JP2015218690A - Internal combustion engine control device, internal combustion engine control method, and combustion pressure sensor signal processor - Google Patents

Internal combustion engine control device, internal combustion engine control method, and combustion pressure sensor signal processor Download PDF

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Takashi Tanaka
貴史 田中
哲治 本間
Tetsuji Honma
哲治 本間
中村 敏之
Toshiyuki Nakamura
敏之 中村
学 沖中
Manabu Okinaka
学 沖中
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve accuracy for determining parameters such as a pressure increase rate maximum value from the combustion pressure of a diesel engine.SOLUTION: Low-pass filtering with a cutoff frequency between 1.6 KHz and 6.0 KHz is performed on a signal received from a combustion pressure sensor that includes a pressure receiving unit receiving an internal pressure of a combustion chamber of an internal combustion engine and corresponding to a combustion pressure during operation of the internal combustion engine, and a pressure increase rate maximum value of the combustion pressure of the internal combustion engine or a heat generation rate maximum value computed from the combustion pressure is determined using the low-pass processed signal. The pressure increase rate maximum value or heat generation rate maximum value thus determined is used to control the operation of the internal combustion engine, particularly fuel injection timing.

Description

本発明は、内燃機関の制御装置、制御方法および燃焼圧センサーの信号処理装置に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine control device, a control method, and a signal processing device for a combustion pressure sensor.

従来から、内燃機関の運転状態を検出して、望ましい制御を実現しようとする試みが種々行なわれている。運転状態の1つとして、内燃機関の燃焼室内の圧力(以下、燃焼圧あるいは筒内圧という)に係わる信号が用いられる場合がある。内燃機関の燃焼圧は、内燃機関の燃焼行程の振る舞いを反映しており、例えば燃焼騒ノイズやノッキングなどの低減を図る上で、重要なパラメータになり得るからである。   Conventionally, various attempts have been made to realize the desired control by detecting the operating state of the internal combustion engine. As one of the operating states, a signal related to the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine (hereinafter referred to as combustion pressure or in-cylinder pressure) may be used. This is because the combustion pressure of the internal combustion engine reflects the behavior of the combustion stroke of the internal combustion engine, and can be an important parameter in reducing, for example, combustion noise and knocking.

内燃機関の燃焼圧は、燃焼状態を表すパラメータとして扱えるものの、実際に燃焼圧センサーを内燃機関のシリンダ内に設置すると、その信号には様々な振動成分が重畳されており、そのままでは取り扱いが困難であった。このため、従来から、燃焼圧センサーの出力に対して、様々な信号処理を行なってから、制御に用いるものが提案されている(特許文献1参照)。   Although the combustion pressure of an internal combustion engine can be handled as a parameter representing the combustion state, when a combustion pressure sensor is actually installed in the cylinder of the internal combustion engine, various vibration components are superimposed on the signal, making it difficult to handle as it is Met. For this reason, conventionally, what is used for control after performing various signal processing on the output of the combustion pressure sensor has been proposed (see Patent Document 1).

特開2014−1700号公報JP 2014-1700 A

しかしながら、こうした燃焼圧信号から内燃機関の燃焼に係わるどのような情報を取り出し、これをどのような制御に用いるかにより、燃焼圧センサーからの信号をどのように扱うかは異なるものと考えられる。従来、こうした信号の取り扱いについては十分な検討がなされていない。例えば、上記特許文献1では、筒内圧の信号をそのまま利用するか、平均値を利用するかを決定するだけであり、得られた信号の利用範囲は限られていた。   However, it is considered that how to handle the signal from the combustion pressure sensor differs depending on what kind of information relating to combustion of the internal combustion engine is extracted from such a combustion pressure signal and used for what kind of control. Conventionally, sufficient study has not been made on the handling of such signals. For example, in Patent Document 1, it is only determined whether the in-cylinder pressure signal is used as it is or an average value is used, and the use range of the obtained signal is limited.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、内燃機関の制御装置が提供される。この内燃機関の制御装置は、内燃機関の燃焼室内の圧力を受圧する受圧部を備えた燃焼圧センサーと、前記燃焼圧センサーからの信号を処理する信号処理回路と、前記信号処理回路からの処理済みの信号を受け取って、前記内燃機関の燃焼圧の圧力上昇率最大値または前記燃焼圧から演算される熱発生率最大値を求める演算部と、前記求められた圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて、前記内燃機関の運転を制御する運転制御部とを備える。この内燃機関の制御装置において、前記信号処理回路は、カットオフ周波数が、1.6KHzから6.0KHzの間であるローパスフィルタにより、前記燃焼圧センサーからの信号を処理する。 (1) According to one form of this invention, the control apparatus of an internal combustion engine is provided. The control device for an internal combustion engine includes a combustion pressure sensor having a pressure receiving portion that receives pressure in a combustion chamber of the internal combustion engine, a signal processing circuit that processes a signal from the combustion pressure sensor, and a process from the signal processing circuit A calculation unit that receives a completed signal and obtains the maximum value of the pressure increase rate of the combustion pressure of the internal combustion engine or the maximum value of the heat generation rate calculated from the combustion pressure; An operation control unit that controls the operation of the internal combustion engine using the maximum rate value. In the control device for the internal combustion engine, the signal processing circuit processes the signal from the combustion pressure sensor by a low-pass filter whose cut-off frequency is between 1.6 KHz and 6.0 KHz.

かかる内燃機関の制御装置は、燃焼圧センサーからの信号を、カットオフ周波数が1.6KHzから6.0KHzの間であるローパスフィルタにより処理する。かかる信号処理を行なうことで、圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を精度良く求めることができる。圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を燃焼圧センサーからの信号に基づいて求める際、1.6KHz未満の信号だけでは十分な精度が得られない。他方、燃焼圧センサーからの信号に6.0KHzを超える信号を含めると、圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を求める精度が却って低下する。   Such a control device for an internal combustion engine processes a signal from the combustion pressure sensor by a low-pass filter whose cut-off frequency is between 1.6 KHz and 6.0 KHz. By performing such signal processing, the maximum pressure increase rate value or the maximum heat generation rate value can be obtained with high accuracy. When the maximum value of the rate of pressure increase or the maximum value of the heat generation rate is obtained based on the signal from the combustion pressure sensor, sufficient accuracy cannot be obtained only with a signal of less than 1.6 KHz. On the other hand, if a signal exceeding 6.0 KHz is included in the signal from the combustion pressure sensor, the accuracy for obtaining the maximum value of the pressure increase rate or the maximum value of the heat release rate decreases.

(2)上記内燃機関の制御装置において、前記運転制御部は、前記圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて、内燃機関の燃料噴射時期を制御するものとしてよい。圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を精度良く求めることができるので、燃料噴射時期を適切に制御することができる。 (2) In the control device for an internal combustion engine, the operation control unit may control the fuel injection timing of the internal combustion engine using the maximum pressure increase rate value or the maximum heat generation rate value. Since the maximum value of the pressure increase rate or the maximum value of the heat generation rate can be obtained with high accuracy, the fuel injection timing can be controlled appropriately.

(3)上記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関はディーゼルエンジンとしてよい。ディーゼルエンジンの制御においては、圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いることが望ましい場合があるからである。 (3) In the control device for an internal combustion engine, the internal combustion engine may be a diesel engine. This is because it may be desirable to use the maximum pressure increase rate or the maximum heat release rate in the control of the diesel engine.

(4)上記内燃機関の制御装置において、前記運転制御部は、前記ディーゼルエンジンの燃焼モードを、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える遷移状態において、前記圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて燃料噴射時期をフィードバック制御するものとしてよい。拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに遷移する際には、排ガス再循環率を含む燃焼状態が不安定となるが、圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いることで、遷移時の燃料噴射時期を精度良く制御することができる。 (4) In the control device for an internal combustion engine, the operation control unit is configured to change the maximum pressure increase rate or the maximum heat generation rate in a transition state in which the combustion mode of the diesel engine is switched from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode. The fuel injection timing may be feedback controlled using the value. When transitioning from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode, the combustion state including the exhaust gas recirculation rate becomes unstable. By using the maximum pressure rise rate or the maximum heat release rate, the fuel at the transition time The injection timing can be accurately controlled.

(5)上記内燃機関の制御装置において、前記燃焼圧センサーは、前記ディーゼルエンジンの気筒に設けられたグロープラグに一体に組み込まれたものとして良い。こうすれば、ディーゼルエンジンの気筒内に効率よく、燃焼圧センサーとグロープラグとを配置することができる。 (5) In the control device for an internal combustion engine, the combustion pressure sensor may be integrated into a glow plug provided in a cylinder of the diesel engine. If it carries out like this, a combustion pressure sensor and a glow plug can be efficiently arrange | positioned in the cylinder of a diesel engine.

本発明は、上記以外の形態でも実施可能である。例えば、内燃機関の運転を制御する方法や、燃焼圧センサーの信号を処理する装置としても実施することができる。   The present invention can be implemented in forms other than those described above. For example, the present invention can be implemented as a method for controlling the operation of an internal combustion engine or a device for processing a signal of a combustion pressure sensor.

(6)例えば、本発明内燃機関の運転を制御する方法が提供される。この方法では、内燃機関の燃焼室内の圧力を受圧する受圧部を備えた燃焼圧センサーから、前記内燃機関の運転中の燃焼圧に対応した信号を受け取り、前記燃焼圧センサーから受け取った信号を、カットオフ周波数が、1.6KHzから6.0KHzの間であるローパスフィルタ処理を行ない、前記ローパスフィルタ処理された信号を用いて、前記内燃機関の燃焼圧の圧力上昇率最大値または前記燃焼圧から演算される熱発生率最大値を求め、前記求められた圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて、前記内燃機関の運転を制御する。 (6) For example, a method for controlling the operation of the internal combustion engine of the present invention is provided. In this method, a signal corresponding to the combustion pressure during operation of the internal combustion engine is received from a combustion pressure sensor having a pressure receiving portion that receives the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine, and the signal received from the combustion pressure sensor is A low-pass filter process in which a cutoff frequency is between 1.6 KHz and 6.0 KHz is performed, and the maximum pressure increase rate of the combustion pressure of the internal combustion engine or the combustion pressure is determined using the low-pass filtered signal. The maximum value of the heat generation rate to be calculated is obtained, and the operation of the internal combustion engine is controlled using the obtained maximum pressure increase rate value or the maximum heat generation rate value.

(7)本発明の他の形態として、燃焼圧センサーの信号処理装置が提供される。この信号処理装置は、内燃機関の燃焼室内の圧力をうける受圧部を備えた燃焼圧センサーからの信号を、燃焼圧から求められる圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて内燃機関の燃料噴射を制御する制御装置に出力する、燃焼圧センサーの信号処理装置としてよい。この信号処理装置は、前記燃焼圧センサーからの信号を、カットオフ周波数が、1.6KHzから6.0KHzの間であるローパスフィルタ処理して、前記内燃機関の制御装置に出力する。 (7) As another aspect of the present invention, a signal processing device for a combustion pressure sensor is provided. The signal processing device uses a signal from a combustion pressure sensor having a pressure receiving portion that receives a pressure in a combustion chamber of the internal combustion engine, using a maximum pressure increase rate or a maximum heat release rate obtained from the combustion pressure. It is good also as a signal processing device of a combustion pressure sensor output to a control device which controls fuel injection. This signal processing device subjects the signal from the combustion pressure sensor to low-pass filter processing with a cutoff frequency between 1.6 KHz and 6.0 KHz, and outputs it to the control device for the internal combustion engine.

本発明は、装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、内燃機関の制御装置の製造方法や、内燃機関の制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。   The present invention can be realized in various forms other than the apparatus. For example, the present invention can be realized in the form of a method for manufacturing a control device for an internal combustion engine, a computer program for realizing the control method for the internal combustion engine, a non-temporary recording medium on which the computer program is recorded, and the like.

本発明の第1実施形態としてのディーゼルエンジンの制御装置の概略構成図。The schematic block diagram of the control apparatus of the diesel engine as 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態で用いた燃焼圧センサー内蔵のグロープラグの構造を示す一部断面図。The partial cross section figure which shows the structure of the glow plug with the built-in combustion pressure sensor used in 1st Embodiment. 燃焼圧センサーからの信号を処理する回路構成の一例を示すブロック図。The block diagram which shows an example of the circuit structure which processes the signal from a combustion pressure sensor. 第1実施形態におけるエンジン制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the engine control routine in 1st Embodiment. 第1実施形態における燃料噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the fuel injection timing control routine in 1st Embodiment. 予混合燃焼における燃料噴射時期と圧力上昇率最大値との関係を、EGR率をパラメータとして示すグラフ。The graph which shows the relationship between the fuel-injection timing in a premixed combustion, and a pressure increase rate maximum value by using an EGR rate as a parameter. 第1実施形態の制御例を燃焼サイクルに沿って示すグラフ。The graph which shows the example of control of 1st Embodiment along a combustion cycle. 第1実施形態の制御例を時間に沿って示すグラフ。The graph which shows the control example of 1st Embodiment along time. ローパスフィルタを介して得られた燃焼圧センサーからの信号の周波数特性を示すグラフ。The graph which shows the frequency characteristic of the signal from the combustion pressure sensor obtained through the low-pass filter. 実dPmaxと演算dPmaxとの関係を、ローパスフィルタのカットオフ周波数をパラメータとして示すグラフ。The graph which shows the relationship between real dPmax and calculation dPmax using the cut-off frequency of a low-pass filter as a parameter. ディーゼルエンジンの運転条件を変えて、実dPmaxと演算dPmaxとの関係を、ローパスフィルタのカットオフ周波数をパラメータとして示すグラフ。The graph which shows the relationship between real dPmax and calculation dPmax, using the cut-off frequency of a low-pass filter as a parameter, by changing the operating conditions of the diesel engine. カットオフ周波数とdPmaxの相関係数Rとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the cutoff frequency and the correlation coefficient R of dPmax. 第2実施形態における燃料噴射時期制御ルーチンを示すフローチャート。The flowchart which shows the fuel injection timing control routine in 2nd Embodiment. 予混合燃焼における燃料噴射時期とMFBとの関係を、EGR率をパラメータとして示すグラフ。The graph which shows the relationship between the fuel-injection time in MFC in premix combustion, and an EGR rate as a parameter. 第2実施形態の制御例を燃焼サイクルに沿って示すグラフ。The graph which shows the example of control of 2nd Embodiment along a combustion cycle. 第2実施形態の制御例を時間に沿って示すグラフ。The graph which shows the control example of 2nd Embodiment along time. 圧力上昇率最大値dPmaxと燃焼ノイズとの相関を示すグラフ。The graph which shows the correlation with pressure rise rate maximum value dPmax and combustion noise.

本発明の第1実施形態としてのディーゼルエンジンの制御装置について以下説明する。これらの実施形態は、ほぼ同一のハードウェア構成において実現されている。ディーゼルエンジンの制御装置200は、4気筒直噴型のディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと呼ぶ)10と、このエンジン10に排気再循環を含む吸排気を行なう吸排気系20、エンジン10に燃料(軽油)を供給する燃料噴射弁30、エンジン10の運転全体を制御するECU70などを中心に構成されている。   A diesel engine control apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described below. These embodiments are realized by substantially the same hardware configuration. A diesel engine control device 200 includes a four-cylinder direct injection type diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10, an intake / exhaust system 20 that performs intake and exhaust including exhaust gas recirculation on the engine 10, and fuel ( The fuel injection valve 30 for supplying light oil), the ECU 70 for controlling the entire operation of the engine 10, and the like are mainly configured.

A.エンジン制御装置のハードウェア構成:
エンジン10は、4気筒タイプのものであり、各気筒のシリンダにはピストンが設けられ、燃料の燃焼により押下げられるピストンの運動はコンロッドを介して、クランクシャフトの回転運動に変換される。クランシャフトに結合されたギヤホイール11の外周には回転角度センサー54が設けられており、クランクシャフトの回転角度(以下、クランク角CAという)を正確に検出する。ギヤホイールの形状を工夫することにより、各気筒におけるピストンの上死点TDCおよび下死点BDCも併せて検出される。
A. Engine controller hardware configuration:
The engine 10 is of a 4-cylinder type, and a piston is provided in each cylinder. The movement of the piston pushed down by the combustion of the fuel is converted into the rotational movement of the crankshaft through the connecting rod. A rotation angle sensor 54 is provided on the outer periphery of the gear wheel 11 coupled to the crankshaft, and accurately detects the rotation angle of the crankshaft (hereinafter referred to as crank angle CA). By devising the shape of the gear wheel, the top dead center TDC and the bottom dead center BDC of the piston in each cylinder are also detected.

エンジン10のシリンダヘッドには、上述した燃料噴射弁30や、燃焼圧センサーを内蔵したグロープラグ100が設けられている。また、エンジン10には、この他、冷却水温を検出する水温センサーなども設けられている。燃料噴射弁30は、ECU70からの指令を受けて開弁し、燃料供給ポンプ24からコモンレール26を介して供給された高圧の燃料を、エンジン10の筒内に噴射する。この噴射の時期を、上死点TDCからのクランク角で表わしたものが、燃料噴射時期である。一般に、拡散燃焼モードでは、上死点TDC近傍で燃料噴射が行なわれ、予混合燃焼モードでは、上死点TDCより前に燃料噴射が行なわれる。燃料噴射時期を、クランク角CAにおいて早めることを進角側に制御する、と呼び、その逆を遅角側に制御(リタード)する、と呼ぶ。   The cylinder head of the engine 10 is provided with the above-described fuel injection valve 30 and a glow plug 100 incorporating a combustion pressure sensor. In addition, the engine 10 is also provided with a water temperature sensor for detecting the cooling water temperature. The fuel injection valve 30 is opened in response to a command from the ECU 70 and injects high-pressure fuel supplied from the fuel supply pump 24 through the common rail 26 into the cylinder of the engine 10. The fuel injection timing represents the timing of this injection as a crank angle from the top dead center TDC. In general, in the diffusion combustion mode, fuel injection is performed near the top dead center TDC, and in the premix combustion mode, fuel injection is performed before the top dead center TDC. Advancing the fuel injection timing at the crank angle CA is referred to as controlling the advance side, and the opposite is referred to as controlling (retarding) the retard side.

燃料噴射弁30と共に設けられたグロープラグ100は、通電により短時間のうち900度以上に達するヒーターを内蔵しており、燃焼補助または低温時の燃焼安定化のために用いられる。このグロープラグ100には、燃焼圧センサーが内蔵されている。燃焼圧センサーの詳しい構造は、図2を用いて後述する。本実施形態で採用されたグロープラグ100は、ヒーター部にセラミックヒーターを備え、メタルヒーターよりも短時間に(本実施形態では、0.5〜3.0秒の間に)、1200度Cに達する。筒内が吸気による冷却環境であっても、このグロープラグ100により筒内を短時間のうちに、1200度C程度に加熱することができる。   The glow plug 100 provided together with the fuel injection valve 30 incorporates a heater that reaches 900 degrees or more in a short time when energized, and is used for combustion assistance or combustion stabilization at low temperatures. The glow plug 100 incorporates a combustion pressure sensor. The detailed structure of the combustion pressure sensor will be described later with reference to FIG. The glow plug 100 employed in the present embodiment includes a ceramic heater in the heater portion, and in a shorter time than the metal heater (in the present embodiment, between 0.5 and 3.0 seconds), the temperature is 1200 degrees C. Reach. Even if the inside of the cylinder is a cooling environment by intake air, the glow plug 100 can heat the inside of the cylinder to about 1200 ° C. in a short time.

次に、吸排気系20について説明する。エンジン10の燃焼には酸素が必要とされ、この酸素は外部から取り入れられた新気によって賄われる。新気は、図示しないエアフィルタを介して吸気管入口12から取り入れられ、吸気バルブ14を介して、吸排気系20に取り込まれる。エンジン10は、この新気と、排気再循環により排気系から循環された排気とを吸い込んで燃焼に用いる。このエンジン10が吸い込むものを「吸気」と呼ぶ。筒内に吸い込まれた吸気が燃料噴射弁30から燃料が噴射され燃料と混合した状態となったものを、「混合気」と呼ぶ。   Next, the intake / exhaust system 20 will be described. Oxygen is required for combustion of the engine 10, and this oxygen is covered by fresh air introduced from the outside. Fresh air is taken in from the intake pipe inlet 12 via an air filter (not shown), and taken into the intake / exhaust system 20 via the intake valve 14. The engine 10 sucks this fresh air and the exhaust gas circulated from the exhaust system by exhaust gas recirculation and uses it for combustion. What the engine 10 inhales is called “intake”. A state in which the intake air sucked into the cylinder is in a state where fuel is injected from the fuel injection valve 30 and mixed with the fuel is referred to as “air mixture”.

吸排気系20には、吸気管入口12からエンジン10の吸気ポートまでの間に、上流から順に、ターボチャージャー15、インタークーラー17、インタークーラー通路絞り弁18、インテークマニフォールド(以下単にマニフォールドという)21が設けられている。他方、エンジン10の排気ポートから先には、分岐管33、ターボチャージャー15の排気側タービン、酸化触媒34、排気フィルタ(DPF)36、排気シャッター38が設けられている。排気シャッター38から先は図示していないが、公知のマフラーなどが設けられ、排気は、酸化触媒34や、DPF36により浄化された上で、大気に放出される。   In the intake / exhaust system 20, a turbocharger 15, an intercooler 17, an intercooler passage throttle valve 18, and an intake manifold (hereinafter simply referred to as a manifold) 21 are provided in sequence from the intake pipe inlet 12 to the intake port of the engine 10. It has been. On the other hand, ahead of the exhaust port of the engine 10, a branch pipe 33, an exhaust side turbine of the turbocharger 15, an oxidation catalyst 34, an exhaust filter (DPF) 36, and an exhaust shutter 38 are provided. Although not shown, the exhaust shutter 38 is provided with a known muffler and the like, and the exhaust gas is purified by the oxidation catalyst 34 and the DPF 36 and then released into the atmosphere.

排気シャッター38の手前で通路は分岐されており、ここに第1EGRバルブ37が設けられている。分岐された通路は、吸気管入口12から新気を導く流路と接続されているから、排気の一部はここで新気と合流する。合流した新気と排気は、ターボチャージャー15の吸気側通路に導かれる。ターボチャージャー15は、エンジン10からの排気通路に配置された排気側タービンを、エンジン10の排気により回転させる。排気側タービンは、吸気側に配置された吸気側タービンに直結されているから、吸気側タービンが回転して、エンジン10に吸気を過給する。ターボチャージャー15による過給を受けると、断熱圧縮により吸気の温度が上昇する。インタークーラー17は、吸気を冷却するために設けられている。インタークーラー17で冷却された吸気(新気と排気)は、マニフォールド21を介して、エンジン10に吸入されるから、排気が再循環されることになる。排気の再循環量は、第1EGRバルブ37の開度を調整することにより制御することができる。この通路を第1EGR通路と呼ぶ。   The passage is branched before the exhaust shutter 38, and a first EGR valve 37 is provided here. Since the branched passage is connected to a flow path for introducing fresh air from the intake pipe inlet 12, a part of the exhaust gas joins the fresh air here. The combined fresh air and exhaust gas are guided to the intake side passage of the turbocharger 15. The turbocharger 15 rotates an exhaust-side turbine disposed in an exhaust passage from the engine 10 by exhaust of the engine 10. Since the exhaust side turbine is directly connected to the intake side turbine disposed on the intake side, the intake side turbine rotates and supercharges the intake air to the engine 10. When supercharging by the turbocharger 15 is received, the temperature of the intake air rises due to adiabatic compression. The intercooler 17 is provided for cooling the intake air. Since the intake air (new air and exhaust gas) cooled by the intercooler 17 is sucked into the engine 10 via the manifold 21, the exhaust gas is recirculated. The amount of exhaust gas recirculated can be controlled by adjusting the opening of the first EGR valve 37. This passage is called a first EGR passage.

他方、エンジン10の排気ポート直後に設けられた分岐管33は、EGRクーラー35および第2EGRバルブ22を介して、マニフォールド21に連結されている。この管路を、エンジン10の排気側から吸気側に排気を循環させる第2EGR通路と呼ぶ。第2EGRバルブ22およびマニフォールド21の直前に設けられたインタークーラー通路絞り弁18の開度を調整することにより、EGR量を制御することができる。   On the other hand, the branch pipe 33 provided immediately after the exhaust port of the engine 10 is connected to the manifold 21 via the EGR cooler 35 and the second EGR valve 22. This pipe line is referred to as a second EGR passage that circulates exhaust gas from the exhaust side of the engine 10 to the intake side. By adjusting the opening degree of the intercooler passage throttle valve 18 provided immediately before the second EGR valve 22 and the manifold 21, the EGR amount can be controlled.

以上説明した吸排気系20には、多数のセンサーが設けられている。マニフォールド21には、吸気の温度を検出する吸気温センサー51、吸気圧を検出する吸気圧センサー52、更に、吸気の酸素濃度を検出する酸素濃度センサー53を備える。また分岐管33の下流には排気温度を検出する排気温センサー55が設けられ、DPF36の手前には排気の不透明度(煤の発生量)を検出する不透明度センサー57が設けられている。更に、排気シャッター38の手前にはNOx量を検出するNOxセンサー59が設けられている。これらのセンサーのうち、酸素濃度センサー53、不透明度センサー57、NOxセンサー59などは、後で説明するエンジンの制御装置200の性能を測定するために設けたものであり、実際に車両に搭載されたエンジン10の制御のためには、必ずしも必要はない。他のセンサーについても、エンジン制御に必要がなければ、適宜省くことも差し支えない。NOxセンサーなどの各種センサーを設けない場合には、ベンチテストで、排ガス分析計やオパシメータなどを用いて各種パラメータを測定することにより、実施形態の制御装置の効果を確認するものとしても良い。   The intake / exhaust system 20 described above is provided with a number of sensors. The manifold 21 includes an intake air temperature sensor 51 that detects the temperature of the intake air, an intake pressure sensor 52 that detects the intake pressure, and an oxygen concentration sensor 53 that detects the oxygen concentration of the intake air. Further, an exhaust temperature sensor 55 for detecting the exhaust temperature is provided downstream of the branch pipe 33, and an opacity sensor 57 for detecting the opacity of the exhaust (the amount of soot) is provided in front of the DPF 36. Further, a NOx sensor 59 that detects the amount of NOx is provided in front of the exhaust shutter 38. Among these sensors, the oxygen concentration sensor 53, the opacity sensor 57, the NOx sensor 59, and the like are provided for measuring the performance of the engine control device 200 described later, and are actually mounted on the vehicle. It is not always necessary to control the engine 10. Other sensors may be omitted as appropriate if they are not necessary for engine control. When various sensors such as a NOx sensor are not provided, the effect of the control device of the embodiment may be confirmed by measuring various parameters using an exhaust gas analyzer or an opacimeter in a bench test.

上記各種センサーやバルブなどのアクチュエータは、何れもECU70に接続されている。ECU70は、制御を行なうCPU71,ROM72,RAM73,車内LAN90との通信を行なうCAN74の他、センサーからの信号を受け取る入力ポート75、各種バルブに駆動信号を出力する出力ポート76、これらの各素子、ポートを接続するバス78などを備える。入力ポート75には、アクセル62の踏込量(以下、アクセル踏込量αという)を検出するアクセルセンサー61や、車速センサー64など、車両の運転状態を検出する各種センサーも接続されている。   The actuators such as the various sensors and valves are all connected to the ECU 70. The ECU 70 includes a CPU 71 for controlling, a ROM 72, a RAM 73, a CAN 74 for communicating with the in-vehicle LAN 90, an input port 75 for receiving signals from sensors, an output port 76 for outputting drive signals to various valves, each of these elements, A bus 78 for connecting ports is provided. Various sensors for detecting the driving state of the vehicle, such as an accelerator sensor 61 for detecting the amount of depression of the accelerator 62 (hereinafter referred to as an accelerator depression amount α) and a vehicle speed sensor 64 are also connected to the input port 75.

B.燃焼圧センサーとこれを内蔵したグロープラグの構造:
センサーの一つである燃焼圧センサーを内蔵したグロープラグ100について説明する。図2は、第1実施例のグロープラグ100の構成を示す断面図である。図2には、XYZ軸が図示されている。図2のXYZ軸は、互いに直交する3つの空間軸として、X軸、Y軸およびZ軸を有する。本実施形態では、X軸は、グロープラグ100の軸心SCに直交し、かつ、紙面の表裏方向に沿った軸である。+X軸方向は、紙面の裏側に向かう方向であり、−X軸方向は、紙面の表側に向かう方向である。Y軸は、グロープラグ100の軸心SCに直交し、かつ、紙面の左右方向に沿った軸である。+Y軸方向は、紙面の左側に向かう方向であり、−Y軸方向は、紙面の右側に向かう方向である。Z軸は、グロープラグ100の軸心SCに沿った軸である。+Z軸方向は、グロープラグ100の後端側に向かう方向であり、−Z軸方向は、先端側に向かう方向である。
B. Combustion pressure sensor and glow plug structure with this:
A glow plug 100 incorporating a combustion pressure sensor, which is one of the sensors, will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the glow plug 100 of the first embodiment. FIG. 2 shows the XYZ axes. The XYZ axes in FIG. 2 have an X axis, a Y axis, and a Z axis as three spatial axes orthogonal to each other. In the present embodiment, the X axis is an axis that is orthogonal to the axis SC of the glow plug 100 and that extends along the front and back direction of the paper surface. The + X-axis direction is a direction toward the back side of the paper surface, and the -X-axis direction is a direction toward the front side of the paper surface. The Y axis is an axis that is orthogonal to the axis SC of the glow plug 100 and extends in the left-right direction on the paper surface. The + Y axis direction is a direction toward the left side of the paper surface, and the -Y axis direction is a direction toward the right side of the paper surface. The Z axis is an axis along the axis SC of the glow plug 100. The + Z-axis direction is a direction toward the rear end side of the glow plug 100, and the -Z-axis direction is a direction toward the front end side.

グロープラグ100は、熱を発生させるセラミックヒーター110を備える。グロープラグ100は、更に、セラミックヒーター110にかかる圧力を検出する圧力センサー360を備え、ディーゼルエンジン10の燃焼室内の圧力を検出可能に構成されている。   The glow plug 100 includes a ceramic heater 110 that generates heat. The glow plug 100 further includes a pressure sensor 360 that detects the pressure applied to the ceramic heater 110 and is configured to detect the pressure in the combustion chamber of the diesel engine 10.

グロープラグ100は、セラミックヒーター110および圧力センサー360の他、外筒210と、リング260と、中軸280と、弾性部材310と、スリーブ320と、ダイアフラム340と、支持部材380と、ハウジング500と、フロントキャップ600と、保護筒610と、コネクタ部材620と、端子バネ630と、端子部材640とを備える。   In addition to the ceramic heater 110 and the pressure sensor 360, the glow plug 100 includes an outer cylinder 210, a ring 260, an intermediate shaft 280, an elastic member 310, a sleeve 320, a diaphragm 340, a support member 380, a housing 500, A front cap 600, a protective cylinder 610, a connector member 620, a terminal spring 630, and a terminal member 640 are provided.

グロープラグ100のセラミックヒーター110は、セラミック組成物から成る発熱素子である。セラミックヒーター110は、基体120と、抵抗発熱体140とを備える。   The ceramic heater 110 of the glow plug 100 is a heating element made of a ceramic composition. The ceramic heater 110 includes a base 120 and a resistance heating element 140.

セラミックヒーター110の基体120は、電気絶縁性を有する絶縁性セラミック材料から成る絶縁性セラミックスである。本実施形態では、基体120の主成分は、窒化ケイ素(Si34)である。基体120は、軸心SC方向に先端側から後端側へと延びた棒状を成す。基体120は、抵抗発熱体140を内包する。基体120は、グロープラグ100の外部から抵抗発熱体140を電気的に絶縁するとともに、抵抗発熱体140の熱をグロープラグ100の外部へと伝達する。 The base 120 of the ceramic heater 110 is an insulating ceramic made of an insulating ceramic material having electrical insulation. In the present embodiment, the main component of the base 120 is silicon nitride (Si 3 N 4 ). The base 120 has a rod shape extending from the front end side to the rear end side in the axial center SC direction. The base 120 contains a resistance heating element 140. The base 120 electrically insulates the resistance heating element 140 from the outside of the glow plug 100 and transmits heat of the resistance heating element 140 to the outside of the glow plug 100.

セラミックヒーター110の抵抗発熱体140は、導電性を有する材料から成る。本実施形態では、抵抗発熱体140は、炭化タングステン(WC)と窒化ケイ素(Si34)との混合物を主成分とする。抵抗発熱体140は、基体120に埋め込まれている。抵抗発熱体140は、通電によって発熱する。抵抗発熱体140は、先端側で折り返した線状を成す。抵抗発熱体140は、折返部141と、第1の線状部142と、第2の線状部144と、第1の端子部146と、第2の端子部148とを有する。 The resistance heating element 140 of the ceramic heater 110 is made of a conductive material. In the present embodiment, the resistance heating element 140 is mainly composed of a mixture of tungsten carbide (WC) and silicon nitride (Si 3 N 4 ). The resistance heating element 140 is embedded in the base body 120. The resistance heating element 140 generates heat when energized. The resistance heating element 140 has a linear shape folded at the tip side. The resistance heating element 140 includes a folded portion 141, a first linear portion 142, a second linear portion 144, a first terminal portion 146, and a second terminal portion 148.

抵抗発熱体140の折返部141は、抵抗発熱体140の先端側に位置し、円弧状に折り返した線状を成す。折返部141は、第1の線状部142と第2の線状部144との間を接続する。   The folded portion 141 of the resistance heating element 140 is located on the distal end side of the resistance heating element 140 and forms a linear shape that is folded in an arc shape. The folded portion 141 connects the first linear portion 142 and the second linear portion 144.

抵抗発熱体140の第1の線状部142は、折返部141の+Y軸方向側から後端側へ延びた線状を成す。抵抗発熱体140の第2の線状部144は、折返部141の−Y軸方向側から後端側へ延びた線状を成す。   The first linear portion 142 of the resistance heating element 140 has a linear shape extending from the + Y-axis direction side to the rear end side of the folded portion 141. The second linear portion 144 of the resistance heating element 140 has a linear shape extending from the −Y axis direction side to the rear end side of the folded portion 141.

抵抗発熱体140の第1の端子部146は、第1の線状部142から突出し、基体120の表面に露出している。抵抗発熱体140の第2の端子部148は、第2の線状部144から突出し、基体120の表面に露出している。本実施形態では、第1の端子部146は、第2の端子部148より先端側に位置する。   The first terminal portion 146 of the resistance heating element 140 protrudes from the first linear portion 142 and is exposed on the surface of the base 120. The second terminal portion 148 of the resistance heating element 140 protrudes from the second linear portion 144 and is exposed on the surface of the base 120. In the present embodiment, the first terminal portion 146 is located on the distal end side with respect to the second terminal portion 148.

グロープラグ100の外筒210は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、外筒210の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS410、SUS630など)である。外筒210は、軸心SCを中心に延びた円筒状を成す。外筒210には、先端側および後端側にセラミックヒーター110を突出させた状態で、圧入によってセラミックヒーター110が嵌め込まれている。本実施形態では、外筒210は、セラミックヒーター110における第1の端子部146よりも先端側の位置から、第1の端子部146と第2の端子部148との間に至る範囲にわたって配置されている。本実施形態では、外筒210は、セラミックヒーター110の第1の端子部146との直接的な接触によって第1の端子部146と電気的に接続されている。これによって、第1の端子部146に対する導通経路を外筒210を介して構成している。   The outer cylinder 210 of the glow plug 100 is a conductive metal body. In the present embodiment, the material of the outer cylinder 210 is stainless steel (for example, SUS410, SUS630, etc.). The outer cylinder 210 has a cylindrical shape extending about the axis SC. The ceramic heater 110 is fitted into the outer cylinder 210 by press-fitting with the ceramic heater 110 protruding from the front end side and the rear end side. In the present embodiment, the outer cylinder 210 is arranged over a range from the position on the tip side of the first terminal portion 146 in the ceramic heater 110 to between the first terminal portion 146 and the second terminal portion 148. ing. In the present embodiment, the outer cylinder 210 is electrically connected to the first terminal portion 146 by direct contact with the first terminal portion 146 of the ceramic heater 110. As a result, a conduction path to the first terminal portion 146 is configured via the outer cylinder 210.

グロープラグ100のリング260は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、リング260の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS410、SUS630など)である。リング260は、軸心SCを中心に延びた円筒状を成す。リング260の先端側には、圧入によってセラミックヒーター110の後端側が嵌め込まれている。リング260の後端側には、圧入によって中軸280の先端側が嵌め込まれている。リング260は、直接的な接触によってセラミックヒーター110の第2の端子部148と電気的に接続される。リング260は、セラミックヒーター110と中軸280との間を機械的に接続するとともに、セラミックヒーター110の第2の端子部148と中軸280との間を電気的に接続する。   The ring 260 of the glow plug 100 is a metal body having conductivity. In the present embodiment, the material of the ring 260 is stainless steel (for example, SUS410, SUS630, etc.). The ring 260 has a cylindrical shape extending about the axis SC. The rear end side of the ceramic heater 110 is fitted into the front end side of the ring 260 by press-fitting. The front end side of the middle shaft 280 is fitted into the rear end side of the ring 260 by press-fitting. The ring 260 is electrically connected to the second terminal portion 148 of the ceramic heater 110 by direct contact. The ring 260 mechanically connects between the ceramic heater 110 and the center shaft 280 and electrically connects the second terminal portion 148 of the ceramic heater 110 and the center shaft 280.

グロープラグ100の中軸280は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、中軸280の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS430など)である。中軸280は、軸心SCを中心に延びた円柱状を成す。中軸280は、グロープラグ100の外部から供給される電力をセラミックヒーター110の第2の端子部148へと中継する。   The middle shaft 280 of the glow plug 100 is a metal body having conductivity. In the present embodiment, the material of the middle shaft 280 is stainless steel (for example, SUS430). The middle shaft 280 has a cylindrical shape extending about the axis SC. The middle shaft 280 relays power supplied from the outside of the glow plug 100 to the second terminal portion 148 of the ceramic heater 110.

グロープラグ100の弾性部材310は、金属製の薄板を成形した筒状の金属体である。本実施形態では、弾性部材310の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS316など)である。他の実施形態では、弾性部材310の材質は、ニッケル合金(例えば、インコネル718(「INCONEL」は登録商標))であってもよい。弾性部材310は、スリーブ320より先端側で外筒210に接合されるとともに、外筒210とハウジング500との間を接続する。本実施形態では、弾性部材310は、支持部材380を介してハウジング500に接合されている。弾性部材310は、軸心SCに沿った軸線方向にセラミックヒーター110が変位可能に弾性変形する。   The elastic member 310 of the glow plug 100 is a cylindrical metal body formed by molding a thin metal plate. In the present embodiment, the material of the elastic member 310 is stainless steel (for example, SUS316). In another embodiment, the material of the elastic member 310 may be a nickel alloy (eg, Inconel 718 (“INCONEL” is a registered trademark)). The elastic member 310 is joined to the outer cylinder 210 at the distal end side from the sleeve 320 and connects the outer cylinder 210 and the housing 500. In the present embodiment, the elastic member 310 is joined to the housing 500 via the support member 380. The elastic member 310 is elastically deformed so that the ceramic heater 110 can be displaced in the axial direction along the axis SC.

グロープラグ100のスリーブ320は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、スリーブ320の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS410、SUS630など)である。スリーブ320は、軸心SCを中心に延びた円筒状を成す。スリーブ320は、外筒210に接合され、セラミックヒーター110よりも後端側へと延びている。スリーブ320は、図示しない接合部により、外筒210に溶接により接合されている。この接合部は、セラミックヒーター110の第1の端子部146より先端側に位置している。なお、接合は圧入によって実現しても良い。   The sleeve 320 of the glow plug 100 is a metal body having conductivity. In the present embodiment, the material of the sleeve 320 is stainless steel (for example, SUS410, SUS630, etc.). The sleeve 320 has a cylindrical shape extending about the axis SC. The sleeve 320 is joined to the outer cylinder 210 and extends to the rear end side from the ceramic heater 110. The sleeve 320 is joined to the outer cylinder 210 by welding at a joint portion (not shown). This joint is located on the tip side of the first terminal portion 146 of the ceramic heater 110. The joining may be realized by press fitting.

スリーブ320の内側は、筒状とされ、外筒210を収容している。本実施形態では、スリープ320のこの筒状の部分は、外筒210に対向する全域にわたって外筒210との間に、僅かな間隙を形成している。スリーブ320の後端側は、ダイアフラム340に接合されている。スリーブ320は、セラミックヒーター110の変位をダイアフラム340へと伝達する。   The inside of the sleeve 320 is cylindrical and accommodates the outer cylinder 210. In the present embodiment, this cylindrical portion of the sleep 320 forms a slight gap with the outer cylinder 210 over the entire area facing the outer cylinder 210. The rear end side of the sleeve 320 is joined to the diaphragm 340. The sleeve 320 transmits the displacement of the ceramic heater 110 to the diaphragm 340.

グロープラグ100のダイアフラム340は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、ダイアフラム340の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS410、SUS630など)である。ダイアフラム340は、軸心SCを中心とする円環状を成す。ダイアフラム340の内周側には、スリーブ320が接合されている。ダイアフラム340の外周側には、支持部材380が接合されている。ダイアフラム340は、スリーブ320を介して伝達されるセラミックヒーター110の変位に応じて弾性変形する。   The diaphragm 340 of the glow plug 100 is a metal body having conductivity. In this embodiment, the material of the diaphragm 340 is stainless steel (for example, SUS410, SUS630, etc.). Diaphragm 340 has an annular shape centered on axis SC. A sleeve 320 is joined to the inner peripheral side of the diaphragm 340. A support member 380 is joined to the outer peripheral side of the diaphragm 340. The diaphragm 340 is elastically deformed according to the displacement of the ceramic heater 110 transmitted through the sleeve 320.

グロープラグ100の圧力センサー360は、ダイアフラム340に接合されており、スリーブ320によってダイアフラム340に伝達されるセラミックヒーター110の変位を電気信号に変換する。圧力センサー360による電気信号は、セラミックヒーター110にかかる圧力、すなわち、ディーゼルエンジン10における燃焼室内の圧力を示す。本実施形態では、圧力センサー360は、ピエゾ抵抗素子を用いて構成されている。   The pressure sensor 360 of the glow plug 100 is joined to the diaphragm 340 and converts the displacement of the ceramic heater 110 transmitted to the diaphragm 340 by the sleeve 320 into an electric signal. The electric signal from the pressure sensor 360 indicates the pressure applied to the ceramic heater 110, that is, the pressure in the combustion chamber in the diesel engine 10. In the present embodiment, the pressure sensor 360 is configured using a piezoresistive element.

グロープラグ100の支持部材380は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、支持部材380の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS410、SUS630など)である。支持部材380は、軸心SCを中心に延びた円筒状を成す。支持部材380の後端側は、ダイアフラム340に接合されている。支持部材380の先端は、溶接によって、ハウジング500に接合されている。本実施形態では、支持部材380の先端側は、ハウジング500に接合されるとともに、弾性部材310およびフロントキャップ600とも接合されている。   The support member 380 of the glow plug 100 is a metal body having conductivity. In the present embodiment, the material of the support member 380 is stainless steel (for example, SUS410, SUS630, etc.). The support member 380 has a cylindrical shape extending about the axis SC. The rear end side of the support member 380 is joined to the diaphragm 340. The tip of the support member 380 is joined to the housing 500 by welding. In the present embodiment, the distal end side of the support member 380 is joined to the housing 500 and also joined to the elastic member 310 and the front cap 600.

グロープラグ100のハウジング500は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、ハウジング500の材質は、炭素鋼である。ハウジング500の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS303など)であってもよい。ハウジング500は、先端側にセラミックヒーター110を突出させた状態で、セラミックヒーター110の一部、外筒210の少なくとも一部、およびスリーブ320の少なくとも一部を、収容する。   The housing 500 of the glow plug 100 is a metal body having conductivity. In the present embodiment, the material of the housing 500 is carbon steel. The material of the housing 500 may be stainless steel (for example, SUS303). The housing 500 accommodates a part of the ceramic heater 110, at least a part of the outer cylinder 210, and at least a part of the sleeve 320 in a state where the ceramic heater 110 protrudes from the tip side.

ハウジング500は、軸孔510と、工具係合部520と、ネジ部540とを備える。軸孔510は、軸心SCを中心に延びた貫通孔である。軸孔510の内側には、中軸280が軸心SC上に位置決めされる。工具係合部520は、ディーゼルエンジン10に対するグロープラグ100の取り付けおよび取り外しに用いられる工具(図示しない)に係合可能に構成されている。グロープラグ100は、ネジ部540が、ディーゼルエンジン10のシリンダヘッドに形成された雌ネジに螺合することによって、ディーゼルエンジン10に対して固定可能である。   The housing 500 includes a shaft hole 510, a tool engaging portion 520, and a screw portion 540. The shaft hole 510 is a through hole extending around the axis SC. An inner shaft 280 is positioned on the shaft center SC inside the shaft hole 510. The tool engaging portion 520 is configured to be engageable with a tool (not shown) used for attaching and detaching the glow plug 100 to the diesel engine 10. The glow plug 100 can be fixed to the diesel engine 10 by screwing the screw portion 540 with a female screw formed in the cylinder head of the diesel engine 10.

グロープラグ100のフロントキャップ600は、導電性を有する筒状の金属体である。本実施形態では、フロントキャップ600の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS303など)である。フロントキャップ600は、支持部材380の先端を介してハウジング500の先端部に接合されている。フロントキャップ600は、内部に弾性部材310を収容する。   The front cap 600 of the glow plug 100 is a cylindrical metal body having conductivity. In the present embodiment, the material of the front cap 600 is stainless steel (for example, SUS303). The front cap 600 is joined to the distal end portion of the housing 500 via the distal end of the support member 380. The front cap 600 accommodates the elastic member 310 therein.

グロープラグ100の保護筒610は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、保護筒610の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS410、SUS630など)である。保護筒610は、軸心SCを中心に延びた円筒状を成す。保護筒610は、ハウジング500の後端部に接合されている。保護筒610の内側には、コネクタ部材620を介して端子部材640が保持されている。   The protective cylinder 610 of the glow plug 100 is a metal body having conductivity. In this embodiment, the material of the protection cylinder 610 is stainless steel (for example, SUS410, SUS630, etc.). The protective cylinder 610 has a cylindrical shape extending about the axis SC. The protective cylinder 610 is joined to the rear end portion of the housing 500. A terminal member 640 is held inside the protective cylinder 610 via a connector member 620.

グロープラグ100のコネクタ部材620は、電気絶縁性を有する部材である。本実施形態では、コネクタ部材620の材質は、絶縁樹脂である。コネクタ部材620は、円筒状を成す。コネクタ部材620の内側には、端子部材640が固定されている。   The connector member 620 of the glow plug 100 is a member having electrical insulation. In the present embodiment, the material of the connector member 620 is an insulating resin. The connector member 620 has a cylindrical shape. A terminal member 640 is fixed inside the connector member 620.

グロープラグ100の端子バネ630は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、端子バネ630は、ステンレス鋼(例えば、SUS304など)である。端子バネ630は、中軸280と端子部材640との間を機械的および電気的に接続するとともに、セラミックヒーター110の変位に伴う中軸280の変位を吸収する。本実施形態では、端子バネ630は、湾曲した板バネである。   The terminal spring 630 of the glow plug 100 is a metal body having conductivity. In the present embodiment, the terminal spring 630 is stainless steel (for example, SUS304). The terminal spring 630 mechanically and electrically connects the middle shaft 280 and the terminal member 640 and absorbs the displacement of the middle shaft 280 accompanying the displacement of the ceramic heater 110. In the present embodiment, the terminal spring 630 is a curved leaf spring.

グロープラグ100の端子部材640は、導電性を有する金属体である。本実施形態では、端子部材640の材質は、ステンレス鋼(例えば、SUS410、SUS630など)である。端子部材640は、グロープラグ100の外部から供給される電力を受電する。端子部材640に供給される電力は、中軸280およびリング260を介してセラミックヒーター110の第2の端子部148に供給される。圧力センサー360からの信号を外部出力する信号線(図示せず)は、図示しない信号用端子を介して、外部に引き出され、図1に示したECU70に接続されている。なお、グロープラグ100には、集積回路166(図3参照)が内蔵されており、圧力センサー360からの信号は、後述するように、集積回路166において、圧力に応じた電圧信号に変換されてから、外部に出力される。   The terminal member 640 of the glow plug 100 is a metal body having conductivity. In the present embodiment, the material of the terminal member 640 is stainless steel (for example, SUS410, SUS630, etc.). The terminal member 640 receives power supplied from the outside of the glow plug 100. The electric power supplied to the terminal member 640 is supplied to the second terminal portion 148 of the ceramic heater 110 via the center shaft 280 and the ring 260. A signal line (not shown) for outputting a signal from the pressure sensor 360 to the outside is drawn to the outside via a signal terminal (not shown) and connected to the ECU 70 shown in FIG. The glow plug 100 incorporates an integrated circuit 166 (see FIG. 3), and a signal from the pressure sensor 360 is converted into a voltage signal corresponding to the pressure in the integrated circuit 166, as will be described later. Is output to the outside.

かかる構造を有するグロープラグ100は、端子部材640を介した通電により、セラミックヒーター110が発熱し、短期間の内にその表面温度が1000℃以上に達する。この結果、このグロープラグ100が取り付けられたディーゼルエンジンの気筒内の混合気が加熱される。また、気筒内の混合気が自己着火して膨張すると、その圧力により、セラミックヒーター110は押圧される。セラミックヒーター110が押圧されると、その力は、スリーブ320を介して圧力センサー360に伝達され、燃焼圧として検出される。圧力センサー360は、燃焼圧に応じてその抵抗値が変化し、その抵抗値の変化は、集積回路166により、燃焼圧に対応する電気信号に変換される。一般に、電気抵抗の微少な変化を大きな電気信号として取り出すには、ブリッジ回路が用いられ、圧力センサー360の抵抗値の変化により生じるブリッジに流れる電流の変化は、オペアンプなどの増幅回路を介して、電圧信号として取り出される。その電圧信号は、信号用端子を介して外部に取り出される。なお、燃焼行程が終了して、吸気行程になれば、気筒内の圧力は低下してセラミックヒーター110はもはや圧力センサー360を押圧せず、圧力センサー360の抵抗値は、元に戻る方向に変化する。こうした吸気行程での圧力センサー360の抵抗値に基づく信号や、ノッキングなどによりエンジンに生じる圧力変動の結果、圧力センサー360の出力に重畳するノイズ成分なども、圧力センサー360からの電気信号として外部に取り出される。従って、圧力センサー360からの電気信号は、燃焼圧以外の信号(ノイズ)成分も含んでいるが、圧力センサー360は、燃焼圧を検出するためのセンサーとして働いているものとみなして良い。以下、必要に応じて、圧力センサー360を、燃焼圧センサー360とも呼ぶ。   In the glow plug 100 having such a structure, the ceramic heater 110 generates heat by energization through the terminal member 640, and the surface temperature reaches 1000 ° C. or more within a short period of time. As a result, the air-fuel mixture in the cylinder of the diesel engine to which the glow plug 100 is attached is heated. When the air-fuel mixture in the cylinder self-ignites and expands, the ceramic heater 110 is pressed by the pressure. When the ceramic heater 110 is pressed, the force is transmitted to the pressure sensor 360 via the sleeve 320 and detected as a combustion pressure. The resistance value of the pressure sensor 360 changes according to the combustion pressure, and the change in the resistance value is converted into an electrical signal corresponding to the combustion pressure by the integrated circuit 166. In general, a bridge circuit is used to extract a minute change in electric resistance as a large electric signal. A change in current flowing in the bridge caused by a change in the resistance value of the pressure sensor 360 is obtained via an amplifier circuit such as an operational amplifier. Extracted as a voltage signal. The voltage signal is taken out through a signal terminal. When the combustion stroke is completed and the intake stroke is reached, the pressure in the cylinder decreases, and the ceramic heater 110 no longer presses the pressure sensor 360, and the resistance value of the pressure sensor 360 changes in a direction to return to the original value. To do. A signal based on the resistance value of the pressure sensor 360 in such an intake stroke, or a noise component superimposed on the output of the pressure sensor 360 as a result of pressure fluctuation generated in the engine due to knocking or the like is also output to the outside as an electric signal from the pressure sensor 360. It is taken out. Therefore, the electric signal from the pressure sensor 360 includes a signal (noise) component other than the combustion pressure, but the pressure sensor 360 may be regarded as acting as a sensor for detecting the combustion pressure. Hereinafter, the pressure sensor 360 is also referred to as a combustion pressure sensor 360 as necessary.

C.ローパスフィルタの構成と機能:
圧力センサー360の抵抗値の変化は、図3に示すように、圧力センサー360に接続された集積回路166により電気信号に変換され、ECU70に入力される。ECU70の入力ポート75の前段には、ローパスフィルタ(LPF)80が設けられており、集積回路166からの電気信号は、ここで高周波成分を除去されてから、入力ポート75に入力される。
C. Low-pass filter configuration and functions:
The change in resistance value of the pressure sensor 360 is converted into an electrical signal by the integrated circuit 166 connected to the pressure sensor 360 and input to the ECU 70 as shown in FIG. A low pass filter (LPF) 80 is provided in front of the input port 75 of the ECU 70, and the electric signal from the integrated circuit 166 is input to the input port 75 after high frequency components are removed here.

図3に示したLPF80は、カットオフ周波数が、3KHzである。カットオフ周波数を3KHzとしている理由とその効果について、後で詳しく説明する。ECU70のCPU71は、3KHz以上の高周波成分が除去された信号を、高速で読み取り、燃焼圧として処理している。CPU71は、グロープラグ100からの電気信号を、所定の繰り返しサイクルで読み取っており、読み取った値を、燃焼圧P[n]として扱っている。[n]は、データの読み込みを開始してからn番目のタイミングのデータであることを示すサフィックスである(nの初期値は0とする)。従って、[n−1]はその1回前のデータであることを、[n−2]は更にその1回前のデータ(着目しているデータから見れば2回前のデータ)であることを示している。なお、演算の都合上、データの数が3以上(n≧2)で演算を開始するものとし、nが2未満ではdP[n]は、dP[2]により代替する。また、サイクルの終了時も、データ列として存在しないデータは、最後のデータの値で代替する。   The LPF 80 shown in FIG. 3 has a cutoff frequency of 3 KHz. The reason why the cut-off frequency is 3 kHz and the effect thereof will be described in detail later. The CPU 71 of the ECU 70 reads a signal from which a high frequency component of 3 kHz or higher is removed at high speed and processes it as a combustion pressure. The CPU 71 reads the electrical signal from the glow plug 100 in a predetermined repetition cycle, and handles the read value as the combustion pressure P [n]. [N] is a suffix indicating that the data is at the nth timing after the start of data reading (the initial value of n is 0). Therefore, [n-1] is the previous data, and [n-2] is the previous data (the previous data when viewed from the data of interest). Is shown. For the convenience of calculation, the calculation is started when the number of data is 3 or more (n ≧ 2). When n is less than 2, dP [n] is replaced by dP [2]. At the end of the cycle, data that does not exist as a data string is replaced with the value of the last data.

CPU71は、この燃焼圧Pから、次式(1)に基づいて、圧力上昇率dPを求めている。
dP[n]={P[n-2]-8・P[n-1]+8P[n+1]-P[n+2]}/(12・Ddeg) ・・(1)
ここで、Ddegは、回転角度センサー54からの信号に基づいて演算できるクランク角の角度分解能を示している。式(1)により求められる圧力上昇率の単位は、Pa/クランク角、である。こうして求めた圧力上昇率dP[n]のうちで、最も大きな値を圧力上昇率最大値dPmaxと呼ぶ。CPU71は、各気筒毎に、各燃焼サイクル毎の圧力上昇率最大値dPmaxを求める。
The CPU 71 obtains the pressure increase rate dP from the combustion pressure P based on the following equation (1).
dP [n] = {P [n-2] -8 ・ P [n-1] + 8P [n + 1] -P [n + 2]} / (12 ・ Ddeg) ・ ・ (1)
Here, Ddeg indicates the angular resolution of the crank angle that can be calculated based on the signal from the rotation angle sensor 54. The unit of the pressure increase rate obtained by the equation (1) is Pa / crank angle. Among the pressure increase rates dP [n] thus determined, the largest value is referred to as a pressure increase rate maximum value dPmax. The CPU 71 obtains the pressure increase rate maximum value dPmax for each combustion cycle for each cylinder.

D.第1実施形態:
D−1)エンジンの制御:
以上説明したハードウェア構成を前提として、第1実施形態の制御装置200は、図4に示した処理を行なう。図4は、エンジンの制御ルーチンを示すフローチャートである。ECU70は、エンジン10の運転が開始されると、図4に示した処理を繰り返し実行する。このルーチンの処理を開始すると、ECU70は、まずアクセルセンサー61や車速センサー64などのセンサーからの信号を入力し、アクセル踏込量αや車速Vなどを読み込む(ステップS100)。続いて、こうしたアクセル踏込量αや車速Vなどから、予混合燃焼モードで運転する領域であるか否かの判断を行なう(ステップS110)。一般に、予混合燃焼モードは低速・低負荷領域で採用され、エンジンの負荷が高い領域では拡散燃焼モードが選択される。何れの運転領域で、予混合燃焼モードでの運転を行なうかは、予め定め、マップの形式でROM72などに記憶しておけば良い。
D. First embodiment:
D-1) Engine control:
On the premise of the hardware configuration described above, the control device 200 of the first embodiment performs the processing shown in FIG. FIG. 4 is a flowchart showing an engine control routine. The ECU 70 repeatedly executes the process shown in FIG. 4 when the operation of the engine 10 is started. When processing of this routine is started, the ECU 70 first inputs signals from sensors such as the accelerator sensor 61 and the vehicle speed sensor 64, and reads the accelerator depression amount α, the vehicle speed V, and the like (step S100). Subsequently, it is determined whether or not the vehicle is in the premixed combustion mode based on the accelerator depression amount α and the vehicle speed V (step S110). Generally, the premixed combustion mode is employed in a low speed / low load region, and the diffusion combustion mode is selected in a region where the engine load is high. In which operating region the operation in the premixed combustion mode should be determined in advance and stored in the ROM 72 or the like in the form of a map.

予混合燃焼モードでの運転を行なう領域であると判定すると(ステップS110:「YES」)、次に、モータリングまたは拡散燃焼モードで運転する領域から遷移したか否かの判断を行なう(ステップS120)。モータリングまたは拡散燃焼モードで運転する領域から遷移したときは、それまでエンジンがモータリング状態にあったか、または拡散燃焼モードによって運転されており、車両の運転状態が変化して、エンジン負荷が予混合燃焼モードで運転する領域に変化したことを意味する。このような遷移状態にあると判断された場合には(ステップS120:「YES」)、上述した圧力上昇率最大値dPmaxによる燃料噴射制御を実施する(ステップS200)。この制御については、後で詳しく説明する。   If it is determined that the region is to be operated in the premixed combustion mode (step S110: “YES”), it is next determined whether or not the region has been shifted from the region operated in the motoring or diffusion combustion mode (step S120). ). When a transition is made from a region that operates in motoring or diffusion combustion mode, the engine has been in motoring state until then, or has been operated in diffusion combustion mode, and the vehicle operation state has changed and the engine load has been premixed. It means that it has changed to the region that operates in the combustion mode. If it is determined that the engine is in such a transition state (step S120: “YES”), the fuel injection control using the pressure increase rate maximum value dPmax described above is performed (step S200). This control will be described in detail later.

他方、車両の運転状態から見てエンジンが予混合燃焼モードにより運転する領域にないか(ステップS110:「NO」)、予混合燃焼モードで運転する領域にあっても、遷移状態にない場合(ステップS120:「NO」)には、ステップS300に移行して、それまでの制御を継続する。それまでの制御とは、拡散燃焼モードで運転していた場合には、そのまま拡散燃焼モードでの燃料噴射制御を継続し、予混合燃焼モードで運転していた場合には、そのまま予混合燃焼モードでの燃料噴射制御を継続することを意味している。なお、拡散燃焼モードや予混合燃焼モードでの燃焼は、従来から公知のものなので、詳しくは説明しない。もとより、同じ拡散燃焼モードや予混合燃焼モードにも、様々なバリエーションが存在するが、ステップS200での処理を除けば、何れの制御でも適用可能である。   On the other hand, when the engine is not in a region where it operates in the premixed combustion mode as viewed from the vehicle operating state (step S110: “NO”), or even in a region where it operates in the premixed combustion mode, it is not in the transition state ( In step S120: “NO”), the process proceeds to step S300 and the control up to that point is continued. The previous control means that if the engine is operating in the diffusion combustion mode, the fuel injection control in the diffusion combustion mode is continued, and if it is operating in the premixed combustion mode, the premixed combustion mode is continued. This means that the fuel injection control is continued. The combustion in the diffusion combustion mode and the premixed combustion mode is conventionally known and will not be described in detail. Of course, there are various variations in the same diffusion combustion mode and premixed combustion mode, but any control can be applied except for the processing in step S200.

D−2)燃料噴射時期のフィードバック制御:
次にステップS200として示した燃料噴射制御について説明する。図5は、ステップS200として実行される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンが開始されると、まずグロープラグ100に内蔵された燃焼圧センサー360からのデータのサンプリングを行なう(ステップS202)。実際には、グロープラグ100、ひいては燃焼圧センサー360は、気筒毎に設けられているので、各気筒毎に得られた燃焼圧センサー360からの信号は、LPF80により高周波成分をカットされた上で、所定のインターバルで入力ポート75において燃焼圧P[n]として読み取られる構成となっている。ステップS202では、燃焼行程にある気筒について、所定インターバルでサンプリングされた筒内圧のデータ列を読み込んでいる。
D-2) Fuel injection timing feedback control:
Next, the fuel injection control shown as step S200 will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a fuel injection control routine executed as step S200. When this routine is started, data sampling from the combustion pressure sensor 360 built in the glow plug 100 is first performed (step S202). Actually, since the glow plug 100 and thus the combustion pressure sensor 360 are provided for each cylinder, the signal from the combustion pressure sensor 360 obtained for each cylinder is obtained after the high-frequency component is cut by the LPF 80. The input port 75 reads the combustion pressure P [n] at a predetermined interval. In step S202, a data string of in-cylinder pressure sampled at a predetermined interval is read for the cylinder in the combustion stroke.

次に、読み込んだデータ列に対する変換処理を行なう(ステップS204)。サンプリングされるデータは、所定インターバルで取り込まれたデータなので、時間軸上で読み込まれたものである。そこで、回転角度センサー54から取得したクランク角CAを用いて、このデータをクランク角度上のデータに変換するのである。後述するように、燃料噴射時期の制御は、クランク角CAに基づいて実施されるので、以後の処理は、クランク角CAに基づいて行なわれる。   Next, a conversion process is performed on the read data string (step S204). Since the sampled data is data taken at a predetermined interval, it is read on the time axis. Therefore, the crank angle CA acquired from the rotation angle sensor 54 is used to convert this data into data on the crank angle. As will be described later, since the fuel injection timing is controlled based on the crank angle CA, the subsequent processing is performed based on the crank angle CA.

次に、グロープラグ100に内蔵された燃焼圧センサー360からの信号に基づいて得られた筒内圧のデータを用いて、圧力の0点補正を行なう(ステップS205)。燃焼圧センサー360からの信号には、いわゆる0点ドリフトなどの誤差が含まれている。そこでクランク角CAから、ピストンが下死点(BDC)にあるとき、筒内の圧力を基準値(0点)とするように、補正を行なうのである。この処理により、信号に含まれる0点ドリフトなどの誤差やノイズを除くことができる。   Next, using the in-cylinder pressure data obtained based on the signal from the combustion pressure sensor 360 incorporated in the glow plug 100, zero pressure correction is performed (step S205). The signal from the combustion pressure sensor 360 includes an error such as a so-called zero point drift. Therefore, correction is performed from the crank angle CA so that when the piston is at the bottom dead center (BDC), the pressure in the cylinder is set to the reference value (0 point). By this processing, errors such as zero point drift and noise included in the signal can be removed.

続いて、燃焼解析の処理を行なう(ステップS210)。この処理では、少なくとも、筒内圧の圧力上昇率最大値dPmaxを求めるために必要となる燃焼状態の解析を行なう。なお、燃焼解析(ステップS210)では、後述する筒内圧の圧力上昇率最大値dPmaxを求めるための解析以外にも、燃焼に関する種々のパラメータ、例えばを求めても差し支えない。例えば圧力上昇率最大値dPmaxと等価な熱発生率最大値dQmaxや、後述する燃焼質量割合(MFB)あるいはこれを求めるためのパラメータを求めるなどしても良い。   Subsequently, a combustion analysis process is performed (step S210). In this process, at least the combustion state necessary for obtaining the maximum pressure rise rate value dPmax of the in-cylinder pressure is analyzed. In the combustion analysis (step S210), various parameters relating to combustion, for example, may be obtained in addition to the analysis for obtaining the pressure increase rate maximum value dPmax of the in-cylinder pressure described later. For example, a maximum heat generation rate dQmax equivalent to the maximum pressure increase rate dPmax, a combustion mass ratio (MFB) described later, or a parameter for determining this may be obtained.

続いて、燃料噴射量qとEGR率とを決定する処理を行なう(ステップS221)。燃料噴射量qは、エンジンに対する要求出力に基づいて定めるものであり、吸気管負圧やアクセル踏込量α、更には車速Vなどに基づいて求める。燃料噴射量qを求める手法は、周知のものなので、ここではその処理については説明を省略する。   Subsequently, a process for determining the fuel injection amount q and the EGR rate is performed (step S221). The fuel injection amount q is determined based on the required output to the engine, and is determined based on the intake pipe negative pressure, the accelerator depression amount α, and the vehicle speed V. Since the method for obtaining the fuel injection amount q is a well-known method, the description thereof is omitted here.

EGR率は、予混合燃焼において行なわれる排気再循環の割合、新気に対する排気の割合である。一般に、ターボチャージャー15を用いて過給を行なうことで吸気における酸素量を確保できるのであれば、EGR率は高いほど、NOxを低減することができる。拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替えると、EGR率は、拡散燃焼モードにおけるEGR率(例えば25%程度)から、比較的短時間のうちに、例えば最大80%程度まで上昇される。ここでは、予混合燃焼モードでの要求トルク、燃料噴射量などから、エンジンの一サイクルに必要とされる酸素量を計算し、この酸素量を十分に確保でき、煤の発生を抑制可能なEGR率の最大値を、マップなどから求めるのである。   The EGR rate is a ratio of exhaust gas recirculation performed in premixed combustion, and a ratio of exhaust gas to fresh air. In general, if the amount of oxygen in the intake air can be secured by supercharging using the turbocharger 15, NOx can be reduced as the EGR rate is higher. When the diffusion combustion mode is switched to the premixed combustion mode, the EGR rate is increased from the EGR rate (for example, about 25%) in the diffusion combustion mode to a maximum of, for example, about 80% within a relatively short time. Here, the amount of oxygen required for one cycle of the engine is calculated from the required torque in the premixed combustion mode, the fuel injection amount, etc., and this amount of oxygen can be sufficiently secured, so that the generation of soot can be suppressed. The maximum value of the rate is obtained from a map or the like.

こうして燃料噴射量qとEGR率とを求めた後、筒内圧のデータに基づいて、1つの気筒の一燃焼サイクルにおける筒内圧の圧力上昇率の最大値dPmaxを演算する処理を行なう(ステップS222)。圧力上昇率なので、圧力の絶対値ではなく、クランク角CA当たりの上昇の割合である。通常、圧力上昇率は、燃焼行程の初期において最も大きな値、即ち最大値dPmaxとなる。   After obtaining the fuel injection amount q and the EGR rate in this way, a process of calculating the maximum value dPmax of the pressure increase rate of the in-cylinder pressure in one combustion cycle of one cylinder is performed based on the in-cylinder pressure data (step S222). . Since it is the pressure increase rate, it is not the absolute value of the pressure but the rate of increase per crank angle CA. Normally, the pressure increase rate becomes the largest value at the beginning of the combustion stroke, that is, the maximum value dPmax.

次に、この圧力上昇率最大値dPmaxによる燃料噴射時期のフィードバック制御を行なう(ステップS223)。フィードバック制御ではあるが、エンジン10における燃焼は連続的な現象ではなく、1つの気筒について、吸気・圧縮・燃焼・排気の4つの行程からなる離散的な現象である。このため、フィードバック制御は、次の燃焼サイクルにおける燃料噴射時期を決定するという形で行なう。燃料噴射時期のフィードバック制御は次のようにして行なう。   Next, feedback control of the fuel injection timing based on the pressure increase rate maximum value dPmax is performed (step S223). Although it is feedback control, combustion in the engine 10 is not a continuous phenomenon but a discrete phenomenon consisting of four strokes of intake, compression, combustion, and exhaust for one cylinder. For this reason, the feedback control is performed in the form of determining the fuel injection timing in the next combustion cycle. The feedback control of the fuel injection timing is performed as follows.

図6は、燃料噴射時期と圧力上昇率最大値dPmaxとの関係を、EGR率をパラメータとして求めたグラフである。図において、例えば「E50」として記載したグラフは、EGR率が50%の場合の関係を示している。このグラフは、EGR率を一定とした条件下で、燃料噴射時期を少しずつ変えながら、圧力上昇率最大値dPmaxを求めたものである。この例では、EGR率が低い場合(55%以下)では、燃料噴射時期を遅角させるほど(上死点TDCに近づけるほど)、圧力上昇率最大値dPmaxが小さくなる関係が成り立っていることがわかる。   FIG. 6 is a graph in which the relationship between the fuel injection timing and the pressure increase rate maximum value dPmax is obtained using the EGR rate as a parameter. In the figure, for example, a graph described as “E50” indicates a relationship when the EGR rate is 50%. This graph shows the pressure rise rate maximum value dPmax obtained by changing the fuel injection timing little by little under the condition that the EGR rate is constant. In this example, when the EGR rate is low (55% or less), there is a relationship that the pressure increase rate maximum value dPmax decreases as the fuel injection timing is retarded (closer to the top dead center TDC). Recognize.

そこで、ステップS223では、燃焼サイクルが完了したばかりの気筒についての燃料噴射時期と圧力上昇率最大値dPmaxとから、図6にしたがって、現在のEGR率を推定し、かつ次の燃焼サイクルにおける圧力上昇率最大値dPmaxを所定値未満とする燃料噴射時期を求めるのである。例えば、燃焼サイクルが完了したばかりの気筒での予混合燃焼モードでの燃料噴射時期が、−14[deg]であり、圧力上昇率最大値dPmaxが1000[kPa/deg]であったとすれば(図6、燃焼点A1)、EGR率は凡そ50%と想定できる。そこで、次の燃焼サイクルにおいて、圧力上昇率最大値dPmaxを500[kPa/deg]程度に制御しようとすれば、燃料噴射時期は、−6[deg]程度とすれば良いことが分かる(燃焼点A2)。ステップS223での燃料噴射時期のフィードバック制御は、圧力上昇率最大値dPmaxを、おおよそ300から500[kPa/deg]の間となるように、燃料噴射時期を制御することを目標としている。   Therefore, in step S223, the current EGR rate is estimated according to FIG. 6 from the fuel injection timing and the pressure increase rate maximum value dPmax for the cylinder that has just completed the combustion cycle, and the pressure increase in the next combustion cycle The fuel injection timing at which the rate maximum value dPmax is less than the predetermined value is obtained. For example, if the fuel injection timing in the premixed combustion mode in the cylinder that has just completed the combustion cycle is −14 [deg] and the maximum pressure increase rate dPmax is 1000 [kPa / deg] ( In FIG. 6, the combustion point A1), the EGR rate can be assumed to be about 50%. Therefore, in the next combustion cycle, it is understood that if the maximum pressure rise rate dPmax is controlled to about 500 [kPa / deg], the fuel injection timing should be about −6 [deg] (combustion point). A2). The feedback control of the fuel injection timing in step S223 is aimed at controlling the fuel injection timing so that the maximum pressure increase rate value dPmax is approximately between 300 and 500 [kPa / deg].

予混合燃焼モードに遷移する際の初期において、圧力上昇率最大値dPmaxが目標範囲より高いとして、燃料噴射時期を遅角側に制御し、燃焼サイクルを繰り返していると、次第にEGR率は高くなっていくから、圧力上昇率最大値dPmaxは次第に小さくなっていく。燃料噴射時期を−6[deg]としていると、図6に示したように、EGR率が70%程度まで高まると、圧力上昇率最大値dPmaxは200[kPa/deg]以下になってしまう(燃焼点A2→A3→A4)。この場合、圧力上昇率最大値dPmaxが目標範囲の下限から外れてしまうので、今度は燃料噴射時期を進角させ、圧力上昇率最大値dPmaxを高めることになる(燃焼点A4→A5)。これが、ステップS223として示した圧力上昇率最大値dPmaxによる燃料噴射時期のフィードバック制御である。なお、図6では、EGR率を5%ずつ変化させて、データを計測しているので、燃焼点も飛び飛びに示されている。実際の燃焼においては、EGR率、圧力上昇率最大値dPmax、燃料噴射時期などは、連続した値をとり、燃焼点も図6に示したEGR率の相違する制御線上に限られない。   Assuming that the maximum pressure increase rate dPmax is higher than the target range at the initial stage when transitioning to the premixed combustion mode, if the fuel injection timing is controlled to the retard side and the combustion cycle is repeated, the EGR rate will gradually increase. Therefore, the pressure increase rate maximum value dPmax gradually decreases. When the fuel injection timing is set to −6 [deg], as shown in FIG. 6, when the EGR rate increases to about 70%, the pressure increase rate maximum value dPmax becomes 200 [kPa / deg] or less ( Combustion point A2 → A3 → A4). In this case, since the pressure increase rate maximum value dPmax deviates from the lower limit of the target range, the fuel injection timing is advanced, and the pressure increase rate maximum value dPmax is increased (combustion point A4 → A5). This is the feedback control of the fuel injection timing by the pressure increase rate maximum value dPmax shown as step S223. In FIG. 6, since the data is measured by changing the EGR rate by 5%, the combustion points are also shown in a jumping manner. In actual combustion, the EGR rate, the pressure increase rate maximum value dPmax, the fuel injection timing, and the like take continuous values, and the combustion point is not limited to the control line with a different EGR rate shown in FIG.

D−3)第1実施形態の効果:
以上説明した燃料噴射時期の制御を行なった場合の燃焼の様子を図7、図8を用いて説明する。図7は、横軸を燃焼サイクルとして、圧力上昇率最大値dPmaxと燃料噴射時期と燃焼ノイズとの関係を示すグラフである。また図8は、横軸を時間として、窒化酸化物(NOx)の発生量と、煤の発生量を示す不透明度OPACITYと、排気再循環率(EGR率)との関係を示すグラフである。図7は、50サイクルのあたりで、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替えられた場合を例示している。図7、図8に示したデータのうち、燃焼ノイズは外部に設置した騒音計により測定した。また、NOxはNOxセンサー59により、不透明度(OPACITY)は不透明度センサー57により、それぞれ測定した。EGR率は、酸素濃度センサー53により測定した酸素濃度を用いて演算した。これらのセンサーは、吸排気系20の各所に配置されているので、予混合燃焼モードに切り替えられてからその影響が現れるまでのサイクル数や時間には、ずれが存在する。図7、図8では、そのずれを補正して示している。
D-3) Effects of the first embodiment:
A state of combustion when the fuel injection timing described above is controlled will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the pressure rise rate maximum value dPmax, the fuel injection timing, and the combustion noise with the horizontal axis as the combustion cycle. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the amount of nitrided oxide (NOx) generated, the opacity OPACITY indicating the amount of soot generated, and the exhaust gas recirculation rate (EGR rate) with the horizontal axis as time. FIG. 7 illustrates the case where the diffusion combustion mode is switched to the premixed combustion mode around 50 cycles. Of the data shown in FIGS. 7 and 8, combustion noise was measured with a noise meter installed outside. Further, NOx was measured by a NOx sensor 59, and opacity (OPACITY) was measured by an opacity sensor 57. The EGR rate was calculated using the oxygen concentration measured by the oxygen concentration sensor 53. Since these sensors are arranged at various locations in the intake / exhaust system 20, there is a difference in the number of cycles and the time from when switching to the premixed combustion mode until the effect appears. 7 and 8, the deviation is corrected and shown.

図7(A)には、本実施形態により、圧力上昇率最大値dPmaxを目標範囲とするように燃料噴射時期をフィードバック制御した場合を、実線JPIとして示した。また圧力上昇率最大値dPmaxによる燃料噴射時期のフィードバック制御を行なっていない場合を、実線JPPとして示した。燃料噴射時期のフィードバック制御を行なっていない場合は、燃料噴射時期は、図7(B)に実線JFPとして示したように、上死点TDCから見て−14[deg]に固定されている。これに対して、圧力上昇率最大値dPmaxに基づく燃料噴射時期のフィードバック制御が行なわれている場合には、燃料噴射時期は、実線JFIとして示したように、すぐに進角量の小さな値に制御される。   FIG. 7A shows a case where the fuel injection timing is feedback-controlled so that the pressure increase rate maximum value dPmax is within the target range according to the present embodiment, as a solid line JPI. A case where the feedback control of the fuel injection timing based on the maximum pressure increase rate dPmax is not performed is shown as a solid line JPP. When the feedback control of the fuel injection timing is not performed, the fuel injection timing is fixed to −14 [deg] as viewed from the top dead center TDC, as indicated by a solid line JFP in FIG. On the other hand, when the feedback control of the fuel injection timing based on the pressure increase rate maximum value dPmax is performed, the fuel injection timing is immediately reduced to a value with a small advance amount as shown by the solid line JFI. Be controlled.

このように予混合燃焼モードに切り替えられると、EGR率は、25%程度から70%程度まで、短期間のうちに変化する。この様子を、図8(C)の実線JEI,JEPに示した。なお、予混合燃焼モードに切り替えた直後のEGR率の上昇は、上述したように、第1EGRバルブ37、第2EGRバルブ22、インタークーラー通路絞り弁18の開度を変更したことにより生じる。EGR率は、各バルブの切替により漸増する。EGR率が70%まで変化するのには、所定の時間(少なくとも数秒)を要する。更に、排気再循環を実施することにより排気に残存する酸素量は減るので、EGR率は徐々に高くなっていく。予混合燃焼モードでの最終的なEGR率は、例えば約80%である。   Thus, when switched to the premixed combustion mode, the EGR rate changes from about 25% to about 70% within a short period of time. This state is shown by solid lines JEI and JEP in FIG. Note that the increase in the EGR rate immediately after switching to the premixed combustion mode is caused by changing the opening degrees of the first EGR valve 37, the second EGR valve 22, and the intercooler passage throttle valve 18, as described above. The EGR rate gradually increases by switching each valve. It takes a predetermined time (at least several seconds) for the EGR rate to change to 70%. Furthermore, since the amount of oxygen remaining in the exhaust gas is reduced by performing the exhaust gas recirculation, the EGR rate gradually increases. The final EGR rate in the premixed combustion mode is, for example, about 80%.

上述したように、拡散燃焼モード(またはモータリング)から予混合燃焼モードに切り替え、EGR率を増大しつつ、圧力上昇率最大値dPmaxによる燃料噴射時期のフィードバック制御を実施すると、図7(C)に実線JCIとして示したように、燃焼ノイズは低下する。図7(C)において、実線JCPは、燃料噴射時期のフィードバック制御を実施しない場合の燃焼ノイズである。図示するように、燃焼ノイズは、燃料噴射時期のフィードバック制御を実施することにより、燃料噴射時期のフィードバック制御を実施しない場合より、10[dB]程度低下した。   As described above, when the diffusion combustion mode (or motoring) is switched to the premixed combustion mode and the EGR rate is increased and the feedback control of the fuel injection timing based on the pressure increase rate maximum value dPmax is performed, FIG. As shown by the solid line JCI in FIG. In FIG. 7C, a solid line JCP represents combustion noise when the fuel injection timing feedback control is not performed. As shown in the figure, the combustion noise is reduced by about 10 [dB] by performing the feedback control of the fuel injection timing, compared with the case where the feedback control of the fuel injection timing is not performed.

また、燃料噴射時期のフィードバック制御を実施することにより、図8(A)(B)に示したように、NOxや煤の発生を低減することができる。図8(A)において、実線JNIは、フィードバック制御を実施した場合のNOxの発生量を、実線JNPはフィードバック制御を実施しない場合のNOxの発生量を、それぞれ示している。予混合燃焼モードに切り替えてから、約10秒に亘って、NOx発生の増加が抑制されることが分かる。   Further, by performing the feedback control of the fuel injection timing, it is possible to reduce the generation of NOx and soot as shown in FIGS. In FIG. 8A, the solid line JNI indicates the amount of NOx generated when the feedback control is performed, and the solid line JNP indicates the amount of NOx generated when the feedback control is not performed. It can be seen that the increase in NOx generation is suppressed for about 10 seconds after switching to the premixed combustion mode.

また、図8(B)において、実線JOIは、フィードバック制御を実施した場合の不透明度(OPACITY)を、実線JOPはフィードバック制御を実施しない場合の不透明度を、それぞれ示している。予混合燃焼モードに切り替える際の不透明度が改善されることが分かる。なお、圧力上昇率最大値dPmaxに基づく燃料噴射時期のフィードバック制御を実施しても、トルクの低下は見られなかった。   In FIG. 8B, a solid line JOI indicates opacity when feedback control is performed (OPACITY), and a solid line JOP indicates opacity when feedback control is not performed. It can be seen that the opacity when switching to the premixed combustion mode is improved. Even when the fuel injection timing feedback control based on the pressure increase rate maximum value dPmax was performed, no torque reduction was observed.

D−4)ローパスフィルタ(LPF)80による効果:
上述した圧力上昇率最大値dPmaxによる燃料噴射時期のフィードバック制御は、LPF80のカットオフ周波数を適正に選択したことによって得られた。この点について、以下説明する。
D-4) Effects of the low-pass filter (LPF) 80:
The feedback control of the fuel injection timing based on the pressure increase rate maximum value dPmax described above is obtained by appropriately selecting the cutoff frequency of the LPF 80. This point will be described below.

本実施形態では、LPF80のカットオフ周波数は、3KHzである。このことは、燃焼圧センサー360から、集積回路166を介して得られた電気信号から、3KHz以上の高周波成分を除いた信号により、圧力上昇率最大値dPmaxを求めていることを意味している。実際に、燃焼圧センサー360から得られた電気信号の一例を図9に示した。図において、グラフA1〜A6は、ディーゼルエンジンの負荷が異なる条件下で得られたパワースペクトルを示している。条件A1ないしA6は、以下の通りであった。
条件A1:エンジン回転数1000rpm、出力トルク24N・m
条件A2:エンジン回転数1000rpm、出力トルク47N・m
条件A3:エンジン回転数1000rpm、出力トルク94N・m
条件A4:エンジン回転数1000rpm、出力トルク76N・m
条件A5:エンジン回転数1000rpm、出力トルク153N・m
条件A6:エンジン回転数1000rpm、出力トルク156N・m
In the present embodiment, the cutoff frequency of the LPF 80 is 3 KHz. This means that the pressure rise rate maximum value dPmax is obtained from a signal obtained by removing a high frequency component of 3 KHz or more from the electric signal obtained from the combustion pressure sensor 360 via the integrated circuit 166. . An example of an electrical signal actually obtained from the combustion pressure sensor 360 is shown in FIG. In the figure, graphs A1 to A6 show power spectra obtained under different conditions of the load of the diesel engine. Conditions A1 to A6 were as follows.
Condition A1: Engine speed 1000 rpm, output torque 24 N · m
Condition A2: engine speed 1000 rpm, output torque 47 N · m
Condition A3: engine speed 1000 rpm, output torque 94 N · m
Condition A4: engine speed 1000 rpm, output torque 76 N · m
Condition A5: engine speed 1000 rpm, output torque 153 N · m
Condition A6: engine speed 1000 rpm, output torque 156 N · m

図9によれば、燃焼圧センサー360からの電気信号には、幅広い周波数成分が含まれていることが分かる。このうち、高周波領域の大部分の信号は、エンジンの振動やノッキングなどに起因するノイズであると考えられる。ディーゼルエンジン10の圧力上昇率最大値dPmaxを求めるため、これまでは、周波数成分が1KHzまでの信号を処理していた。高周波成分まで取り込んで処理すると、燃焼圧センサー360からの電気信号に含まれるノイズにより、圧力上昇率最大値dPmaxの演算精度が低下すると考えられるからである。   According to FIG. 9, it can be seen that the electrical signal from the combustion pressure sensor 360 includes a wide range of frequency components. Of these, most signals in the high-frequency region are considered to be noise caused by engine vibration or knocking. In order to obtain the maximum pressure rise rate value dPmax of the diesel engine 10, a signal having a frequency component up to 1 KHz has been processed so far. This is because if the high-frequency component is captured and processed, the calculation accuracy of the pressure increase rate maximum value dPmax is considered to be reduced due to noise included in the electrical signal from the combustion pressure sensor 360.

ところが発明者等は、LPF80のカットオフ周波数を所定の周波数に設定すると、圧力上昇率最大値dPmaxの演算精度が大幅に上昇することを見出した。実際、図6に示した圧力上昇率最大値dPmaxは、カットオフ周波数が3KHzのLPF80を用いて求めたものであり、図7、図8は、そのLPF80を用いて、ディーゼルエンジン10を制御した場合の各特性を示している。LPF80のカットオフ周波数を1KHzとしたのでは、圧力上昇率最大値dPmaxの誤差が大きくなり、燃料噴射時期の制御にも誤差が生じた。   However, the inventors have found that when the cutoff frequency of the LPF 80 is set to a predetermined frequency, the calculation accuracy of the pressure increase rate maximum value dPmax is significantly increased. Actually, the pressure rise rate maximum value dPmax shown in FIG. 6 is obtained using an LPF 80 having a cutoff frequency of 3 KHz, and FIGS. 7 and 8 control the diesel engine 10 using the LPF 80. Each characteristic is shown. When the cut-off frequency of the LPF 80 is set to 1 KHz, the error of the pressure increase rate maximum value dPmax becomes large, and an error also occurs in the control of the fuel injection timing.

図10は、LPF80のカットオフ周波数と圧力上昇率最大値dPmaxの演算精度との関係を示すグラフである。このグラフは次のようにして求めた。図1に示したディーゼルエンジン10に計測用の燃焼圧センサー(キスラー社製、ポリステーブル・クォーツ素子を用いた筒内圧センサー)を取り付け、その出力を燃焼圧測定装置に接続した。この燃焼圧センサーと燃焼圧測定装置との組合わせは、燃焼圧を精度良く測定する専用の装置を構成し、ディーゼルエンジン10の実際の圧力上昇率最大値dPmax(図10の横軸に示す実dPmax)を測定しているとみなせる程度の精度を有する。   FIG. 10 is a graph showing the relationship between the cutoff frequency of the LPF 80 and the calculation accuracy of the pressure increase rate maximum value dPmax. This graph was obtained as follows. A combustion pressure sensor for measurement (manufactured by Kistler, in-cylinder pressure sensor using a polystable quartz element) was attached to the diesel engine 10 shown in FIG. 1, and its output was connected to a combustion pressure measuring device. This combination of the combustion pressure sensor and the combustion pressure measuring device constitutes a dedicated device for accurately measuring the combustion pressure, and the actual pressure increase rate maximum value dPmax of the diesel engine 10 (actually indicated on the horizontal axis of FIG. 10). dPmax) has an accuracy that can be regarded as being measured.

同時に、グロープラグ100に内蔵された燃焼圧センサー360を用い、LPF80を介して読み取った燃焼圧から、ECU70において圧力上昇率最大値dPmaxを演算した。この演算値dPmaxを、図10の縦軸にとり、専用の燃焼圧測定装置により求めた実dPmaxに対して、その時の演算dPmaxの値を、図10にプロットした。図10において、「△」は、LPF80のカットオフ周波数を3KHzとした場合(条件B1)のデータを、「◇」はカットオフ周波数1KHzの場合(条件B2)のデータを、それぞれ示している。図10には、それぞれの条件のデータに基づいて、最小二乗法を用いて求めた回帰直線RV1、RV2も示した。   At the same time, the pressure increase rate maximum value dPmax was calculated in the ECU 70 from the combustion pressure read through the LPF 80 using the combustion pressure sensor 360 incorporated in the glow plug 100. The calculated value dPmax is plotted on the vertical axis of FIG. 10, and the value of the calculated dPmax at that time is plotted in FIG. 10 with respect to the actual dPmax obtained by a dedicated combustion pressure measuring device. In FIG. 10, “Δ” indicates data when the cutoff frequency of the LPF 80 is 3 KHz (condition B1), and “◇” indicates data when the cutoff frequency is 1 KHz (condition B2). FIG. 10 also shows regression lines RV1 and RV2 obtained by using the method of least squares based on the data of each condition.

図10に示した回帰直線RV1の場合のデータの相関係数の二乗(R:寄与率)は、条件B1では、0.9933であったのに対し、条件B2では、0.7725であった。即ち、条件B1(カットオフ周波数3KHz)では、実dPmaxと演算dPmaxとは極めて高い相関を示したのに対して、条件B2(カットオフ周波数1KHz)では、相関はかなり低下した。しかも、回帰直線の傾きは、条件B1では、係数0.96であって、実dPmaxと演算dPmaxとは、ほぼ一対一の関係が見られたのに対して、条件B2では、係数は0.68であり、実dPmaxと演算dPmaxとの間に十分な対応関係があるとは言えなかった。 The square of the correlation coefficient (R 2 : contribution rate) of the data in the case of the regression line RV1 shown in FIG. 10 was 0.9933 in the condition B1, whereas it was 0.7725 in the condition B2. It was. In other words, the actual dPmax and the calculated dPmax showed a very high correlation under the condition B1 (cutoff frequency 3 KHz), whereas the correlation decreased considerably under the condition B2 (cutoff frequency 1 KHz). In addition, the slope of the regression line has a coefficient of 0.96 under the condition B1, and the actual dPmax and the calculated dPmax have a substantially one-to-one relationship, whereas under the condition B2, the coefficient is 0. Therefore, it cannot be said that there is a sufficient correspondence between the actual dPmax and the calculation dPmax.

発明者等は、図9に示したグラフから、どのような周波数成分が支配的であるかを検討するために、ディーゼルエンジン10の運転条件を変えて、同様の測定を行なった。この結果を、図11に示した。図11は、条件C1、条件D1ないしD6における実dPmaxと演算dPmaxとの関係をプロットしたものである。エンジンの運転条件は以下の通りである。なお、LPF80のカットオフ周波数は、条件C1では3KHzとし、条件D1ないしD6では1KHzとした。
エンジンの運転条件:
条件C1:エンジンの出力トルク24Nm、図中符号△
条件D1:エンジンの出力トルク24Nm、図中符号◇
条件D2:エンジンの出力トルク47Nm、図中符号□
条件D3:エンジンの出力トルク94Nm、図中符号×
条件D4:エンジンの出力トルク76Nm、図中符号*
条件D5:エンジンの出力トルク153Nm、図中符号○
条件D6:エンジンの出力トルク156Nm、図中符号+
The inventors made similar measurements by changing the operating conditions of the diesel engine 10 in order to examine what frequency components are dominant from the graph shown in FIG. The results are shown in FIG. FIG. 11 is a plot of the relationship between the actual dPmax and the calculated dPmax under the condition C1 and the conditions D1 to D6. The operating conditions of the engine are as follows. Note that the cut-off frequency of the LPF 80 was 3 KHz in the condition C1, and 1 KHz in the conditions D1 to D6.
Engine operating conditions:
Condition C1: engine output torque 24 Nm, symbol Δ in the figure
Condition D1: Engine output torque 24 Nm, symbol in the figure ◇
Condition D2: Engine output torque 47 Nm, symbol □ in the figure
Condition D3: engine output torque 94 Nm, symbol x in the figure
Condition D4: engine output torque 76 Nm, symbol in the figure *
Condition D5: engine output torque 153 Nm, symbol in the figure ○
Condition D6: engine output torque 156 Nm, sign + in the figure

図11において、直線RV3は、条件C1でのデータに基づいて、図10と同様に求めた回帰直線である。また直線RV4は、条件D1,D3、D4のデータ(図中、◇、×、*)に基づいて同様に求めた回帰直線である。図11に領域ad56で示した範囲のデータ(符号○、+)は、条件D5と条件D6でのデータであり、一見、実dPmaxと演算dPmaxとが、カットオフ周波数が3KHzの場合と同様の相関を示すように見えるが、実際には、相関係数の二乗(R:寄与率)が小さいだけでなく、回帰直線の傾きも小さな値となり、両者の間に一対一の関係が成り立っていないことが分かる。また、条件D2でのデータは、図11に領域ad2として示したように、他のデータとは重ならない領域に分布していた。つまり、LPF80のカットオフ周波数を1KHzとしたのでは、ディーゼルエンジン10の運転条件により、実dPmaxと演算dPmaxとの相関関係が変化した。このため、実際の圧力上昇率最大値dPmaxを適切に求めるには、少なくとも1KHzを超える帯域のデータが必要なことが分かった。そこで、発明者等は、更にLPF80のカットオフ周波数を変えて、実dPmaxと演算dPmaxとを求め、両者の相関係数がどのような値を取るかを検討した。この結果を図12に示す。 In FIG. 11, a straight line RV3 is a regression line obtained in the same manner as in FIG. 10 based on the data under the condition C1. The straight line RV4 is a regression line obtained in the same manner based on the data of the conditions D1, D3, and D4 (in the figure, ◇, x, *). The data in the range indicated by the area ad56 in FIG. 11 (symbols ◯, +) is the data under the conditions D5 and D6. At first glance, the actual dPmax and the calculation dPmax are the same as when the cutoff frequency is 3 kHz Although it seems to show a correlation, in reality, not only the square of the correlation coefficient (R 2 : contribution rate) is small, but also the slope of the regression line becomes a small value, and a one-to-one relationship is established between the two. I understand that there is no. Further, the data under the condition D2 is distributed in a region that does not overlap with other data, as shown as a region ad2 in FIG. That is, when the cut-off frequency of the LPF 80 is 1 KHz, the correlation between the actual dPmax and the calculated dPmax changes depending on the operating conditions of the diesel engine 10. For this reason, it was found that in order to appropriately obtain the actual pressure increase rate maximum value dPmax, data in a band exceeding at least 1 KHz is required. Therefore, the inventors further changed the cut-off frequency of the LPF 80 to obtain the actual dPmax and the calculated dPmax, and examined what value the correlation coefficient of the two takes. The result is shown in FIG.

図12では、横軸にLPF80のカットオフ周波数を取り、縦軸に実dPmaxと演算dPmaxとの相関係数Rを取っている。図から分かるように、カットオフ周波数が1.6KHz以上では、相関係数Rは高い値を示すのに対して、カットオフ周波数が1.6KHzを下回ると急減に悪化することが分かる。特に、カットオフ周波数が1.6KHz〜6.0KHzの範囲GLでは、相関係数Rは、0.95を上回る高い値を示した。カットオフ周波数が6KHzを上回る場合に、相関係数Rは漸減しているが、これはディーゼルエンジン10に生じるノッキングや、エンジンの振動から生じる高調波などのノイズ成分によるものと考えられる。こうしたノイズは、実際のエンジン制御では、完全に除去することはできないので、カットオフ周波数を1.6〜6.0KHzとすることは、実際のディーゼルエンジン制御において有効である。図12から分かるように、ローパスフィルタ80のカットオフ周波数を2.8〜5.0KHzの間とした場合の相関係数は、極めて高く、カットオフ周波数は、この間の値に設定することが特に好ましい。   In FIG. 12, the horizontal axis represents the cut-off frequency of the LPF 80, and the vertical axis represents the correlation coefficient R between the actual dPmax and the calculated dPmax. As can be seen from the figure, the correlation coefficient R shows a high value when the cut-off frequency is 1.6 KHz or higher, whereas it rapidly deteriorates when the cut-off frequency falls below 1.6 KHz. In particular, in the range GL where the cut-off frequency is 1.6 KHz to 6.0 KHz, the correlation coefficient R showed a high value exceeding 0.95. When the cut-off frequency exceeds 6 KHz, the correlation coefficient R gradually decreases. This is considered to be due to noise components such as knocking generated in the diesel engine 10 and harmonics generated from engine vibration. Since such noise cannot be completely removed by actual engine control, setting the cut-off frequency to 1.6 to 6.0 KHz is effective in actual diesel engine control. As can be seen from FIG. 12, the correlation coefficient when the cut-off frequency of the low-pass filter 80 is between 2.8 and 5.0 KHz is extremely high, and the cut-off frequency is particularly preferably set to a value therebetween. preferable.

本実施形態のディーゼルエンジン制御装置200によれば、上記効果に加えて、あるいは上記効果とは別に、圧力上昇率最大値dPmaxを精度良く検出する構成を簡略化できることから、装置の小型化、低コスト化、省資源化に資することができ、延いては制御装置の製造の容易化を図ることができる。更に、圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を精度良く求めることができることから、これらのパラメータを用いた制御設計の容易化、制御上の自由度の向上などを図ることも容易である。   According to the diesel engine control apparatus 200 of the present embodiment, in addition to the above effects or separately from the above effects, the configuration for accurately detecting the pressure increase rate maximum value dPmax can be simplified. This can contribute to cost reduction and resource saving, and can facilitate the manufacture of the control device. Further, since the maximum value of the pressure increase rate or the maximum value of the heat generation rate can be obtained with high accuracy, it is easy to facilitate control design using these parameters and improve the degree of freedom in control.

E.第2実施形態:
E−1)燃料噴射時期のフィードバック制御:
第2実施形態では、第1実施形態と同じハードウェア構成を用い、燃料噴射時期のフィードバック制御のみ異なる。第2実施形態における燃料噴射時期のフィードバック制御の詳細を図13に示した。図13に示した制御ルーチンは、図5に示した制御ルーチンのステップS222までは、第1実施形態と同様なので、制御ルーチンの前半部分は、図示を省略している。
E. Second embodiment:
E-1) Feedback control of fuel injection timing:
In the second embodiment, the same hardware configuration as that of the first embodiment is used, and only the feedback control of the fuel injection timing is different. Details of the feedback control of the fuel injection timing in the second embodiment are shown in FIG. Since the control routine shown in FIG. 13 is the same as that of the first embodiment up to step S222 of the control routine shown in FIG. 5, the first half of the control routine is not shown.

第2実施形態では、ステップS222において、圧力上昇率最大値dPmaxの演算を行なった後、圧力上昇率最大値dPmaxによる制御範囲を超えたか否かの判断を行なう(ステップS230)。圧力上昇率最大値dPmaxの演算は、第1実施形態同様、カットオフ周波数が3KHzのLPF80を介して読み取ったデータに基づいて行なう。演算した圧力上昇率最大値dPmaxによる燃料噴射時期のフィードバック制御によって上死点TDC側に制御された燃料噴射時期が、圧力上昇率最大値dPmaxの低下に伴って、進角側に制御され、クランク角で、−14[deg]を超えて進角された場合、制御範囲を超えたと判断される。   In the second embodiment, after calculating the pressure increase rate maximum value dPmax in step S222, it is determined whether or not the control range based on the pressure increase rate maximum value dPmax is exceeded (step S230). The pressure increase rate maximum value dPmax is calculated based on data read through the LPF 80 having a cutoff frequency of 3 KHz, as in the first embodiment. The fuel injection timing controlled to the top dead center TDC side by feedback control of the fuel injection timing based on the calculated pressure increase rate maximum value dPmax is controlled to the advance side as the pressure increase rate maximum value dPmax decreases, If the angle is advanced by more than −14 [deg], it is determined that the control range has been exceeded.

ステップS230での判断が、「NO」であれば、圧力上昇率最大値dPmaxによる制御範囲にあるとして、第1実施形態と同様、圧力上昇率最大値dPmaxによる燃料噴射時期のフィードバック制御を実施する(ステップS223)。他方、ステップS230での判断が「YES」、つまり圧力上昇率最大値dPmaxでの制御範囲を超えたと判断された場合には、燃焼質量割合(MFB)を演算する処理を行なう(ステップS231)。燃焼質量割合(MFB)は、一つの燃焼サイクルにおける最大熱発生Qmaxに対する、あるクランク角caまでの熱発生Qcaの割合を示す。つまり、
MFBca=100・Qca/Qmax
である。第2実施形態では、燃焼質量割合(MFB)として、クランク角30度までの割合であるMFB30を用いた。なお、燃焼質量割合(MFB)も、燃焼圧センサー360からの信号を用いて演算しており、その値も、LPF80のカットオフ周波数を3KHzとすることにより、精度良く求めることができる。
If the determination in step S230 is “NO”, it is determined that the pressure is within the control range based on the maximum pressure increase rate value dPmax, and the fuel injection timing feedback control based on the maximum pressure increase rate value dPmax is performed as in the first embodiment. (Step S223). On the other hand, if the determination in step S230 is “YES”, that is, if it is determined that the control range at the pressure increase rate maximum value dPmax has been exceeded, processing for calculating the combustion mass ratio (MFB) is performed (step S231). The combustion mass ratio (MFB) indicates the ratio of the heat generation Qca up to a certain crank angle ca to the maximum heat generation Qmax in one combustion cycle. That means
MFBca = 100 · Qca / Qmax
It is. In 2nd Embodiment, MFB30 which is a ratio to a crank angle of 30 degree | times was used as a combustion mass ratio (MFB). The combustion mass ratio (MFB) is also calculated using a signal from the combustion pressure sensor 360, and the value can also be obtained with high accuracy by setting the cutoff frequency of the LPF 80 to 3 KHz.

燃料噴射時期とMFB30との関係を、EGR率をパラメータとして示したのが図14である。図示するように、MFB30は、クランク角caが−22度以上の広範囲に亘って、燃料噴射時期に対して単調増加の関係を有する。しかも、高いEGR率において、この傾向は一層明確である。従って、MFB30を演算すると、次にこのMFB30を用いて燃料噴射時期のフィードバック制御を実施する(ステップS232)。その後、「NEXT」に抜けて、本制御ルーチンを終了する。   FIG. 14 shows the relationship between the fuel injection timing and the MFB 30 using the EGR rate as a parameter. As shown in the figure, the MFB 30 has a monotonically increasing relationship with the fuel injection timing over a wide range where the crank angle ca is −22 degrees or more. Moreover, this trend is even clearer at high EGR rates. Therefore, when MFB30 is calculated, feedback control of fuel injection timing is performed using this MFB30 (step S232). Thereafter, the process goes to “NEXT” and the present control routine is terminated.

以上説明した第2実施形態のエンジンの制御装置によれば、EGR率を高める制御を伴って予混合燃焼モードによる燃焼に切り替えられた場合、圧力上昇率最大値dPmaxを精度良く求め、これによる燃料噴射時期のフィードバック制御に移行する。その後、EGR率が高まり、燃料噴射時期が−14[deg]程度まで進角された後は、MFB30による燃料噴射時期のフィードバック制御に切り替えられる。EGR率が高くなると、圧力上昇率最大値dPmaxを一定に保つように燃料噴射時期を制御することで、燃料噴射時期は進角側に制御される。その後、EGR率(吸気酸素濃度)が一定値に収束すると、燃料噴射時期を制御した際の圧力上昇率最大値dPmaxの変化は相対的に小さくなる。他方、この領域では、燃料噴射時期の変化に対してMFB30は、十分な感度を有している。そこで、この領域では、MFB30を用いて燃料噴射時期のフィードバック制御を行なうことにより、熱効率の更に良い予混合燃焼を行なうことができる。   According to the engine control apparatus of the second embodiment described above, when switching to the combustion in the premixed combustion mode with the control for increasing the EGR rate, the pressure rise rate maximum value dPmax is accurately obtained, and the fuel obtained thereby Shifts to injection timing feedback control. Thereafter, after the EGR rate is increased and the fuel injection timing is advanced to about −14 [deg], the control is switched to the feedback control of the fuel injection timing by the MFB 30. When the EGR rate increases, the fuel injection timing is controlled to advance by controlling the fuel injection timing so as to keep the pressure increase rate maximum value dPmax constant. Thereafter, when the EGR rate (intake oxygen concentration) converges to a constant value, the change in the maximum pressure increase rate dPmax when the fuel injection timing is controlled becomes relatively small. On the other hand, in this region, the MFB 30 has sufficient sensitivity to changes in the fuel injection timing. Therefore, in this region, by performing feedback control of the fuel injection timing using the MFB 30, premixed combustion with better thermal efficiency can be performed.

E−2)第2実施形態の効果:
第2実施形態における制御例を、図15、図16に示した。各図は、第1実施形態と同様に、予混合燃焼モードに切り替えられた際の圧力上昇率最大値dPmax、燃料噴射時期、燃焼ノイズ、NOxの発生量、不透明度、EGR率の変化を示す。また、図16(B)には、未燃炭化水素の全量であるTHCを示した。また、各図の実線のうち、末尾がIのものは第2実施形態での特性を、末尾がPのものは1実施形態での特性を、それぞれ示している。
E-2) Effects of the second embodiment:
Examples of control in the second embodiment are shown in FIGS. As in the first embodiment, each figure shows changes in the pressure rise rate maximum value dPmax, fuel injection timing, combustion noise, NOx generation amount, opacity, and EGR rate when switched to the premixed combustion mode. . FIG. 16B shows THC, which is the total amount of unburned hydrocarbons. Also, among the solid lines in each figure, those with the suffix I indicate the characteristics in the second embodiment, and those with the suffix P indicate the characteristics in the first embodiment.

図15(B)に示したように、220サイクル近傍で、圧力上昇率最大値dPmaxによる制御から、MFB30による制御に切り替わっている。この結果、燃料噴射時期は、圧力上昇率最大値dPmaxによる制御を継続した場合(実線KFP)と比べて、大幅に進角側に制御することができることが分かる。また、THCが改善されていることが分かる。なお、燃焼ノイズ、NOx、不透明度、などは第1実施形態と比べて、有意の差は認められなかった。   As shown in FIG. 15B, in the vicinity of 220 cycles, the control is switched from the control based on the maximum pressure increase rate dPmax to the control based on the MFB 30. As a result, it can be seen that the fuel injection timing can be controlled to the advance side as compared with the case where the control with the maximum pressure increase rate dPmax is continued (solid line KFP). It can also be seen that THC is improved. Note that no significant differences were observed in combustion noise, NOx, opacity, and the like as compared to the first embodiment.

従って、第2実施形態のエンジンの制御装置によれば、圧力上昇率最大値dPmaxを精度良く求めて、予混合燃焼モードへの過渡時において、燃料噴射時期の制御を効果的に行なうことができ、第1実施形態と同様の効果を奏する上、更に、THCを改善できるという優れた効果を奏する。また、燃料噴射時期を、第1実施例と比べて一層進角側に制御することができる。   Therefore, according to the engine control apparatus of the second embodiment, the maximum pressure increase rate dPmax can be accurately obtained, and the fuel injection timing can be effectively controlled during the transition to the premixed combustion mode. In addition to the same effects as in the first embodiment, there is an excellent effect that THC can be further improved. Further, the fuel injection timing can be further controlled to the advance side as compared with the first embodiment.

F.変形例:
F−1)変形例1:
上記各実施形態では、LPF80のカットオフ周波数を3KHzとしたが、図12に示したように、LPF80のカットオフ周波数は、1.6KHz〜6.0KHzの間であれば、適宜選択可能である。なお、ノッキングなどの振動ノイズを低減できれば、カットオフ周波数は、更に高い値とすることも可能である。また、ローパスフィルタ(LPF)80は、ECU70内に設ける代わりに、集積回路166内に設けても良い。また、ECU70内の入力ポート75内に設けるものとしても良い。更に、ディスクリートな回路構成によるローパスフィルタの構成に代えて、CPU71がソフトウェアによりデータの移動平均を取るといった手法により、同様のローパスフィルタを構成することも差し支えない。また、カットオフ周波数に下限と上限を設け、ローパスフィルタを、見かけ上、バンドパスフィルタとして構成することも可能である。カットオフ周波数の上限は、上述したように、1.6KHz〜6.0KHzの間とし、下限を0.1KHz等にして、圧力上昇率最大値dPmaxなどの演算に不要な領域の周波成分を除くものとしても良い。
F. Variation:
F-1) Modification 1:
In each of the above embodiments, the cutoff frequency of the LPF 80 is 3 KHz. However, as shown in FIG. 12, the cutoff frequency of the LPF 80 can be appropriately selected as long as it is between 1.6 KHz and 6.0 KHz. . If vibration noise such as knocking can be reduced, the cut-off frequency can be set to a higher value. Further, the low pass filter (LPF) 80 may be provided in the integrated circuit 166 instead of being provided in the ECU 70. Moreover, it is good also as what is provided in the input port 75 in ECU70. Furthermore, instead of the configuration of the low-pass filter having a discrete circuit configuration, a similar low-pass filter may be configured by a method in which the CPU 71 takes a moving average of data by software. It is also possible to provide a lower limit and an upper limit for the cutoff frequency, and to configure the low-pass filter as a band-pass filter. As described above, the upper limit of the cut-off frequency is between 1.6 KHz and 6.0 KHz, the lower limit is set to 0.1 KHz, etc., and the frequency components in the region unnecessary for calculation such as the maximum pressure increase rate dPmax are excluded. It is good as a thing.

F−2)変形例2:
上記各実施形態において、予混合燃焼モードへの過渡時に、グロープラグ100への通電を行なうものとしても良い。予混合燃焼モードに切り替える際に、グロープラグ100への通電を行なって、1000℃以上(好ましくは1300℃)程度にグロープラグ100を加熱すると、ディーゼルエンジン10のサイクル変動が小さくなることが確認された。グロープラグ100を通電しない場合と比べて、グロープラグ100への通電を行なった場合に、トルクが上昇し、トルクのサイクル変動が抑えられるのである。このため、同じトルク、同じトルクのサイクル変動を実現するために、燃料噴射時期の制御範囲を幾分か(例えば1CA[deg]程度)、遅角側に広げることができる。予混合燃焼モードにおいて、燃料噴射時期を1CA[deg]だけ遅角側に制御できると、燃焼ノイズ、NOx、THC、不透明度を低減することができる。
F-2) Modification 2:
In each of the above embodiments, the glow plug 100 may be energized when transitioning to the premixed combustion mode. When switching to the premixed combustion mode, energizing the glow plug 100 to heat the glow plug 100 to about 1000 ° C. or more (preferably 1300 ° C.) confirms that the cycle fluctuation of the diesel engine 10 is reduced. It was. Compared with the case where the glow plug 100 is not energized, the torque increases when the glow plug 100 is energized, and the cycle fluctuation of the torque is suppressed. For this reason, in order to realize the same torque and cycle fluctuation of the same torque, the control range of the fuel injection timing can be expanded somewhat (for example, about 1 CA [deg]) to the retard side. In the premixed combustion mode, if the fuel injection timing can be controlled to the retard side by 1 CA [deg], combustion noise, NOx, THC, and opacity can be reduced.

F−3)変形例3:
上記各実施形態では、筒内圧に関連するパラメータとして、圧力上昇率最大値dPmaxを用いたが、他のパラメータを用いることも可能である。例えば、熱発生率最大値dQmaxを用いることも差し支えない。熱発生率dQは、所定のクランク角CA毎の熱の発生量に相当し、測定された筒内圧力Pから所定のクランク角CA毎に演算して求めることができる。この熱発生率dQのうち、燃焼サイクル中で最も大きな値を、熱発生率最大値dQmaxと呼んでいる。この熱発生率最大値dQmaxは、圧力上昇率最大値dPmaxと強い相関を示すパラメータなので、熱発生率最大値dQmaxを用いても、第1、第2実施形態と同様の燃料噴射時期制御を実施することができる。
F-3) Modification 3:
In each of the above embodiments, the pressure increase rate maximum value dPmax is used as a parameter related to the in-cylinder pressure, but other parameters may be used. For example, the maximum heat generation rate dQmax may be used. The heat generation rate dQ corresponds to the amount of heat generated for each predetermined crank angle CA, and can be obtained by calculating from the measured in-cylinder pressure P for each predetermined crank angle CA. Among the heat generation rates dQ, the largest value in the combustion cycle is called the heat generation rate maximum value dQmax. The maximum heat release rate value dQmax is a parameter that has a strong correlation with the maximum pressure increase rate value dPmax. Therefore, even if the heat release rate maximum value dQmax is used, the same fuel injection timing control as in the first and second embodiments is performed. can do.

この他、熱発生量Qなども用いることができる。これらの値を計算し、その値が、所定の目標範囲となるように燃料噴射時期をフィードバック制御することにより、燃焼ノイズ、NOx、不透明度のうち、少なくとも1つを改善することができる。   In addition, a heat generation amount Q or the like can also be used. By calculating these values and performing feedback control of the fuel injection timing so that the value falls within a predetermined target range, at least one of combustion noise, NOx, and opacity can be improved.

F−4)変形例4:
上記実施形態では、筒内圧は、燃焼圧センサー360を内蔵したグロープラグ100により測定したが、燃焼圧センサー360は、グロープラグ100とは独立に設けるものとしても良い。この場合には、燃焼圧センサー360の配置を自由に設定することができる。
F-4) Modification 4:
In the above embodiment, the in-cylinder pressure is measured by the glow plug 100 including the combustion pressure sensor 360. However, the combustion pressure sensor 360 may be provided independently of the glow plug 100. In this case, the arrangement of the combustion pressure sensor 360 can be freely set.

F−5)変形例5:
上記実施例では、燃料噴射時期のフィードバック制御は、図6、図14などの制御特性を前提とし、圧力上昇率最大値dPmaxを所定の範囲(例えば400ないし800kPa/degの範囲)とするように行なった。これに対して、圧力上昇率最大値dPmaxの上限値(例えば800kPa/deg)を決めておき、圧力上昇率最大値dPmaxがこの上限値を上回ったら、燃料噴射時期を、所定クランク角CA(例えば2CAdeg)だけ遅角側に制御し、この上限値を下回っていれば、所定クランク角CA(例えば、1CAdeg)だけ進角側に制御する、といった手法で、燃料噴射時期をフィードバック制御しても良い。この手法によれば、圧力上昇率最大値dPmaxを上限値と比較するだけの単純な判断により、燃料噴射時期を制御することができる。なお、上限値には、所定の幅のヒステリシスを設けても良い。
F-5) Modification 5:
In the above embodiment, the feedback control of the fuel injection timing is based on the control characteristics shown in FIGS. 6 and 14, and the pressure rise rate maximum value dPmax is set within a predetermined range (for example, a range of 400 to 800 kPa / deg). I did it. On the other hand, an upper limit value (for example, 800 kPa / deg) of the maximum pressure increase rate value dPmax is determined, and when the maximum pressure increase rate value dPmax exceeds the upper limit value, the fuel injection timing is set to a predetermined crank angle CA (for example, The fuel injection timing may be feedback-controlled by a method of controlling to the retard side by 2 CAdeg) and controlling to the advance side by a predetermined crank angle CA (for example, 1 CAdeg) if it is below the upper limit. . According to this method, the fuel injection timing can be controlled by a simple determination that merely compares the pressure increase rate maximum value dPmax with the upper limit value. The upper limit value may be provided with a hysteresis having a predetermined width.

F−6)変形例6:
上記実施例では、各気筒毎に設けられたグロープラグ100に燃焼圧センサー360を設けたが、多気筒エンジンの場合、全ての気筒に燃焼圧センサーを設ける必要は必ずしもなく、例えば4気筒のうちの1気筒のみ、あるいは2気筒のみに燃焼圧センサーを設ける構成としても良い。燃焼圧センサーの設けられていない気筒の筒内圧あるいは圧力上昇率最大値dPmaxは、他の気筒について求めた値を用いて推定すれば良い。あるいは、燃焼圧センサーの設けられていない気筒の燃料噴射時期は燃焼圧センサーが設けられている気筒の燃料噴射時期に倣って制御するものとしても良い。
F-6) Modification 6:
In the above embodiment, the combustion pressure sensor 360 is provided in the glow plug 100 provided for each cylinder. However, in the case of a multi-cylinder engine, it is not always necessary to provide the combustion pressure sensor in all cylinders. Alternatively, a combustion pressure sensor may be provided for only one cylinder or only two cylinders. The in-cylinder pressure or the pressure increase rate maximum value dPmax of the cylinder not provided with the combustion pressure sensor may be estimated using the values obtained for the other cylinders. Alternatively, the fuel injection timing of the cylinder not provided with the combustion pressure sensor may be controlled following the fuel injection timing of the cylinder provided with the combustion pressure sensor.

F−7)変形例7:
上記実施例では、燃料噴射時期のフィードバック制御は、着目した気筒の圧力上昇率最大値dPmaxや熱発生率最大値dQmaxを用いて、その気筒の次の燃焼サイクルの燃料噴射時期を制御するものとしたが、同じ気筒の次の燃焼サイクルではなく、他の気筒、例えば次に燃料噴射を行なう気筒の燃料噴射時期のフィードバック制御に用いるものとしても良い。また燃料噴射時期の演算が間に合わなければ、次の次の燃焼サイクルに適用しても良い。なお、圧力上昇率最大値dPmaxなどを用いた燃料噴射時期の制御は、必ずしもフィードバック制御に限られず、PID制御全般が適用でき、燃料噴射時期の変更に対するパラメータの変化の再現性が十分に得られる場合には、オープン制御であっても差し支えない。
F-7) Modification 7:
In the above embodiment, the fuel injection timing feedback control is to control the fuel injection timing of the next combustion cycle of the cylinder using the pressure rise rate maximum value dPmax and the heat generation rate maximum value dQmax of the focused cylinder. However, it may be used not for the next combustion cycle of the same cylinder but for feedback control of the fuel injection timing of another cylinder, for example, the cylinder that performs the next fuel injection. If the calculation of the fuel injection timing is not in time, it may be applied to the next combustion cycle. Note that the control of the fuel injection timing using the pressure rise rate maximum value dPmax or the like is not necessarily limited to the feedback control, and general PID control can be applied, and the reproducibility of the change of the parameter with respect to the change of the fuel injection timing can be sufficiently obtained. In some cases, open control may be used.

F−8)変形例8:
上記実施形態では、圧力上昇率最大値または熱発生率最大値により燃料噴射時期を制御したが、本発明のローパスフィルタを用いて得られた圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて、ディーゼルエンジンなどの内燃機関の他の運転状態、例えば燃焼ノイズを制御しても良い。図17は、上記実施形態においてECU70が求めた演算dPmaxと燃焼ノイズとの関係を示したグラフである。図におる演算dPmaxは、カットオフ周波数が3KHzのローパスフィルタを介して得られた圧力センサー360の信号から求めた圧力上昇率最大値である。図示するように、演算dPmaxと燃焼ノイズとは、強い相関を示した。従って、演算dPmaxを求めることで、ディーゼルエンジン10の実際の燃焼ノイズを知ることができる。このため、ディーゼルエンジン10に対する要求出力を満たしつつ、演算dPmaxを制御すれば、燃焼ノイズを低減することができる。かかる制御は、予混合燃焼モードで運転する場合はもとより、拡散燃焼モードで運転する場合でも実施することができる。もとより、両燃焼モードの過渡時にも実施することができる。
F-8) Modification 8:
In the above embodiment, the fuel injection timing is controlled by the maximum pressure increase rate or the maximum heat generation rate. However, the maximum pressure increase rate or the maximum heat generation rate obtained using the low-pass filter of the present invention is used. Other operating states of the internal combustion engine such as a diesel engine, for example, combustion noise, may be controlled. FIG. 17 is a graph showing the relationship between the calculation dPmax obtained by the ECU 70 and the combustion noise in the above embodiment. The calculation dPmax in the figure is the maximum pressure increase rate obtained from the signal of the pressure sensor 360 obtained through a low-pass filter with a cutoff frequency of 3 KHz. As shown in the figure, the calculation dPmax and the combustion noise showed a strong correlation. Therefore, the actual combustion noise of the diesel engine 10 can be known by obtaining the calculation dPmax. For this reason, if the calculation dPmax is controlled while satisfying the required output for the diesel engine 10, combustion noise can be reduced. Such control can be performed not only when operating in the premixed combustion mode but also when operating in the diffusion combustion mode. Of course, it can also be carried out during the transition between both combustion modes.

こうした燃焼ノイズの制御を行なう場合のローパスフィルタ80のカットオフ周波数は、上述した実施形態同様、1.6KHzから6.0KHzの範囲であれば良く、より好ましくは2.8KHzから5.0KHzである。カットオフ周波数が1KHzのローパスフィルタを用いた場合には、演算dPmaxと燃焼ノイズとの間には、十分な相関が得られず、演算dPmaxにより燃焼ノイズを制御することはできなかった。   The cut-off frequency of the low-pass filter 80 when performing such combustion noise control may be in the range of 1.6 KHz to 6.0 KHz, more preferably 2.8 KHz to 5.0 KHz, as in the above-described embodiment. . When a low-pass filter having a cutoff frequency of 1 KHz was used, a sufficient correlation could not be obtained between the calculation dPmax and the combustion noise, and the combustion noise could not be controlled by the calculation dPmax.

F−9)その他の変形例:
上記実施形態では、グロープラグ100はセラミックヒーターを用いたが、メタルヒーターを用いるものでも差し支えない。
上記実施形態のように、ディーゼルエンジン制御装置200や制御方法として実施する以外に、燃焼圧センサー360からの信号を処理する独立の処理装置として実施することも可能である。
ディーゼルエンジンは、4気筒に限定されず、何気筒であっても良い。例えば、単気筒であっても良いし、6気筒などの多気筒の構成であっても差し支えない。
上記実施形態では、燃焼ノイズ、NOx、不透明度の少なくとも1つが改善されるように、圧力上昇率最大値dPmaxをフィードバック制御する目標範囲を定めたが、他のパラメータ、例えば一酸化炭素COなどのパラメータを低減するように、目標範囲を定めても良い。
F-9) Other variations:
In the above embodiment, the glow plug 100 uses a ceramic heater, but a metal heater may be used.
In addition to the diesel engine control device 200 and the control method as in the above embodiment, the present invention can be implemented as an independent processing device that processes signals from the combustion pressure sensor 360.
The diesel engine is not limited to four cylinders and may have any number of cylinders. For example, it may be a single cylinder or a multi-cylinder configuration such as 6 cylinders.
In the above embodiment, the target range for feedback control of the pressure rise rate maximum value dPmax is determined so that at least one of combustion noise, NOx, and opacity is improved. However, other parameters such as carbon monoxide CO are used. The target range may be determined so as to reduce the parameter.

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10…ディーゼルエンジン
11…ギヤホイール
12…吸気管
14…吸気パルプ
15…ターボチャージャー
17…インタークーラー
18…インタークーラー通路絞り弁
20…吸排気系
21…マニフォールド
22…第2EGRバルブ
24…燃料供給ポンプ
26…コモンレール
30…燃料噴射弁
33…分岐管
34…酸化触媒
36…DPF
37…第1EGRバルブ
38…排気シャッター
51…吸気温センサー
52…吸気圧センサー
53…酸素濃度センサー
55…排気温センサー
57…不透明度センサー
59…NOxセンサー
61…アンクセルセンサー
62…アクセル
64…車速センサー
70…ECU
71…CPU
72…ROM
73…RAM
74…CAN
75…入力ポート
76…出力ポート
80…ローパスフィルタ
90…車内LAN
100…グロープラグ
110…セラミックヒーター
120…基体
140…抵抗発熱体
141…折返部
142…第1の線状部
144…第2の線状部
146…第1の端子部
148…第2の端子部
166…集積回路
200…ディーゼルエンジンの制御装置
210…外筒
260…リング
280…中軸
310…弾性部材
320…スリーブ
340…ダイアフラム
360…圧力センサー(燃焼圧センサー)
380…支持部材
500…ハウジング
510…軸孔
520…工具係合部
540…ネジ部
600…フロントキャップ
610…保護筒
620…コネクタ部材
630…端子バネ
640…端子部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Diesel engine 11 ... Gear wheel 12 ... Intake pipe 14 ... Intake pulp 15 ... Turbocharger 17 ... Intercooler 18 ... Intercooler passage throttle valve 20 ... Intake / exhaust system 21 ... Manifold 22 ... Second EGR valve 24 ... Fuel supply pump 26 ... Common rail 30 ... Fuel injection valve 33 ... Branch pipe 34 ... Oxidation catalyst 36 ... DPF
37 ... 1st EGR valve 38 ... Exhaust shutter 51 ... Intake temperature sensor 52 ... Intake pressure sensor 53 ... Oxygen concentration sensor 55 ... Exhaust temperature sensor 57 ... Opacity sensor 59 ... NOx sensor 61 ... Anxel sensor 62 ... Accelerator 64 ... Vehicle speed sensor 70 ... ECU
71 ... CPU
72 ... ROM
73 ... RAM
74 ... CAN
75 ... Input port 76 ... Output port 80 ... Low pass filter 90 ... In-vehicle LAN
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Glow plug 110 ... Ceramic heater 120 ... Base | substrate 140 ... Resistance heating element 141 ... Folding part 142 ... 1st linear part 144 ... 2nd linear part 146 ... 1st terminal part 148 ... 2nd terminal part DESCRIPTION OF SYMBOLS 166 ... Integrated circuit 200 ... Control apparatus of diesel engine 210 ... Outer cylinder 260 ... Ring 280 ... Middle shaft 310 ... Elastic member 320 ... Sleeve 340 ... Diaphragm 360 ... Pressure sensor (combustion pressure sensor)
380: Support member 500 ... Housing 510 ... Shaft hole 520 ... Tool engaging portion 540 ... Screw portion 600 ... Front cap 610 ... Protection cylinder 620 ... Connector member 630 ... Terminal spring 640 ... Terminal member

Claims (8)

内燃機関の燃焼室内の圧力を受圧する受圧部を備えた燃焼圧センサーと、
前記燃焼圧センサーからの信号を処理する信号処理回路と、
前記信号処理回路からの処理済みの信号を受け取って、前記内燃機関の燃焼圧の圧力上昇率最大値または前記燃焼圧から演算される熱発生率最大値を求める演算部と、
前記求められた圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて、前記内燃機関の運転を制御する運転制御部と
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記信号処理回路は、カットオフ周波数が、1.6KHzから6.0KHzの間であるローパスフィルタにより、前記燃焼圧センサーからの信号を処理する
内燃機関の制御装置。
A combustion pressure sensor having a pressure receiving portion for receiving the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine;
A signal processing circuit for processing a signal from the combustion pressure sensor;
A calculation unit that receives the processed signal from the signal processing circuit and obtains the maximum pressure increase rate of the combustion pressure of the internal combustion engine or the maximum heat release rate calculated from the combustion pressure;
An internal combustion engine control device comprising: an operation control unit that controls the operation of the internal combustion engine using the maximum pressure increase rate value or the maximum heat generation rate value obtained;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the signal processing circuit processes a signal from the combustion pressure sensor by a low-pass filter whose cutoff frequency is between 1.6 KHz and 6.0 KHz.
前記運転制御部は、前記圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて、内燃機関の燃料噴射時期を制御する請求項1記載の内燃機関の制御装置。   The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the operation control unit controls fuel injection timing of the internal combustion engine using the maximum value of the pressure increase rate or the maximum value of the heat generation rate. 前記内燃機関はディーゼルエンジンである請求項1または請求項2記載の内燃機関の制御装置。   3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is a diesel engine. 前記運転制御部は、前記ディーゼルエンジンの燃焼モードを、拡散燃焼モードから予混合燃焼モードに切り替える遷移状態において、前記圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて燃料噴射時期をフィードバック制御する請求項3記載の内燃機関の制御装置。   The operation control unit performs feedback control of fuel injection timing using the maximum pressure increase rate or the maximum heat generation rate in a transition state in which the combustion mode of the diesel engine is switched from the diffusion combustion mode to the premixed combustion mode. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3. 前記燃焼圧センサーは、前記ディーゼルエンジンの気筒に設けられたグロープラグに一体に組み込まれた請求項3または請求項4記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 or 4, wherein the combustion pressure sensor is integrally incorporated in a glow plug provided in a cylinder of the diesel engine. ローパスフィルタのカットオフ周波数が2.8KHzから5.0KHzである請求項1から請求項5のいずれか一項記載の内燃機関の制御装置。   The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein a cutoff frequency of the low-pass filter is 2.8 KHz to 5.0 KHz. 内燃機関の運転を制御する方法であって、
内燃機関の燃焼室内の圧力を受圧する受圧部を備えた燃焼圧センサーから、前記内燃機関の運転中の燃焼圧に対応した信号を受け取り、
前記燃焼圧センサーから受け取った信号を、カットオフ周波数が、1.6KHzから6.0KHzの間であるローパスフィルタ処理を行ない、
前記ローパスフィルタ処理された信号を用いて、前記内燃機関の燃焼圧の圧力上昇率最大値または前記燃焼圧から演算される熱発生率最大値を求め、
前記求められた圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて、前記内燃機関の運転を制御する
内燃機関の運転制御方法。
A method for controlling the operation of an internal combustion engine comprising:
A signal corresponding to the combustion pressure during operation of the internal combustion engine is received from a combustion pressure sensor having a pressure receiving portion that receives the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine,
The signal received from the combustion pressure sensor is subjected to low-pass filter processing with a cutoff frequency between 1.6 KHz and 6.0 KHz,
Using the low-pass filtered signal, obtain the maximum pressure increase rate of the combustion pressure of the internal combustion engine or the maximum heat generation rate calculated from the combustion pressure,
An operation control method for an internal combustion engine, wherein operation of the internal combustion engine is controlled using the maximum value of the pressure increase rate or the maximum heat generation rate that is obtained.
内燃機関の燃焼室内の圧力を受圧する受圧部を備えた燃焼圧センサーからの信号を、燃焼圧から求められる圧力上昇率最大値または熱発生率最大値を用いて内燃機関の燃料噴射を制御する制御装置に出力する、燃焼圧センサーの信号処理装置であって、
前記燃焼圧センサーからの信号を、カットオフ周波数が、1.6KHzから6.0KHzの間であるローパスフィルタ処理して、前記内燃機関の制御装置に出力する燃焼圧センサーの信号処理装置。
Fuel injection of the internal combustion engine is controlled by using a signal from a combustion pressure sensor having a pressure receiving portion for receiving the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine, using a maximum pressure increase rate or a maximum heat release rate obtained from the combustion pressure A signal processing device for a combustion pressure sensor that outputs to a control device,
A signal processing device for a combustion pressure sensor, which outputs a signal from the combustion pressure sensor to a control device of the internal combustion engine by subjecting the signal from the combustion pressure sensor to low-pass filtering with a cutoff frequency between 1.6 KHz and 6.0 KHz.
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