JP2005282441A - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately determine whether or not a pilot injection amount should be corrected before correcting the pilot injection amount and thereby to reduce combustion noise. <P>SOLUTION: The fuel injection control device is employed in an engine, in which fuel injection is divided into pilot injection and main injection to inject the fuel into a combustion chamber 17 of each cylinder 12, and the pilot injection amount is adjusted to suppress the combustion noise. An electronic control unit 35 calculates the maximum value of change rate in combustion pressure for each of the pilot injection and the main injection based on a detection value of cylinder pressure sensor 27. Only when the sum of each maximum value is larger than a determination value corresponding to an upper limit value of a tolerance with regard to the combustion noise, the pilot injection amount is corrected. In the correction, the maximum value of the change rate with regard to the pilot injection is compared to a predetermined target value. As a result of comparison, when the maximum value is larger than the target value, the correction of the the pilot injection amount is performed to reduce the amount. When the maximum value is the target value or less, the correction of the pilot injection amount is performed to increase the amount. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、メイン噴射に先立ちパイロット噴射を実行する内燃機関の燃料噴射制御装置に関するものである。   The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine that executes pilot injection prior to main injection.

ディーゼルエンジンにおける燃焼過程の初期段階では、気筒毎の燃焼室内に噴射された燃料が自己着火によって急激に燃焼し始めるため、燃焼圧力の変化率が大きくなる傾向にある。従って、燃焼騒音の低減を図るうえでは、こうした燃焼過程の初期段階における急激な燃焼圧力の変化を抑えることが有効である。   In the initial stage of the combustion process in a diesel engine, the fuel injected into the combustion chamber for each cylinder starts to burn rapidly due to self-ignition, so the rate of change in combustion pressure tends to increase. Therefore, in order to reduce combustion noise, it is effective to suppress a sudden change in combustion pressure in the initial stage of the combustion process.

そこで、従来より、必要量の燃料を「パイロット噴射」と「メイン噴射」とに分けて噴射する「分割噴射」が実用化されている。この分割噴射では、燃焼室内に噴射すべき燃料のうち、一部の燃料を噴射(パイロット噴射)した後、その噴射を一旦中断する。そして、パイロット噴射時に噴射された燃料が自己着火した後に、その燃焼ガス中に再度残りの燃料を噴射(メイン噴射)する。メイン噴射時に噴射される燃料は、パイロット噴射時に噴射された燃料をいわば火種として燃焼するため、着火遅れ期間が短くなって、燃焼過程の初期段階における燃焼圧力の上昇が緩慢になり、燃焼騒音の増大が抑制される。   Therefore, conventionally, “split injection” in which a required amount of fuel is injected into “pilot injection” and “main injection” has been put into practical use. In this divided injection, after a part of the fuel to be injected into the combustion chamber is injected (pilot injection), the injection is temporarily interrupted. Then, after the fuel injected at the time of pilot injection is self-ignited, the remaining fuel is injected again into the combustion gas (main injection). The fuel injected at the time of main injection is burned as if it were the fuel injected at the time of pilot injection, so the ignition delay period is shortened, the rise in combustion pressure in the initial stage of the combustion process becomes slow, and combustion noise is reduced. Increase is suppressed.

こうした分割噴射では、燃焼騒音を最も抑制することのできる最適なパイロット噴射量(最適値)が存在する。パイロット噴射量がこの最適値よりも少ないと、メイン噴射の着火遅れ期間が長くなって燃焼騒音が大きくなる。逆に、パイロット噴射量が最適値よりも多いと、パイロット噴射時の噴射燃料が急激に燃焼して、これが燃焼騒音の発生の原因となり得る。   In such divided injection, there is an optimum pilot injection amount (optimum value) that can most suppress the combustion noise. If the pilot injection amount is less than the optimum value, the ignition delay period of the main injection becomes long and the combustion noise increases. Conversely, if the pilot injection amount is greater than the optimum value, the injected fuel at the time of pilot injection burns rapidly, which can cause combustion noise.

そこで、例えば特許文献1には、パイロット噴射量を最適値となるように制御することで、燃焼騒音を効果的に低減する技術が記載されている。この技術では、エンジンの振動を、シリンダブロックに取付けられた加速度センサによって検出している。そして、検出したエンジン振動がしきい値を下回るまでパイロット噴射量を順次設定量ずつ増量し、しきい値を下回ったときには、その直前におけるパイロット噴射量を保持するようにしている。
特開平7−12002号公報(第4頁、図1)
Thus, for example, Patent Document 1 describes a technique for effectively reducing combustion noise by controlling the pilot injection amount to be an optimum value. In this technique, the vibration of the engine is detected by an acceleration sensor attached to the cylinder block. The pilot injection amount is sequentially increased by a set amount until the detected engine vibration falls below the threshold value. When the detected engine vibration falls below the threshold value, the pilot injection amount immediately before that is held.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-12002 (page 4, FIG. 1)

ところが、上記特許文献1に記載された技術では、加速度センサがシリンダブロックに取付けられているため、燃焼圧力に基づく振動を検出するだけでなく、それ以外の振動、例えばピストンがシリンダボアの壁面に当ったときに発生する振動、カムシャフトのカムがバルブやバルブリフタを押下げるときに発生する振動等も併せて検出する。従って、こうした燃焼圧力に基づく振動以外の振動も含まれた検出値を用いる上記技術では、パイロット噴射量を補正すべきか否かの判定精度が低くなる。その結果、大きな燃焼騒音が発生しているにも拘らずパイロット噴射量を保持してしまって燃焼騒音を抑制できなかったり、燃焼騒音が十分小さくなっているにも拘わらず、パイロット噴射量を不要に増量補正してしまうおそれがある。   However, in the technique described in Patent Document 1, since the acceleration sensor is attached to the cylinder block, not only the vibration based on the combustion pressure is detected but also other vibrations, for example, the piston hits the wall surface of the cylinder bore. In addition, vibration generated when the camshaft cam depresses the valve or valve lifter is also detected. Therefore, in the above technique using the detection value including vibration other than vibration based on the combustion pressure, the accuracy of determination as to whether or not to correct the pilot injection amount is low. As a result, the pilot injection amount is maintained even though large combustion noise is generated, and the combustion noise cannot be suppressed, or the pilot injection amount is unnecessary even though the combustion noise is sufficiently low. There is a risk of increasing the amount of correction.

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、パイロット噴射量の補正の要否を的確に把握したうえでそのパイロット噴射量を補正して燃焼騒音を低減することのできる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to accurately grasp the necessity of correcting the pilot injection amount and then correct the pilot injection amount to reduce combustion noise. It is an object of the present invention to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine.

一般に、内燃機関の筒内圧力は、主にピストンの往復動に伴い変化する圧力(圧縮圧力)と、燃料の燃焼に伴い変化する圧力(燃焼圧力)とからなる。これらの圧縮圧力及び燃焼圧力はピストン、シリンダヘッド等への加振力となる。これらの圧力によってピストン、シリンダヘッド等が振動し、その振動が機関各部を通じてシリンダブロックの壁面等に伝達される。これらの振動が空気の振動(音波)として伝わって騒音を引き起す場合がある。   In general, the in-cylinder pressure of an internal combustion engine mainly includes a pressure (compression pressure) that changes with the reciprocation of a piston, and a pressure (combustion pressure) that changes with the combustion of fuel. These compression pressures and combustion pressures serve as excitation forces for pistons, cylinder heads and the like. These pressures vibrate pistons, cylinder heads, and the like, and the vibrations are transmitted to the wall surface of the cylinder block through the various parts of the engine. These vibrations may be transmitted as air vibrations (sound waves) and cause noise.

一方、必要量の燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて噴射する分割噴射を行う内燃機関にあっては、パイロット噴射量を最適値となるように補正することで、燃焼騒音を効果的に抑制できることがわかっている。   On the other hand, in an internal combustion engine that performs split injection in which the required amount of fuel is divided into pilot injection and main injection, the combustion noise is effectively suppressed by correcting the pilot injection amount to an optimum value. I know I can.

本件発明者らは、パイロット噴射量の補正の要否、さらには補正の必要な場合に増量・減量のいずれの方向の補正をすればよいのかを決める際の指針を種々検討したところ、以下の知見を得た。   The inventors of the present invention have examined various guidelines for determining whether or not to correct the pilot injection amount, and further, in which direction of increase or decrease should be corrected when correction is necessary. Obtained knowledge.

(i)燃焼圧力からその時間微分値である変化率を計算すると、パイロット噴射及びメイン噴射の各々については、変化率の最大値と燃焼騒音との間にさほど強い相関関係がみられないか、あるいは相関関係がほとんどみられない。これに対し、パイロット噴射及びメイン噴射について、両変化率の最大値の和と燃焼騒音との間には強い相関関係がみられる。   (I) When calculating the rate of change, which is the time differential value, from the combustion pressure, for each of the pilot injection and the main injection, is there a strong correlation between the maximum value of the rate of change and the combustion noise? Or there is almost no correlation. On the other hand, for the pilot injection and the main injection, a strong correlation is found between the sum of the maximum values of both change rates and the combustion noise.

従って、両変化率の最大値の和を燃焼騒音の代用値として用いれば、パイロット噴射量の補正の要否を判断することが可能である。
(ii)パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値が大きい場合、パイロット噴射量が適正値よりも多いために燃焼圧力が急激に変化していると考えられる。これとは逆に、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値が小さい場合、パイロット噴射量が適正値よりも少ないために燃焼圧力の変化が緩やかであると考えられる。
Therefore, if the sum of the maximum values of both change rates is used as a substitute value for the combustion noise, it is possible to determine whether or not the pilot injection amount needs to be corrected.
(Ii) When the maximum value of the change rate of the combustion pressure at the time of pilot injection is large, it is considered that the combustion pressure is changing rapidly because the pilot injection amount is larger than the appropriate value. On the contrary, when the maximum value of the change rate of the combustion pressure at the time of pilot injection is small, it is considered that the change of the combustion pressure is moderate because the pilot injection amount is smaller than the appropriate value.

従って、上記(i)において、パイロット噴射量の補正が必要であると判断された場合には、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値と、燃焼騒音に基づき設定した目標値との比較により、増量補正すべきか減量補正すべきかを判断することが可能である。   Therefore, if it is determined in the above (i) that the pilot injection amount needs to be corrected, the maximum value of the change rate of the combustion pressure during pilot injection is compared with the target value set based on the combustion noise. Thus, it is possible to determine whether to increase or decrease.

ところで、内燃機関の運転中に燃焼圧力のみを直接検出することは難しい。燃焼圧力だけでなく圧縮圧力も同時に変化しているからである。そこで、筒内圧力を検出することが考えられる。しかし、前述したように筒内圧力には圧縮圧力も含まれる。そのため、単に筒内圧力の変化率を算出すると、圧縮圧力に燃焼圧力が重畳した形の圧力の変化率しか得られない。但し、圧縮圧力は計算で別途求めることが可能である。そこで、この筒内圧力の変化率から圧縮圧力の変化率を減算することで、燃焼圧力のみの変化率を求めることが可能である。   By the way, it is difficult to directly detect only the combustion pressure during operation of the internal combustion engine. This is because not only the combustion pressure but also the compression pressure changes simultaneously. Therefore, it is conceivable to detect the in-cylinder pressure. However, as described above, the in-cylinder pressure includes the compression pressure. Therefore, if the rate of change of the in-cylinder pressure is simply calculated, only the rate of change of pressure in the form in which the combustion pressure is superimposed on the compression pressure can be obtained. However, the compression pressure can be obtained separately by calculation. Therefore, the change rate of only the combustion pressure can be obtained by subtracting the change rate of the compression pressure from the change rate of the in-cylinder pressure.

上記知見に基づき、請求項1に記載の発明では、燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて内燃機関の気筒毎の燃焼室内へ噴射するとともに、パイロット噴射量を調整することで燃焼騒音を抑制するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記パイロット噴射及び前記メイン噴射の各々について、燃焼圧力の変化率の最大値を算出する最大値算出手段と、前記最大値算出手段による両最大値の和を求め、その和が、燃焼騒音についての許容範囲の上限値に対応する判定値よりも大きいときのみパイロット噴射量を補正するパイロット噴射量補正手段とを備えている。   Based on the above knowledge, in the first aspect of the invention, fuel is divided into pilot injection and main injection and injected into the combustion chamber of each cylinder of the internal combustion engine, and combustion noise is suppressed by adjusting the pilot injection amount. In the internal combustion engine fuel injection control apparatus configured as described above, for each of the pilot injection and the main injection, a maximum value calculating means for calculating the maximum value of the change rate of the combustion pressure, and both maximum values by the maximum value calculating means Pilot injection amount correcting means for calculating the sum and correcting the pilot injection amount only when the sum is larger than a determination value corresponding to the upper limit value of the allowable range for the combustion noise is provided.

上記の構成によれば、最大値算出手段では、パイロット噴射及びメイン噴射の各々について、燃焼圧力の変化率の最大値が算出される。また、パイロット噴射量補正手段では、パイロット噴射及びメイン噴射の両方について、最大値算出手段による燃焼圧力の変化率の最大値の和が算出される。そして、その和と、燃焼騒音について許容し得る上限値に対応する判定値とが比較される。和が判定値以下の場合には、燃焼騒音が許容できるレベルにあり、和が判定値よりも大きい場合には、燃焼騒音が許容レベルを越えているといえる。これらのことから、パイロット噴射量補正手段では、両最大値の和が判定値以下である場合にはパイロット噴射量の補正が不要であり、判定値よりも大きい場合にはパイロット噴射量の補正が必要であると判断される。そして、この判断結果に基づき、前者の場合に補正が行われず、後者の場合に補正が行われることで、パイロット噴射量を適正値にして燃焼騒音を抑制することが可能となる。   According to the above configuration, the maximum value calculation means calculates the maximum value of the change rate of the combustion pressure for each of the pilot injection and the main injection. The pilot injection amount correcting means calculates the sum of the maximum values of the change rate of the combustion pressure by the maximum value calculating means for both the pilot injection and the main injection. Then, the sum is compared with a determination value corresponding to an upper limit value allowable for combustion noise. When the sum is less than or equal to the determination value, the combustion noise is at an acceptable level, and when the sum is greater than the determination value, it can be said that the combustion noise exceeds the allowable level. For these reasons, the pilot injection amount correction means does not need to correct the pilot injection amount when the sum of both maximum values is equal to or smaller than the determination value, and corrects the pilot injection amount when the sum is larger than the determination value. It is judged necessary. Based on this determination result, correction is not performed in the former case, and correction is performed in the latter case, so that the pilot injection amount can be set to an appropriate value and combustion noise can be suppressed.

また、請求項2に記載の発明では、上記請求項1に記載の発明において、前記気筒内の圧力を検出する筒内圧力検出手段をさらに備え、前記最大値算出手段は、前記筒内圧力検出手段による筒内圧力の変化率の最大値から、ピストンの往復動に伴い変化する圧縮圧力の変化率の最大値を減算することにより、前記燃焼圧力の変化率を算出するものであるとする。   The invention according to claim 2 further comprises in-cylinder pressure detecting means for detecting the pressure in the cylinder in the invention according to claim 1, wherein the maximum value calculating means is configured to detect the in-cylinder pressure. It is assumed that the change rate of the combustion pressure is calculated by subtracting the maximum value of the change rate of the compression pressure that changes as the piston reciprocates from the maximum value of the change rate of the in-cylinder pressure by the means.

上記の構成によれば、内燃機関の筒内圧力が筒内圧力検出手段によって検出される。この筒内圧力には、上述したように、燃焼圧力に加え圧縮圧力が含まれている。パイロット噴射及びメイン噴射における圧縮圧力については、機関運転中でなくても、別途算出可能である。このことから、最大値算出手段では、パイロット噴射及びメイン噴射の各々について、筒内圧力検出手段によって検出された筒内圧力の変化率の最大値が算出される。そして、この最大値から、パイロット噴射及びメイン噴射における圧縮圧力の変化率の最大値が減算される。これらの減算により、パイロット噴射及びメイン噴射における燃焼圧力の変化率の最大値を高い精度で求めることができる。   According to said structure, the cylinder pressure of an internal combustion engine is detected by the cylinder pressure detection means. As described above, the in-cylinder pressure includes the compression pressure in addition to the combustion pressure. The compression pressure in the pilot injection and the main injection can be calculated separately even when the engine is not operating. From this, the maximum value calculating means calculates the maximum value of the rate of change of the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means for each of the pilot injection and the main injection. Then, the maximum value of the change rate of the compression pressure in the pilot injection and the main injection is subtracted from this maximum value. By these subtractions, the maximum value of the change rate of the combustion pressure in the pilot injection and the main injection can be obtained with high accuracy.

さらに、請求項3に記載の発明では、請求項1又は2に記載の発明において、前記最大値算出手段による前記パイロット噴射についての変化率の最大値と、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する目標値とを比較する比較手段をさらに備え、前記パイロット噴射量補正手段は、前記比較手段により前記変化率の最大値が前記目標値よりも大きいと前記パイロット噴射量を減量補正し、前記変化率の最大値が前記目標値以下であると前記パイロット噴射量を増量補正するものであるとする。   Furthermore, in the invention of claim 3, in the invention of claim 1 or 2, the maximum value of the rate of change for the pilot injection by the maximum value calculation means and the pilot for making the combustion noise an appropriate value. Comparing means for comparing with a target value corresponding to the injection amount is further provided, and the pilot injection amount correcting means reduces the pilot injection amount when the maximum value of the change rate is larger than the target value by the comparing means. When the maximum value of the change rate is equal to or less than the target value, the pilot injection amount is corrected to be increased.

上記の構成によれば、パイロット噴射量補正手段により、両最大値の和が判定値よりも大きいと判定された場合には、燃焼騒音が大きいため、パイロット噴射量の補正が必要となる。この場合には、比較手段において、最大値算出手段によるパイロット噴射についての変化率の最大値と、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する目標値とが比較される。比較の結果、変化率の最大値が目標値よりも大きいと判定された場合には、例えば燃焼噴射弁の個体間のばらつき、経時変化などにより、パイロット噴射量が適正値よりも多い方へずれており、パイロット噴射時の噴射燃料が急激に燃焼して、燃焼騒音が発生するおそれがあると考えられる。これに対し、変化率の最大値が目標値以下であると判定された場合には、パイロット噴射量が適正値よりも少ない側へずれ、メイン噴射の着火遅れ期間が長くなって燃焼騒音が増大するおそれがあると考えられる。これらのことから、パイロット噴射量補正手段では、変化率の最大値が目標値よりも大きい場合にはパイロット噴射量が減量補正され、同最大値が目標値以下である場合にはパイロット噴射量が増量補正される。これらの補正により、パイロット噴射量を適正値に近づけ、燃焼騒音を小さくすることが可能となる。   According to the above configuration, when the pilot injection amount correcting means determines that the sum of both maximum values is larger than the determination value, the combustion noise is large, and thus the pilot injection amount needs to be corrected. In this case, the comparison means compares the maximum value of the change rate for the pilot injection by the maximum value calculation means with the target value corresponding to the pilot injection amount for making the combustion noise an appropriate value. As a result of comparison, if it is determined that the maximum value of the rate of change is larger than the target value, the pilot injection amount will deviate more than the appropriate value due to, for example, variations among individual combustion injectors or changes over time. Therefore, it is considered that the injected fuel at the time of pilot injection burns rapidly and combustion noise may be generated. On the other hand, when it is determined that the maximum value of the change rate is equal to or less than the target value, the pilot injection amount shifts to a smaller side than the appropriate value, and the ignition delay period of the main injection becomes longer and the combustion noise increases. It is thought that there is a risk. Therefore, the pilot injection amount correction means corrects the pilot injection amount when the maximum value of the change rate is larger than the target value, and reduces the pilot injection amount when the maximum value is less than the target value. The increase is corrected. These corrections make it possible to bring the pilot injection amount close to an appropriate value and reduce the combustion noise.

以下、本発明を具体化した一実施形態について説明する。
図1は、車両に搭載されたディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)11の概略構成を示している。エンジン11は、複数の気筒12を有するシリンダブロック13と、その上に配置されるシリンダヘッド14とを備えて構成されている。各気筒12内にはピストン15が往復動可能に収容されている。各ピストン15はコネクティングロッド16を介し、エンジン11の出力軸であるクランクシャフト(図示略)に連結されている。各ピストン15の往復運動は、コネクティングロッド16によって回転運動に変換された後、クランクシャフトに伝達される。
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 11 mounted on a vehicle. The engine 11 includes a cylinder block 13 having a plurality of cylinders 12 and a cylinder head 14 disposed thereon. A piston 15 is accommodated in each cylinder 12 so as to be able to reciprocate. Each piston 15 is connected via a connecting rod 16 to a crankshaft (not shown) that is an output shaft of the engine 11. The reciprocating motion of each piston 15 is converted into rotational motion by the connecting rod 16 and then transmitted to the crankshaft.

エンジン11には、気筒12毎に燃焼室17が設けられている。各燃焼室17には、吸気通路18及び排気通路19が接続されている。
シリンダヘッド14には、気筒12毎の燃焼室17に燃料を噴射する燃料噴射弁21が取付けられている。各燃料噴射弁21は電磁弁及び針弁(いずれも図示略)を備えており、この電磁弁に対する通電を制御することにより、燃料噴射弁21から各燃焼室17への燃料噴射が制御される。気筒12毎の燃料噴射弁21は、共通の畜圧配管であるコモンレール22に接続されており、針弁がリフトして燃料噴射弁21が開弁している間、コモンレール22内の燃料が、燃料噴射弁21の噴孔から対応する燃焼室17へ噴射される。コモンレール22には、燃料噴射圧に相当する比較的高い圧力が蓄積されている。この畜圧を実現するために、コモンレール22は、供給配管を介してサプライポンプ(いずれも図示略)に接続されている。サプライポンプは、燃料タンクから燃料を吸入するとともに、エンジン11の回転に同期するカムによってプランジャを往復動させ、燃料を所定圧に高めてコモンレール22に供給する。
The engine 11 is provided with a combustion chamber 17 for each cylinder 12. An intake passage 18 and an exhaust passage 19 are connected to each combustion chamber 17.
A fuel injection valve 21 that injects fuel into the combustion chamber 17 of each cylinder 12 is attached to the cylinder head 14. Each fuel injection valve 21 is provided with an electromagnetic valve and a needle valve (both not shown), and the fuel injection from the fuel injection valve 21 to each combustion chamber 17 is controlled by controlling the energization of the electromagnetic valve. . The fuel injection valve 21 for each cylinder 12 is connected to a common rail 22 that is a common stock pressure pipe. While the needle valve is lifted and the fuel injection valve 21 is opened, the fuel in the common rail 22 is The fuel is injected from the injection hole of the fuel injection valve 21 into the corresponding combustion chamber 17. A relatively high pressure corresponding to the fuel injection pressure is accumulated in the common rail 22. In order to realize this stock pressure, the common rail 22 is connected to a supply pump (both not shown) via a supply pipe. The supply pump sucks fuel from the fuel tank and reciprocates the plunger by a cam synchronized with the rotation of the engine 11 to increase the fuel to a predetermined pressure and supply the fuel to the common rail 22.

そして、吸気通路18を通って気筒12内に導入され、かつピストン15により圧縮された高温かつ高圧の吸入空気に、燃料噴射弁21から燃料が噴射される。噴射された燃料は自己着火して燃焼する。このときに生じた燃焼ガスによりピストン15が往復動され、クランクシャフトが回転されて、エンジン11の駆動力(出力トルク)が得られる。   Then, fuel is injected from the fuel injection valve 21 into the high-temperature and high-pressure intake air introduced into the cylinder 12 through the intake passage 18 and compressed by the piston 15. The injected fuel self-ignites and burns. The piston 15 is reciprocated by the combustion gas generated at this time, the crankshaft is rotated, and the driving force (output torque) of the engine 11 is obtained.

エンジン11における燃焼過程は、予混合燃焼期間とそれに続く拡散燃焼期間とに大別される。予混合燃焼期間では、燃焼室17内に噴射された燃料が可燃混合気となって自己着火することにより、燃料の燃焼が急激に進行する。拡散燃焼期間では、予混合燃焼期間で燃焼室17内に生成された燃焼ガス中に燃料が噴射されることになるため、同燃料の燃焼が継続して行われる。   The combustion process in the engine 11 is roughly divided into a premixed combustion period and a subsequent diffusion combustion period. In the premixed combustion period, the fuel injected into the combustion chamber 17 becomes a combustible air-fuel mixture and self-ignites, so that the fuel combustion proceeds rapidly. In the diffusion combustion period, the fuel is injected into the combustion gas generated in the combustion chamber 17 during the premixed combustion period, so that the fuel is continuously burned.

ところで、予混合燃焼期間では、上記のように燃焼が急激に進行するため、燃焼室17内における燃焼圧力の変化率(上昇率)が大きくなる傾向にある。従って、この予混合燃焼期間が長くなると、すなわち自己着火によって急激に燃焼する燃料の割合が増加すると、燃焼騒音の増大を招くこととなる。   By the way, in the premixed combustion period, since the combustion proceeds rapidly as described above, the change rate (increase rate) of the combustion pressure in the combustion chamber 17 tends to increase. Therefore, if this premixed combustion period becomes long, that is, if the proportion of fuel that burns rapidly by self-ignition increases, combustion noise increases.

こうした燃焼騒音の増大を抑制するために、本実施形態のエンジン11では、燃料噴射に際し、必要量の燃料を一時に噴射する「通常噴射」に加え、必要量の燃料を「パイロット噴射」と「メイン噴射」とに分けて噴射する「分割噴射」を行うようにしている。分割噴射では、燃焼室17内に噴射すべき燃料のうち、一部の燃料を噴射(パイロット噴射)した後、その燃料噴射を一旦中断する。そして、パイロット噴射により噴射された燃料が着火状態となったときに、再度、残りの燃料を噴射(メイン噴射)する。こうしたパイロット噴射の実行により予混合燃焼期間が短縮され、自己着火によって急激に燃焼する燃料の割合が減少するため、燃焼圧力の上昇が緩慢になり、燃焼騒音の増大が抑制される。なお、図においてはパイロット噴射を「P噴射」と表記し、メイン噴射を「M噴射」と表記する場合がある。   In order to suppress such an increase in combustion noise, in the engine 11 of this embodiment, in the fuel injection, in addition to “normal injection” in which a required amount of fuel is injected at a time, the required amount of fuel is “pilot injection” and “ “Split injection” is performed in which the fuel is divided into “main injection”. In the split injection, after a part of the fuel to be injected into the combustion chamber 17 is injected (pilot injection), the fuel injection is temporarily interrupted. Then, when the fuel injected by the pilot injection is ignited, the remaining fuel is injected again (main injection). By executing such pilot injection, the premixed combustion period is shortened, and the proportion of fuel that burns rapidly by self-ignition decreases. Therefore, the increase in combustion pressure becomes slow, and the increase in combustion noise is suppressed. In the figure, pilot injection may be expressed as “P injection” and main injection may be expressed as “M injection”.

車両には、エンジン11の運転に係る各種状態量を検出するために各種センサが設けられている。例えば、クランクシャフトの近傍には、同シャフトが所定角度回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ26が配置されている。このパルス信号は、クランクシャフトの回転角度であるクランク角、同シャフトの時間当りの回転数であるエンジン回転速度等の算出に用いられる。シリンダヘッド14には、筒内圧力Pを検出する筒内圧力検出手段として筒内圧センサ27が取付けられている。シリンダブロック13には、エンジン11内を流れる冷却水の温度である冷却水温を検出する水温センサ28が取付けられている。   The vehicle is provided with various sensors for detecting various state quantities related to the operation of the engine 11. For example, a crank angle sensor 26 that outputs a pulse signal every time the shaft rotates by a predetermined angle is disposed near the crankshaft. This pulse signal is used to calculate a crank angle that is the rotation angle of the crankshaft, an engine speed that is the number of rotations of the shaft per time, and the like. An in-cylinder pressure sensor 27 is attached to the cylinder head 14 as in-cylinder pressure detection means for detecting the in-cylinder pressure P. A water temperature sensor 28 that detects the temperature of the cooling water that is the temperature of the cooling water flowing in the engine 11 is attached to the cylinder block 13.

また、吸気通路18には、同通路18を流れる空気の量である吸入空気量を検出する吸入空気量センサ29と、吸入空気の圧力である吸気圧力を検出する吸気圧センサ30とがそれぞれ取付けられている。コモンレール22には、その内部に蓄圧された燃料の圧力であるレール圧を検出するレール圧センサ31が設けられている。   An intake air amount sensor 29 that detects an intake air amount that is the amount of air flowing through the passage 18 and an intake pressure sensor 30 that detects an intake pressure that is the pressure of the intake air are respectively attached to the intake passage 18. It has been. The common rail 22 is provided with a rail pressure sensor 31 that detects a rail pressure that is a pressure of fuel accumulated in the common rail 22.

さらに、アクセルペダル(図示略)の近傍には、運転者による同ペダルの踏込量であるアクセル踏込み量を検出するアクセルセンサ32が設けられている。
前記各種センサ26〜32の検出値に基づきエンジン11の各部を制御するために、車両には電子制御装置35が設けられている。電子制御装置35はマイクロコンピュータを中心として構成されており、中央処理装置(CPU)が、読出し専用メモリ(ROM)に記憶されている制御プログラム、初期データ、制御マップ等に従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。CPUによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ(RAM)において一時的に記憶される。
Further, an accelerator sensor 32 is provided in the vicinity of an accelerator pedal (not shown) for detecting an accelerator depression amount that is a depression amount of the pedal by the driver.
In order to control each part of the engine 11 based on the detection values of the various sensors 26 to 32, an electronic control device 35 is provided in the vehicle. The electronic control unit 35 is configured around a microcomputer, and a central processing unit (CPU) performs arithmetic processing according to a control program, initial data, a control map, etc. stored in a read-only memory (ROM). Various controls are executed based on the calculation result. The calculation result by the CPU is temporarily stored in a random access memory (RAM).

前記電子制御装置35による各種制御の1つとして燃料噴射弁21の燃料噴射制御がある。この燃料噴射制御では、前述したように、必要量の燃料を一時に噴射する「通常噴射」に加え、必要量の燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて噴射する「分割噴射」が行われる。   One of various controls by the electronic control unit 35 is fuel injection control of the fuel injection valve 21. In this fuel injection control, as described above, in addition to “normal injection” in which a required amount of fuel is injected at a time, “divided injection” in which a required amount of fuel is divided into pilot injection and main injection is performed.

通常噴射における燃料噴射制御に際しては、電子制御装置35は、エンジン11の運転条件に応じた燃料の基本噴射量及び噴射時期を算出する。また、その算出した基本噴射量に対し必要な補正を行うことで、目標噴射量を算出する。さらに、そのときのエンジン回転速度やレール圧に応じて、上記目標噴射量に応じた量の噴射に必要な噴射時間を算出する。   In the fuel injection control in the normal injection, the electronic control unit 35 calculates the basic fuel injection amount and the injection timing according to the operating conditions of the engine 11. Further, the target injection amount is calculated by performing necessary corrections on the calculated basic injection amount. Furthermore, the injection time required for the injection of the amount corresponding to the target injection amount is calculated according to the engine speed and the rail pressure at that time.

そして、上記噴射時期になると、電子制御装置35は、電磁弁に対する通電を制御して針弁をリフトさせることにより燃料噴射弁21を開弁させ、コモンレール22から供給される高圧燃料の各気筒12への噴射を開始する。その後、算出された噴射時間にわたり燃料噴射弁21を開弁状態に保持して必要な量の燃料噴射を行った後、同燃料噴射弁21を閉弁して燃料噴射を終了する。   When the injection timing comes, the electronic control unit 35 opens the fuel injection valve 21 by controlling energization to the electromagnetic valve to lift the needle valve, and each cylinder 12 of high-pressure fuel supplied from the common rail 22 is opened. Start injection into Thereafter, the fuel injection valve 21 is held open for the calculated injection time to perform a required amount of fuel injection, and then the fuel injection valve 21 is closed to terminate the fuel injection.

一方、分割噴射時の燃料噴射制御においては、電子制御装置35は、上記基本噴射量を基本パイロット噴射量と基本メイン噴射量とに分配する。また、それら両基本噴射量に対し必要な補正を行うことで、目標パイロット噴射量及び目標メイン噴射量をそれぞれ算出する。さらに、そのときのエンジン回転速度やレール圧に応じた両噴射における噴射時間、すなわちパイロット噴射時間とメイン噴射時間とを算出する。   On the other hand, in the fuel injection control at the time of split injection, the electronic control unit 35 distributes the basic injection amount into the basic pilot injection amount and the basic main injection amount. Further, the target pilot injection amount and the target main injection amount are respectively calculated by performing necessary corrections on both the basic injection amounts. Furthermore, the injection time in both injections according to the engine speed and the rail pressure at that time, that is, the pilot injection time and the main injection time are calculated.

そして、電子制御装置35は、上記燃料の噴射時期になると、パイロット噴射時間にわたり電磁弁の通電制御を通じて針弁をリフトさせることにより燃料噴射弁21を開弁させ、上記目標パイロット噴射量分の微少量の燃料を各気筒12に噴射した後、同燃料噴射弁21を一旦閉弁させる。そして、所定期間をおいて、再び同燃料噴射弁21を開弁させて燃料噴射を再開する。その後、メイン噴射時間にわたり同燃料噴射弁21を開弁させて、上記目標メイン噴射量分の燃料を噴射した後、燃料噴射を終了する。   Then, at the fuel injection timing, the electronic control unit 35 opens the fuel injection valve 21 by lifting the needle valve through the energization control of the solenoid valve over the pilot injection time, and makes the minute amount corresponding to the target pilot injection amount. After injecting a small amount of fuel into each cylinder 12, the fuel injection valve 21 is once closed. Then, after a predetermined period, the fuel injection valve 21 is opened again to resume fuel injection. Thereafter, the fuel injection valve 21 is opened over the main injection time to inject fuel for the target main injection amount, and then the fuel injection is terminated.

ここで、エンジン11の筒内圧力Pは、ピストン15の往復動に伴い変化する圧力(圧縮圧力)と、燃料の燃焼に伴い変化する圧力(燃焼圧力)とからなる。これらの圧縮圧力及び燃焼圧力は、ピストン15、シリンダヘッド14等への加振力となる。これらの圧力によってピストン15、シリンダヘッド14等が振動し、その振動がエンジン11の各構成部材を通じてシリンダブロック13の壁面等に伝達される。この振動が空気の振動(音波)として伝わって騒音を引き起す場合がある。   Here, the in-cylinder pressure P of the engine 11 includes a pressure (compression pressure) that changes as the piston 15 reciprocates and a pressure (combustion pressure) that changes as the fuel burns. These compression pressure and combustion pressure serve as an excitation force to the piston 15 and the cylinder head 14. Due to these pressures, the piston 15, the cylinder head 14, and the like vibrate, and the vibrations are transmitted to the wall surface of the cylinder block 13 through each component of the engine 11. This vibration may be transmitted as air vibration (sound wave) and cause noise.

一方、必要量の燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて噴射する上記分割噴射を行う本実施形態のエンジン11にあっては、パイロット噴射量を最適値となるように補正することで、燃焼騒音を効果的に抑制できることがわかっている。   On the other hand, in the engine 11 of the present embodiment that performs the divided injection in which a required amount of fuel is divided into pilot injection and main injection, combustion noise is corrected by correcting the pilot injection amount to an optimum value. It has been found that can be effectively suppressed.

本件発明者らは、パイロット噴射量の補正の要否、さらには補正の必要な場合に増量・減量のいずれの方向の補正をすればよいのかを決める際の指針を種々検討したところ、以下の知見を得た。   The inventors of the present invention have examined various guidelines for determining whether or not to correct the pilot injection amount, and further, in which direction of increase or decrease should be corrected when correction is necessary. Obtained knowledge.

(i)燃焼圧力からその時間微分値である変化率を計算すると、パイロット噴射及びメイン噴射の各々については、変化率の最大値と燃焼騒音との間に強い相関関係がみられないか、あるいはほとんど相関関係がみられない。これに対し、パイロット噴射及びメイン噴射について、変化率の最大値の和と燃焼騒音との間には強い相関関係がみられる。従って、これらの変化率の最大値の和を燃焼騒音の代用値として用いれば、パイロット噴射量の補正の要否を判断することが可能である。   (I) When the rate of change, which is a time differential value, is calculated from the combustion pressure, there is no strong correlation between the maximum value of the rate of change and the combustion noise for each of the pilot injection and the main injection, or There is almost no correlation. On the other hand, for the pilot injection and the main injection, a strong correlation is found between the sum of the maximum values of the change rates and the combustion noise. Therefore, if the sum of the maximum values of these change rates is used as a substitute value for the combustion noise, it is possible to determine whether or not it is necessary to correct the pilot injection amount.

ところで、エンジン11の運転中には、燃焼圧力だけでなく圧縮圧力も同時に変化していることから燃焼圧力のみを直接検出することは難しい。そこで、本実施形態では、筒内圧センサ27によって筒内圧力Pを検出するようにしている。しかし、前述したように筒内圧力Pには圧縮圧力も含まれる。そのため、単に筒内圧力Pの変化率を算出すると、圧縮圧力に燃焼圧力が重畳した形の圧力の変化率しか得られない。但し、圧縮圧力は計算によって求めることが可能である。そこで、この筒内圧力Pの変化率から圧縮圧力の変化率を減算することで、燃焼圧力の変化率を求めるようにしている。   By the way, during operation of the engine 11, not only the combustion pressure but also the compression pressure changes at the same time, so it is difficult to directly detect only the combustion pressure. Therefore, in this embodiment, the in-cylinder pressure P is detected by the in-cylinder pressure sensor 27. However, as described above, the in-cylinder pressure P includes the compression pressure. Therefore, if the rate of change of the in-cylinder pressure P is simply calculated, only the rate of change of pressure in the form in which the combustion pressure is superimposed on the compression pressure can be obtained. However, the compression pressure can be obtained by calculation. Therefore, the change rate of the combustion pressure is obtained by subtracting the change rate of the compression pressure from the change rate of the in-cylinder pressure P.

図2(A)〜(D)は、燃焼圧力の変化率を求める経緯を示している。具体的には、図2(A)は、分割噴射時における、燃料噴射弁21における針弁のリフト量の変化を示している。このリフト量が変化している期間は、パイロット噴射時及びメイン噴射時に相当する。図2(B)中の実線は、上記針弁のリフトに伴い変化する筒内圧力Pを示し、二点鎖線はピストン15の往復動に伴い変化する圧縮圧力を示している。圧縮圧力は燃焼圧力よりもゆっくりと変化する。そのため、燃焼圧力が約1KHz〜3KHzという高い周波数で変化するのに対し、圧縮圧力は数100Hzという低い周波数で変化する。なお、筒内圧力Pは、筒内圧センサ27による計測値であり、圧縮圧力は計算により求めたものである。   FIGS. 2A to 2D show the process for obtaining the rate of change of the combustion pressure. Specifically, FIG. 2A shows a change in the lift amount of the needle valve in the fuel injection valve 21 at the time of split injection. The period during which the lift amount changes corresponds to the pilot injection and the main injection. The solid line in FIG. 2B indicates the in-cylinder pressure P that varies with the lift of the needle valve, and the two-dot chain line indicates the compression pressure that varies with the reciprocation of the piston 15. The compression pressure changes more slowly than the combustion pressure. Therefore, the combustion pressure changes at a high frequency of about 1 KHz to 3 KHz, while the compression pressure changes at a low frequency of several hundred Hz. The in-cylinder pressure P is a value measured by the in-cylinder pressure sensor 27, and the compression pressure is obtained by calculation.

図2(C)中の実線は、上記図2(B)中の筒内圧力Pの変化率(時間微分値)を示し、図2(C)中の二点鎖線は、上記図2(B)中の圧縮圧力の変化率(時間微分値)を示している。この図2(C)において、筒内圧力Pの変化率は、圧縮圧力の変化率と燃焼圧力の変化率との和である。   The solid line in FIG. 2 (C) shows the rate of change (time differential value) of the in-cylinder pressure P in FIG. 2 (B), and the two-dot chain line in FIG. ) Shows the rate of change (time differential value) of the compression pressure. In FIG. 2C, the change rate of the in-cylinder pressure P is the sum of the change rate of the compression pressure and the change rate of the combustion pressure.

図2(D)は、図2(C)における筒内圧力Pの変化率と圧縮圧力の変化率との偏差、すなわち、燃焼圧力の変化率を示している。この図2(D)中、パイロット噴射時における最大値をΔdPpとし、メイン噴射時における最大値をΔdPmとする。   FIG. 2 (D) shows the deviation between the rate of change of in-cylinder pressure P and the rate of change of compression pressure in FIG. 2 (C), that is, the rate of change of combustion pressure. In FIG. 2D, the maximum value during pilot injection is ΔdPp, and the maximum value during main injection is ΔdPm.

図3は、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔdPpを種々変化させた場合の燃焼騒音を測定した結果を示している。この図3から、両者には強い相関関係がみられないことがわかる。また、図4は、メイン噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔdPmを種々変化させた場合の燃焼騒音を測定した結果を示している。この図4から、両者には相関関係がほとんどみられないことがわかる。   FIG. 3 shows the result of measuring the combustion noise when the maximum value ΔdPp of the change rate of the combustion pressure during pilot injection is variously changed. It can be seen from FIG. 3 that there is no strong correlation between the two. FIG. 4 shows the result of measuring the combustion noise when the maximum value ΔdPm of the change rate of the combustion pressure during main injection is variously changed. It can be seen from FIG. 4 that there is almost no correlation between the two.

一方、図5は、両最大値ΔdPp,ΔdPmの和ΔdPを種々変化させた場合の燃焼騒音を測定した結果を示している。この図から、和ΔdP(=ΔdPp+ΔdPm)が小さいときには燃焼騒音が小さく、和ΔdPが大きくなるに従い燃焼騒音が大きくなること、すなわち、両者の間には正の比例関係がみられることがわかる。   On the other hand, FIG. 5 shows the measurement result of the combustion noise when the sum ΔdP of the maximum values ΔdPp and ΔdPm is variously changed. From this figure, it can be seen that when the sum ΔdP (= ΔdPp + ΔdPm) is small, the combustion noise is small, and as the sum ΔdP increases, the combustion noise increases, that is, a positive proportional relationship is observed between the two.

(ii)パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔdPpが大きい場合には、パイロット噴射量が適正値よりも多いために燃焼圧力が急激に変化し、また、同変化率の最大値ΔdPpが小さい場合には、パイロット噴射量が適正値よりも少ないために燃焼圧力の変化が緩やかであると考えられる。   (Ii) When the maximum value ΔdPp of the change rate of combustion pressure at the time of pilot injection is large, the combustion pressure changes rapidly because the pilot injection amount is larger than the appropriate value, and the maximum value ΔdPp of the same change rate When is small, it is considered that the change in the combustion pressure is moderate because the pilot injection amount is smaller than the appropriate value.

従って、上記(i)においてパイロット噴射量の補正が必要であると判断された場合、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔdPpと、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する値(以下、目標値という)とを比較することにより、増量補正すべきか減量補正すべきかといった補正の方向を判断することが可能である。   Therefore, if it is determined in (i) that the pilot injection amount needs to be corrected, the maximum value ΔdPp of the change rate of the combustion pressure at the time of pilot injection and the pilot injection amount for setting the combustion noise to an appropriate value are set. By comparing with a corresponding value (hereinafter referred to as a target value), it is possible to determine the direction of correction such as whether to increase correction or decrease correction.

上記知見に基づき、電子制御装置35は、燃焼騒音抑制のためにパイロット噴射量を補正するようにしている。図6のフローチャートは、パイロット噴射量を補正するルーチンを示している。このパイロット噴射量補正ルーチンは、所定の実行条件が満たされたときに行われる。所定の実行条件とは、例えば、アイドル時等、エンジン11の運転状態が安定している、いわゆる定常状態にあることである。   Based on the above knowledge, the electronic control unit 35 corrects the pilot injection amount in order to suppress combustion noise. The flowchart of FIG. 6 shows a routine for correcting the pilot injection amount. This pilot injection amount correction routine is performed when a predetermined execution condition is satisfied. The predetermined execution condition is, for example, a so-called steady state in which the operating state of the engine 11 is stable, such as during idling.

電子制御装置35はまずステップ110において、筒内圧センサ27による筒内圧力Pを読み込む。前述したように、この筒内圧力Pには、燃焼圧力だけでなく圧縮圧力も含まれている。続いて、ステップ120において、前記ステップ110での筒内圧力Pの時間微分値である変化率を算出する。   The electronic control unit 35 first reads in-cylinder pressure P from the in-cylinder pressure sensor 27 in step 110. As described above, this in-cylinder pressure P includes not only the combustion pressure but also the compression pressure. Subsequently, in step 120, a change rate that is a time differential value of the in-cylinder pressure P in step 110 is calculated.

次に、ステップ130において燃焼圧力の時間微分値である変化率を算出する。具体的には、前記ステップ120での筒内圧力Pの変化率から、別途、ピストン15の位置、圧縮比、過給圧、EGR率等に基づいて算出した圧縮圧力の変化率を減算する。減算結果が燃焼圧力の変化率となる。   Next, in step 130, a change rate that is a time differential value of the combustion pressure is calculated. Specifically, the rate of change of the compression pressure calculated based on the position of the piston 15, the compression ratio, the supercharging pressure, the EGR rate, etc. is subtracted from the rate of change of the in-cylinder pressure P in step 120. The subtraction result is the change rate of the combustion pressure.

そして、ステップ140において、前記ステップ130での燃焼圧力の変化率に基づき、パイロット噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔdPpを算出する。また、ステップ150において、メイン噴射時における燃焼圧力の変化率の最大値ΔdPmを算出する。次に、ステップ160において、前記ステップ140での最大値ΔdPpと前記ステップ150での最大値ΔdPmとの和ΔdP(=ΔdPp+ΔdPm)を算出する。前述したように、この和ΔdPと燃焼騒音との間には強い正の相関関係がみられる。   In step 140, based on the rate of change in combustion pressure in step 130, the maximum value ΔdPp of the rate of change in combustion pressure during pilot injection is calculated. In step 150, the maximum value ΔdPm of the change rate of the combustion pressure at the time of main injection is calculated. Next, in step 160, the sum ΔdP (= ΔdPp + ΔdPm) of the maximum value ΔdPp in step 140 and the maximum value ΔdPm in step 150 is calculated. As described above, there is a strong positive correlation between the sum ΔdP and the combustion noise.

次に、ステップ170において、前記ステップ160で求めた和ΔdPが、燃焼騒音についての許容範囲の上限値に対応する判定値ΔdPmaxよりも大きいかどうかを判定する。この判定条件が満たされていない(ΔdPmax≧ΔdP)と、燃焼騒音が適正なレベルに抑えられており、同燃焼騒音を抑制するためのパイロット噴射量の補正が不要である。このことから、その後の処理を行うことなくパイロット噴射量補正ルーチンを終了する。   Next, in step 170, it is determined whether the sum ΔdP obtained in step 160 is larger than a determination value ΔdPmax corresponding to the upper limit value of the allowable range for combustion noise. If this determination condition is not satisfied (ΔdPmax ≧ ΔdP), the combustion noise is suppressed to an appropriate level, and correction of the pilot injection amount for suppressing the combustion noise is unnecessary. Thus, the pilot injection amount correction routine is terminated without performing subsequent processing.

これに対し、ステップ170の判定条件が満たされている(ΔdPmax<ΔdP)と、燃焼騒音が適正レベルよりも大きく、パイロット噴射量を補正して燃焼騒音を適正レベルまで下げる必要がある。但し、このステップ170の判定処理だけでは、増量補正か減量補正かという補正の方向を把握することはできない。そこで、ステップ180で補正の方向を判断する処理を行う。具体的には、ステップ180では、前記ステップ140での最大値ΔdPpが目標値よりも大きいかどうかを判定する。ここで、目標値は、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応しており、エンジン11の運転状態、例えばエンジン回転速度、エンジン負荷等に応じて異なる。   On the other hand, if the determination condition of step 170 is satisfied (ΔdPmax <ΔdP), the combustion noise is larger than the appropriate level, and it is necessary to correct the pilot injection amount and lower the combustion noise to the appropriate level. However, only the determination process in step 170 cannot grasp the direction of the correction, ie, the increase correction or the decrease correction. Therefore, in step 180, processing for determining the direction of correction is performed. Specifically, in step 180, it is determined whether or not the maximum value ΔdPp in step 140 is larger than the target value. Here, the target value corresponds to the pilot injection amount for setting the combustion noise to an appropriate value, and varies depending on the operating state of the engine 11, for example, the engine speed, the engine load, and the like.

ステップ180の判定条件が満たされている状況としては、例えば、燃料噴射弁21の個体間のばらつき、経時変化等により、パイロット噴射量が指令値よりも多い方へずれ、パイロット噴射時に噴射された燃料が急激に燃焼していることが考えられる。この燃焼に伴う燃焼圧力の急激な上昇は燃焼騒音を増大させる一因となり得る。そのため、ステップ180の判定条件が満たされていると、ステップ190においてパイロット噴射量を減量補正して目標値に近づける。例えば、その時点でのパイロット噴射量から予め定めた一定値を減算し、その減算結果を新たなパイロット噴射量として設定する。   As a situation where the determination condition of step 180 is satisfied, for example, the pilot injection amount is deviated more than the command value due to variations among individual fuel injection valves 21, changes with time, etc., and the fuel was injected at the time of pilot injection. It is conceivable that the fuel is burning rapidly. This rapid increase in combustion pressure accompanying combustion can contribute to an increase in combustion noise. Therefore, if the determination condition of step 180 is satisfied, the pilot injection amount is corrected to decrease in step 190 to approach the target value. For example, a predetermined value is subtracted from the pilot injection amount at that time, and the subtraction result is set as a new pilot injection amount.

これに対し、ステップ180の判定条件が満たされていないと、パイロット噴射量が指令値よりも少ない方へずれ、メイン噴射の着火遅れ期間が長くなって燃焼騒音が増大するおそれがあると考えられることから、ステップ200においてパイロット噴射量を増量補正して目標値に近づける。例えば、その時点でのパイロット噴射量に対し予め定めた一定値を加算し、その加算結果を新たなパイロット噴射量として設定する。そして、ステップ190又は200の処理を経た後に、パイロット噴射量補正ルーチンを終了する。   On the other hand, if the determination condition of step 180 is not satisfied, the pilot injection amount is shifted to a direction smaller than the command value, and it is considered that the ignition delay period of main injection becomes longer and combustion noise may increase. For this reason, in step 200, the pilot injection amount is corrected to be increased to approach the target value. For example, a predetermined constant value is added to the pilot injection amount at that time, and the addition result is set as a new pilot injection amount. Then, after the processing of step 190 or 200, the pilot injection amount correction routine is terminated.

なお、上記のようにしてステップ190,200で補正されたパイロット噴射量は、次回のアイドル時等、エンジン11の運転状態が安定しているときのパイロット噴射量として用いられる。   The pilot injection amount corrected in steps 190 and 200 as described above is used as a pilot injection amount when the operating state of the engine 11 is stable, such as at the next idle.

上述したパイロット噴射量補正ルーチンでは、電子制御装置35によるステップ140,150の処理が最大値算出手段に相当し、ステップ160〜200の処理がパイロット噴射量補正手段に相当し、ステップ180の処理が比較手段に相当する。   In the pilot injection amount correction routine described above, the processing of steps 140 and 150 by the electronic control unit 35 corresponds to the maximum value calculation means, the processing of steps 160 to 200 corresponds to the pilot injection amount correction means, and the processing of step 180 is performed. It corresponds to the comparison means.

以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
(1)筒内圧センサ27によって検出された筒内圧力Pを読込み(ステップ110)、その筒内圧力Pに基づいて燃焼圧力を算出する。パイロット噴射及びメイン噴射の各々について、燃焼圧力の変化率の最大値ΔdPp,ΔdPmを算出する(ステップ140,150)とともに、両最大値ΔdPp,ΔdPmの和ΔdPを算出する(ステップ160)。その和ΔdPが、燃焼騒音についての許容範囲の上限値に対応する判定値ΔdPmaxよりも大きいかどうかを判定する(ステップ170)。そして、判定の結果、和ΔdPが判定値ΔdPmax以下である場合にパイロット噴射量を補正せず、判定値ΔdPmaxよりも大きい場合にパイロット噴射量を補正するようにしている(ステップ180〜200)。このため、加速度センサによって検出したエンジンの振動がしきい値以上の場合にパイロット噴射量を増量補正する特許文献1とは異なり、本実施形態では、パイロット噴射量の補正の要否を的確に把握したうえでそのパイロット噴射量を補正して適正値にし、燃焼騒音を抑制することができる。
According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1) The in-cylinder pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor 27 is read (step 110), and the combustion pressure is calculated based on the in-cylinder pressure P. For each of the pilot injection and the main injection, the maximum values ΔdPp and ΔdPm of the change rate of the combustion pressure are calculated (steps 140 and 150), and the sum ΔdP of both maximum values ΔdPp and ΔdPm is calculated (step 160). It is determined whether the sum ΔdP is larger than a determination value ΔdPmax corresponding to the upper limit value of the allowable range for combustion noise (step 170). As a result of the determination, the pilot injection amount is not corrected when the sum ΔdP is equal to or smaller than the determination value ΔdPmax, and the pilot injection amount is corrected when the sum is larger than the determination value ΔdPmax (steps 180 to 200). For this reason, unlike the patent document 1 in which the pilot injection amount is corrected to be increased when the engine vibration detected by the acceleration sensor is equal to or greater than the threshold value, the present embodiment accurately grasps whether or not the pilot injection amount needs to be corrected. In addition, the pilot injection amount can be corrected to an appropriate value, and combustion noise can be suppressed.

(2)筒内圧センサ27によって検出された筒内圧力Pには、燃焼圧力に加え圧縮圧力が含まれている。パイロット噴射及びメイン噴射における圧縮圧力については、機関運転中でなくても、別途算出可能である。このことから、パイロット噴射及びメイン噴射の各々について、筒内圧センサ27によって検出された筒内圧力Pの変化率の最大値を算出し、この最大値から、パイロット噴射及びメイン噴射における圧縮圧力の変化率の最大値を減算している。従って、これらの減算により、パイロット噴射及びメイン噴射における燃焼圧力の変化率の最大値ΔdPp,ΔdPmを高い精度で求めることができる。   (2) The in-cylinder pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor 27 includes the compression pressure in addition to the combustion pressure. The compression pressure in the pilot injection and the main injection can be calculated separately even when the engine is not operating. From this, the maximum value of the change rate of the in-cylinder pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor 27 is calculated for each of the pilot injection and the main injection, and the change of the compression pressure in the pilot injection and the main injection is calculated from this maximum value. The maximum rate is subtracted. Therefore, by these subtractions, the maximum values ΔdPp and ΔdPm of the change rate of the combustion pressure in the pilot injection and the main injection can be obtained with high accuracy.

(3)両最大値ΔdPp,ΔdPmの和ΔdPが判定値ΔdPmaxよりも大きく、パイロット噴射量の補正が必要であると判断された場合(ステップ170:YES)には、パイロット噴射についての変化率の最大値ΔdPpと、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する目標値とを比較している(ステップ180)。比較の結果、最大値ΔdPpが目標値よりも大きいとパイロット噴射量を減量補正し、最大値ΔdPpが目標値以下であるとパイロット噴射量を増量補正している。このように、パイロット噴射量の補正の方向を確実に把握したうえで、同パイロット噴射量を補正することで、パイロット噴射量を適正値に近づけ、燃焼騒音を確実に抑制することができる。   (3) When it is determined that the sum ΔdP of both maximum values ΔdPp and ΔdPm is larger than the determination value ΔdPmax and the pilot injection amount needs to be corrected (step 170: YES), the change rate of the pilot injection The maximum value ΔdPp is compared with a target value corresponding to the pilot injection amount for setting the combustion noise to an appropriate value (step 180). As a result of comparison, if the maximum value ΔdPp is larger than the target value, the pilot injection amount is corrected to decrease, and if the maximum value ΔdPp is less than the target value, the pilot injection amount is corrected to increase. In this way, the pilot injection amount is corrected after the direction of correction of the pilot injection amount is reliably grasped, whereby the pilot injection amount can be brought close to an appropriate value and combustion noise can be reliably suppressed.

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・図6のステップ190において減量補正する際にパイロット噴射量から減算される値、及びステップ200において増量補正する際にパイロット噴射量に加算される値を、エンジン11の運転状態に応じて異ならせてもよい。
Note that the present invention can be embodied in another embodiment described below.
The value that is subtracted from the pilot injection amount when the decrease correction is performed in step 190 in FIG. 6 and the value that is added to the pilot injection amount when the increase correction is performed in step 200 are made different depending on the operating state of the engine 11. May be.

・本発明は、メイン噴射に先立ちパイロット噴射を2回以上行うようにした内燃機関の燃料噴射制御装置にも適用可能である。   The present invention can also be applied to a fuel injection control device for an internal combustion engine in which pilot injection is performed twice or more prior to main injection.

本発明の内燃機関の燃料噴射制御装置の一実施形態についてその構成を示す略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic which shows the structure about one Embodiment of the fuel-injection control apparatus of the internal combustion engine of this invention. (A)は燃料噴射弁における針弁のリフト量の変化態様を、(B)は筒内圧力及び圧縮圧力の変化態様を、(C)は筒内圧力及び圧縮圧力の各変化率の変化態様を、(D)は燃焼圧力の変化率の変化態様をそれぞれ示すタイミングチャート。(A) is a change mode of the lift amount of the needle valve in the fuel injection valve, (B) is a change mode of the in-cylinder pressure and the compression pressure, and (C) is a change mode of each change rate of the in-cylinder pressure and the compression pressure. (D) is a timing chart showing the change mode of the change rate of the combustion pressure. 最大値ΔdPpと燃焼騒音との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between maximum value (DELTA) dPp and combustion noise. 最大値ΔdPmと燃焼騒音との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between maximum value (DELTA) dPm and combustion noise. 最大値の和ΔdP(=ΔdPp+ΔdPm)と燃焼騒音との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship of the sum (DELTA) dP (= (DELTA) dPp + (DELTA) dPm) of maximum value, and combustion noise. パイロット噴射量補正ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows a pilot injection amount correction | amendment routine.

符号の説明Explanation of symbols

11…ディーゼルエンジン(内燃機関)、12…気筒、15…ピストン、17…燃焼室、27…筒内圧センサ(筒内圧力検出手段)、P…筒内圧力、ΔdPp,ΔdPm…最大値、ΔdP…和、ΔdPmax…判定値。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Diesel engine (internal combustion engine), 12 ... Cylinder, 15 ... Piston, 17 ... Combustion chamber, 27 ... Cylinder pressure sensor (cylinder pressure detection means), P ... Cylinder pressure, (DELTA) dPp, (DELTA) dPm ... Maximum value, (DELTA) dP ... Sum, ΔdPmax: judgment value.

Claims (3)

燃料をパイロット噴射及びメイン噴射に分けて内燃機関の気筒毎の燃焼室内へ噴射するとともに、パイロット噴射量を調整することで燃焼騒音を抑制するようにした内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記パイロット噴射及び前記メイン噴射の各々について、燃焼圧力の変化率の最大値を算出する最大値算出手段と、
前記最大値算出手段による両最大値の和を求め、その和が、燃焼騒音についての許容範囲の上限値に対応する判定値よりも大きいときのみパイロット噴射量を補正するパイロット噴射量補正手段と
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。
In a fuel injection control device for an internal combustion engine in which fuel is divided into pilot injection and main injection and injected into a combustion chamber for each cylinder of the internal combustion engine, and the combustion noise is suppressed by adjusting the pilot injection amount.
Maximum value calculating means for calculating the maximum value of the change rate of the combustion pressure for each of the pilot injection and the main injection,
A pilot injection amount correcting unit that calculates a sum of both maximum values by the maximum value calculating unit and corrects the pilot injection amount only when the sum is larger than a determination value corresponding to an upper limit value of an allowable range for combustion noise; A fuel injection control device for an internal combustion engine, comprising:
前記気筒内の圧力を検出する筒内圧力検出手段をさらに備え、
前記最大値算出手段は、前記筒内圧力検出手段による筒内圧力の変化率の最大値から、ピストンの往復動に伴い変化する圧縮圧力の変化率の最大値を減算することにより、前記燃焼圧力の変化率を算出するものである請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
In-cylinder pressure detecting means for detecting the pressure in the cylinder further comprises
The maximum value calculating means subtracts the maximum value of the change rate of the compression pressure that changes with the reciprocation of the piston from the maximum value of the change rate of the in-cylinder pressure by the in-cylinder pressure detection means. The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the change rate of the engine is calculated.
前記最大値算出手段による前記パイロット噴射についての変化率の最大値と、燃焼騒音を適正値にするためのパイロット噴射量に対応する目標値とを比較する比較手段をさらに備え、
前記パイロット噴射量補正手段は、前記比較手段により前記変化率の最大値が前記目標値よりも大きいと前記パイロット噴射量を減量補正し、前記変化率の最大値が前記目標値以下であると前記パイロット噴射量を増量補正するものである請求項1又は2に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。
Comparing means for comparing the maximum value of the rate of change for the pilot injection by the maximum value calculating means with a target value corresponding to the pilot injection amount for making the combustion noise an appropriate value;
The pilot injection amount correction means corrects the pilot injection amount by decreasing when the maximum value of the change rate is larger than the target value by the comparing means, and the maximum value of the change rate is equal to or less than the target value. 3. The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the pilot injection amount is corrected to be increased.
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