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公開番号2025097405
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2023213577
出願日2023-12-19
発明の名称エンジンの制御装置および制御方法
出願人マツダ株式会社
代理人個人,個人
主分類F02D 45/00 20060101AFI20250624BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】内燃エンジンの制御において、異常燃焼を良好に抑制する。
【解決手段】エンジンの制御装置としてのPCM100は、燃焼室6内で高温酸化反応が生じる前の第1クランク角の時点において、気筒2の第1筒内圧、第1圧力変化率および第1熱発生率を算出し、前記第1筒内圧、前記第1圧力変化率および前記第1熱発生率に基づいて、前記高温酸化反応が生じた後の第2クランク角の時点における第2筒内圧、第2圧力変化率および第2熱発生率を予測し、前記第2筒内圧、前記第2圧力変化率および前記第2熱発生率に基づいて、今回の燃焼サイクルにおいて異常燃焼が発生するか否かを判定し、前記異常燃焼が発生すると判定された場合に、インジェクタ14に追加の燃料噴射を実行させる。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
気筒内の燃焼室と、当該燃焼室に液体を噴射する液体噴射弁と、を備えたエンジンの制御装置であって、
前記制御装置は、
前記燃焼室内で高温酸化反応が生じる前の第１クランク角の時点において、前記気筒の第１筒内圧、第１圧力変化率および第１熱発生率を算出し、
前記第１筒内圧、前記第１圧力変化率および前記第１熱発生率に基づいて、前記高温酸化反応が生じた後の第２クランク角の時点における第２筒内圧、第２圧力変化率および第２熱発生率を予測し、
前記第２筒内圧、前記第２圧力変化率および前記第２熱発生率に基づいて、今回の燃焼サイクルにおいて異常燃焼が発生するか否かを判定し、
前記異常燃焼が発生すると判定された場合に、前記液体噴射弁に液体噴射を実行させる、エンジンの制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
前記第１クランク角は、前記燃焼室で低温酸化反応が生じた後から前記高温酸化反応が生じる前の期間内に設定される、エンジンの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
前記エンジンは、前記燃焼室に形成された混合気に点火する点火装置をさらに備え、
前記第１クランク角は、前記点火装置による点火動作の後の期間内に設定される、エンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
前記液体噴射弁は、前記燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁であり、
前記制御装置は、前記異常燃焼が発生すると判定された場合に、前記燃料噴射弁から追加の燃料噴射を実行させる、エンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御装置は、前記第２クランク角よりも早いタイミングにおいて前記追加噴射を実行させる、エンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御装置は、前記第１クランク角の時点において熱発生率の第１積分値を算出し、前記第２クランク角の時点における熱発生率の第２積分値を予測する、エンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１～３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御装置は、説明変数の入力を受けて解を出力する予測モデルを具備する予測処理部を含み、
前記予測処理部は、前記説明変数として、前記第１筒内圧、前記第１圧力変化率および前記第１熱発生率の入力を受け付け、前記異常燃焼が発生するか否かを判定する指標を出力する、エンジンの制御装置。
【請求項８】
気筒内の燃焼室と、当該燃焼室に液体を噴射する液体噴射弁と、前記燃焼室に形成された混合気に点火する点火装置と、を備えたエンジンの制御方法であって、
前記点火装置による点火動作の後、前記燃焼室内で高温酸化反応が生じる前の所定のクランク角の時点において、前記気筒の筒内圧を検出し、
前記筒内圧に基づいて、前記高温酸化反応後の前記燃焼室において、前記点火動作による混合気の燃焼によって発生するメイン圧力波と、混合気の未燃域における局所的な高温領域の自着火により発生するサブ圧力波とが共振することに起因する異常燃焼が発生するか否かを予測し、
前記異常燃焼が発生すると判定された場合に、前記高温酸化反応後の所定のタイミングで、前記液体噴射弁が液体噴射を実行する、エンジンの制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室を備えるエンジンの制御装置および制御方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンにおいては、より一層の熱効率の改善が求められる趨勢にある。熱効率の改善策としては、高圧縮比化やリーン化が有用であるが、これらに起因する異常燃焼、特にノッキングやデトネーション等の異音や異常振動を伴う異常燃焼の抑制が肝要となる。特許文献１には、質量燃焼割合が５％～２０％の時点の筒内圧に基づいて強ノックが発生するか否かを予測し、強ノックが発生すると予測された場合に、追加の燃料噴射を行うエンジンの制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６８４８８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の制御では、実際に燃焼が始まった後の筒内圧に基づいてノックの発生を予測している。しかし、燃焼開始後では予測タイミングが遅く、追加の燃料噴射のタイミングも遅くなる。このため、同じサイクル内でのノッキングの抑制が不十分となったり、追加で噴射された燃料が不完全燃焼となり、スモークを発生させたりする不具合が生じることがあった。
【０００５】
本発明の目的は、内燃エンジンの制御において、異常燃焼を良好に抑制できるエンジンの制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一局面に係るエンジンの制御装置は、気筒内の燃焼室と、当該燃焼室に液体を噴射する液体噴射弁と、を備えたエンジンの制御装置であって、前記制御装置は、前記燃焼室内で高温酸化反応が生じる前の第１クランク角の時点において、前記気筒の第１筒内圧、第１圧力変化率および第１熱発生率を算出し、前記第１筒内圧、前記第１圧力変化率および前記第１熱発生率に基づいて、前記高温酸化反応が生じた後の第２クランク角の時点における第２筒内圧、第２圧力変化率および第２熱発生率を予測し、前記第２筒内圧、前記第２圧力変化率および前記第２熱発生率に基づいて、今回の燃焼サイクルにおいて異常燃焼が発生するか否かを判定し、前記異常燃焼が発生すると判定された場合に、前記液体噴射弁に液体噴射を実行させる。
【０００７】
この態様によれば、燃焼室で高温酸化反応が生じる前、つまり燃焼が生じる前の第１クランク角の時点で、前記高温酸化反応が生じた後の第２クランク角の時点において異常燃焼が発生するか否かが判定される。このため、異常燃焼の発生を早期に予測できる。従って、液体噴射も早期に実行可能となる。噴射された液体の気化潜熱により筒内を冷却して燃焼を抑制するので、異常燃焼を良好に抑制できる。また、第１筒内圧、第１圧力変化率および第１熱発生率は、筒内圧を検出するセンサが有れば導出できる変数であり、複雑なセンシングや算出処理を必要としない。
【０００８】
上記のエンジンの制御装置において、前記第１クランク角は、前記燃焼室で低温酸化反応が生じた後から前記高温酸化反応が生じる前の期間内に設定されて良い。
【０００９】
高温酸化反応は、火炎を伴いながら高い熱エネルギーを発生する反応であり、実質的には燃焼反応である。これに対し、低温酸化反応は、前記高温酸化反応の前に生じる緩慢な酸化反応である。上記の態様によれば、低温酸化反応の開始後に、異常燃焼の発生が予測される。低温酸化反応が始まると、筒内圧に特徴的な挙動が現れ易い。従って、異常燃焼の発生予測精度を向上させることができる。
【００１０】
上記のエンジンの制御装置において、前記エンジンは、前記燃焼室に形成された混合気に点火する点火装置をさらに備え、前記第１クランク角は、前記点火装置による点火動作の後の期間内に設定されて良い。
（【００１１】以降は省略されています）

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