JP2008223600A - Fuel injection control device for engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用エンジン、特に、モータとエンジンを原動機とするハイブリッド車、あるいは、信号待ちなどでエンジンを停止した後、スタータモータでエンジンを再始動して発進するアイドルストップ車などで、エンジンを始動(クランキング)する際の燃料噴射制御に関する。 The present invention relates to an engine for a vehicle, in particular, a hybrid vehicle using a motor and an engine as a prime mover, or an idle stop vehicle that starts after restarting the engine with a starter motor after the engine is stopped by waiting for a signal, etc. The present invention relates to fuel injection control when starting (cranking) the engine.
特許文献1には、デコンプなどの圧縮圧力変更手段を備えたエンジンにおいて、再始動時には、駆動系との共振点を含む領域で圧縮圧力を低減しながらクランキングすることで、エンジントルク変動や振動を低減している。
In
また、低減した圧縮圧力を戻してから燃料噴射を開始することで初爆時の失火防止を図っている。
特許文献1のように、圧縮圧力を戻してから燃料噴射を開始する構成では、燃焼開始時の失火は防止できるが、高圧縮圧力での燃焼開始(初爆)時に生じるトルクショックが問題となっていた。
In the configuration in which fuel injection is started after returning the compression pressure as in
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、クランキングをスムースに開始しつつ燃焼開始時のトルクショックを回避できるエンジンの燃料噴射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 such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an engine fuel injection control device capable of avoiding a torque shock at the start of combustion while smoothly starting cranking. .
上記の課題を解決するため、本発明は、
メイン噴射とパイロット噴射を行う燃料噴射手段を備えたエンジンにおいて、
筒内の圧縮圧力に応じてパイロット噴射時期を変更する手段を設けたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
In an engine having fuel injection means for performing main injection and pilot injection,
Means is provided for changing the pilot injection timing according to the compression pressure in the cylinder.
かかる構成とすれば、パイロット噴射時期を圧縮圧力に応じて変更することにより、低圧縮圧力でも良好な燃焼安定性を確保できる。 With such a configuration, it is possible to ensure good combustion stability even at a low compression pressure by changing the pilot injection timing according to the compression pressure.
これにより、低圧縮圧力での燃焼開始が可能となりにより燃焼開始時のトルクショックを低減できる。 As a result, combustion can be started at a low compression pressure, and torque shock at the start of combustion can be reduced.
図1は、本発明をアイドルストップ車に適用し、一時停車時にエンジン停止後、スタータモータで再始動するシステムのパワートレインを示す。 FIG. 1 shows a power train of a system in which the present invention is applied to an idle stop vehicle and restarted by a starter motor after the engine is stopped at the time of temporary stop.
エンジン1は、スタータモータ2によってクランキングされ、燃料噴射弁(インジェクタ)3によって噴射された燃料の着火燃焼により始動される。
The
前記スタータモータ2、燃料噴射弁3等は、ECM(エンジンコントローラ)4によって制御される。
The
図2は、前記ECM4に入力される各種信号と、これら信号に基づいて出力される各種制御信号を示す。
FIG. 2 shows various signals input to the
ECM4には、大気圧センサ31からの大気圧検出信号PA、水温センサ32からの冷却水温度検出信号TW、燃圧センサ33からのレール圧(コモンレール内の燃料圧力)検出信号PR、回転速度センサ34からのエンジン回転速度検出信号NE等が入力され、これら入力信号に基づいて、スタータモータ2へ作動許可信号、燃料噴射弁3にメイン噴射指示信号、パイロット噴射指示信号が出力され、また、エンジン1が圧縮圧力変更手段35を備えた場合には、該圧縮圧力変更手段に圧縮圧力手段変更制御信号が出力される。
The
図3は、本発明をハイブリッド車に適用したもののパワートレインの一例を示す。 FIG. 3 shows an example of a power train in which the present invention is applied to a hybrid vehicle.
エンジン1の出力軸が、クラッチ5を介して第1モータ・ジェネレータ6に連結され、その出力軸がトランスミッション7に連結されている。
An output shaft of the
第1インバータ8は、バッテリ9からの直流電力を交流電力に変換して第1モータ・ジェネレータ6に出力し、第1モータ・ジェネレータ6をモータとして駆動すると共に、第1モータ・ジェネレータ6がジェネレータとして機能するときには、第1モータ・ジェネレータ6からの発電電力を直流電力に変換してバッテリ9を充電する。
The
また、エンジン1には、ベルト10を介してエンジン1と連動するエンジン始動用の第2モータ・ジェネレータ11備え、さらに該第2モータ・ジェネレータ11とバッテリ9との間に第2インバータ12を備える。
Further, the
エンジン1はエンジンコントローラ(ECM)13により制御され、第1モータ・ジェネレータ6及び第1インバータ8は第1モータコントローラ(MC)14により制御され、第2モータ・ジェネレータ11及び第2インバータ12は第2のモータコントローラ15により制御され、これらECM13、第1MC14、第2MC15は、ハイブリッドコントローラ(HCM)16からの指令によって統合的に制御される。
The
図4は、前記HCM16の入出力状態を示す。
FIG. 4 shows the input / output state of the
図5は、エンジン1の一例を示す。
FIG. 5 shows an example of the
エンジン1は、ディーゼルエンジンであり、吸入空気は、エアクリーナ22から吸気通路23、コレクタ24、吸気マニホールド25、吸気カム26により開閉駆動される吸気弁27を介してシリンダ28内に吸入される。
The
シリンダ28内には、ピストン29が嵌挿され、燃料噴射弁3によって燃料が噴射供給される。燃焼排気は、排気カム31によって開閉駆動される排気弁32を介して排気通路33へ排出される。
A
排気の一部は、EGRガスとしてEGR通路34に導入され、EGR弁35によってEGR量を制御されつつ吸気マニホールド25に還流される。
A part of the exhaust is introduced into the
そして、圧縮圧力変更手段として、下記の各手段のうち、少なくとも1つを備える。 And as a compression pressure change means, at least 1 is provided among the following each means.
スロットル弁36は、例えばバタフライ弁で構成され、吸気通路23の断面積を縮小して弁下流の圧力を低下させる{図6(A)参照}。
The
吸気遮断弁37は、バタフライ弁、フラップ弁、ポペット弁などで構成され、連続的あるいは1サイクル中の所定区間に吸気通路を遮断し、弁下流の圧力を低下させる{図6(B)参照}。
The intake shut-off
吸気弁特性可変手段(吸気弁開閉時期可変手段や吸気弁作動角可変手段)38は、吸気カムの位相を変化させてバルブ中心角を変化させるものや、異なるプロフィールを持つ複数のカムの使用を切り換えるもの等、その他公知である可変動弁機構を用いて、吸気行程においてシリンダ内に流入する空気量を変更する{図6(C)参照}。連続可変式のものはシリンダ内圧変更時の段差が無く、切り換え式のものは速やかに圧縮圧力を変更できるという利点がある。 The intake valve characteristic variable means (intake valve opening / closing timing variable means or intake valve operating angle variable means) 38 changes the valve center angle by changing the phase of the intake cam or uses a plurality of cams having different profiles. The amount of air flowing into the cylinder in the intake stroke is changed using another known variable valve mechanism such as a switcher {see FIG. 6C}. The continuously variable type has no step when changing the cylinder internal pressure, and the switching type has the advantage that the compression pressure can be changed quickly.
図7は、上記の少なくとも1つの圧縮圧力変更手段で、エンジン始動(クランキング)時の圧縮圧力の変更制御と、該圧縮圧力に応じた燃料噴射制御を行う第1実施形態のフローを示す。 FIG. 7 shows a flow of the first embodiment in which the at least one compression pressure changing means performs the change control of the compression pressure at the time of engine start (cranking) and the fuel injection control according to the compression pressure.
ステップS101では、エンジン始動制御中であるか否かを判定する。なお、「エンジン始動制御中」とは、クランキング開始から圧縮圧力変更手段の作動終了時までと定義する。 In step S101, it is determined whether engine start control is being performed. Note that “during engine start control” is defined as from the start of cranking to the end of operation of the compression pressure changing means.
ここで、クランキング開始時の圧縮圧力は、クランキングトルクを軽減して振動抑制を図るため最小に設定され、エンジン回転速度の増大に応じて圧縮圧力を大きくしても振動を小さく抑えられるようになってから圧縮圧力を回復(増大)させ、圧縮圧力が適正値まで回復してから燃料噴射を開始して失火を抑制するようにしている。 Here, the compression pressure at the start of cranking is set to the minimum in order to reduce the cranking torque and suppress the vibration, so that the vibration can be suppressed even if the compression pressure is increased as the engine speed increases. Then, the compression pressure is recovered (increased), and after the compression pressure has recovered to an appropriate value, fuel injection is started to suppress misfire.
そこで、ステップS101でエンジン始動制御中と判定されたときは、ステップS102でエンジン回転速度NEと、レール圧(燃料圧力)PRを読み込み、ステップS103で圧縮圧力変更手段の作動量を設定する。具体的には、図8に示すマップ特性に従い、クランキング開始後、所定の圧縮圧力回復回転速度に達してから圧縮圧力が増大(回復)するように、エンジン回転速度NEの増大に応じて圧縮圧力変更手段の作動量を増大する。 Therefore, when it is determined in step S101 that the engine start control is being performed, the engine speed NE and the rail pressure (fuel pressure) PR are read in step S102, and the operation amount of the compression pressure changing means is set in step S103. Specifically, according to the map characteristics shown in FIG. 8, after the cranking starts, compression is performed according to the increase in the engine rotational speed NE so that the compression pressure increases (recovers) after reaching a predetermined compression pressure recovery rotational speed. Increase the operating amount of the pressure changing means.
次に、ステップS104では、レール圧PRが燃料噴射可能な噴射開始圧PRs以上であるかを判定する。 Next, in step S104, it is determined whether the rail pressure PR is equal to or higher than the injection start pressure PRs at which fuel can be injected.
PR≧PRsと判定されたときは、ステップS105へ進み、圧縮圧力変更手段の作動量PDが噴射開始許可作動量PDpに達したかを判定し、達したと判定された後に、ステップS106へ進んで燃料噴射を許可する。ステップS104でPR<PRsと判定されたとき、または、ステップS105でPD<PDpと判定されたときは、ステップS108で燃料噴射を不許可とする。前記噴射開始許可作動量PDpは、安定な燃焼が可能である圧縮圧力の範囲内に設定されている。 When it is determined that PR ≧ PRs, the process proceeds to step S105, it is determined whether the operation amount PD of the compression pressure changing means has reached the injection start permission operation amount PDp, and after determining that it has reached, the process proceeds to step S106. Allow fuel injection. If it is determined in step S104 that PR <PRs, or if it is determined in step S105 that PD <PDp, fuel injection is not permitted in step S108. The injection start permission operation amount PDp is set within a compression pressure range in which stable combustion is possible.
燃料噴射が許可されると、ステップS107へ進み、圧縮圧力変更手段の作動量PDに応じてパイロット噴射時期を調節する。 When the fuel injection is permitted, the process proceeds to step S107, and the pilot injection timing is adjusted according to the operation amount PD of the compression pressure changing means.
ここで、図8に示したように、圧縮圧力変更手段の作動量PDは、初期値の噴射開始許可作動量PDpからエンジン回転速度NEの増大に応じて増大し、これに伴って圧縮圧力が増大する。 Here, as shown in FIG. 8, the operation amount PD of the compression pressure changing means increases from the initial value of the injection start permission operation amount PDp according to the increase in the engine rotational speed NE, and the compression pressure is accordingly increased. Increase.
一方、パイロット噴射時期は、図9のマップ特性に示すように、圧縮圧力が低いときは進角側にあり、圧縮圧力が高くなるほど遅角される。これは、本発明では、パイロット噴射による燃焼過程でメイン噴射による燃焼を開始させることで安定した燃焼とし、発生トルクを確保するようにパイロット噴射時期を設定するが、圧縮圧力が低いときほどパイロット噴射による着火遅れ時間が大きく、圧縮圧力が高くなるほど着火遅れ時間が減少するので、パイロット噴射時期を遅角させているのである。 On the other hand, as shown in the map characteristics of FIG. 9, the pilot injection timing is on the advance side when the compression pressure is low, and is retarded as the compression pressure increases. In the present invention, the pilot injection timing is set so as to ensure stable combustion by starting the combustion by the main injection in the combustion process by the pilot injection, and the generated torque is ensured. Since the ignition delay time due to is large and the ignition delay time decreases as the compression pressure increases, the pilot injection timing is retarded.
したがって、噴射開始が許可された後、エンジン回転速度NEの増大に応じた圧縮圧力変更手段の作動量PDの増大に伴って圧縮圧力が高くなるに従って、パイロット噴射時期は進角側から徐々に遅角される。 Therefore, after the start of injection is permitted, the pilot injection timing is gradually delayed from the advance side as the compression pressure increases as the operation amount PD of the compression pressure changing means increases in accordance with the increase in the engine speed NE. Horned.
上記制御によれば、クランキング開始時から所定期間内のエンジンマウントや駆動系の共振点を含む比較的エンジン回転速度の低い領域では、できるだけ低圧縮圧力に維持してクランキングトルクを軽減することにより、クランキング初期に問題となるエンジントルク変動や振動を抑制することができる。 According to the above control, the cranking torque can be reduced by maintaining the compression pressure as low as possible in a region where the engine speed is relatively low including the resonance point of the engine mount and drive system within a predetermined period from the start of cranking. As a result, it is possible to suppress engine torque fluctuations and vibrations that are problematic in the early stages of cranking.
次いで、圧縮圧力回復制御を開始し、圧縮圧力が適正値まで回復したときに燃料噴射を開始し、圧縮圧力の回復に応じてパイロット噴射時期を変更することにより、低圧縮圧力でも良好な燃焼安定性を確保できる。 Next, the compression pressure recovery control is started, fuel injection is started when the compression pressure is restored to an appropriate value, and the pilot injection timing is changed in accordance with the recovery of the compression pressure. Can be secured.
これにより、低圧縮圧力での燃焼開始が可能となり、安定した燃焼性と相まって初爆時のトルクショックをより低減することができ、その後も圧縮圧力を回復させながら始動時制御終了まで安定した燃焼を行え、始動後の運転にスムースに移行できる。 This makes it possible to start combustion at a low compression pressure, coupled with stable flammability, to further reduce the torque shock at the time of the first explosion, and then to stable combustion until the end of control at start-up while recovering the compression pressure Can be performed smoothly after starting.
図10(A)は、本発明による圧縮圧力に応じたパイロット噴射時期制御を行った場合の熱発生率を示し、パイロット燃焼(パイロット噴射による燃焼)での燃焼過程でメイン燃焼(メイン噴射による燃焼)が開始されて熱発生率が緩やかに増大し、急激な燃焼を抑えてトルクショックの低減が可能となる。なお、熱発生率のピークが上死点近傍で上死点後となるように噴射時期を設定することで、燃焼性をより安定させることができる。同図(B)は、上記パイロット噴射時期の制御を行わない場合を示し、各燃焼が分離され、メイン燃焼での熱発生率が急激に増大し、トルクショックが増大する。 FIG. 10A shows the heat generation rate when pilot injection timing control according to the compression pressure according to the present invention is performed, and main combustion (combustion by main injection) in the combustion process in pilot combustion (combustion by pilot injection) ) Is started and the heat generation rate gradually increases, and rapid combustion can be suppressed and torque shock can be reduced. Note that the combustibility can be further stabilized by setting the injection timing so that the peak of the heat generation rate is near the top dead center and after the top dead center. FIG. 5B shows a case where the pilot injection timing is not controlled. Each combustion is separated, the heat generation rate in the main combustion increases rapidly, and the torque shock increases.
なお、パイロット噴射時期等を上記のように、予め定めたマップにより求める構成とすることで、簡単な計算で求めることができる。 In addition, it can be calculated | required by simple calculation by setting it as the structure which calculates | requires pilot injection timing etc. by a predetermined map as mentioned above.
図11は、圧縮圧力変更手段として前記スロットル弁36や吸気遮断弁37等の吸気絞りを用いた第2実施形態のフローを示す。
FIG. 11 shows a flow of a second embodiment in which an intake throttle such as the
ステップS201,202で、エンジン始動制御中と判定され、エンジン回転速度NEおよびレール圧PRを読み込んだ後、ステップS203で吸気絞り作動量を設定する。吸気絞り作動量は、図12の中段に示す特性を有したマップからの検索等により設定される。具体的には、クランキング開始からエンジン回転速度が圧縮圧力回復速度に達するまでの所定時間は、吸気絞り作動量(吸気通路開口面積)を最小とし、圧縮圧力回復速度に達してから作動量を増大する。 In steps S201 and 202, it is determined that the engine start control is being performed, and after reading the engine speed NE and the rail pressure PR, the intake throttle operation amount is set in step S203. The intake throttle operation amount is set by searching from a map having the characteristics shown in the middle of FIG. Specifically, for a predetermined time from the start of cranking until the engine speed reaches the compression pressure recovery speed, the intake throttle operation amount (intake passage opening area) is minimized, and the operation amount is reduced after reaching the compression pressure recovery speed. Increase.
圧縮圧力は、吸気絞り下流側の吸気圧に比例し、クランキング開始当初の低回転時は吸気圧=大気圧で最大からエンジン回転速度の増大に応じた吸気圧の低下に伴い最小となるまで減少する。圧縮圧力回復速度に達してから吸気絞り作動量を増大すると、これに応じて圧縮圧力も増大していくが、作動量の増大に対して圧縮圧力の増大には時間遅れを生じ、一次時遅れで増大する。 The compression pressure is proportional to the intake pressure on the downstream side of the intake throttle, and at the time of low rotation at the start of cranking, from the maximum at the intake pressure = atmospheric pressure to the minimum as the intake pressure decreases as the engine speed increases Decrease. When the intake throttle operation amount is increased after reaching the compression pressure recovery speed, the compression pressure also increases accordingly. However, the increase in the compression pressure causes a time delay and a primary time delay with respect to the increase in the operation amount. Increase with.
そして、ステップS204でレール圧PRが噴射開始圧PRsに達したと判定した後、ステップS205では、上記吸気絞り作動(作動量の増大)の経過時間が噴射開始許可時間に達したかを判定し、達したときにステップS206で噴射開始を許可する。 Then, after determining in step S204 that the rail pressure PR has reached the injection start pressure PRs, in step S205, it is determined whether the elapsed time of the intake throttle operation (increase in the operation amount) has reached the injection start permission time. , The injection start is permitted in step S206.
ステップS207でのパイロット噴射時期は、図13に示した特性を有するマップからの検索等で設定する。上記図12で示した吸気絞りの作動量変化(図13で点線に示す)に対して圧縮圧力変化の時間遅れを実験で予め求め、1次遅れとなる特性をパイロット噴射時期の設定に適用する。 The pilot injection timing in step S207 is set by searching from a map having the characteristics shown in FIG. The time delay of the change in compression pressure is experimentally obtained in advance with respect to the change in the intake throttle operation amount shown in FIG. 12 (shown by the dotted line in FIG. 13), and the characteristic of the first order delay is applied to the setting of the pilot injection timing. .
このように吸気圧と圧縮圧力は、図14に示すような相関を有するので、吸気圧センサを設けて吸気圧検出値に基づいて、パイロット噴射時期を設定するようにしてもよい。図15は、吸気圧PAに応じたパイロット噴射時期設定の特性を示す。 Thus, since the intake pressure and the compression pressure have a correlation as shown in FIG. 14, an intake pressure sensor may be provided and the pilot injection timing may be set based on the detected intake pressure value. FIG. 15 shows characteristics of pilot injection timing setting according to the intake pressure PA.
図16は、圧縮圧力変更手段である前記吸気弁特性可変手段38として、特に、吸気弁リフト量を2段階に切り換える可変リフト弁を用いた第3実施形態のフローを示す。 FIG. 16 shows a flow of a third embodiment in which a variable lift valve that switches the intake valve lift amount in two stages is used as the intake valve characteristic varying means 38 that is a compression pressure changing means.
ステップS303では、可変リフト弁のリフト量を設定する。具体的には、図17の上段に示すように、クランキング開始からの経過時間(またはエンジン回転速度)に応じて圧縮圧力回復制御の開始時期に達するまでは、可変リフト弁を低リフトに制御し、圧縮圧力回復制御開始時期に達した後は、可変リフト弁を高リフトに切り換える。ここで、可変リフト弁の低リフト時でも、燃料噴射開始を許可できる圧縮圧力以上となるようにリフト量が設定してある。 In step S303, the lift amount of the variable lift valve is set. Specifically, as shown in the upper part of FIG. 17, the variable lift valve is controlled to a low lift until the start time of the compression pressure recovery control is reached according to the elapsed time (or engine speed) from the start of cranking. Then, after reaching the compression pressure recovery control start timing, the variable lift valve is switched to a high lift. Here, even when the variable lift valve is in a low lift, the lift amount is set to be equal to or higher than the compression pressure at which the start of fuel injection can be permitted.
そして、ステップS304で、レール圧PRが噴射開始圧PRsに達したと判定されると、ステップS305で噴射開始を許可する。この噴射開始時の可変リフト弁は低リフトに制御され、その後、所定時間を経過してから高リフトに切り換えられる。 When it is determined in step S304 that the rail pressure PR has reached the injection start pressure PRs, the injection start is permitted in step S305. The variable lift valve at the start of injection is controlled to be a low lift, and then switched to a high lift after a predetermined time has elapsed.
ステップS306でのパイロット噴射時期の設定は、図17の最下段に示すように、可変リフト弁が低リフトに制御されているときは、進角側に固定され、高リフトに切り換えられ圧縮圧力が回復されるのに同期して、所定量遅角される。この所定遅角量は、圧縮圧力の増大量に応じて設定されている。特許文献1では、失火防止のため高リフトに切り換えてから燃料噴射を開始することが好ましい実施形態として開示しているが、本発明では、パイロット噴射時期を圧縮圧力に応じて変更する。具体的には低圧縮圧力で進角側に制御し、高圧縮圧力で遅角することにより、圧縮圧力に応じて最適な燃焼性を得られ、これにより、低圧縮圧力での燃焼開始が可能となりトルクショックを回避できるのである。
As shown in the lowermost stage of FIG. 17, the pilot injection timing is set at step S306. When the variable lift valve is controlled to a low lift, the pilot injection timing is fixed to the advance side, switched to a high lift, and the compression pressure is changed. In synchronism with the recovery, the angle is retarded by a predetermined amount. This predetermined retardation amount is set according to the amount of increase in the compression pressure. In
なお、可変リフト弁として、リフト量を連続的に可変し、あるいは3段以上で切り換える構成のものを使用する場合は、その作動量(リフト量)に応じてパイロット噴射時期を設定する(後述するメイン噴射時期の設定を行う場合も同様とする)。 When using a variable lift valve that has a configuration in which the lift amount is continuously variable or switched in three or more stages, the pilot injection timing is set according to the operation amount (lift amount) (described later). The same applies when setting the main injection timing).
図18は、圧縮圧力に応じてパイロット噴射時期と共に、メイン噴射時期も変更する第4実施形態のフローを示し、ステップS407でパイロット噴射時期とメイン噴射時期を、圧縮圧力に応じて図19に示す特性を有したマップからの検索等により設定する。 FIG. 18 shows a flow of the fourth embodiment in which the main injection timing is changed together with the pilot injection timing according to the compression pressure, and the pilot injection timing and the main injection timing are shown in FIG. 19 according to the compression pressure in step S407. Set by searching from a map with characteristics.
具体的には、メイン噴射時期もパイロット噴射時期と同様、圧縮圧力が低いときは進角側に設定され、圧縮圧力の増大に応じて遅角される特性を有するが、圧縮圧力が低いときはパイロット噴射時期との間隔が短く、圧縮圧力が高くなるにしたがって間隔が長くなるように設定されている。 Specifically, as with the pilot injection timing, the main injection timing is also set to an advanced side when the compression pressure is low, and is retarded as the compression pressure increases, but when the compression pressure is low The interval from the pilot injection timing is short, and the interval is set longer as the compression pressure becomes higher.
このように、パイロット噴射時期とメイン噴射時期を共に圧縮圧力に応じて変更し、圧縮圧力に応じてパイロット噴射とメイン噴射時期の間隔を変えることにより、燃焼圧力の急上昇をより効果的に抑えてトルクショックの抑制効果を高めることができる。 In this way, the pilot injection timing and the main injection timing are both changed according to the compression pressure, and the interval between the pilot injection and the main injection timing is changed according to the compression pressure, so that the rapid increase in combustion pressure can be suppressed more effectively. The effect of suppressing torque shock can be enhanced.
図20は、本実施形態による噴射時期制御を行ったときのクランク角に対する筒内圧波形図の一例を示し、本制御を行わない場合と比較して、燃焼安定性向上効果を示したものである。太線は燃料噴射時期制御により安定な燃焼ができる際の燃焼波形の一例であり、細線は燃焼にばらつきのある際の燃焼波形の一例である。図19のような噴射時期設定を行うことで、燃焼のばらつきを小さくできるので、燃焼の安定性の向上という効果が得られる。 FIG. 20 shows an example of the in-cylinder pressure waveform diagram with respect to the crank angle when the injection timing control according to the present embodiment is performed, and shows the effect of improving the combustion stability as compared with the case where this control is not performed. . A thick line is an example of a combustion waveform when stable combustion is possible by fuel injection timing control, and a thin line is an example of a combustion waveform when there is variation in combustion. By performing the injection timing setting as shown in FIG. 19, the variation in combustion can be reduced, so that the effect of improving the stability of combustion can be obtained.
図21は、以上示した圧縮圧力変更手段を備えた構成に本発明を適用した実施形態におけるタイミングチャートを示す。 FIG. 21 shows a timing chart in an embodiment in which the present invention is applied to the configuration provided with the compression pressure changing means described above.
エンジンマウントや駆動系の共振点を含む比較的回転速度の低い領域は、圧縮圧力を下げてエンジントルク変動や振動を低下させる。その後、圧縮圧力を徐々に戻して噴射可能なレール圧となり、着火可能となる圧縮圧力になる際、圧縮圧力に応じて燃料噴射時期を決定し、燃料噴射を開始する。 In a region where the rotational speed is relatively low, including the resonance point of the engine mount and drive system, the compression pressure is lowered to reduce engine torque fluctuation and vibration. Thereafter, when the compression pressure is gradually returned to become a rail pressure that can be injected and becomes a compression pressure that can be ignited, the fuel injection timing is determined according to the compression pressure, and fuel injection is started.
図22は、本発明の低圧縮圧力で燃料噴射を開始したときのクランク角に対する筒内圧波形(太線で示す)を、高圧縮圧力で燃料噴射を開始したとき(細線で示す)と比較して示したものである。本発明のように、圧縮圧力を戻す途中の低圧縮圧力で燃料噴射を開始することで、高圧縮圧力で燃料噴射を開始する場合に比較し、燃焼により発生する筒内圧ピークを抑え初爆時のトルクショックを低減できることが明らかである。 FIG. 22 shows a comparison of the in-cylinder pressure waveform (indicated by a thick line) with respect to the crank angle when fuel injection is started at a low compression pressure according to the present invention as compared to the case when fuel injection is started at a high compression pressure (indicated by a thin line). It is shown. As in the present invention, by starting fuel injection at a low compression pressure in the middle of returning the compression pressure, compared to the case of starting fuel injection at a high compression pressure, the in-cylinder pressure peak generated by combustion is suppressed and at the time of the first explosion It is clear that the torque shock can be reduced.
図23は、燃焼の安定性の向上に効果的である場合の燃焼特性の一例を示す。燃焼圧力が圧縮圧力より大きく、また熱発生率のピークが上死点近傍及び上死点後となるように噴射時期を制御することでさらに燃焼安定性の向上が可能となる。 FIG. 23 shows an example of combustion characteristics when effective in improving the stability of combustion. Combustion stability can be further improved by controlling the injection timing so that the combustion pressure is greater than the compression pressure and the peak of the heat generation rate is near and after the top dead center.
次に、以上示したような圧縮圧力変更手段35をもたないエンジンに、本発明を適用した第5実施形態について説明する。 Next, a fifth embodiment in which the present invention is applied to an engine having no compression pressure changing means 35 as described above will be described.
大気圧と圧縮圧力との間には、図24(A)に示すような関係があるので、大気圧に応じて同図(B)に示すように、パイロット噴射時期とメイン噴射時期を設定する。 Since there is a relationship as shown in FIG. 24A between the atmospheric pressure and the compression pressure, the pilot injection timing and the main injection timing are set according to the atmospheric pressure as shown in FIG. .
このようにすれば、高地走行時など、大気圧低下に伴って圧縮圧力が低下しても、本噴射時期の制御を行うことで燃焼安定性を向上できるという効果が得られる。 In this way, even when the compression pressure decreases with a decrease in atmospheric pressure, such as when traveling at high altitudes, the effect of improving the combustion stability by controlling the main injection timing can be obtained.
図25は、圧縮圧力変更手段を備えたエンジンにおいて、圧縮圧力変更手段の作動量を大気圧に応じて調節する第6実施形態のフローを示す。 FIG. 25 shows a flow of a sixth embodiment in which the operation amount of the compression pressure changing means is adjusted according to the atmospheric pressure in an engine provided with the compression pressure changing means.
ステップS502で、エンジン回転速度NE、レール圧PRに加えて、大気圧センサで検出された大気圧PAを読み込み、ステップS503で図18でのステップS403等と同様に圧縮圧力変更手段の作動量を設定した後、ステップS504で大気圧に応じた圧縮圧力変更手段の作動量調節量を付加する。 In step S502, in addition to the engine rotational speed NE and rail pressure PR, the atmospheric pressure PA detected by the atmospheric pressure sensor is read. In step S503, the operation amount of the compression pressure changing means is set in the same manner as in step S403 in FIG. After the setting, in step S504, the operation amount adjustment amount of the compression pressure changing means corresponding to the atmospheric pressure is added.
前記作動量調節量は、大気圧に応じて図26に示した特性を有するマップからの検索等により設定した値を用いる。具体的には、大気圧PAが標準大気圧(760mmHg)より低いときほど大きい作動量調節量に設定されている。 As the operating amount adjustment amount, a value set by searching from a map having the characteristics shown in FIG. 26 according to atmospheric pressure is used. Specifically, the operation amount adjustment amount is set to be larger as the atmospheric pressure PA is lower than the standard atmospheric pressure (760 mmHg).
また、ステップS507でのパイロット噴射時期およびメイン噴射時期の設定は、図18のステップS407同様、圧縮圧力変更手段の作動量に応じて図19の特性を用いて設定されるが、この作動量は大気圧による調節量が付加されているので大気圧が低いときは大きく調節された作動量に応じた適正な噴射時期に設定される。 Further, the setting of the pilot injection timing and the main injection timing in step S507 is set using the characteristics of FIG. 19 according to the operating amount of the compression pressure changing means, as in step S407 of FIG. Since an adjustment amount by the atmospheric pressure is added, when the atmospheric pressure is low, an appropriate injection timing is set according to the operation amount that is greatly adjusted.
このようにすれば、例えば吸気絞り弁などの圧縮圧力変更手段によって圧縮圧力を変更する際に、高地走行時など大気圧が低いときは、同一の圧縮圧力変更手段作動量における圧縮圧力が低下するため、作動量調節量を付加することで適正な圧縮圧力に補正することができ、また、パイロット噴射時期およびメイン噴射時期も適正に調節された圧縮圧力変更手段の作動量に応じて適正に設定される。したがって、大気圧が変化しても燃焼安定性の向上が可能となりトルクショックを抑制した良好な再始動を行える。 In this way, for example, when the compression pressure is changed by the compression pressure changing means such as the intake throttle valve, when the atmospheric pressure is low such as when traveling at a high altitude, the compression pressure at the same compression pressure changing means operating amount decreases. Therefore, it can be corrected to an appropriate compression pressure by adding an operation amount adjustment amount, and the pilot injection timing and the main injection timing are also appropriately set according to the operation amount of the compression pressure changing means adjusted appropriately. Is done. Therefore, even if the atmospheric pressure changes, the combustion stability can be improved, and a good restart can be performed while suppressing torque shock.
図27は、エンジン再始動時のエンジン温度を考慮した第7実施形態のフローを示す。 FIG. 27 shows a flow of the seventh embodiment in consideration of the engine temperature at the time of engine restart.
ステップS601〜608,611は、図18のステップS401〜408と同様である。なお、図25のステップS504における大気圧に応じた作動量調節量を付加して大気圧補正を行うようにしてもよい。 Steps S601 to 608 and 611 are the same as steps S401 to S408 in FIG. Note that the atmospheric pressure correction may be performed by adding an operation amount adjustment amount corresponding to the atmospheric pressure in step S504 of FIG.
燃料噴射が許可され、ステップS607でパイロット噴射時期およびメイン噴射時期を設定した後、ステップS608では、燃料噴射開始が許可されてから所定時間経過したかを判定する。 After the fuel injection is permitted and the pilot injection timing and the main injection timing are set in step S607, it is determined in step S608 whether a predetermined time has elapsed since the start of fuel injection was permitted.
ここで、前記所定時間は、図28(A)に示すように始動時冷却水温(クランキング開始から燃料噴射開始までの間に検出された冷却水温)に応じて可変に設定され、始動時冷却水温が暖機後水温に対して低いときほど、長めに設定される。 Here, as shown in FIG. 28 (A), the predetermined time is variably set according to the cooling water temperature at the time of starting (cooling water temperature detected from the start of cranking to the start of fuel injection), and is cooled at the time of starting. It is set longer as the water temperature is lower than the water temperature after warming up.
前記所定時間経過前のときはステップS609へ進み、パイロット噴射時期およびメイン噴射時期の噴射時期調節量を設定する。この噴射時期調節量は、図28(B)に示すように、前記始動時冷却水温が暖機後水温に対して低いときほど進角調節量を大きく設定される。 When the predetermined time has not elapsed, the process proceeds to step S609, and the injection timing adjustment amounts of the pilot injection timing and the main injection timing are set. As shown in FIG. 28B, the injection timing adjustment amount is set to be larger as the start-up cooling water temperature is lower than the warm-up water temperature.
ステップS610では、ステップS607で設定したパイロット噴射時期およびメイン噴射時期に前記進角調節量を付加する。 In step S610, the advance angle adjustment amount is added to the pilot injection timing and the main injection timing set in step S607.
すなわち、各噴射時期が始動時冷却水温が低いほど長い時間、より大きく進角側に補正される。なお、この始動時冷却水温に応じた噴射時期の調節は、パイロット噴射時期のみ行ってもよく、また、両噴射時期で調節する場合、各噴射時期で調節量を別々に設定してもよい。 That is, each injection timing is corrected to a larger advance side for a longer time as the coolant temperature at start-up is lower. It should be noted that the adjustment of the injection timing according to the start-up coolant temperature may be performed only for the pilot injection timing, and when adjusting at both injection timings, the adjustment amount may be set separately for each injection timing.
また、本実施形態では、噴射時期調節量設定用の燃焼室温のパラメータとして、冷却水温を用いたが、その他、吸気温、シリンダ壁温の内、少なくとも何れか一つに応じて調節する構成としてもよい。
図29は、上記始動時冷却水温に基づく噴射時期調節を行ったときのクランキング開始後の各種状態量の変化を示す。
In the present embodiment, the cooling water temperature is used as the combustion room temperature parameter for setting the injection timing adjustment amount. Also good.
FIG. 29 shows changes in various state quantities after the start of cranking when the injection timing adjustment based on the starting coolant temperature is performed.
なお、図29では、前記所定時間内における各噴射時期の調節量が所定時間終了までに0となるように後半で漸減する設定としている。 In FIG. 29, the adjustment amount of each injection timing within the predetermined time is set to gradually decrease in the latter half so that it becomes 0 by the end of the predetermined time.
このようにすれば、燃焼室温が低い場合には着火性が低下するので、噴射許可後所定時間内で、燃焼室温に応じてパイロット噴射時期、またはパイロット噴射時期及びメイン噴射時期をさらに進角させて着火遅れ期間を確保し、上死点近傍で熱発生率がピークとなるように燃焼するよう調節することで、さらに燃焼安定性の向上が可能となり、冷間始動においても燃焼安定性が確保できる。 In this way, since the ignitability decreases when the combustion room temperature is low, the pilot injection timing, or the pilot injection timing and the main injection timing are further advanced in accordance with the combustion room temperature within a predetermined time after the injection is permitted. By ensuring that the ignition delay period is secured and combustion is adjusted so that the heat generation rate reaches a peak near top dead center, combustion stability can be further improved, and combustion stability is ensured even during cold start. it can.
1 エンジン、
2 スタータモータ
3 燃料噴射弁
4 エンジンコントローラ
6 第1モータ・ジェネレータ
11 第2モータ・ジェネレータ
13 エンジンコントローラ
14 第1モータコントローラ
15 第2モータコントローラ
16 ハイブリッドコントローラ
31 大気圧センサ
32 水温センサ
33 燃圧センサ
34 回転速度センサ
35 圧縮圧力変更手段
36 スロットル弁
37 吸気遮断弁
38 吸気弁特性可変手段
1 engine,
2
Claims (14)
筒内の圧縮圧力に応じてパイロット噴射時期を変更する手段を設けたことを特徴とするエンジンの燃料噴射制御装置。 In an engine having fuel injection means for performing main injection and pilot injection,
An engine fuel injection control device comprising means for changing a pilot injection timing in accordance with a compression pressure in a cylinder.
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JP2007063100A JP2008223600A (en) | 2007-03-13 | 2007-03-13 | Fuel injection control device for engine |
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2007
- 2007-03-13 JP JP2007063100A patent/JP2008223600A/en active Pending
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