JP2002195084A - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents
ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置Info
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Abstract
善すること。 【解決手段】コモンレール式燃料噴射装置において、コ
モンレール11内の高圧燃料は気筒毎のインジェクタ1
5に供給される。また、ECU20は、各気筒の燃料噴
射に際し、メイン噴射とそれに先立つパイロット噴射と
を実施するようインジェクタ15の駆動を制御する。こ
の際、ECU20は、パイロット噴射以前において、パ
イロット噴射後にその噴射燃料が実際に着火するまでの
着火遅れ期間を算出する。また、前記算出した着火遅れ
期間に基づき、メイン噴射時期に合わせてパイロット噴
射による燃料が着火されるようパイロット噴射時期を設
定する。
Description
に先立つ予備噴射とが実施可能な燃料噴射装置を用い、
そのメイン噴射と予備噴射とを好適に実施するためのデ
ィーゼルエンジンの燃料噴射制御装置に関するものであ
る。
減を図るべくメイン噴射直前にパイロット噴射等の予備
噴射を実施し、メイン噴射による燃焼時の予混合燃焼量
を抑制する手法がある。この場合、燃焼騒音を最小に制
御するためには、パイロット噴射とメイン噴射との間の
噴射間隔を環境条件やエンジン条件等により最適に制御
する必要があった。また、特開平11−247703号
公報では、燃焼圧力センサにより燃焼圧力を検出すると
共に、検出した燃焼圧力の二階時間微分値を算出し、そ
の燃焼圧力の二階時間微分値に基づいてパイロット噴射
時期やメイン噴射時期等を最適に制御することとしてい
た。そしてこれにより、経時劣化や製作バラツキ或いは
環境変化があっても、燃焼騒音が悪化しないよう制御す
ることとしていた。
来技術では、騒音低減の効果は得られるものの、排気エ
ミッション(特にパティキュレート;PM)の低減効果
は十分に得られるものではなかった。すなわち、従来一
般のパイロット噴射では、該パイロット噴射による燃焼
の既燃ガスが存在する領域に後続のメイン噴射が行われ
る。そのため、局所的な酸素不足が生じ、メイン噴射に
よる燃焼時にパティキュレートが発生する。
のであって、その目的とするところは、燃焼騒音を抑制
し、且つ排気エミッションを改善することができるディ
ーゼルエンジンの燃料噴射制御装置を提供することであ
る。
よれば、予備噴射以前において、予備噴射後にその噴射
燃料が実際に着火するまでの着火遅れ期間が算出される
(着火遅れ期間算出手段)。また、前記算出した着火遅
れ期間に基づき、メイン噴射時期に合わせて予備噴射に
よる燃料が着火されるよう予備噴射時期が設定される
(予備噴射時期設定手段)。要するに、予備噴射の着火
遅れ期間が事前に推測される。また、メイン噴射よりも
前記着火遅れ期間だけ早い時期に予備噴射が実施され、
それにより予備噴射による燃料の着火時期(燃焼開始)
とメイン噴射時期とがほぼ一致する。この場合、メイン
噴射時には予備噴射による既燃ガスが発生していないた
めに局所的な酸素不足が生じることはなく、メイン噴射
による燃料が適正に燃焼される。従って、パティキュレ
ート(PM)やHCの排出が共に抑制される。その結
果、燃焼騒音を抑制し、且つ排気エミッションを改善す
るといった目的が達せられる。なお、パイロット噴射や
プレ噴射と一般に称される燃料噴射が本発明の「予備噴
射」に相当する。
ンジンシリンダ内温度の変動要因に応じて予備噴射の着
火遅れ期間が算出される。つまり一般に、シリンダ内温
度が上昇すると燃料着火が早まり、逆にシリンダ内温度
が低下すると燃料着火が遅れる。故に、シリンダ内温度
の変動要因を把握すれば、予備噴射の着火遅れ時期が予
測できる。
に、エンジン回転数が高いほど又はエンジン負荷が高い
ほど、着火遅れ期間を短くすると良い。また、請求項4
に記載したように、エンジン水温が高いほど又は吸気温
が高いほど、着火遅れ期間を短くすると良い。更に、請
求項5に記載したように、コモンレール内の燃料圧力が
高いほど、着火遅れ期間を短くすると良い。つまり、高
回転数、高負荷である場合やエンジン水温、吸気温が高
い場合には、シリンダ内温度が上昇して燃料着火が早ま
ることから着火遅れ期間を短くする。また、コモンレー
ル圧(すなわち、燃料の噴射圧)が高い場合には燃料噴
霧の微粒化が向上することから着火遅れ期間を短くす
る。
備噴射に伴う燃料の燃焼状態に基づき、当該予備噴射に
よる着火時期が検出される。そして、事前の燃焼サイク
ルにおける予備噴射の開始時期と、前記検出した予備噴
射の着火時期との時間差により予備噴射の着火遅れ期間
が算出される。この場合、事前の燃焼サイクルにおける
予備噴射の着火遅れ期間が実測され、それが予備噴射時
期に反映される。
したように、予備噴射による燃料の燃焼圧力、又は予備
噴射による燃料燃焼時に発生するイオン電流を計測し、
その計測結果から着火時期を検出すると良い。
回の燃焼サイクルについて予備噴射の着火遅れ期間を算
出する。この場合、気筒間の個体差等を反映しつつ着火
遅れ期間を算出することができる。それ故、予備噴射時
期をより一層高精度に設定することができるようにな
る。
施の形態を図面に従って説明する。本実施の形態では、
車載用4気筒ディーゼルエンジンのコモンレール式燃料
噴射装置として本発明を具体化する。コモンレールには
高圧燃料が所定の燃料圧力にて蓄えられ、この高圧燃料
が電磁駆動式のインジェクタより気筒毎に噴射供給され
るようになっている。但し、本発明を実現するための燃
料噴射系は、1燃焼サイクルにつき2回以上の燃料噴射
が可能なものであればその形式は問わず、ディーゼルエ
ンジンにおいて一般的に使用されている分配型ポンプに
よる噴射系や、ユニットインジェクタを使用した噴射系
などが適用できる。
コモンレール式燃料噴射装置の概要を説明する。図1に
おいて、コモンレール11には、燃料配管12を介して
高圧燃料ポンプ13が接続されており、コモンレール1
1は高圧燃料ポンプ13より高圧燃料を吸入し蓄える。
また、コモンレール11には、気筒毎に配管14を介し
てインジェクタ15が接続されている。インジェクタ1
5はそれぞれエンジンの各シリンダ16に配設されてお
り、このインジェクタ15の駆動により燃焼室17内に
燃料噴霧が供給される。
20はマイクロコンピュータを主体に構成され、圧力セ
ンサ21からコモンレール圧の検出信号が入力される
他、図示しない各種センサからエンジン回転数、エンジ
ン水温、吸気温、アクセル開度等のエンジン運転情報が
入力される。ECU20は、コモンレール圧が最適値に
なるよう高圧燃料ポンプ13の吐出量を決定し、それに
応じて当該ポンプ13の駆動を制御する。また、ECU
20は、エンジン運転状態に基づいて最適な噴射時期及
び噴射量を決定し、それに応じてインジェクタ15によ
る燃料噴射を制御する。特に本実施の形態のECU20
は、各気筒の燃料噴射に際し、メイン噴射とそれに先立
つパイロット噴射(予備噴射)とを実施することとして
いる。
を図5を用いて説明する。図5において、噴射率A(二
点鎖線)で示すものは、パイロット噴射を実施せずメイ
ン噴射のみを単独で実施する場合の噴射率であり、その
時の熱発生率は、二点鎖線で示す(A)のように推移す
る。この場合、メイン噴射による燃料の着火時期が遅く
且つ予混合燃焼量が多いため、着火後に急激に燃焼が進
み燃焼騒音が発生する。また、予混合燃焼を抑制するた
めには、メイン噴射前にパイロット噴射を実施すること
が既に実施されており、その時の噴射率は噴射率B(点
線)となり、熱発生率は点線で示す(B)のように推移
する。この場合、メイン噴射による燃料の着火時期が早
くなり初期の予混合燃焼が抑制されるため、燃焼騒音が
低減される。
は、該パイロット噴射による燃焼の既燃ガスがメイン噴
射による燃料噴霧中に取り込まれる。そのため、局所的
な酸素不足が生じ、パティキュレート(PM)の発生要
因となる。この場合、図6(a)のD1に示すように、
パイロット噴射時期を進角側に移行させ、それによりパ
イロット噴射による既燃ガスの影響を少なくすることが
考えられるが、これでは図6(b)のD2に示すよう
に、HCの増加を招いてしまう。
(実線)で示すように、パイロット噴射による燃料の着
火時期ta(パイロット燃焼開始)と同時期にメイン噴
射を実施させるようにする。この場合、メイン噴射時に
はパイロット噴射による既燃ガスが発生していないた
め、パイロット噴射による既燃ガスを取り込まずにメイ
ン噴射による燃料噴霧が燃焼に供される。従って、図6
(a),(b)のD3,D4に示すように、PM、HC
の排出が共に抑制される。またこの場合、熱発生率は実
線で示す(C)のように推移する。つまり、メイン噴射
による燃焼の立ち上がり速度が大きく、且つ燃焼後の収
束が早くなり、燃焼効率が上がる。言い換えれば、燃焼
が活発に行われるようになる。
着火時期までの遅れを着火遅れ期間ΔTとする場合、メ
イン噴射時期よりも着火遅れ期間ΔTだけ早めてパイロ
ット噴射時期を設定する。これにより、パイロット噴射
による燃料の着火時期とメイン噴射時期とがほぼ一致す
る。従って、パイロット噴射による既燃ガスの影響を受
けずにメイン噴射による燃料が燃焼され、PMの排出量
が減少する。また同時に、HCの排出量も減少する。因
みに、パイロット噴射の着火時期とメイン噴射時期とは
一致することが望ましいが、多少ずれた場合であっても
騒音、エミッション等への影響は少ないと考えられる。
射の制御手順を図2のフローチャートを用いて説明す
る。なおこの処理は、例えば各気筒の燃料噴射毎(4気
筒エンジンであれば、180°CA毎)に実施される。
エンジン回転数、水温、吸気温、アクセル開度等の各種
パラメータを読み込む。また、続くステップ102で
は、前記読み込んだ各種パラメータに基づいて、目標と
するコモンレール圧(噴射圧)を設定すると共に、メイ
ン噴射の噴射時期及び噴射量を設定する。
噴射に関して着火遅れ期間のベース値ΔT1と補正値Δ
T2とを算出する。このとき、ΔT1は図3の関係を用
いて算出され、ΔT2は図4の関係を用いて算出され
る。すなわち、図3では、エンジン回転数と噴射量(エ
ンジン負荷)とをパラメータとしてΔT1が設定され、
このとき、エンジン回転数が高く、また噴射量が多くな
るほどΔT1が短くなる。これは、エンジン回転数が高
くなると圧縮行程時間が短くなるため、燃料噴射時のシ
リンダ内温度が上昇し、着火遅れ期間が短くなるためで
ある。また、噴射量が多くなるとシリンダ内での熱発生
量が増加し、シリンダ壁やピストンの温度が上昇するた
め、同様にシリンダ内温度が上昇し、着火遅れ期間が短
くなるためである。
の関係を用いてΔT21,ΔT22,ΔT23がそれぞ
れ設定される。詳しくは、図4(a)では、その時々の
コモンレール圧に応じてΔT21が設定され、コモンレ
ール圧が高いとΔT21が小さい値(負の値)に、コモ
ンレール圧が低いとΔT21が大きい値(正の値)に設
定される。また、図4(b)では、水温に応じてΔT2
2が設定され、水温が高いとΔT22が小さい値(負の
値)に、水温が低いとΔT22が大きい値(正の値)に
設定される。更に、図4(c)では、吸気温に応じてΔ
T23が設定され、吸気温が高いとΔT23が小さい値
(負の値)に、吸気温が低いとΔT23が大きい値(正
の値)に設定される。つまり、コモンレール圧が高いと
燃料噴霧の微粒化が向上することからΔT21を短くす
る。また、水温や吸気温が高いとシリンダ内温度が上昇
することからΔT22,ΔT23を短くする。そして、
これらΔT21,ΔT22,ΔT23を加算して補正値
ΔT2が求められるようになっている(ΔT2=ΔT2
1+ΔT22+ΔT23)。
たΔT1,ΔT2を加算してパイロット噴射の着火遅れ
期間ΔTを算出する(ΔT=ΔT1+ΔT2)。そし
て、続くステップ105では、着火遅れ期間ΔTに基づ
いてパイロット噴射時期を決定する。このとき、メイン
噴射時期よりも着火遅れ期間ΔTだけ早い時期にパイロ
ット噴射時期を設定する。これにより、パイロット噴射
による燃料の着火時期とメイン噴射時期とがほぼ一致す
ることとなる。
ンジェクタ15に出力し、その後本処理を一旦終了す
る。このとき、パイロット噴射用の噴射パルスとメイン
噴射用の噴射パルスとを各々生成し、それらを合成して
噴射信号として出力する。
03,104が特許請求の範囲に記載の「着火遅れ期間
算出手段」に相当し、ステップ105が同「予備噴射時
期設定手段」に相当する。
に示す効果が得られる。パイロット噴射の着火遅れ期間
ΔTに基づき、メイン噴射時期に合わせてパイロット噴
射による燃料が着火するようパイロット噴射時期が設定
されるので、パイロット噴射による既燃ガスに起因して
局所的な酸素不足が生じることはなく、メイン噴射によ
る燃料が適正に燃焼される。従って、パティキュレート
(PM)やHCの排出が共に抑制される。その結果、燃
焼騒音を抑制し、且つ排気エミッションを改善するとい
った目的が達せられる。
(エンジン負荷)といった、シリンダ内温度の主たる変
動要因に応じて着火遅れ期間のベース値ΔT1を設定す
ると共に、エンジン水温、吸気温、コモンレール圧に応
じて補正値ΔT2を設定し、それらΔT1,ΔT2を加
算して着火遅れ期間ΔTを算出した。よって、着火遅れ
期間ΔTが適正に求められ、パイロット噴射時期が高精
度に制御できるようになる。
る第2の実施の形態について、上述した第1の実施の形
態との相違点を中心に説明する。本実施の形態では、前
サイクルにおけるパイロット噴射の着火時期をセンサ等
にて検出し、その検出結果に基づいてパイロット噴射の
着火遅れ期間ΔTを求めることとしている。第1の実施
の形態との構成上の違いとしては、エンジン燃焼室内で
の燃焼状態をモニタするために着火時期検出手段として
の燃焼圧力センサを設け、該センサの検出結果をECU
20に取り込むようにしている(但し図示は略す)。
制御手順を示すフローチャートであり、これは、前述の
図2のフローチャートに置き換えてECU20により実
施される。
エンジン回転数、水温、吸気温、アクセル開度等の各種
パラメータを読み込む。また、続くステップ202で
は、前記読み込んだ各種パラメータに基づいて、目標と
するコモンレール圧(噴射圧)を設定すると共に、メイ
ン噴射の噴射時期及び噴射量を設定する。
でのパイロット噴射時期を読み込む。また、ステップ2
04では、前サイクルにおける燃焼圧力センサの出力を
読み込み、続くステップ205では、該センサ出力に基
づいて、前サイクルでのパイロット噴射による燃料の着
火時期を算出する。なおここで、「前サイクル」とは、
同一気筒の前回の燃焼サイクル(720°CA前のサイ
クル)であっても良いし、直前の燃焼サイクル(180
°CA前のサイクル)であっても良い。但し、前者の場
合には、今回の制御と同一の気筒のデータが使われ、気
筒間の個体差等が制御に反映できるため、異なる気筒の
データを使うよりは高精度な制御が可能となる。
のパイロット噴射時期と着火時期とから着火遅れ期間Δ
Tを算出する。そして、続くステップ207では、着火
遅れ期間ΔTに基づいてパイロット噴射時期を決定す
る。このとき、前記図2と同様に、メイン噴射時期より
も着火遅れ期間ΔTだけ早い時期にパイロット噴射時期
を設定する。最後に、ステップ208では噴射信号をイ
ンジェクタ15に出力し、その後本処理を一旦終了す
る。
03〜206が特許請求の範囲に記載の「着火遅れ期間
算出手段」に相当し、ステップ207が同「予備噴射時
期設定手段」に相当する。
焼サイクルにおけるパイロット噴射の着火遅れ期間ΔT
が実測され、それがパイロット噴射時期に反映される。
この場合にも前記第1の実施の形態と同様に、燃焼騒音
を抑制し、且つ排気エミッションを改善するといった目
的が達せられる。
体化できる。上記第1の実施の形態では、ベース値ΔT
1と補正値ΔT2を求めた後、着火遅れ期間ΔTを算出
したが、これを変更する。すなわち、パイロット噴射の
着火時期とメイン噴射時期とは多少ずれても問題ないた
め、補正値ΔT2の算出を止め、ベース値ΔT1をその
まま着火遅れ期間ΔTとする。又は、補正値ΔT2を算
出する際、図4(a),(b),(c)の関係を全て使
わず、少なくとも何れか一つを使ってΔT2を算出する
ようにしても良い。
サを用いてパイロット噴射の着火時期を検出したが、こ
れに代えて、燃焼時に発生するイオン電流を計測し、そ
の結果からパイロット噴射の着火時期を検出することも
可能である。実際には、燃焼室内に一対の対向電極を設
け、その対向電極間に電圧を印加して燃焼イオンの流れ
を計測する。この場合にも、パイロット噴射の着火時期
が適正に検出でき、ひいては着火遅れ期間ΔTが正しく
求められる。
着火遅れ期間ΔTを燃料噴射制御時に毎回算出したが、
これを変更する。つまり、エンジン運転状態が不変であ
れば、着火遅れ期間ΔTは殆ど変化しない。そのため、
エンジン運転状態の変化がある規定範囲を超えなけれ
ば、着火遅れ期間ΔTの算出を行わず、前回の算出値を
そのまま使ってパイロット噴射時期を設定する。この場
合、演算負荷が軽減されるようになる。
れ期間ΔTを予め用意しておき、その着火遅れ期間ΔT
を選択的に使うようにしても良い。例えば、時間長の異
なる5つ程度の着火遅れ期間ΔTを用意しておき、それ
をその時々のエンジン運転状態に応じて択一的に用い
る。
噴射装置の概要を示す構成図。
の図。
図。
ト。
関係を示す図。
を示すフローチャート。
U。
Claims (8)
- 【請求項1】メイン噴射とそれに先立つ予備噴射とを実
施するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置におい
て、 予備噴射以前に、予備噴射後にその噴射燃料が実際に着
火するまでの着火遅れ期間を算出する着火遅れ期間算出
手段と、 前記算出した着火遅れ期間に基づき、メイン噴射時期に
合わせて予備噴射による燃料が着火されるよう予備噴射
時期を設定する予備噴射時期設定手段と、を備えること
を特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。 - 【請求項2】前記着火遅れ期間算出手段は、エンジンシ
リンダ内温度の変動要因に応じて予備噴射の着火遅れ期
間を算出する請求項1に記載のディーゼルエンジンの燃
料噴射制御装置。 - 【請求項3】前記着火遅れ期間算出手段は、エンジン回
転数が高いほど又はエンジン負荷が高いほど、着火遅れ
期間を短くする請求項2に記載のディーゼルエンジンの
燃料噴射制御装置。 - 【請求項4】前記着火遅れ期間算出手段は、エンジン水
温が高いほど又は吸気温が高いほど、着火遅れ期間を短
くする請求項2に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射
制御装置。 - 【請求項5】コモンレール式燃料噴射装置に適用され、
前記着火遅れ期間算出手段は、コモンレール内の燃料圧
力が高いほど、着火遅れ期間を短くする請求項2に記載
のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。 - 【請求項6】予備噴射に伴う燃料の燃焼状態に基づき、
当該予備噴射による着火時期を検出するための着火時期
検出手段を更に備え、前記着火遅れ期間算出手段は、事
前の燃焼サイクルにおける予備噴射の開始時 期と、前記着火時期検出手段により検出した予備噴射の
着火時期との時間差に応じて予備噴射の着火遅れ期間を
算出する請求項1に記載のディーゼルエンジンの燃料噴
射制御装置。 - 【請求項7】請求項6に記載のディーゼルエンジンの燃
料噴射制御装置において、前記着火時期検出手段は、予
備噴射による燃料の燃焼圧力、又は予備噴射による燃料
燃焼時に発生するイオン電流を計測するものであり、そ
の計測結果から着火時期を検出するディーゼルエンジン
の燃料噴射制御装置。 - 【請求項8】請求項6又は7に記載のディーゼルエンジ
ンの燃料噴射制御装置において、前記着火遅れ期間算出
手段は、同一気筒の前回の燃焼サイクルについて予備噴
射の着火遅れ期間を算出するディーゼルエンジンの燃料
噴射制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000392842A JP2002195084A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000392842A JP2002195084A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002195084A true JP2002195084A (ja) | 2002-07-10 |
Family
ID=18858765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000392842A Pending JP2002195084A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002195084A (ja) |
Cited By (6)
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2000
- 2000-12-25 JP JP2000392842A patent/JP2002195084A/ja active Pending
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