JP2009191802A - Control device for compression ignition type internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料を筒内に噴射して自着火させる圧縮着火式内燃機関の制御を行う装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling a compression ignition type internal combustion engine that self-ignites by injecting fuel into a cylinder.
この種の圧縮着火式内燃機関の制御装置の関連技術が下記特許文献1,2に開示されている。特許文献1においては、圧縮着火式内燃機関は、圧縮上死点付近にて燃料を筒内に直接噴射して筒内の燃料を自着火させる拡散燃焼と、筒内に形成した燃料と吸気との予混合気を自着火させる予混合圧縮着火燃焼(PCCI燃焼)とを切り替えて運転を行うとともに、燃焼後の排出ガスの一部をEGRガスとして吸気側へ供給する排気再循環(EGR)を行う。そして、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行時には、第1の中間燃焼領域を設定し、第1の中間燃焼領域における燃料噴射時期を、拡散燃焼における燃料噴射時期と予混合圧縮着火燃焼における燃料噴射時期との中間値よりも遅角側に制御している。これによって、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行時に、予混合気が過早なタイミングで自着火するのを抑制して、燃焼騒音の低減を図っている。
The related art of this type of compression ignition type internal combustion engine control device is disclosed in
また、特許文献2には、拡散燃焼における失火の発生を防止するために燃料噴射時期を進角する制御が開示されている。より具体的には、エンジン回転数とエンジン負荷とをパラメータとする関係に基づいて基本失火限界噴射時期を求め、この基本失火限界噴射時期を、吸気圧に基づく吸気圧進角補正値、冷却水温に基づく冷間進角補正値、及び吸気温に基づく吸気温進角補正値により補正して失火限界噴射時期を求め、さらに、失火限界噴射時期を進角上限ガード値よりも進角しないように制限する。そして、失火限界噴射時期がエンジン回転数及びエンジン負荷に基づく温間時ベース噴射時期よりも進角しているときは、失火限界噴射時期に基づいて燃料噴射時期を制御し、失火限界噴射時期が温間時ベース噴射時期よりも遅角しているときは、温間時ベース噴射時期に基づいて燃料噴射時期を制御している。これによって、失火の発生を防止するために燃料噴射時期を進角させるときに、燃料噴射時期が過度に進角されるのを抑制して、燃焼騒音の低減を図っている。
圧縮着火式内燃機関において、筒内に吸入される吸気中の酸素濃度が過大になると、燃焼が急峻になって燃焼騒音レベルが増大する。一方、筒内に吸入される吸気中の酸素濃度が過小になると、燃焼が緩慢になってトルク不足や失火を招きやすくなる。拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行時には、窒素酸化物(NOx)の生成を抑制するためにEGR率を増大させるが、EGRガスを吸気側へ供給するときの応答性が低いために、EGRガスの吸気への供給量が過渡的に不足して吸気中の酸素濃度が過渡的に過大になることで、予混合気が過早なタイミングで自着火して燃焼騒音が増大する。特許文献1においては、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行時に、第1の中間燃焼領域を設定することで、EGRガスの吸気への供給量が過渡的に不足しても予混合気が過早なタイミングで自着火するのを抑制しているが、燃焼騒音を十分に低減するためには、第1の中間燃焼領域における燃料噴射時期を高精度に制御する必要がある。例えば、燃料噴射時期が少しでも遅角側にずれると、トルク不足を招きやすくなる。一方、燃料噴射時期が少しでも進角側にずれると、燃焼騒音を低減する効果が得られなくなる。その結果、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行を円滑に行うことが困難となる。
In a compression ignition type internal combustion engine, if the oxygen concentration in the intake air taken into the cylinder becomes excessive, combustion becomes steep and the combustion noise level increases. On the other hand, when the oxygen concentration in the intake air sucked into the cylinder becomes too low, combustion becomes slow, and torque shortage and misfire are likely to occur. At the time of transition from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion, the EGR rate is increased in order to suppress the generation of nitrogen oxides (NOx), but because the responsiveness when supplying EGR gas to the intake side is low, Since the supply amount of EGR gas to the intake air is transiently insufficient and the oxygen concentration in the intake air becomes transiently excessive, the premixed gas is self-ignited at an early timing and combustion noise increases. In
また、拡散燃焼における失火の発生を防止するために燃料噴射時期を進角する場合は、燃料噴射時期を過度に進角させると、筒内へ噴射した燃料が筒内壁に付着して燃費低下を招くとともに、燃焼騒音が増大する。特許文献2においては、燃料噴射時期を進角上限ガード値よりも進角しないように制限することで、燃焼騒音の低減を図っている。しかし、燃料噴射時期を進角上限ガード値まで進角させた状態で吸気中の酸素濃度が過小であるときは、燃焼が緩慢になって失火の発生を招きやすくなる。
In addition, when the fuel injection timing is advanced to prevent misfire in diffusion combustion, if the fuel injection timing is excessively advanced, the fuel injected into the cylinder adheres to the cylinder inner wall and fuel consumption decreases. In addition, combustion noise increases. In
本発明は、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行を燃焼騒音を低減しながら円滑に行うことができる圧縮着火式内燃機関の制御装置を提供することを目的の1つとする。また、本発明は、燃料の筒内壁への付着を低減しながら失火の発生をより確実に回避することができる圧縮着火式内燃機関の制御装置を提供することを目的の1つとする。 An object of the present invention is to provide a control device for a compression ignition type internal combustion engine that can smoothly shift from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion while reducing combustion noise. Another object of the present invention is to provide a control device for a compression ignition internal combustion engine that can more reliably avoid the occurrence of misfire while reducing the adhesion of fuel to the cylinder inner wall.
本発明に係る圧縮着火式内燃機関の制御装置は、上述した目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。 The control apparatus for a compression ignition type internal combustion engine according to the present invention employs the following means in order to achieve at least a part of the above-described object.
本発明に係る圧縮着火式内燃機関の制御装置は、拡散燃焼と予混合圧縮着火燃焼とのいずれかを選択的に行い、燃焼後の排出ガスの一部をEGRガスとして吸気側へ供給する排気再循環を行う圧縮着火式内燃機関の制御を行う装置であって、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行するか否かを判定する燃焼判定部と、燃焼判定部で拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行すると判定された場合に、吸気側へ供給するEGRガス量を増大させるように排気再循環の制御を行うEGR制御部と、EGR制御部が吸気側へ供給するEGRガス量を増大させるように排気再循環の制御を行う場合に、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧とに基づいて、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音を予測する燃焼騒音予測部と、燃焼騒音予測部で予測された燃焼騒音に基づいて、燃料噴射時期を予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期に制御するか否かを決定する燃料噴射制御部と、を備えることを要旨とする。 The control apparatus for a compression ignition type internal combustion engine according to the present invention selectively performs either diffusion combustion or premixed compression ignition combustion, and supplies exhaust gas after combustion to the intake side as EGR gas. A device that controls a compression ignition type internal combustion engine that performs recirculation, a combustion determination unit that determines whether or not to shift from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion, and a combustion determination unit that performs premix compression from diffusion combustion When it is determined to shift to ignition combustion, an EGR control unit that controls exhaust gas recirculation so as to increase the amount of EGR gas supplied to the intake side, and an amount of EGR gas that the EGR control unit supplies to the intake side Combustion that predicts combustion noise when shifting to premixed compression ignition combustion based on the oxygen concentration in the intake air, the engine load, the intake air amount or the supercharging pressure when controlling exhaust gas recirculation Noise prediction unit And a fuel injection control unit that determines whether or not to control the fuel injection timing to an injection timing for performing premixed compression ignition combustion based on the combustion noise predicted by the combustion noise prediction unit. .
本発明においては、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行するために吸気側へ供給するEGRガス量を増大させる場合に、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧とに基づいて予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音を予測することで、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音をより精度よく予測することができる。そして、この予測した燃焼騒音に基づいて燃料噴射時期を予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期に制御するか否かを決定することで、燃焼騒音が大きくなる状態で予混合圧縮着火燃焼へ移行するのを回避することができ、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音を十分に低減することができる。したがって、本発明によれば、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行を燃焼騒音を低減しながら円滑に行うことができる。 In the present invention, when the amount of EGR gas supplied to the intake side in order to shift from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion, the oxygen concentration in the intake air, the engine load, the intake air amount or the supercharging pressure are adjusted. Based on this, the combustion noise when shifting to premixed compression ignition combustion can be predicted more accurately by predicting the combustion noise when shifting to premixed compression ignition combustion. Then, by determining whether or not to control the fuel injection timing to the injection timing for performing the premixed compression ignition combustion based on the predicted combustion noise, the state shifts to the premixed compression ignition combustion in a state where the combustion noise becomes large. Can be avoided, and combustion noise when shifting to premixed compression ignition combustion can be sufficiently reduced. Therefore, according to the present invention, the transition from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion can be performed smoothly while reducing combustion noise.
本発明の一態様では、燃料噴射制御部は、燃焼騒音予測部で予測された燃焼騒音が許容レベル以下である場合は、燃料噴射時期を予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期に制御することが好適である。 In one aspect of the present invention, the fuel injection control unit may control the fuel injection timing to an injection timing for performing premixed compression ignition combustion when the combustion noise predicted by the combustion noise prediction unit is equal to or lower than an allowable level. Is preferred.
本発明の一態様では、燃焼騒音予測部で予測された燃焼騒音が許容レベルを超える場合に、燃焼における失火の発生を判定する失火判定部をさらに備え、燃料噴射制御部は、燃焼騒音予測部で予測された燃焼騒音が許容レベルを超える場合は、燃料噴射時期を拡散燃焼を行う噴射時期に制御し、さらに、失火判定部で失火が発生すると判定された場合は、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行うことで、失火の発生を回避することができる。この態様では、燃料噴射制御部は、失火判定部で失火が発生すると判定された場合にパイロット噴射を行っているときは、主噴射時期を進角させることで、失火の発生をより確実に回避することができる。さらに、この態様では、燃料噴射制御部は、失火判定部で失火が発生すると判定された場合に主噴射時期を進角制限時期まで進角させているときは、パイロット噴射量を増大させることで、主噴射による燃料の筒内壁への付着を低減しながら失火の発生をより確実に回避することができる。 In one aspect of the present invention, when the combustion noise predicted by the combustion noise prediction unit exceeds an allowable level, the fuel injection control unit further includes a misfire determination unit that determines the occurrence of misfire in combustion. If the combustion noise predicted in step (b) exceeds the allowable level, the fuel injection timing is controlled to be the injection timing for diffusive combustion, and if the misfire determination unit determines that misfiring will occur, it precedes the main fuel injection. Thus, by performing pilot injection, it is possible to avoid the occurrence of misfire. In this aspect, the fuel injection control unit more reliably avoids misfires by advancing the main injection timing when pilot injection is performed when the misfire determination unit determines that misfire occurs. can do. Further, in this aspect, the fuel injection control unit increases the pilot injection amount when the main injection timing is advanced to the advance limit time when the misfire determination unit determines that misfire occurs. Further, it is possible to more reliably avoid the occurrence of misfire while reducing the adhesion of the fuel to the cylinder inner wall due to the main injection.
本発明の一態様では、失火判定部は、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧とに基づいて、燃焼における失火の発生を判定することで、失火の発生をより精度よく判定することができる。 In one aspect of the present invention, the misfire determination unit determines the occurrence of misfire in combustion based on the oxygen concentration in the intake air, the engine load, the intake air amount, or the supercharging pressure, thereby more accurately detecting the occurrence of misfire. Can be judged well.
本発明の一態様では、燃焼騒音予測部は、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧との他に、エンジン回転数と吸気温度と燃料噴射時期とエンジン冷却液温度とのいずれか1つ以上にも基づいて、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音を予測することで、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音をさらに精度よく予測することができる。 In one aspect of the present invention, the combustion noise prediction unit includes the engine speed, the intake air temperature, the fuel injection timing, the engine coolant temperature, in addition to the oxygen concentration in the intake air, the engine load, the intake air amount or the supercharging pressure. By predicting the combustion noise when shifting to premixed compression ignition combustion based on any one or more of the above, the combustion noise when shifting to premixed compression ignition combustion can be predicted more accurately .
本発明の一態様では、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧とに対する予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音の関係を表す燃焼騒音特性を記憶する燃焼騒音特性記憶部をさらに備え、燃焼騒音予測部は、燃焼騒音特性記憶部に記憶された燃焼騒音特性において、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧とに対応する予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音を演算することで、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音を予測することが好適である。 In one aspect of the present invention, a combustion noise characteristic storage unit that stores a combustion noise characteristic representing a relationship of combustion noise in premixed compression ignition combustion with respect to oxygen concentration in intake air, engine load, intake air amount or supercharging pressure is provided. The combustion noise prediction unit further includes a combustion noise characteristic stored in the combustion noise characteristic storage unit in the premixed compression ignition combustion corresponding to the oxygen concentration in the intake air, the engine load, the intake air amount or the supercharging pressure. It is preferable to predict the combustion noise when shifting to premixed compression ignition combustion by calculating the combustion noise.
本発明の一態様では、燃焼判定部は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行するか否かを判定することが好適である。 In one aspect of the present invention, it is preferable that the combustion determination unit determines whether to shift from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion based on the engine speed and the engine load.
また、本発明に係る圧縮着火式内燃機関の制御装置は、燃料を筒内に噴射して自着火させる圧縮着火式内燃機関の制御を行う装置であって、燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御部と、燃焼における失火の発生を判定する失火判定部と、を備え、燃料噴射制御部は、失火判定部で失火が発生すると判定された場合に、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行っていないときは、パイロット噴射を行い、パイロット噴射を行っているときは、主噴射時期を進角させ、主噴射時期を進角制限時期まで進角させているときは、パイロット噴射量を増大させることを要旨とする。 The control device for a compression ignition type internal combustion engine according to the present invention is a device that controls a compression ignition type internal combustion engine that injects fuel into a cylinder and self-ignites, and performs fuel injection control. And a misfire determination unit that determines the occurrence of misfire in combustion, and the fuel injection control unit performs pilot injection prior to the main fuel injection when it is determined by the misfire determination unit that misfire occurs. When not performing pilot injection, when pilot injection is being performed, the main injection timing is advanced, and when the main injection timing is advanced to the advance limit time, the pilot injection amount is increased. The gist is to make it.
本発明によれば、燃焼における失火が発生すると判定された場合に、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行っていないときは、パイロット噴射を行い、パイロット噴射を行っているときは、主噴射時期を進角させ、主噴射時期を進角制限時期まで進角させているときは、パイロット噴射量を増大させることで、燃料の筒内壁への付着を低減しながら失火の発生をより確実に回避することができる。 According to the present invention, when it is determined that misfiring occurs in combustion, pilot injection is performed prior to main fuel injection, pilot injection is performed, and pilot injection is performed when pilot injection is performed. When the injection timing is advanced and the main injection timing is advanced to the advance limit time, by increasing the pilot injection amount, the occurrence of misfire is more reliably generated while reducing the adhesion of fuel to the cylinder inner wall. Can be avoided.
以下、本発明を実施するための形態(以下実施形態という)を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る制御装置の概略構成を圧縮着火式内燃機関10とともに示す図である。圧縮着火式内燃機関10は、例えばピストン−クランク機構を用いた周知のディーゼルエンジンにより構成可能である。圧縮着火式内燃機関10(ディーゼルエンジン)では、吸気行程にて吸気通路14から筒内に吸気が吸入され、圧縮行程にて筒内に吸入された吸気がピストン12により圧縮される。ここでは、筒内への吸気を図示しないターボチャージャー等の過給器で加圧することもできる。そして、例えばピストン12が圧縮上死点付近に位置するときに燃料を燃料噴射弁13から筒内に直接噴射することで、筒内の燃料が自着火して燃焼(ディーゼル燃焼)する。燃焼後の排出ガスは、排気行程にて排気通路15へ排出される。圧縮着火式内燃機関10においては、排気通路15と吸気通路14とを繋ぐ還流通路16が設けられており、燃焼後の排出ガスの一部が還流通路16を通って吸気通路14(吸気側)へEGRガスとして供給される排気再循環(EGR)が行われる。還流通路16にはEGR制御弁17が設けられており、EGR制御弁17の開度を制御することで、排気通路15から吸気通路14への排出ガス(EGRガス)の還流量が制御され、吸気側へ供給され筒内に吸入されるEGRガス量(EGR率)が制御される。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a control device according to an embodiment of the present invention together with a compression ignition type
圧縮着火式内燃機関10には、筒内への吸入空気量IAを検出する吸入空気量センサ25と、筒内に吸入される吸気中の酸素(O2)濃度AOを検出する酸素濃度センサ26と、エンジン回転数Neを検出する回転数センサ27と、筒内に吸入される吸気の温度TIを検出する吸気温度センサ28と、圧縮着火式内燃機関10の冷却水(冷却液)の温度Twを検出する冷却液温度センサ29と、が付設されている。吸入空気量センサ25は、吸気通路14における排出ガス(EGRガス)が供給される位置よりも上流の位置にて吸入空気量IAを検出する。一方、吸気温度センサ28は、吸気通路14におけるEGRガスが供給される位置よりも下流(筒内側)の位置にて吸気温度(吸入空気温度)TIを検出する。そして、酸素濃度センサ26は、吸気通路14におけるEGRガスが供給される位置よりも下流(筒内側)の位置にて吸気中の酸素濃度AOを検出する。そのため、吸気側へ供給されたEGRガス濃度(EGR率)が増大するにつれて、酸素濃度センサ26で検出される吸気中の酸素濃度AOが減少する。吸入空気量センサ25で検出された吸入空気量IAを示す信号、酸素濃度センサ26で検出された吸気中の酸素濃度AOを示す信号、回転数センサ27で検出されたエンジン回転数Neを示す信号、吸気温度センサ28で検出された吸気温度(吸入空気温度)TIを示す信号、及び冷却液温度センサ29で検出された冷却液温度Twを示す信号は、電子制御装置(ECU)40に入力される。なお、吸入空気量IAの代わりに過給圧(吸気を過給器で加圧する場合)を検出することも可能である。
The compression ignition
電子制御装置40は、例えば図1に示す機能ブロックを含んで構成することができる。圧縮着火式内燃機関10の燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御部42は、圧縮着火式内燃機関10の回転数Neや負荷等の運転状態に基づいて生成した噴射制御信号を燃料噴射弁13へ出力することで、燃料噴射時期(燃料噴射開始時期)Tinj及び燃料噴射量Fuを制御する。圧縮着火式内燃機関10では、圧縮上死点付近にて燃料を筒内に直接噴射して筒内の燃料を自着火させる通常のディーゼル燃焼(拡散燃焼)だけでなく、筒内に形成した燃料と吸気との予混合気を自着火させる予混合圧縮着火燃焼(PCCI燃焼)を行うこともできる。この予混合圧縮着火燃焼を行うことで、黒煙の発生の抑制を図ることができる。予混合圧縮着火燃焼を行う際には、吸気行程または圧縮行程にて燃料を燃料噴射弁13から筒内に直接噴射して燃料と吸気との予混合気を筒内に形成し、筒内の予混合気をピストン12により圧縮して自着火させる。
The
EGR制御部43は、圧縮着火式内燃機関10の回転数Neや負荷等の運転状態に基づいて生成したEGR制御信号をEGR制御弁17へ出力することで、EGR制御弁17の開度を制御して吸気側へ供給するEGRガス量(EGR率)を制御する。これによって、EGR(排気再循環)の制御を行う。予混合圧縮着火燃焼が行われる場合は、EGR制御部43は、EGRにより吸気側へ供給するEGRガス量(EGR率)を拡散燃焼(通常燃焼)を行う場合よりも増大させることが好ましい。空気(新気)に比べて熱容量の大きいEGRガスを吸気中に多量に混在させ、予混合気中の燃料及び酸素の濃度を低下させることで、自着火遅れ時間を延長して予混合気の自着火タイミングを圧縮上死点近傍に制御することができる。しかも、その予混合気中では、燃料及び酸素の周囲に不活性なEGRガスが略均一に分散し、これが燃焼熱を吸収することになるので、窒素酸化物(NOx)の生成が大幅に抑制される。
The
燃焼判定部44は、拡散燃焼と予混合圧縮着火燃焼とのいずれを行うかを判定する。ここでは、圧縮着火式内燃機関10の回転数Ne及びトルクTe(負荷)に基づいて、拡散燃焼を行うか予混合圧縮着火燃焼を行うかを判定することができる。例えば、圧縮着火式内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeが図2に示す特性線Aを超えない領域である低速・低負荷領域内にある場合は、燃焼判定部44は、予混合圧縮着火燃焼を行う方を選択する。一方、圧縮着火式内燃機関10の回転数Ne及びトルクTeが図2に示す特性線Aを超える領域である高速・高負荷領域内にある場合は、燃焼判定部44は、拡散燃焼を行う方を選択する。また、圧縮着火式内燃機関10の回転数Neが所定値Ne1よりも低く且つトルクTeが所定値Te1よりも低い場合は、燃焼判定部44は、予混合圧縮着火燃焼を行う方を選択することも可能である。一方、圧縮着火式内燃機関10の回転数Neが所定値Ne1よりも高い条件と、圧縮着火式内燃機関10のトルクTeが所定値Te1よりも高い条件とのいずれか1つ以上が成立する場合は、燃焼判定部44は、拡散燃焼を行う方を選択することも可能である。燃料噴射制御部42が燃焼判定部44での判定結果に基づいて燃料噴射時期を圧縮上死点付近に制御するか吸気行程(あるいは圧縮行程)に制御するかによって、圧縮着火式内燃機関10の燃焼として、拡散燃焼と予混合圧縮着火燃焼とのいずれかを選択的に行うことができる。なお、圧縮着火式内燃機関10のトルクTe(負荷)については、例えば燃料噴射量Fuから演算することができ、燃料噴射量Fuについては、電子制御装置40(燃料噴射制御部42)で演算された値(燃料噴射量の目標値)を用いることができる。
The
EGRを行う場合は、EGRガスを吸気側へ供給するときの応答性が低いために、EGR率が目標値から外れて、吸気中の酸素濃度AOが目標値AOTからずれてくる運転状態が過渡的に生じる。EGR率が目標値よりも低く、吸気中の酸素濃度AOが目標値AOTに対して過大になると、燃料の自着火時期が早すぎることで、燃焼が急峻になって燃焼騒音レベルが増大しやすくなる。特に、圧縮着火式内燃機関10の燃焼を拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行させる場合は、燃焼ピークを遅角させて騒音を抑制するためにEGR率を増大させるが、EGRガスを吸気側へ供給するときの応答性が低いために、EGRガスの吸気への供給量が過渡的に不足して吸気中の酸素濃度AOが目標値AOTに対して過渡的に過大になることで、予混合気が過早なタイミングで自着火して燃焼騒音レベルが増大しやすくなる。一方、EGR率が目標値よりも高く、吸気中の酸素濃度AOが目標値AOTに対して過小になると、燃料の自着火時期が遅すぎることで、燃焼が緩慢になってトルク不足や失火を招きやすくなる。そこで、本実施形態では、予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLを予測する燃焼騒音予測部45と、燃焼(拡散燃焼)における失火の発生を判定する失火判定部47と、を設けている。
When performing EGR, since the responsiveness when supplying EGR gas to the intake side is low, the operation state in which the EGR rate deviates from the target value and the oxygen concentration AO in the intake gas deviates from the target value AOT is transient. Will occur. If the EGR rate is lower than the target value and the oxygen concentration AO in the intake air is excessive with respect to the target value AOT, the fuel self-ignition timing is too early, and the combustion becomes steep and the combustion noise level is likely to increase. Become. In particular, when the combustion of the compression ignition type
予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLは、一般的に、吸気中の酸素濃度AOに応じて変化し、例えば図3(a)に示すように、吸気中の酸素濃度AOの増大に対して燃焼騒音レベルNLが増大し、吸気中の酸素濃度AOの減少に対して燃焼騒音レベルNLが減少する。そして、燃焼騒音レベルNLは、吸気中の酸素濃度AOが一定であっても、エンジントルクTe(エンジン負荷、燃料噴射量Fu)にも応じて変化し、例えば図3(b)に示すように、エンジントルクTeの増大に対して燃焼騒音レベルNLが増大し、エンジントルクTeの減少に対して燃焼騒音レベルNLが減少する。さらに、燃焼騒音レベルNLは、吸気中の酸素濃度AOが一定であっても、吸入空気量(過給圧)IAにも応じて変化し、例えば図3(c)に示すように、ある吸入空気量(過給圧)IAのレベルをピークとし、そのレベルよりも増大しても減少しても燃焼騒音レベルNLが減少する。そのため、燃焼騒音予測部45は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(エンジン負荷)と吸入空気量(あるいは過給圧)IAとに基づいて、予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLを予測することができる。その際には、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)と吸入空気量(あるいは過給圧)IAとに対する予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLの関係を表す燃焼騒音特性マップを予め作成して電子制御装置40内の燃焼騒音特性記憶部46(記憶装置)に記憶しておく。燃焼騒音予測部45は、燃焼騒音特性記憶部46に記憶された燃焼騒音特性マップにおいて、与えられた吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)と吸入空気量(あるいは過給圧)IAとに対応する燃焼騒音レベルNLを演算することで、予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLを予測する。
The combustion noise level NL at the time of premixed compression ignition combustion generally changes in accordance with the oxygen concentration AO in the intake air. For example, as shown in FIG. Thus, the combustion noise level NL increases, and the combustion noise level NL decreases as the oxygen concentration AO in the intake air decreases. The combustion noise level NL changes according to the engine torque Te (engine load, fuel injection amount Fu) even if the oxygen concentration AO in the intake air is constant, for example, as shown in FIG. The combustion noise level NL increases as the engine torque Te increases, and the combustion noise level NL decreases as the engine torque Te decreases. Further, the combustion noise level NL changes according to the intake air amount (supercharging pressure) IA even if the oxygen concentration AO in the intake air is constant, and for example, as shown in FIG. The level of the air amount (supercharging pressure) IA is peaked, and the combustion noise level NL decreases regardless of whether it increases or decreases. Therefore, the combustion
さらに、燃焼騒音レベルNLは、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAだけでなく、エンジン回転数Neや吸入空気温度TIや燃料噴射時期Tinjや冷却液温度Twによっても影響を受ける。燃焼騒音レベルNLは、例えば図3(d)に示すように、エンジン回転数Neの増大に対して増大し、エンジン回転数Neの減少に対して減少するため、燃焼騒音予測部45は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAとの他に、エンジン回転数Neにも基づいて、予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLを予測することもできる。また、燃焼騒音レベルNLは、例えば図3(e)に示すように、吸入空気温度TIの増大に対して増大し、ある吸入空気温度TIのレベルでピークをもち、そのレベル以下では吸入空気温度TIの減少に対して減少する。そのため、燃焼騒音予測部45は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAとの他に、吸入空気温度TIにも基づいて、予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLを予測することもできる。また、燃焼騒音レベルNLは、予混合圧縮着火燃焼と通常燃焼の両方を考えた場合、例えば図3(f)に示すように、ある燃料噴射時期Tinjをピークとし、その時期よりも進角しても遅角しても燃焼騒音レベルNLが減少する。そのため、燃焼騒音予測部45は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAとの他に、燃料噴射時期Tinjにも基づいて、予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLを予測することもできる。また、燃焼騒音レベルNLは、例えば図3(g)に示すように、冷却液温度Twの増大に対して増大し、ある冷却液温度Twのレベルでピークをもち、そのレベル以下では冷却液温度Twの減少に対して減少する。そのため、燃焼騒音予測部45は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAとの他に、冷却液温度Twにも基づいて、予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLを予測することもできる。このように、燃焼騒音予測部45は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(あるいは過給圧)IAとの他に、エンジン回転数Neと吸入空気温度TIと燃料噴射時期Tinjと冷却液温度Twとのいずれか1つ以上に基づいて、予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音レベルNLを予測することもできる。その際には、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量IAとをパラメータとする燃焼騒音特性マップを用いて演算した燃焼騒音レベルNLを、エンジン回転数Neと吸入空気温度TIと燃料噴射時期Tinjと冷却液温度Twとのいずれか1つ以上に基づいて補正することができる。また、エンジン回転数Neと吸入空気温度TIと燃料噴射時期Tinjと冷却液温度Twとのいずれか1つ以上を燃焼騒音特性マップのパラメータに追加して燃焼騒音レベルNLを演算することもできる。
Further, the combustion noise level NL includes not only the oxygen concentration AO in the intake air, the engine torque Te, and the intake air amount (supercharging pressure) IA, but also the engine speed Ne, the intake air temperature TI, the fuel injection timing Tinj, and the coolant temperature. Also affected by Tw. For example, as shown in FIG. 3D, the combustion noise level NL increases with an increase in the engine speed Ne and decreases with a decrease in the engine speed Ne. In addition to the oxygen concentration AO, engine torque Te, and intake air amount (supercharging pressure) IA, the combustion noise level NL during premixed compression ignition combustion can also be predicted based on the engine speed Ne. . Further, for example, as shown in FIG. 3E, the combustion noise level NL increases with an increase in the intake air temperature TI, has a peak at a certain intake air temperature TI, and below that level, the intake air temperature. Decrease relative to decrease in TI. Therefore, the combustion
また、失火の発生しやすさは、吸気中の酸素濃度AOに応じて変化し、例えば図4(a)に示すように、吸気中の酸素濃度AOが増大するにつれて失火が発生しにくくなり、吸気中の酸素濃度AOが減少するにつれて失火が発生しやすくなる。そして、失火の発生しやすさは、吸気中の酸素濃度AOが一定であっても、エンジントルクTe(エンジン負荷、燃料噴射量Fu)に応じて変化し、例えば図4(b)に示すように、エンジントルクTeが増大するにつれて失火が発生しにくくなり、エンジントルクTeが減少するにつれて失火が発生しやすくなる。さらに、失火の発生しやすさは、吸気中の酸素濃度AOが一定であっても、吸入空気量(過給圧)IAに応じて変化し、例えば図4(c)に示すように、吸入空気量(過給圧)IAが増大するにつれて失火が発生しにくくなり、吸入空気量(過給圧)IAが減少するにつれて失火が発生しやすくなる。そのため、失火判定部47は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(エンジン負荷)と吸入空気量(あるいは過給圧)IAとに基づいて、失火の発生を判定することができる。その際には、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)と吸入空気量(あるいは過給圧)IAとに対する正常燃焼領域及び失火発生領域の関係を表す失火特性マップを予め作成して電子制御装置40内の失火特性記憶部48(記憶装置)に記憶しておく。失火判定部47は、失火特性記憶部48に記憶された失火特性マップにおいて、与えられた吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)と吸入空気量(あるいは過給圧)IAとに対応する領域が正常燃焼領域であるか失火発生領域であるかを判定することで、失火の発生を判定する。
Further, the likelihood of misfire changes depending on the oxygen concentration AO in the intake air, and as shown in FIG. 4A, for example, the misfire is less likely to occur as the oxygen concentration AO in the intake air increases. Misfires are likely to occur as the oxygen concentration AO in the intake air decreases. The likelihood of misfire changes even when the oxygen concentration AO in the intake air is constant, and changes according to the engine torque Te (engine load, fuel injection amount Fu). For example, as shown in FIG. Furthermore, misfires are less likely to occur as the engine torque Te increases, and misfires more likely to occur as the engine torque Te decreases. Further, the likelihood of misfiring changes according to the intake air amount (supercharging pressure) IA even if the oxygen concentration AO in the intake air is constant. For example, as shown in FIG. Misfires are less likely to occur as the air amount (supercharging pressure) IA increases, and misfires are more likely to occur as the intake air amount (supercharging pressure) IA decreases. Therefore, the
さらに、失火の発生しやすさは、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAだけでなく、エンジン回転数Neや吸入空気温度TIや燃料噴射時期Tinjや冷却液温度Twによっても影響を受ける。失火は、例えば図4(d)に示すように、エンジン回転数Neが増大するにつれて発生しやすくなり、エンジン回転数Neが減少するにつれて発生しにくくなるため、失火判定部47は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAとの他に、エンジン回転数Neにも基づいて、失火の発生を判定することもできる。また、失火は、例えば図4(e)に示すように、吸入空気温度TIが増大するにつれて発生しにくくなり、吸入空気温度TIが減少するにつれて発生しやすくなるため、失火判定部47は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAとの他に、吸入空気温度TIにも基づいて、失火の発生を判定することもできる。また、失火は、例えば図4(f)に示すように、燃料噴射時期Tinjが進角するにつれて発生しにくくなり、燃料噴射時期Tinjが遅角するにつれて発生しやすくなるため、失火判定部47は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAとの他に、燃料噴射時期Tinjにも基づいて、失火の発生を判定することもできる。また、失火は、例えば図4(g)に示すように、冷却液温度Twが増大するにつれて発生しにくくなり、冷却液温度Twが減少するにつれて発生しやすくなるため、失火判定部47は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAとの他に、冷却液温度Twにも基づいて、失火の発生を判定することもできる。このように、失火判定部47は、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(あるいは過給圧)IAとの他に、エンジン回転数Neと吸入空気温度TIと燃料噴射時期Tinjと冷却液温度Twとのいずれか1つ以上に基づいて、失火の発生を判定することもできる。
Further, misfires are more likely to occur in addition to the oxygen concentration AO, the engine torque Te, and the intake air amount (supercharging pressure) IA in the intake air, as well as the engine speed Ne, the intake air temperature TI, the fuel injection timing Tinj, and the cooling. It is also affected by the liquid temperature Tw. For example, as shown in FIG. 4 (d), misfire is more likely to occur as the engine speed Ne increases, and less likely to occur as the engine speed Ne decreases. In addition to the oxygen concentration AO, the engine torque Te, and the intake air amount (supercharging pressure) IA, the occurrence of misfire can also be determined based on the engine speed Ne. Further, for example, as shown in FIG. 4E, misfire is less likely to occur as the intake air temperature TI increases, and is more likely to occur as the intake air temperature TI decreases. The occurrence of misfire can also be determined based on the intake air temperature TI in addition to the oxygen concentration AO, the engine torque Te, and the intake air amount (supercharging pressure) IA. Further, for example, as shown in FIG. 4F, misfire is less likely to occur as the fuel injection timing Tinj is advanced, and is more likely to occur as the fuel injection timing Tinj is retarded. The occurrence of misfire can also be determined based on the fuel injection timing Tinj in addition to the oxygen concentration AO in the intake air, the engine torque Te, and the intake air amount (supercharging pressure) IA. Further, for example, as shown in FIG. 4G, misfires are less likely to occur as the coolant temperature Tw increases, and are more likely to occur as the coolant temperature Tw decreases. The occurrence of misfire can also be determined based on the coolant temperature Tw in addition to the oxygen concentration AO, the engine torque Te, and the intake air amount (supercharging pressure) IA. As described above, the
次に、圧縮着火式内燃機関10の燃焼を拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行させる場合に電子制御装置40が実行する処理を、図5のフローチャートに従って説明する。図5のフローチャートによる処理は、拡散燃焼を行っている場合に所定時間おきに繰り返して実行される。
Next, processing executed by the
ステップS101では、エンジン回転数Ne及びエンジントルクTe(エンジン負荷)が取得される。ここでのエンジントルクTeについては、燃料噴射量Fuから演算することができ、燃料噴射量Fuについては、電子制御装置40(燃料噴射制御部42)で演算された値(燃料噴射量の目標値)を用いることができる。ステップS102では、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼(PCCI燃焼)への移行を行うか否かが燃焼判定部44により判定される。ここでは、ステップS101で取得されたエンジン回転数Ne及びトルクTe(負荷)に基づいて、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行するか否かを判定する。例えば、エンジン回転数Ne及びトルクTeが図2の高速・高負荷領域内から低速・低負荷領域内へ移行した場合は、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行する条件が成立したと判定することができる。一方、エンジン回転数Ne及びトルクTeが図2の高速・高負荷領域内にある場合は、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行する条件が成立していないと判定することができる。拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行する条件が成立していない場合(ステップS102の判定結果がNOの場合)は、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理を再度実行する。一方、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行すると判定された場合(ステップS102の判定結果がYESの場合)は、ステップS103に進む。
In step S101, the engine speed Ne and the engine torque Te (engine load) are acquired. The engine torque Te here can be calculated from the fuel injection amount Fu, and the fuel injection amount Fu is a value calculated by the electronic control device 40 (fuel injection control unit 42) (target value of the fuel injection amount). ) Can be used. In step S102, the
ステップS103では、EGR制御弁17の開度を増大させることで吸気側へ供給するEGRガス量(EGR率)を増大させるようにEGRの制御がEGR制御部43により行われる。ステップS104では、吸気中の酸素濃度AO、吸入空気量(あるいは過給圧)IA、吸入空気温度TI、燃料噴射時期Tinj、及び冷却液温度Twが取得される。ここでの燃料噴射時期Tinjについては、電子制御装置40(燃料噴射制御部42)で演算された値(燃料噴射時期の目標値)を用いることができる。また、吸気中の酸素濃度AOについては、酸素濃度センサ26により検出することができるが、筒内に吸入される吸気中の酸素濃度AOを推定することも可能である。その場合は、空燃比(A/F)から排気中の酸素濃度を推定し、EGR制御弁17の開度(EGR制御弁17へのEGR制御信号)からEGR率を推定し、EGRガス中の酸素濃度(=排気中の酸素濃度)と空気中の酸素濃度とEGR率とから吸気中の酸素濃度AOを推定することが可能である。そして、ステップS105では、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音レベルNLが燃焼騒音予測部45により予測される。ここでは、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)と吸入空気量(過給圧)IAとに基づいて、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音レベルNLを予測することができる。また、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)と吸入空気量(過給圧)IAとの他に、エンジン回転数Neと吸入空気温度TIと燃料噴射時期Tinjと冷却液温度Twとのいずれか1つ以上にも基づいて、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音レベルNLを予測することもできる。
In step S103, EGR control is performed by the
ステップS106では、ステップS105で予測された燃焼騒音レベルNLが許容レベルNL0以下であるか否かが燃料噴射制御部42により判定される。予測された燃焼騒音レベルNLが許容レベルNL0以下である場合(ステップS106の判定結果がYESの場合)は、ステップS107において、燃料噴射時期Tinjを、拡散燃焼を行う噴射時期(圧縮上死点付近)から予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期(吸気行程または圧縮行程)へ進角させる制御が燃料噴射制御部42により行われる。これによって、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行が完了し、本処理の実行を終了する。一方、予測された燃焼騒音レベルNLが許容レベルNL0を超える場合(ステップS106の判定結果がNOの場合)は、燃料噴射時期Tinjを拡散燃焼を行う噴射時期に維持して、ステップS108に進む。
In step S106, the fuel
ステップS108では、拡散燃焼における失火の発生(失火の可能性があるか否か)が失火判定部47により判定される。ここでは、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)と吸入空気量(過給圧)IAとに基づいて、失火の発生を判定することができる。また、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)と吸入空気量(過給圧)IAとの他に、エンジン回転数Neと吸入空気温度TIと燃料噴射時期Tinjと冷却液温度Twとのいずれか1つ以上にも基づいて、失火の発生を判定することもできる。失火が発生しない(失火の可能性がない)と判定された場合は、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理を再度実行する。一方、失火が発生する(失火の可能性がある)と判定された場合は、ステップS109に進む。
In step S108, the
ステップS109では、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行っているか否かが燃料噴射制御部42により判定される。パイロット噴射を行っていない場合(ステップS109の判定結果がNOの場合)は、ステップS110において、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行うように燃料噴射時期(パイロット噴射時期Tinjp及び主噴射時期Tinjm)が燃料噴射制御部42により制御される。そして、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理を再度実行する。一方、パイロット噴射をすでに行っている場合(ステップS109の判定結果がYESの場合)は、ステップS111に進む。
In step S109, the fuel
ステップS111では、主噴射時期Tinjmが進角制限時期Tinjm0よりも遅角しているか否かが燃料噴射制御部42により判定される。主噴射時期Tinjmが進角制限時期Tinjm0よりも遅角している場合(ステップS111の判定結果がYESの場合)は、ステップS112において、主噴射時期Tinjmを進角させる制御が燃料噴射制御部42により行われる。ここでは、主噴射時期Tinjmを進角制限時期Tinjm0まで進角させる。進角制限時期Tinjm0は、例えば吸気中の酸素濃度AOに基づいて失火発生領域から外れる時期に設定される。また、パイロット噴射時期Tinjp及び主噴射時期Tinjmの両方を進角させることもできるし、パイロット噴射時期Tinjpを進角させずに主噴射時期Tinjmのみを進角させることもできる。パイロット噴射時期Tinjp及び主噴射時期Tinjmの両方を進角させる場合は、パイロット噴射時期Tinjpと主噴射時期Tinjmとの間隔を一定に保つこともできるし、例えば主噴射時期Tinjmの進角量をパイロット噴射時期Tinjpの進角量よりも多くして、パイロット噴射時期Tinjpと主噴射時期Tinjmとの間隔を変化させることもできる。そして、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理を再度実行する。
In step S111, the fuel
一方、主噴射時期Tinjmが進角制限時期Tinjm0まですでに進角している場合(ステップS111の判定結果がNOの場合)は、ステップS113において、パイロット噴射量Fupを増大させる制御が燃料噴射制御部42により行われる。そして、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理を再度実行する。 On the other hand, when the main injection timing Tinjm has already advanced to the advance angle limit timing Tinjm0 (when the determination result in step S111 is NO), in step S113, control for increasing the pilot injection amount Fup is performed. 42. Then, the execution of this process is temporarily terminated, and this process is executed again after a predetermined time.
前述のように、圧縮着火式内燃機関10の燃焼を拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行させる場合は、NOxの生成を抑制するためにEGR率を増大させるが、EGRガスを吸気側へ供給するときの応答性が低いために、EGRガスの吸気への供給量が過渡的に不足して、吸気中の酸素濃度AOが目標値AOTに対して過渡的に過大になる。吸気中の酸素濃度AOが過大な状態(EGRガスが不足する状態)で、燃料噴射時期Tinjを予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期へ進角させると、予混合気が過早なタイミングで自着火して燃焼騒音レベルNLが増大する。これに対して図5のフローチャートの処理では、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行するためにEGR率を増大させる場合に、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音レベルNLを予測し、この予測した燃焼騒音レベルNLに基づいて燃料噴射時期Tinjを予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期へ進角させるか否かを決定している。予測した燃焼騒音レベルNLが許容レベルNL0よりも大きい場合は、燃料噴射時期Tinjを拡散燃焼を行う噴射時期に維持する(予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期への進角を禁止する)ことで、燃焼騒音レベルNLが許容レベルNL0を超える状態で予混合圧縮着火燃焼へ移行するのを回避することができる。一方、予測した燃焼騒音レベルNLが許容レベルNL0以下の場合は、燃料噴射時期Tinjを予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期へ進角させることで、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音レベルNLを十分に低減することができる。したがって、本実施形態によれば、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行を、燃焼騒音レベルNLを低減しながら円滑に行うことができる。
As described above, when the combustion of the compression ignition type
また、燃焼騒音レベルNLは、吸気中の酸素濃度AO(EGR率)だけでなくエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)や吸入空気量(過給圧)IAによっても影響を受け、吸気中の酸素濃度AO(EGR率)が一定であっても、エンジントルクTeや吸入空気量IAの変化に応じて変化する。これに対して本実施形態では、吸気中の酸素濃度AOだけでなくエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAも用いて予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音レベルNLを予測しているため、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音レベルNLの予測精度を高めることができる。さらに、燃焼騒音レベルNLは、エンジン回転数Neや吸入空気温度TIや燃料噴射時期Tinjや冷却液温度Twによっても影響を受ける。そのため、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAだけでなく、エンジン回転数Neと吸入空気温度TIと燃料噴射時期Tinjと冷却液温度Twとのいずれか1つ以上も用いて燃焼騒音レベルNLを予測することで、燃焼騒音レベルNLの予測精度をさらに高めることができる。 In addition, the combustion noise level NL is influenced not only by the oxygen concentration AO (EGR rate) in the intake air but also by the engine torque Te (fuel injection amount Fu) and the intake air amount (supercharging pressure) IA. Even if the concentration AO (EGR rate) is constant, it changes according to changes in the engine torque Te and the intake air amount IA. In contrast, in this embodiment, not only the oxygen concentration AO in the intake air but also the engine torque Te and the intake air amount (supercharging pressure) IA are used to predict the combustion noise level NL when shifting to premixed compression ignition combustion. Therefore, the prediction accuracy of the combustion noise level NL when shifting to premixed compression ignition combustion can be improved. Further, the combustion noise level NL is also affected by the engine speed Ne, the intake air temperature TI, the fuel injection timing Tinj, and the coolant temperature Tw. Therefore, not only the oxygen concentration AO in the intake air, the engine torque Te, the intake air amount (supercharging pressure) IA, but also any one of the engine speed Ne, the intake air temperature TI, the fuel injection timing Tinj, and the coolant temperature Tw. By predicting the combustion noise level NL using at least two, the prediction accuracy of the combustion noise level NL can be further increased.
また、予測した燃焼騒音レベルNLが許容レベルNL0よりも大きく、燃料噴射時期Tinjを拡散燃焼を行う噴射時期に維持する場合は、過渡的に不足していたEGR率が徐々に増大することで、吸気中の酸素濃度AOが徐々に減少する。吸気中の酸素濃度AOが不足すると、燃料の自着火時期がリタードして失火が発生しやすくなる。これに対して図5のフローチャートの処理では、予測した燃焼騒音レベルNLが許容レベルNL0よりも大きい場合は、失火の発生を判定し、失火が発生すると判定された場合は、パイロット噴射を主噴射の前に行うことで、主噴射の燃焼をパイロット噴射で活発化して失火の発生を回避することができる。そして、失火が発生すると判定された場合にパイロット噴射をすでに行っているときは、主噴射時期Tinjmを進角させることで、失火の発生をより確実に回避することができる。 Further, when the predicted combustion noise level NL is larger than the allowable level NL0 and the fuel injection timing Tinj is maintained at the injection timing for performing diffusion combustion, the transiently insufficient EGR rate gradually increases. The oxygen concentration AO during intake gradually decreases. If the oxygen concentration AO in the intake air is insufficient, the self-ignition timing of the fuel is retarded, and misfire is likely to occur. On the other hand, in the process of the flowchart of FIG. 5, when the predicted combustion noise level NL is larger than the allowable level NL0, the occurrence of misfire is determined, and when it is determined that misfire occurs, the pilot injection is performed as the main injection. By performing before this, the combustion of the main injection can be activated by the pilot injection and the occurrence of misfire can be avoided. If it is determined that misfire occurs and pilot injection has already been performed, the occurrence of misfire can be more reliably avoided by advancing the main injection timing Tinjm.
ただし、主噴射時期Tinjmを過度に進角させると、主噴射による燃料が筒内壁に付着して燃費低下を招くとともに、燃焼騒音レベルNLが増大する。これに対して図5のフローチャートの処理では、失火が発生すると判定された場合に主噴射時期Tinjmを進角制限時期Tinjm0まですでに進角させているときは、パイロット噴射量Fupを増大させることで、主噴射による燃料の筒内壁への付着及び燃焼騒音レベルNLを低減しながら、主噴射の燃焼をパイロット噴射で活発化して失火の発生をより確実に回避することができる。なお、パイロット噴射は主噴射と比べて噴射量が少ないため、パイロット噴射量Fupの増大による燃料の筒内壁への付着の影響は少ない。 However, if the main injection timing Tinjm is excessively advanced, the fuel from the main injection adheres to the inner wall of the cylinder and causes a reduction in fuel consumption, and the combustion noise level NL increases. On the other hand, in the process of the flowchart of FIG. 5, when it is determined that misfire occurs, if the main injection timing Tinjm is already advanced to the advance limit time Tinjm0, the pilot injection amount Fup is increased. Further, while reducing the adhesion of fuel to the cylinder inner wall and the combustion noise level NL due to the main injection, the combustion of the main injection can be activated by the pilot injection and the occurrence of misfire can be avoided more reliably. Since pilot injection has a smaller injection amount than main injection, the influence of fuel adhering to the cylinder inner wall due to an increase in pilot injection amount Fup is small.
また、失火の発生しやすさは、吸気中の酸素濃度AO(EGR率)だけでなくエンジントルクTe(燃料噴射量Fu)や吸入空気量(過給圧)IAによっても影響を受け、吸気中の酸素濃度AO(EGR率)が一定であっても、エンジントルクTeや吸入空気量IAの変化に応じて変化する。これに対して本実施形態では、吸気中の酸素濃度AOだけでなくエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAも用いて失火の発生を判定しているため、失火の判定精度を高めることができる。さらに、失火の発生しやすさは、エンジン回転数Neや吸入空気温度TIや燃料噴射時期Tinjや冷却液温度Twによっても影響を受ける。そのため、吸気中の酸素濃度AOとエンジントルクTeと吸入空気量(過給圧)IAだけでなく、エンジン回転数Neと吸入空気温度TIと燃料噴射時期Tinjと冷却液温度Twとのいずれか1つ以上も用いて失火の発生を判定することで、失火の判定精度をさらに高めることができる。 In addition, the likelihood of misfire is affected not only by the oxygen concentration AO (EGR rate) in the intake air but also by the engine torque Te (fuel injection amount Fu) and the intake air amount (supercharging pressure) IA. Even if the oxygen concentration AO (EGR rate) is constant, it changes according to changes in the engine torque Te and the intake air amount IA. On the other hand, in this embodiment, since the occurrence of misfire is determined using not only the oxygen concentration AO in the intake air but also the engine torque Te and the intake air amount (supercharging pressure) IA, the misfire determination accuracy is improved. be able to. Further, the likelihood of misfire is also affected by the engine speed Ne, the intake air temperature TI, the fuel injection timing Tinj, and the coolant temperature Tw. Therefore, not only the oxygen concentration AO in the intake air, the engine torque Te, the intake air amount (supercharging pressure) IA, but also any one of the engine speed Ne, the intake air temperature TI, the fuel injection timing Tinj, and the coolant temperature Tw. The determination accuracy of misfire can be further increased by determining the occurrence of misfire by using more than one.
なお、本実施形態では、失火の発生の判定、及び失火の発生を回避するための燃料噴射制御については、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼への移行時に限らず行うことができる。以下、失火の発生を回避するための燃料噴射制御を行う場合に電子制御装置40が実行する処理を、図6のフローチャートに従って説明する。図6のフローチャートによる処理は、所定時間おきに繰り返して実行される。
In this embodiment, the determination of the occurrence of misfire and the fuel injection control for avoiding the occurrence of misfire can be performed not only at the time of transition from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion. Hereinafter, the process executed by the
ステップS201では、吸気中の酸素濃度AO、エンジントルクTe(エンジン負荷)、吸入空気量(あるいは過給圧)IA、エンジン回転数Ne、吸入空気温度TI、燃料噴射時期Tinj、及び冷却液温度Twが取得される。ステップS202では、図5のフローチャートのステップS108と同様に、燃焼における失火の発生(失火の可能性があるか否か)が失火判定部47により判定される。失火が発生しない(失火の可能性がない)と判定された場合は、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理を再度実行する。一方、失火が発生する(失火の可能性がある)と判定された場合は、ステップS203に進む。
In step S201, the oxygen concentration AO in the intake air, the engine torque Te (engine load), the intake air amount (or supercharging pressure) IA, the engine speed Ne, the intake air temperature TI, the fuel injection timing Tinj, and the coolant temperature Tw. Is acquired. In step S202, the occurrence of misfire in combustion (whether there is a possibility of misfire) is determined by the
ステップS203では、図5のフローチャートのステップS109と同様に、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行っているか否かが燃料噴射制御部42により判定される。パイロット噴射を行っていない場合(ステップS203の判定結果がNOの場合)は、ステップS204において、図5のフローチャートのステップS110と同様に、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行うように燃料噴射時期(パイロット噴射時期Tinjp及び主噴射時期Tinjm)が燃料噴射制御部42により制御される。そして、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理を再度実行する。一方、パイロット噴射をすでに行っている場合(ステップS203の判定結果がYESの場合)は、ステップS205に進む。
In step S203, as in step S109 in the flowchart of FIG. 5, the fuel
ステップS205では、図5のフローチャートのステップS111と同様に、主噴射時期Tinjmが進角制限時期Tinjm0よりも遅角しているか否かが燃料噴射制御部42により判定される。主噴射時期Tinjmが進角制限時期Tinjm0よりも遅角している場合(ステップS205の判定結果がYESの場合)は、ステップS206において、図5のフローチャートのステップS112と同様に、パイロット噴射時期Tinjp及び主噴射時期Tinjmのうち少なくとも主噴射時期Tinjmを進角させる制御が燃料噴射制御部42により行われる。そして、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理を再度実行する。
In step S205, as in step S111 of the flowchart of FIG. 5, the fuel
一方、主噴射時期Tinjmが進角制限時期Tinjm0まですでに進角している場合(ステップS205の判定結果がNOの場合)は、ステップS207において、図5のフローチャートのステップS113と同様に、パイロット噴射量Fupを増大させる制御が燃料噴射制御部42により行われる。そして、本処理の実行を一旦終了し、所定時間後に本処理を再度実行する。
On the other hand, when the main injection timing Tinjm has already advanced to the advance angle limit timing Tinjm0 (when the determination result in step S205 is NO), in step S207, pilot injection is performed as in step S113 of the flowchart of FIG. The fuel
図6のフローチャートの処理によれば、失火が発生すると判定された場合にパイロット噴射を行っていないときは、パイロット噴射を主噴射の前に行うことで、主噴射の燃焼をパイロット噴射で活発化して失火の発生を回避することができる。そして、失火が発生すると判定された場合にパイロット噴射をすでに行っているときは、主噴射時期Tinjmを進角させることで、失火の発生をより確実に回避することができる。さらに、失火が発生すると判定された場合に主噴射時期Tinjmを進角制限時期Tinjm0まですでに進角させているときは、パイロット噴射量Fupを増大させることで、主噴射による燃料の筒内壁への付着及び燃焼騒音レベルNLを低減しながら、主噴射の燃焼をパイロット噴射で活発化して失火の発生をより確実に回避することができる。 According to the process of the flowchart of FIG. 6, when it is determined that misfire occurs and pilot injection is not performed, the pilot injection is performed before the main injection, so that the combustion of the main injection is activated by the pilot injection. The occurrence of misfire can be avoided. If it is determined that misfire occurs and pilot injection has already been performed, the occurrence of misfire can be more reliably avoided by advancing the main injection timing Tinjm. Further, when it is determined that misfire occurs, if the main injection timing Tinjm is already advanced to the advance limit time Tinjm0, the pilot injection amount Fup is increased to increase the amount of fuel from the main injection to the cylinder inner wall. While reducing the adhesion and combustion noise level NL, the combustion of the main injection can be activated by the pilot injection and the occurrence of misfire can be avoided more reliably.
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to such embodiment at all, and it can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary of this invention. Of course.
10 圧縮着火式内燃機関、12 ピストン、13 燃料噴射弁、14 吸気通路、15 排気通路、16 還流通路、17 EGR制御弁、25 吸入空気量センサ、26 酸素濃度センサ、27 回転数センサ、28 吸気温度センサ、29 冷却液温度センサ、40 電子制御装置、42 燃料噴射制御部、43 EGR制御部、44 燃焼判定部、45 燃焼騒音予測部、46 燃焼騒音特性記憶部、47 失火判定部、48 失火特性記憶部。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行するか否かを判定する燃焼判定部と、
燃焼判定部で拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行すると判定された場合に、吸気側へ供給するEGRガス量を増大させるように排気再循環の制御を行うEGR制御部と、
EGR制御部が吸気側へ供給するEGRガス量を増大させるように排気再循環の制御を行う場合に、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧とに基づいて、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音を予測する燃焼騒音予測部と、
燃焼騒音予測部で予測された燃焼騒音に基づいて、燃料噴射時期を予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期に制御するか否かを決定する燃料噴射制御部と、
を備える、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 An apparatus for controlling a compression ignition type internal combustion engine that selectively performs either diffusion combustion or premixed compression ignition combustion, and performs exhaust gas recirculation for supplying a part of the exhaust gas after combustion to the intake side as EGR gas Because
A combustion determination unit that determines whether or not to shift from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion;
An EGR control unit that controls exhaust gas recirculation so as to increase the amount of EGR gas supplied to the intake side when it is determined by the combustion determination unit to shift from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion;
When the exhaust gas recirculation control is performed so as to increase the amount of EGR gas supplied to the intake side by the EGR control unit, premixing is performed based on the oxygen concentration in the intake air, the engine load, the intake air amount or the supercharging pressure. A combustion noise prediction unit for predicting combustion noise when shifting to compression ignition combustion;
A fuel injection control unit that determines whether to control the fuel injection timing to an injection timing for performing premixed compression ignition combustion based on the combustion noise predicted by the combustion noise prediction unit;
A control device for a compression ignition type internal combustion engine.
燃料噴射制御部は、燃焼騒音予測部で予測された燃焼騒音が許容レベル以下である場合は、燃料噴射時期を予混合圧縮着火燃焼を行う噴射時期に制御する、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 A control device for a compression ignition internal combustion engine according to claim 1,
A control device for a compression ignition internal combustion engine that controls the fuel injection timing to an injection timing for performing premixed compression ignition combustion when the combustion noise predicted by the combustion noise prediction unit is below an allowable level .
燃焼騒音予測部で予測された燃焼騒音が許容レベルを超える場合に、燃焼における失火の発生を判定する失火判定部をさらに備え、
燃料噴射制御部は、
燃焼騒音予測部で予測された燃焼騒音が許容レベルを超える場合は、燃料噴射時期を拡散燃焼を行う噴射時期に制御し、
さらに、失火判定部で失火が発生すると判定された場合は、燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行う、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 A control device for a compression ignition internal combustion engine according to claim 1 or 2,
A misfire determination unit for determining the occurrence of misfire in combustion when the combustion noise predicted by the combustion noise prediction unit exceeds an allowable level;
The fuel injection control unit
If the combustion noise predicted by the combustion noise prediction unit exceeds the allowable level, control the fuel injection timing to the injection timing for diffusion combustion,
Furthermore, when the misfire determination unit determines that misfire occurs, a control device for a compression ignition type internal combustion engine that performs pilot injection prior to main injection of fuel.
燃料噴射制御部は、失火判定部で失火が発生すると判定された場合にパイロット噴射を行っているときは、主噴射時期を進角させる、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 A control device for a compression ignition internal combustion engine according to claim 3,
A control device for a compression ignition type internal combustion engine, wherein the fuel injection control unit advances the main injection timing when pilot injection is performed when it is determined by the misfire determination unit that misfire occurs.
燃料噴射制御部は、失火判定部で失火が発生すると判定された場合に主噴射時期を進角制限時期まで進角させているときは、パイロット噴射量を増大させる、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 A control device for a compression ignition internal combustion engine according to claim 4,
The fuel injection control unit controls the compression ignition type internal combustion engine to increase the pilot injection amount when the main injection timing is advanced to the advance limit time when the misfire determination unit determines that misfire occurs. apparatus.
失火判定部は、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧とに基づいて、燃焼における失火の発生を判定する、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 A control device for a compression ignition type internal combustion engine according to any one of claims 3 to 5,
The misfire determination unit is a control device for a compression ignition internal combustion engine that determines the occurrence of misfire in combustion based on the oxygen concentration in intake air, the engine load, the intake air amount, or the supercharging pressure.
燃焼騒音予測部は、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧との他に、エンジン回転数と吸気温度と燃料噴射時期とエンジン冷却液温度とのいずれか1つ以上にも基づいて、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音を予測する、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 A control device for a compression ignition type internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6,
In addition to the oxygen concentration in the intake air, the engine load, the intake air amount, or the supercharging pressure, the combustion noise prediction unit sets any one or more of the engine speed, the intake air temperature, the fuel injection timing, and the engine coolant temperature. And a control device for a compression ignition type internal combustion engine that predicts combustion noise when shifting to premixed compression ignition combustion.
吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧とに対する予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音の関係を表す燃焼騒音特性を記憶する燃焼騒音特性記憶部をさらに備え、
燃焼騒音予測部は、燃焼騒音特性記憶部に記憶された燃焼騒音特性において、吸気中の酸素濃度とエンジン負荷と吸入空気量または過給圧とに対応する予混合圧縮着火燃焼時の燃焼騒音を演算することで、予混合圧縮着火燃焼へ移行したときの燃焼騒音を予測する、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 A control device for a compression ignition type internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7,
A combustion noise characteristic storage unit for storing combustion noise characteristics representing a relationship of combustion noise during premixed compression ignition combustion with respect to oxygen concentration in intake air, engine load, intake air amount or supercharging pressure;
The combustion noise prediction unit calculates the combustion noise during premixed compression ignition combustion corresponding to the oxygen concentration in the intake air, the engine load, the intake air amount or the supercharging pressure in the combustion noise characteristic stored in the combustion noise characteristic storage unit. A control device for a compression ignition type internal combustion engine that predicts combustion noise when shifting to premixed compression ignition combustion by calculation.
燃焼判定部は、エンジン回転数とエンジン負荷とに基づいて、拡散燃焼から予混合圧縮着火燃焼へ移行するか否かを判定する、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 A control device for a compression ignition type internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8,
The combustion determination unit is a control device for a compression ignition type internal combustion engine that determines whether to shift from diffusion combustion to premixed compression ignition combustion based on the engine speed and the engine load.
燃料の噴射制御を行う燃料噴射制御部と、
燃焼における失火の発生を判定する失火判定部と、
を備え、
燃料噴射制御部は、失火判定部で失火が発生すると判定された場合に、
燃料の主噴射に先行してパイロット噴射を行っていないときは、パイロット噴射を行い、
パイロット噴射を行っているときは、主噴射時期を進角させ、
主噴射時期を進角制限時期まで進角させているときは、パイロット噴射量を増大させる、圧縮着火式内燃機関の制御装置。 A device for controlling a compression ignition type internal combustion engine that self-ignites by injecting fuel into a cylinder,
A fuel injection control unit for performing fuel injection control;
A misfire determination unit that determines the occurrence of misfire in combustion; and
With
When the fuel injection control unit determines that misfire occurs in the misfire determination unit,
When pilot injection is not performed prior to main fuel injection, pilot injection is performed,
When pilot injection is in progress, advance the main injection timing,
A control device for a compression ignition internal combustion engine that increases a pilot injection amount when the main injection timing is advanced to an advance limit time.
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