JP2015078615A - Combustion control system - 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に記載されているように、気筒の圧縮行程中期から後期にかけてインジェクタにより燃料を複数回に分けて噴射させることで、予めできるだけ均質な混合気を形成した上で自己着火により燃焼させるようにしたものが知られている。
As a combustion control device for an engine that performs premixed compression ignition combustion, for example, as described in
しかしながら、上記従来技術のように予混合圧縮着火燃焼を行う場合に、エンジンの燃焼室内への吸気圧が低下すると、適切な熱発生率波形(燃焼波形)が得られず、燃焼騒音の増大につながるという問題がある。 However, when premixed compression ignition combustion is performed as in the above prior art, if the intake pressure into the combustion chamber of the engine decreases, an appropriate heat generation rate waveform (combustion waveform) cannot be obtained, which increases combustion noise. There is a problem of being connected.
本発明の目的は、燃焼室内への吸気圧が低下したときの燃焼騒音の増大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。 The objective of this invention is providing the combustion control apparatus which can suppress the increase in a combustion noise when the intake pressure in a combustion chamber falls.
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、第1の燃料噴射を実施してから第2の燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御する噴射弁制御手段と、燃焼室内への吸気圧を検出する吸気圧検出手段とを備え、噴射弁制御手段は、第1の燃料噴射及び第2の燃料噴射の燃料噴射時期を決定する決定手段と、吸気圧検出手段により検出された吸気圧が基準圧力よりも低いときに、第1の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する第1の噴射時期進角手段と、吸気圧検出手段により検出された吸気圧が基準圧力よりも低いときに、第2の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量が第1の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量よりも少なくなるように、第2の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する第2の噴射時期進角手段とを有することを特徴とするものである。 The present invention relates to an engine combustion control apparatus that performs premixed compression ignition combustion, a fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber of the engine, and a second fuel injection after the first fuel injection is performed. As described above, the injection valve control means for controlling the fuel injection valve and the intake pressure detection means for detecting the intake pressure into the combustion chamber are provided, and the injection valve control means includes the first fuel injection and the second fuel injection. Determination means for determining fuel injection timing, and first injection timing advance means for advancing the fuel injection timing of the first fuel injection when the intake pressure detected by the intake pressure detection means is lower than the reference pressure When the intake pressure detected by the intake pressure detection means is lower than the reference pressure, the advance amount of the fuel injection timing of the second fuel injection is larger than the advance amount of the fuel injection timing of the first fuel injection. During the fuel injection of the second fuel injection so as to reduce It is characterized in that a second injection timing advance means for the advance.
エンジンの燃焼室内への吸気圧が低下すると、燃焼室内に吸入される空気量が少なくなるため、燃料噴射弁により燃焼室内に燃料を噴射したときに、燃焼室内の空燃比がリッチとなり、燃料と空気との予混合気の燃焼が緩慢化し、結果的に熱発生率波形(燃焼波形)が基準圧力時のものと大きく異なるようになる。そこで、本発明においては、燃焼室内への吸気圧が基準圧力よりも低いときには、第1の燃料噴射及びその後に実施される第2の燃料噴射の燃料噴射時期を進角すると共に、第2の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量を第1の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量よりも少なくすることにより、熱発生率波形を基準圧力時のものに近づけることができる。これにより、燃焼室内への吸気圧が低下したときの燃焼騒音の増大を抑制することができる。 When the intake pressure into the combustion chamber of the engine decreases, the amount of air taken into the combustion chamber decreases, so when the fuel is injected into the combustion chamber by the fuel injection valve, the air-fuel ratio in the combustion chamber becomes rich and the fuel and Combustion of the premixed air with air slows down, and as a result, the heat generation rate waveform (combustion waveform) becomes significantly different from that at the reference pressure. Therefore, in the present invention, when the intake pressure into the combustion chamber is lower than the reference pressure, the fuel injection timing of the first fuel injection and the second fuel injection performed thereafter is advanced and the second fuel injection timing is advanced. By making the advance amount of the fuel injection timing of the fuel injection smaller than the advance amount of the fuel injection timing of the first fuel injection, the heat generation rate waveform can be made closer to that at the reference pressure. As a result, an increase in combustion noise when the intake pressure into the combustion chamber decreases can be suppressed.
好ましくは、第1の噴射時期進角手段は、第1の燃料噴射による着火時期が基準圧力時の着火時期と同等となるように、第1の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する。この場合には、第1の燃料噴射による熱発生率波形が基準圧力時のものとほぼ一致するようになるため、燃焼騒音を確実に低減することができる。 Preferably, the first injection timing advance means advances the fuel injection timing of the first fuel injection so that the ignition timing by the first fuel injection is equivalent to the ignition timing at the reference pressure. In this case, since the heat generation rate waveform by the first fuel injection is substantially the same as that at the reference pressure, combustion noise can be reliably reduced.
また、好ましくは、第2の噴射時期進角手段は、第1の燃料噴射による燃焼時の音圧の最大値を第2の燃料噴射による燃焼時の音圧により低減させるように、第2の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する。この場合には、第1の燃料噴射による燃焼時の音圧の最大値が低減するため、燃焼騒音を確実に低減することができる。 Preferably, the second injection timing advance means is configured to reduce the maximum sound pressure at the time of combustion by the first fuel injection by the sound pressure at the time of combustion by the second fuel injection. Advance the fuel injection timing of fuel injection. In this case, since the maximum value of the sound pressure during combustion by the first fuel injection is reduced, the combustion noise can be reliably reduced.
このとき、第2の噴射時期進角手段は、第1の燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を第2の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、第2の燃料噴射の燃料噴射時期を進角するのが好ましい。この場合には、特定の周波数帯の音圧が低くなるため、特定の周波数帯の燃焼騒音を低減することができる。その結果、オーバーオール(全周波数帯)の燃焼騒音を低減することができる。 At this time, the second injection timing advance means uses the pressure wave of the sound pressure in the frequency band in which the sound pressure during combustion by the first fuel injection is a maximum value as the sound pressure during combustion by the second fuel injection. It is preferable to advance the fuel injection timing of the second fuel injection so as to cancel out by the pressure wave. In this case, since the sound pressure in a specific frequency band becomes low, combustion noise in a specific frequency band can be reduced. As a result, overall (all frequency band) combustion noise can be reduced.
さらに、好ましくは、吸気圧検出手段により検出された吸気圧が基準圧力よりも低いときに、燃焼室内の空燃比を基準圧力時の空燃比に維持するように制御する空燃比制御手段を更に備える。この場合には、燃料と空気との予混合気の燃焼が適切に行われるため、スモーク、未燃分のHCやCOの増加を抑制することができる。 Further preferably, it further comprises air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber to be maintained at the air-fuel ratio at the reference pressure when the intake pressure detected by the intake pressure detection means is lower than the reference pressure. . In this case, since the combustion of the fuel / air premixed gas is appropriately performed, it is possible to suppress an increase in smoke and unburned HC and CO.
本発明によれば、燃焼室内への吸気圧が低下したときの燃焼騒音の増大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, it is possible to suppress an increase in combustion noise when the intake pressure into the combustion chamber decreases. Thereby, it is possible to realize excellent 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、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 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。インジェクタ5は、噴射ノズル5a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 intake passage 7 for sucking air into the
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及び触媒付きDPF17が設けられている。
In the intake passage 7, an
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
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、クランク角センサ25、アクセル開度センサ26及び吸気圧センサ27が接続されている。
Each
クランク角センサ25は、図示しないピストンが連結されるクランク軸の回転角度(クランク角)を検出することで、エンジン本体2の回転数(エンジン回転数)を検出するセンサである。アクセル開度センサ26は、エンジン本体2の負荷(エンジン負荷)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。吸気圧センサ27は、燃焼室4内に吸入される空気の圧力(燃焼室4内への吸気圧)を検出するセンサ(吸気圧検出手段)であり、例えば吸気通路7の下流側端部に取り付けられている。
The
ここで、インジェクタ5、スロットルバルブ15、EGRユニット18、ECU24及びセンサ25〜27は、本実施形態の燃焼制御装置28を構成している。燃焼制御装置28は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という1サイクル毎に、燃焼室4内に空気を吸入すると共に各インジェクタ5から燃焼室4内に燃料を複数回に分けて噴射(分割噴射)して、予混合圧縮着火燃焼を行うように制御する。
Here, the
図2は、ECU24により実行される処理手順の詳細を示すフローチャートである。本処理は、センサ25〜27の検出信号を入力し、所定のステップを行い、インジェクタ5及びEGRバルブ20を制御する処理である。
FIG. 2 is a flowchart showing details of a processing procedure executed by the ECU 24. This process is a process for inputting the detection signals of the
同図において、まずクランク角センサ25により検出されたエンジン回転数とアクセル開度センサ26により検出されたアクセル開度(エンジン負荷)とに基づいて、1回目の燃料噴射(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)。ここで、1回目の燃料噴射及び2回目の燃料噴射は、予混合圧縮着火燃焼を行うためのメイン燃料噴射である。
In the figure, first, the first fuel injection (first fuel injection) is performed based on the engine speed detected by the
続いて、吸気圧センサ27により検出された吸気圧が基準圧力(例えば大気圧)よりも低いかどうかを判断する(手順S102)。吸気圧が基準圧力よりも低いと判断されたときは、燃焼室4内の空燃比が基準圧力時に得られる空燃比に維持されるように、EGRバルブ20を制御する(手順S103)。
Subsequently, it is determined whether or not the intake pressure detected by the
具体的には、燃焼室4内への吸気圧が下がると、燃焼室4内への吸入空気量が少なくなるため、EGRバルブ20を制御して吸気通路7へのEGRガスの還流量を減少させることで、燃焼室4内への吸入空気量を増加させるようにする。これにより、燃焼室4内において燃料と空気との予混合気の燃焼が適切に行われるようになるため、スモーク、未燃分のHCやCOを低減することができる。
Specifically, when the intake pressure into the
続いて、手順S101で決定された1回目の燃料噴射の燃料噴射時期を進角させる(手順S104)。このとき、1回目の燃料噴射による予混合気の着火時期が基準圧力時に得られる予混合気の着火時期と同等となるように、1回目の燃料噴射の燃料噴射時期を進角させるのが望ましい。 Subsequently, the fuel injection timing of the first fuel injection determined in step S101 is advanced (procedure S104). At this time, it is desirable to advance the fuel injection timing of the first fuel injection so that the ignition timing of the pre-mixture by the first fuel injection is equivalent to the ignition timing of the pre-mixture obtained at the reference pressure. .
続いて、手順S101で決定された2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を進角させる(手順S105)。このとき、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量が1回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量よりも少なくなるように、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を進角させる。 Subsequently, the fuel injection timing of the second fuel injection determined in step S101 is advanced (procedure S105). At this time, the fuel injection timing of the second fuel injection is advanced so that the advance amount of the fuel injection timing of the second fuel injection becomes smaller than the advance amount of the fuel injection timing of the first fuel injection. .
具体的には、図3に示すように、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波に2回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を干渉させることで、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を2回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させる(打ち消す)ように、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を設定するのが望ましい。 Specifically, as shown in FIG. 3, the pressure wave of the sound pressure at the time of combustion caused by the first fuel injection is made to interfere with the pressure wave of the sound pressure at the time of combustion caused by the second fuel injection. The fuel of the second time so that the pressure wave of the sound pressure is canceled by the pressure wave of the sound pressure of the second fuel injection in the frequency band where the sound pressure during the combustion by the fuel injection is the maximum value. It is desirable to set the fuel injection timing of the injection.
例えば、1回目及び2回目の燃料噴射の燃料噴射量及び吸気圧に応じた最適な2回目の燃料噴射の燃料噴射時期のデータを噴射時期補正テーブルとして予め調べて用意しておき、その噴射時期補正テーブルを用いて2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を設定する。 For example, the fuel injection timing data of the optimal second fuel injection corresponding to the fuel injection amount and the intake pressure of the first and second fuel injections are prepared in advance as an injection timing correction table, and the injection timing is prepared. The fuel injection timing of the second fuel injection is set using the correction table.
なお、図3においては、1点鎖線Lが1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を示し、破線Mが2回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波を示し、実線Nが両者の圧力波を干渉させたものを示している。 In FIG. 3, a one-dot chain line L indicates a pressure wave of sound pressure during combustion by the first fuel injection, a broken line M indicates a pressure wave of sound pressure during combustion by the second fuel injection, and a solid line N indicates the interference between the pressure waves of the two.
手順S105が実行された後、手順S101で決定された燃料噴射量及び手順S104で変更された燃料噴射時期に従って1回目の燃料噴射を実施するように、各インジェクタ5を制御する(手順S106)。そして、手順S101で決定された燃料噴射量及び手順S105で変更された燃料噴射時期に従って2回目の燃料噴射を実施するように、各インジェクタ5を制御する(手順S107)。
After step S105 is executed, each
一方、手順S102で吸気圧が基準圧力よりも低くないと判断されたときは、手順S103〜S105を実行せず、手順S101で決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って1回目の燃料噴射を実施するように、各インジェクタ5を制御する(手順S106)。そして、手順S101で決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って2回目の燃料噴射を実施するように、各インジェクタ5を制御する(手順S107)。
On the other hand, when it is determined in step S102 that the intake pressure is not lower than the reference pressure, steps S103 to S105 are not executed, and the first fuel injection is performed according to the fuel injection amount and fuel injection timing determined in step S101. Each
以上において、ECU24は、第1の燃料噴射を実施してから第2の燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁5を制御する噴射弁制御手段を構成する。EGRユニット18及びECU24は、吸気圧検出手段27により検出された吸気圧が基準圧力よりも低いときに、燃焼室4内の空燃比を基準圧力時の空燃比に維持するように制御する空燃比制御手段を構成する。
In the above, the
このとき、図2に示す手順S101,S102,S104〜S107が上記の噴射弁制御手段として機能し、同手順S102,S103が上記の空燃比制御手段の一部として機能する。より具体的には、手順S101は、第1の燃料噴射及び第2の燃料噴射の燃料噴射時期を決定する決定手段として機能する。手順S102,S104は、吸気圧検出手段27により検出された吸気圧が基準圧力よりも低いときに、第1の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する第1の噴射時期進角手段として機能する。手順S102,S105は、吸気圧検出手段27により検出された吸気圧が基準圧力よりも低いときに、第2の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量が第1の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量よりも少なくなるように、第2の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する第2の噴射時期進角手段として機能する。 At this time, steps S101, S102, and S104 to S107 shown in FIG. 2 function as the injection valve control means, and the steps S102 and S103 function as a part of the air-fuel ratio control means. More specifically, step S101 functions as a determination unit that determines the fuel injection timings of the first fuel injection and the second fuel injection. Steps S102 and S104 function as first injection timing advance means for advancing the fuel injection timing of the first fuel injection when the intake pressure detected by the intake pressure detection means 27 is lower than the reference pressure. . In steps S102 and S105, when the intake pressure detected by the intake pressure detection means 27 is lower than the reference pressure, the advance amount of the fuel injection timing of the second fuel injection is equal to the fuel injection timing of the first fuel injection. It functions as a second injection timing advance means for advancing the fuel injection timing of the second fuel injection so as to be smaller than the advance amount.
ところで、大気圧の変化等で燃焼室4内への吸気圧が低くなると、燃焼室4内に吸入される空気量が少なくなるため、インジェクタ5により燃焼室4内に燃料を噴射したときに、燃料と空気との酸化反応が遅れるため、その時の熱発生率波形(燃焼波形)が基準圧力時に得られる熱発生率波形から大きくずれてしまい、基準圧力時と同様の予混合圧縮着火燃焼を実現することが困難となる。このような不具合を解決するためには、1回目の燃料噴射及び2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を進角することが考えられる。しかし、1回目の燃料噴射及び2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を同じ量だけ進角しても、その時に得られる熱発生率波形が基準圧力時に得られる熱発生率波形と一致せず、基準圧力時よりも燃焼騒音のレベルが高くなってしまう。
By the way, when the intake pressure into the
これに対し本実施形態では、燃焼室4内への吸気圧が基準圧力よりも低いときは、1回目の燃料噴射による予混合気の着火時期が基準圧力時に得られる予混合気の着火時期と同等となるように、1回目の燃料噴射の燃料噴射時期を進角すると共に、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を2回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する。このようにする事で、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量が1回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量よりも少なくなり、基準圧力時とほぼ一致した熱発生率波形が得られるようになる。これにより、燃焼室4内への吸気圧が低下したときの燃焼騒音を低減することができる。
On the other hand, in this embodiment, when the intake pressure into the
図4は、熱発生率波形の一例を比較して示したものである。図中、破線Pは、基準圧力時における熱発生率波形を示している。1点鎖線Qは、基準圧力よりも20kPa低いときに、1回目及び2回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量を等しくした従来制御における熱発生率波形を示している。実線Rは、基準圧力よりも20kPa低いときに、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量を1回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量よりも少なくした本制御における熱発生率波形を示している。なお、何れの場合も、エンジン回転数は1300rpmである。 FIG. 4 shows a comparison of examples of heat release rate waveforms. In the figure, a broken line P indicates a heat release rate waveform at the reference pressure. A one-dot chain line Q indicates a heat generation rate waveform in the conventional control in which the advance amount of the fuel injection timing of the first and second fuel injections is equal when the pressure is 20 kPa lower than the reference pressure. The solid line R represents the heat generation rate in the present control in which the advance amount of the fuel injection timing of the second fuel injection is smaller than the advance amount of the fuel injection timing of the first fuel injection when it is 20 kPa lower than the reference pressure. The waveform is shown. In any case, the engine speed is 1300 rpm.
ここで、従来制御及び本制御では、1回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の進角量は、1回目の燃料噴射による予混合気の着火時期が基準圧力時に得られる予混合気の着火時期と同等となるような量である。これにより、図4から分かるように、従来制御及び本制御における熱発生率波形の最初のピークは、基準圧力時における熱発生率波形の最初のピークとほぼ一致している。 Here, in the conventional control and the main control, the advance amount of the fuel injection timing of the first main fuel injection is the ignition timing of the pre-mixture obtained when the ignition timing of the pre-mixture by the first fuel injection is the reference pressure. The amount is equivalent to. Thereby, as can be seen from FIG. 4, the first peak of the heat generation rate waveform in the conventional control and the main control substantially coincides with the first peak of the heat generation rate waveform at the reference pressure.
また、基準圧力時では、熱発生率波形の燃焼ピーク間隔(最初の燃焼ピークと2つ目の燃焼ピークとの間隔)はX1(約4.0°CA≒0.51ms)である。従来制御では、熱発生率波形の燃焼ピーク間隔はX2(約2.5°CA≒0.32ms)であり、基準圧力時における熱発生率波形の燃焼ピーク間隔に比べて短くなっている。一方、本制御では、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量を1回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量よりも少なくすることで、熱発生率波形の燃焼ピーク間隔はX3(約3.5°CA≒0.45ms)となり、基準圧力時における熱発生率波形の燃焼ピーク間隔に近づいている。 At the reference pressure, the combustion peak interval of the heat release rate waveform (interval between the first combustion peak and the second combustion peak) is X 1 (about 4.0 ° CA≈0.51 ms). In the conventional control, the combustion peak interval of the heat generation rate waveform is X 2 (about 2.5 ° CA≈0.32 ms), which is shorter than the combustion peak interval of the heat generation rate waveform at the reference pressure. On the other hand, in this control, by making the advance amount of the fuel injection timing of the second fuel injection smaller than the advance amount of the fuel injection timing of the first fuel injection, the combustion peak interval of the heat release rate waveform is X 3 (about 3.5 ° CA≈0.45 ms), approaching the combustion peak interval of the heat release rate waveform at the reference pressure.
図5は、燃焼室4内(筒内)で発生する音圧の周波数特性(スペクトル)の一例を比較して示したものである。図中、破線Pは、基準圧力時における周波数特性を示している。1点鎖線Qは、基準圧力よりも20kPa低いときに、1回目及び2回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量を等しくした従来制御における周波数特性を示している。実線Rは、基準圧力よりも20kPa低いときに、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量を1回目の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量よりも少なくした本制御における周波数特性を示している。なお、何れの場合も、エンジン回転数は1300rpmである。また、従来制御及び本制御において、1回目のメイン燃料噴射の燃料噴射時期の進角量は、図4に示すものと同様である。 FIG. 5 shows a comparison of examples of frequency characteristics (spectrums) of sound pressure generated in the combustion chamber 4 (inside the cylinder). In the figure, the broken line P indicates the frequency characteristic at the time of the reference pressure. A one-dot chain line Q indicates a frequency characteristic in the conventional control in which the advance amount of the fuel injection timing of the first and second fuel injections is equal when the pressure is 20 kPa lower than the reference pressure. The solid line R shows the frequency characteristic in this control in which the advance amount of the fuel injection timing of the second fuel injection is smaller than the advance amount of the fuel injection timing of the first fuel injection when it is 20 kPa lower than the reference pressure. Show. In any case, the engine speed is 1300 rpm. In the conventional control and the main control, the advance amount of the fuel injection timing of the first main fuel injection is the same as that shown in FIG.
従来制御では、燃焼騒音が相殺される周波数帯が基準圧力時のものと大きく異なっており、音圧の最大値が高くなっている。その結果、図6に示すように、基準圧力時に比べて燃焼騒音が高くなっている。 In the conventional control, the frequency band in which combustion noise is canceled is greatly different from that at the reference pressure, and the maximum value of the sound pressure is high. As a result, as shown in FIG. 6, the combustion noise is higher than that at the reference pressure.
本制御では、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を2回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を進角している。これにより、燃焼騒音が相殺される周波数帯が低周波数側にシフトし、音圧の最大値が低下している。具体的には、図3に示すように、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波に対して、2回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波が例えば1/2周期ずれるように調整されている。これにより、オーバーオール(全周波数帯)の燃焼騒音を低減することができる。その結果、図6に示すように、燃焼騒音を基準圧力時と同等レベルに低下させることができる。 In this control, so that the pressure wave of the sound pressure at the time of combustion by the first fuel injection is offset by the pressure wave of the sound pressure at the time of combustion by the second fuel injection, The fuel injection timing of the second fuel injection is advanced. As a result, the frequency band in which combustion noise is canceled is shifted to the lower frequency side, and the maximum value of the sound pressure is reduced. Specifically, as shown in FIG. 3, the pressure wave of the sound pressure at the time of combustion by the second fuel injection is, for example, 1/2 cycle with respect to the pressure wave of the sound pressure at the time of combustion by the first fuel injection. It is adjusted to shift. Thereby, the combustion noise of overall (all frequency bands) can be reduced. As a result, as shown in FIG. 6, the combustion noise can be reduced to a level equivalent to that at the reference pressure.
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、噴射時期補正テーブルを予め用意しておき、その噴射時期補正テーブルを用いて2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を進角するようにしたが、特にその手法には限られない。例えば、燃焼室4内(筒内)の圧力を検出する筒内圧センサを設け、その筒内圧センサの検出値に基づいて、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯を打ち消すような2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を算出しても良い。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, an injection timing correction table is prepared in advance, and the fuel injection timing of the second fuel injection is advanced using the injection timing correction table. Absent. For example, an in-cylinder pressure sensor that detects the pressure in the combustion chamber 4 (in-cylinder) is provided, and the frequency band in which the sound pressure during combustion by the first fuel injection becomes the maximum value based on the detection value of the in-cylinder pressure sensor. It is also possible to calculate the fuel injection timing of the second fuel injection that cancels the fuel injection.
また、上記実施形態では、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯において当該音圧の圧力波を2回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させるように、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を算出したが、特にその手法には限られない。例えば、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧が最大値となる周波数帯以外の周波数帯において当該音圧の圧力波を2回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の圧力波により相殺させて、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の最大値を低減させるように、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を算出しても、本実施形態の効果を発揮する。更に言えば、2回目の燃料噴射による燃焼時の音圧を用いて、1回目の燃料噴射による燃焼時の音圧の最大値を低減させるように、2回目の燃料噴射の燃料噴射時期を算出しても良い。 In the above embodiment, the pressure wave of the sound pressure is canceled by the pressure wave of the sound pressure at the time of combustion by the second fuel injection in the frequency band in which the sound pressure at the time of combustion by the first fuel injection is the maximum value. As described above, the fuel injection timing of the second fuel injection is calculated, but the method is not particularly limited. For example, in a frequency band other than the frequency band where the sound pressure during combustion by the first fuel injection is the maximum value, the pressure wave of the sound pressure is canceled by the pressure wave of the sound pressure during combustion by the second fuel injection. Even if the fuel injection timing of the second fuel injection is calculated so as to reduce the maximum value of the sound pressure at the time of combustion by the first fuel injection, the effect of this embodiment is exhibited. Furthermore, the fuel injection timing of the second fuel injection is calculated so as to reduce the maximum value of the sound pressure at the time of combustion by the first fuel injection using the sound pressure at the time of combustion by the second fuel injection. You may do it.
また、上記実施形態では、EGRバルブ20によりEGRガスの流量を調整することで、燃焼室4内の空燃比を基準圧力時の空燃比に維持するようにしたが、空燃比の制御方法としては特にそれには限られず、例えばターボ過給機の過給圧を調整するようにしても良い。
Further, in the above embodiment, the air-fuel ratio in the
さらに、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。なお、メイン燃料噴射を3回以上実施する場合には、最後のメイン燃料噴射が第2の燃料噴射に相当し、その一つ前のメイン燃料噴射が第1の燃料噴射に相当する。 Further, in the above embodiment, the main fuel injection is performed twice per cycle, but the main fuel injection may be performed three times or more per cycle. When the main fuel injection is performed three times or more, the last main fuel injection corresponds to the second fuel injection, and the main fuel injection immediately before corresponds to the first fuel injection.
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)、18…EGRユニット(空燃比制御手段)、24…ECU(噴射弁制御手段、決定手段、第1の噴射時期進角手段、第2の噴射時期進角手段、空燃比制御手段)、27…吸気圧センサ(吸気圧検出手段)、28…燃焼制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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、
第1の燃料噴射を実施してから第2の燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御する噴射弁制御手段と、
前記燃焼室内への吸気圧を検出する吸気圧検出手段とを備え、
前記噴射弁制御手段は、
前記第1の燃料噴射及び前記第2の燃料噴射の燃料噴射時期を決定する決定手段と、
前記吸気圧検出手段により検出された前記吸気圧が基準圧力よりも低いときに、前記第1の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する第1の噴射時期進角手段と、
前記吸気圧検出手段により検出された前記吸気圧が前記基準圧力よりも低いときに、前記第2の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量が前記第1の燃料噴射の燃料噴射時期の進角量よりも少なくなるように、前記第2の燃料噴射の燃料噴射時期を進角する第2の噴射時期進角手段とを有す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;
Injection valve control means for controlling the fuel injection valve so that the second fuel injection is performed after the first fuel injection is performed;
An intake pressure detecting means for detecting the intake pressure into the combustion chamber,
The injection valve control means includes
Determining means for determining fuel injection timings of the first fuel injection and the second fuel injection;
First injection timing advance means for advancing the fuel injection timing of the first fuel injection when the intake pressure detected by the intake pressure detection means is lower than a reference pressure;
When the intake pressure detected by the intake pressure detection means is lower than the reference pressure, the advance amount of the fuel injection timing of the second fuel injection is the advance angle of the fuel injection timing of the first fuel injection. And a second injection timing advance means for advancing the fuel injection timing of the second fuel injection so as to be smaller than the amount.
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