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公開番号2025081808
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-28
出願番号2023194816
出願日2023-11-16
発明の名称内燃機関の制御方法および制御装置
出願人日産自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類F02D 43/00 20060101AFI20250521BHJP(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】多気筒内燃機関において、火花点火を用いた予混合圧縮着火燃焼における各気筒の燃焼時期を目標燃焼時期に安定的に得るようにする。
【解決手段】燃焼時期を示すθPmaxに気筒間差がある場合は、点火時期の補正によって気筒間差を縮小させる(時間t1～t2)。気筒間差が縮小したら、気筒平均θPmaxが目標θPmaxに近付くように全気筒の点火時期を一律に補正する(時間t2～t3)。点火時期補正量が上限・下限に達したら可変圧縮比機構による圧縮比補正によって気筒平均θPmaxを目標θPmaxに近付ける(時間t3～t4)。気筒平均θPmaxが目標θPmaxに達したら、気筒平均点火時期が基準点火時期に戻るように圧縮比を補正する(時間t4～t5)。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
全気筒の機械的圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構を有し、少なくとも一部の運転領域において、予混合気の一部に火花点火を行って残部の予混合気の圧縮自己着火を促す予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関において、
火花点火を行う基準点火時期を、内燃機関の要求出力および回転速度毎に予め設定し、
実際の燃焼における燃焼時期を気筒毎に検出し、
目標燃焼時期と実際の燃焼時期の気筒平均とのずれを補正するように上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を制御し、
実際の燃焼時期の気筒間差を縮小するように、基準点火時期に各気筒毎に補正量を加えて気筒別の点火時期制御を行う、
内燃機関の制御方法。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
目標燃焼時期と実際の燃焼時期の気筒平均とのずれが所定値未満であり、かつ、基準点火時期と補正後の点火時期の気筒平均とのずれが所定値以上である場合は、
点火時期の気筒平均が基準点火時期に近付くように上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を補正する、
請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項３】
上記補正量が所定の上限ないし下限に達した状態で残った実際の燃焼時期の気筒間差を縮小するように、各気筒の燃料噴射量の補正を行う、
請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項４】
火花点火を行わない場合の燃焼時期に比較して火花点火を行うことで燃焼時期が最大に進角する点火時期をピーク点火時期としたときに、
上記基準点火時期は、上記ピーク点火時期よりも遅角側に設定されている、
請求項１に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項５】
吸気温度を変更可能な吸気温度可変機構を有し、少なくとも一部の運転領域において、予混合気の一部に火花点火を行って残部の予混合気の圧縮自己着火を促す予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関において、
火花点火を行う基準点火時期を、内燃機関の要求出力および回転速度毎に予め設定し、
実際の燃焼における燃焼時期を気筒毎に検出し、
目標燃焼時期と実際の燃焼時期の気筒平均とのずれを補正するように吸気温度を制御し、
実際の燃焼時期の気筒間差を縮小するように、基準点火時期に各気筒毎に補正量を加えて気筒別の点火時期制御を行う、
内燃機関の制御方法。
【請求項６】
目標燃焼時期と実際の燃焼時期の気筒平均とのずれが所定値未満であり、かつ、基準点火時期と補正後の点火時期の気筒平均とのずれが所定値以上である場合は、
点火時期の気筒平均が基準点火時期に近付くように上記吸気温度を補正する、
請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項７】
上記補正量が所定の上限ないし下限に達した状態で残った実際の燃焼時期の気筒間差を縮小するように、各気筒の燃料噴射量の補正を行う、
請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項８】
火花点火を行わない場合の燃焼時期に比較して火花点火を行うことで燃焼時期が最大に進角する点火時期をピーク点火時期としたときに、
上記基準点火時期は、上記ピーク点火時期よりも遅角側に設定されている、
請求項５に記載の内燃機関の制御方法。
【請求項９】
少なくとも一部の運転領域において、予混合気の一部に火花点火を行って残部の予混合気の圧縮自己着火を促す予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関と、
機械的な圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、
火花点火を行う基準点火時期を、内燃機関の要求出力および回転速度毎に記憶した記憶部と、
コントローラと、
を備え、
上記コントローラは、
実際の燃焼における燃焼時期を気筒毎に検出し、
目標燃焼時期と実際の燃焼時期の気筒平均とのずれを補正するように上記可変圧縮比機構の目標圧縮比を制御し、
実際の燃焼時期の気筒間差を縮小するように、基準点火時期に各気筒毎に補正量を加えて気筒別の点火時期制御を行う、
内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
少なくとも一部の運転領域において、予混合気の一部に火花点火を行って残部の予混合気の圧縮自己着火を促す予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関と、
吸気温度を変更可能な吸気温度可変機構と、
火花点火を行う基準点火時期を、内燃機関の要求出力および回転速度毎に記憶した記憶部と、
コントローラと、
を備え、
上記コントローラは、
実際の燃焼における燃焼時期を気筒毎に検出し、
目標燃焼時期と実際の燃焼時期の気筒平均とのずれを補正するように吸気温度を制御し、
実際の燃焼時期の気筒間差を縮小するように、基準点火時期に各気筒毎に補正量を加えて気筒別の点火時期制御を行う、
内燃機関の制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、少なくとも一部の運転領域において、予混合気の一部に火花点火を行って残部の予混合気の圧縮自己着火を促す予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関の制御方法および制御装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えばガソリン等を燃料として燃焼室内に形成された予混合気を圧縮着火により燃焼させる予混合圧縮着火内燃機関が従来から提案されている。特許文献１には、安定した圧縮着火を図るために、点火プラグを用いた火花点火によって一部の予混合気に着火し、残部の予混合気の自己着火を促すようにした予混合圧縮着火内燃機関が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１８／０９６７４６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数の気筒を有する多気筒内燃機関においては、圧縮着火による各気筒の燃焼状態にばらつきが生じやすく、これにより、例えば、内燃機関から排出される排気組成の悪化等が生じる。特許文献１には、このような多気筒内燃機関における気筒毎の燃焼状態のばらつきにどのように対処するのか、一切記載がない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る内燃機関の制御方法は、
全気筒の機械的圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構もしくは吸気温度を変更可能な吸気温度可変機構を有し、少なくとも一部の運転領域において、予混合気の一部に火花点火を行って残部の予混合気の圧縮自己着火を促す予混合圧縮着火燃焼を行う内燃機関において、
火花点火を行う基準点火時期を、内燃機関の要求出力および回転速度毎に予め設定し、
実際の燃焼における燃焼時期を気筒毎に検出し、
目標燃焼時期と実際の燃焼時期の気筒平均とのずれを補正するように上記可変圧縮比機構の目標圧縮比もしくは吸気温度を制御し、
実際の燃焼時期の気筒間差を縮小するように、基準点火時期に各気筒毎に補正量を加えて気筒別の点火時期制御を行う。
【０００６】
燃焼時期の気筒平均が目標燃焼時期に沿うように目標圧縮比もしくは吸気温度が制御される。この圧縮比や吸気温度の制御に伴う燃焼時期の変化は比較的緩慢に生じる。これとともに、燃焼時期の気筒間差を縮小するように各気筒の点火時期が気筒毎に制御される。この点火時期制御に伴う燃焼時期の変化は、相対的に素早く得られる。これら２つの制御によって、燃焼時期が各気筒で等しくなりつつ目標燃焼時期に収束していく。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、各気筒の燃焼時期がほぼ等しくかつ全体として目標燃焼時期に近い特性となり、排気組成が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
シリーズハイブリッド車両の構成説明図。
一実施例の内燃機関の構成説明図。
点火時期と最高筒内圧クランク角θＰｍａｘとの関係を示す特性図。
予混合圧縮着火燃焼モードにおける燃焼時期制御の処理の流れを示すフローチャート。
初期に気筒平均θＰｍａｘが目標θＰｍａｘに一致していて気筒間差のみがあった場合の各部の挙動を示すタイムチャート。
初期に気筒平均θＰｍａｘが目標θＰｍａｘからずれており、かつ気筒間差があった場合の各部の挙動を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をシリーズハイブリッド車両における発電用の内燃機関に適用した一実施例を説明する。図１は、シリーズハイブリッド車両の構成を概略的に示している。シリーズハイブリッド車両は、主に発電機として動作する発電用モータジェネレータ１と、この発電用モータジェネレータ１を電力要求に応じて駆動する発電用内燃機関として用いられる内燃機関２と、主にモータとして動作して駆動輪３を駆動する走行用モータジェネレータ４と、発電した電力を一時的に蓄えるバッテリ５と、を備えて構成されている。内燃機関２が発電用モータジェネレータ１を駆動することによって得られた電力は、図示しないインバータ装置を介してバッテリ５に蓄えられる。走行用モータジェネレータ４は、バッテリ５の電力を用いて駆動制御される。走行用モータジェネレータ４の回生時の電力は、やはり図示しないインバータ装置を介してバッテリ５に蓄えられる。なお、図示例ではモータジェネレータ１と内燃機関２とがギア列を介して連動しているが、互いに直結された構成であってもよい。
【００１０】
モータジェネレータ１，４の動作やバッテリ５の充放電および内燃機関２の運転は、コントローラ６によって制御される。コントローラ６は、モータジェネレータ１，４を制御するモータコントローラ７や内燃機関２を制御するエンジンコントローラ８、バッテリ５を管理するバッテリコントローラ９など、互いに通信可能なように接続された複数のコントローラによって構成されている。コントローラ６には、図示しないアクセルペダルの開度や車速等の情報が入力される。またバッテリコントローラ９は、バッテリ５の電圧・電流に基づいてバッテリ５のＳＯＣを求める。ＳＯＣが所定の下限レベルまで低下したときには、エンジンコントローラ８を介して内燃機関２が始動され、発電が行われる。このようなシリーズハイブリッド車両の運転モードとしては、内燃機関２の燃焼運転を伴わずにバッテリ５の電力でもって走行するＥＶモードと、内燃機関２の燃焼運転による発電を行いながら走行を行うＨＥＶモードと、がある。ＳＯＣが下限レベル以上であっても、車両の要求駆動力が比較的大きいときには、内燃機関２が駆動され、ＨＥＶモードでの走行となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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