JP2010013953A

JP2010013953A - 制御装置及び制御方法

Info

Publication number: JP2010013953A
Application number: JP2008172619A
Authority: JP
Inventors: Eiji Nakai; 英二中井; Masashi Naono; 雅司直野; Shinichi Morinaga; 真一森永; Shoichi Toyokawa; 正一豊川
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2008-07-01
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンにおいて、過給圧が十分に上昇していない場合において燃料の着火遅れを抑制すること。
【解決手段】排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンを制御する制御装置において、前記排気ターボ過給機による実過給圧が目標過給圧に達しているか否かを判定する判定手段と、燃料のメイン噴射の噴射時期と、前記メイン噴射に先行するパイロット噴射の噴射時期と、を設定する噴射時期設定手段と、を備え、前記噴射時期設定手段は、前記判定手段が前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の噴射時期と前記メイン噴射の噴射時期とを近接させることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は過給機付きディーゼルエンジンの制御技術に関し、特に、燃料の噴射制御技術に関する。

ディーゼルエンジンでは、燃焼時の燃焼圧力の上昇率が過大になって、燃焼騒音が増大する場合があることが知られている。また、燃焼騒音の増大を防止するためには、燃料のメイン噴射に先行してパイロット噴射を行うことが有効であることも知られている。

一方、ディーゼルエンジンにおいては吸入空気量が不足すると、酸素不足や筒内圧が十分に上昇しないことにより、着火遅れが増大する場合がある。着火遅れが増大すると排気ガス中のＣＯ（一酸化炭素）が増大する場合がある。吸入空気量が不足する場合としては、加速時に排気ターボ過給機による過給圧が十分に上昇していないことが挙げられる。このような吸入空気量の不足時の対策として、特許文献１には、燃料の最大燃料供給量を制限するものが提案されている。

特開平８−２６１０３５号公報

しかし、特許文献１のように一律に最大燃料供給量を制限すると、ディーゼルエンジンの出力トルクが低下する場合がある。このため、排気ターボ過給機による過給圧が十分に上昇していないことにより酸素不足が生じている場合、十分な加速力を得られない場合がある。

本発明の目的は、排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンにおいて、過給圧が十分に上昇していない場合において燃料の着火遅れを抑制することにある。

本発明によれば、排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンを制御する制御装置において、前記排気ターボ過給機による実過給圧が目標過給圧に達しているか否かを判定する判定手段と、燃料のメイン噴射の噴射時期と、前記メイン噴射に先行するパイロット噴射の噴射時期と、を設定する噴射時期設定手段と、を備え、前記噴射時期設定手段は、前記判定手段が前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の噴射時期と前記メイン噴射の噴射時期とを近接させることを特徴とする制御装置が提供される。

実過給圧が目標過給圧に達していない場合は、パイロット噴射とメイン噴射の噴射時期とを近接させることで、パイロット噴射による燃料の燃焼火炎が残っている間にメイン噴射が行われ易いなり、該燃焼火炎によりメイン噴射の燃料が着火されて燃料の着火遅れを抑制することができる。

また、本発明によれば、排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンを制御する制御装置において、前記排気ターボ過給機による実過給圧が目標過給圧に達しているか否かを判定する判定手段と、燃料のメイン噴射の噴射時期と、前記メイン噴射に先行するパイロット噴射の噴射時期と、を設定する噴射時期設定手段と、を備え、前記噴射時期設定手段は、前記判定手段が前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の噴射時期をリタードすることを特徴とする制御装置が提供される。

実過給圧が目標過給圧に達していない場合は、パイロット噴射の噴射時期をリタードすることで、筒内圧が高まった時点でパイロット噴射が行われてその着火性を高めることができる。更に、パイロット噴射とメイン噴射の噴射時期とが近接するので、パイロット噴射による燃料の燃焼火炎が残っている間にメイン噴射が行われ易いなり、該燃焼火炎によりメイン噴射の燃料が着火されて燃料の着火遅れを抑制することができる。

本発明においては、前記メイン噴射の燃料噴射量と、前記パイロット噴射の燃料噴射量と、を設定する噴射量設定手段を備え、前記噴射量設定手段は、前記判定手段が前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の燃料噴射量を減量してもよい。筒内圧の急激な上昇を抑制して燃焼騒音を低減することができる。

また、本発明によれば、排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンを制御する制御方法において、前記排気ターボ過給機による実過給圧が目標過給圧に達しているか否かを判定する判定工程と、燃料のメイン噴射の噴射時期と、前記メイン噴射に先行するパイロット噴射の噴射時期と、を設定する噴射時期設定工程と、を備え、前記噴射時期設定工程では、前記判定工程で前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の噴射時期と前記メイン噴射の噴射時期とを近接させることを特徴とする制御方法が提供される。

また、本発明によれば、排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンを制御する制御方法において、前記排気ターボ過給機による実過給圧が目標過給圧に達しているか否かを判定する判定工程と、燃料のメイン噴射の噴射時期と、前記メイン噴射に先行するパイロット噴射の噴射時期と、を設定する噴射時期設定工程と、を備え、前記噴射時期設定工程は、前記判定工程で前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の噴射時期をリタードすることを特徴とする制御方法が提供される。

以上述べた通り、本発明によれば、排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンにおいて、過給圧が十分に上昇していない場合において燃料の着火遅れを抑制することができる。

＜装置の構成＞
図１は本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置Ａのブロック図である。制御装置Ａは本実施形態の場合、４サイクルディーゼルエンジン１０の運転を制御する。ディーゼルエンジン１０は、シリンダブロック１１及びシリンダヘッド１２を備える。シリンダブロック１２内にはピストン１３が摺動するシリンダ（気筒）が形成され、ピストン１３の往復運動はクランク軸１４の回転運動に変換される。クランク軸１４の回転角はクランク角センサ４１により検出される。

シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２との間には燃焼室が形成されている。シリンダブロック１１内には冷却水が通過するウォータジャケットが設けられ、シリンダブロック１１にはウォータジャケットを通過する冷却水の水温を検出する水温センサ４２が設けられている。

シリンダヘッド１２は燃焼室３１に連通した吸気ポート１５、排気ポート１７を備え、吸気ポート１５は吸気弁１６により、排気ポート１７は排気弁１８により開閉される。シリンダヘッド１２には、また、燃焼室内に燃料を噴射する電子制御式の燃料噴射弁１９が配設されている。燃料噴射弁１９は圧縮行程上死点付近で燃料を燃焼室内に噴射し、これにより空気と燃料の混合気が自己着火する。

吸気ポート１５には吸気通路２０が連通している。吸気通路２０には、その上流側からエアフィルタ２１、インタークーラ２２、電子制御式のスロットル弁２３、吸気温度センサ２４及び吸気圧（過給圧）センサ２５が設けられている。排気ポート１７には排気通路３０が連通している。排気通路３０には、その上流側から酸化触媒３２及びパティキュレートフィルタ３１が設けられている。

吸気通路２０と排気通路３０との間には、排気ターボ過給機４０が設けられており、排気圧を利用して吸気を過給する。排気ターボ過給機４０による実過給圧は吸気圧センサ２５により検出される。また、吸気通路２０と排気通路３０とはＥＧＲ通路５０により連通している。ＥＧＲ通路５０にはＥＧＲクーラ５１と電子制御式のＥＧＲ弁５２とが設けられている。ＥＧＲ弁５２を開弁すると、排気の一部がＥＧＲ通路５０へ介して吸気通路２０に還流され、燃焼温度の低下により窒素酸化物の発生を低減することができる。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、Ｉ／Ｆ（インターフェース）１０４とを備える。ＣＰＵ１０１はＲＯＭ１０２に記憶された制御プログラムを実行してディーゼルエンジン１０を制御する。ＲＯＭ１０２にはＣＰＵ１０１が実行するプログラムの他、ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じて設定された燃料噴射時期、燃料噴射量等の情報を記憶する。ＲＡＭ１０３には一時的なデータが記憶される。なお、ＲＯＭ１０２及びＲＡＭ１０３としては他の記憶手段でもよい。

Ｉ／Ｆ１０４には、クランク角センサ４１、水温センサ４２、吸気温度センサ２４、吸気圧センサ２５、アクセルペダルに対する操作量を検出するアクセルペダルセンサ４３、ブレーキペダルに対するドライバの操作を検出するブレーキペダルセンサ４４の検出結果が入力され、ＣＰＵ１０１がこれらを読み込むことができる。また、ＣＰＵ１０１からの制御命令はＩ／Ｆ１０４を介して、燃料噴射弁１９、スロットル弁２３、ＥＧＲ弁５２に出力される。燃料噴射弁１９による燃料の噴射量は、例えば、燃料噴射弁１９へのパルス信号の幅により制御される。

＜燃料の噴射時期＞
図２は、本実施形態おけるパイロット噴射及びメイン噴射の噴射時期の説明図である。排気ターボ過給機４０による実過給圧が目標過給圧以上の場合、パイロット噴射の噴射時期及びメイン噴射の噴射時期は、それぞれクランク角でθｐ、θｍに設定されている。一方、実過給圧が目標過給圧に達していない場合、噴射時期θｐをリタード（遅角）補正してθｐ’としている。リタード量は例えば数度程度である。本例の場合、メイン噴射の噴射時期θｍは補正しない。

実過給圧が目標過給圧に達していない場合は、パイロット噴射の噴射時期をリタードすることで、ピストン１３がより圧縮上死点に近づいて筒内圧が高まった時点でパイロット噴射が行われてその着火性を高めることができる。更に、パイロット噴射とメイン噴射の噴射時期とが近接し、噴射休止期間が短縮するので、パイロット噴射による燃料の燃焼火炎が残っている間にメイン噴射が行われ易いなり、該燃焼火炎によりメイン噴射の燃料が着火されて燃料の着火遅れを抑制することができる。

本例ではパイロット噴射の噴射時期をリタードすることにしたが、メイン噴射の噴射時期を進角させたり、或いは、パイロット噴射の噴射時期のリタードし、かつ、メイン噴射の噴射時期を進角させてもよい。いずれの場合も、噴射休止期間が短縮し、パイロット噴射による燃料の燃焼火炎が残っている間にメイン噴射が行われ易いなり、該燃焼火炎によりメイン噴射の燃料が着火されて燃料の着火遅れを抑制することができる。

尤も、本例のようにパイロット噴射の噴射時期をリタードすることで、上記のようにピストン１３がより圧縮上死点に近づいて筒内圧が高まった時点でパイロット噴射が行われてその着火性を高めることができるので有利である。

また、図２の例では、実過給圧が目標過給圧に達していない場合は、パイロット噴射による燃料噴射量を減量している。パイロット噴射とメイン噴射とで噴射時期を近接させると、燃焼圧力の上昇率が過大となる場合があることから、減量することで筒内圧の急激な上昇を抑制して燃焼騒音を低減することができる。

＜燃料噴射の制御例＞
図３はＣＰＵ１０１が実行する処理の例を示すフローチャートであり、特に、燃料の噴射に関わる処理を示す。Ｓ１では各センサの検出結果を取得する。Ｓ２では、Ｓ１で取得した検出結果に基づいて、目標過給圧を設定する。目標過給圧は、例えば、エンジン回転数と、アクセルペダルセンサ４３が検出したアクセルペダルに対する操作量と、に基づいて、燃料に必要な酸素が得られる過給圧を演算する。なお、エンジン回転数は例えば、クランク角センサ４１の検出結果に基づいて演算する。

Ｓ３では、パイロット噴射及びメイン噴射の各燃料噴射量及び噴射時期を設定する。これらは、ディーゼルエンジン１０の運転状態に応じて予め設定され、ＲＯＭ１０２に記憶した情報を読み出すことで設定できる。Ｓ４では、Ｓ１で取得した吸気圧センサ２５の検出結果と、Ｓ２で設定した目標過給圧とに基づいて、実過給圧が目標過給圧未満か否かを判定する。該当する場合はＳ５へ進み、該当しない場合はＳ６へ進む。

Ｓ５では、噴射条件を補正する。ここでは、図２に示したように、例えば、パイロット噴射の噴射時期をリタードし、また、燃料噴射量を減量する。リタード量や減量量はＲＯＭ１０２に予め記憶しておくことができる。

Ｓ６では、Ｓ３で設定した燃料噴射量・噴射時期又はＳ５で補正した燃料噴射量・噴射時期で、パイロット噴射及びメイン噴射を実行する。以上により、一単位の処理が終了する。なお、本実施形態では、Ｓ３でパイロット噴射及びメイン噴射の各燃料噴射量及び噴射時期を一旦設定し、実過給圧が目標過給圧に達していない場合は、Ｓ５で補正するようにしたが、補正後の燃料噴射量及び噴射時期を実過給圧が目標過給圧に達していない場合の情報として予めＲＯＭ１０２に記憶しておき、Ｓ３の設定処理をＳ４の判定後に行って、読み出すようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置Ａのブロック図である。パイロット噴射及びメイン噴射の噴射時期の説明図である。ＣＰＵ１０１が実行する処理の例を示すフローチャートである。

符号の説明

Ａ制御装置
１０ディーゼルエンジン
１９燃料噴射弁
２５吸気圧センサ
４０排気ターボ過給機
１００ＥＣＵ

Claims

排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンを制御する制御装置において、
前記排気ターボ過給機による実過給圧が目標過給圧に達しているか否かを判定する判定手段と、
燃料のメイン噴射の噴射時期と、前記メイン噴射に先行するパイロット噴射の噴射時期と、を設定する噴射時期設定手段と、を備え、
前記噴射時期設定手段は、
前記判定手段が前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の噴射時期と前記メイン噴射の噴射時期とを近接させることを特徴とする制御装置。
排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンを制御する制御装置において、
前記排気ターボ過給機による実過給圧が目標過給圧に達しているか否かを判定する判定手段と、
燃料のメイン噴射の噴射時期と、前記メイン噴射に先行するパイロット噴射の噴射時期と、を設定する噴射時期設定手段と、を備え、
前記噴射時期設定手段は、
前記判定手段が前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の噴射時期をリタードすることを特徴とする制御装置。
前記メイン噴射の燃料噴射量と、前記パイロット噴射の燃料噴射量と、を設定する噴射量設定手段を備え、
前記噴射量設定手段は、
前記判定手段が前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の燃料噴射量を減量することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンを制御する制御方法において、
前記排気ターボ過給機による実過給圧が目標過給圧に達しているか否かを判定する判定工程と、
燃料のメイン噴射の噴射時期と、前記メイン噴射に先行するパイロット噴射の噴射時期と、を設定する噴射時期設定工程と、を備え、
前記噴射時期設定工程では、
前記判定工程で前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の噴射時期と前記メイン噴射の噴射時期とを近接させることを特徴とする制御方法。
排気ターボ過給機付きディーゼルエンジンを制御する制御方法において、
前記排気ターボ過給機による実過給圧が目標過給圧に達しているか否かを判定する判定工程と、
燃料のメイン噴射の噴射時期と、前記メイン噴射に先行するパイロット噴射の噴射時期と、を設定する噴射時期設定工程と、を備え、
前記噴射時期設定工程は、
前記判定工程で前記実過給圧が前記目標過給圧に達していないと判定した場合は、達していると判定した場合よりも、前記パイロット噴射の噴射時期をリタードすることを特徴とする制御方法。