JP2007064033A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に筒内圧センサにより検出される筒内圧に応じた制御を行うものに関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus that performs control in accordance with a cylinder pressure detected by a cylinder pressure sensor.
特許文献1には、予混合燃焼を行う圧縮着火内燃機関の制御装置が示されている。この装置によれば、予混合燃焼中に燃料の実着火時期を検出し、予め設定された標準燃料着火時期との差である着火時期誤差及び該着火時期誤差のばらつきに応じて、使用中の燃料の性状が判定される。 Patent Document 1 discloses a control apparatus for a compression ignition internal combustion engine that performs premixed combustion. According to this apparatus, the actual ignition timing of the fuel is detected during the premixed combustion, and the ignition timing error that is a difference from the preset standard fuel ignition timing and the variation in the ignition timing error are detected. The property of the fuel is determined.
過給機を備えた内燃機関では、機関運転状態に応じて過給圧の制御が行われるが、実際の過給圧の目標値からのずれが大きくなると、燃料の着火時期が変化する。しかしながら、上記従来の制御装置ではこの点が考慮されていないため、過給機を備えた機関に適用した場合、過給機の特性変化や不具合があると、燃料性状を誤判定する可能性が高くなるという課題があった。 In an internal combustion engine equipped with a supercharger, the supercharging pressure is controlled according to the engine operating state. However, when the deviation of the actual supercharging pressure from the target value increases, the ignition timing of the fuel changes. However, since this point is not taken into consideration in the conventional control device described above, when applied to an engine equipped with a supercharger, there is a possibility that a fuel property may be erroneously determined if there is a characteristic change or a malfunction of the supercharger. There was a problem of becoming higher.
本発明は、この点に着目してなされたものであり、過給機を備えた内燃機関において、燃料のセタン価を実着火時期に基づいて正確に判定することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to this point, and provides a control device for an internal combustion engine that can accurately determine the cetane number of fuel based on the actual ignition timing in an internal combustion engine equipped with a supercharger. The purpose is to provide.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関(1)の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段(6)と、過給手段(28)とを備える内燃機関の制御装置において、前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段(3,33)と、検出した機関運転状態に応じて燃料噴射時期(CAIMM)を決定し、前記燃料噴射手段(6)による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期(CAFMM)を格納した目標着火時期記憶手段と、前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期(CAFM)を検出する着火時期検出手段と、前記目標着火時期記憶手段を用いて、前記目標着火時期(CAFMM)を算出する目標着火時期算出手段と、該算出された目標着火時期(CAFMM)に対する実着火時期(CAFM)の着火遅れ(DCAM)を算出し、該算出した着火遅れ(DCAM)に応じて、前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段とを備え、前記セタン価推定手段は、前記機関の運転状態が予混合燃焼領域にあり、かつ前記過給手段により加圧された過給圧(PB)が所定範囲内にあるときに、前記セタン価の推定を実行することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is provided in a combustion chamber of an internal combustion engine (1), a fuel injection means (6) for injecting fuel into the combustion chamber, a supercharging means (28), In the control device for an internal combustion engine, the operating state detecting means (3, 33) for detecting the operating state of the engine, the fuel injection timing (CAIMM) is determined according to the detected engine operating state, and the fuel injection means Fuel injection control means for executing fuel injection according to (6), and target ignition timing storage means for storing a target ignition timing (CAFMM) of fuel injected into the combustion chamber, which is set according to the operating state of the engine And a target ignition timing for calculating the target ignition timing (CAFMM) using an ignition timing detection means for detecting the actual ignition timing (CAFM) of the fuel injected into the combustion chamber and the target ignition timing storage means. And calculating an ignition delay (DCAM) of the actual ignition timing (CAFM) with respect to the calculated target ignition timing (CAFMM), and estimating the cetane number of the fuel according to the calculated ignition delay (DCAM) The cetane number estimating means, wherein the engine operating state is in a premixed combustion region, and a supercharging pressure (PB) pressurized by the supercharging means is within a predetermined range. In some cases, the estimation of the cetane number is performed.
請求項1に記載の発明によれば、機関の運転状態に応じて設定された、燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期を格納した目標着火時期記憶手段を用いて目標着火時期が算出されるとともに、実着火時期が検出され、目標着火時期に対する実着火時期の着火遅れが算出される。さらに、該算出された着火遅れに応じて、燃料のセタン価が推定される。このセタン価の推定は、機関運転状態が予混合燃焼領域にあり、かつ過給手段により加圧された過給圧が所定範囲内にあるときに実行される。燃料の着火時期は過給圧の変化の影響を受け易いので、過給圧が所定範囲外にあるときは、セタン価の推定を行わないようにすることにより、燃料のセタン価を誤って判定することを防止し、正確な判定を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the target ignition timing is calculated using the target ignition timing storage means that stores the target ignition timing of the fuel injected into the combustion chamber, which is set according to the operating state of the engine. In addition, the actual ignition timing is detected, and the ignition delay of the actual ignition timing with respect to the target ignition timing is calculated. Further, the cetane number of the fuel is estimated according to the calculated ignition delay. The estimation of the cetane number is executed when the engine operating state is in the premixed combustion region and the supercharging pressure pressurized by the supercharging means is within a predetermined range. Since the ignition timing of fuel is easily affected by changes in supercharging pressure, when the supercharging pressure is outside the specified range, the cetane number of fuel is incorrectly determined by not estimating the cetane number. It is possible to prevent this from happening and make an accurate determination.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1及び図2は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。以下両図を合わせて参照して説明する。4気筒を有する内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁6が設けられている。燃料噴射弁6は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)4に電気的に接続されており、燃料噴射弁6の開弁時間及び開弁時期は、ECU4により制御される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing the configuration of an internal combustion engine and its control device according to one embodiment of the present invention. The following description will be given with reference to both figures together. An internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1 having four cylinders is a diesel engine that directly injects fuel into a cylinder, and a fuel injection valve 6 is provided in each cylinder. The fuel injection valve 6 is electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 4, and the valve opening time and valve opening timing of the fuel injection valve 6 are controlled by the
エンジン1は、吸気管22、排気管24、及び過給機28を備えている。過給機28は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン30と、タービン30により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ29とを備えている。
タービン30は、複数の可変ベーン(図示せず)を備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービン回転数(回転速度)を変更できるように構成されている。タービン30のベーン開度は、ECU4により電磁的に制御される。
The engine 1 includes an
The
吸気管22の、コンプレッサ29の下流には加圧された空気を冷却するためのインタークーラ25が設けられている。
排気管24のタービン30の上流側と、吸気管22との間には、排気を吸気管22に還流する排気還流通路26が設けられている。排気還流通路26には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁(以下「EGR弁」という)27が設けられている。EGR弁27は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はECU4により制御される。
An
An exhaust
吸気管22には吸入空気流量GAを検出する吸入空気流量センサ31、及び過給機28の下流側における吸気管内圧力(過給圧)PBを検出する過給圧センサ32が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ECU4に供給される。
エンジン1の各気筒には、筒内圧(燃焼圧力)を検出する筒内圧センサ2が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ2は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ2の検出信号は、ECU4に供給される。なお、筒内圧センサ2の検出信号は、実際には、筒内圧PCYLのクランク角度(時間)に対する微分信号に相当するものであり、筒内圧PCYLは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。
The
Each cylinder of the engine 1 is provided with an in-
またエンジン1には、クランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ3が設けられている。クランク角度位置センサ3は、クランク角1度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はECU4に供給される。クランク角度位置センサ3は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ECU4に供給する。
The engine 1 is provided with a crank
ECU4には、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダルの操作量APを検出するアクセルセンサ33、エンジン1の冷却水温TWを検出する冷却水温センサ34、当該車両の車速VPを検出する車速センサ35、排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ(図示せず)、及びエンジン1の吸気温TAを検出する吸気温センサ(図示せず)が接続されており、これらのセンサの検出信号がECU4に供給される。
The ECU 4 includes an
ECU4は、エンジン1の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁6の制御信号を駆動回路5に供給する。駆動回路5は、燃料噴射弁6に接続されており、ECU4から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁6に供給する。これにより、ECU4から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。
The ECU 4 supplies a control signal for the fuel injection valve 6 provided in the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 to the drive circuit 5. The drive circuit 5 is connected to the fuel injection valve 6, and supplies a drive signal corresponding to the control signal supplied from the
ECU4は、増幅器10と、A/D変換部11と、パルス生成部13と、CPU(Central Processing Unit)14と、CPU14で実行されるプログラムを格納するROM(Read Only Memory)15と、CPU14が演算結果などを格納するRAM(Random Access Memory)16と、入力回路17と、出力回路18とを備えている。筒内圧センサ2の検出信号は、増幅器10に入力される。増幅器10は、入力される信号を増幅する。増幅器10により増幅された信号は、A/D変換部11に入力される。また、クランク角度位置センサ3から出力されるパルス信号は、パルス生成部13に入力される。
The
A/D変換部11は、バッファ12を備えており、増幅器10から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値(以下「圧力変化率」という)dpdθに変換し、バッファ12に格納する。より具体的には、A/D変換部11には、パルス生成部13から、クランク角1度周期のパルス信号(以下「1度パルス」という)PLS1が供給されており、この1度パルスPLS1の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ12に格納する。
The A /
一方、CPU14には、パルス生成部13から、クランク角6度周期のパルス信号PLS6が供給されており、CPU14はこの6度パルスPLS6の周期でバッファ12に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、A/D変換部11からCPU14に対して割り込み要求を行うのではなく、CPU14が6度パルスPLS6の周期で読出処理を行う。
On the other hand, the pulse signal PLS6 with a crank angle of 6 degrees is supplied from the
入力回路17は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、CPU14に供給する。なお、エンジン回転数NEは、6度パルスPLSの周期から算出される。またエンジン1の要求トルクTRQは、アクセルペダル操作量APに応じて算出される。
The
CPU14は、エンジン運転状態に応じて目標排気還流量GEGRを算出し、目標排気還流量GEGRに応じてEGR弁27開度を制御するデューティ制御信号を、出力回路18を介してEGR弁27に供給する。
The
図3は、目標排気還流量(以下「目標EGR量」という)GEGR及び燃料噴射弁6による主噴射時期CAIMを算出するモジュールの構成を示すブロック図である。このモジュールの機能は、CPU14で実行される処理により実現される。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a module for calculating the target exhaust gas recirculation amount (hereinafter referred to as “target EGR amount”) GEGR and the main injection timing CAIM by the fuel injection valve 6. The function of this module is realized by processing executed by the
図3に示すモジュールは、目標EGR量GEGRを算出する目標EGR量算出部36と、主噴射時期CAIMを算出する主噴射時期算出部37と、使用中の燃料のセタン価CETを推定し、推定したセタン価CETに応じて補正係数KCETを算出する補正係数算出部38とからなる。
The module shown in FIG. 3 estimates a target EGR
目標EGR量算出部36は、目標EGR量マップ値算出部41と、EGR補正量マップ値算出部42と、乗算部43と、スイッチ部44、46と、加算部45とを備えている。目標EGR量マップ値算出部41は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定されたGEGRMマップを検索して、目標EGR量マップ値GEGRMを算出する。GEGRMマップは、第1のセタン価、例えばセタン価「57」程度の高セタン価の燃料を基準として設定されている。
The target EGR
EGR補正量マップ値算出部42は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定されたGCMマップを検索して、EGR補正量マップ値GCMを算出する。GCMマップは、第2のセタン価、例えばセタン価「40」程度の低セタン価の燃料を基準として、例えば1セタン価当たり15%程度補正するように設定されている。乗算部43は、補正係数算出部38で算出される、使用中の燃料のセタン価CETに応じた補正係数KCETを、EGR補正量マップ値GCMに乗算することにより、EGR補正量GCを算出する。
The EGR correction amount map
加算部45は、目標EGR量マップ値GEGRMにEGR補正量GCを加算することにより、目標EGR量GEGRを算出する。スイッチ部44及び46には、切換制御信号SCTLが供給されている。切換制御信号SCTLが低レベル(「0」)であるときは、スイッチ部44は図示したようにオン状態を維持し、スイッチ部46は加算部45の出力を選択する。切換制御信号SCTLは、図4に示す処理により、使用している燃料のセタン価推定処理を実行するとき「1」に設定され、それ以外のとき「0」に設定される。したがって、セタン価推定処理を実行するときは、スイッチ部44はオフ状態となり、スイッチ部46は入力”0”(EGR弁全閉を意味する)を選択する。これにより、セタン価推定処理を実行するときは、排気還流が停止される。
The adding
図4のステップS11では、セタン価推定処理に必要なセンサ(クランク角度位置センサ3、アクセルセンサ21、筒内圧センサ2)の故障が検知されているか否かを判別する。この答が肯定(YES)のときは、切換制御信号SCTLを「0」に設定する(ステップS17)。センサの故障が検知されていないときは、エンジン1により駆動される車両が定常走行中であるか否かを判別する(ステップS12)。定常走行中であるときは、エンジン1の運転状態が予混合燃焼領域にあるか否かを判別する(ステップS13)。予混合燃焼は、燃料を噴射した時点から遅れ時間経過後にその燃料が燃焼するような燃焼を意味し、例えば図5にハッチングを付して示す領域、すなわちに要求トルクTRQが所定トルクTRQ1(例えば60Nm)以下で、かつエンジン回転数NEが第1所定回転数NE1(例えば1200rpm)から第2所定回転数NE2(例えば2300rpm)までの範囲にある領域が、予混合燃焼領域となる。予混合燃焼領域においては、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなるので、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができる。
In step S11 of FIG. 4, it is determined whether or not a failure of the sensors (crank
ステップS13の答が肯定(YES)であるときは、過給圧PBが所定範囲内(例えば目標圧力値の±5%の範囲内)にあるか否かを判別する。この答が肯定(YES)であるときは、他のエンジン運転パラメータがパラメータ毎に決めれた所定範囲内にあるか否かを判別する。例えば、検出される新気流量GAが目標値の±5%以内か否か、酸素濃度センサにより検出される空燃比AFが目標値の±5%以内か否か、スワール弁(図示せず)の開度が目標値の±5%以内か否か、燃料圧PFが目標値の±5%以内か否かを判別する。そして、すべての運転パラメータが所定範囲内にあるときは、セタン価推定の実行条件成立と判定し、切換制御信号SCTLを「1」に設定する(ステップS16)。切換制御信号SCTLが「1」に設定されると、上述したようにスイッチ部64がオンし、セタン価の推定処理が実行される。また、スイッチ部44及び54はオフされるとともに、スイッチ部46は、入力”0”を選択する。
If the answer to step S13 is affirmative (YES), it is determined whether or not the supercharging pressure PB is within a predetermined range (for example, within a range of ± 5% of the target pressure value). If the answer is affirmative (YES), it is determined whether or not the other engine operating parameters are within a predetermined range determined for each parameter. For example, a swirl valve (not shown) determines whether the detected fresh air flow rate GA is within ± 5% of the target value, and whether the air-fuel ratio AF detected by the oxygen concentration sensor is within ± 5% of the target value. It is determined whether or not the opening of the fuel is within ± 5% of the target value and whether the fuel pressure PF is within ± 5% of the target value. When all the operating parameters are within the predetermined range, it is determined that the cetane number estimation execution condition is satisfied, and the switching control signal SCTL is set to “1” (step S16). When the switching control signal SCTL is set to “1”, the
ステップS12〜S15の何れかの答が否定(NO)であるときは、ステップS17に進み、切換制御信号SCTLを「0」に設定する。 When the answer to any of steps S12 to S15 is negative (NO), the process proceeds to step S17, and the switching control signal SCTL is set to “0”.
図4の処理によれば、エンジン1の運転状態が予混合燃焼領域にあり、かつ過給圧PBが所定範囲内にあるとき、他の条件(ステップS11,S12,及びS15)も満たされると、セタン価の推定処理の実行が許可される。エンジン運転状態が予混合燃焼領域にあることを条件とすることにより、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなり、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができる。また、燃料の着火時期は過給圧の変化の影響を受け易いので、過給圧PBが所定範囲外にあるときは、セタン価の推定を行わないようにすることにより、過給機28の特性変化や不具合に起因して燃料のセタン価を誤判定することを防止することができる。
According to the process of FIG. 4, when the operating state of the engine 1 is in the premixed combustion region and the supercharging pressure PB is within a predetermined range, other conditions (steps S11, S12, and S15) are also satisfied. The execution of the cetane number estimation process is permitted. When the engine operating condition is in the premixed combustion region, the difference in the ignition timing due to the difference in the cetane number of the fuel becomes large, and the cetane number can be accurately estimated based on the ignition delay. Further, since the ignition timing of the fuel is easily affected by the change in the supercharging pressure, when the supercharging pressure PB is outside the predetermined range, the estimation of the cetane number is not performed so that the
図3に戻り、主噴射時期算出部37は、主噴射時期マップ値算出部51と、着火遅れ補正マップ値算出部52と、乗算部53と、スイッチ部54と、加算部55とを備えている。主噴射時期マップ値算出部51は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定されたCAIMMマップを検索して、主噴射時期マップ値CAIMMを算出する。CAIMMマップは、前記第1のセタン価の燃料を基準として設定されている。
Returning to FIG. 3, the main injection timing
着火遅れ補正マップ値算出部52は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定されたCADMマップを検索して、着火遅れ補正マップ値CADMを算出する。CADMマップは、前記第2のセタン価の燃料を基準として、例えば1セタン価当たり0.15度程度補正するように設定されている。乗算部53は、補正係数算出部38で算出される補正係数KCETを、着火遅れ補正マップ値CADMに乗算することにより、着火遅れ補正量CADを算出する。スイッチ部54は、スイッチ部44と同様に切換制御信号SCTLによりオンオフ制御される。
The ignition delay correction map
加算部55は、主噴射時期マップ値CAIMMに着火遅れ補正量CADを加算する(着火遅れ補正量CADだけ進角させる)ことにより、主噴射時期CAIMを算出する。
The
補正係数算出部38は、目標主噴射着火時期マップ値算出部61と、着火時期検出部62と、減算部63と、スイッチ部64と、フィルタ処理部65と、セタン価推定部66と、KCET算出部67とを備えている。目標主噴射着火時期マップ値算出部61は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定されたCAFMMマップを検索して、目標主噴射着火時期マップ値CAFMMを算出する。CAFMMマップは、前記第1のセタン価の燃料を基準として設定されている。着火時期検出部62は、筒内圧センサ2の出力信号をディジタル値に変換した圧力変化率dpdθに応じて主噴射着火時期CAFMを検出する。この検出手法は、図6〜図8を参照して後述する。
The correction
減算部63は、目標主噴射着火時期マップ値CAFMMから検出された主噴射着火時期CAFMを減算することにより、着火遅れ角DCAMを算出する。スイッチ部64は、切換制御信号SCTLにより切換制御されるが、オンオフがスイッチ部44または54と逆であり、切換制御信号SCTLが「0」のときオフ状態であり、「1」のときオン状態となる。フィルタ処理部65は、比較的長い時間(10〜60秒)かけて得た着火遅れ角DCAMのデータを、最小2乗法演算または移動平均化演算によりフィルタ処理を施す。フィルタ処理後の着火遅れ角DCAMFとする。
The subtracting
セタン価推定部66は、着火遅れ角DCAMFをエンジン回転数NEを用いて、着火遅れ時間TDFMに変換し、着火遅れ時間TDFMに応じて図8に示すCETテーブルを検索し、セタン価CETを算出する。セタン価推定部66は、さらにセタン価CETを下記式(1)に適用し、セタン価学習値CETLRNを算出する。
CETLRN=α×CET+(1−α)×CETLRN (1)
The cetane
CETLRN = α × CET + (1−α) × CETLRN (1)
ここで、αは0から1の間の値に設定されるなまし係数、右辺のCETLRNは、前回算出値である。
なお、給油が行われたときは、セタン価学習値CETLRNは、市場で取引さている燃料のセタン価の中の最小値CET0(例えば40)に初期化され、その後の学習により、使用中の燃料のセタン価を示す値に収束する。最小値CET0に初期化することにより、以下に説明する燃料噴射時期の制御に使用した場合に、エンジンの冷間始動時において、最も着火し難い燃料でも確実に着火させることができる。
Here, α is an annealing coefficient set to a value between 0 and 1, and CETLRN on the right side is a previously calculated value.
When refueling is performed, the cetane number learning value CETLRN is initialized to the minimum value CET0 (for example, 40) among the cetane numbers of fuels traded in the market, and the fuel in use is subsequently learned. Converges to a value indicating the cetane number. By initializing to the minimum value CET0, when used for the control of the fuel injection timing described below, it is possible to reliably ignite even the most difficult-to-ignite fuel when the engine is cold started.
上述したセタン価学習値CETLRNは、4つの気筒の筒内圧センサ出力をすべて用いて算出される。したがって、上記式(1)により、気筒毎に検出されるセタン価CET、及び検出タイミングが異なるセタン価CETの平均化が行われる。なお、セタン価推定処理が実行されないときは、記憶されている最新のセタン価学習値CETLRNが、セタン価推定部66から出力される。
The cetane number learning value CETLRN described above is calculated using all the cylinder pressure sensor outputs of the four cylinders. Therefore, the cetane number CET detected for each cylinder and the cetane number CET with different detection timings are averaged by the above equation (1). When the cetane number estimation process is not executed, the latest stored cetane number learning value CETLRN is output from the cetane
KCET算出部67は、セタン価学習値CETLRNを下記式(2)に適用し、補正係数KCETを算出する。
KCET=(CETH−CETLRN)/(CETH−CET0) (2)
ここで、CETHは、上述したCAIMMマップ及びCADMマップの設定の基準とした高セタン価燃料のセタン価(例えば57)である。したがって、セタン価学習値CETLRNが基準高セタン価CETHに等しいときは、補正係数KCETは「0」となり、基準低セタン価CET0に等しいときは、補正係数KCETは「1.0」となる。
The
KCET = (CETH-CETLRN) / (CETH-CETO) (2)
Here, CETH is the cetane number (for example, 57) of the high cetane number fuel used as a reference for setting the CAIMM map and the CADM map described above. Therefore, when the cetane number learning value CETLRN is equal to the reference high cetane number CETH, the correction coefficient KCET is “0”, and when it is equal to the reference low cetane number CET0, the correction coefficient KCET is “1.0”.
図6は、着火時期検出部62の構成を示すブロック図である。着火時期検出部62は、バンドパスフィルタ部71と、位相遅れ補正部72と、着火時期判定部73とからなる。バンドパスフィルタ部71には、筒内圧センサ2から出力される圧力変化率dpdθが入力される。図7に示す波形W1が入力波形を示し、波形W2が出力波形を示す。バンドパスフィルタ部71では、位相遅れが発生するため、位相遅れ補正部72では、この遅れを補正する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the ignition
着火時期判定部73は、パイロット噴射に対応して、圧力変化率dpdθがピーク値を示すクランク角度位置(以下「パイロット噴射着火時期」という)CAFPと、主噴射に対応して、圧力変化率dpdθがピーク値を示すクランク角度位置(以下「主噴射着火時期」という)CAFMとを判定する。具体的には、図8(c)に示すように、位相遅れ補正部72から出力される圧力変化率dpdθがパイロット検出閾値DPPを超えたクランク角を、パイロット噴射着火時期CAFPと判定し、圧力変化率dpdθがメイン検出閾値DPMを超えたクランク角を、主噴射着火時期CAFMと判定する。本実施形態では、主噴射着火時期CAFMのみが、セタン価CETの推定に使用される。
The ignition
図8(a)及び(b)には、クランク角CAIPから開始されるパイロット噴射パルスINJP、及びクランク角CAIMから開始される主噴射パルスINJMが示されており、同図(c)には着火時期CAFP,CAFMを検出する角度範囲RDET(例えば10度)が示されている。このように、検出角度範囲RDETを比較的狭い範囲に限定することにより、CPU14の演算負荷を増大させることなく、着火時期を正確に判定することができる。
FIGS. 8A and 8B show a pilot injection pulse INJP starting from the crank angle CAIP and a main injection pulse INJM starting from the crank angle CAIM. FIG. 8C shows ignition. An angle range RDET (for example, 10 degrees) for detecting the times CAFP and CAFM is shown. Thus, by limiting the detection angle range RDET to a relatively narrow range, it is possible to accurately determine the ignition timing without increasing the calculation load on the
以上詳述したように、本実施形態では、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて目標主噴射着火時期マップ値CAFMMが算出されるとともに、主噴射着火時期CAFMが検出され、目標主噴射着火時期マップ値CAFMMに対する主噴射着火時期CAFMの着火遅れ角DCAMが算出される。さらに、該算出された着火遅れ角DCAMに応じて、燃料のセタン価CETが推定され、学習値CETLRNが算出される。さらにエンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて目標EGR量マップ値GEGRMが算出され、その目標EGR量マップ値GEGRMが、セタン価学習値CETLRNに応じて設定される補正係数KCETにより補正される。そして補正された目標EGR量GEGRを用いて排気還流量の制御が行われる。したがって、使用する燃料のセタン価に応じた適切な排気還流を行い、良好な燃焼状態及び排気特性を維持することができる。 As described above in detail, in the present embodiment, the target main injection ignition timing map value CAFMM is calculated according to the engine speed NE and the required torque TRQ, the main injection ignition timing CAFM is detected, and the target main injection ignition is detected. An ignition delay angle DCAM of the main injection ignition timing CAFM with respect to the timing map value CAFMM is calculated. Further, the cetane number CET of the fuel is estimated according to the calculated ignition delay angle DCAM, and the learning value CETLRN is calculated. Further, a target EGR amount map value GEGRM is calculated according to the engine speed NE and the required torque TRQ, and the target EGR amount map value GEGRM is corrected by a correction coefficient KCET set according to the cetane number learning value CETLRN. Then, the exhaust gas recirculation amount is controlled using the corrected target EGR amount GEGR. Therefore, appropriate exhaust gas recirculation according to the cetane number of the fuel to be used can be performed, and good combustion state and exhaust characteristics can be maintained.
また、セタン価推定処理は、エンジン運転状態が予混合燃焼領域にあること、及び過給圧PBが所定範囲内にあることを含む実行条件が成立するとき実行されるので、燃料のセタン価の違いによる着火時期の差が大きくなり、着火遅れに基づくセタン価の推定を正確に行うことができ、また過給機28の特性変化や不具合に起因して燃料のセタン価を誤判定することを防止することができる。
Further, the cetane number estimation process is executed when an execution condition including that the engine operating state is in the premixed combustion region and the supercharging pressure PB is within a predetermined range is satisfied. The difference in ignition timing due to the difference increases, the cetane number can be accurately estimated based on the ignition delay, and the cetane number of the fuel is erroneously determined due to the characteristic change or malfunction of the
本実施形態では、燃料噴射弁6が燃料噴射手段を構成し、クランク角度位置センサ3及びアクセルセンサ33が運転状態検出手段を構成し、ECU4が燃料噴射制御手段、着火時期記憶手段、目標着火時期算出手段、着火時期検出手段の一部、及びセタン価推定手段を構成する。より具体的には、CAFMMマップが着火時期記憶手段に相当し、筒内圧センサ2及び着火時期検出部62が着火時期検出手段に相当し、減算部63、スイッチ64、フィルタ処理部65、及びセタン価推定部66がセタン価推定手段に相当し、主噴射時期マップ値算出部51及び加算部55が燃料噴射制御手段に相当する。
In the present embodiment, the fuel injection valve 6 constitutes a fuel injection means, the crank
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、主噴射に対応する主噴射着火時期CAFMに基づいて、セタン価推定を行っているが、パイロット噴射に対応するパイロット噴射着火時期CAFPに基づいて、セタン価推定を行うようにしてもよい。また、パイロット噴射時期を、推定したセタン価に応じて補正するようにしてもよい。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, the cetane number is estimated based on the main injection ignition timing CAFM corresponding to the main injection, but the cetane number estimation may be performed based on the pilot injection ignition timing CAFP corresponding to the pilot injection. Further, the pilot injection timing may be corrected according to the estimated cetane number.
また上述した実施形態では、GEGRMマップ及びCAIMMマップを高セタン価の燃料を基準として設定し、GCMマップ及びCADMマップを低セタン価の燃料を基準として設定したが、逆にGEGRMマップ及びCAIMMマップを低セタン価の燃料を基準として設定し、GCMマップ及びCADMマップを高セタン価の燃料を基準として設定するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the GEGRM map and the CAIMM map are set based on the high cetane number fuel, and the GCM map and the CADM map are set based on the low cetane number fuel, but conversely, the GEGRM map and the CAIMM map are set. The low cetane number fuel may be set as a reference, and the GCM map and CADM map may be set based on the high cetane number fuel.
また上述した実施形態では、すべての気筒の筒内圧を検出して、セタン価学習値CETLRNを算出するようにしたが、筒内圧センサを特定の1つの気筒にのみ設け、その筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づいてセタン価学習値CETLRNを算出するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the in-cylinder pressures of all the cylinders are detected and the cetane number learning value CETLRN is calculated. However, the in-cylinder pressure sensor is provided only in one specific cylinder and is detected by the in-cylinder pressure sensor. The cetane number learning value CETLRN may be calculated based on the in-cylinder pressure.
また着火遅れ時間TDFMは、燃料のセタン価だけでなく、燃料噴射弁6の劣化によっても変化する。したがって、着火遅れ時間TDFMは、当該車両の走行距離またはエンジン1の運転時間の積算値などに応じて補正することが望ましい。 Further, the ignition delay time TDFM changes not only with the cetane number of the fuel but also with the deterioration of the fuel injection valve 6. Therefore, it is desirable to correct the ignition delay time TDFM according to the travel distance of the vehicle or the integrated value of the operation time of the engine 1.
また上述した実施形態では、4気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいは、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。 In the above-described embodiment, an example of a four-cylinder diesel internal combustion engine has been described. However, the present invention is not limited to this, and a diesel internal combustion engine having a different number of cylinders or an outboard motor having a crankshaft in a vertical direction is used. The present invention can also be applied to control of a marine propulsion engine.
1 内燃機関
2 筒内圧センサ(着火時期検出手段)
3 クランク角度位置センサ(運転状態検出手段)
4 電子制御ユニット
6 燃料噴射弁(燃料噴射手段)
28 過給機(過給手段)
33 アクセルセンサ(運転状態検出手段)
51 主噴射時期マップ値算出部(燃料噴射制御手段)
55 加算部(燃料噴射制御手段)
61 目標主噴射着火時期マップ値算出部(目標着火時期算出手段)
62 着火時期検出部(着火時期検出手段)
63 減算部(セタン価推定手段)
64 スイッチ部(セタン価推定手段)
65 フィルタ処理部(セタン価推定手段)
66 セタン価推定部(セタン価推定手段)
1
3 Crank angle position sensor (operating state detection means)
4 Electronic control unit 6 Fuel injection valve (fuel injection means)
28 Supercharger (supercharger)
33 Accelerator sensor (operating state detection means)
51 Main injection timing map value calculation unit (fuel injection control means)
55 Adder (fuel injection control means)
61 Target main injection ignition timing map value calculation unit (target ignition timing calculation means)
62 Ignition timing detector (Ignition timing detection means)
63 Subtraction part (cetane number estimation means)
64 Switch part (cetane number estimation means)
65 Filter processing unit (cetane number estimation means)
66 Cetane number estimation part (cetane number estimation means)
Claims (1)
前記機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
検出した機関運転状態に応じて燃料噴射時期を決定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、
前記機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期を格納した目標着火時期記憶手段と、
前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期を検出する着火時期検出手段と、
前記目標着火時期記憶手段を用いて、前記目標着火時期を算出する目標着火時期算出手段と、
該算出された目標着火時期に対する実着火時期の着火遅れを算出し、該算出した着火遅れに応じて、前記燃料のセタン価を推定するセタン価推定手段とを備え、
前記セタン価推定手段は、前記機関の運転状態が予混合燃焼領域にあり、かつ前記過給手段により加圧された過給圧が所定範囲内にあるときに、前記セタン価の推定を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device for an internal combustion engine, provided in a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a fuel injection means for injecting fuel into the combustion chamber, and a supercharging means.
Operating state detecting means for detecting the operating state of the engine;
Fuel injection control means for determining fuel injection timing according to the detected engine operating state and executing fuel injection by the fuel injection means;
A target ignition timing storage means for storing a target ignition timing of the fuel injected into the combustion chamber, which is set according to the operating state of the engine;
Ignition timing detection means for detecting the actual ignition timing of the fuel injected into the combustion chamber;
Target ignition timing calculation means for calculating the target ignition timing using the target ignition timing storage means;
Cetane number estimating means for calculating an ignition delay of the actual ignition timing with respect to the calculated target ignition timing, and estimating the cetane number of the fuel according to the calculated ignition delay,
The cetane number estimating means performs the estimation of the cetane number when the operating state of the engine is in a premixed combustion region and the supercharging pressure pressurized by the supercharging means is within a predetermined range. A control device for an internal combustion engine.
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