JP2009185628A - 内燃機関の燃料噴射制御システム - Google Patents
内燃機関の燃料噴射制御システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009185628A JP2009185628A JP2008023904A JP2008023904A JP2009185628A JP 2009185628 A JP2009185628 A JP 2009185628A JP 2008023904 A JP2008023904 A JP 2008023904A JP 2008023904 A JP2008023904 A JP 2008023904A JP 2009185628 A JP2009185628 A JP 2009185628A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel injection
- target
- heat generation
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
【課題】主燃料噴射及び副燃料噴射を実行する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、気筒内における燃焼をより好適に制御する。
【解決手段】主燃料噴射によって噴射される燃料の目標着火時期αを内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する(S106)とともに、該目標着火時期αまでに生じさせることが必要な発熱量Zcを算出する(S112)。そして、算出された発熱量Zcに基づいて副燃料噴射量qplを決定する(S113)。
【選択図】図2
【解決手段】主燃料噴射によって噴射される燃料の目標着火時期αを内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する(S106)とともに、該目標着火時期αまでに生じさせることが必要な発熱量Zcを算出する(S112)。そして、算出された発熱量Zcに基づいて副燃料噴射量qplを決定する(S113)。
【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって主燃料噴射及び該主燃料噴射よりも前の時期に実行される副燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御システムに関する。
内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいては、圧縮上死点近傍の時期に実行される主燃料噴射に先駆けて副燃料噴射を実行するものが知られている。このような副燃料噴射が実行される場合、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで主燃料噴射の実行前に気筒内の温度がより上昇する。そのため、主燃料噴射によって噴射される燃料の着火性を向上させることが出来る。
しかしながら、副燃料噴射によって噴射される燃料の量が過剰に少ない場合、該燃料が燃焼したときに生じる発熱量が不足する。この場合、主燃料噴射の実行時における気筒内の温度が十分に上昇しないために、主燃料噴射によって噴射された燃料が十分に燃焼せずにトルクの低下や失火が生じる虞がある。また、この場合、主燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼するときの着火遅れ期間が長くなることにより、該燃料が燃焼したときの燃焼騒音が過剰に増大する虞もある。
一方、副燃料噴射によって噴射される燃料の量が過剰に多い場合、該燃料が燃焼したときに生じる発熱量が過剰に多くなる。この場合、燃焼騒音は減少するが、主燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼するときの着火遅れ期間が短くなるため予混合気が形成される期間が短くなる。また、主燃料噴射の実行時における気筒内の温度が過剰に高くなる。これらにより、スモークの量が増加する虞がある。
そのため、気筒内における燃焼をより好適に制御するためには、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することによって生じる発熱量を所望の量に制御することが重要である。
特許文献1においては、主燃料噴射及び副燃料噴射を実行するディーゼル機関の燃料噴射制御装置であって、機関燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサを備えたものが開示されている。この特許文献1には、主燃料噴射により噴射された燃料に着火が生じるときの燃焼室内圧力と燃焼室内実容積との積と、主燃料噴射により噴射された燃料に着火が生じるクランク角において燃焼が生じなかったと仮定した場合の圧力のみによる燃焼室内圧力と燃焼室内実容積との積との差に基づいて副燃料噴射指令値を補正することが記載されている。
また、特許文献2においても、主燃料噴射及び副燃料噴射を実行する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、機関燃焼室内の圧力を検出する筒内圧力センサを備えたものが開示されている。この特許文献2では、筒内圧センサで検出した実際の燃焼室内圧力と機関クランク角とを用いて燃焼室内に発生した筒内発熱量に関する発熱パラメータを算出する。そして、副燃料噴射に対応する燃焼の終了後であって主燃料噴射開始前に算出された発熱パラメータの値に基づいて、主燃料噴射に関しての失火が発生することのないように主燃料噴射の噴射時期を制御することが記載されている。
特開2004−100566号公報
特開2005−54753号公報
本発明は、主燃料噴射及び副燃料噴射を実行する内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、気筒内における燃焼をより好適に制御することが可能な技術を提供することを目的とする。
本発明では、主燃料噴射によって噴射される燃料の目標着火時期を内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出するとともに、該目標着火時期までに生じさせることが必要な発熱量を算出する。そして、算出された発熱量に基づいて副燃料噴射量を決定する。
より詳しくは、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御システムは、
内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって、主燃料噴射及び該主燃料噴射よりも前の時期に実行される副燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御システムであって、
主燃料噴射によって噴射される燃料の着火時期の目標値である目標主着火時期を内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する目標主着火時期算出手段と、
副燃料噴射時期から目標主着火時期までの間において燃料を燃焼させることによって生じさせることが必要な発熱量である必要発熱量を算出する必要発熱量算出手段と、
副燃料噴射によって噴射される燃料の量である副燃料噴射量を必要発熱量に基づいて決定する副燃料噴射量決定手段と、を備えたことを特徴とする。
内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって、主燃料噴射及び該主燃料噴射よりも前の時期に実行される副燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御システムであって、
主燃料噴射によって噴射される燃料の着火時期の目標値である目標主着火時期を内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する目標主着火時期算出手段と、
副燃料噴射時期から目標主着火時期までの間において燃料を燃焼させることによって生じさせることが必要な発熱量である必要発熱量を算出する必要発熱量算出手段と、
副燃料噴射によって噴射される燃料の量である副燃料噴射量を必要発熱量に基づいて決定する副燃料噴射量決定手段と、を備えたことを特徴とする。
副燃料噴射が行われる場合、圧縮行程における気筒内の温度は、ピストンの上昇による圧力の上昇と副燃料噴射によって噴射される燃料の燃焼とによって上昇する。本発明において、必要発熱量算出手段によって算出される必要発熱量は、主燃料噴射によって噴射される燃料を目標主着火時期に着火させるために必要な発熱量のうち副燃料噴射によって噴射される燃料の燃焼によって生じさせる必要がある熱量である。
本発明によれば、必要発熱量に基づいて副燃料噴射量が決定される。そのため、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することによって生じる発熱量を必要発熱量に制御することが出来る。従って、気筒内における燃焼をより好適に制御することが可能となる。
副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで生じる発熱量は、気筒内の圧力の変化に基づいて算出することが出来る。そのため、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼したときの気筒内に圧力の変化を検出し、その検出値に基づいてそのときに生じた発熱量を算出するとともに、そのときの発熱量に基づいて次回の副燃料噴射に係る副燃料噴射量を補正することも可能である。しかしながら、この場合、副燃料噴射量はフィードバック制御されることになる。
一方、本発明によれば、副燃料噴射量をフィードフォワード制御することが出来る。つまり、副燃料噴射を実際に実行する前に好適な副燃料噴射量を求めることが出来る。従って、トルクの低下、失火の発生、燃焼騒音の過剰な増大及びスモークの増加をより抑制することが出来る。
尚、目標主着火時期が圧縮行程上死点以前の場合、該目標主着火時期が遅いほど該目標主着火時期における気筒内の圧力は高く、その温度も高い。そのため、必要発熱量算出手段は、目標主着火時期が遅いほど必要発熱量を小さい値として算出してもよい。一方、目標主着火時期が圧縮行程上死点以後の場合、該目標主着火時期が遅いほど該目標主着火時期における気筒内の圧力は低く、その温度も低い。そのため、必要発熱量算出手段は、目標主着火時期が遅いほど必要発熱量を大きい値として算出してもよい。
また、副燃料噴射時期から目標主着火時期までの期間が短いほど、その間における副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼により昇温されたガスの気筒内での拡散は小さい。つまり、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで生じた熱が拡散し難い。そのため、必要発熱量算出手段は、副燃料噴射時期から目標主着火時期までの期間が短いほど必要発熱量を小さい値として算出してもよい。
本発明においては、副燃料噴射によって噴射される燃料の着火時期の目標値である目標副着火時期を目標主着火時期に基づいて算出する目標副着火時期算出手段と、副燃料噴射時期を目標副着火時期に基づいて決定する副燃料噴射時期決定手段と、をさらに備えてもよい。
これによれば、副燃料噴射をより好適な時期に実行することが出来る。
本発明においては、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率が最大値となる時期の目標値である目標熱発生率ピーク時期を内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する目標熱発生率ピーク時期算出手段と、
主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率の最大値の目標値である目標熱発生率ピーク値を内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する目標熱発生率ピーク値算出手段と、をさらに備えてもよい。この場合、目標主着火時期算出手段は、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率が最大値となる時期が目標熱発生率ピーク時期となり、且つ、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率の最大値が目標熱発生率ピーク値となるように目標主着火時期を算出する。
主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率の最大値の目標値である目標熱発生率ピーク値を内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する目標熱発生率ピーク値算出手段と、をさらに備えてもよい。この場合、目標主着火時期算出手段は、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率が最大値となる時期が目標熱発生率ピーク時期となり、且つ、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率の最大値が目標熱発生率ピーク値となるように目標主着火時期を算出する。
これによれば、内燃機関の運転状態を要求される運転状態に制御することが出来る。
尚、目標熱発生率ピーク時期算出手段は、内燃機関に要求されるトルクに基づいて目標熱発生率ピーク時期を算出してもよい。また、目標熱発生率ピーク値算出手段は、内燃機関に要求される燃焼騒音および目標熱発生率ピーク時期算出手段によって算出される目標熱発生率ピーク時期に基づいて目標熱発生率ピーク値を算出してもよい。
これらによれば、主燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼した際に、要求されたトルク及び燃焼騒音を生じさせることが出来る。
本発明によれば、副燃料噴射を実行する場合において、気筒内における燃焼をより好適に制御することが出来る。その結果、トルクの低下、失火の発生、燃焼騒音の過剰な増大及びスモークの増加を抑制することが出来る。
以下、本発明に係る内燃機関の燃料噴射制御システムの具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
<内燃機関及びその吸排気系の概略構成>
図1は、本実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は4つの気筒2を有する車両駆動用のディーゼル機関である。内燃機関1の気筒2内にはピストン3が摺動自在に設けられている。気筒2内上部の燃焼室には吸気ポート4と排気ポート5とが接続されている。吸気ポート4および排気ポート5の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁6および排気弁7によって開閉される。吸気ポート4および排気ポート5は、それぞれ吸気通路8および排気通路9に接続されている。尚、吸気ポート4は、
気筒2内にスワール流が生じるように構成されている。
図1は、本実施例に係る内燃機関及びその吸排気系の概略構成を示す図である。内燃機関1は4つの気筒2を有する車両駆動用のディーゼル機関である。内燃機関1の気筒2内にはピストン3が摺動自在に設けられている。気筒2内上部の燃焼室には吸気ポート4と排気ポート5とが接続されている。吸気ポート4および排気ポート5の燃焼室への開口部は、それぞれ吸気弁6および排気弁7によって開閉される。吸気ポート4および排気ポート5は、それぞれ吸気通路8および排気通路9に接続されている。尚、吸気ポート4は、
気筒2内にスワール流が生じるように構成されている。
また、気筒2には、該気筒2内の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁10が設けられている。該燃料噴射弁10には燃料供給通路16の一端が接続されている。該燃料供給通路16の他端は燃料タンク(図示せず)に接続されている。また、該燃料供給通路16の途中にはコモンレール17が設けられており、該コモンレール17において所定圧力にまで加圧された燃料が燃料噴射弁10に供給される。
吸気通路8には、吸入空気量を検出するエアフローメータ12および吸入空気量を制御するスロットル弁13が設けられている。排気通路9には排気浄化装置11が設けられている。該排気浄化装置11としては、酸化触媒、三元触媒、吸蔵還元型NOx触媒及び排気中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ等により構成されたものを例示することが出来る。
また、スロットル弁13より下流側の吸気通路8にはEGR通路14の一端が接続されており、排気浄化装置11より上流側の排気通路9にはEGR通路14の他端が接続されている。該EGR通路14を介して排気通路9を流れる排気の一部がEGRガスとして吸気通路8に導入される。EGR通路14にはEGR弁15が設置されている。該EGR弁15によってEGR通路14を流れる排気の流量が制御される。
内燃機関1には、該内燃機関1のウォータージャケット内を流れる冷却水の温度を検出する水温センサ23が設けられている。吸気通路8におけるEGR通路14との接続部分よりも下流側には、吸気通路8内の圧力を検出する吸気圧センサ24及び吸気の温度を検出する吸気温センサ25が設けられている。コモンレール17には、該コモンレール17内の圧力を検出するレール圧センサ26が設けられている。
内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)20が併設されている。このECU20は内燃機関1の運転状態等を制御するユニットである。ECU20には、エアフローメータ12、水温センサ23、吸気圧センサ24、吸気温センサ25、レール圧センサ26、クランクポジションセンサ21及びアクセル開度センサ22が電気的に接続されている。クランクポジションセンサ21は内燃機関1のクランク角を検出する。アクセル開度センサ22は内燃機関1を搭載した車両のアクセル開度を検出する。各センサの出力信号がECU20に入力される。
また、ECU20には、燃料噴射弁10、スロットル弁13及びEGR弁15が電気的に接続されている。ECU20によってこれらが制御される。
<燃料噴射制御>
次に、本実施例に係る燃料噴射弁10からの燃料噴射制御について説明する。本実施例においては、燃料噴射弁10によって一燃焼サイクル中に主燃料噴射と副燃料噴射とが実行される。主燃料噴射は圧縮行程上死点近傍で行われる燃料噴射である。副燃料噴射は圧縮行程における主燃料噴射よりも前の時期に行われる燃料噴射である。
次に、本実施例に係る燃料噴射弁10からの燃料噴射制御について説明する。本実施例においては、燃料噴射弁10によって一燃焼サイクル中に主燃料噴射と副燃料噴射とが実行される。主燃料噴射は圧縮行程上死点近傍で行われる燃料噴射である。副燃料噴射は圧縮行程における主燃料噴射よりも前の時期に行われる燃料噴射である。
このようなタイミングで副燃料噴射を実行することにより、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することで主燃料噴射の実行前に気筒2内の温度がより上昇する。そのため、主燃料噴射によって噴射される燃料の着火性を向上させることが出来る。
以下、本実施例に係る主燃料噴射時期、副燃料噴射時期及び副燃料噴射量の決定方法について図2及び3に基づいて説明する。図2は、本実施例に係る主燃料噴射時期、副燃料噴射時期及び副燃料噴射量を決定するためのフローを示すフローチャートである。本フロ
ーは、ECU20に予め記憶されており、内燃機関1の運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。図3は、主燃料噴射及び副燃料噴射を実行したときの熱発生率の推移を示す図である。図3において、上段は熱発生率を表しており、下段は各燃料噴射の実行時期を表している。
ーは、ECU20に予め記憶されており、内燃機関1の運転中、所定の間隔で繰り返し実行される。図3は、主燃料噴射及び副燃料噴射を実行したときの熱発生率の推移を示す図である。図3において、上段は熱発生率を表しており、下段は各燃料噴射の実行時期を表している。
図2に示すフローでは、ECU20は、先ずS101において、アクセル開度センサ22によって検出されるアクセル開度Dacを読み込む。
次に、ECU20は、S102に進み、アクセル開度Dacに基づき、内燃機関1に要求されるトルクである目標トルクtautrg及び内燃機関1に要求される燃焼騒音である目標燃焼騒音cntrgを算出する。アクセル開度Dacと目標トルクtautrg及び目標燃焼騒音cntrgそれぞれとの関係は実験等によって求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がECU20にマップとして予め記憶されている。
次に、ECU20は、S103に進み、現時点の気筒2内の状態において燃料が燃焼した場合の反応速度rate及び反応加速度accelを算出する。反応速度rate及び反応加速度accel(図3において熱発生率を示すグラフの傾きに相当する)は、気筒2内の燃焼前のガスの酸素濃度、吸気圧センサ24によって検出される吸気圧、吸気温センサ25によって検出される吸気の温度、水温センサ23によって検出される冷却水の温度、レール圧センサ26によって検出されるレール圧及び気筒2内におけるスワールの流速に基づいて算出することが出来る。
尚、気筒2内の燃焼前のガスの酸素濃度は、吸入空気量及びEGRガス量に基づいて算出することが出来る。また、該酸素濃度を、気筒2内に残留した既燃ガスの量も考慮して算出してもよい。また、該酸素濃度をO2センサによって検出してもよい。また、気筒2内におけるスワールの流速は、内燃機関1の機関回転数に基づいて算出することが出来る(吸気ポート4にスワールコントロールバルブが設けられている場合はその開度及び内燃機関1の機関回転数に基づいて算出することが出来る)。
次に、ECU20は、S104に進み、目標トルクtautrgに基づいて、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率が最大値となる時期の目標値である目標熱発生率ピーク時期acenttrg(図3参照)を算出する。目標トルクtautrgと目標熱発生率ピーク時期acenttrgとの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がECU20にマップとして予め記憶されている。尚、本実施例においては、S104を実行するECU20が、本発明に係る目標熱発生率ピーク時期算出手段に相当する。
次に、ECU20は、S105に進み、目標燃焼騒音cntrg及び目標熱発生率ピーク時期acenttrgに基づいて、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率の最大値の目標値である目標熱発生率ピーク値rhrpeaktrg(図3参照)を算出する。目標燃焼騒音cntrg及び目標熱発生率ピーク時期acenttrgと目標熱発生率ピーク値rhrpeaktrgとの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がECU20にマップとして予め記憶されている。尚、本実施例においては、S105を実行するECU20が、本発明に係る目標熱発生率ピーク値算出手段に相当する。
次に、ECU20は、S106に進み、目標熱発生率ピーク時期acenttrg、目標熱発生率ピーク値rhrpeaktrg及び反応加速度accelに基づいて、主燃料噴射によって噴射される燃料の着火時期の目標値である目標主着火時期α(図3参照)を算出する。目標熱発生率ピーク時期acenttrg、目標熱発生率ピーク値rhrpe
aktrg及び反応加速度accelと目標主着火時期αとの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がECU20にマップとして予め記憶されている。尚、本実施例においては、S104、S105及びS106を実行するECU20が、本発明に係る目標主着火時期算出手段に相当する。
aktrg及び反応加速度accelと目標主着火時期αとの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がECU20にマップとして予め記憶されている。尚、本実施例においては、S104、S105及びS106を実行するECU20が、本発明に係る目標主着火時期算出手段に相当する。
次に、ECU20は、S107に進み、目標熱発生率ピーク時期acenttrg及び反応速度rateに基づいて、主燃料噴射によって噴射される燃料の着火遅れ期間の目標値である目標主着火遅れ期間aigdelaytrg(図3参照)を算出する。目標熱発生率ピーク時期acenttrg及び反応速度rateと目標主着火遅れ期間aigdelaytrgとの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がECU20にマップとして予め記憶されている。
次に、ECU20は、S108に進み、目標主着火時期α及び目標主着火遅れ期間aigdelaytrgに基づいて主燃料噴射時期ainjim(図3参照)を決定する。
次に、ECU20は、S109に進み、目標トルクtautrg、目標燃焼騒音cntrg及び目標主着火時期αに基づいて、副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼終了時期の目標値である目標副燃焼終了時期aplendtrg(図3参照)を算出する。目標トルクtautrg、目標燃焼騒音cntrg及び目標主着火時期αと目標副燃焼終了時期aplendtrgとの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がマップとしてECU20に記憶されている。尚、排気に含まれるスモーク及びHCの量の目標量をさらに考慮して目標副燃焼終了時期aplendtrgを算出してもよい。
次に、ECU20は、S110に進み、目標副燃焼終了時期aplendtrgに基づいて、副燃料噴射によって噴射される燃料の着火時期の目標値である目標副着火時期aigpltrg(図3参照)を算出する。目標副燃焼終了時期aplendtrgと目標副着火時期aigpltrgとの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がマップとしてECU20に記憶されている。尚、本実施例においては、S109及びS110を実行するECU20が、本発明に係る目標副着火時期算出手段に相当する。
次に、ECU20は、S111に進み、目標副着火時期aigpltrgに基づいて副燃料噴射時期ainjpl(図3参照)を決定する。目標副着火時期aigpltrgと副燃料噴射時期ainjplとの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がマップとしてECU20に記憶されている。尚、本実施例においては、S111を実行するECU20が、本発明に係る副燃料噴射時期決定手段に相当する。
次に、ECU20は、S112に進み、副燃料噴射時期ainjplから目標主着火時期αまでの間において燃料を燃焼させることによって生じさせることが必要な発熱量である必要発熱量Zc(図3において熱発生率を示すグラフにおける斜線部の面積に相当する)を副燃料噴射時期ainjpl及び目標主着火時期αに基づいて算出する。
S112において、必要発熱量Zcは下記式(1)に基づいて算出される。
Zc=Cp×plgastrg×(Tgasig−ethcyl(α))・・・式(1)
Cp:燃焼前の気筒2内のガスの比熱
plgastrg:副燃料噴射によって噴射される燃料の燃焼によって昇温させる必要があるガスの量(以下、副燃焼ガス量と称する)
Tgasig:主燃料噴射によって噴射される燃料の着火に必要な気筒2内のガスの温度(以下、目標筒内ガス温度と称する)
ethcyl(α):副燃料噴射によって噴射される燃料の燃焼(以下、副燃焼と称する)がないと仮定した場合における目標主着火時期αの時点での気筒2内のガスの温度(以下、α時筒内ガス温度と称する)
Zc=Cp×plgastrg×(Tgasig−ethcyl(α))・・・式(1)
Cp:燃焼前の気筒2内のガスの比熱
plgastrg:副燃料噴射によって噴射される燃料の燃焼によって昇温させる必要があるガスの量(以下、副燃焼ガス量と称する)
Tgasig:主燃料噴射によって噴射される燃料の着火に必要な気筒2内のガスの温度(以下、目標筒内ガス温度と称する)
ethcyl(α):副燃料噴射によって噴射される燃料の燃焼(以下、副燃焼と称する)がないと仮定した場合における目標主着火時期αの時点での気筒2内のガスの温度(以下、α時筒内ガス温度と称する)
燃焼前の気筒2内のガスの比熱Cpは吸入空気量及びEGRガス量に基づいて算出することが出来る。目標筒内ガス温度Tgasigは実験等に基づいて予め定めることが出来る。
副燃焼がないと仮定した場合におけるα時筒内ガス温度etcyl(α)とは、即ち、ピストン3の上昇による圧力の上昇のみによって昇温された筒内ガスの温度である。従って、副燃焼がない場合におけるα時筒内ガス温度etcyl(α)は、目標主着火時期が圧縮行程上死点以前の場合は該目標主着火時期αが遅いほど高い温度となり、目標主着火時期が圧縮行程上死点以後の場合は該目標主着火時期αが遅いほど低い温度となる。本実施例においては、圧縮行程開始時の筒内ガスの温度及び副燃焼がないと仮定した場合の目標主着火時期αの時点での気筒2内の圧力に基づいて、副燃焼がないと仮定した場合におけるα時筒内ガス温度etcyl(α)を算出する。尚、圧縮行程開始時の筒内ガスの温度は、吸気温度及び気筒2内に残留した既燃ガスの量の推定値等に基づいて推定してもよい。また、副燃焼がないと仮定した場合における気筒2内の圧力はクランク角に基づいて推定してもよい。
副燃料噴射時期ainjplから目標主着火時期αまでの期間の長さに応じて副燃焼ガス量plgastrgは変化する。即ち、副燃料噴射時期ainjplから目標主着火時期αまでの期間が短いほど、その間における副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼により昇温されたガスの気筒2内での拡散は小さいため、副燃焼ガス量plgastrgは少ない量となる。本実施例においては、副燃料噴射時期ainjplから目標主着火時期αまでの期間の長さと副燃焼ガス量plgastrgとの関係が実験等に基づいて求められており、これらの関係がECU20にマップとして予め記憶されている。
上記式(1)によれば、目標主着火時期が圧縮行程上死点以前の場合は該目標主着火時期αが遅いほど、目標主着火時期が圧縮行程上死点以後の場合は該目標主着火時期αが早い、また、副燃料噴射時期ainjplから目標主着火時期αまでの期間が短いほど、必要発熱量Zcは小さい値となる。そのため、必要発熱量Zcを必要且つ十分な値として算出することが出来る。
ECU20は、S112において必要発熱量Zcを算出した後、S113に進む。S113において、ECU20は、必要発熱量Zcに基づいて副燃料噴射量qplを決定する。必要発熱量Zcと副燃料噴射量qplとの関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本実施例においては、これらの関係がマップとしてECU20に記憶されている。尚、本実施例においては、S112を実行するECU20が、本発明に係る副燃料噴射量決定手段に相当する。S113において副燃料噴射量qplした後、ECU20は本フローの実行を一旦終了する。
上記によれば、必要発熱量に基づいて副燃料噴射量が決定される。そのため、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼することによって生じる発熱量を必要発熱量に制御することが出来る。その結果、主燃料噴射の実行時における気筒2内の温度を、主燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼のために必要且つ十分な温度とすることが出来る。これにより、気筒内における燃焼をより好適に制御することが出来、以って、トルクの低下や失火の発生及び燃焼騒音の過剰な増大を抑制することが可能となる。
また、本実施例によれば、副燃料噴射量をフィードフォワード制御することが出来る。つまり、副燃料噴射を実際に実行する前に好適な副燃料噴射量を求めることが出来る。従って、トルクの低下や失火の発生及び燃焼騒音の過剰な増大をより抑制することが出来る。また、上記ルーチンのS109において、目標副燃焼終了時期aplendtrgを算出する際に、排気に含まれるスモーク及びHCを考慮した場合、これらの増加をもより抑制することが出来る。
また、本実施例においては、内燃機関1に吸入空気と共にEGRガスが導入される。内燃機関1に導入されるEGRガスの量は内燃機関1の運転状態に応じて制御する必要がある。しかしながら、気筒2内のEGRガスの量の実際の変化には燃料噴射量の変化に比べて時間がかかる。つまり、内燃機関1の運転状態が過渡運転状態にあるときは、気筒2内のEGRガスの量の変化に応答遅れが生じる可能性がある。
このように気筒2内のEGRガスの量の変化に応答遅れが生じると、気筒2内の燃焼前のガスの酸素濃度についても応答遅れが生じることになる。そのため、内燃機関1の運転状態が過渡運転状態にあるときは、気筒2内の燃焼前のガスの酸素濃度に対して、副燃料噴射によって噴射される量が過剰に少ない量又は多い量となり易い。
これに対し、本実施例においては、副燃料噴射量が気筒2内の燃焼前のガスの酸素濃度も考慮してフィードフォワード制御される。そのため、内燃機関1の運転状態が過渡運転状態にあるときであっても、副燃料噴射によって噴射される量が過剰に少ない量又は多い量となることを抑制することが出来る。
また、上記によれば、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率が最大値となる時期を、目標トルクに基づいて算出された目標熱発生率ピーク時期に制御することが出来る。さらに、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率の最大値を、目標燃焼騒音に基づいて算出された目標熱発生率ピーク値に制御することが出来る。従って、主燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼した際に目標トルク及び目標燃焼騒音を生じさせることが出来る。
<変形例>
ここで、本実施例において、必要発熱量に基づいて副燃料噴射量を決定する場合の変形例について説明する。本変形例においては、副燃料噴射によって噴射される燃料量のうち熱量に変換される割合(以下、燃料利用率と称する)を考慮して必要発熱量に基づいて副燃料噴射量を決定する。
ここで、本実施例において、必要発熱量に基づいて副燃料噴射量を決定する場合の変形例について説明する。本変形例においては、副燃料噴射によって噴射される燃料量のうち熱量に変換される割合(以下、燃料利用率と称する)を考慮して必要発熱量に基づいて副燃料噴射量を決定する。
副燃料噴射によって噴射された燃料は気筒2内のガスの酸素濃度が高いほど燃焼に供され易い。つまり、気筒2内のガスの酸素濃度が高いほど燃料利用率は高くなる。
また、副燃料噴射によって噴射された燃料は気筒2内において広く拡散するほど燃焼に供され難くなる。つまり、副燃料噴射によって噴射される燃料の拡散度合いが高いほど燃料利用率は低くなる。副燃料噴射によって噴射される燃料の拡散度合いは、副燃料噴射時期から副着火時期までの期間の長さ、コモンレール17内のレール圧、吸気圧及び気筒2内のスワール流の流速に応じて変化する。
そこで、本変形例においては、気筒2内のガスの酸素濃度、副燃料噴射時期から副着火時期までの期間の長さ、コモンレール17内のレール圧、吸気圧及び気筒2内のスワール流の流速に基づいて燃料利用率を算出する。気筒2内のガスの酸素濃度、副燃料噴射時期から副着火時期までの期間の長さ、コモンレール17内のレール圧、吸気圧及び気筒2内
のスワール流の流速と燃料利用率との関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本変形例においては、これらの関係がECU20に予め記憶されている。
のスワール流の流速と燃料利用率との関係は実験等に基づいて求めることが出来る。本変形例においては、これらの関係がECU20に予め記憶されている。
そして、下記式(2)に基づいて副燃料噴射量を算出する。
qpl=Zc/(LHV×FCF)・・・式(2)
qpl:副燃料噴射量
Zc:必要発熱量
LFV:燃料の低位発熱量
FCF:燃料利用率
qpl=Zc/(LHV×FCF)・・・式(2)
qpl:副燃料噴射量
Zc:必要発熱量
LFV:燃料の低位発熱量
FCF:燃料利用率
このように、燃料利用率を考慮して必要発熱量に基づいて副燃料噴射量を決定することで、副燃料噴射によって噴射された燃料が燃焼したときに生じる発熱量をより精度よく必要発熱量に制御することが出来る。
1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・ピストン
4・・・吸気ポート
5・・・排気ポート
8・・・吸気通路
9・・・排気通路
10・・燃料噴射弁
12・・エアフローメータ
13・・スロットル弁
14・・EGR通路
15・・EGR弁
16・・燃料供給通路
17・・コモンレール
20・・ECU
21・・クランクポジションセンサ
22・・アクセル開度センサ
23・・水温センサ
24・・吸気圧センサ
25・・吸気温センサ
26・・レール圧センサ
Dac・・アクセル開度
tautrg・・目標トルク
antrg・・目標燃焼騒音
rate・・反応速度
accel・・反応加速度
acenttrg・・目標熱発生率ピーク時期
rhrpeaktrg・・目標熱発生率ピーク値
α・・・目標主着火時期
aigdelaytrg・・目標主着火遅れ期間
ainjim・・主燃料噴射時期
aplendtrg・・目標副燃焼終了時期
aigpltrg・・目標副着火時期
ainjpl・・副燃料噴射時期
Zc・・必要発熱量
qpl・・副燃料噴射量
2・・・気筒
3・・・ピストン
4・・・吸気ポート
5・・・排気ポート
8・・・吸気通路
9・・・排気通路
10・・燃料噴射弁
12・・エアフローメータ
13・・スロットル弁
14・・EGR通路
15・・EGR弁
16・・燃料供給通路
17・・コモンレール
20・・ECU
21・・クランクポジションセンサ
22・・アクセル開度センサ
23・・水温センサ
24・・吸気圧センサ
25・・吸気温センサ
26・・レール圧センサ
Dac・・アクセル開度
tautrg・・目標トルク
antrg・・目標燃焼騒音
rate・・反応速度
accel・・反応加速度
acenttrg・・目標熱発生率ピーク時期
rhrpeaktrg・・目標熱発生率ピーク値
α・・・目標主着火時期
aigdelaytrg・・目標主着火遅れ期間
ainjim・・主燃料噴射時期
aplendtrg・・目標副燃焼終了時期
aigpltrg・・目標副着火時期
ainjpl・・副燃料噴射時期
Zc・・必要発熱量
qpl・・副燃料噴射量
Claims (6)
- 内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁によって、主燃料噴射及び該主燃料噴射よりも前の時期に実行される副燃料噴射を行う内燃機関の燃料噴射制御システムであって、
主燃料噴射によって噴射される燃料の着火時期の目標値である目標主着火時期を内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する目標主着火時期算出手段と、
副燃料噴射時期から目標主着火時期までの間において燃料を燃焼させることによって生じさせることが必要な発熱量である必要発熱量を算出する必要発熱量算出手段と、
副燃料噴射によって噴射される燃料の量である副燃料噴射量を必要発熱量に基づいて決定する副燃料噴射量決定手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御システム。 - 前記必要発熱量算出手段が、目標主着火時期が遅いほど必要発熱量を小さい値として算出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
- 前記必要発熱量算出手段が、副燃料噴射時期から目標主着火時期までの期間が短いほど必要発熱量を小さい値として算出することを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
- 副燃料噴射によって噴射される燃料の着火時期の目標値である目標副着火時期を目標主着火時期に基づいて算出する目標副着火時期算出手段と、
副燃料噴射時期を目標副着火時期に基づいて決定する副燃料噴射時期決定手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。 - 主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率が最大値となる時期の目標値である目標熱発生率ピーク時期を内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する目標熱発生率ピーク時期算出手段と、
主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率の最大値の目標値である目標熱発生率ピーク値を内燃機関に要求される運転状態に基づいて算出する目標熱発生率ピーク値算出手段と、をさらに備え、
前記目標主着火時期算出手段は、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率が最大値となる時期が目標熱発生率ピーク時期となり、且つ、主燃料噴射によって噴射される燃料が燃焼したときの熱発生率の最大値が目標熱発生率ピーク値となるように目標主着火時期を算出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。 - 前記目標熱発生率ピーク時期算出手段が、内燃機関に要求されるトルクに基づいて目標熱発生率ピーク時期を算出し、
前記目標熱発生率ピーク値算出手段が、内燃機関に要求される燃焼騒音および前記目標熱発生率ピーク時期算出手段によって算出される目標熱発生率ピーク時期に基づいて目標熱発生率ピーク値を算出することを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008023904A JP2009185628A (ja) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | 内燃機関の燃料噴射制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008023904A JP2009185628A (ja) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | 内燃機関の燃料噴射制御システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009185628A true JP2009185628A (ja) | 2009-08-20 |
Family
ID=41069131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008023904A Withdrawn JP2009185628A (ja) | 2008-02-04 | 2008-02-04 | 内燃機関の燃料噴射制御システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009185628A (ja) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012197677A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP2013032768A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-02-14 | Denso Corp | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
WO2013183163A1 (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃焼状態診断装置 |
JP2014227905A (ja) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
JP2014234788A (ja) * | 2013-06-04 | 2014-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
JP2014234727A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置及び燃焼状態診断装置 |
JP2014240617A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
JP2015031192A (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
JP2015068193A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンの制御装置 |
KR20160065543A (ko) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | 현대자동차주식회사 | 엔진 진동신호로 예측된 연소음 피드백 제어 방법 |
JP2016148289A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 株式会社デンソー | 燃料噴射制御装置 |
-
2008
- 2008-02-04 JP JP2008023904A patent/JP2009185628A/ja not_active Withdrawn
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012197677A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の制御装置 |
JP2013032768A (ja) * | 2011-07-01 | 2013-02-14 | Denso Corp | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
JP5716869B2 (ja) * | 2012-06-08 | 2015-05-13 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃焼状態診断装置 |
WO2013183163A1 (ja) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の燃焼状態診断装置 |
JP2014227905A (ja) * | 2013-05-22 | 2014-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
JP2014234727A (ja) * | 2013-05-31 | 2014-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置及び燃焼状態診断装置 |
JP2014234788A (ja) * | 2013-06-04 | 2014-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
JP2014240617A (ja) * | 2013-06-11 | 2014-12-25 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
JP2015031192A (ja) * | 2013-08-01 | 2015-02-16 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の熱発生率波形作成装置および燃焼状態診断装置 |
JP2015068193A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-04-13 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンの制御装置 |
KR20160065543A (ko) * | 2014-12-01 | 2016-06-09 | 현대자동차주식회사 | 엔진 진동신호로 예측된 연소음 피드백 제어 방법 |
KR101646395B1 (ko) * | 2014-12-01 | 2016-08-05 | 현대자동차주식회사 | 엔진 진동신호로 예측된 연소음 피드백 제어 방법 |
JP2016148289A (ja) * | 2015-02-12 | 2016-08-18 | 株式会社デンソー | 燃料噴射制御装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009185628A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御システム | |
JP4394318B2 (ja) | 内燃機関のバルブタイミング制御装置 | |
US7703438B2 (en) | System and method for facilitating homogeneous charge compression ignition | |
JP4918911B2 (ja) | 筒内直接燃料噴射式火花点火エンジンの燃圧制御装置 | |
US7690368B2 (en) | System and method for facilitating homogeneous charge compression ignition | |
JP5136722B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
US8327621B2 (en) | Oxidation catalyst outlet temperature correction systems and methods | |
JP2018091267A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2007327480A (ja) | 内燃機関の排気浄化システム | |
JP2010265750A (ja) | 圧縮自己着火式内燃機関の制御装置 | |
JP2013007314A (ja) | 筒内噴射式内燃機関の制御装置 | |
JP4379286B2 (ja) | 筒内直接噴射式火花点火内燃機関の制御装置 | |
US20150159580A1 (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP4412201B2 (ja) | 水素利用内燃機関の制御装置 | |
JP5582076B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2015121182A (ja) | エンジンの制御装置 | |
JP2008267295A (ja) | 内燃機関の制御システム | |
JP4730252B2 (ja) | ガス燃料内燃機関 | |
EP1867849A2 (en) | Homogeneous charge compression ignition engine | |
JP2017155662A (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
JP2008261323A (ja) | 内燃機関の排気微粒子測定装置に関する。 | |
US11988128B2 (en) | Method and processor unit for operating an exhaust gas burner | |
JP2009156153A (ja) | 内燃機関の燃料噴射制御システム | |
JP2008240559A (ja) | 内燃機関の排気浄化システム | |
JP4807125B2 (ja) | 圧縮着火内燃機関の着火時期制御装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110405 |