JP2014136994A - 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に記載の燃焼制御装置は、実際の着火時期を検出し、低温予混合燃焼域であるときに、実際の着火時期と着火時期目標値とを比較し、実際の着火時期が噴射終わり時期と同じまたは噴射終わり時期より遅角側となるように着火時期を制御するというものである。
As an engine combustion control device that performs premixed compression ignition combustion, for example, the one described in
しかしながら、上記従来技術においては、着火時期をフィードバック制御しているため、予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や、通常燃焼(拡散燃焼)から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時には、制御遅れにより着火時期の制御が不安定にならざるを得ない。このため、例えば着火遅れが目標値よりも短縮し、燃焼騒音の悪化、NOx排出量の増大、トルク変動等が発生する可能性がある。 However, in the above prior art, since the ignition timing is feedback-controlled, there is a control delay at the time of transient operation of premixed compression ignition combustion or when switching from normal combustion (diffusion combustion) to premixed compression ignition combustion. The ignition timing control must be unstable. For this reason, for example, the ignition delay may be shorter than the target value, which may cause deterioration of combustion noise, an increase in NOx emission, torque fluctuation, and the like.
本発明の目的は、予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や、通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時においても、適切な予混合圧縮着火燃焼を実現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 realizing appropriate premixed compression ignition combustion even during transient operation of premixed compression ignition combustion or when switching from normal combustion to premixed compression ignition combustion. Is to provide.
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、メイン噴射を含む燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する燃料噴射条件決定手段と、燃料噴射弁から燃料を噴射させる前に燃料噴射による着火遅れを推定する着火遅れ推定手段と、予混合圧縮着火燃焼を行う際の目標着火遅れを求める目標着火遅れ設定手段と、着火遅れ推定手段により得られた推定着火遅れと目標着火遅れ設定手段により得られた目標着火遅れとの着火遅れ偏差を算出する着火遅れ偏差算出手段と、推定着火遅れが目標着火遅れよりも所定量以上短いときに、メイン噴射の前に実施されるプレ噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定するプレ噴射追加補正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, and a fuel that determines a fuel injection amount and fuel injection timing of fuel injection including main injection. Injection condition determining means, ignition delay estimating means for estimating an ignition delay due to fuel injection before fuel is injected from the fuel injection valve, target ignition delay setting means for obtaining a target ignition delay when performing premixed compression ignition combustion, An ignition delay deviation calculating means for calculating an ignition delay deviation between the estimated ignition delay obtained by the ignition delay estimating means and the target ignition delay obtained by the target ignition delay setting means, and the estimated ignition delay is greater than the target ignition delay. Pre-injection additional correction means for determining the fuel injection amount and fuel injection timing of the pre-injection performed before the main injection when the amount is shorter than the fixed amount, Is shall.
予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や、通常燃焼(拡散燃焼)から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時には、着火遅れが目標値から乖離することで、燃焼騒音の増大が生じやすくなる。そこで、本発明の燃焼制御装置においては、燃料噴射弁から燃料を噴射させる前に燃料噴射による着火遅れを推定して、推定着火遅れを求める共に、予混合圧縮着火燃焼を行う際の目標着火遅れを求め、推定着火遅れと目標着火遅れとの着火遅れ偏差を算出し、推定着火遅れが目標着火遅れよりも所定量以上短いときに、メイン噴射の前に実施されるプレ噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する。従って、メイン噴射が実施される前には、プレ噴射が実施されることになる。これにより、予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や、通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時に、燃焼騒音を低減することができる。 During transient operation of premixed compression ignition combustion or when switching from normal combustion (diffusion combustion) to premixed compression ignition combustion, the ignition delay tends to deviate from the target value, so that combustion noise tends to increase. Therefore, in the combustion control device of the present invention, the ignition delay due to fuel injection is estimated before fuel is injected from the fuel injection valve to obtain the estimated ignition delay, and the target ignition delay when performing premixed compression ignition combustion. An ignition delay deviation between the estimated ignition delay and the target ignition delay is calculated, and when the estimated ignition delay is shorter than the target ignition delay by a predetermined amount or more, the fuel injection amount of the pre-injection performed before the main injection and Determine the fuel injection timing. Therefore, before the main injection is performed, the pre-injection is performed. As a result, combustion noise can be reduced during transient operation of premixed compression ignition combustion or when switching from normal combustion to premixed compression ignition combustion.
好ましくは、プレ噴射追加補正手段は、燃料噴射条件決定手段によりプレ噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期が決定されていない場合に、プレ噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する。 Preferably, the pre-injection additional correction unit determines the fuel injection amount and the fuel injection timing of the pre-injection when the fuel injection amount and the fuel injection timing of the pre-injection are not determined by the fuel injection condition determination unit.
例えば、エンジンの負荷が低いときは、プレ噴射を実施することがある。このような場合には、推定着火遅れが目標着火遅れよりも所定量以上短いときでも、プレ噴射を実施しないようにすることで、必要以上のプレ噴射の実施を防ぐことができる。 For example, when the engine load is low, pre-injection may be performed. In such a case, even when the estimated ignition delay is shorter than the target ignition delay by a predetermined amount or more, the pre-injection can be prevented from being performed more than necessary by not performing the pre-injection.
また、好ましくは、推定着火遅れが目標着火遅れよりも短いときに、着火遅れ偏差算出手段により算出された着火遅れ偏差に応じて、燃料噴射条件決定手段により決定された燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する噴射時期遅角補正手段を更に備える。 Preferably, when the estimated ignition delay is shorter than the target ignition delay, the fuel injection timing of the fuel injection determined by the fuel injection condition determining means is determined according to the ignition delay deviation calculated by the ignition delay deviation calculating means. Further provided is an injection timing retard correction means for retarding.
このように推定着火遅れが目標着火遅れよりも短いときには、着火遅れ偏差に応じて燃料噴射時期を遅角することにより、予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や、通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時に、燃焼騒音を更に低減することができると共に、NOx排出量の増加を抑制することができる。 In this way, when the estimated ignition delay is shorter than the target ignition delay, the fuel injection timing is retarded according to the ignition delay deviation, so that during transient operation of premixed compression ignition combustion or from normal combustion to premixed compression ignition combustion At the time of switching to combustion, combustion noise can be further reduced and an increase in NOx emission can be suppressed.
さらに、好ましくは、推定着火遅れが目標着火遅れよりも長いときに、着火遅れ偏差算出手段により算出された着火遅れ偏差に応じて、燃料噴射条件決定手段により決定された燃料噴射の燃料噴射時期を進角する噴射時期進角補正手段を更に備える。 Further preferably, when the estimated ignition delay is longer than the target ignition delay, the fuel injection timing of the fuel injection determined by the fuel injection condition determining means is determined in accordance with the ignition delay deviation calculated by the ignition delay deviation calculating means. Further provided is an injection timing advance correction means for advancing.
このように推定着火遅れが目標着火遅れよりも長いときには、着火遅れ偏差に応じて燃料噴射時期を進角することにより、予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や、通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時に、失火を抑制することができる。 Thus, when the estimated ignition delay is longer than the target ignition delay, the fuel injection timing is advanced in accordance with the ignition delay deviation, so that the transient operation of the premixed compression ignition combustion or from the normal combustion to the premixed compression ignition combustion is performed. Misfire can be suppressed when switching to combustion.
また、好ましくは、着火遅れ偏差算出手段により算出された着火遅れ偏差に応じて、燃料噴射条件決定手段により決定されたメイン噴射の燃料噴射量を変更するメイン噴射量変更補正手段を更に備える。 Preferably, the apparatus further includes main injection amount change correction means for changing the fuel injection amount of the main injection determined by the fuel injection condition determining means in accordance with the ignition delay deviation calculated by the ignition delay deviation calculating means.
例えば、エンジントルクが必要以上に低いときは、着火遅れ偏差に応じてメイン噴射の燃料噴射量を増やすことで、エンジントルクを上げ、エンジントルクが必要以上に高いときは、着火遅れ偏差に応じてメイン噴射の燃料噴射量を減らすことで、エンジントルクを下げるようにする。これにより、予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や、通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時に、エンジントルクの変動を抑制することができる。 For example, when the engine torque is lower than necessary, the engine torque is increased by increasing the fuel injection amount of the main injection according to the ignition delay deviation, and when the engine torque is higher than necessary, according to the ignition delay deviation. The engine torque is lowered by reducing the fuel injection amount of the main injection. Thereby, the fluctuation | variation of an engine torque can be suppressed at the time of the transient operation of premix compression ignition combustion, or the combustion switching from normal combustion to premix compression ignition combustion.
さらに、好ましくは、着火遅れ推定手段は、燃焼室内の酸素量を検出する手段と、燃焼室内のガス温度を検出する手段とを有し、燃焼室内の酸素量及び燃焼室内のガス温度を用いて、着火遅れを推定する。 Further preferably, the ignition delay estimating means includes means for detecting an oxygen amount in the combustion chamber and means for detecting a gas temperature in the combustion chamber, and uses the oxygen amount in the combustion chamber and the gas temperature in the combustion chamber. Estimate the ignition delay.
予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や、通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時には、燃焼室内の酸素量及びガス温度のずれによって着火遅れが目標値から乖離しやすくなる。従って、燃焼室内の酸素量及びガス温度を検出し、それらを用いて着火遅れを推定することにより、高精度な推定着火遅れを得ることができる。これにより、プレ噴射の追加等といった燃料噴射条件の補正をより適切に行うことができる。 During transient operation of premixed compression ignition combustion or when switching from normal combustion to premixed compression ignition combustion, the ignition delay tends to deviate from the target value due to the difference in oxygen amount and gas temperature in the combustion chamber. Therefore, it is possible to obtain a highly accurate estimated ignition delay by detecting the oxygen amount and gas temperature in the combustion chamber and estimating the ignition delay using them. Thereby, correction of fuel injection conditions, such as addition of pre-injection, can be performed more appropriately.
このとき、好ましくは、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段を更に備え、着火遅れ推定手段は、燃焼室内の酸素量、燃焼室内のガス温度、燃料噴射時期及びエンジンの回転数を用いて、着火遅れを推定する。 At this time, it is preferable that the engine further includes a rotation speed detection means for detecting the rotation speed of the engine, and the ignition delay estimation means uses the oxygen amount in the combustion chamber, the gas temperature in the combustion chamber, the fuel injection timing, and the rotation speed of the engine. Estimate the ignition delay.
着火遅れは、燃料噴射時期及びエンジンの回転数にも影響を受ける。従って、エンジンの回転数を検出し、燃料噴射時期及びエンジンの回転数も用いて着火遅れを推定することにより、より高精度な推定着火遅れを得ることができる。 The ignition delay is also affected by the fuel injection timing and the engine speed. Therefore, the estimated ignition delay can be obtained with higher accuracy by detecting the engine speed and estimating the ignition delay using the fuel injection timing and the engine speed.
また、燃料噴射弁からの燃料の噴射圧を検出する噴射圧検出手段を更に備え、着火遅れ推定手段は、燃焼室内の酸素量、燃焼室内のガス温度及び燃料噴射弁からの燃料の噴射圧を用いて、着火遅れを推定しても良い。 The fuel injection valve further includes an injection pressure detecting means for detecting an injection pressure of the fuel from the fuel injection valve, and the ignition delay estimating means calculates the oxygen amount in the combustion chamber, the gas temperature in the combustion chamber, and the fuel injection pressure from the fuel injection valve. It may be used to estimate the ignition delay.
目標値からの着火遅れの乖離は、燃料噴射弁からの燃料の噴射圧のずれによっても生じ得る。従って、燃料噴射弁からの燃料の噴射圧を検出し、その噴射圧も用いて着火遅れを推定することにより、より高精度な推定着火遅れを得ることができる。 Deviation of the ignition delay from the target value can also be caused by a difference in fuel injection pressure from the fuel injection valve. Accordingly, by detecting the fuel injection pressure from the fuel injection valve and estimating the ignition delay using the injection pressure, it is possible to obtain a more accurate estimated ignition delay.
さらに、エンジンの周囲環境状況を検出する周囲環境検出手段を更に備え、着火遅れ推定手段は、燃焼室内の酸素量、燃焼室内のガス温度及びエンジンの周囲環境状況を用いて、着火遅れを推定しても良い。 Furthermore, it further comprises ambient environment detection means for detecting the ambient environment condition of the engine, and the ignition delay estimation means estimates the ignition delay using the oxygen amount in the combustion chamber, the gas temperature in the combustion chamber, and the ambient environment condition of the engine. May be.
推定着火遅れは、エンジンの周囲環境状況(外気温、気圧、冷却水温等)によって変動する。従って、エンジンの周囲環境状況を検出し、その周囲環境状況も用いて着火遅れを推定することにより、より高精度な推定着火遅れを得ることができる。 The estimated ignition delay varies depending on the environment surrounding the engine (outside air temperature, atmospheric pressure, cooling water temperature, etc.). Therefore, it is possible to obtain a more accurate estimated ignition delay by detecting the environment surrounding the engine and estimating the ignition delay using the environment surrounding the engine.
本発明によれば、予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や、通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時においても、適切な予混合圧縮着火燃焼を実現することができる。 According to the present invention, appropriate premixed compression ignition combustion can be realized even during transient operation of premixed compression ignition combustion or when switching from normal combustion to premixed compression ignition combustion.
以下、本発明に係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、コモンレール式の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(気筒)3が設けられている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine provided with an embodiment of a combustion control device according to the present invention. In the figure, a
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。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。排気通路9には、上流側から下流側に向けてターボ過給機12のタービン16及びDPF付き触媒17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排気再循環ガス(EGRガス)として燃焼室4内に還流する排気再循環(EGR)ユニット18を備えている。EGRユニット18は、吸気通路7とエキゾーストマニホールド10とを繋ぐように設けられ、EGRガスを還流するための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
さらに、ディーゼルエンジン1は、図2に示すように、回転数センサ24と、アクセル開度センサ25と、エアフローメータ26と、インマニ圧センサ27と、噴射圧センサ28と、外気温センサ29と、気圧センサ30と、水温センサ31と、電子制御ユニット(ECU)32とを備えている。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the
回転数センサ24は、エンジン本体2の回転数(エンジン回転数)を検出するセンサ(回転数検出手段)である。回転数センサ24は、例えばクランクシャフト(図示せず)の回転角度(クランク角)を検出することで、エンジン回転数を検出する。
The
アクセル開度センサ25は、エンジン本体2の負荷(エンジン負荷)の代替値として、アクセルペダルの踏込み角(アクセル開度)を検出するセンサである。なお、本実施形態のようなコモンレール式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジン1では、燃料噴射量を電子制御しており、エンジン負荷の代替値として燃料噴射量を用いることも可能である。
The
エアフローメータ26は、吸気通路7から燃焼室4内に吸入される空気量(新気量)を検出するセンサである。インマニ圧センサ27は、インテークマニホールド8の圧力(インマニ圧)つまり過給圧を検出するセンサである。噴射圧センサ28は、各インジェクタ5からの燃料の噴射圧を検出するセンサ(噴射圧検出手段)である。噴射圧センサ28は、例えばコモンレール6の圧力(コモンレール圧)を噴射圧として検出する。
The
外気温センサ29は、外気温を検出するセンサである。気圧センサ30は、気圧を検出するセンサである。水温センサ31は、エンジン本体2内を流れる冷却水の温度(冷却水温)を検出するセンサである。外気温センサ29、気圧センサ30及び水温センサ31は、エンジン1の周囲環境状況を検出する周囲環境検出手段を構成している。
The outside
ECU32は、燃料噴射条件設定部33と、燃料噴射制御部34とを有している。燃料噴射条件設定部33は、上記のセンサ24〜31の検出値に基づいて所定の処理を行い、燃料噴射条件を設定する。燃料噴射制御部34は、燃料噴射条件設定部33で設定された燃料噴射条件に応じて各インジェクタ5を制御することで、各燃焼室4内への燃料噴射を制御する。なお、燃料噴射条件設定部33及び燃料噴射制御部34の具体的な処理手順については、後で詳述する。
The
ここで、各インジェクタ5、センサ24〜31及びECU32は、本実施形態の燃焼制御装置35を構成している。このような燃焼制御装置35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, each
図3は、ECU32の燃料噴射条件設定部33により実行される燃料噴射条件設定処理手順の詳細を示すフローチャートである。なお、本処理は、各シリンダ3毎に実行される。
FIG. 3 is a flowchart showing details of the fuel injection condition setting processing procedure executed by the fuel injection
同図において、まず回転数センサ24により検出されたクランク角に基づいて、燃料噴射条件を設定する時期であるかどうかを判断する(手順S101)。燃料噴射条件を設定する時期であると判断されたときは、回転数センサ24により検出されたエンジン回転数及びアクセル開度センサ25により検出されたアクセル開度(エンジン負荷)に基づいて、インジェクタ5から噴射される燃料の総量(燃料噴射量総量)を決定する(手順S102)。
In the figure, first, based on the crank angle detected by the
続いて、エンジン回転数及びアクセル開度に基づいて、実施する燃焼方式を決定する(手順S103)。燃焼方式としては、予混合圧縮着火燃焼及び通常燃焼(拡散燃焼)の何れか一方が選択される。 Subsequently, the combustion method to be performed is determined based on the engine speed and the accelerator opening (step S103). As the combustion method, one of premixed compression ignition combustion and normal combustion (diffusion combustion) is selected.
続いて、エンジン回転数、燃料噴射量及び燃焼方式に基づいて、各分割噴射の噴射量(燃料噴射量)と時期(燃料噴射時期)を決定する(手順S104)。より具体的には、例えば予混合圧縮着火燃焼が選択された場合、1回目のメイン噴射及びこの後に実施される2回目のメイン噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する。このとき、アクセル開度が所定量よりも小さいときは、1回目のメイン噴射の前にプレ噴射を実施するため、プレ噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期も決定する。また、必要に応じて、2回目のメイン噴射の後に実施されるアフター噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期も決定する。なお、プレ噴射及びアフター噴射の燃料噴射量は、メイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。 Subsequently, the injection amount (fuel injection amount) and timing (fuel injection timing) of each divided injection are determined based on the engine speed, the fuel injection amount, and the combustion method (step S104). More specifically, for example, when premixed compression ignition combustion is selected, the fuel injection amount and fuel injection timing of the first main injection and the second main injection performed thereafter are determined. At this time, when the accelerator opening is smaller than the predetermined amount, the pre-injection is performed before the first main injection, so the fuel injection amount and fuel injection timing of the pre-injection are also determined. Further, if necessary, the fuel injection amount and fuel injection timing of after-injection performed after the second main injection are also determined. Note that the fuel injection amounts for pre-injection and after-injection are set to be smaller than the fuel injection amount for main fuel injection.
続いて、燃焼方式が予混合圧縮着火燃焼であるかどうかを判断する(手順S105)。燃焼方式が予混合圧縮着火燃焼ではなく通常燃焼であると判断されたときは、本処理を終了する。燃焼方式が予混合圧縮着火燃焼であると判断されたときは、現在のエンジン1の状態に応じた着火遅れを推定して、推定着火遅れτを求める(手順S106)。なお、着火遅れとは、燃料の噴射開始から着火までの期間(図9及び図13参照)をいう。
Subsequently, it is determined whether or not the combustion method is premixed compression ignition combustion (step S105). When it is determined that the combustion method is not the premixed compression ignition combustion but the normal combustion, this processing is terminated. When it is determined that the combustion method is premixed compression ignition combustion, an ignition delay corresponding to the current state of the
図4は、手順S106において着火遅れを推定する機能を示すブロック図である。同図において、手順S106の機能としては、筒内ガス量検出部36と、燃焼効率検出部37と、筒内酸素量検出部38と、筒内ガス温検出部39と、ベース項生成部40と、第1補正項生成部41と、第2補正項生成部42と、第3補正項生成部43と、加算部44〜46とからなっている。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a function for estimating the ignition delay in step S106. In the figure, the functions of step S106 are as follows: in-cylinder gas
筒内ガス量検出部36は、回転数センサ24により検出されたエンジン回転数及びインマニ圧センサ27により検出されたインマニ圧(過給圧)に基づいて、燃焼室4内のガス量(筒内ガス量)を検出する。具体的には、筒内ガス量検出部36は、エンジン回転数及びインマニ圧と筒内ガス量との関係を表したマップを用いて、筒内ガス量を求める。
The in-cylinder gas
燃焼効率検出部37は、回転数センサ24により検出されたエンジン回転数、エアフローメータ26により検出された新気量及び図3に示す手順S102で決定された燃料噴射量に基づいて、燃焼効率を検出する。具体的には、筒内ガス量検出部37は、エンジン回転数、新気量及び燃料噴射量と燃焼効率との関係を表したマップを用いて、燃焼効率を求める。
The combustion efficiency detector 37 determines the combustion efficiency based on the engine speed detected by the
筒内酸素量検出部38は、エアフローメータ26により検出された新気量、筒内ガス量検出部36により求められた筒内ガス量、燃焼効率検出部37により求められた燃焼効率及び上記の手順S102で決定された燃料噴射量に基づいて、燃焼室4内の酸素量(筒内酸素量)を求める。具体的には、筒内ガスに含まれる新気中の酸素量に加え、筒内ガスに含まれるEGRガス中の酸素量を求める必要がある。まず、EGRガス量自体は、筒内ガス量と新気量との差として求めることができる。次に、EGRガス量中の酸素量の割合は、EGRガス還流遅れ分前の筒内酸素量、燃料噴射量及び燃焼効率により求めることができる。従って、筒内酸素量検出部38は、新気量、筒内ガス量、燃焼効率及び燃料噴射量から、計算により筒内酸素量を求める。
The in-cylinder oxygen amount detection unit 38 includes the fresh air amount detected by the
筒内ガス温検出部39は、インマニ圧センサ27により検出されたインマニ圧、筒内ガス量検出部36により求められた筒内ガス量、筒内酸素量検出部38により求められた筒内酸素量及び図3に示す手順S104で決定された燃料噴射時期に基づいて、燃料噴射前の燃焼室4内のガス温度(筒内ガス温)を検出する。具体的には、筒内ガス温検出部39は、インマニ圧、筒内ガス量、筒内酸素量及び燃料噴射時期と筒内ガス温との関係を表したマップを用いて、燃料噴射前の筒内ガス温を求める。
The in-cylinder gas
ベース項生成部40は、筒内酸素量検出部38により求められた筒内酸素量及び筒内ガス温検出部39により求められた燃料噴射前の筒内ガス温に基づいて、推定着火遅れのベース項を生成する。具体的には、ベース項生成部40は、図5に示すような第1着火遅れ感度マップを用いて、推定着火遅れのベース項を求める。第1着火遅れ感度マップは、筒内酸素量及び燃料噴射前の筒内ガス温に対する着火遅れ感度を表したマップである。第1着火遅れ感度マップは、筒内酸素量が増加するほど着火遅れが短縮し、燃料噴射前の筒内ガス温が上昇するほど着火遅れが短縮するように設定されている。
Based on the in-cylinder oxygen amount obtained by the in-cylinder oxygen amount detection unit 38 and the in-cylinder gas temperature before fuel injection obtained by the in-cylinder gas
第1補正項生成部41は、図3に示す手順S104で決定された燃料噴射時期及び回転数センサ24により検出されたエンジン回転数に基づいて、推定着火遅れの第1補正項を生成する。具体的には、第1補正項生成部41は、図6に示すような第2着火遅れ感度マップを用いて、推定着火遅れの第1補正項を求める。第2着火遅れ感度マップは、燃料噴射時期及びエンジン回転数に対する着火遅れ感度を表したマップである。
The first correction
図7に示すように、燃料噴射時期(黒点X)が遅角されるほど、燃料噴射後の筒内容積の拡大に伴って燃料噴射から着火まで筒内ガス温が低下する。このため、第2着火遅れ感度マップは、図6に示すように、圧縮上死点(TDC)以後の条件では、燃料噴射時期が遅角されるほど着火遅れが延長するように設定されている。また、エンジン回転数が高くなるほど、筒内容積の拡大に伴う筒内ガス温の低下が大きくなる。このため、第2着火遅れ感度マップは、図6に示すように、エンジン回転数が高くなるほど着火遅れが延長するように設定されている。 As shown in FIG. 7, as the fuel injection timing (black point X) is retarded, the in-cylinder gas temperature decreases from the fuel injection to the ignition with the expansion of the in-cylinder volume after the fuel injection. Therefore, as shown in FIG. 6, the second ignition delay sensitivity map is set so that the ignition delay is extended as the fuel injection timing is retarded under the condition after compression top dead center (TDC). . Further, as the engine speed increases, the in-cylinder gas temperature decreases as the in-cylinder volume increases. For this reason, as shown in FIG. 6, the second ignition delay sensitivity map is set so that the ignition delay is extended as the engine speed increases.
第2補正項生成部42は、噴射圧センサ28により検出された燃料噴射圧に基づいて、推定着火遅れの第2補正項を生成する。具体的には、第2補正項生成部42は、図8に示すような第3着火遅れ感度マップを用いて、推定着火遅れの第2補正項を求める。第3着火遅れ感度マップは、燃料噴射圧に対する着火遅れ感度を表したマップである。燃料噴射圧が高圧条件になるほど、燃料の微粒化により燃料の蒸発が促進される。このため、第3着火遅れ感度マップは、図8に示すように、燃料噴射圧が高くなるほど着火遅れが短縮するように設定されている。
The second correction
第3補正項生成部43は、外気温センサ29により検出された外気温、気圧センサ30により検出された気圧及び水温センサ31により検出された冷却水温に基づいて、推定着火遅れの第3補正項を生成する。具体的には、第3補正項生成部43は、外気温、気圧及び冷却水温に対する着火遅れ感度を表した第4着火遅れ感度マップ(図示せず)を用いて、推定着火遅れの第3補正項を求める。
Based on the outside air temperature detected by the outside
ベース項生成部40、第1補正項生成部41及び第2補正項生成部42により各々生成されるベース項、第1補正項及び第2補正項は、標準環境条件下(例えば気温25℃、大気圧101KPa、水温80℃)において推定着火遅れを求めるための項である。一方、第3補正項生成部43によって生成される第3補正項は、環境条件の変化を加味して推定着火遅れを求めるための項である。
The base term, the first correction term, and the second correction term respectively generated by the base
加算部44は、ベース項生成部40により生成された推定着火遅れのベース項と第1補正項生成部41により生成された推定着火遅れの第1補正項とを加算して、一次推定着火遅れを算出する。加算部45は、加算部44により算出された一次推定着火遅れに第2補正項生成部42により生成された推定着火遅れの第2補正項を加算して、二次推定着火遅れを算出する。加算部46は、加算部45により算出された二次推定着火遅れに第3補正項生成部43により生成された推定着火遅れの第3補正項を加算して、最終的な推定着火遅れτを算出する。
The adding
ここで、図9に示すように、プレ噴射を実施しないときは、着火遅れの基準はメイン噴射の開始時期である。一方、プレ噴射を実施するときは、着火遅れの基準はプレ噴射の開始時期である。プレ噴射を実施する条件では、プレ噴射による燃料と空気との予混合気と、メイン噴射による燃料と空気との予混合気とがほぼ同時に燃焼する。従って、プレ噴射を実施するときは、着火遅れの基準をプレ噴射の開始時期とすることで、筒内酸素量と着火遅れとの関係としては、図10に示すように、プレ噴射を実施しない条件と同等の着火遅れ感度(図中の破線P参照)が得られ、着火遅れが推定可能となる。なお、図10において、四角印Qは、プレ噴射を実施する条件において、着火遅れの基準をプレ噴射の開始時期とした時の着火遅れ感度を示し、丸印Rは、プレ噴射を実施する条件において、着火遅れの基準をメイン噴射の開始時期とした時の着火遅れ感度を示したものである。よって、プレ噴射を実施しない条件での着火遅れ感度マップが使用可能となるため、プレ噴射を実施する条件での着火遅れ感度マップを追加しなくて済む。 Here, as shown in FIG. 9, when the pre-injection is not performed, the reference for the ignition delay is the start timing of the main injection. On the other hand, when pre-injection is performed, the reference for the ignition delay is the start time of pre-injection. Under the conditions for performing the pre-injection, the pre-mixture of fuel and air by the pre-injection and the pre-mixture of fuel and air by the main injection burn almost simultaneously. Therefore, when performing the pre-injection, the reference of the ignition delay is set as the start timing of the pre-injection, and the relationship between the in-cylinder oxygen amount and the ignition delay is not performed as shown in FIG. The ignition delay sensitivity equivalent to the condition (see the broken line P in the figure) is obtained, and the ignition delay can be estimated. In FIG. 10, a square mark Q indicates the ignition delay sensitivity when the pre-injection start timing is set as the ignition delay reference in the pre-injection conditions, and the round mark R indicates the pre-injection conditions. Shows the ignition delay sensitivity when the ignition delay criterion is the start timing of the main injection. Therefore, since an ignition delay sensitivity map under conditions where pre-injection is not performed can be used, it is not necessary to add an ignition delay sensitivity map under conditions where pre-injection is performed.
以上のように、筒内酸素量、燃料噴射前の筒内ガス温、燃料噴射時期、エンジン回転数及び燃料噴射圧に基づいて標準環境条件下での着火遅れの推定を行い、更に外気温、気圧及び冷却水温といった環境条件の変化を加味して着火遅れを補正するので、精度の良い推定着火遅れτを得ることができる。 As described above, the ignition delay under the standard environmental conditions is estimated based on the in-cylinder oxygen amount, the in-cylinder gas temperature before fuel injection, the fuel injection timing, the engine speed and the fuel injection pressure, and the outside air temperature, Since the ignition delay is corrected in consideration of changes in environmental conditions such as the atmospheric pressure and the cooling water temperature, a highly accurate estimated ignition delay τ can be obtained.
図3に戻り、手順S106において推定着火遅れτを求めた後、予混合圧縮着火燃焼時の目標着火遅れτtpを求める(手順S107)。このとき、回転数センサ24により検出されたエンジン回転数、上記の手順S102で決定された燃料噴射量、外気温センサ29により検出された外気温、気圧センサ30により検出された気圧及び水温センサ31により検出された冷却水温に基づいて、予め設定された目標着火遅れマップを用いて目標着火遅れτtpを求める。なお、目標着火遅れτtpは、エンジン回転数、燃料噴射量、外気温、気圧及び冷却水温に応じた目標燃焼波形を得るための着火遅れである。
Returning to FIG. 3, after obtaining the estimated ignition delay τ in step S106, the target ignition delay τ tp during premixed compression ignition combustion is obtained (step S107). At this time, the engine speed detected by the
続いて、下記式より推定着火遅れτと目標着火遅れτtpとの偏差(着火遅れ偏差Δτtp)を算出する(手順S108)。
着火遅れ偏差Δτtp=推定着火遅れτ−目標着火遅れτtp
Subsequently, a deviation (ignition delay deviation Δτ tp ) between the estimated ignition delay τ and the target ignition delay τ tp is calculated from the following formula (step S108).
Ignition delay deviation Δτ tp = Estimated ignition delay τ−Target ignition delay τ tp
推定着火遅れτが目標着火遅れτtpよりも所定量以上短い、つまり着火遅れ偏差Δτtp≦所定量A(A<0)であるかどうかを判断する(手順S109)。推定着火遅れτが目標着火遅れτtpよりも所定量以上短いと判断されたときは、引き続いて先の手順(手順S102)でプレ噴射を行わないこととしたかどうかを判断する(手順S110)。先の手順でプレ噴射を行わないこととしたと判断されたときは、プレ噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する(手順S111)。このとき、1回目のメイン噴射の燃料噴射量または2回目のメイン噴射の燃料噴射量からプレ噴射の燃料噴射量分を減量する。 It is determined whether the estimated ignition delay τ is shorter than the target ignition delay τ tp by a predetermined amount or more, that is, whether the ignition delay deviation Δτ tp ≦ the predetermined amount A (A <0) (step S109). When it is determined that the estimated ignition delay τ is shorter than the target ignition delay τ tp by a predetermined amount or more, it is subsequently determined whether pre-injection is not performed in the previous procedure (procedure S102) (procedure S110). . When it is determined that pre-injection is not performed in the previous procedure, the fuel injection amount and fuel injection timing of pre-injection are determined (procedure S111). At this time, the fuel injection amount of the pre-injection is reduced from the fuel injection amount of the first main injection or the fuel injection amount of the second main injection.
手順S109で推定着火遅れτが目標着火遅れτtpよりも所定量以上短いことはないと判断されたとき、または手順S110でプレ噴射を行うこととしたと判断されたときは、手順S111を実行しない。このようにエンジン負荷が低いためにプレ噴射を実施することが既に決まっているときは、新たなプレ噴射を追加実施することは無いので、プレ噴射の実施回数を必要以上に増やさなくて済む。 When it is determined in step S109 that the estimated ignition delay τ is not shorter than the target ignition delay τ tp by a predetermined amount or when it is determined in step S110 that pre-injection is to be performed, step S111 is executed. do not do. When pre-injection has already been determined because the engine load is low in this way, new pre-injection is not additionally performed, so that the number of pre-injections need not be increased more than necessary.
続いて、推定着火遅れτが目標着火遅れτtpよりも短い、つまり着火遅れ偏差Δτtp<0であるかどうかを判断する(手順S112)。推定着火遅れτが目標着火遅れτtpよりも短いと判断されたときは、着火遅れ偏差Δτtpに応じて全ての燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する(手順S113)。このとき、プレ噴射を実施する場合には、プレ噴射により失火耐性が向上するため、十分な遅角量を確保することができる。 Subsequently, it is determined whether the estimated ignition delay τ is shorter than the target ignition delay τ tp , that is, whether the ignition delay deviation Δτ tp <0 (step S112). When it is determined that the estimated ignition delay τ is shorter than the target ignition delay τ tp , the fuel injection timings of all the fuel injections are retarded according to the ignition delay deviation Δτ tp (step S113). At this time, when pre-injection is performed, misfire resistance is improved by the pre-injection, so that a sufficient amount of retardation can be ensured.
続いて、着火遅れ偏差Δτtpに応じてメイン噴射の燃料噴射量を変更する(手順S114)。このとき、運転領域(エンジン回転数及びエンジン負荷等)によってメイン噴射の燃料噴射量を増量または減量する。例えば、エンジン発生トルクが低いときは、着火遅れ偏差Δτtpに応じてメイン噴射の燃料噴射量を増量し、エンジン発生トルクが高いときは、着火遅れ偏差Δτtpに応じてメイン噴射の燃料噴射量を減量する。 Subsequently, the fuel injection amount of the main injection is changed according to the ignition delay deviation Δτ tp (step S114). At this time, the fuel injection amount of the main injection is increased or decreased depending on the operation region (engine speed, engine load, etc.). For example, when the engine torque is low, depending on the ignition delay deviation .DELTA..tau tp increasing the amount of fuel injection amount of main injection, at high engine generated torque, the fuel injection amount of main injection according to the ignition delay deviation .DELTA..tau tp To lose weight.
一方、手順S112で推定着火遅れτが目標着火遅れτtp以上である、つまり着火遅れ偏差Δτtp≧0であると判断されたときは、着火遅れ偏差Δτtpに応じて全ての燃料噴射の燃料噴射時期を進角する(手順S115)。 On the other hand, when it is determined in step S112 that the estimated ignition delay τ is equal to or greater than the target ignition delay τ tp , that is, the ignition delay deviation Δτ tp ≧ 0, the fuel of all fuel injections according to the ignition delay deviation Δτ tp The injection timing is advanced (step S115).
続いて、着火遅れ偏差Δτtpに応じてメイン噴射の燃料噴射量を変更する(手順S116)。このとき、上記の手順S114と同様に、運転領域(エンジン回転数及びエンジン負荷等)によってメイン噴射の燃料噴射量を増量または減量する。 Subsequently, the fuel injection amount of the main injection is changed according to the ignition delay deviation Δτ tp (step S116). At this time, the fuel injection amount of the main injection is increased or decreased depending on the operation region (engine speed, engine load, etc.) as in the above step S114.
図11は、ECU32の燃料噴射制御部34により実行される燃料噴射制御処理手順の詳細を示すフローチャートである。なお、本処理も、各シリンダ3毎に実行される。
FIG. 11 is a flowchart showing details of the fuel injection control processing procedure executed by the fuel
同図において、まず燃料噴射条件設定部33により設定された燃料噴射条件にプレ噴射があるかどうかを判断する(手順S121)。燃料噴射条件にプレ噴射があると判断されたときは、燃料噴射条件設定部33により設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じてプレ噴射を実施する(手順S122)。燃料噴射条件にプレ噴射の実施が無いと判断されたときは、手順S122を実施しない。 In the figure, first, it is determined whether or not there is pre-injection in the fuel injection condition set by the fuel injection condition setting unit 33 (step S121). When it is determined that the fuel injection condition includes pre-injection, pre-injection is performed according to the fuel injection amount and fuel injection timing set by the fuel injection condition setting unit 33 (step S122). When it is determined that pre-injection is not performed under the fuel injection conditions, step S122 is not performed.
続いて、燃料噴射条件設定部33により設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じて1回目のメイン噴射を実施する(手順S123)。そして、燃料噴射条件設定部33により設定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に応じて2回目のメイン噴射を実施する(手順S124)。その後、燃料噴射条件設定部33により設定された燃料噴射条件にアフター噴射があるときは、アフター噴射を実施する。
Subsequently, the first main injection is performed according to the fuel injection amount and fuel injection timing set by the fuel injection condition setting unit 33 (step S123). Then, the second main injection is performed in accordance with the fuel injection amount and fuel injection timing set by the fuel injection condition setting unit 33 (step S124). Thereafter, when there is after injection in the fuel injection condition set by the fuel injection
以上において、燃料噴射条件設定部33は、メイン噴射を含む燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する燃料噴射条件決定手段と、燃料噴射弁5から燃料を噴射させる前に燃料噴射による着火遅れを推定する着火遅れ推定手段と、予混合圧縮着火燃焼を行う際の目標着火遅れを求める目標着火遅れ設定手段と、着火遅れ推定手段により得られた推定着火遅れと目標着火遅れ設定手段により得られた目標着火遅れとの着火遅れ偏差を算出する着火遅れ偏差算出手段と、推定着火遅れが目標着火遅れよりも所定量以上短いときに、メイン噴射の前に実施されるプレ噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定するプレ噴射追加補正手段とを構成する。また、燃料噴射条件設定部33は、推定着火遅れが目標着火遅れよりも短いときに、着火遅れ偏差算出手段により算出された着火遅れ偏差に応じて、燃料噴射条件決定手段により決定された燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する噴射時期遅角補正手段と、推定着火遅れが目標着火遅れよりも長いときに、着火遅れ偏差算出手段により算出された着火遅れ偏差に応じて、燃料噴射条件決定手段により決定された燃料噴射の燃料噴射時期を進角する噴射時期進角補正手段と、着火遅れ偏差算出手段により算出された着火遅れ偏差に応じて、燃料噴射条件決定手段により決定されたメイン噴射の燃料噴射量を変更するメイン噴射量変更補正手段とを構成する。
In the above, the fuel injection
燃料噴射条件設定部33において、図3に示す手順S102〜S104は燃料噴射条件決定手段として機能し、同手順S106は着火遅れ推定手段として機能し、同手順S107は目標着火遅れ設定手段として機能し、同手順S108は着火遅れ偏差算出手段として機能し、同手順S109〜S111はプレ噴射追加補正手段として機能し、同手順S112,S113は噴射時期遅角補正手段として機能し、同手順S112,S115は噴射時期進角補正手段として機能し、同手順S114,S116はメイン噴射量変更補正手段として機能する。
In the fuel injection
ここで、通常燃焼(拡散燃焼)から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時には、図12に示すように、筒内ガス条件(例えば筒内酸素量)及び燃料噴射条件(例えばメイン噴射の燃料噴射時期)が一斉に変更される。このとき、燃焼切替タイミングから所定期間W内に、筒内ガス条件及び着火遅れが徐々に変化して予混合圧縮着火燃焼の目標値(破線参照)に一致するようになる。 Here, at the time of combustion switching from normal combustion (diffusion combustion) to premixed compression ignition combustion, as shown in FIG. 12, in-cylinder gas conditions (for example, in-cylinder oxygen amount) and fuel injection conditions (for example, fuel injection of main injection) (Time) is changed all at once. At this time, within the predetermined period W from the combustion switching timing, the in-cylinder gas condition and the ignition delay gradually change to coincide with the target value for premixed compression ignition combustion (see broken line).
このとき、上述したように推定着火遅れτと目標着火遅れτtpとの着火遅れ偏差Δτtpに応じて燃料噴射時期を遅角または進角することにより、燃料噴射条件は、燃焼切替タイミングと同時に通常燃焼の燃料噴射時期から予混合圧縮着火燃焼の燃料噴射時期に変更されるのではなく(破線参照)、燃焼切替タイミングから徐々に変更されるようになる(実線参照)。 At this time, as described above, by delaying or advancing the fuel injection timing in accordance with the ignition delay deviation Δτ tp between the estimated ignition delay τ and the target ignition delay τ tp , the fuel injection condition is set simultaneously with the combustion switching timing. It is not changed from the fuel injection timing of normal combustion to the fuel injection timing of premixed compression ignition combustion (see the broken line), but gradually changed from the combustion switching timing (see the solid line).
ところで、減速やシフトチェンジ等の燃料カット時または加速の際の過給遅れ時といった予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時、通常燃焼(拡散燃焼)から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時には、燃焼騒音の増大、NOx排出量の増加、失火、エンジントルクの変動等の問題が発生する。そのような問題は、筒内酸素量、筒内ガス温等のずれによるEGR還流遅れや、燃料噴射圧の追従遅れによって、実際の着火遅れが着火遅れ目標値から乖離することに起因して生じる。例えば図13に示すように、筒内酸素量、筒内ガス温及び燃料噴射圧が必要以上に高くなることで、実際の燃焼波形(実線M参照)が目標となる燃焼波形(1点鎖線N参照)よりも進角し、1回目のメイン噴射開始からの実際の着火遅れが着火遅れ目標値よりも短縮すると、燃焼騒音の増大、NOx排出量の増加、エンジントルクの低下が発生する。 By the way, during the transition operation of premixed compression ignition combustion such as when fuel cuts such as deceleration or shift change or when supercharging is delayed during acceleration, combustion occurs when switching from normal combustion (diffusion combustion) to premixed compression ignition combustion Problems such as increased noise, increased NOx emissions, misfire, and fluctuations in engine torque occur. Such a problem is caused by the fact that the actual ignition delay deviates from the target value of the ignition delay due to the delay in the EGR recirculation due to the deviation in the in-cylinder oxygen amount, the in-cylinder gas temperature, or the like, or the delay in following the fuel injection pressure. . For example, as shown in FIG. 13, when the in-cylinder oxygen amount, the in-cylinder gas temperature, and the fuel injection pressure become higher than necessary, the actual combustion waveform (see the solid line M) becomes the target combustion waveform (one-dot chain line N If the actual ignition delay from the start of the first main injection is shorter than the ignition delay target value, combustion noise increases, NOx emission increases, and engine torque decreases.
これに対し本実施形態では、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定した後、推定着火遅れτを求めると共に目標着火遅れτtpを求め、推定着火遅れτと目標着火遅れτtpとの着火遅れ偏差Δτtpを算出し、推定着火遅れτが目標着火遅れτtpよりも所定量以上短いときに、プレ噴射を追加実施する。従って、燃料カット時や通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時に、急峻な熱発生が抑えられるため、燃焼騒音を低減することができる。 On the other hand, in this embodiment, after determining the fuel injection amount and the fuel injection timing, the estimated ignition delay τ is obtained and the target ignition delay τ tp is obtained, and the ignition delay deviation between the estimated ignition delay τ and the target ignition delay τ tp is determined. Δτ tp is calculated, and pre-injection is additionally performed when the estimated ignition delay τ is shorter than the target ignition delay τ tp by a predetermined amount or more. Therefore, when the fuel is cut or when the combustion is switched from normal combustion to premixed compression ignition combustion, sudden heat generation can be suppressed, so that combustion noise can be reduced.
また、推定着火遅れτが目標着火遅れτtpよりも短いときは、着火遅れ偏差Δτtpに応じて燃料噴射時期を遅角するようにしたので、燃料カット時や通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時に、過度の燃焼が一層抑えられる。これにより、燃焼騒音を更に低減することができると共に、NOx排出量の増加を抑制することができる。 Further, when the estimated ignition delay τ is shorter than the target ignition delay τ tp , the fuel injection timing is retarded according to the ignition delay deviation Δτ tp , so that the premixed compression ignition combustion is performed from the time of fuel cut or normal combustion Excessive combustion is further suppressed when switching to combustion. As a result, combustion noise can be further reduced, and an increase in NOx emission can be suppressed.
さらに、推定着火遅れτが目標着火遅れτtp以上であるときは、着火遅れ偏差Δτtpに応じて燃料噴射時期を進角するようにしたので、加速の際の過給遅れ時に、燃焼の安定性が高くなる。これにより、失火及びスモーク排出を抑制することができる。 Further, when the estimated ignition delay τ is greater than or equal to the target ignition delay τ tp , the fuel injection timing is advanced in accordance with the ignition delay deviation Δτ tp , so that the combustion stability is stabilized at the time of supercharging delay during acceleration. Increases nature. Thereby, misfire and smoke discharge | emission can be suppressed.
また、着火遅れ偏差Δτtpに応じてメイン噴射の燃料噴射量を増量または減量するようにしたので、燃料カット時、加速の際の過給遅れ時、通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時に、エンジントルクの変動を抑制することができる。 In addition, since the fuel injection amount of the main injection is increased or decreased according to the ignition delay deviation Δτ tp , combustion from normal combustion to premixed compression ignition combustion at the time of supercharging delay at the time of fuel cut or acceleration At the time of switching, fluctuations in engine torque can be suppressed.
さらに、着火遅れ目標値からの乖離に影響を与える筒内酸素量、筒内ガス温及び燃料噴射圧を用いて着火遅れを推定するので、高精度な推定着火遅れτを得ることができる。従って、プレ噴射の追加実施、燃料噴射時期の遅角または進角、メイン噴射の燃料噴射量の変更といった燃料噴射条件の補正を適切に行うことができる。 Furthermore, since the ignition delay is estimated using the in-cylinder oxygen amount, the in-cylinder gas temperature, and the fuel injection pressure that affect the deviation from the target ignition delay value, a highly accurate estimated ignition delay τ can be obtained. Therefore, it is possible to appropriately correct the fuel injection conditions such as the additional execution of the pre-injection, the delay or advance of the fuel injection timing, and the change of the fuel injection amount of the main injection.
以上のように本実施形態によれば、予混合圧縮着火燃焼の過渡運転時や通常燃焼から予混合圧縮着火燃焼への燃焼切替時に生じる燃焼騒音の増大、NOx排出量の増加、失火、エンジントルクの変動等を抑制することができる。その結果、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。 As described above, according to the present embodiment, an increase in combustion noise, an increase in NOx emission, misfire, engine torque generated during transient operation of premixed compression ignition combustion or when switching from normal combustion to premixed compression ignition combustion is performed. Fluctuations and the like can be suppressed. As a result, excellent premixed compression ignition combustion can be realized.
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、筒内酸素量、燃料噴射前の筒内ガス温、燃料噴射時期、エンジン回転数、燃料噴射圧、外気温、気圧及び冷却水温に基づいて推定着火遅れτを求めるようにしたが、特にそれには限られず、少なくとも筒内酸素量及び燃料噴射前の筒内ガス温を用いて推定着火遅れτを求めれば良い。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the estimated ignition delay τ is obtained based on the in-cylinder oxygen amount, the in-cylinder gas temperature before fuel injection, the fuel injection timing, the engine speed, the fuel injection pressure, the outside air temperature, the atmospheric pressure, and the cooling water temperature. However, the present invention is not particularly limited thereto, and the estimated ignition delay τ may be obtained using at least the in-cylinder oxygen amount and the in-cylinder gas temperature before fuel injection.
また、上記実施形態では、メイン噴射を2回に分けて行うようにしたが、メイン噴射の噴射回数としては、特に2回には限られず、1回のみであっても良いし、3回以上であっても良い。 Further, in the above embodiment, the main injection is performed twice, but the number of main injections is not particularly limited to two, and may be only one, or three or more times. It may be.
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…回転数センサ(回転数検出手段)、28…噴射圧センサ(噴射圧検出手段)、29…外気温センサ(周囲環境検出手段)、30…気圧センサ(周囲環境検出手段)、31…水温センサ(周囲環境検出手段)、32…ECU、33…燃料噴射条件設定部(燃料噴射条件決定手段、着火遅れ推定手段、目標着火遅れ設定手段、着火遅れ偏差算出手段、プレ噴射追加補正手段、噴射時期遅角補正手段、噴射時期進角補正手段、メイン噴射量変更補正手段)、34…燃料噴射制御部、35…燃焼制御装置、38…筒内酸素量検出部、39…筒内ガス温検出部。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
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、
メイン噴射を含む燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する燃料噴射条件決定手段と、
前記燃料噴射弁から燃料を噴射させる前に前記燃料噴射による着火遅れを推定する着火遅れ推定手段と、
前記予混合圧縮着火燃焼を行う際の目標着火遅れを求める目標着火遅れ設定手段と、
前記着火遅れ推定手段により得られた推定着火遅れと前記目標着火遅れ設定手段により得られた目標着火遅れとの着火遅れ偏差を算出する着火遅れ偏差算出手段と、
前記推定着火遅れが前記目標着火遅れよりも所定量以上短いときに、前記メイン噴射の前に実施されるプレ噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定するプレ噴射追加補正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;
Fuel injection condition determining means for determining a fuel injection amount and fuel injection timing of fuel injection including main injection;
An ignition delay estimating means for estimating an ignition delay due to the fuel injection before injecting fuel from the fuel injection valve;
A target ignition delay setting means for obtaining a target ignition delay when performing the premixed compression ignition combustion;
An ignition delay deviation calculating means for calculating an ignition delay deviation between the estimated ignition delay obtained by the ignition delay estimating means and the target ignition delay obtained by the target ignition delay setting means;
Pre-injection additional correction means for determining a fuel injection amount and fuel injection timing of pre-injection performed before the main injection when the estimated ignition delay is shorter than the target ignition delay by a predetermined amount or more. A characteristic combustion control device.
前記着火遅れ推定手段は、前記燃焼室内の酸素量、前記燃焼室内のガス温度、前記燃料噴射時期及び前記エンジンの回転数を用いて、前記着火遅れを推定することを特徴とする請求項6記載の燃焼制御装置。 A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the engine;
7. The ignition delay estimating means estimates the ignition delay using an oxygen amount in the combustion chamber, a gas temperature in the combustion chamber, the fuel injection timing, and the engine speed. Combustion control device.
前記着火遅れ推定手段は、前記燃焼室内の酸素量、前記燃焼室内のガス温度及び前記燃料噴射弁からの燃料の噴射圧を用いて、前記着火遅れを推定することを特徴とする請求項6記載の燃焼制御装置。 An injection pressure detecting means for detecting an injection pressure of fuel from the fuel injection valve;
7. The ignition delay estimation means estimates the ignition delay using an oxygen amount in the combustion chamber, a gas temperature in the combustion chamber, and an injection pressure of fuel from the fuel injection valve. Combustion control device.
前記着火遅れ推定手段は、前記燃焼室内の酸素量、前記燃焼室内のガス温度及び前記エンジンの周囲環境状況を用いて、前記着火遅れを推定することを特徴とする請求項6記載の燃焼制御装置。 It further comprises ambient environment detection means for detecting the ambient environment condition of the engine,
7. The combustion control apparatus according to claim 6, wherein the ignition delay estimation means estimates the ignition delay using an oxygen amount in the combustion chamber, a gas temperature in the combustion chamber, and an environment surrounding the engine. .
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