比との関係に基づいて、空燃比を算出することとした。 Therefore, in the first embodiment, correction for the compression ratio is performed on n · R derived from the gas state equation. The air-fuel ratio is calculated based on the relationship between the correction value and the air-fuel ratio.
圧縮比補正分を考慮したn・Rと空燃比との間には、次式(4)の関係が成立する。
A/F=[{(A+F)/A}−1]−1∝[{PEVO・VEVO/(Tex・Mair)−1}]−1 ・・・(4)
式(4)において、Mairはエアフロメータ20で検出した新気の質量である。Mairは、公知の手法(例えば筒内DJ法)により算出した値を用いてもよい。圧縮比補正分を考慮したn・Rと、空燃比との関係については、予め実験、シミュレーション等によりマップとして作成され、演算処理装置50内に予め格納されているものとする。
The relationship of the following equation (4) is established between n · R and the air / fuel ratio in consideration of the compression ratio correction.
A / F = [{(A + F) / A} −1] −1 ∝ [{P EVO · V EVO / (Tex · Mair) −1}] −1 (4)
In the equation (4), “Mair” is the mass of fresh air detected by the
[実施の形態1の具体的処理]
次に、演算処理装置50によって実行される空燃比算出の手順について、図4のフローチャートを用いて説明する。
[Specific Processing in First Embodiment]
Next, the air-fuel ratio calculation procedure executed by the
図4に示すルーチンでは、先ず、排気弁開時において、筒内圧PEVOが検出される(ステップ100)。ここでは、具体的には、筒内圧センサ18により、排気弁開時における筒内圧PEVOが検出される。筒内圧PEVOは、クランク角θ=θEVOとなるタイミングで取得される。後述するが、筒内圧PEVOは、排気温度センサ28の応答性を考慮して、5サイクル程度の平均値を用いることが望ましい。
In the routine shown in FIG. 4, first, when the exhaust valve is opened, the in-cylinder pressure P EVO is detected (step 100). Specifically, the
該筒内圧PEVOの検出と同時に、筒内温度Texが検出される(ステップ102)。ここでは、具体的に、排気温度センサ28により、排気弁開時における筒内温度Texが検出される。排気温度センサ28は熱容量があるため、応答性を考慮して、5サイクル程度の平均値を用いることが望ましい。更に、空気質量Mairが算出される(ステップ104)。ここでは、具体的に、エアフロメータ20により検出した吸入空気量Gaに基づいて算出されたMairが読み出される。
Simultaneously with the detection of the in-cylinder pressure P EVO , the in-cylinder temperature Tex is detected (step 102). Here, specifically, the
続いて、PEVO・VEVO/Texから空燃比が算出される(ステップ106)。ここでは、具体的に、ステップ100〜104で検出ないし読み出された各種のデータが[{PEVO・VEVO/(Tex・Mair)−1}]−1に代入される。そして、得られた値に対応する空燃比をキーとして、演算処理装置50内に予め格納されているマップから検索する。これにより、空燃比を求めることができる。
Subsequently, the air-fuel ratio is calculated from P EVO · V EVO / Tex (step 106). Here, specifically, various data detected or read in
以上説明したとおり、図4に示すルーチンによれば、点火時期や圧縮比の違いに由来する空燃比の誤差を補正することができる。従って、空燃比を高精度に推定することができる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 4, it is possible to correct an air-fuel ratio error resulting from a difference in ignition timing or compression ratio. Therefore, the air-fuel ratio can be estimated with high accuracy.
なお、上述した実施の形態1においては、筒内圧センサ18が前記第1の発明における「筒内圧検出手段」に、排気温度センサ28が前記第1の発明における「筒内温度取得手段」に、エアフロメータ20が前記第1の発明における「吸入空気量検出手段」に、それぞれ相当している。また、演算処理装置50が、上記ステップ106において、ステップ100〜104で検出ないし読み出された各種のデータを[{PEVO・VEVO/(Tex・Mair)−1}]−1に代入することにより前記第1の発明における「パラメータ算出手段」が、上記ステップ106において、得られた値に対応する空燃比をキーとして、演算処理装置50内に予め格納されているマップから検索することにより前記第1の発明における「空燃比推定手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the in-
尚、本実施の形態1においては、排気温度センサ28を排気ポートに設けたが、排気温度センサ28を気筒内に直接設けてもよい。その他、排気弁開時期において、燃焼室内の温度を測定できる公知の手段は、排気温度センサ28の代わりに用いることができる。また、本発明が適用されるエンジンは、上述の実施の形態1のような筒内直噴エンジンには限定されない。ポート噴射式のエンジンにも本発明の適用は可能である。また、火花点火式のエンジンに限らず、圧縮自着火式のエンジンにも本発明を適用することができる。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について図5及び図6を参照して説明する。
本実施の形態2は、図2に示すシステムに外部EGRシステムを追加した構成を前提し、後述する図6のルーチンを実行させることをその特徴とする。なお、外部EGRシステム自体は公知のシステムであるため、その構成等の説明について省略する。
Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The second embodiment is characterized in that a routine shown in FIG. 6 to be described later is executed on the assumption that an external EGR system is added to the system shown in FIG. Since the external EGR system itself is a known system, description of its configuration and the like is omitted.
[外部EGRを考慮した場合の空燃比推定]
外部EGRシステムを搭載した場合には、吸入空気量はエアフロメータ20を通過した新気のみを考慮すればよい。しかしながら、外部EGRがある場合には、燃料室内に排気ガスが流入して総ガス量が増えることになるので、外部EGRをも考慮する必要がある。
[Air-fuel ratio estimation considering external EGR]
When an external EGR system is installed, the intake air amount only needs to take into account fresh air that has passed through the
図5は、外部EGRがある場合の、排気弁開時期におけるn・Rと、空燃比との関係について示した図である。図5に示すように、外部EGRがある場合には、排気ガス分だけ排気弁開時期におけるn・Rの値が上昇する。排気弁開時期におけるn・Rの値が上昇すれば、n・Rを算出したとしても正確な空燃比を求めることができないことになる。そこで、本実施の形態2においては、気体の状態方程式から導出したn・Rに対して外部EGR分の補正を施す。そして、この補正値と、空燃比との関係に基づいて、空燃比を算出することとした。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between n · R at the exhaust valve opening timing and the air-fuel ratio when there is an external EGR. As shown in FIG. 5, when there is an external EGR, the value of n · R at the exhaust valve opening timing increases by the amount of the exhaust gas. If the value of n · R at the exhaust valve opening timing rises, an accurate air-fuel ratio cannot be obtained even if n · R is calculated. Therefore, in the second embodiment, correction for the external EGR is performed on n · R derived from the gas state equation. The air-fuel ratio is calculated based on the relationship between the correction value and the air-fuel ratio.
外部EGR分を考慮したn・Rと空燃比との間には、次式(5)の関係が成立する。
A/F=[{(A+F)/A}−1]−1∝[[{(PEVO・VEVO/Tex)−K×EGR+OFS}/Mair]−1]−1 ・・・(5)
式(5)において、K×EGRの項はEGR率に関する補正項であり、OFSは一次相関に関する項である。
The relationship of the following equation (5) is established between n · R taking into account the external EGR and the air-fuel ratio.
A / F = [{(A + F) / A} −1] −1 ∝ [[{(P EVO · V EVO / Tex) −K × EGR + OFS} / Mair] −1] −1 −1 (5)
In Equation (5), the term K × EGR is a correction term related to the EGR rate, and OFS is a term related to the primary correlation.
[実施の形態2の具体的処理]
次に、演算処理装置50によって実行される空燃比算出の手順について、図6のフローチャートを用いて説明する。
[Specific Processing of Embodiment 2]
Next, the air-fuel ratio calculation procedure executed by the
図6に示すルーチンでは、実施の形態1の図4と同様に、先ず、排気弁開時において、筒内圧PEVOが検出される(ステップ100)。次に、該筒内圧PEVOの検出と同時に、筒内温度Texが検出される(ステップ102)。更に、空気質量Mairが算出される(ステップ104)。 In the routine shown in FIG. 6, as in FIG. 4 of the first embodiment, first, the in-cylinder pressure P EVO is detected when the exhaust valve is opened (step 100). Next, the in-cylinder temperature Tex is detected simultaneously with the detection of the in-cylinder pressure P EVO (step 102). Further, an air mass Mail is calculated (step 104).
続いて、EGR率が算出される(ステップ108)。ここでは、例えば、燃焼速度や比熱比、EGRバルブ開度マップにより算出される。続いて、PEVO・VEVO/Texから空燃比が算出される(ステップ110)。ここでは、具体的に、ステップ100〜104、108で検出ないし読み出された各種のデータが[[{(PEVO・VEVO/Tex)−K×EGR+OFS}/Mair]−1]−1に代入される。そして、得られた値に対応する空燃比をキーとして、演算処理装置50内に予め格納されているマップから検索する。これにより、空燃比を求めることができる。
Subsequently, the EGR rate is calculated (step 108). Here, for example, it is calculated from the combustion speed, specific heat ratio, and EGR valve opening map. Subsequently, the air-fuel ratio is calculated from P EVO · V EVO / Tex (step 110). Here, specifically, various data detected or read out in
以上説明したとおり、図6に示すルーチンによれば、外部EGRの導入に由来する空燃比の誤差を補正することができる。従って、外部EGRシステムを適用した場合であっても、空燃比を高精度に推定することができる。 As described above, according to the routine shown in FIG. 6, the air-fuel ratio error resulting from the introduction of the external EGR can be corrected. Therefore, even when the external EGR system is applied, the air-fuel ratio can be estimated with high accuracy.
なお、上述した実施の形態2においては、筒内圧センサ18が前記第3の発明における「筒内圧検出手段」に、排気温度センサ28が前記第3の発明における「筒内温度取得手段」に、エアフロメータ20が前記第3の発明における「吸入空気量検出手段」に、それぞれ相当している。また、演算処理装置50が、上記ステップ106において、ステップ100〜104で検出ないし読み出された各種のデータを[[{(PEVO・VEVO/Tex)−K×EGR+OFS}/Mair]−1]−1に代入することにより前記第3の発明における「パラメータ算出手段」が、上記ステップ110において、得られた値に対応する空燃比をキーとして、演算処理装置50内に予め格納されているマップから検索することにより前記第3の発明における「空燃比推定手段」が、それぞれ実現されている。
In the second embodiment described above, the in-
10 エンジン
18 筒内圧センサ
20 エアフロメータ
28 排気温度センサ
50 演算処理装置
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記気筒の筒内温度を検出する筒内温度検出手段と、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
排気弁開時における筒内圧及び筒内温度の値を用い、気体の状態方程式に従って、前記気筒内の燃焼ガスの組成に関するパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
内燃機関の1サイクル毎に、前記吸入空気量と前記パラメータとの関係に基づいて空燃比を推定する空燃比推定手段と、
を備えることを特徴とする空燃比推定システム。 In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the cylinder;
An in-cylinder temperature detecting means for detecting an in-cylinder temperature of the cylinder;
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the internal combustion engine;
Parameter calculating means for calculating parameters relating to the composition of the combustion gas in the cylinder according to the state equation of the gas, using the values of the cylinder pressure and the cylinder temperature when the exhaust valve is opened;
Air-fuel ratio estimation means for estimating the air-fuel ratio based on the relationship between the intake air amount and the parameter for each cycle of the internal combustion engine;
An air-fuel ratio estimation system comprising:
前記気筒の筒内温度を検出する筒内温度検出手段と、
内燃機関の吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、
前記内燃機関の排気通路と吸気通路とを接続するEGR通路と、
前記EGR通路を通って前記吸気通路に還流させる排気ガス量を取得する排気ガス量取得手段と、
排気弁開時における筒内圧及び筒内温度の値を用い、気体の状態方程式に従って、前記気筒内の燃焼ガスの組成に関するパラメータを算出するパラメータ算出手段と、
内燃機関の1サイクル毎に、前記吸入空気量及び前記排気ガス量と、前記パラメータとの関係に基づいて空燃比を推定する空燃比推定手段と、
を備えることを特徴とする空燃比推定システム。 In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the cylinder;
An in-cylinder temperature detecting means for detecting an in-cylinder temperature of the cylinder;
Intake air amount detection means for detecting the intake air amount of the internal combustion engine;
An EGR passage connecting an exhaust passage and an intake passage of the internal combustion engine;
Exhaust gas amount acquisition means for acquiring an exhaust gas amount to be recirculated to the intake passage through the EGR passage;
Parameter calculating means for calculating parameters relating to the composition of the combustion gas in the cylinder according to the state equation of the gas, using the values of the cylinder pressure and the cylinder temperature when the exhaust valve is opened;
Air-fuel ratio estimating means for estimating the air-fuel ratio based on the relationship between the intake air amount and the exhaust gas amount and the parameter for each cycle of the internal combustion engine;
An air-fuel ratio estimation system comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010015095A JP5263185B2 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | Air-fuel ratio estimation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010015095A JP5263185B2 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | Air-fuel ratio estimation system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011153556A JP2011153556A (en) | 2011-08-11 |
| JP5263185B2 true JP5263185B2 (en) | 2013-08-14 |
Family
ID=44539703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010015095A Expired - Fee Related JP5263185B2 (en) | 2010-01-27 | 2010-01-27 | Air-fuel ratio estimation system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5263185B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6900034B2 (en) * | 2017-07-19 | 2021-07-07 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | Engine control method using engine state observer, engine control program and engine control device |
| JP7232532B2 (en) * | 2020-08-13 | 2023-03-03 | 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 | ENGINE CONTROL METHOD, ENGINE CONTROL PROGRAM AND ENGINE CONTROL DEVICE USING ENGINE STATE OBSERVER |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6487842A (en) * | 1987-09-29 | 1989-03-31 | Mitsubishi Electric Corp | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
| JPH01253543A (en) * | 1988-04-01 | 1989-10-09 | Fuji Heavy Ind Ltd | Air-fuel ratio control device for engine |
| JP2765062B2 (en) * | 1989-06-20 | 1998-06-11 | 三菱自動車工業株式会社 | Air-fuel ratio measurement method for internal combustion engine |
| JP2715726B2 (en) * | 1991-08-30 | 1998-02-18 | 日産自動車株式会社 | Engine air-fuel ratio control device |
| JP4362826B2 (en) * | 2004-11-18 | 2009-11-11 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine control device and air-fuel ratio calculation method |
| JP2007120392A (en) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Toyota Motor Corp | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine |
| JP4803100B2 (en) * | 2007-04-26 | 2011-10-26 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
| JP2009275691A (en) * | 2008-04-16 | 2009-11-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Combustion control method and control device for internal combustion engine |
-
2010
- 2010-01-27 JP JP2010015095A patent/JP5263185B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2011153556A (en) | 2011-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4179192B2 (en) | Combustion state detection device for internal combustion engine | |
| US8831856B2 (en) | Control apparatus for internal combustion engine using estimated quantity of heat generated | |
| BR112015030156B1 (en) | Misfire detection system for internal combustion engine | |
| JP5758862B2 (en) | In-cylinder pressure detection device for internal combustion engine | |
| WO2014192777A1 (en) | Control apparatus for internal combustion engine | |
| US20140366842A1 (en) | Conbustion control device for gas engine | |
| JP6006228B2 (en) | In-cylinder pressure sensor abnormality diagnosis device and in-cylinder pressure sensor sensitivity correction device including the same | |
| JP5910651B2 (en) | Air-fuel ratio detection device for internal combustion engine | |
| JP5331613B2 (en) | In-cylinder gas amount estimation device for internal combustion engine | |
| US20150219026A1 (en) | In-cylinder pressure detection device for internal combustion engine | |
| JP2007120392A (en) | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine | |
| US9903293B2 (en) | Diagnostic system for internal combustion engine | |
| JP2015197074A (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP5263185B2 (en) | Air-fuel ratio estimation system | |
| JP4605060B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP2007231883A (en) | Air-fuel ratio control device for internal combustion engine | |
| JP2012219757A (en) | Internal combustion engine control device | |
| JP2011157852A (en) | Control device of internal combustion engine | |
| JP5772531B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
| JP5488286B2 (en) | Combustion state detection system for internal combustion engine | |
| JP4244851B2 (en) | Engine internal EGR amount estimation device | |
| JP4115677B2 (en) | Atmospheric pressure detection device for internal combustion engine | |
| JP5029414B2 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engine | |
| JP2018145801A (en) | Humidity sensor failure determination device | |
| JP5263184B2 (en) | Control device for internal combustion engine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120604 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130315 |
|
| 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: 20130402 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130415 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5263185 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |