内燃机的热产生率波形计算装置及热产生率波形计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于使得能够降低用于制作内燃机的热产生率波形的工时，并且例如针对着火延迟期间在确保所需的精度的同时比以往更简易地进行推定、评价。将从利用火花塞进行点火起到混合气着火为止的期间规定为作为热产生率波形的特性值之一的着火延迟期间(τ)。在混合气的着火正时(FA)比活塞的压缩上止点靠提前侧(BTDC)的情况下，基于点火正时(SA)的气缸内的燃料密度(ρfuel@SA)来推定着火延迟期间(τ)，另一方面，在混合气的着火正时(FA)比活塞的压缩上止点靠延迟侧(ATDC)的情况下，基于着火正时(FA)的气缸内的燃料密度(ρfuel@FA)来推定所述着火延迟期间(τ)。使用该推定出的着火延迟期间(τ)来制作热产生率波形。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于计算火花点火式的内燃机的热产生率波形的装置及其计算方法，尤其涉及着眼于从利用火花塞进行点火起到混合气着火为止的期间(在本说明书中，将该期间称为“着火延迟期间”)而用于得到热产生率波形的技术。
技术介绍
以往，为了表现内燃机的燃烧状态，通过韦别(Wiebe)函数对气缸内的热产生率进行近似。韦别函数是通过确定多个参数而能够良好地表现热产生率波形的函数，用于推定内燃机的燃烧的热产生率和质量燃烧比例等。例如，在专利文献1所记载的韦别函数参数的决定方法中，基于热产生率成为最大的曲轴角度下的燃烧比例，通过规定的式子来确定韦别函数的形状参数m。并且，关于k、a/θpm+1、θb这样的其他的参数也分别通过规定的式子而确定，能够以高精度地适配于实际的热发生模式的方式决定韦别函数。在所述专利文献1中记载了：通过针对各种运转条件进行这样确定多个参数m、k、a/θpm+1、θb并决定韦别函数的作业，能够掌握这些参数与内燃机的运转参数(负荷率、转速、空燃比、点火正时等)之间的关系。而且，还记载了：若利用这样掌握的关系，则能够针对内燃机的所有运转条件决定韦别函数，能够高精度地表现该内燃机的燃烧状态。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-177654号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在所述专利文献1中未公开确定韦别函数的参数m、k、a/θpm+1、θb与内燃机的运转参数之间的关系的具体方法。因此，实际上不得不针对几乎全部的运转条件来确定参数m、k、a/θpm+1、θb，并针对各个运转条件来决定韦别函数。即，在所述以往的方法中，还存在进一步减少用于制作热产生率波形的工时而削减成本的余地。另外，在所述的方法中，在分别确定参数m、k、a/θpm+1、θb并决定韦别函数之后，才能够表现热产生率波形整体，并能够基于此来评价燃烧状态。由此，无法实现不表现热产生率波形整体而通过简易的方法例如仅对着火延迟期间进行推定、评价，该着火延迟期间是在利用火花塞进行点火之后直到热产生率波形上升为止的期间(从利用火花塞进行点火起到混合气着火为止的期间)。本专利技术鉴于上述各点而完成，其目的在于着眼于作为表示气缸内的混合气的状态的指标之一的着火延迟期间，使得能够减少用于制作(计算)热产生率波形的工时，并且例如针对着火延迟期间在确保所需的精度的同时简易地进行推定、评价。用于解决课题的方案-专利技术的解决原理-本专利技术的专利技术人得到了如下的新的见解：作为从利用火花塞进行点火起到混合气着火为止的期间的着火延迟期间与燃料密度具有高相关性，发动机负荷率及点火正时对于该着火延迟期间的影响能够由燃料密度汇总表现。基于该新的见解，本专利技术的解决原理在于使用所述着火延迟期间作为热产生率波形的特性值之一，基于燃料密度来推定该着火延迟期间。-解决方案-具体而言，本专利技术以用于计算火花点火式的内燃机的热产生率波形的装置为对象，将从利用火花塞进行点火起到混合气着火为止的期间规定为作为所述热产生率波形的特性值之一的着火延迟期间。然后，在所述混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠提前侧的情况下，基于所述点火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间，另一方面，在所述混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠延迟侧的情况下，基于所述着火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间，使用该推定出的着火延迟期间来算出所述热产生率波形。根据所述的特定事项，在内燃机中计算气缸内的混合气的燃烧的热产生率的波形时，作为该热产生率波形的特性值之一，使用从利用火花塞进行点火起到混合气着火为止的着火延迟期间。该着火延迟期间根据内燃机的负荷率、点火正时等运转条件而变化，但是如前所述，关于发动机负荷率(规定燃料喷射量的参数)及点火正时(规定缸内体积的参数)的影响，能够通过燃料密度这样的一个参数汇总表现。因此，通过基于该燃料密度来推定着火延迟期间，与基于发动机负荷率及点火正时的双方进行推定相比，能够减少着火延迟期间的推定所花费的工时。并且，使用这样推定出的着火延迟期间来制作热产生率波形的工时也能够减少。而且，由于不制作热产生率波形整体就能够如上述那样基于燃料密度仅推定着火延迟期间，因此针对该着火延迟期间，能够在确保所需的精度的同时比以往更简易地进行推定、评价。另外，在着火延迟期间的推定时，在混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠提前侧的情况下(假设比压缩上止点靠提前侧的情况下)，基于点火正时的气缸内的燃料密度来推定着火延迟期间。另一方面，在混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠延迟侧的情况下(假设比压缩上止点靠延迟侧的情况下)，基于着火正时的气缸内的燃料密度来推定着火延迟期间。这是考虑了如下情况的结果：在混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠提前侧的情况下，在混合气着火后，缸内体积减小，伴随于此，燃料密度增大，相对于此，在混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠延迟侧的情况下，在混合气着火后，缸内体积增大，伴随于此，燃料密度减小。即，基于如下的新得到的见解，根据着火正时而使着火延迟期间的推定方法不同，该见解是：在混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠提前侧的情况下，在点火正时的气缸内的燃料密度与着火延迟期间之间存在高相关性，在混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠延迟侧的情况下，在着火正时的气缸内的燃料密度与着火延迟期间之间存在高相关性。另外，在推定着火延迟期间时，也可以乘以基于发动机转速的修正系数(例如发动机转速的指数函数)。即，当发动机转速变化时，通常气缸内的流动的强度也变化，因此着火延迟期间会因紊乱的影响而变化。因此，通过进行基于发动机转速的修正，能够更加高精度地推定着火延迟期间。作为所述着火延迟期间的计算方法，可举出如下方法：设定假想的着火正时，一边变更假想的着火正时，一边反复计算按照该假想的着火正时推定出的(例如通过运算式算出的)推定着火延迟期间与从实际的点火正时到假想的着火正时为止的期间是否一致。即，设定假想的着火正时，在该假想的着火正时比活塞的压缩上止点靠提前侧的情况下，基于所述点火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间，另一方面，在所述假想的着火正时比活塞的压缩上止点靠延迟侧的情况下，基于所述着火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间。然后，将该推定出的着火延迟期间与假想的着火延迟期间进行比较，将它们一致的情况下的所述推定出的着火延迟期间作为真正的着火延迟期间而算出，上述假想的着火延迟期间是实际的点火正时和所述假想的着火正时之间的期间。然后，使用该真正的着火延迟期间算出所述热产生率波形。由此，通过反复计算能够准确地求出用于推定着火延迟期间的着火正时，能够高精度地计算着火延迟期间。作为使用如上述那样算出的着火延迟期间来计算的热产生率波形，例如可举出以从混合气的着火到燃烧结束为止的曲轴角度期间为底边并以热产生率最大正时的热产生率为顶点的三角波形。若通过该三角波形来对热产生率波形进行近似，则将从火花塞的点火正时到三角波形的斜边的上升正时为止的期间规定为所述着火延迟期间。这种情况下，优选的是，以从混合气的着火正时到热产生率最大正时为止的期间(称为前半燃烧期间)不依赖于发动机负荷率、空燃比、EGR率及油水温中的至少一方，而主要依赖于到达规定的热产生率的正时(更详细而言，热产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机的热产生率波形计算装置，是用于计算火花点火式的内燃机的热产生率波形的装置，其特征在于，构成为，将从利用火花塞进行点火起到混合气着火为止的期间规定为作为所述热产生率波形的特性值之一的着火延迟期间，在所述混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠提前侧的情况下，基于所述点火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间，另一方面，在所述混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠延迟侧的情况下，基于所述着火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间，使用该推定出的着火延迟期间来算出所述热产生率波形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.22 JP 2014-0880351.一种内燃机的热产生率波形计算装置，是用于计算火花点火式的内燃机的热产生率波形的装置，其特征在于，构成为，将从利用火花塞进行点火起到混合气着火为止的期间规定为作为所述热产生率波形的特性值之一的着火延迟期间，在所述混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠提前侧的情况下，基于所述点火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间，另一方面，在所述混合气的着火正时比活塞的压缩上止点靠延迟侧的情况下，基于所述着火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间，使用该推定出的着火延迟期间来算出所述热产生率波形。2.根据权利要求1所述的内燃机的热产生率波形计算装置，其中，构成为，将所述着火延迟期间通过乘以基于发动机转速的修正系数而算出。3.根据权利要求1或2所述的内燃机的热产生率波形计算装置，其中，构成为，关于所述着火延迟期间，设定假想的着火正时，在该假想的着火正时比活塞的压缩上止点靠提前侧的情况下，基于所述点火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间，另一方面，在所述假想的着火正时比活塞的压缩上止点靠延迟侧的情况下，基于所述着火正时的气缸内的燃料密度来推定所述着火延迟期间，将该推定出的着火延迟期间与假想的着火延迟期间进行比较，将它们一致的情况下的所述推定出...

【专利技术属性】
技术研发人员：今枝宗矩，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP