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减少用于制作内燃机的热产生率波形的工时，并且例如针对燃烧速度在确保所需的精度的同时比以往更简易地进行推定、评价。将在混合气着火后热产生率增加的热产生率增加期间(例如前半燃烧期间a)中的该热产生率相对于曲轴角度变化的增加率规定为作为热产生率波形的特性值之一的热产生率斜率(b/a)。基于在热产生率增加期间中预先设定的规定正时的燃料密度(例如热产生率最大时燃料密度ρfuel@dQpeak)来推定该热产生率斜率，使用该推定出的热产生率斜率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方法，尤其涉及着眼于在混合气着火后热产生率增加时的燃烧的速度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燃烧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利用简易的方法仅对例如初始的燃烧速度进行推定、评价。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燃烧状态的指标之一的燃烧速度，使得能够减少用于制作(计算)热产生率波形的工时，并且例如针对燃烧速度在确保所需的精度的同时比以往更简易地进行推定、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：在通过火花点火而着火的混合气燃烧而热产生率增加时，该热产生率的增加率(热产生率斜率)与具有燃料密度高的相关性，发动机负荷率及点火正时对于该热产生率斜率的影响能够通过燃料密度汇总表现。基于该新的见解，本专利技术的解决原理在于，使用所述热产生率斜率作为热产生率波形的特性值之一，基于燃料密度来推定该热产生率斜率。-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，将在混合气着火后热产生率增加的热产生率增加期间中的该热产生率相对于曲轴角度变化的增加率规定为作为热产生率波形的特性值之一的热产生率斜率。然后，基于在所述热产生率增加期间中预先设定的规定正时的气缸内的燃料密度来推定该热产生率斜率，使用该推定出的热产生率斜率来算出热产生率波形。根据所述的特定事项，将内燃机的气缸内的混合气的燃烧模型化，在计算热产生率波形时，使用表示在混合气着火后热产生率增加的期间的燃烧速度的参数即热产生率相对于曲轴角度变化的增加率(热产生率斜率)作为该热产生率波形的特性值之一。该热产生率斜率根据内燃机的负荷率、转速、空燃比、点火正时、EGR率、油水温等各种运转条件而变化，但是关于发动机负荷率及点火正时的影响，能够通过热产生率增加期间中的燃料密度这样的一个参数来汇总表现。因此，若基于在热产生率增加期间中预先设定的规定正时(例如，达到了最大热产生率的80％这样的预先设定的热产生率的正时)的气缸内的燃料密度来推定热产生率斜率，则与基于发动机负荷率及点火正时的双方进行推定相比，能够减少热产生率斜率的推定所花费的工时。通过使用这样推定出的热产生率斜率，也能够减少计算热产生率波形的工时。而且，由于能够不制作热产生率波形的整体而如上述那样基于燃料密度仅推定热产生率斜率，因此针对在着火后热产生率增加的期间的燃烧速度，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。所述的规定正时只要在热产生率增加期间中设定即可，但是在调查了热产生率的变化与混合气的燃料密度的相关性后得知，尤其是从混合气的着火正时到热产生率最大正时为止的期间中的热产生率的平均增加率(热产生率斜率)与该热产生率最大正时的气缸内的燃料密度的相关性高，难以受到发动机运转条件的变化等的影响(即，热产生率斜率的推定的鲁棒性高)。因此，优选将所述规定正时设为热产生率最大正时，基于热产生率最大正时的燃料密度来计算从混合气的着火正时到热产生率最大正时为止的热产生率的平均增加率(热产生率斜率)。具体而言，热产生率斜率能够作为热产生率最大正时的燃料密度的一次函数而算出。而且，热产生率最大正时的燃料密度能够通过将在热产生率成为最大时存在于气缸内的燃料的量除以此时的气缸内的容积(缸内体积)来算出。优选的是，除去未燃部分而将在气缸内实际燃烧的燃料的量除以缸内体积，因此，在如上述那样推定热产生率斜率时，只要乘以基于燃烧效率的修正系数来算出即可。另外，在推定热产生率斜率时，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，若发动机转速变化，则通常气缸内的流动的强度变化，因此燃烧速度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，能够反映燃烧速度的变化而更加高精度地推定热产生率斜率。若这样考虑气缸内的紊乱的影响，则在如上述那样推定热产生率斜率时，也可以乘以基于热产生率最大正时的缸内体积的修正系数(例如热产生率最大正时的缸内体积的指数函数)。这是因为，在气缸的燃烧(膨胀)行程中，随着缸内体积因活塞的下降而增大，紊乱减弱，燃烧速度下降。此外，在这样推定热产生率斜率时，也可以乘以基于空燃比和/或EGR率的修正系数(例如空燃比的指数函数等)，这样的话，能够良好地反映空燃比和/或EGR率的变化对燃烧速度的影响而更加高精度地推定热产生率斜率。具体而言，例如能够使空燃比变得比理论空燃比稀和/或EGR率升高而导致混合气的燃烧速度下降的情况良好地反映到热产生率斜率中。并且，作为使用如上述那样算出的热产生率斜率而算出的热产生率波形，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且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，则表示从着火正时到热产生率最大正时为止的热产生率的三角形的斜边的斜率成为热产生率斜率。这种情况下，优选的是，认为从混合气的着火正时到热产生率最大正时为止的期间不依赖于发动机负荷率、空燃比、EGR率及油水温中的任何一方而主要依赖于发动机转速及点火正时来决定，来制作所述三角波形。即，认为即使混合气的燃烧速度因发动机负荷率、空燃比、EGR率等的变化而变化，从着火正时到热产生率最大正时为止的期间也不变化，热产生率斜率的变化量是由最大热产生率的变化引起，来制作所述三角波形。由此，可实现制作热产生率波形的工时的进一步的减少。若换一种观点，则本专利技术涉及火花点火式的内燃机的热产生率波形的计算方法。即，首先，将在混合气着火后热产生率增加的热产生率增加期间中的该热产生率相对本文档来自技高网...

【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，将在混合气着火后热产生率增加的热产生率增加期间中的该热产生率相对于曲轴角度变化的增加率规定为作为所述热产生率波形的特性值之一的热产生率斜率，基于在所述热产生率增加期间中预先设定的规定正时的气缸内的燃料密度来推定所述热产生率斜率，使用该推定出的热产生率斜率来算出热产生率波形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.22 JP 2014-0880361.一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，将在混合气着火后热产生率增加的热产生率增加期间中的该热产生率相对于曲轴角度变化的增加率规定为作为所述热产生率波形的特性值之一的热产生率斜率，基于在所述热产生率增加期间中预先设定的规定正时的气缸内的燃料密度来推定所述热产生率斜率，使用该推定出的热产生率斜率来算出热产生率波形。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，将从混合气的着火正时到热产生率成为最大的热产生率最大正时为止的期间中的热产生率的平均增加率设为所述热产生率斜率，将该热产生率斜率作为所述热产生率最大正时的燃料密度的一次函数而算出。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，将所述热产生率斜率乘以基于燃烧效率的修正系数而算出。4.根据权利要求1～3中任一项所述的内燃机的热产生率波形计算装置，其中，构成为，将所述热产生率斜率乘以基于发动机转速的修正系数而算出。5.根据权利要求1～4中任一项所述的内燃机的热产生率波形计算装置，其中，构成为，将所述热产生率斜率乘以基于热产生率最大正时的缸内体积的修正系数而算出。6.根据权利要求1～5中任一项所述的内燃机的热产生率波形计算装置，其中，构成为，将所述热产生率斜率乘以基于空燃比的修正系数而算出...

【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