JP2010007628A - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、特に主燃料噴射の前にパイロット燃料噴射を行うものに関する。 The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus that performs pilot fuel injection before main fuel injection.
特許文献1には、機関運転状態に応じて算出される燃料噴射量の変化量に応じてパイロット噴射における燃料噴射量(パイロット噴射量)及びパイロット噴射の実行時期(パイロット噴射時期)を制御する燃料噴射制御装置が示されている。この装置によれば、燃料噴射量変化量に応じて機関の加速状態が判定され、加速状態においては、パイロット噴射量が増量されるとともに、パイロット噴射時期が進角され、加速状態での燃焼騒音が抑制される。
上記従来の装置では、機関により駆動される車両の変速機の変速位置が異なっていても同一の補正量が適用されるため、特に高速側の変速位置(4速あるいは5速)で補正量が過大となり、排気特性や燃費が悪化することがあった。 In the above-described conventional apparatus, the same correction amount is applied even if the shift position of the transmission of the vehicle driven by the engine is different. Therefore, the correction amount is particularly large at the shift position on the high speed side (fourth speed or fifth speed). Excessive exhaust characteristics and fuel consumption may be deteriorated.
本発明はこの点に着目してなされたものであり、機関の過渡運転状態において変速機の変速位置に拘わらず適切なパイロット噴射時期の補正を行い、燃焼騒音を抑制するとともに排気特性や燃費の悪化を抑制することができる内燃機関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 this point, and corrects the pilot injection timing appropriately regardless of the shift position of the transmission in the transient operation state of the engine, thereby suppressing combustion noise and improving exhaust characteristics and fuel consumption. An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can suppress deterioration.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、該燃料噴射手段による主噴射、及び該主噴射の前にパイロット噴射を実行する噴射制御手段とを備えた内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関の過渡運転状態を判定する過渡運転状態判定手段と、前記機関の過渡運転状態が検出されたときに、前記パイロット噴射の実行時期(CAIP)と前記主噴射の実行時期(CAIM)の間隔(CAINT)を、前記機関により駆動される車両の変速機の変速位置(NGR)に応じて補正する補正手段とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, fuel injection means for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, main injection by the fuel injection means, and pilot injection before the main injection are executed. In a fuel injection control device for an internal combustion engine comprising an injection control means, a transient operation state determination means for determining a transient operation state of the engine, and execution of the pilot injection when a transient operation state of the engine is detected And a correction means for correcting an interval (CAINT) between a timing (CAIP) and a main injection execution timing (CAIM) according to a shift position (NGR) of a transmission of a vehicle driven by the engine. And
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記補正手段は、前記変速位置が高速側となるほど前記間隔の補正量(DCAIP×KACC×KNGR)を減少させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the correction means sets the correction amount of the interval (DCAIP × KACC × KNGR) as the shift position becomes higher. It is characterized by decreasing.
請求項1に記載の発明によれば、機関の過渡運転状態が検出されたときに、パイロット噴射の実行時期と主噴射の実行時期の間隔が、機関による駆動される車両の変速機の変速位置に応じて補正されるので、変速位置に適した補正を行うことができ、燃焼騒音を抑制するとともに排気特性や燃費の悪化を抑制することができる。 According to the first aspect of the present invention, when the transient operation state of the engine is detected, the interval between the execution timing of the pilot injection and the execution timing of the main injection is the shift position of the transmission of the vehicle driven by the engine. Therefore, correction suitable for the shift position can be performed, combustion noise can be suppressed, and deterioration of exhaust characteristics and fuel consumption can be suppressed.
請求項2に記載の発明によれば、変速位置が高速側となるほど前記間隔の補正量を減少させるように補正が行われる。変速位置が高速側にあるほど燃焼騒音は減少する傾向があるので、補正量を減少させることにより、排気特性や燃費の悪化を抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, the correction is performed so that the correction amount of the interval is reduced as the shift position becomes higher. Since the combustion noise tends to decrease as the shift position is on the higher speed side, it is possible to suppress deterioration of exhaust characteristics and fuel consumption by reducing the correction amount.
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関(以下「エンジン」という)1は、燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁16が設けられている。燃料噴射弁16は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)20に電気的に接続されており、燃料噴射弁16の開弁時間及び開弁時期は、ECU20により制御される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. An internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 is a diesel engine that directly injects fuel into a combustion chamber, and a
エンジン1は、吸気管2、排気管4、排気還流通路6、及び過給機8を備えている。排気還流通路6は、吸気管2と排気管4の間に設けられており、排気還流通路6には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁(以下「EGR弁」という)7が設けられている。EGR弁7の弁開度はECU20により制御される。
The
過給機8は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン10と、タービン10により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ9とを備えている。
タービン10は、複数の可変ベーン(図示せず)を備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービン回転数(回転速度)を変更できるように構成されている。タービン10のベーン開度は、ECU20により電磁的に制御される。
The supercharger 8 includes a
The
排気管4には、排気中のNOxを浄化するNOx吸着触媒11及びディーゼルパティキュレートフィルタ(以下「DPF」という)12が設けられている。NOx吸着触媒11は、排気中の酸素濃度が比較的高い酸化雰囲気にあるときNOxを吸着し、排気中の還元成分濃度が比較的高い還元雰囲気にあるとき吸着したNOxを脱離及び還元して放出する。DPF12は、排気がフィルタ壁の微細な孔を通過する際、排気中の炭素(C)を主成分とするパティキュレート(粒子状物質)であるスート(soot)を、フィルタ壁の表面及びフィルタ壁中の孔に堆積させることによって捕集する。
The
吸気管2にはエンジン1に吸入される新気の流量(以下「吸入空気流量」という)MAIRを検出する吸入空気流量センサ21が設けられている。また排気管4のNOx吸着触媒11の上流側には、排気中の酸素濃度O2Cを検出する酸素濃度センサ22が設けられている。さらにエンジン1のクランク軸の回転角度を検出するクランク角度位置センサ24、及びエンジン1により駆動される車両のアクセルペダルの操作量(以下「アクセルペダル操作量」という)APを検出するアクセルセンサ25が設けられている。これらのセンサの検出信号は、ECU20に供給される。エンジン1の回転数NEは、クランク角度位置センサ24の出力から算出される。またエンジンの要求トルクTRQは、アクセルペダル操作量APに応じて算出され、アクセルペダル操作量APが増加するほど増加するように設定される。
The
ECU20には、エンジン1により駆動される車両の変速機の変速位置を検出する変速位置センサ26が接続されており、変速位置を示す変速位置パラメータNGR(例えば1速から5速に対応して「1」から「5」間の整数値に設定される)がECU20に供給される。
The
ECU20は、各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット(以下「CPU」という)、CPUで実行される各種演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路、燃料噴射弁16、EGR弁7に制御信号を供給する出力回路から構成される。
The
ECU20は、燃料噴射弁16による燃料噴射量をエンジン1の運転状態(エンジン回転数NE及び要求トルクTRQ)に応じて算出し、主噴射及び主噴射に先行するパイロット噴射によって、実際の燃料噴射を実行する。すなわち、ECU20は、図2に示す処理により、主噴射における燃料噴射量(以下「主噴射量」という)QIM及びパイロット噴射における燃料噴射量(以下「パイロット噴射量」という)QIP、並びに主噴射の実行時期(以下「主噴射時期」という)CAIM及びパイロット噴射の実行時期(以下「パイロット噴射時期」という)CAIPを算出し、算出した燃料噴射パラメータQIM,QIP,CAIM,CAIPに応じて、主噴射及びパイロット噴射を実行する。なお、パイロット噴射時期CAIPは、進角量として定義される噴射時期間隔CAINTを主噴射時期CAIMに加算することにより算出される。
The ECU 20 calculates the fuel injection amount by the
図2は、燃料噴射弁16による燃焼噴射の制御を行う処理のフローチャートである。この処理は、所定時間毎にECU20のCPUで実行される。
ステップS11では、エンジン回転数NE及びアクセルペダル操作量APに応じて、燃料噴射量QINJを算出する。燃料噴射量QINJは、アクセルペダル操作量APにほぼ比例するように設定される。
FIG. 2 is a flowchart of processing for controlling combustion injection by the
In step S11, the fuel injection amount QINJ is calculated according to the engine speed NE and the accelerator pedal operation amount AP. The fuel injection amount QINJ is set so as to be substantially proportional to the accelerator pedal operation amount AP.
ステップS12では、下記式(1)により、燃料噴射量QINJの変化量DQを算出する。ここで、kは本処理の実行周期で離散化した制御時刻である。
DQ=QINJ(k)−QINJ(k-1) (1)
ステップS13では、エンジン回転数NE及び燃料噴射量QINJに応じてCAIMマップ(図示せず)を検索し、主噴射時期CAIMを算出する。ステップS14では、エンジン回転数NE及び燃料噴射量QINJに応じて図3(a)に示すQIPBマップ及び図3(b)に示すCAINTBマップを検索し、基本パイロット噴射量QIPB及び基本噴射時期間隔CAINTBを算出する。QIPBマップは、エンジン回転数NEが増加するほど基本パイロット噴射量QIPBが増加し、かつ燃料噴射量QINJが増加するほど基本パイロット噴射量QIPBが増加するように設定されている。CAINTBマップは、エンジン回転数NEが増加するほど基本噴射時期間隔CAINTBが増加し、かつ燃料噴射量QINJが増加するほど基本噴射時期間隔CAINTBが増加するように設定されている。
In step S12, the change amount DQ of the fuel injection amount QINJ is calculated by the following equation (1). Here, k is a control time discretized in the execution cycle of this process.
DQ = QINJ (k) -QINJ (k-1) (1)
In step S13, a CAIM map (not shown) is searched according to the engine speed NE and the fuel injection amount QINJ to calculate the main injection timing CAIM. In step S14, the QIPB map shown in FIG. 3A and the CAINTB map shown in FIG. 3B are retrieved according to the engine speed NE and the fuel injection amount QINJ, and the basic pilot injection amount QIPB and the basic injection timing interval CAINTB are searched. Is calculated. The QIPB map is set so that the basic pilot injection amount QIPB increases as the engine speed NE increases, and the basic pilot injection amount QIPB increases as the fuel injection amount QINJ increases. The CAINTB map is set so that the basic injection timing interval CAINTB increases as the engine speed NE increases, and the basic injection timing interval CAINTB increases as the fuel injection amount QINJ increases.
ステップS15では、変化量DQが判定閾値DQTHより大きいか否かを判別し、その答が否定(NO)であるときは、パイロット噴射量QIPを基本パイロット噴射量QIPBに設定するとともに、噴射時期間隔CAINTを基本噴射時期間隔CAINTBに設定する(ステップS16)。その後ステップS21に進む。 In step S15, it is determined whether or not the change amount DQ is larger than the determination threshold value DQTH. If the answer is negative (NO), the pilot injection amount QIP is set to the basic pilot injection amount QIPB and the injection timing interval is determined. CAINT is set to the basic injection timing interval CAINTB (step S16). Thereafter, the process proceeds to step S21.
ステップS15で、DQ>DQTHであってエンジン1の所定加速状態であるときは、ステップS17〜S20により、基本パイロット噴射量QIPB及び基本噴射時期間隔CAINTBを補正して、パイロット噴射量QIP及び噴射時期間隔CAINTを算出する。
In step S15, when DQ> DQTH and the
ステップS17では、エンジン回転数NE及び燃料噴射量QINJに応じて図3(c)に示すDQIPマップを検索し、パイロット噴射量補正値DQIPを算出するとともに、図3(d)に示すDCAIPマップを検索し、パイロット噴射時期補正値DCAIPを算出する。DQIPマップは、図3(c)にハッチングを付して示す運転領域に対応して、補正値DQIP(例えば基本パイロット噴射量QIPBの30〜40%程度に相当する値)が設定されており、ハッチングを付していない運転領域では「0」が設定されている。DCAIPマップは、図3(d)にハッチングを付して示す運転領域に対応して補正値DCAIPが設定されており、ハッチングを付していない運転領域では「0」が設定されている。補正値DCAIPは、噴射時期間隔CAINTを小さくする方向に補正するときは負の値に設定される。補正値DCAIPのマップ値は、実験的に最適な値に設定される。 In step S17, the DQIP map shown in FIG. 3C is searched according to the engine speed NE and the fuel injection amount QINJ, and the pilot injection amount correction value DQIP is calculated. The DCAIP map shown in FIG. A search is made to calculate a pilot injection timing correction value DCAIP. In the DQIP map, a correction value DQIP (for example, a value corresponding to about 30 to 40% of the basic pilot injection amount QIPB) is set corresponding to the operation region indicated by hatching in FIG. “0” is set in the operation region without hatching. In the DCAIP map, the correction value DCAIP is set corresponding to the operation region indicated by hatching in FIG. 3D, and “0” is set in the operation region not indicated by hatching. The correction value DCAIP is set to a negative value when correcting in the direction of decreasing the injection timing interval CAINT. The map value of the correction value DCAIP is set to an optimal value experimentally.
ステップS18では、変化量DQに応じて図3(e)に示すKACCテーブルを検索し、加速補正係数KACCを算出する。KACCテーブルは、変化量DQが判定閾値DQTHに相当する第1の値DQ1から第2の値DQ2の間に範囲では、変化量DQが増加するほど、加速補正係数KACCが増加するように設定されている。また、変化量DQが第1の値DQ1より小さい範囲では加速補正係数KACCが「0」に設定され、変化量DQが第2の値DQ2より大きい範囲では補正係数KACCが「1.0」に設定されている。 In step S18, the KACC table shown in FIG. 3E is searched according to the change amount DQ, and the acceleration correction coefficient KACC is calculated. The KACC table is set so that the acceleration correction coefficient KACC increases as the change amount DQ increases in the range between the first value DQ1 and the second value DQ2 where the change amount DQ corresponds to the determination threshold value DQTH. ing. Further, the acceleration correction coefficient KACC is set to “0” when the change amount DQ is smaller than the first value DQ1, and the correction coefficient KACC is set to “1.0” when the change amount DQ is larger than the second value DQ2. Is set.
ステップS19では、変速位置パラメータNGRに応じて図4に示すKNGRテーブルを検索し、変速位置補正係数KNGRを算出する。KNGRテーブルは、変速位置パラメータNGRが増加するほど、変速位置補正係数KNGRが減少するように設定されている。 In step S19, a KNGR table shown in FIG. 4 is searched according to the shift position parameter NGR, and a shift position correction coefficient KNGR is calculated. The KNGR table is set so that the shift position correction coefficient KNGR decreases as the shift position parameter NGR increases.
ステップS20では、基本パイロット噴射量QIPB、パイロット噴射量補正値DQIP、及び加速補正係数KACCを下記式(2)に適用し、パイロット噴射量QIPを算出するとともに、基本噴射時期間隔CAINTB、パイロット噴射時期補正値DCAIP、加速補正係数KACC、及び変速位置補正係数KNGRを下記式(3)に適用し、噴射時期間隔CAINTを算出する
QIP=QIPB+DQIP×KACC (2)
CAINT=CAINTB+DCAIP×KACC×KNGR (3)
In step S20, the basic pilot injection amount QIPB, the pilot injection amount correction value DQIP, and the acceleration correction coefficient KACC are applied to the following equation (2) to calculate the pilot injection amount QIP, and the basic injection timing interval CAINTB, pilot injection timing Apply the correction value DCAIP, the acceleration correction coefficient KACC, and the shift position correction coefficient KNGR to the following equation (3) to calculate the injection timing interval CAINT: QIP = QIPB + DQIP × KACC (2)
CAINT = CAINTB + DCAIP × KACC × KNGR (3)
ステップS21では、燃料噴射量QINJ及びパイロット噴射量QIPを下記式(4)に適用して主噴射量QIMを算出するとともに、主噴射時期CAIM及び噴射時期間隔CAINTを下記式(5)に適用してパイロット噴射時期CAIPを算出する。。
QIM=QINJ−QIP (4)
CAIP=CAIM+CAINT (5)
In step S21, the fuel injection amount QINJ and the pilot injection amount QIP are applied to the following equation (4) to calculate the main injection amount QIM, and the main injection timing CAIM and the injection timing interval CAINT are applied to the following equation (5). To calculate the pilot injection timing CAIP. .
QIM = QINJ-QIP (4)
CAIP = CAIM + CAINT (5)
ECU20は、算出されたパイロット噴射量QIP、パイロット噴射時期CAIP、主噴射量QIM、及び主噴射時期CAIMに応じた駆動信号を燃料噴射弁16に供給し、燃料噴射を実行する。
The
図4(b)に示すように、本実施形態では、アクセルペダルが踏み込まれると、アクセルペダル操作量APにほぼ比例して燃料噴射量QINJが増加し、同図(a)に示すように、変化量DQが第1の値DQ1(判定閾値DQTH)を超えるので、図2のステップS17〜S20が実行され、パイロット噴射量QIPの増量補正及びパイロット噴射時期CAIPの補正が行われる。より具体的には、変化量DQが大きくなるほど加速補正係数KACCがより大きな値に設定され、パイロット噴射量の増量分及びパイロット噴射時期の補正量(絶対値)が増加するように制御される。これにより加速時の燃焼騒音を20%程度低減することができる。 As shown in FIG. 4B, in the present embodiment, when the accelerator pedal is depressed, the fuel injection amount QINJ increases substantially in proportion to the accelerator pedal operation amount AP. Since the change amount DQ exceeds the first value DQ1 (determination threshold DQTH), steps S17 to S20 in FIG. 2 are executed, and the increase correction of the pilot injection amount QIP and the correction of the pilot injection timing CAIP are performed. More specifically, the acceleration correction coefficient KACC is set to a larger value as the change amount DQ increases, and control is performed so that the amount of increase in the pilot injection amount and the correction amount (absolute value) of the pilot injection timing increase. Thereby, the combustion noise at the time of acceleration can be reduced about 20%.
また噴射時期間隔CAINTは、変速位置パラメータNGRに応じて補正されるので、変速機の変速位置に適した補正が行われ、燃焼騒音を抑制するとともに排気特性や燃費の悪化を抑制することができる。変速位置パラメータNGRが増加するほど、すなわち変速位置が高速側にあるほど燃焼騒音は減少する傾向があるので、補正量(絶対値)を減少させることにより、特に高速側の変速位置(例えば4速、5速)において排気特性や燃費の悪化を抑制することができる。 Further, since the injection timing interval CAINT is corrected according to the shift position parameter NGR, correction suitable for the shift position of the transmission is performed, and combustion noise can be suppressed and deterioration of exhaust characteristics and fuel consumption can be suppressed. . The combustion noise tends to decrease as the shift position parameter NGR increases, that is, as the shift position is on the high speed side. Therefore, by reducing the correction amount (absolute value), the shift position on the high speed side (for example, the 4th speed) 5th gear) can suppress deterioration of exhaust characteristics and fuel consumption.
本実施形態では、ECU20が、噴射制御手段、過渡運転状態判定手段、及び補正手段を構成する。具体的には、図2のステップS11,S12,及びS13が過渡運転状態判定手段に相当し、ステップS19及びS20が補正手段に相当する。
In the present embodiment, the
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、燃料噴射量QINJの変化量DQが判定閾値DQTHを超えたときに、パイロット噴射量の増量補正と、パイロット噴射時期の補正とをともに実行するようにしたが、パイロット噴射時期の補正のみを実行するようにしてもよい。その場合でも、加速時の燃焼騒音を10%程度低減することができる。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, when the change amount DQ of the fuel injection amount QINJ exceeds the determination threshold value DQTH, both the increase correction of the pilot injection amount and the correction of the pilot injection timing are executed. Only the correction of the injection timing may be executed. Even in this case, combustion noise during acceleration can be reduced by about 10%.
また上述した実施形態では、図3(c)にハッチングを付して示す領域内で補正値DQIPを一定値としたが、この領域内でエンジン回転数NEが増加するほど、また燃料噴射量QINJが増加するほど、補正値DQIPをより大きな値に設定するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the correction value DQIP is a constant value within the hatched area in FIG. 3C. However, as the engine speed NE increases within this area, the fuel injection amount QINJ is also increased. As the value increases, the correction value DQIP may be set to a larger value.
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。 The present invention can also be applied to control of a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a crankshaft as a vertical direction.
1 内燃機関
16 燃料噴射弁(燃料噴射手段)
20 電子制御ユニット(噴射制御手段、過渡運転状態判定手段、補正手段)
1
20 Electronic control unit (injection control means, transient operation state determination means, correction means)
Claims (2)
前記機関の過渡運転状態を判定する過渡運転状態判定手段と、
前記機関の過渡運転状態が検出されたときに、前記パイロット噴射の実行時期と前記主噴射の実行時期の間隔を、前記機関により駆動される車両の変速機の変速位置に応じて補正する補正手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 In a fuel injection control apparatus for an internal combustion engine, comprising: fuel injection means for injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine; main injection by the fuel injection means; and injection control means for executing pilot injection before the main injection ,
A transient operating state determining means for determining a transient operating state of the engine;
Correction means for correcting an interval between the execution timing of the pilot injection and the execution timing of the main injection according to a shift position of a transmission of a vehicle driven by the engine when a transient operation state of the engine is detected And a fuel injection control device for an internal combustion engine.
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