JP2012197674A - Combustion control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、予混合圧縮着火(PCCI)燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置に関するものである。 The present invention relates to a combustion control device for an engine that performs premixed compression ignition (PCCI) combustion.
予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置としては、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。特許文献1に記載のエンジンの燃料噴射装置は、低負荷で運転される場合に、1回目及び2回目の燃料噴射を、ともに予混合燃焼が可能なタイミングで行う。この燃料噴射における燃料噴射量は、1回目の燃料噴射では総噴射量の60%、2回目の燃料噴射では総噴射量の40%としている。このような燃料噴射により、熱発生率がグラフ上において2つの山を形成し、COやスモークの発生が抑制される。 As an engine combustion control device that performs premixed compression ignition combustion, for example, the one described in Patent Document 1 is known. When the engine fuel injection device described in Patent Document 1 is operated at a low load, the first and second fuel injections are performed at a timing at which premix combustion is possible. The fuel injection amount in this fuel injection is 60% of the total injection amount in the first fuel injection and 40% of the total injection amount in the second fuel injection. By such fuel injection, the heat generation rate forms two peaks on the graph, and the generation of CO and smoke is suppressed.
しかしながら、上記従来技術のような予混合圧縮着火燃焼を、エンジンの運転状態が例えばアイドリング状態に近い極低負荷に適用すると、燃料の総噴射量、特には1回目の燃料噴射量が減少するため、最初の燃料噴射による燃焼が弱くなる。このため、低水温時においては、1回目の燃料噴射による着火時期が遅れ、熱発生率がグラフ上において1つの山となり、暖気状態時の燃焼波形と大きく異なることになる。これにより、未燃HCの増加を十分抑制することが困難になるばかりでなく、燃焼音の音色が暖気状態時と比べて極端に異なることがある。 However, if the premixed compression ignition combustion as in the prior art is applied to an extremely low load where the engine operating state is close to, for example, an idling state, the total fuel injection amount, particularly the first fuel injection amount is reduced. The combustion by the first fuel injection is weakened. For this reason, at the time of low water temperature, the ignition timing by the first fuel injection is delayed, and the heat generation rate becomes one peak on the graph, which greatly differs from the combustion waveform in the warm-up state. This not only makes it difficult to sufficiently suppress the increase in unburned HC, but the tone of the combustion sound may be extremely different from that in the warm-up state.
本発明の目的は、エンジンの運転状態が極低負荷であるときに、低水温時での未燃HCの増加及び燃焼音の音色変化を抑制することができる燃焼制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a combustion control device capable of suppressing an increase in unburned HC and a change in timbre of combustion noise at a low water temperature when the engine is operating at an extremely low load. .
本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、エンジンの水温を検出する水温検出手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、第1の燃料墳射の燃料噴射時期及び第1の燃料墳射の後に実施される第2の燃料噴射の燃料噴射時期をそれぞれ決定する第1の噴射時期決定手段と、エンジンの負荷を第1の所定値及び第1の所定値以下の第2の所定値と比較判断する負荷判断手段と、負荷判断手段によりエンジンの負荷が第1の所定値よりも低いと判断されたときに、第1の燃料墳射の前に実施される第3の燃料噴射の燃料噴射時期を決定する第2の噴射時期決定手段と、負荷判断手段によりエンジンの負荷が第2の所定値よりも低いと判断されたときに、エンジンの水温に応じて第3の燃料噴射の燃料噴射時期及び第1の燃料墳射の燃料噴射時期をそれぞれ進角させる噴射時期進角手段と、第1の燃料墳射の燃料噴射時期及び第2の燃料噴射の燃料噴射時期に応じて、第1の燃料墳射及び第2の燃料噴射を順次実施するように燃料噴射弁を制御する第1の制御手段と、第3の燃料噴射の燃料噴射時期に応じて、第1の燃料墳射の前に第3の燃料墳射を実施するように燃料噴射弁を制御する第2の制御手段とを備えることを特徴とするものである。 The present invention relates to a combustion control apparatus for an engine that performs premixed compression ignition combustion, a fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber of the engine, a water temperature detection means that detects a water temperature of the engine, and a load that detects a load of the engine. A first injection timing determining means for determining a fuel injection timing of the first fuel injection and a fuel injection timing of the second fuel injection performed after the first fuel injection; A load determination means for comparing and determining the load with a first predetermined value and a second predetermined value less than or equal to the first predetermined value, and when the load determination means determines that the engine load is lower than the first predetermined value In addition, the second fuel injection timing determining means for determining the fuel injection timing of the third fuel injection performed before the first fuel injection, and the load determination means cause the engine load to exceed the second predetermined value. When it is determined to be low, Injection timing advance means for advancing the fuel injection timing of the third fuel injection and the fuel injection timing of the first fuel injection in accordance with the water temperature of the engine, and the fuel injection timing and the first fuel injection timing of the first fuel injection First control means for controlling the fuel injection valve so as to sequentially perform the first fuel spray and the second fuel injection according to the fuel injection timing of the second fuel injection, and the fuel of the third fuel injection And a second control unit for controlling the fuel injection valve so as to perform the third fuel spray before the first fuel spray according to the injection timing.
このように本発明の燃焼制御装置においては、まず第3の燃料噴射が実施され、その後に第1の燃料噴射及び第2の燃料噴射が順次実施されることになるので、低水温時でも、第3の燃料噴射による予熱で着火時期が早くなり、熱発生率波形(燃焼波形)が暖気状態時に近づくようになる。しかし、本発明者等は、エンジンの運転状態が極低負荷であるときは、低水温時の燃焼波形が暖気状態時の燃焼波形と大きく異なることがあるという事実を見い出した。そこで本発明者等は、更に鋭意検討を重ね、第3の燃料噴射の燃料噴射時期及び第1の燃料墳射の燃料噴射時期の進角に着目し、本発明を完成させるに至った。 As described above, in the combustion control apparatus of the present invention, the third fuel injection is first performed, and then the first fuel injection and the second fuel injection are sequentially performed. The ignition timing is advanced by preheating by the third fuel injection, and the heat generation rate waveform (combustion waveform) comes closer to the warm-up state. However, the present inventors have found the fact that when the engine operating state is an extremely low load, the combustion waveform at the low water temperature may be significantly different from the combustion waveform at the warm air state. Therefore, the present inventors have conducted further intensive studies, and paid attention to the advance angles of the fuel injection timing of the third fuel injection and the fuel injection timing of the first fuel injection, and have completed the present invention.
即ち、エンジンの負荷が第2の所定値よりも低いと判断されたときは、第3の燃料噴射の燃料噴射時期及び第1の燃料墳射の燃料噴射時期をそれぞれ進角させることにより、第1の燃料墳射による着火時期が更に早くなる。ただし、第2の燃料墳射の燃料噴射時期は変えないので、二山形状の燃焼波形が維持される。従って、エンジンの運転状態が極低負荷であるときに、低水温時であっても、暖気状態時とほぼ同等の燃焼波形が得られるため、燃料墳射による燃焼が安定化するようになる。これにより、未燃HCの増加が十分抑制されると共に、燃焼音の音色変化が防止される。 That is, when it is determined that the engine load is lower than the second predetermined value, the fuel injection timing of the third fuel injection and the fuel injection timing of the first fuel injection are advanced, respectively. The ignition timing due to the fuel injection of 1 is further advanced. However, since the fuel injection timing of the second fuel spray is not changed, a two-peaked combustion waveform is maintained. Therefore, when the engine is operating at an extremely low load, even when the water temperature is low, a combustion waveform that is almost the same as that in the warm air state can be obtained, so that combustion due to fuel spray is stabilized. As a result, an increase in unburned HC is sufficiently suppressed and a timbre change in combustion noise is prevented.
好ましくは、エンジンの水温が第1の所定温度よりも低いかどうかを判断する水温判断手段を更に備え、第2の噴射時期決定手段は、水温判断手段によりエンジンの水温が第1の所定温度よりも低いと判断されたときに、第3の燃料噴射の燃料噴射時期を決定し、第2の制御手段は、水温判断手段によりエンジンの水温が第1の所定温度よりも低いと判断されたときに、第3の燃料墳射を実施するように燃料噴射弁を制御する。 Preferably, the apparatus further comprises water temperature determining means for determining whether or not the water temperature of the engine is lower than the first predetermined temperature, and the second injection timing determining means is configured such that the water temperature of the engine is lower than the first predetermined temperature by the water temperature determining means. Is determined to be low, the fuel injection timing of the third fuel injection is determined, and the second control means determines that the water temperature of the engine is lower than the first predetermined temperature by the water temperature determination means. In addition, the fuel injection valve is controlled to implement the third fuel spray.
この場合には、エンジンの水温が第1の所定温度よりも低いときに、第3の燃料噴射が実施され、エンジンの水温が第1の所定温度よりも高いときは、第3の燃料噴射が実施されないので、例えば暖気状態における無駄な燃料噴射の実施を防止することができる。 In this case, the third fuel injection is performed when the engine water temperature is lower than the first predetermined temperature, and the third fuel injection is performed when the engine water temperature is higher than the first predetermined temperature. Since this is not performed, it is possible to prevent unnecessary fuel injection in a warm air state, for example.
このとき、好ましくは、噴射時期進角手段は、負荷判断手段によりエンジンの負荷が第2の所定値よりも低いと判断されたときに、エンジンの水温が第1の所定温度よりも低い第2の所定温度よりも低いかどうかを判断し、エンジンの水温が第2の所定温度よりも低いと判断されると、第3の燃料噴射の燃料噴射時期及び第1の燃料墳射の燃料噴射時期をそれぞれ進角させる。 In this case, it is preferable that the injection timing advance means is a second engine in which the engine water temperature is lower than the first predetermined temperature when the load determination means determines that the engine load is lower than the second predetermined value. If the engine water temperature is determined to be lower than the second predetermined temperature, the fuel injection timing of the third fuel injection and the fuel injection timing of the first fuel injection are determined. Each is advanced.
エンジンの運転状態が極低負荷であるときには、エンジンの水温が低くなるほど暖気状態時の燃焼波形と大きく異なるようになる。従って、エンジンの水温が第1の所定温度よりも低い第2の所定温度よりも低いときに、第3の燃料噴射の燃料噴射時期及び第1の燃料墳射の燃料噴射時期をそれぞれ進角させるのが効果的である。 When the engine operating state is an extremely low load, the combustion waveform in the warm-up state becomes significantly different as the engine water temperature decreases. Accordingly, when the water temperature of the engine is lower than the second predetermined temperature which is lower than the first predetermined temperature, the fuel injection timing of the third fuel injection and the fuel injection timing of the first fuel spray are respectively advanced. Is effective.
本発明によれば、エンジンの運転状態が極低負荷であるときに、低水温時での未燃HCの増加及び燃焼音の音色変化を抑制することができる。これにより、優れた予混合圧縮着火燃焼を実現することが可能となる。 According to the present invention, when the operating state of the engine is an extremely low load, it is possible to suppress an increase in unburned HC and a change in timbre of combustion noise at a low water temperature. Thereby, it is possible to realize excellent premixed compression ignition combustion.
以下、本発明に係わる燃焼制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a combustion control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係わる燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係るディーゼルエンジン1は、予混合圧縮着火(PCCI)式の4気筒直列ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン1はエンジン本体2を備え、このエンジン本体2には4つのシリンダ3が設けられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine equipped with an embodiment of a combustion control device according to the present invention. In the figure, a diesel engine 1 according to this embodiment is a premixed compression ignition (PCCI) type four-cylinder in-line diesel engine. The diesel engine 1 includes an
各シリンダ3には、燃焼室4内に燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)5がそれぞれ配設されている。インジェクタ5は複数の噴孔(図示せず)を有し、各噴孔から放射状に燃料を噴射する。各インジェクタ5はコモンレール6に接続されており、コモンレール6に貯留された高圧燃料が各インジェクタ5に常時供給されている。
Each
エンジン本体2には、燃焼室4内に空気を吸入するための吸気通路7がインテークマニホールド8を介して接続されている。また、エンジン本体2には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路9がエキゾーストマニホールド10を介して接続されている。
An
吸気通路7には、上流側から下流側に向けてエアクリーナー11、ターボ過給機12のコンプレッサ13、インタークーラー14及びスロットルバルブ15が設けられている。スロットルバルブ15は、燃焼室4内への空気の吸入量を調整するバルブである。排気通路9には、ターボ過給機12のタービン16及び触媒付きDPF17が設けられている。
In the
また、ディーゼルエンジン1は、燃焼後の排気ガスの一部を燃焼室4内に還流する排気再循環(EGR)装置18を備えている。EGR装置18は、吸気通路7とエキゾーストマニホールド10とを繋ぐEGR通路19と、エキゾーストマニホールド10から吸気通路7への排気再循環ガス(EGRガス)の還流量を調整するEGRバルブ20と、EGR通路19を通るEGRガスを冷却するEGRクーラ21と、このEGRクーラ21をバイパスするようにEGR通路19に接続されたバイパス通路22と、EGRガスの流路をEGRクーラ21側またはバイパス通路22側に切り替える切替弁23とを有している。
The diesel engine 1 also includes an exhaust gas recirculation (EGR)
上記の各インジェクタ5、スロットルバルブ15、EGRバルブ20及び切替弁23は、電子制御ユニット(ECU)24によって制御される。ECU24には、図2にも示すように、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ25と、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ26と、図示しないピストンのクランク軸の角度(クランク角)を検出するクランク角センサ27と、エンジン水温を検出する水温センサ(水温検出手段)28とが接続されている。
Each
尚ここでは、水温センサ28によりエンジン水温を直接検出しているが、特にそれには限られず、例えばウォータジャケット外側のシリンダブロック温度やウォータジャケット外側のシリンダヘッド温度のように、間接的にエンジン水温を示すものを検出するセンサを用いても良い。
Here, the engine water temperature is directly detected by the
ここで、インジェクタ5、ECU24及びセンサ25〜28は、本実施形態の燃焼制御装置29を構成している。このような燃焼制御装置29は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という1サイクルにおいて各インジェクタ5から燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射の予混合圧縮着火燃焼を行うように制御する。
Here, the
図2は、燃焼制御装置29の構成を示すブロック図である。同図において、ECU24は、エンジン負荷算出部30と、インジェクタ制御部31とを有している。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
エンジン負荷算出部30は、アクセル開度センサ25により検出されたアクセル開度、エンジン回転センサ26により検出されたエンジン回転数及びその他の条件に基づいて、エンジン負荷を算出する。
The engine
インジェクタ制御部31は、エンジン負荷算出部30により算出されたエンジン負荷及び水温センサ28により検出されたエンジン水温に基づいて、燃料噴射回数、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定し、各インジェクタ5を制御する。
The
図3は、インジェクタ制御部31により実行されるインジェクタ制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing details of the injector control processing procedure executed by the
同図において、まずエンジン負荷算出部30により算出されたエンジン負荷に基づいて、図4(a),(b)に示すように、1回目のメイン燃料噴射(第1の燃料噴射)及びこの後に実施される2回目のメイン燃料噴射(第2の燃料噴射)の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する(手順S101)。このとき、2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量は、例えば1回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。また、2回目のメイン燃料噴射は、例えばクランク角が圧縮上死点(TDC)直前となる時期に開始する。
In FIG. 4, first, based on the engine load calculated by the engine
続いて、水温センサ28により検出されたエンジン水温が上側基準温度(例えば80℃)よりも低く、かつエンジン負荷算出部30により算出されたエンジン負荷が上側基準値よりも低いかどうかを判断する(手順S102)。
Subsequently, it is determined whether or not the engine water temperature detected by the
上記の手順S102を満たさないときは、手順S101で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って1回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S108)。続いて、手順S101で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って2回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S109)。
When the procedure S102 is not satisfied, the
上記の手順S102を満たすとき、つまりエンジン水温が上側基準温度よりも低く、かつエンジン負荷が上側基準値よりも低いと判断されたときは、エンジン負荷及びエンジン水温に基づいて、図4(b)に示すように、1回目のメイン燃料噴射の前に実施されるプレ燃料噴射(第3の燃料噴射)の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する(手順S103)。 When the above-described procedure S102 is satisfied, that is, when it is determined that the engine water temperature is lower than the upper reference temperature and the engine load is lower than the upper reference value, based on the engine load and the engine water temperature, FIG. As shown in FIG. 5, the fuel injection amount and fuel injection timing of the pre-fuel injection (third fuel injection) performed before the first main fuel injection are determined (step S103).
このとき、プレ燃料噴射の燃料噴射量は、1回目及び2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。また、エンジン水温が低くなるほど、プレ燃料噴射の燃料噴射量を多くし、エンジン負荷が高くなるほど、プレ燃料噴射の燃料噴射量を少なくする。 At this time, the fuel injection amount of the pre-fuel injection is made smaller than the fuel injection amounts of the first and second main fuel injections. Further, the fuel injection amount of the pre-fuel injection is increased as the engine water temperature becomes lower, and the fuel injection amount of the pre-fuel injection is reduced as the engine load becomes higher.
また、プレ燃料噴射と1回目のメイン燃料噴射との間隔は、インジェクタ5の隣接する噴孔からの噴霧の重なりや隙間を防ぐために、ボア、ストローク、インジェクタ5の噴孔数、スワール比等から算出されるインターバルとする。これにより、局所リッチ及び局所リーンが回避され、未燃分の燃料の生成が抑えられる。
Further, the interval between the pre-fuel injection and the first main fuel injection is determined based on the bore, stroke, number of injection holes of the
続いて、エンジン負荷が下側基準値よりも低いかどうかを判断する(手順S104)。下側基準値は、上記の上側基準値よりも低い値、例えばエンジントルクが5Nとなるような値である。エンジン負荷が下側基準値より低いと判断されたときは、引き続きエンジン水温が上側基準温度よりも低い下側基準温度(例えば40℃)よりも低いかどうかを判断する(手順S105)。 Subsequently, it is determined whether or not the engine load is lower than the lower reference value (step S104). The lower reference value is a value lower than the above upper reference value, for example, a value at which the engine torque is 5N. When it is determined that the engine load is lower than the lower reference value, it is subsequently determined whether the engine water temperature is lower than a lower reference temperature (for example, 40 ° C.) lower than the upper reference temperature (step S105).
エンジン水温が下側基準温度よりも低いと判断されたときは、図4(c)に示すように、手順S103で設定されたプレ燃料噴射の燃料噴射時期及び手順S101で設定された1回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期をそれぞれ同じ量だけ進角させる(手順S106)。このとき、エンジン水温が低いことによる着火遅れ分(例えば数℃A〜十数℃A)だけ各燃料噴射の燃料噴射時期を進角させるのが好ましい。なお、2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期については進角させない。 When it is determined that the engine water temperature is lower than the lower reference temperature, as shown in FIG. 4C, the fuel injection timing of the pre-fuel injection set in step S103 and the first time set in step S101 The fuel injection timing of the main fuel injection is advanced by the same amount (step S106). At this time, it is preferable to advance the fuel injection timing of each fuel injection by an ignition delay (for example, several degrees Celsius A to several tens of degrees Celsius A) due to the low engine water temperature. The fuel injection timing of the second main fuel injection is not advanced.
続いて、手順S103で設定された燃料噴射量及び手順S106で進角された燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S107)。続いて、手順S101で設定された燃料噴射量及び手順S106で進角された燃料噴射時期に従って1回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S108)。続いて、手順S101で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って2回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S109)。
Subsequently, the
手順S104でエンジン負荷が下側基準値より低くないと判断されたとき、手順S105でエンジン水温が下側基準温度よりも低くないと判断されたときは、手順S106を実行せずに、手順S103で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従ってプレ燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S107)。続いて、手順S101で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って1回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S108)。続いて、手順S101で設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って2回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S109)。
If it is determined in step S104 that the engine load is not lower than the lower reference value, or if it is determined in step S105 that the engine water temperature is not lower than the lower reference value, step S106 is not executed and step S103 is performed. The
以上において、アクセル開度センサ25、エンジン回転センサ26及びエンジン負荷算出部30は、エンジン1の負荷を検出する負荷検出手段を構成する。インジェクタ制御部31の上記手順S101は、第1の燃料墳射の燃料噴射時期及び第1の燃料墳射の後に実施される第2の燃料噴射の燃料噴射時期をそれぞれ決定する第1の噴射時期決定手段を構成する。同手順S102,S104は、エンジンの負荷を第1の所定値及び第1の所定値以下の第2の所定値と比較判断する負荷判断手段を構成する。同手順S103は、負荷判断手段によりエンジンの負荷が第1の所定値よりも低いと判断されたときに、第1の燃料墳射の前に実施される第3の燃料噴射の燃料噴射時期を決定する第2の噴射時期決定手段を構成する。同手順S105,S106は、負荷判断手段によりエンジン1の負荷が第2の所定値よりも低いと判断されたときに、エンジン1の水温に応じて第3の燃料噴射の燃料噴射時期及び第1の燃料墳射の燃料噴射時期をそれぞれ進角させる噴射時期進角手段を構成する。同手順S108,S109は、第1の燃料墳射の燃料噴射時期及び第2の燃料噴射の燃料噴射時期に応じて、第1の燃料墳射及び第2の燃料噴射を順次実施するように燃料噴射弁5を制御する第1の制御手段を構成する。同手順S107は、第3の燃料噴射の燃料噴射時期に応じて、第1の燃料墳射の前に第3の燃料墳射を実施するように燃料噴射弁5を制御する第2の制御手段を構成する。
In the above, the
また、インジェクタ制御部31の上記手順S102は、エンジン1の水温が第1の所定温度よりも低いかどうかを判断する水温判断手段を構成する。
The procedure S102 of the
ところで、エンジン1の運転状態が例えばアイドリングのような極低負荷である際に、エンジン1が通常の暖気状態(例えば80℃以上)にあるときは、図4(a)に示すように、プレ燃料噴射が実施されずに、1回目のメイン燃料噴射及び2回目のメイン燃料噴射が順に実施される。すると、1回目及び2回目のメイン燃料噴射の終了後にそれぞれ所定期間を経て、燃料と空気との予混合気の着火が開始されるため、図5(a)の破線Pで示すように、二山形状の熱発生率波形(燃焼波形)が得られる。 By the way, when the engine 1 is in an extremely low load such as idling and the engine 1 is in a normal warm-up state (for example, 80 ° C. or higher), as shown in FIG. Without performing the fuel injection, the first main fuel injection and the second main fuel injection are sequentially performed. Then, since the ignition of the premixed mixture of fuel and air is started after a predetermined period after the first and second main fuel injections are completed, as shown by the broken line P in FIG. A mountain-shaped heat release rate waveform (combustion waveform) is obtained.
しかし、極低負荷の状態では、1回の噴射量が減少するため、最初の燃焼が弱くなる。このため、極低負荷の状態において、エンジン1が低水温状態(例えば40℃以下)にあるときに、図4(b)に示すように、プレ燃料噴射、1回目のメイン燃料噴射及び2回目のメイン燃料噴射を順番に実施するだけでは、燃焼波形としては、図5(a)の1点鎖線Qで示すように、暖気状態時と大きく異なるものとなる。 However, in an extremely low load state, the amount of one injection is reduced, and the initial combustion becomes weak. For this reason, when the engine 1 is in a low water temperature state (for example, 40 ° C. or less) in an extremely low load state, as shown in FIG. 4B, the pre-fuel injection, the first main fuel injection, and the second time If the main fuel injections are simply performed in sequence, the combustion waveform is greatly different from that in the warm-up state, as indicated by the one-dot chain line Q in FIG.
この場合には、着火時期の遅れによって燃焼が不安定になるため、未燃HCや未燃COの発生を十分に抑制するのが困難になる。また、1回目及び2回目のメイン燃料噴射による着火がほぼ同時に行われるため、燃焼音が必要以上に大きくなったり、燃焼音の音色が暖気状態時と極端に異なることがある。その結果、運転者が違和感を感じてしまう。 In this case, combustion becomes unstable due to a delay in the ignition timing, and it becomes difficult to sufficiently suppress the generation of unburned HC and unburned CO. In addition, since the first and second main fuel injections are ignited almost simultaneously, the combustion noise may become louder than necessary, or the tone of the combustion noise may be extremely different from that in the warm air state. As a result, the driver feels uncomfortable.
これに対し本実施形態では、エンジン1の運転状態が極低負荷である際に、エンジン1が低水温状態にあるときには、図4(c)に示すように、プレ燃料噴射及び1回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期をそれぞれ進角させるようにする。このとき、各燃料噴射時期をエンジン水温の低下による着火遅れ分だけ進角させることにより、図5(b)の実線Rで示すように、1回目及び2回目のメイン燃料噴射による着火時期が暖気状態時(破線P参照)とほぼ一致するようになる。また、2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期は変えないので、暖気状態時と同様に二山形状の燃焼波形が維持される。 On the other hand, in this embodiment, when the engine 1 is in an extremely low load and the engine 1 is in a low water temperature state, as shown in FIG. 4C, the pre-fuel injection and the first main fuel injection are performed. Each of the fuel injection timings of the fuel injection is advanced. At this time, each fuel injection timing is advanced by an amount corresponding to the ignition delay due to the decrease in the engine water temperature, so that the ignition timings of the first and second main fuel injections are warm as shown by the solid line R in FIG. It almost coincides with the state (see the broken line P). Further, since the fuel injection timing of the second main fuel injection is not changed, a double-flank combustion waveform is maintained as in the warm-up state.
このようにエンジン1の運転状態が極低負荷であるときに、エンジン1が低水温状態であっても、暖気状態時と類似する燃焼波形が得られるので、燃焼が安定するようになり、未燃HCや未燃COの発生を十分に抑制することができる。また、1回目及び2回目のメイン燃料噴射による着火がほぼ同時に行われることが防止されるため、燃焼波形の変化による燃焼音の増大や音色変化を抑制することができる。その結果、運転者の違和感を軽減することが可能となる。 As described above, when the engine 1 is in an extremely low load state, even if the engine 1 is in a low water temperature state, a combustion waveform similar to that in the warm air state is obtained. Generation of fuel HC and unburned CO can be sufficiently suppressed. Further, since ignition by the first and second main fuel injections is prevented from being performed almost simultaneously, an increase in combustion noise and a timbre change due to a change in the combustion waveform can be suppressed. As a result, it is possible to reduce the driver's uncomfortable feeling.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、エンジン負荷が所定値よりも低い場合において、エンジン水温が下側基準温度よりも低いときに、プレ燃料噴射及び1回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期を一定量だけ進角させるようにしたが、特にそれには限られず、エンジン負荷が所定値よりも低い場合に、例えばプレ燃料噴射及び1回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の進角量をエンジン水温に応じて変えても良い。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, when the engine load is lower than a predetermined value and the engine water temperature is lower than the lower reference temperature, the fuel injection timing of the pre-fuel injection and the first main fuel injection is advanced by a certain amount. However, the present invention is not limited to this, and when the engine load is lower than a predetermined value, for example, the advance amount of the fuel injection timing of the pre-fuel injection and the first main fuel injection is changed according to the engine water temperature. Also good.
また、上記実施形態では、エンジン水温が上側基準温度よりも低いときに、1回目のメイン燃料噴射の前にプレ燃料噴射を実施するようにしたが、特にそれには限られず、エンジン水温に係らず、常にプレ燃料噴射を実施しても良い。 In the above embodiment, when the engine water temperature is lower than the upper reference temperature, the pre-fuel injection is performed before the first main fuel injection. However, the present invention is not limited to this, and the engine water temperature is not limited. The pre-fuel injection may always be performed.
さらに、上記実施形態では、エンジン負荷の比較判断に用いる上側基準値及び下側基準値について、下側基準値を上側基準値よりも低い値としたが、特にそれには限られず、下側基準値を上側基準値と等しくしても良い。 Furthermore, in the above-described embodiment, the lower reference value is lower than the upper reference value for the upper reference value and the lower reference value used for engine load comparison determination. However, the lower reference value is not particularly limited thereto. May be equal to the upper reference value.
また、上記実施形態では、1サイクル毎に2回のメイン燃料噴射を実施しているが、1サイクル毎にメイン燃料噴射を3回以上実施しても良い。
Moreover, in the said embodiment, although the main fuel injection is implemented 2 times for every cycle, you may implement the
1…ディーゼルエンジン、4…燃焼室、5…インジェクタ(燃料噴射弁)、24…ECU、25…アクセル開度センサ(負荷検出手段)、26…エンジン回転センサ(負荷検出手段)、28…水温センサ(水温検出手段)、29…燃焼制御装置、30…エンジン負荷算出部(負荷検出手段)、31…インジェクタ制御部(第1の噴射時期決定手段、第2の噴射時期決定手段、負荷判断手段、噴射時期進角手段、第1の制御手段、第2の制御手段、水温判断手段)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine, 4 ... Combustion chamber, 5 ... Injector (fuel injection valve), 24 ... ECU, 25 ... Accelerator opening degree sensor (load detection means), 26 ... Engine rotation sensor (load detection means), 28 ... Water temperature sensor (Water temperature detection means), 29 ... combustion control device, 30 ... engine load calculation section (load detection means), 31 ... injector control section (first injection timing determination means, second injection timing determination means, load determination means, Injection timing advance means, first control means, second control means, water temperature judgment means).
Claims (3)
前記エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記エンジンの水温を検出する水温検出手段と、
前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
第1の燃料墳射の燃料噴射時期及び前記第1の燃料墳射の後に実施される第2の燃料噴射の燃料噴射時期をそれぞれ決定する第1の噴射時期決定手段と、
前記エンジンの負荷を第1の所定値及び前記第1の所定値以下の第2の所定値と比較判断する負荷判断手段と、
前記負荷判断手段により前記エンジンの負荷が前記第1の所定値よりも低いと判断されたときに、前記第1の燃料墳射の前に実施される第3の燃料噴射の燃料噴射時期を決定する第2の噴射時期決定手段と、
前記負荷判断手段により前記エンジンの負荷が前記第2の所定値よりも低いと判断されたときに、前記エンジンの水温に応じて前記第3の燃料噴射の燃料噴射時期及び前記第1の燃料墳射の燃料噴射時期をそれぞれ進角させる噴射時期進角手段と、
前記第1の燃料墳射の燃料噴射時期及び前記第2の燃料噴射の燃料噴射時期に応じて、前記第1の燃料墳射及び前記第2の燃料噴射を順次実施するように前記燃料噴射弁を制御する第1の制御手段と、
前記第3の燃料噴射の燃料噴射時期に応じて、前記第1の燃料墳射の前に前記第3の燃料墳射を実施するように前記燃料噴射弁を制御する第2の制御手段とを備えることを特徴とする燃焼制御装置。 In an engine combustion control device that performs premixed compression ignition combustion,
A fuel injection valve for injecting fuel into the combustion chamber of the engine;
Water temperature detecting means for detecting the water temperature of the engine;
Load detecting means for detecting the load of the engine;
First injection timing determining means for respectively determining a fuel injection timing of the first fuel spray and a fuel injection timing of the second fuel injection performed after the first fuel spray;
Load determination means for comparing and determining the load of the engine with a first predetermined value and a second predetermined value equal to or lower than the first predetermined value;
When the load determining means determines that the engine load is lower than the first predetermined value, the fuel injection timing of the third fuel injection to be performed before the first fuel spray is determined. Second injection timing determining means for
When the load determining means determines that the engine load is lower than the second predetermined value, the fuel injection timing of the third fuel injection and the first fuel tank are determined according to the water temperature of the engine. Injection timing advance means for advancing each fuel injection timing,
The fuel injection valve performs the first fuel injection and the second fuel injection sequentially in accordance with the fuel injection timing of the first fuel injection and the fuel injection timing of the second fuel injection. First control means for controlling
Second control means for controlling the fuel injection valve so as to perform the third fuel spray before the first fuel spray according to the fuel injection timing of the third fuel injection; A combustion control device comprising:
前記第2の噴射時期決定手段は、前記水温判断手段により前記エンジンの水温が前記第1の所定温度よりも低いと判断されたときに、前記第3の燃料噴射の燃料噴射時期を決定し、
前記第2の制御手段は、前記水温判断手段により前記エンジンの水温が前記第1の所定温度よりも低いと判断されたときに、前記第3の燃料墳射を実施するように前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項1記載の燃焼制御装置。 Water temperature judging means for judging whether the water temperature of the engine is lower than a first predetermined temperature;
The second injection timing determining means determines the fuel injection timing of the third fuel injection when the water temperature determining means determines that the water temperature of the engine is lower than the first predetermined temperature,
The second control unit is configured to perform the third fuel spray when the water temperature determining unit determines that the water temperature of the engine is lower than the first predetermined temperature. The combustion control device according to claim 1, wherein the combustion control device is controlled.
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