JP2008121494A - Controller of 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する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
ディーゼル機関を搭載した車両で高地を走行した場合、次のような問題が生ずることがある。高地では、大気圧が低いので、気筒内に吸入される空気の圧力が低くなり、よって圧縮端圧力も低くなる。そうすると、筒内に噴射された燃料噴霧の貫徹力が相対的に大きくなる。このため、燃料噴霧が拡散し過ぎて燃焼室壁面に衝突してしまうので、燃料が燃焼室壁面に付着し易くなる。その結果、混合気が良好に生成されにくくなり、燃焼が不安定化する傾向がある。とりわけ、燃料噴射量の少ない軽負荷時やアイドル時では、筒内雰囲気温度が低いため、燃料噴霧が元来気化しにくい。このため、高地における軽負荷時やアイドル時(以下「高地軽負荷時」という)には、燃焼が特に不安定になり易い。燃焼変動が大きくなると、失火やトルク変動が生じたり、HC排出量が増大したりする。 When traveling on high altitudes with a vehicle equipped with a diesel engine, the following problems may occur. Since the atmospheric pressure is low at high altitudes, the pressure of the air sucked into the cylinder is lowered, and the compression end pressure is also lowered. If it does so, the penetration force of the fuel spray injected in the cylinder will become relatively large. For this reason, since fuel spray spreads too much and collides with a combustion chamber wall surface, fuel becomes easy to adhere to a combustion chamber wall surface. As a result, the air-fuel mixture is less likely to be generated satisfactorily and combustion tends to become unstable. In particular, at the time of a light load or an idling state where the fuel injection amount is small, the in-cylinder atmosphere temperature is low, so that the fuel spray is hardly easily vaporized. For this reason, combustion tends to be particularly unstable at light loads in high altitude or at idle (hereinafter referred to as “high altitude light loads”). When the combustion fluctuation increases, misfire or torque fluctuation occurs, or the HC emission amount increases.
特開平6−299894号公報には、大気圧の低下に伴って燃料噴射圧力を低下させるようにした燃料噴射制御装置が開示されている。燃料噴射圧力を低下させると、燃料噴霧の貫徹力が抑制されるので、燃料の壁面付着を抑制することができる。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-299894 discloses a fuel injection control device in which the fuel injection pressure is reduced as the atmospheric pressure decreases. When the fuel injection pressure is lowered, the penetration force of the fuel spray is suppressed, so that the fuel wall surface adhesion can be suppressed.
また、特開2000−120457号公報には、大気圧に応じて吸気弁および排気弁の閉弁時期を可変制御することにより、内部EGR量を制御し、失火を回避する技術が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-120457 discloses a technique for controlling the internal EGR amount and evading misfire by variably controlling the closing timing of the intake valve and the exhaust valve according to the atmospheric pressure. .
しかしながら、高度が高くなってくると、燃料噴射圧力を低下させる方法と、内部EGR量を制御する方法との一方のみでは、高地軽負荷時の燃焼不安定を十分に改善することが実際上は困難となる場合もある。また、吸気弁および排気弁の閉弁時期を制御することで、内部EGR量を制御すると、ポンプ損失の増加などにより、燃費が悪化し易いという問題もある。 However, as the altitude increases, it is actually possible to sufficiently improve combustion instability at high altitudes and light loads only with one of the method of reducing the fuel injection pressure and the method of controlling the internal EGR amount. It can be difficult. Further, when the internal EGR amount is controlled by controlling the closing timing of the intake valve and the exhaust valve, there is a problem that the fuel consumption is likely to deteriorate due to an increase in pump loss or the like.
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、高地走行時に燃焼が不安定になることを確実に抑制することの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 in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can reliably suppress the instability of combustion during traveling at a high altitude.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
大気圧の低下が燃焼安定性に及ぼす影響を、燃料噴射条件を変更することによって補償する第1の大気圧低下補償手段と、
大気圧の低下が燃焼安定性に及ぼす影響を、内部EGR量を増量することによって補償する第2の大気圧低下補償手段と、
前記第1の大気圧低下補償手段による補償量と、前記第2の大気圧低下補償手段による補償量とを、大気圧に基づいて制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention is a control device for an internal combustion engine,
First atmospheric pressure reduction compensation means for compensating the influence of the decrease in atmospheric pressure on the combustion stability by changing the fuel injection conditions;
A second atmospheric pressure lowering compensation means for compensating for the influence of the lowering of the atmospheric pressure on the combustion stability by increasing the internal EGR amount;
Control means for controlling the compensation amount by the first atmospheric pressure decrease compensation means and the compensation amount by the second atmospheric pressure drop compensation means based on atmospheric pressure;
It is characterized by providing.
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記第1の大気圧低下補償手段は、大気圧の低下に応じて燃料噴射圧力を低下させることと、大気圧の低下に応じて1サイクル中の燃料噴射回数を増やすこととの少なくとも一方を実施することによって、大気圧の低下が燃焼安定性に及ぼす影響を補償することを特徴とする。
The second invention is the first invention, wherein
The first atmospheric pressure decrease compensation means performs at least one of decreasing the fuel injection pressure in response to a decrease in atmospheric pressure and increasing the number of fuel injections in one cycle in response to a decrease in atmospheric pressure. Thus, it is characterized in that the influence of the decrease in the atmospheric pressure on the combustion stability is compensated.
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、
前記制御手段は、前記第1の大気圧低下補償手段による補償を前記第2の大気圧低下補償手段による補償に優先して実行させることを特徴とする。
The third invention is the first or second invention, wherein
The control means executes the compensation by the first atmospheric pressure decrease compensating means in preference to the compensation by the second atmospheric pressure reduction compensating means.
また、第4の発明は、第1乃至第3の発明の何れかにおいて、
前記制御手段は、大気圧低下量が比較的小さい範囲においては、前記第2の大気圧低下補償手段による補償を実行させることなく前記第1の大気圧低下補償手段による補償を実行させ、更に大気圧低下量が大きくなった場合に記第2の大気圧低下補償手段による補償を実行させ始めることを特徴とする。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions,
The control means executes compensation by the first atmospheric pressure decrease compensation means without executing compensation by the second atmospheric pressure decrease compensation means in a range where the atmospheric pressure decrease amount is relatively small, and further increases the atmospheric pressure decrease amount. When the pressure drop amount becomes large, the compensation by the second atmospheric pressure drop compensation means starts to be executed.
また、第5の発明は、第1乃至第4の発明の何れかにおいて、
前記第2の大気圧低下補償手段による内部EGR量の増量に伴ってスモーク排出量が許容レベルを超えるおそれがある場合に、内部EGR量を更に増量することにより、燃焼温度を、煤生成が抑制される温度以下に低下させる低温燃焼化手段を更に備えることを特徴とする。
According to a fifth invention, in any one of the first to fourth inventions,
When the internal EGR amount is increased by the second atmospheric pressure decrease compensation means, the smoke emission amount may exceed the allowable level, and the internal EGR amount is further increased to suppress the combustion temperature and soot generation. It is further characterized by further comprising a low-temperature combusting means for lowering the temperature to be lower than or equal to the temperature.
また、第6の発明は、第1乃至第5の発明の何れかにおいて、
前記制御手段は、
大気圧と燃料噴射圧力とに基づいて、筒内ガス粘性の要求値を算出する筒内ガス粘性要求値算出手段と、
前記筒内ガス粘性要求値に基づいて、要求内部EGR量を算出する要求内部EGR量算出手段と、
を含み、前記要求内部EGR量に基づいて内部EGR量を制御することを特徴とする。
According to a sixth invention, in any one of the first to fifth inventions,
The control means includes
In-cylinder gas viscosity required value calculation means for calculating a required value of in-cylinder gas viscosity based on the atmospheric pressure and the fuel injection pressure;
A required internal EGR amount calculating means for calculating a required internal EGR amount based on the in-cylinder gas viscosity required value;
The internal EGR amount is controlled based on the required internal EGR amount.
第1の発明によれば、大気圧の低下が燃焼安定性に及ぼす影響を、燃料噴射条件の変更と、内部EGR量の増量とを組み合わせて補償する上で、それぞれの補償量を大気圧に基づいて適切に制御することができる。このため、大気圧の低い高地において燃焼が不安定になることを確実に回避することができるとともに、燃費悪化等の弊害を可及的に少なくすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the effect of the decrease in the atmospheric pressure on the combustion stability is compensated by combining the change in the fuel injection conditions and the increase in the internal EGR amount. Based on this, it can be controlled appropriately. For this reason, it is possible to reliably avoid instability of combustion in a high altitude with a low atmospheric pressure, and to reduce adverse effects such as deterioration of fuel consumption as much as possible.
第2の発明によれば、燃料噴射条件の変更として、大気圧の低下に応じて燃料噴射圧力を低下させることと、大気圧の低下に応じて1サイクル中の燃料噴射回数を増やすこととの少なくとも一方を実施する。これにより、燃料噴霧の貫徹力を小さくすることができるので、燃焼室壁面への燃料付着を抑制することができ、また、燃料噴霧が過剰に拡散することを防止することができる。このため、大気圧の低下が燃焼安定性に及ぼす影響を効果的に補償することができる。 According to the second invention, as changes in the fuel injection conditions, the fuel injection pressure is decreased in accordance with a decrease in atmospheric pressure, and the number of fuel injections in one cycle is increased in accordance with a decrease in atmospheric pressure. Do at least one. Thereby, since the penetration force of fuel spray can be made small, the fuel adhesion to a combustion chamber wall surface can be suppressed, and it can prevent that fuel spray spreads excessively. For this reason, the influence which the fall of atmospheric pressure has on combustion stability can be compensated effectively.
第3の発明によれば、燃料噴射条件の変更による大気圧補償を内部EGR量の増量による大気圧補償に優先して実行させることができる。内部EGR量の増量は、例えばポンプ損失等の損失を伴うのに対し、燃料噴射条件の変更は、損失を伴うことがほとんどない。このため、燃料噴射条件の変更による大気圧補償を内部EGR量の増量による大気圧補償に優先して実行することにより、高地での燃焼安定化を図る上で、燃費の悪化を最小限とすることができる。 According to the third aspect of the invention, the atmospheric pressure compensation by changing the fuel injection condition can be executed with priority over the atmospheric pressure compensation by increasing the internal EGR amount. An increase in the internal EGR amount is accompanied by a loss such as a pump loss, whereas a change in the fuel injection condition hardly involves a loss. For this reason, by executing the atmospheric pressure compensation by changing the fuel injection condition in preference to the atmospheric pressure compensation by increasing the internal EGR amount, the deterioration of fuel consumption is minimized in order to stabilize combustion at high altitudes. be able to.
第4の発明によれば、大気圧低下量が比較的小さい範囲においては、内部EGR量の増量による大気圧補償を実行させることなく燃料噴射条件の変更による大気圧補償を実行させ、更に大気圧低下量が大きくなった場合に内部EGR量の増量による大気圧補償を実行させ始めることを特徴とする。これにより、大気圧低下量に応じて、燃焼を確実に安定化することができるとともに、燃費の悪化を最小限とすることができる。 According to the fourth invention, in a range where the atmospheric pressure decrease amount is relatively small, the atmospheric pressure compensation by changing the fuel injection condition is executed without executing the atmospheric pressure compensation by increasing the internal EGR amount, and further the atmospheric pressure When the decrease amount becomes large, the atmospheric pressure compensation by increasing the internal EGR amount is started to be executed. Thereby, according to the atmospheric pressure decrease amount, combustion can be reliably stabilized, and deterioration of fuel consumption can be minimized.
第5の発明によれば、内部EGR量の増量による大気圧補償に伴ってスモーク排出量が許容レベルを超えるおそれがある場合に、内部EGR量を更に増量することにより、燃焼温度を、煤生成が抑制される温度以下に低下させて低温燃焼を行うことができる。これにより、高地において燃焼安定化を図る上で、スモークの排出をより確実に抑制することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, when there is a risk that the smoke emission amount may exceed the allowable level due to the atmospheric pressure compensation due to the increase in the internal EGR amount, the combustion temperature is generated by further increasing the internal EGR amount. It is possible to perform low temperature combustion by lowering the temperature to below the temperature at which the above is suppressed. Thereby, in order to stabilize combustion at high altitudes, smoke emission can be more reliably suppressed.
第6の発明によれば、内部EGR量の増量による大気圧補償を行う場合に、大気圧と燃料噴射圧力とに基づいて筒内ガス粘性の要求値を算出し、その筒内ガス粘性要求値に基づいて要求内部EGR量を算出し、その要求内部EGR量に基づいて内部EGR量を制御することができる。これにより、高地での燃焼を安定化させるために必要十分な最適な内部EGR量を算出することができるので、内部EGRの増量に伴う燃費の悪化を最小限にすることができる。 According to the sixth invention, when the atmospheric pressure compensation is performed by increasing the internal EGR amount, the required value of the in-cylinder gas viscosity is calculated based on the atmospheric pressure and the fuel injection pressure, and the in-cylinder gas viscosity required value is calculated. The required internal EGR amount can be calculated based on the internal EGR amount, and the internal EGR amount can be controlled based on the required internal EGR amount. As a result, an optimum internal EGR amount necessary and sufficient for stabilizing combustion at high altitudes can be calculated, so that deterioration in fuel consumption accompanying an increase in internal EGR can be minimized.
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施の形態1.
[システム構成の説明]
図1は、本発明の実施の形態1のシステム構成を説明するための図である。図1に示すシステムは、4サイクルのディーゼル機関10を備えている。ディーゼル機関10は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。本実施形態のディーゼル機関10は、直列4気筒型であるが、本発明におけるディーゼル機関の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
[Description of system configuration]
FIG. 1 is a diagram for explaining a system configuration according to the first embodiment of the present invention. The system shown in FIG. 1 includes a four-
ディーゼル機関10の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ12が設置されている。各気筒のインジェクタ12は、共通のコモンレール14に接続されている。コモンレール14内には、サプライポンプ16によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、コモンレール14内から、各インジェクタ12へ、燃料が供給される。
Each cylinder of the
インジェクタ12は、1サイクル中に複数回、任意のタイミングで燃料を筒内に噴射することができる。すなわち、インジェクタ12は、1サイクル中に、主たる燃料噴射(メイン噴射)に先立って、パイロット噴射を1回または複数回実施することができる。更に、インジェクタ12は、メイン噴射の後に、アフター噴射、ポスト噴射などを実施することができるようになっていてもよい。
The
ディーゼル機関10の排気通路18は、排気マニホールド20により枝分かれして、各気筒の排気ポート22(図2参照)に接続されている。本実施形態のディーゼル機関10は、ターボ過給機24を備えている。排気通路18は、ターボ過給機24の排気タービンに接続されている。
An
排気通路18の、ターボ過給機24より下流側には、排気ガスを浄化するための触媒(排気浄化装置)26が設けられている。触媒26としては、例えば、酸化触媒、吸蔵還元型または選択還元型のNOx触媒、DPF(Diesel Particulate Filter)、DPNR(Diesel Particulate-NOx-Reduction system)のうちの一つ、またはこれらの組み合わせなどを用いることができる。
A catalyst (exhaust gas purification device) 26 for purifying exhaust gas is provided in the
ディーゼル機関10の吸気通路28の入口付近には、エアクリーナ30が設けられている。エアクリーナ30を通って吸入された空気は、ターボ過給機24の吸気圧縮機で圧縮された後、インタークーラ32で冷却される。インタークーラ32を通過した吸入空気は、吸気マニホールド34により、各気筒の吸気ポート35(図2参照)に分配される。
An
吸気通路28の、インタークーラ32と吸気マニホールド34との間には、吸気絞り弁36が設置されている。また、吸気通路28の、エアクリーナ30の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ38が設置されている。
An
吸気通路28の吸気マニホールド34の近傍には、外部EGR通路40の一端が接続されている。外部EGR通路40の他端は、排気通路18の排気マニホールド20近傍に接続されている。本システムでは、この外部EGR通路40を通して、排気ガス(既燃ガス)の一部を吸気通路28に還流させること、つまり外部EGR(Exhaust Gas Recirculation)を行うことができる。
One end of an
外部EGR通路40の途中には、外部EGRガスを冷却するためのEGRクーラ42が設けられている。外部EGR通路40におけるEGRクーラ42の下流には、EGR弁44が設けられている。このEGR弁44の開度を変えることにより、外部EGR通路40を通る排気ガス量、すなわち外部EGR量を調整することができる。
In the middle of the
また、本システムにおいて、外部EGR量は、EGR弁44の開度だけでなく、吸気絞り弁36の開度によっても調整することができる。吸気絞り弁36の開度を小さくして吸気を絞ると、吸気マニーホルド34内の圧力(吸気管圧)が小さくなるので、背圧(排気管圧)との差圧が大きくなる。つまり、外部EGR通路40の前後の差圧が大きくなる。このため、外部EGR量を多くすることができる。
In this system, the external EGR amount can be adjusted not only by the opening degree of the
そして、本実施形態のシステムは、アクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサ48と、ECU(Electronic Control Unit)50と、大気圧を検出する大気圧センサ68とを更に備えている。ECU50には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ECU50は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼル機関10の運転状態を制御する。
The system of this embodiment further includes an
図2は、図1に示すシステムにおけるディーゼル機関10の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼル機関10について更に説明する。図2に示すように、ディーゼル機関10のクランク軸60の近傍には、クランク軸60の回転角度を検出するクランク角センサ62が取り付けられている。このクランク角センサ62は、ECU50に接続されている。クランク角センサ62の出力から、機関回転速度を求めることができる。
FIG. 2 is a view showing a cross section of one cylinder of the
また、ディーゼル機関10には、吸気弁52のバルブタイミングを可変とする吸気可変動弁機構54と、排気弁56のバルブタイミングを可変とする排気可変動弁機構58とが備えられている。吸気可変動弁機構54および排気可変動弁機構58は、それぞれ、ECU50に接続されている。
Further, the
吸気可変動弁機構54および排気可変動弁機構58の具体的な構造は、特に限定されず、例えば、バルブ作用角の中心位相を連続的に可変とする位相可変機構、バルブ作用角を連続的に可変とする作用角可変機構、あるいはその両方を兼ね備えた機構、更には電磁駆動弁など、公知の各機構を吸気可変動弁機構54や排気可変動弁機構58として利用することができる。
Specific structures of the intake
[実施の形態1の特徴]
前述したように、大気圧の低い高地において、特に軽負荷運転やアイドル運転が行われているとき(以下アイドル時を含めて「軽負荷時」という)には、インジェクタ12から噴射された燃料が燃焼室壁面に付着し易くなり、その結果、燃焼が不安定になり易い。そこで、本実施形態では、高地軽負荷時に、燃焼を安定化させるため、平地(低地)にいるときより燃料噴射圧力を低くする噴射圧抑制制御と、平地にいるときより内部EGR量を多くする内部EGR増量制御とを行うこととした。
[Features of Embodiment 1]
As described above, when the light load operation or the idle operation is performed at a high altitude with a low atmospheric pressure (hereinafter referred to as “light load” including the idling time), the fuel injected from the
本実施形態では、コモンレール14内の圧力(レール圧)が、インジェクタ12からの燃料噴射圧力に等しい。よって、燃料噴射圧力を低下させるには、レール圧が低下するように、サプライポンプ16等を制御すればよい。高地軽負荷時に、燃料噴射圧力を低下させると、噴霧の貫徹力が小さくなるので、燃焼室壁面への燃料付着を抑制することができる。よって、燃焼を安定化させることができる。
In the present embodiment, the pressure in the common rail 14 (rail pressure) is equal to the fuel injection pressure from the
内部EGRは、例えば、吸気弁52および排気弁56の開弁期間に正または負のバルブオーバーラップを設ける方法によって、実行することができる。以下、図3を参照して、負のバルブオーバーラップを設ける場合を例に説明する。図3中の細線は通常時のバルブリフトであり、太線は負のバルブオーバーラップを設けた場合のバルブリフトである。負のバルブオーバーラップを大きくするほど、内部EGR量を多くすることができる。図3に示す例では、排気弁56の作用角を一定でその中心位相を進角し、吸気弁52の作用角を一定でその中心位相を遅角しているが、それらの作用角を変化させても良い。また、排気弁56と吸気弁52と両方のバルブタイミングを変更することは必ずしも必要ではなく、何れか一方のバルブタイミングを変更することで負のバルブオーバーラップを設けるようにしても良い。
The internal EGR can be performed, for example, by a method of providing a positive or negative valve overlap during the opening period of the
内部EGRを行うと、高温の既燃ガスが筒内に残留するので、圧縮行程開始前の筒内ガス温度が高くなり、よって圧縮端温度(圧縮上死点付近の筒内ガス温度)も高くすることができる。このため、燃料の着火性を向上することができる。また、圧縮端温度が高くなると、筒内ガスの粘性も高くなる。このため、燃料噴霧の過拡散を抑制することができ、燃焼室壁面への燃料付着を抑制することができる。このようなことから、高地軽負荷時に、内部EGR量を多くすることにより、燃焼を安定化させることができる。 When internal EGR is performed, high-temperature burned gas remains in the cylinder, so that the in-cylinder gas temperature before the start of the compression stroke increases, and thus the compression end temperature (in-cylinder gas temperature near the compression top dead center) also increases can do. For this reason, the ignitability of the fuel can be improved. Further, as the compression end temperature increases, the viscosity of the in-cylinder gas also increases. For this reason, overdiffusion of the fuel spray can be suppressed, and fuel adhesion to the combustion chamber wall surface can be suppressed. For this reason, combustion can be stabilized by increasing the amount of internal EGR during high-altitude light loads.
図4は、高地軽負荷時の燃焼を安定化させるべく、本実施形態においてECU50が実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、所定時間毎に実行されるものとする。図4に示すルーチンによれば、まず、大気圧センサ68により検出される大気圧が取得される(ステップ100)。次いで、レール圧(燃料噴射圧力)を低下させる噴射圧抑制制御が実施される(ステップ102)。
FIG. 4 is a flowchart of a routine executed by the
図5は、横軸に車両走行地点の高度をとり、縦軸に軽負荷時におけるレール圧および内部EGR量をとった図である。図5中、横軸の左端は、平地(低地)に相当する高度である。上記ステップ102では、図5に示すようなレール圧が実現されるように、上記ステップ100で取得された大気圧に基づき、ECU50に予め記憶されたマップに従って、レール圧が制御される。すなわち、平地から次第に高度が上昇し、大気圧が徐々に低くなっていった場合、それに伴ってレール圧を徐々に低下させる。そして、レール圧が所定の下限値まで低下した場合には、それ以上高度が上昇しても、レール圧はその下限値に維持される。なお、レール圧の下限値は、インジェクタ12等の燃料噴射系の特性などに応じて決定される。
FIG. 5 is a diagram in which the horizontal axis represents the altitude of the vehicle travel point, and the vertical axis represents the rail pressure and the internal EGR amount at light load. In FIG. 5, the left end of the horizontal axis is an altitude corresponding to a flat ground (lowland). In
図4に示すルーチンによれば、上記ステップ102の処理に続いて、燃焼の安定性が判定される(ステップ104)。燃焼の安定性は、例えば、クランク角センサ62の出力に基づいて回転変動(機関回転速度の変動)を検出することによって判定することができる。つまり、回転変動の値が許容値より小さければ、燃焼が安定しており、許容値より大きければ燃焼が不安定であると判定することができる。
According to the routine shown in FIG. 4, the combustion stability is determined following the process of step 102 (step 104). The stability of combustion can be determined, for example, by detecting rotational fluctuations (engine rotational speed fluctuations) based on the output of the
上記ステップ104において、燃焼が安定していると判定された場合には、内部EGRを導入することなく、そのまま今回の処理サイクルが終了される。大気圧低下量が比較的小さい場合には、内部EGRを導入しなくても、燃料噴射圧力(レール圧)の低減によって、燃焼を十分に安定化させることができる。このため、本実施形態では、図5に示すように、大気圧低下量が比較的小さい場合、つまり、ある程度の高度までは、内部EGRは導入されない。
If it is determined in
一方、上記ステップ104において、燃焼が不安定であると判定された場合には、以下のようにして、内部EGRを導入する内部EGR増量制御が実施される。燃焼を安定させるには、インジェクタ12から噴射される燃料噴霧の過拡散を抑制し、燃料噴霧の拡散を適度な度合いにすることが必要である。そこで、そのために必要な噴霧拡散抑制力を計算する処理がまず実施される(ステップ106)。具体的には、現在のレール圧と大気圧とから、燃料噴霧の貫徹力が算出され、その貫徹力に応じて、必要な噴霧拡散抑制力が算出される。
On the other hand, when it is determined in
続いて、上記ステップ106で算出された必要な噴霧拡散抑制力を得るために要求される筒内ガスの粘性が算出される(ステップ108)。筒内ガスの粘性が高いほど、噴霧拡散抑制力は大きくなる。ここでは、この関係を利用して、筒内ガス粘性の要求値が算出される。
Subsequently, the viscosity of the in-cylinder gas required to obtain the necessary spray diffusion suppression force calculated in
そして、上記ステップ108で算出された筒内ガス粘性の要求値に基づいて、次のようにして、内部EGRが導入される(ステップ110)。圧縮端温度が高いほど、筒内ガス粘性が高くなる関係があるので、まず、筒内ガス粘性の要求値から、必要な圧縮端温度が求められる。圧縮端温度は、圧縮開始前筒内温度に断熱圧縮変化の計算を施すことによって求められる。そして、圧縮開始前筒内温度は、内部EGR量と相関している。よって、必要な圧縮端温度から逆算することにより、必要な内部EGR量を求めることができる。ステップ110では、そのようにして求められた要求内部EGR量が得られるような吸気弁52および排気弁56のバルブタイミングが実現されるように、吸気可変動弁機構54および排気可変動弁機構58が制御される。これにより、必要な量の内部EGRが実際に導入され、その結果、上記ステップ106で算出された、必要な噴霧拡散抑制力を得ることができる。よって、燃料噴霧の過拡散が確実に防止され、燃焼室壁面への燃料付着が抑制される。また、圧縮端温度の上昇により、着火性も向上する。これらのことから、燃焼を安定化することができる。
Then, based on the required value of in-cylinder gas viscosity calculated in step 108, the internal EGR is introduced as follows (step 110). Since there is a relationship that the in-cylinder gas viscosity increases as the compression end temperature increases, first, the necessary compression end temperature is obtained from the required value of the in-cylinder gas viscosity. The compression end temperature is obtained by calculating the adiabatic compression change to the in-cylinder temperature before starting compression. The in-cylinder temperature before starting compression is correlated with the internal EGR amount. Therefore, the required internal EGR amount can be obtained by calculating backward from the required compression end temperature. In
以上説明した図4に示すルーチンの処理によれば、燃焼噴射圧力の低下量と内部EGR量の増加量とを大気圧に応じて的確に制御することができる。このため、その両者の相乗効果により、高地軽負荷時においても燃焼を確実に安定させることができる。よって、失火、トルク変動増大、HC排出などを確実に抑制することができる。 According to the routine processing shown in FIG. 4 described above, the amount of decrease in the combustion injection pressure and the amount of increase in the internal EGR amount can be accurately controlled according to the atmospheric pressure. For this reason, combustion can be reliably stabilized even at the time of high altitude light load by the synergistic effect of both. Therefore, misfire, increase in torque fluctuation, HC emission, etc. can be reliably suppressed.
ところで、内部EGRを実施する際には、何らかの損失(例えば負のバルブオーバーラップを設ける場合であれば、ポンプ損失)を伴うのが普通である。本実施形態では、大気圧に応じて内部EGR量を適量に制御することができるので、損失を最小限としつつ、燃焼安定化が図れる。特に、本実施形態では、上述したように、大気圧低下量が比較的小さい場合、つまり標高がそれほど高くない場合には、内部EGRを導入することなく、燃料噴射圧力の低下のみで対応することとしている。このため、燃費の悪化を最小限としつつ、高地での燃焼を安定化することができる。 By the way, when carrying out internal EGR, it usually involves some loss (for example, pump loss if a negative valve overlap is provided). In the present embodiment, the internal EGR amount can be controlled to an appropriate amount according to the atmospheric pressure, so that combustion stabilization can be achieved while minimizing loss. In particular, in the present embodiment, as described above, when the atmospheric pressure decrease amount is relatively small, that is, when the altitude is not so high, the internal EGR is not introduced and only the fuel injection pressure is decreased. It is said. For this reason, combustion at high altitudes can be stabilized while minimizing deterioration of fuel consumption.
なお、図5に示すように、本発明では、ある高度以上において、内部EGR量を上記ステップ110で算出した量よりも更に増量することにより、低温燃焼化を図るようにしてもよい。本実施形態では、燃料噴射圧力の低下によって噴霧の粒径がアップしていることに加えて、高度が高くなるほど、筒内の酸素が少なくなり、且つ内部EGR量が多くなるので、スモークが出易くなる。このため、図4に示すルーチンの処理では、ある高度以上になると、スモーク排出量が許容レベルに収まらなくなる場合も考えられる。そこで、そのような場合には、内部EGR量を更に増量して、筒内ガスの比熱をさらに増大させることにより、燃焼温度を、煤生成が抑制される温度以下に低くすることが好ましい。このようにして低温燃焼化を図ることにより、高度が特に高くなった場合であっても、スモークの排出を確実に抑えることができる。なお、本実施形態は、軽負荷時の燃焼安定化を対象としているので、低温燃焼化に必要な大量の内部EGRを行うことは十分可能である。
As shown in FIG. 5, in the present invention, low temperature combustion may be achieved by increasing the internal EGR amount further than the amount calculated in
図6は、平地と高地における筒内ガス量を説明するための図である。以下、図6を参照して、本実施形態の効果について更に説明する。図6に示すように、平地では、筒内は空気と外部EGRガスによって占められている。一方、高地において、何らの補正を行わずに平地と同様の制御を行った場合には、左から2番目の棒グラフのように、筒内の空気と外部EGRガスとが同じ割合で減少するので、空気が不足する。そこで、従来においては、右から2番目の棒グラフのように、外部EGR率を少なくすることで平地と同程度の空気量を確保し、燃焼安定化を図ろうとしている。しかしながら、この場合には、外部EGRの減量によってNOx排出量が増加するとともに、筒内ガス密度低下によって噴霧の過拡散が助長され、十分な燃焼安定化効果が得られない。これに対し、本実施形態では、一番右の棒グラフのように、外部EGRに代えて内部EGRを導入することにより、圧縮端温度をアップすることができ、着火性の向上と、筒内ガス粘性アップによる噴霧過拡散防止効果が得られるので、燃焼を確実に安定化することができる。また、本実施形態では、外部EGRを少なくする(またはゼロとする)ので、吸気温度を低下させることができ、その結果、充填効率を向上することができる。このため、図6に示すように、上記従来例よりも筒内ガス量を多くすることができ、燃料噴霧の過拡散をより効果的に防止することができる。更に、内部EGRを導入する際、負のバルブオーバーラップとし、吸気弁開時期を上死点より後にした場合には、ピストンスピードが速いときに吸気弁52が開くようにすることができるので、動的に吸気を促進することができ、充填効率を更に高めることができる。
FIG. 6 is a diagram for explaining the in-cylinder gas amount in the flatland and the highland. Hereinafter, the effects of the present embodiment will be further described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, on the flat ground, the inside of the cylinder is occupied by air and external EGR gas. On the other hand, when the same control as that on a flat ground is performed without any correction at high altitude, the air in the cylinder and the external EGR gas decrease at the same rate as shown in the second bar graph from the left. , Lack of air. Therefore, conventionally, as shown in the second bar graph from the right, by reducing the external EGR rate, an air amount equivalent to that of the flat ground is secured to stabilize combustion. However, in this case, the NOx emission amount increases due to the reduction in the external EGR, and the overdiffusion of the spray is promoted due to the decrease in the in-cylinder gas density, so that a sufficient combustion stabilization effect cannot be obtained. On the other hand, in this embodiment, as shown in the rightmost bar graph, by introducing the internal EGR instead of the external EGR, the compression end temperature can be increased, and the ignitability is improved and the in-cylinder gas is increased. Since the spray overdiffusion prevention effect by increasing the viscosity can be obtained, combustion can be reliably stabilized. In the present embodiment, the external EGR is reduced (or zero), so that the intake air temperature can be lowered, and as a result, the charging efficiency can be improved. For this reason, as shown in FIG. 6, the amount of in-cylinder gas can be increased as compared with the above-described conventional example, and overspreading of fuel spray can be more effectively prevented. Furthermore, when the internal EGR is introduced, if the negative valve overlap is set and the intake valve opening timing is after top dead center, the
ところで、上述した実施の形態1では、燃料噴射圧力を低下させることで噴霧の過拡散を防止するようにしているが、1サイクル中の燃料噴射回数を増やすことによっても、噴霧の過拡散を防止することができる。つまり、1サイクルに必要な燃料を複数回に分割して噴射することにより、1回当たりの噴射量が少なくなるので、噴霧の貫徹力を小さくすることができるからである。本発明では、このことを利用して、噴霧の過拡散を抑制し、燃焼の安定化を図るようにしても良い。すなわち、上記ステップ102において、燃料噴射圧力を低下させることに代えて、あるいは燃料噴射圧力を低下させることと共に、1サイクル中の燃料噴射回数を増やすようにしても良い。例えば、高度が上昇するのに伴って、噴射回数を1回(メイン噴射のみ)、2回(パイロット噴射+メイン噴射)、3回(パイロット噴射2回+メイン噴射)と増やしていくようにしてもよい。
By the way, in Embodiment 1 described above, spray overdiffusion is prevented by lowering the fuel injection pressure, but spray overdiffusion is also prevented by increasing the number of fuel injections in one cycle. can do. That is, by dividing and injecting the fuel required for one cycle into a plurality of times, the injection amount per time is reduced, so that the spray penetration force can be reduced. In the present invention, this may be utilized to suppress spray overdiffusion and stabilize combustion. That is, in
なお、上述した実施の形態1においては、ECU50が、上記ステップ102の処理を実行することにより前記第1および第2の発明における「第1の大気圧低下補償手段」が、上記ステップ110の処理を実行することにより前記第1の発明における「第2の大気圧低下補償手段」が、図4に示すルーチンの処理の処理を実行することにより前記第1乃至第4および第6の発明における「制御手段」が、ある高度以上において内部EGR量を上記ステップ110で算出した量よりも更に増量して低温燃焼化を図ることにより前記第5の発明における「低温燃焼化手段」が、それぞれ実現されている。
In the first embodiment described above, the
また、上述した実施の形態では、本発明をディーゼル機関(圧縮着火内燃機関)の制御に適用した場合について説明したが、本発明は、ディーゼル機関の制御に限定されるものではなく、ガソリン機関(火花点火内燃機関)その他の各種の内燃機関の制御に適用することが可能である。 Moreover, although the case where the present invention is applied to control of a diesel engine (compression ignition internal combustion engine) has been described in the above-described embodiment, the present invention is not limited to control of a diesel engine. Spark ignition internal combustion engine) It can be applied to control of various other internal combustion engines.
10 ディーゼル機関
12 インジェクタ
14 コモンレール
18 排気通路
20 排気マニホールド
22 排気ポート
24 ターボ過給機
26 触媒
28 吸気通路
34 吸気マニホールド
35 吸気ポート
36 吸気絞り弁
38 エアフローメータ
40 外部EGR通路
44 EGR弁
50 ECU
52 吸気弁
54 吸気可変動弁機構
56 排気弁
58 排気可変動弁機構
62 クランク角センサ
64 ピストン
DESCRIPTION OF
52
Claims (6)
大気圧の低下が燃焼安定性に及ぼす影響を、内部EGR量を増量することによって補償する第2の大気圧低下補償手段と、
前記第1の大気圧低下補償手段による補償量と、前記第2の大気圧低下補償手段による補償量とを、大気圧に基づいて制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。 First atmospheric pressure reduction compensation means for compensating the influence of the decrease in atmospheric pressure on the combustion stability by changing the fuel injection conditions;
A second atmospheric pressure lowering compensation means for compensating for the influence of the lowering of the atmospheric pressure on the combustion stability by increasing the internal EGR amount;
Control means for controlling the compensation amount by the first atmospheric pressure decrease compensation means and the compensation amount by the second atmospheric pressure drop compensation means based on atmospheric pressure;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
大気圧と燃料噴射圧力とに基づいて、筒内ガス粘性の要求値を算出する筒内ガス粘性要求値算出手段と、
前記筒内ガス粘性要求値に基づいて、要求内部EGR量を算出する要求内部EGR量算出手段と、
を含み、前記要求内部EGR量に基づいて内部EGR量を制御することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項記載の内燃機関の制御装置。 The control means includes
In-cylinder gas viscosity required value calculation means for calculating a required value of in-cylinder gas viscosity based on the atmospheric pressure and the fuel injection pressure;
A required internal EGR amount calculating means for calculating a required internal EGR amount based on the in-cylinder gas viscosity required value;
5. The internal combustion engine control device according to claim 1, wherein the internal EGR amount is controlled based on the required internal EGR amount.
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