JP2010144677A - Fuel injection control device and control method of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関の吸気温度に起因する燃焼のばらつきを補償するための燃料噴射制御に関する。 The present invention relates to fuel injection control for compensating for variations in combustion caused by intake air temperature of an internal combustion engine.
特許文献1の従来技術は、筒内圧センサが検出した燃焼室圧力とクランク角とから、内燃機関の発熱パラメータを計算し、発熱パラメータに基づきパイロット噴射量を制御することを開示している。
内燃機関には、温度、燃料噴射量、空気量などのさまざまな要素による燃焼のばらつきが発生する。特許文献1の従来技術は筒内圧センサを用いて実噴射時期を検出することで、実噴射時期を目標噴射時期へとフィードバック制御することを可能にしている。 In internal combustion engines, variations in combustion occur due to various factors such as temperature, fuel injection amount, and air amount. The prior art of Patent Literature 1 detects the actual injection timing using an in-cylinder pressure sensor, thereby enabling feedback control of the actual injection timing to the target injection timing.
こうしたフィードバック制御は燃焼のばらつきを補償するうえで有効であるが、特定のばらつき要因に特化した補償を行なうことはできない。例えば吸気温度は気温によって大きく変化し,燃焼に大きなばらつきをもたらす要素であるが、吸気温度に起因する燃焼のばらつきに特化した燃焼の補正は行なわれていない。 Such feedback control is effective in compensating for variations in combustion, but compensation specific to a specific variation factor cannot be performed. For example, the intake air temperature is a factor that varies greatly depending on the air temperature and causes a large variation in combustion. However, correction of combustion specifically for the variation in combustion caused by the intake air temperature is not performed.
この発明は従来技術の以上の状況に鑑みて、吸気温度に起因する燃焼のばらつき補正に特化した燃料噴射制御を実現することを目的とする。 In view of the above situation of the prior art, an object of the present invention is to realize fuel injection control specialized for correction of variation in combustion caused by intake air temperature.
以上の目的を達成するために、この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置において、吸気温度を検出する手段と、吸気温度の違いに起因する燃焼パラメータの変化を検出する手段と、吸気温度を強制的に変化させる吸気温度強制変化手段と、吸気温度強制変化手段による吸気温度変化前後の吸気温度差と燃焼パラメータの変化とから燃焼パラメータの吸気温度変化に対する感度を学習する学習手段と、吸気温度と、学習した燃焼パラメータの吸気温度変化に対する感度と、に基づき燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段、を備えている。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in a fuel injection control device for an internal combustion engine, a means for detecting an intake air temperature, a means for detecting a change in a combustion parameter due to a difference in intake air temperature, An intake air temperature change means forcibly changing, a learning means for learning the sensitivity of the combustion parameter to the intake air temperature change from the intake air temperature difference before and after the intake air temperature change by the intake air temperature change means and the change in the combustion parameter, and the intake air temperature And a fuel injection control means for controlling fuel injection based on the learned sensitivity of the combustion parameter to the intake air temperature change.
この発明はまた、内燃機関の燃料噴射制御方法において、吸気温度を検出し、吸気温度の違いに起因する燃焼パラメータの変化を検出し、吸気温度を強制的に変化させ、吸気温度の強制的な変化の前後の吸気温度差と燃焼パラメータの変化とから燃焼パラメータの吸気温度変化に対する感度を学習し、吸気温度と、学習した燃焼パラメータの吸気温度変化に対する感度と、に基づき燃料噴射を制御している。 In the fuel injection control method for an internal combustion engine, the present invention also detects an intake air temperature, detects a change in a combustion parameter due to a difference in the intake air temperature, forcibly changes the intake air temperature, and forcibly changes the intake air temperature. The sensitivity of the combustion parameter to the intake air temperature change is learned from the difference in the intake air temperature before and after the change and the change of the combustion parameter, and the fuel injection is controlled based on the intake air temperature and the sensitivity of the learned combustion parameter to the intake air temperature change. Yes.
燃焼パラメータの吸気温度変化に対する感度を学習し、吸気温度が変化すると、燃焼パラメータの変化に基づき燃料噴射制御を行なうので、吸気温度に起因する燃焼のばらつきに特化した補正を行なうことができる。 The sensitivity of the combustion parameter to the intake air temperature change is learned, and when the intake air temperature changes, the fuel injection control is performed based on the change of the combustion parameter, so that it is possible to make a correction specifically for the variation in combustion caused by the intake air temperature.
以下に図面を参照してこの発明の第1の実施形態を説明する。 A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1はこの発明の第1の実施形態による内燃機関の燃料噴射制御装置の概略構成図である。図2は燃料噴射制御装置が備えるコントローラが実行する燃料噴射の学習制御ルーチンを説明するフローチャートである。図3は吸気温度と燃焼騒音との関係を、EGRクーラの冷却能力に応じて示すダイアグラムである。図4は吸気温度と二酸化窒素(NOx)の排出量との関係を、EGRクーラの冷却能力に応じて示すダイアグラムである。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fuel injection control device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart for explaining a fuel injection learning control routine executed by a controller provided in the fuel injection control device. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the intake air temperature and the combustion noise according to the cooling capacity of the EGR cooler. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the intake air temperature and the discharge amount of nitrogen dioxide (NOx) according to the cooling capacity of the EGR cooler.
図1を参照すると、車両用の圧縮着火式の多気筒内燃機関1は吸気通路3と排気通路11を備える。エアクリーナ2を介して吸気通路3に吸い込まれた吸気はターボ過給器のコンプレッサ4で過給され、インタクーラ5で冷却した後に吸気コレクタ6から吸気マニホールド7を介して各気筒の燃焼室8に供給される。
Referring to FIG. 1, a compression ignition type multi-cylinder internal combustion engine 1 for a vehicle includes an
各気筒の燃焼室8には燃料噴射ノズル9が設けられている。燃料噴射ノズル9は吸気に燃料を噴射することで燃焼室8内に混合気を生成する。
A
往復動型のピストン10は混合気を圧縮することで混合気に圧縮着火し、混合気を燃焼室8内で燃焼させる。燃焼ガスは排気通路11に排出され、ターボ過給器のタービン12を回転駆動した後、大気中に放出される。
The reciprocating
内燃機関1は排気通路11の排気の一部を吸気コレクタ6に還流する排気還流(EGR)通路13を備える。EGR通路13には還流排気を冷却するEGRクーラ14と、EGRクーラ14をバイパスするバイパス通路15と、還流排気の流量を調整するEGR弁16が設けられる。EGRクーラ14とバイパス通路15はバイパス弁19の操作により切り換えられる。EGR通路13と、EGRクーラ14と、バイパス通路15と、バイパス弁19とが吸気温度強制変化手段を構成する。
The internal combustion engine 1 includes an exhaust gas recirculation (EGR)
燃料噴射ノズル9にはコモンレール17から燃料が供給される。内燃機関1と一体回転する燃料ポンプ18は燃料タンクの燃料を加圧してコモンレール17に供給する。燃料噴射ノズル9の燃料噴射タイミングと燃料噴射期間は、学習手段及び燃料噴射制御手段としてのコントローラ20が出力するパルス幅変調信号によって制御される。
Fuel is supplied from the
コントローラ20は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/O インタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ20を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
The
コントローラ20には燃焼室8内の圧力を検出するパラメータ検出手段としての筒内圧センサ22、車両が備えるアクセルペダルの踏み込み量APOを検出するアクセルペダル踏込み量センサ23、内燃機関1のクランク角θと機関回転速度Neを検出するクランク角センサ24、車両の走行速度Vを検出する車速センサ25、及び吸気コレクタ6内の吸気温度を検出する吸気温度検出手段としての吸気温度センサ26から検出信号がそれぞれ信号入力される。
The
コントローラ20はこれらの入力信号に基づき燃焼の変化を示すパラメータとして、ある機関回転速度Neと燃料噴射量Qfの組み合わせのもとで、筒内圧力変化率dP/dθの最大値dP/dθMax1を計算する。次に、バイパス弁19の操作によりEGRクーラ14とバイパス通路15とを切り換える。そして、同じ機関回転速度Neと燃料噴射量Qfの組み合わせのもとで、筒内圧力変化率dP/dθの最大値dP/dθMax2を計算する。ふたつの筒内圧力変化率dP/dθの最大値の差dP/dθMax1−dP/dθMax2が、EGRクーラ14とバイパス通路15の切り換えによる内燃機関1の吸気温度の差がもたらす燃焼パラメータの差である。コントローラ20はこれらの値から吸気温度に対する燃焼パラメータの感度を学習し、以後の吸気温度の違いに応じて燃焼パラメータが最適に保たれるように、燃料噴射を制御する。
Based on these input signals, the
図2を参照して、コントローラ20が以上の制御プロセスのために実行する燃料噴射の学習制御ルーチンを説明する。このルーチンは、内燃機関1の運転ごとに実行される。
A fuel injection learning control routine executed by the
ステップS1でコントローラ20はアクセルペダル踏み込み量APOがゼロであり、かつ車速Vの変化率ΔVすなわち車両の加速度がゼロ以下であるかどうかを判定する。言い換えれば、アクセルペダルが踏み込まれておらず、内燃機関1がアイドル運転状態にあり、かつ車両が加速していないという条件が成立するかどうかを判定する。
In step S1, the
この条件が成立しない場合には、コントローラ20は条件が成立するまで待機する。
If this condition is not satisfied, the
ステップS1の条件が成立すると、コントローラ20はステップS2で、その時点のエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qfのもとでの筒内圧力変化率dP/dθの最大値dP/dθMax1を筒内圧センサ22からの入力信号に基づき計算する。計算結果は吸気温度センサ26が検出したバイパス弁19の切り換え前の吸気温度とともにRAMに格納される。
When the condition of step S1 is established, the
ステップS3でコントローラ20は、バイパス弁19を切り換えて、EGRクーラ14による還流排気の冷却をオンからオフ、あるいはオフからオンへと切り換える。
In step S3, the
ステップS4でコントローラ20はステップS1と同様にアクセルペダル踏み込み量APOがゼロであり、かつ車速Vの変化率ΔVすなわち車両の加速度がゼロ以下であるかどうかを判定する。これらの条件が成立しない場合には、コントローラ20は条件が成立するまで待機する。
In step S4, the
ステップS4の条件が成立すると、コントローラ20はステップS5で、ステップS2と同じエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qfのもとでの筒内圧力変化率dP/dθの最大値dP/dθMax2を筒内圧センサ22からの入力信号に基づき計算する。また、吸気温度センサ26が検出するバイパス弁19の切り換え後の吸気温度を読み取る。
When the condition of step S4 is satisfied, the
コントローラ20は計算したdP/dθMax2とバイパス弁19の切り換え後の吸気温度と、RAMに格納されているdP/dθMax1とバイパス弁19の切り換え前の吸気温度とから、EGRクーラ14とバイパス通路15の切り換えによる内燃機関1の吸気温度の差がもたらす燃焼パラメータの差dP/dθMax1−dP/dθMax2を計算し、計算結果と実測された吸気温度差から吸気温度に対する燃焼パラメータの感度を計算する。
The
ステップS6でコントローラ20は吸気温度による燃焼パラメータの変化を補正するための燃料噴射ノズル9によるパイロット噴射量の補正量と、コモンレール17のレール圧に関する補正量とを決定する。
In step S <b> 6, the
ステップS7でコントローラ20は、吸気温度センサ22が検出する吸気温度に基づき、吸気温度に基づく補正量のもとでパイロット噴射量と、コモンレール17のレール圧を制御することで、燃焼パラメータの変化を補正する。
In step S7, the
以上のルーチンにおいて、ステップS6までが学習プロセスを、ステップS7が学習に基づく燃料噴射制御プロセスを構成する。時系列的には内燃機関1が運転を開始した後、コントローラ20はステップS1からS6に至る学習プロセスを実行し、以後は学習した補正量を用いてステップS7における燃料噴射制御プロセスを内燃機関1の運転終了まで継続する。
In the above routine, steps up to step S6 constitute a learning process, and step S7 constitutes a fuel injection control process based on learning. After the internal combustion engine 1 starts operation in time series, the
ステップS7における燃料噴射制御の内容を次に説明する。 The contents of the fuel injection control in step S7 will be described next.
図3は吸気コレクタ6内の吸気温度と燃焼騒音AVLとの関係を、EGRクーラ14の冷却能力の大小に応じて示している。図に示すように、吸気温度が低いほど燃焼騒音は大きくなる。また、EGRクーラ14の冷却能力が小さいほどこの傾向が顕著に現れる。
FIG. 3 shows the relationship between the intake air temperature in the
図4は、吸気コレクタ6内の吸気温度と二酸化窒素(NOx)の排出量との関係を、EGRクーラ14の冷却能力の大小に応じて示している。図に示すように、吸気温度が下がるにつれてNOxの排出量は増加する。また、EGRクーラ14の冷却能力が小さい場合ほどこの傾向が顕著に現れる。EGRクーラ14の冷却能力は既知であるので、内燃機関1における吸気温度と燃焼騒音の関係、及び吸気温度とNOx排出量との関係は、あらかじめマップとしてコントローラ20のROMに格納しておくことができる。
FIG. 4 shows the relationship between the intake air temperature in the
コントローラ20は、検出した吸気温度に基づき、ROMに格納されたマップを参照して燃焼騒音を計算し、燃焼騒音があらかじめ定めた領域より大きい場合には、コモンレール17のレール圧を低下方向に補正するか、あるいはパイロット噴射量を増量する。
Based on the detected intake air temperature, the
コントローラ20は、また計算した吸気温度に基づき、ROMに格納されたマップを参照してNOx排出量を計算し、NOx排出量があらかじめ定めた領域より多い場合には、コモンレール17のレール圧を低下方向に補正するか、あるいはパイロット噴射量を増量する。
The
このようにして、筒内圧力変化率dP/dθの最大値dP/dθMaxを燃焼パラメータとして、吸気温度に基づき燃料噴射制御を行なうことで、吸気温度の変化が内燃機関1の燃焼騒音やNOx発生量に及ぼす好ましくない影響を的確に是正することができる。 In this way, by performing fuel injection control based on the intake air temperature using the maximum value dP / dθMax of the in-cylinder pressure change rate dP / dθ as a combustion parameter, changes in the intake air temperature cause combustion noise and NOx generation in the internal combustion engine 1. The unfavorable influence on the quantity can be corrected appropriately.
図5を参照して、この発明の第2の実施形態を説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図5は図2の燃料噴射の学習制御ルーチンの代わりにコントローラ20が実行する燃料噴射の学習制御ルーチンを示す。このルーチンと図2のルーチンとの相違は、燃焼の変化を示すパラメータとして筒内圧力変化率の最大値dP/dθMaxの代わりに、筒内圧センサ22が検出する筒内圧力Pの最大値Pmaxを用いる。
FIG. 5 shows a fuel injection learning control routine executed by the
ステップS1,S3,S4,S7は図2のルーチンと同一である。ステップS2,S5,S6の代わりにこのルーチンではステップS12,S15,S16を設けている。 Steps S1, S3, S4 and S7 are the same as the routine of FIG. In this routine, steps S12, S15, and S16 are provided instead of steps S2, S5, and S6.
ステップS12でコントローラ20はステップS1の条件のもとでのエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qfにおける筒内圧力最大値Pmax1を筒内圧センサ22が検出する筒内圧力Pの値から読み取り、計算結果をRAMに格納する。
In step S12, the
ステップS15では、バイパス弁19を切り換えた後の同じエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qfにおける筒内圧力最大値Pmax2を筒内圧センサ22が検出する筒内圧力Pの値から読み取る。
In step S15, the in-cylinder pressure maximum value Pmax2 at the same engine speed Ne and fuel injection amount Qf after switching the
コントローラ20は読み取ったPmax2とRAMに格納されているPmax1とから、EGRクーラ14とバイパス通路15の切り換えによる内燃機関1の吸気温度の差がもたらす燃焼パラメータの差Pmax1−Pmax2を計算し、さらに吸気温度に対する燃焼パラメータの感度を計算する。
The
ステップS16でコントローラ20は燃焼パラメータの変化に対する燃料噴射ノズル9によるパイロット噴射量の補正量と、コモンレール17のレール圧に関する補正量を決定する。
In step S <b> 16, the
このように、燃焼パラメータとして筒内圧力変化率の最大値dP/dθMaxの代わりに筒内圧力最大値Pmaxを用いても、吸気温度変化に対する的確な補正を行なうことができる。 As described above, even when the in-cylinder pressure maximum value Pmax is used as the combustion parameter instead of the in-cylinder pressure change rate maximum value dP / dθMax, it is possible to accurately correct the intake air temperature change.
図6を参照して、この発明の第3の実施形態を説明する。 A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図6は図2の燃料噴射の学習制御ルーチンの代わりにコントローラ20が実行する燃料噴射の学習制御ルーチンを示す。このルーチンと図2のルーチンとの相違は、燃焼の変化を示すパラメータとして筒内圧力変化率の最大値dP/dθMaxの代わりに、実着火時期IGTを用いる。実着火時期IGTは筒内圧センサ22により検出することができる。
FIG. 6 shows a fuel injection learning control routine executed by the
ステップS1,S3,S4,S7は図2のルーチンと同一である。ステップS2,S5,S6の代わりにこのルーチンではステップS22,S25,S26を設けている。 Steps S1, S3, S4 and S7 are the same as the routine of FIG. In this routine, steps S22, S25, and S26 are provided instead of steps S2, S5, and S6.
ステップS22でコントローラ20はステップS1の条件のもとでのエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qfにおける実着火時期IGT1を検出し、計算結果をRAMに格納する。
In step S22, the
ステップS25でコントローラ20は、バイパス弁19を切り換えた後の同じエンジン回転速度Neと燃料噴射量Qfにおける実着火時期IGT2を検出する。
In step S25, the
コントローラ20は検出した実着火時期IGT2とROMに格納されたIGT1とから、EGRクーラ14とバイパス通路15の切り換えによる内燃機関1の吸気温度の差がもたらす燃焼パラメータの差IGT1−IGT2を計算し、吸気温度に対する燃焼パラメータの感度を計算する。
The
ステップS26でコントローラ20は燃焼パラメータの変化に対する燃料噴射ノズル9によるパイロット噴射量の補正量と、コモンレール17のレール圧に関する補正量を決定する。
In step S <b> 26, the
このように、燃焼パラメータとして筒内圧力変化率の最大値dP/dθMaxの代わりに実着火時期IGTを用いても、吸気温度変化に対する的確な補正を行なうことができる。 As described above, even when the actual ignition timing IGT is used as the combustion parameter instead of the maximum value dP / dθMax of the in-cylinder pressure change rate, it is possible to accurately correct the intake air temperature change.
以上、この発明をいくつかの特定の実施形態を通じて説明してきたが、この発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。当業者にとっては、特許請求の範囲の技術範囲でこれらの実施形態にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。 As mentioned above, although this invention has been demonstrated through some specific embodiment, this invention is not limited to these embodiment. Those skilled in the art can make various modifications or changes to these embodiments within the scope of the claims.
例えば燃焼の変化を示すパラメータとして筒内圧力変化率の最大値dP/dθMaxの代わりに着火遅れ期間を用いることも可能である。 For example, an ignition delay period can be used as a parameter indicating a change in combustion instead of the maximum value dP / dθMax of the in-cylinder pressure change rate.
上記の各実施形態では、吸気温度強制変化手段をEGR通路13と、EGRクーラ14と、バイパス通路15と、バイパス弁19とで構成しているが、吸気温度強制変化手段は吸気温度を強制的に変化させる機能を有するいかなる装置でも良い。例えば、吸気温度強制変化手段としてインタクーラ5をバイパスするバイパス通路30と、インタクーラ5とバイパス通路30を切り換えるバイパス弁31とを設け、バイパス弁31の切り換えにより吸気温度を強制的に変化させることも可能である。
In each of the embodiments described above, the intake air temperature forcibly changing means includes the
1 内燃機関
3 吸気通路
6 吸気コレクタ
7 吸気マニホールド
8 燃焼室
9 燃料噴射ノズル
11 排気通路
13 排気還流(EGR)通路
14 EGRクーラ
15 バイパス通路
16 EGR弁
17 コモンレール
18 燃料ポンプ
19 バイパス弁
20 コントローラ
22 筒内圧センサ
23 アクセルペダル踏込み量センサ
24 クランク角センサ
25 車速センサ
26 吸気温度センサ
1
Claims (7)
吸気温度を検出する手段と、
吸気温度の違いに起因する燃焼パラメータの変化を検出する手段と、
吸気温度を強制的に変化させる吸気温度強制変化手段と、
吸気温度強制変化手段による吸気温度変化前後の吸気温度差と燃焼パラメータの変化とから燃焼パラメータの吸気温度変化に対する感度を学習する学習手段と、
吸気温度と、学習した燃焼パラメータの吸気温度変化に対する感度と、に基づき燃料噴射を制御する燃料噴射制御手段と、
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 In a fuel injection control device for an internal combustion engine,
Means for detecting the intake air temperature;
Means for detecting changes in combustion parameters due to differences in intake air temperature;
Intake air temperature forcibly changing means for forcibly changing the intake air temperature;
Learning means for learning the sensitivity of the combustion parameter to the intake air temperature change from the intake air temperature difference before and after the intake air temperature change by the intake air temperature forced change means and the change of the combustion parameter;
Fuel injection control means for controlling fuel injection based on the intake air temperature and the sensitivity of the learned combustion parameter to the intake air temperature change;
A fuel injection control device for an internal combustion engine, comprising:
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JP2013133812A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Honda Motor Co Ltd | Control device for compression-ignition internal combustion engine |
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