JP2005090280A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】EGR弁開度が全閉であることを含む所定条件の成立をもって燃焼音の悪化し易い運転状況にある旨判定して、噴射圧を低減させる燃焼音低減制御を実施する。同制御の開始時には、第1の変化率にて噴射圧指令値tpcを減圧側に徐変させ、同制御の終了時には、上記所定条件の不成立後、所定期間Taは、第1の変化率よりも小さい第2の変化率にて噴射圧指令値tpcを増圧側に徐変させ、その後はその第2の変化率よりも大きい第3の変化率にて噴射圧指令値tpcを増圧側に徐変させる。
【選択図】 図6
Description
請求項1に記載の発明は、吸気中への排気再循環量を調整する排気再循環弁を備える内燃機関に適用され、燃焼に供される燃料の噴射圧を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記排気再循環弁の開度の上限条件を含む所定条件の成立をもって燃焼音の悪化し易い運転状況にある旨判定するとともに、該運転状況にある旨判定されたときには、そうでないときに比して前記噴射圧を低減させる低減手段と、前記低減手段による前記噴射圧の低減の開始時における前記噴射圧の減圧側への変更に際して第1の変化率にて前記噴射圧を徐変させるとともに、同低減手段による前記噴射圧の低減の終了時における前記噴射圧の増圧側への変更に際して前記所定条件が不成立となったときから所定期間は、前記第1の変化率よりも小さい第2の変化率にて前記噴射圧を徐変させ、その後はその第2の変化率よりも大きい第3の変化率にて前記噴射圧を徐変させる徐変手段と、を備えることをその要旨とする。
図1は、本実施形態の適用される内燃機関10の構成を示している。この内燃機関10は、コモンレール方式の燃料噴射装置、及びターボチャージャ11を備えるディーゼル機関となっており、大きくは吸気通路12、燃焼室13、及び排気通路14を備えて構成されている。
なお排気通路14の上記PMフィルタ26の上流側及び下流側には、PMフィルタ26に流入する排気の温度である入ガス温度を検出する入ガス温度センサ28、及びPMフィルタ26通過後の排気の温度である出ガス温度を検出する出ガス温度センサ29がそれぞれ配設されている。また排気通路14には、上記PMフィルタ26の排気上流側とその排気下流側との差圧を検出する差圧センサ30が配設されている。更に排気通路14の上記NOx触媒コンバータ25の排気上流側、及び上記PMフィルタ26と上記酸化触媒コンバータ27との間には、排気中の酸素濃度を検出する2つの酸素センサ31、32がそれぞれ配設されている。
通常燃焼モードは、EGR率を上述したスモーク排出量がピークとなるEGR率よりも低く設定して、希薄空燃比で燃焼が行われる。また通常燃焼モードでは、高回転速度・高負荷域以外では、主噴射に加え、それに先立つ副噴射であるパイロット噴射が実施される。
昇温マルチ噴射モードは、上記通常燃焼モードと同様のEGR率及び空燃比の設定で、上記パイロット噴射及び主噴射に、更に主噴射後の膨張行程や排気行程に実施される副噴射であるアフター噴射を加えた都合3回の燃料噴射を実施するモードである。この昇温マルチ噴射モードは、上記PM再生制御やS被毒回復制御での排気燃料添加による触媒床温の高温化の実施に必要な温度まで触媒床温を上昇させるために行われる。ちなみにこの昇温マルチ噴射モードは、基本的には上記通常燃焼モードの一種である。
低温燃焼リーンモードは、大量EGR導入によってEGR率を上述のスモーク排出量がピークとなるEGR率よりも高くして燃焼を行う上記低温燃焼モードの1つである。この低温燃焼リーンモードは、主に低回転速度・低負荷域での触媒床温の高温化、及びNOx排出量の低減を目的として実施される。低温燃焼リーンモードでは、ベース空燃比は約19〜21の範囲に設定され、高EGR率下での燃焼状態を好適に維持すべく、上記通常燃焼モードに比して主噴射時期の進角化、噴射圧の高圧化が図られる。なおこの内燃機関10では、そうした高EGR率下では、燃焼が緩慢でパイロット噴射の効果が低い上、パイロット噴射の実施によりスモーク排出量が増大する虞があるため、低温燃焼リーンモードでは、パイロット噴射は実施しないようにしている。
低温燃焼ストイキモードは、上記低温燃焼リーンモードと同様の大量EGR導入を行う低温燃焼モードの一つであり、上記S被毒回復制御中のSOx放出に必要な環境条件を確保するために実施される。低温燃焼ストイキモードでは、ベース空燃比は約17〜21の範囲に設定され、上記添加弁46からの排気燃料添加により排気空燃比を理論空燃比化するようにしている。また低温燃焼ストイキモードでも、上記低温燃焼リーンモードと同様に、主噴射時期の進角化及び噴射圧の高圧化が図られ、パイロット噴射は禁止される。
この内燃機関10での燃料噴射圧制御は、基本的には次のように行われる。すなわち、まず機関回転速度及び機関負荷(燃料噴射量)により決まる機関運転条件に基づいて目標噴射圧が算出される。そしてその算出された目標噴射圧が得られるように、燃料ポンプ43からの高圧燃料の吐出量及びリリーフ弁47による高圧燃料のリリーフ量の調整を通じて、コモンレール42のレール圧がフィードバック制御される。
(A)噴射圧の要求減圧量(目標噴射圧pctrgに対する噴射圧指令値の前回値tpc[i−1]の減算値)が所定値E(例えば5MPa)を超えるとき
このときの噴射圧指令値tpcは、下式(1)に示されるように、噴射圧指令値tpcの前回値からの上記所定値Eの減算値として算出される。なお、下式(1)においてtpc[i]は、今回の制御周期で算出される噴射圧指令値を、tpc[i−1]は、噴射圧指令値の前回値、すなわち前回の制御周期において算出された噴射圧指令値をそれぞれ示している。すなわち、このときには噴射圧の要求減圧量の大きさに拘わらず、噴射圧指令値tpcは、本ルーチンの制御周期毎に上記所定値Eずつ減圧側に変更されるように徐変されることとなる。なおこのときの上記所定値Eは、噴射圧指令値tpcの変化率(単位時間当たりの噴射圧指令値tpcの変化量)が上記レール圧のフィードバック制御の安定性を保持可能な値となるようにその値が設定されている。ちなみにこのときの噴射圧指令値tpcの変化率は、本ルーチンの実行周期ΔTによる上記所定値Eの除算値(E/ΔT)として求めることができる。なお本実施形態にあっては、このときの噴射圧指令値tpcの減圧側への変化率(E/ΔT)が上記第1の変化率に相当する。
tpc[i]←tpc[i−1]−E …(1)
(B)噴射圧の要求減圧量が所定値E以下のとき
このときには、上記(A)における噴射圧指令値tpcの徐変処理を終了し、上記目標噴射圧算出ルーチンにて算出された目標噴射圧pctrgの値をそのまま噴射圧指令値tpcとして設定する。
このときの噴射圧指令値tpcは、下式(2)に示されるように、噴射圧指令値tpcの前回値と上記所定値Fとの加算値として算出される。すなわち、このときには噴射圧の要求増圧量の大きさに拘わらず、噴射圧指令値tpcは、本ルーチンの制御周期毎に上記所定値Fずつ増圧側に変更されるように徐変されることとなる。なおこのときの上記所定値Fは、上記吸気系の応答遅れにより、EGR導入の再開が遅れた状態にあっても、燃焼音の悪化が生じない程度に、噴射圧指令値tpcの変化率を制限するようにその値が設定されており、その値は上記所定値Eに比して小さい値とされている(F<E)。ちなみに本実施形態にあっては、このときの噴射圧指令値tpcの増圧側への変化率(F/ΔT)が上記第2の変化率に相当する。
tpc[i]←tpc[i−1]+F …(2)
(D)噴射圧の要求増圧量が所定値F以下のとき
このときには、上記(C)における噴射圧指令値tpcの徐変処理を終了し、上記目標噴射圧算出ルーチンにて算出された目標噴射圧pctrgの値をそのまま噴射圧指令値tpcとして設定する。
このときの噴射圧指令値tpcは、下式(3)に示されるように、噴射圧指令値tpcの前回値と上記所定値Eとの加算値として算出される。すなわち、このときには噴射圧の要求増圧量の大きさに拘わらず、噴射圧指令値tpcは、本ルーチンの制御周期毎に上記所定値Eずつ増圧側に変更されるように徐変されることとなる。このときの噴射圧指令値tpcの変化率(E/ΔT)は、上記(A)の場合と同じとなる。ちなみに本実施形態では、このときの噴射圧指令値tpcの増圧側への変化率(E/ΔT)が上記第3の変化率に相当する。
tpc[i]←tpc[i−1]+E …(3)
(F)噴射圧の要求増圧量が所定値E以下のとき
このときには、上記(E)における噴射圧指令値tpcの徐変処理を終了し、上記目標噴射圧算出ルーチンにて算出された目標噴射圧pctrgの値をそのまま噴射圧指令値tpcとして設定する。
同図の例では、時刻t1において、EGRカットを行うべくEGR弁開度が全閉とされたことをもって、燃焼音低減制御要求フラグexegrnoiがオフからオンに切替えられている。そしてその切替と共に、目標噴射圧pctrgは、上記通常用の演算マップMAP1のマップ値pctrg[MAP1]から上記燃焼音低減制御用の演算マップMAP2のマップ値pctrg[MAP2]に低減される。
以上説明した本実施形態では、以下の効果を得ることができる。
・上記実施形態では、上記(A)に該当する状況にあるときと、上記(F)に該当する状況にあるときとで、変化率を同じにして噴射圧指令値tpcの増圧側/減圧側への徐変を行うようにしていたが、これを異なる変化率としても良い。例えば増圧側への噴射圧の変更時と減圧側への噴射圧の変更時とで噴射圧の急変に対する噴射圧制御系の安定性に差違が存在する場合には、そうした異なる変化率の設定により、噴射圧制御系の安定性をより効果的に保持することができる。
tpc[i]←(1−n)×tpc[i−1]+n×pctrg …(4)
・上記実施形態では、燃焼音の悪化抑制に係る噴射圧の低減を、目標噴射圧pctrg算出用の演算マップの切替を通じて行うようにしていたが、例えば目標噴射圧から定数、或いは燃焼の活性化に関連する制御量に基づく変数を減算すること等、噴射圧の低減態様は適宜に変更しても良い。
Claims (5)
- 吸気中への排気再循環量を調整する排気再循環弁を備える内燃機関に適用され、燃焼に供される燃料の噴射圧を制御する内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記排気再循環弁の開度の上限条件を含む所定条件の成立をもって燃焼音の悪化し易い運転状況にある旨判定するとともに、該運転状況にある旨判定されたときには、そうでないときに比して前記噴射圧を低減させる低減手段と、
前記低減手段による前記噴射圧の低減の開始時における前記噴射圧の減圧側への変更に際して第1の変化率にて前記噴射圧を徐変させるとともに、同低減手段による前記噴射圧の低減の終了時における前記噴射圧の増圧側への変更に際して、前記所定条件が不成立となったときから所定期間は、前記第1の変化率よりも小さい第2の変化率にて前記噴射圧を徐変させ、その後はその第2の変化率よりも大きい第3の変化率にて前記噴射圧を徐変させる徐変手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記排気再循環弁の開度の上限条件における上限開度を、該排気再循環弁の全閉開度としたことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
- 当該内燃機関は、複数の燃焼モードの間で燃焼モードを切替えつつ運転を行うものであり、
前記所定条件には、前記複数の燃焼モードのうち、他の燃焼モードに比して燃焼状態が活性化され易い特定の燃焼モードでの運転中であることが含まれる請求項1又は2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。 - 前記所定条件には、大気圧の下限条件が含まれる請求項1〜3のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
- 機関運転条件に基づく噴射圧の演算マップとして、第1の演算マップと、その第1の演算マップに比して同一の機関運転条件での噴射圧のマップ値が小さくなるように設定された第2の演算マップとを備え、噴射圧の算出に用いる演算マップを前記第1の演算マップから前記第2の演算マップへと切替えることで、前記低減手段による前記噴射圧の低減を行う請求項1〜4のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
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