JP2016011600A - Internal combustion engine control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に供給される燃料(混合気)の燃焼状態を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for controlling the combustion state of fuel (air mixture) supplied to an internal combustion engine.
一般に、ディーゼル機関等の内燃機関(以下、単に「機関」とも称呼する。)の運転時、混合気の燃焼によって生じるエネルギーの一部はクランクシャフトを回転させる仕事に変換されるが、残りは損失となる。この損失には、冷却損失、排気損失、吸気及び排気に伴って発生するポンプ損失、並びに、機械抵抗損失等が含まれる。このうち、冷却損失及び排気損失は、損失全体に対して大きな割合を占める。従って、内燃機関の燃費を改善させるためには冷却損失及び排気損失を減少させることが有効である。 In general, when operating an internal combustion engine such as a diesel engine (hereinafter also simply referred to as “engine”), a part of the energy generated by the combustion of the air-fuel mixture is converted into work for rotating the crankshaft, but the rest is lost. It becomes. This loss includes cooling loss, exhaust loss, pump loss caused by intake and exhaust, mechanical resistance loss, and the like. Of these, cooling loss and exhaust loss account for a large percentage of the total loss. Therefore, it is effective to reduce the cooling loss and the exhaust loss in order to improve the fuel consumption of the internal combustion engine.
しかしながら、一般に、冷却損失と排気損失とはトレードオフの関係にある。即ち、冷却損失を低下させれば排気損失が増加し、排気損失を低下させれば冷却損失が増加する。従って、冷却損失と排気損失との和が最小となる燃焼状態を実現できれば、機関の燃費は大幅に改善される。 However, in general, there is a trade-off relationship between cooling loss and exhaust loss. That is, if the cooling loss is reduced, the exhaust loss increases, and if the exhaust loss is reduced, the cooling loss increases. Therefore, if the combustion state in which the sum of the cooling loss and the exhaust loss is minimized can be realized, the fuel efficiency of the engine is greatly improved.
ところで、燃焼状態は燃料噴射時期及び過給圧等の「燃焼状態に影響を及ぼす多くのパラメータ」に応じて変化する。以下、この燃焼状態に影響を及ぼすパラメータは単に「燃焼パラメータ」とも称呼される。ところが、複数の燃焼パラメータが各運転状態に対して適切な値(組み合わせ)となるように、各燃焼パラメータを実験及びシミュレーション等によって予め求めることは容易ではなく、且つ、莫大な適合時間を必要とする。そのため、燃焼パラメータを体系的に決定する手法が提案されてきている。 By the way, the combustion state changes in accordance with “many parameters affecting the combustion state” such as fuel injection timing and supercharging pressure. Hereinafter, the parameter affecting the combustion state is also simply referred to as “combustion parameter”. However, it is not easy to obtain each combustion parameter in advance by experiments, simulations, etc. so that a plurality of combustion parameters have appropriate values (combinations) for each operating state, and enormous adaptation time is required. To do. Therefore, methods for systematically determining combustion parameters have been proposed.
例えば、従来の制御装置の1つ(以下、「従来装置」とも称呼する。)は「1回の燃焼行程中に発生する総熱量のうち、その半分の熱量が発生した時点のクランク角度(以下、「燃焼重心角度」と称呼する。)」を算出する。更に、従来装置は、その燃焼重心角度と所定の基準値とが乖離している場合、燃料噴射時期を補正することによって、或いは、EGR率を調整して燃焼室(気筒)内の酸素濃度を調節することによって、燃焼重心角度を前記所定の基準値と一致させている(例えば、特許文献1を参照。)。 For example, one of the conventional control devices (hereinafter also referred to as “conventional device”) is “a crank angle (hereinafter referred to as a crank angle at which half of the total heat generated during one combustion stroke is generated). , Referred to as “combustion barycenter angle”). Furthermore, when the combustion center-of-gravity angle deviates from a predetermined reference value, the conventional apparatus corrects the fuel injection timing or adjusts the EGR rate to adjust the oxygen concentration in the combustion chamber (cylinder). By adjusting, the combustion barycentric angle is made to coincide with the predetermined reference value (see, for example, Patent Document 1).
例えばディーゼル機関においては、1つのサイクルの燃焼に対して燃料を複数回噴射する多段噴射が行われる場合がある。より具体的に述べると、ディーゼル機関においては、主噴射(メイン噴射)に先立ちパイロット噴射が行なわれ、次いで、主噴射が行なわれる場合がある。更に、主噴射の後にアフター噴射が行われる場合がある。 For example, in a diesel engine, multistage injection may be performed in which fuel is injected multiple times for one cycle of combustion. More specifically, in a diesel engine, pilot injection may be performed prior to main injection (main injection), and then main injection may be performed. Furthermore, after injection may be performed after main injection.
パイロット噴射と主噴射とが行われる場合のクランク角度と熱発生率との関係は、例えば、図1の(A)の曲線C1により示された波形により表される。熱発生率とは、単位クランク角度(クランクシャフトの回転位置の単位変化量)あたりに混合気の燃焼により発生する熱の量、即ち、単位クランク角度あたりの熱発生量である。この波形は、以下「燃焼波形」とも称呼される。図1の(A)に示された波形は、クランク角度θ1にて開始されるパイロット噴射により極大値Lpをとり、クランク角度θ2にて開始される主噴射により極大値Lmをとっている。この場合において、前述した燃焼重心角度(発熱量比率が50%となるクランク角度)がクランク角度θ3であるとする。 The relationship between the crank angle and the heat generation rate when the pilot injection and the main injection are performed is represented by, for example, a waveform indicated by a curve C1 in FIG. The heat generation rate is the amount of heat generated by combustion of the air-fuel mixture per unit crank angle (unit change amount of the rotational position of the crankshaft), that is, the amount of heat generation per unit crank angle. This waveform is hereinafter also referred to as “combustion waveform”. The waveform shown in FIG. 1A takes a maximum value Lp by pilot injection that starts at a crank angle θ1, and takes a maximum value Lm by main injection that starts at a crank angle θ2. In this case, it is assumed that the combustion gravity center angle (the crank angle at which the heat generation ratio is 50%) is the crank angle θ3.
これに対し、図1の(B)に曲線C2により示したように、パイロット噴射の開始時期のみがクランク角度θ1からクランク角度θ0へとΔθpだけ進角側に移動された場合、パイロット噴射の燃料の燃焼によって発熱が始まるクランク角度(発熱開始角度、燃焼開始クランク角度)はΔθpだけ進角側に移動する。この場合においても、燃焼重心角度はクランク角度θ3のままであって変化しない。即ち、パイロット噴射時期が進角側に移動することによって燃焼波形が変化しても、燃焼重心角度が変化しない場合がある。換言すると、燃焼重心角度は必ずしも各サイクルの燃焼状態を正確に反映する指標値ではない。 On the other hand, as shown by the curve C2 in FIG. 1B, when only the pilot injection start timing is moved from the crank angle θ1 to the crank angle θ0 by Δθp, the fuel of the pilot injection The crank angle (heat generation start angle, combustion start crank angle) at which heat generation starts by the combustion of is moved to the advance side by Δθp. Even in this case, the combustion gravity center angle remains the crank angle θ3 and does not change. That is, even if the combustion waveform changes due to the pilot injection timing moving to the advance side, the combustion gravity center angle may not change. In other words, the combustion barycenter angle is not necessarily an index value that accurately reflects the combustion state of each cycle.
実際に、本願発明者が「燃焼重心角度と燃費悪化率との関係」を種々の「機関の負荷及び機関回転速度」に対して測定したところ、発明者は、機関の負荷及び/又は機関回転速度が相違すると、燃費悪化率が最小となる燃焼重心角度(燃費が最良となる燃焼重心角度)も相違するとの知見を得た。換言すると、燃焼重心角度が一定の基準値に一致するように燃焼状態が制御されたとしても、機関の負荷及び/又は機関回転速度が相違すれば燃費悪化率が最小にならないことが判明した。 Actually, when the inventor of the present application measured “the relationship between the combustion center-of-gravity angle and the fuel consumption deterioration rate” with respect to various “engine load and engine speed”, the inventor found that the engine load and / or engine speed It has been found that when the speed is different, the combustion center-of-gravity angle at which the fuel consumption deterioration rate is the minimum (combustion center-of-gravity angle at which the fuel consumption is the best) is also different. In other words, it has been found that even if the combustion state is controlled so that the combustion center-of-gravity angle coincides with a certain reference value, the fuel consumption deterioration rate is not minimized if the engine load and / or the engine rotation speed are different.
そこで、発明者は、燃焼状態を表す指標値として、従来の燃焼重心角度の代わりに「熱発生率重心位置」に着目した。この熱発生率重心位置は、以下に述べるように種々の手法により定義される。熱発生率重心位置は、クランクシャフト回転位置(即ち、クランク角度)で表される。 Therefore, the inventor paid attention to the “heat generation rate gravity center position” instead of the conventional combustion gravity center angle as an index value representing the combustion state. This heat release rate gravity center position is defined by various methods as described below. The heat release rate gravity center position is represented by a crankshaft rotation position (that is, a crank angle).
(定義1)熱発生率重心位置Gcは、図1(A)に示したように、「クランク角度を横軸に設定し、且つ、熱発生率(単位クランク角度あたりの熱の発生量)を縦軸に設定した座標系(グラフ)」に描かれる熱発生率の波形と、前記横軸と、により囲まれる領域の幾何学的重心Gに対応するクランク角度である。 (Definition 1) As shown in FIG. 1 (A), the heat generation rate gravity center position Gc is defined as “the crank angle is set on the horizontal axis and the heat generation rate (the amount of heat generated per unit crank angle) is set. This is the crank angle corresponding to the geometric gravity center G of the region surrounded by the waveform of the heat release rate drawn on the coordinate system (graph) set on the vertical axis and the horizontal axis.
(定義2)熱発生率重心位置Gcは、下記の(1)式を満たすクランク角度Gcである。この(1)式において、CAsは燃料の燃焼が始まるクランク角度(燃焼開始クランク角度)であり、CAeは前記燃焼が終わるクランク角度(燃焼終了クランク角度)である。更に、θは任意のクランク角度であり、dQ(θ)はクランク角度θにおける熱発生率である。
(定義2’)上記(1)式を変形すると下記の(2)式が得られる。即ち、熱発生率重心位置Gcは、下記の(2)式を満たすクランク角度Gcである。
(定義3)定義2及び定義2’に基づけば、熱発生率重心位置Gcは、下記(3)式に則った演算により求められるクランク角度Gcであると定義される。
(定義3’)
定義3に基づけば、熱発生率重心位置Gcは、任意のクランク角度と燃焼開始クランク角度との差(A=θ−CAs)と、同任意のクランク角度における熱発生率(B=dQ(θ))と、の積(A・B)のクランク角度についての積分値(上記(3)式の右辺第1項の分子)を、クランク角度に対する熱発生率の波形によって画定される領域の面積(上記(3)式の右辺第1項の分母)で割って得られる値に、前記燃焼開始クランク角度(CAs)を加えることにより得られるクランク角度である、と定義される。
(Definition 3 ')
Based on
この熱発生率重心位置Gcは、例えば、図1の(A)に示した例においてはクランク角度θ3である。加えて、図1(B)に示したように、パイロット噴射の開始時期がクランク角度θ1からΔθpだけ進角側へ移動されてクランク角度θ0に設定されると、重心位置Gcはクランク角度Δθgだけ進角側へと移動してクランク角度θ3’となる。これらから理解されるように、重心位置Gcは、従来の燃焼状態の指標値である燃焼重心角度に比較して、燃焼状態をより正確に反映する指標値であると言える。 This heat release rate gravity center position Gc is, for example, the crank angle θ3 in the example shown in FIG. In addition, as shown in FIG. 1B, when the start timing of pilot injection is moved from the crank angle θ1 to the advance side by Δθp and set to the crank angle θ0, the center of gravity position Gc is set to the crank angle Δθg. The crank angle θ3 ′ is obtained by moving to the advance side. As understood from these, it can be said that the center-of-gravity position Gc is an index value that more accurately reflects the combustion state as compared to the combustion center-of-gravity angle that is an index value of the conventional combustion state.
更に、種々の機関回転速度と機関の負荷(要求トルク)との組合せについて熱発生率重心位置Gcと燃費悪化率との関係を測定したところ、機関回転速度及び機関の負荷が相違した場合であっても、燃費悪化率が最小となる重心位置Gcは特定のクランク角度(例えば、圧縮上死点後7°)であった。更に、重心位置Gcがこの特定のクランク角度の近傍の値にあれば、機関回転速度及び機関の負荷に拘わらず燃費悪化率は最小値近傍の略一定値となること判明した。 Further, when the relationship between the heat release rate gravity center position Gc and the fuel consumption deterioration rate was measured for various combinations of engine speed and engine load (required torque), the engine speed and engine load were different. However, the center-of-gravity position Gc at which the fuel consumption deterioration rate is minimized is a specific crank angle (for example, 7 ° after compression top dead center). Further, it has been found that if the center of gravity position Gc is a value in the vicinity of this specific crank angle, the fuel consumption deterioration rate becomes a substantially constant value in the vicinity of the minimum value regardless of the engine rotation speed and the engine load.
これらから、発明者は、熱発生率重心位置Gcは燃焼状態を良好に示す指標値であり、従って、重心位置Gcを負荷及び/又は機関回転速度に依らず一定に維持することにより機関の燃焼状態を特定の状態に維持できるとの知見を得た。更に、発明者は、重心位置Gcを「燃費悪化率が最小となるような(即ち、冷却損失と排気損失との和が最小となって、燃費が最も良くなるような)一定のクランク角度」に維持すれば、機関の運転状態(負荷及び/又は機関回転速度)に依らず、機関の燃費を容易に改善することができるとの知見を得た。 From these, the inventor found that the heat generation rate gravity center position Gc is an index value indicating a good combustion state. Therefore, the engine combustion is maintained by maintaining the gravity center position Gc constant regardless of the load and / or the engine rotational speed. The knowledge that a state can be maintained in a specific state was acquired. Further, the inventor sets the center-of-gravity position Gc as “a constant crank angle that minimizes the fuel consumption deterioration rate (that is, the sum of the cooling loss and the exhaust loss is minimized and the fuel consumption is improved)”. Thus, it has been found that the fuel consumption of the engine can be easily improved regardless of the operating state (load and / or engine speed) of the engine.
一方、熱発生率重心位置Gcを前記一定のクランク角度に維持した状態において機関の負荷が全負荷に近い領域に到達すると(即ち、燃料噴射量を非常に大きくすると)、燃焼中における筒内圧力の最大値が許容圧力を超える場合があることが判明した。 On the other hand, when the engine load reaches a region close to the full load in a state where the heat generation rate gravity center position Gc is maintained at the constant crank angle (that is, when the fuel injection amount is very large), the in-cylinder pressure during combustion It has been found that the maximum value of may exceed the allowable pressure.
そこで、本発明による内燃機関の制御装置(以下、「本発明装置」とも称呼する。)は、図2に示したように、少なくとも前記機関の負荷が「第1閾値(Pem1)と、その第1閾値よりも大きい第2閾値(Pem2)と、の間の範囲(特定範囲)」内にある場合には、各気筒の熱発生率重心位置(Gc)が前記負荷に依らず一定の目標重心位置(Gctgt=前記一定の値θa)に等しくなるように、各気筒の燃焼状態を変更するパラメータ(燃焼パラメータ)をフィードバック制御する。尚、第1閾値(Pem1)は、機関がとり得る負荷のうちの最小値であってもよく、その最小値よりも大きい値であってもよい。 Therefore, as shown in FIG. 2, the internal combustion engine control apparatus according to the present invention (hereinafter also referred to as “the present invention apparatus”) has at least the first load (Pem1) as the engine load. When it is within the range (specific range) between the second threshold value (Pem2) larger than one threshold value ", the heat release rate gravity center position (Gc) of each cylinder is constant regardless of the load. A parameter (combustion parameter) for changing the combustion state of each cylinder is feedback-controlled so as to be equal to the position (Gctgt = the constant value θa). The first threshold value (Pem1) may be a minimum value of loads that the engine can take, or may be a value larger than the minimum value.
更に、本発明装置は、前記負荷が前記第2閾値(Pem2)よりも大きい範囲にある場合には、各気筒の熱発生率重心位置(Gc)が前記負荷が大きくなるほど前記一定の目標重心位置(Gctgt=前記一定の値θa)よりも遅角側の範囲においてより遅角側となる目標重心位置に等しくなるように、各気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。 Further, when the load is in a range larger than the second threshold value (Pem2), the apparatus according to the present invention is configured such that the heat generation rate gravity center position (Gc) of each cylinder increases as the load increases. The combustion parameters of each cylinder are feedback-controlled so as to be equal to the target center-of-gravity position on the retard side in the range on the retard side with respect to (Gctgt = the constant value θa).
これにより、燃焼中の筒内圧力の最大値が許容圧力を超えないようにしながら、熱発生率重心位置を燃焼状態を示す指標値として考慮した燃焼制御を実現することができる。加えて、本発明装置は、前記一定の目標重心位置(Gctgt=前記一定の値θa)が前記燃費最良クランク角度又はその近傍のクランク角度に設定されている場合、燃費を改善することができる。 Accordingly, it is possible to realize combustion control in which the maximum value of the in-cylinder pressure during combustion does not exceed the allowable pressure and the heat release rate gravity center position is considered as an index value indicating the combustion state. In addition, the device according to the present invention can improve fuel efficiency when the constant target center-of-gravity position (Gctgt = the constant value θa) is set to the best fuel economy crank angle or a crank angle in the vicinity thereof.
ところで、各気筒の熱発生率重心位置を目標重心位置に精度良く制御するためには、各気筒の実際の熱発生率重心位置を取得し、これら取得した熱発生率重心位置それぞれが各気筒に共通の目標重心位置に一致するように、各気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する必要がある。更に、上記(1)乃至(3)式から理解されるように、熱発生率重心位置は筒内圧力を用いて算出される熱発生率(dQ(θ))に基づいて算出される。従って、機関が複数の気筒を備えている場合、各気筒の熱発生率重心位置に基づく燃焼パラメータのフィードバック制御を実現しようとすれば、各気筒にそれぞれ対応して筒内圧センサを配設する必要が生じる。しかしながら、筒内圧センサは高価であるから、筒内圧センサを各気筒に一つずつ設けることはコストの大幅上昇を招く恐れがある。 By the way, in order to accurately control the heat generation rate gravity center position of each cylinder to the target gravity center position, the actual heat generation rate gravity center position of each cylinder is acquired, and each of these acquired heat generation rate gravity center positions is assigned to each cylinder. It is necessary to feedback-control the combustion parameter of each cylinder so as to coincide with a common target center-of-gravity position. Further, as understood from the above equations (1) to (3), the heat generation rate gravity center position is calculated based on the heat generation rate (dQ (θ)) calculated using the in-cylinder pressure. Therefore, when the engine has a plurality of cylinders, if it is intended to implement feedback control of the combustion parameters based on the position of the center of gravity of the heat generation rate of each cylinder, it is necessary to provide an in-cylinder pressure sensor corresponding to each cylinder. Occurs. However, since the in-cylinder pressure sensor is expensive, providing one in-cylinder pressure sensor for each cylinder may cause a significant increase in cost.
一方、通常、殆どの機関は、機関回転速度を取得するためにクランク角度センサを備えている。そこで、本発明の目的の一つは、このクランク角度センサを利用することにより筒内圧センサの数が少なくても各気筒の熱発生率重心位置を目標重心位置に一致させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。 On the other hand, most engines are usually equipped with a crank angle sensor to obtain the engine speed. Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide an internal combustion engine that uses the crank angle sensor to match the heat generation rate gravity center position of each cylinder to the target gravity center position even if the number of in-cylinder pressure sensors is small. It is to provide a control device.
この目的を達成するために、本発明装置は、複数の気筒と、これら気筒のうちの1つの気筒にのみ対応して配設される1つの筒内圧センサと、1つのクランク角度センサと、を備えた内燃機関に適用される。本発明装置は、各気筒の熱発生率重心位置を制御する装置であって、重心位置算出部と、第1フィードバック制御部と、最大クランクシャフト角速度取得部と、第2フィードバック制御部と、を具備する。 In order to achieve this object, the device of the present invention includes a plurality of cylinders, one in-cylinder pressure sensor disposed corresponding to only one of these cylinders, and one crank angle sensor. It is applied to the internal combustion engine provided. The device of the present invention is a device that controls the center of gravity position of the heat release rate of each cylinder, and includes a center-of-gravity position calculation unit, a first feedback control unit, a maximum crankshaft angular velocity acquisition unit, and a second feedback control unit. It has.
前記重心位置算出部は、筒内圧センサが配設されている気筒(基準気筒)の熱発生率重心位置を筒内圧センサの出力値に基づいて算出する。 The center-of-gravity position calculation unit calculates the heat release rate center-of-gravity position of the cylinder (reference cylinder) in which the in-cylinder pressure sensor is provided based on the output value of the in-cylinder pressure sensor.
前記第1フィードバック制御部は、前記重心位置算出部により算出される「基準気筒の熱発生率重心位置」が前記目標重心位置に等しくなるように基準気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。 The first feedback control unit feedback-controls the combustion parameter of the reference cylinder so that the “heat generation rate gravity center position of the reference cylinder” calculated by the gravity center position calculation unit is equal to the target gravity center position.
前記最大クランクシャフト角速度取得部は、前記クランク角度センサの出力値に基づいて算出される「各気筒の燃焼期間におけるクランクシャフト角速度の最大値」をその気筒の最大クランクシャフト角速度として取得する。 The maximum crankshaft angular velocity acquisition unit acquires “the maximum value of the crankshaft angular velocity during the combustion period of each cylinder” calculated based on the output value of the crank angle sensor as the maximum crankshaft angular velocity of the cylinder.
前記第2フィードバック制御部は、前記筒内圧センサが配設されていない気筒(残りの気筒)の前記最大クランクシャフト角速度が前記基準気筒の前記最大クランクシャフト角速度に近づくように同残りの気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。 The second feedback control unit is configured so that the maximum crankshaft angular speed of a cylinder (remaining cylinder) in which the in-cylinder pressure sensor is not disposed approaches the maximum crankshaft angular speed of the reference cylinder. Feedback control of combustion parameters.
ある気筒の燃焼期間におけるクランクシャフト角速度の最大値(以下、「最大角速度」とも称呼する。)は、その気筒の熱発生率重心位置が進角側にあるほど大きい。従って、「筒内圧センサが配設されていない気筒(前記残りの気筒)」の最大角速度が「筒内圧センサが配設されている気筒(前記基準気筒)」の最大角速度よりも大きい場合、前記残りの気筒の熱発生率重心位置は前記基準気筒の熱発生率重心位置よりも進角側にある。この場合、前記残りの気筒の最大角速度が小さくなるように(基準気筒の最大角速度に近づくように)同残りの気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。これにより、前記残りの気筒の最大角速度が基準気筒の最大角速度と一致する。その結果、同残りの気筒の熱発生率重心位置は基準気筒の熱発生率重心位置、即ち、目標重心位置と一致する。 The maximum value of the crankshaft angular velocity during a combustion period of a cylinder (hereinafter also referred to as “maximum angular velocity”) increases as the heat release rate gravity center position of the cylinder is advanced. Therefore, when the maximum angular velocity of the “cylinder in which the in-cylinder pressure sensor is not disposed (the remaining cylinders)” is larger than the maximum angular velocity of the “cylinder in which the in-cylinder pressure sensor is disposed (the reference cylinder)”, The heat generation rate gravity center positions of the remaining cylinders are on the more advanced side than the heat generation rate gravity center positions of the reference cylinders. In this case, the combustion parameters of the remaining cylinders are feedback-controlled so that the maximum angular velocity of the remaining cylinders becomes smaller (approaching the maximum angular velocity of the reference cylinder). Thereby, the maximum angular velocity of the remaining cylinders matches the maximum angular velocity of the reference cylinder. As a result, the heat release rate gravity center position of the remaining cylinders coincides with the heat release rate gravity center position of the reference cylinder, that is, the target gravity center position.
逆に、前記残りの気筒の最大角速度が基準気筒の最大角速度よりも小さい場合、同残りの気筒の最大角速度が大きくなるように(基準気筒の最大角速度に近づくように)同残りの気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。これにより、前記残りの気筒の最大角速度が基準気筒の最大角速度と一致する。その結果、同残りの気筒の熱発生率重心位置は基準気筒の熱発生率重心位置、即ち、目標重心位置と一致する。 Conversely, when the maximum angular velocity of the remaining cylinder is smaller than the maximum angular velocity of the reference cylinder, the maximum angular velocity of the remaining cylinder is increased (so as to approach the maximum angular velocity of the reference cylinder). Feedback control of combustion parameters. Thereby, the maximum angular velocity of the remaining cylinders matches the maximum angular velocity of the reference cylinder. As a result, the heat release rate gravity center position of the remaining cylinders coincides with the heat release rate gravity center position of the reference cylinder, that is, the target gravity center position.
このように、本発明装置は、筒内圧センサが配設されている気筒(基準気筒)の熱発生率重心を筒内圧センサの出力値に基づいて目標重心位置に一致させる。更に、本発明装置は、残りの気筒の最大角速度を基準気筒の最大角速度に一致させる。その結果、筒内圧センサが総ての気筒にそれぞれに対応して配設されていなくても、総ての気筒の熱発生率重心位置を目標重心位置と一致させることができる。よって、機関のコストが増大することを回避することができる。 Thus, the device according to the present invention matches the heat generation rate gravity center of the cylinder (reference cylinder) in which the in-cylinder pressure sensor is provided with the target center-of-gravity position based on the output value of the in-cylinder pressure sensor. Furthermore, the device of the present invention matches the maximum angular velocity of the remaining cylinders with the maximum angular velocity of the reference cylinder. As a result, even if the in-cylinder pressure sensors are not provided corresponding to all the cylinders, the heat release rate gravity center positions of all the cylinders can coincide with the target gravity center positions. Therefore, an increase in the cost of the engine can be avoided.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置(以下、「本制御装置」とも称呼する。)について説明する。 Hereinafter, a control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as “the present control device”) will be described with reference to the drawings.
(構成)
本制御装置は、図3に示した内燃機関(機関)10に適用される。機関10は、多気筒(本例では直列4気筒)・4サイクル・ピストン往復動型・ディーゼル機関である。機関10は、機関本体部20、燃料供給システム30、吸気システム40、排気システム50及びEGRシステム60を含んでいる。
(Constitution)
This control apparatus is applied to the internal combustion engine (engine) 10 shown in FIG. The
機関本体部20は、シリンダブロック、シリンダヘッド及びクランクケース等を含む本体21を含む。本体21には、4つの気筒(燃焼室)♯1乃至♯4が形成されている。各気筒の上部には燃料噴射弁(インジェクタ)23が配設されている。燃料噴射弁23は、後述するエンジンECU(電子制御ユニット)70の指示に応答して開弁し、気筒内に燃料を直接噴射するようになっている。
The engine
燃料供給システム30は、燃料加圧ポンプ(サプライポンプ)31と、燃料送出管32と、コモンレール(蓄圧室)33と、を含む。燃料加圧ポンプ31の吐出口は燃料送出管32に接続されている。燃料送出管32はコモンレール33に接続されている。コモンレール33は燃料噴射弁23に接続されている。
The
燃料加圧ポンプ31は、図示しない燃料タンクに貯留されている燃料を汲み上げた後に加圧し、その加圧された高圧燃料を燃料送出管32を通してコモンレール33へ供給するようになっている。ポンプ31は、機関10のクランクシャフトに連動する駆動軸により作動する。ポンプ31は、ECU70の指示に応答し、コモンレール33内の燃料の圧力(即ち、燃料噴射圧、コモンレール圧)を調整できるようになっている。
The
吸気システム40は、インテークマニホールド41、吸気管42、エアクリーナ43、過給機44のコンプレッサ44a、インタークーラー45、スロットル弁46及びスロットル弁アクチュエータ47を含んでいる。
The
インテークマニホールド41は各気筒♯1乃至♯4に接続された枝部と、枝部が集合した集合部と、を含む。吸気管42はインテークマニホールド41の集合部に接続されている。インテークマニホールド41及び吸気管42は吸気通路を構成している。吸気管42には、吸入空気の流れの上流から下流に向け、エアクリーナ43、コンプレッサ44a、インタークーラー45及びスロットル弁46が順に配設されている。スロットル弁アクチュエータ47は、ECU70の指示に応じてスロットル弁46の開度を変更するようになっている。
The
インタークーラー45は、吸気温度を低下するようになっている。インタークーラー45は、図示しないバイパス通路及びそのバイパス通路に介装されたバイパスバルブを備える。更に、インタークーラー45は図示しない冷却機との間で通流する冷却水(冷媒)量を調整できるようになっている。従って、インタークーラー45は、ECU70の指示に応答してバイパスバルブの開度及び/又は冷却水量を調整することにより、同クーラー45の冷却効率(同クーラー45の流入ガスの温度と同クーラー45の流出ガスの温度との比により表される効率)を変更できるようになっている。
The
排気システム50は、エキゾーストマニホールド51、排気管52、過給機44のタービン44b及び排ガス浄化装置(例えば、ディーゼル酸化触媒及びパティキュレートフィルタ等)53を含んでいる。
The
エキゾーストマニホールド51は各気筒♯1乃至♯4に接続された枝部と、枝部が集合した集合部と、を含む。排気管52はエキゾーストマニホールド51の集合部に接続されている。エキゾーストマニホールド51及び排気管52は排気通路を構成している。排気管52には、排ガスの流れの上流から下流に向け、タービン44b及び排ガス浄化装置53が配設されている。
The
過給機44は周知の可変容量型過給機であり、そのタービン44bには図示しない複数のノズルベーン(可変ノズル)が設けられている。このノズルベーンは、ECU70の指示に応じて開度が変更され、その結果、過給圧が変更(制御)されるようになっている。尚、過給機44のタービン44bは、図示しない「タービン44bのバイパス通路、及び、そのバイパス通路に設けられたバイパスバルブ」を備えていてもよく、このバイパスバルブ開度がECU70の指示に応じて変更されることにより過給圧が変更されてもよい。即ち、本明細書において「過給機44を制御する」とは、ノズルベーンの角度及び/又はバイパスバルブの開度を変更することによって過給圧を変更することを意味する。
The
EGRシステム60は、排気還流管61、EGR制御弁62及びEGRクーラー63を含んでいる。
排気還流管61は、排気通路(エキゾーストマニホールド51)であってタービン44bよりも上流位置と、吸気通路(インテークマニホールド41)であってスロットル弁46の下流位置と、を連通している。排気還流管61はEGRガス通路を構成している。
EGR制御弁62は排気還流管61に配設されている。EGR制御弁62は、ECU70からの指示に応答してEGRガス通路の通路断面積を変更することにより、排気通路から吸気通路へと再循環される排ガス量(EGRガス量)を変更し得るようになっている。
The
The exhaust
The
EGRクーラー63は排気還流管61に介装され、排気還流管61を通過するEGRガスの温度を低下するようになっている。EGRクーラー63は、図示しないバイパス通路及びそのバイパス通路に介装されたバイパスバルブを備える。更に、EGRクーラー63は図示しない冷却機との間で通流する冷却水(冷媒)量を調整できるようになっている。従って、EGRクーラー63は、ECU70の指示に応答してバイパスバルブ開度及び/又は冷却水量を調整することにより、同クーラー63の冷却効率(同クーラー63の流入ガスの温度と同クーラー63の流出ガスの温度との比により表される効率)を変更できるようになっている。
The
ECU70は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM及びインターフェース等を含む。ECU70は、以下に述べるセンサ類と接続されていて、これらのセンサからの信号を受信(入力)するようになっている。更に、ECU70は、各種アクチュエータに指示(駆動)信号を送出するようになっている。
The
ECU70は、エアフローメータ71、スロットル弁開度センサ72、吸気管圧力センサ73、燃料圧力センサ74、筒内圧センサ75、クランク角度センサ76、EGR制御弁開度センサ77、及び、水温センサ78と接続されている。
エアフローメータ71は吸気通路内を通過する吸入空気(EGRガスを含まない新気)の質量流量(吸入空気量)を測定し、その吸入空気量Gaを表す信号を出力する。更に、エアフローメータ71は吸入空気の温度(吸気温)を検出し、その吸気温THAを表す信号を出力する。
スロットル弁開度センサ72はスロットル弁開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力する。
吸気管圧力センサ73は、吸気通路内であってスロットル弁46よりも下流の吸気管内のガスの圧力(吸気管圧力)Pimを表す信号を出力する。吸気管圧力Pimは過給圧であると言うこともできる。
The
The throttle
The intake
燃料圧力センサ74は、コモンレール(蓄圧室)33内の燃料の圧力(燃料圧力、燃料噴射圧、コモンレール圧)を検出し、燃料噴射圧Fpを表す信号を出力する。
筒内圧センサ75は、4つの気筒(燃焼室)♯1乃至♯4のうち、1つの気筒(本例において、第1気筒♯1)にのみ対応して配設されている。筒内圧センサ75は、第1気筒♯1内の圧力(即ち、筒内圧力)を検出し、筒内圧力Pcを表す信号を出力する。
クランク角度センサ76は、機関10の図示しないクランクシャフトの回転位置(即ち、クランク角度)に応じた信号を出力する。ECU70は、このクランク角度センサ76及び図示しないカムポジションセンサからの信号に基づいて、所定の気筒の圧縮上死点を基準とした機関10のクランク角度(絶対クランク角度)θを取得する。更に、ECU70は、クランク角度センサ76からの信号に基づいて、機関回転速度Neを取得する。
The
The in-
The
EGR制御弁開度センサ77は、EGR制御弁62の開度を検出し、その開度を表す信号Vegrを出力する。
水温センサ78は、機関10の冷却水の温度(冷却水温度)を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力する。
The EGR control
The
加えて、ECU70は、アクセル開度センサ81及び車速センサ82と接続されている。
アクセル開度センサ81は、図示しないアクセルペダルの開度(アクセルペダル操作量)を検出し、アクセルペダル開度Accpを表す信号を出力する。
車速センサ82は、機関10が搭載された車両の走行速度を検出し、その走行速度(車速)Spdを表す信号を出力する。
In addition, the
The
The
(燃焼制御の概要)
次に、本制御装置の作動の概要について説明する。本制御装置は、筒内圧センサ75が配設されている気筒(本例において、第1気筒♯1)について、前述した定義によって規定される熱発生率重心位置が所定の目標熱発生率重心位置となるように燃焼制御を行う(即ち、第1気筒♯1における燃料の燃焼状態を制御する燃焼パラメータをフィードバック制御する。)。目標熱発生率重心位置は、目標重心位置、目標熱発生率重心角度又は目標クランク角度とも称呼される。
(Overview of combustion control)
Next, an outline of the operation of the present control device will be described. The present control device determines that the heat release rate centroid position defined by the above-described definition is the predetermined target heat release rate centroid position for the cylinder (in this example, the first cylinder # 1) in which the in-
更に、本制御装置は、クランク角度センサ76の出力値に基づいてクランクシャフト角速度を算出する。クランクシャフト角速度は、単位時間あたりにクランクシャフトが回転する角度(クランク角度)である。加えて、本制御装置は、第1気筒♯1の燃焼期間中に算出された前記クランクシャフト角速度のうち、その最大値を第1気筒♯1の最大クランクシャフト角速度ω1として取得する。更に、本制御装置は、第2気筒♯2乃至第4気筒♯4についても、同様にして、第2気筒♯2乃至第4気筒♯4それぞれの最大クランクシャフト角速度ω2乃至ω4を取得する。以下、最大クランクシャフト角速度は「最大角速度」と称呼される。
Further, the present control device calculates the crankshaft angular velocity based on the output value of the
更に、本制御装置は「筒内圧センサ75が配設されていない気筒、即ち、第2気筒♯2乃至第4気筒♯4の最大角速度ω2乃至ω4」が「筒内圧センサ75が配設されている気筒、即ち、第1気筒♯1の最大角速度ω1」と一致するように燃焼制御を行う(即ち、各気筒♯2乃至♯4の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。)。
Further, the present control device is configured such that “the cylinder in which the in-
より具体的に述べると、本制御装置においては、全気筒♯1乃至♯4について、熱発生率重心位置が目標重心位置と一致するように燃焼パラメータが機関の運転状態(機関の負荷及び機関回転速度等、並びに、目標重心位置)に対して予め定められ且つROMに記憶されている。本制御装置は、実際の機関の運転状態に応じてROMから燃焼パラメータを読み出し、その燃焼パラメータを使用して各気筒♯1乃至♯4の前記燃焼状態を制御することによって各気筒♯1乃至♯4の熱発生率重心位置をフィードフォワード制御する。
More specifically, in the present control device, the combustion parameters for all
更に、本制御装置は、第1気筒♯1の実際の熱発生率重心位置を筒内圧センサ75が検出する筒内圧力Pcに基づいて推定し、その推定した熱発生率重心位置が目標重心位置と一致するように同気筒♯1の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する。
Further, the present control device estimates the actual heat generation rate gravity center position of the
加えて、本制御装置は、上述したように、各気筒♯1乃至♯4の最大角速度ω1乃至ω4を取得する。更に、本制御装置は、その取得した最大角速度ω2乃至ω4それぞれが前記取得した最大角速度ω1と一致するように第2気筒♯2乃至第4気筒♯4それぞれの燃焼パラメータを気筒毎にフィードバック制御する。
In addition, the control device acquires the maximum angular velocities ω1 to ω4 of the
より具体的に述べると、図4に示したように、最大角速度ωが大きいほど、熱発生率重心位置Gcが進角側にある。従って、第2気筒♯2乃至第4気筒♯4の何れかの気筒(着目気筒♯n(n=2〜4))の最大角速度ωn(n=2〜4)が第1気筒♯1の最大角速度ω1よりも大きい場合、着目気筒♯nの熱発生率重心位置は第1気筒♯1の熱発生率重心位置(目標重心位置Gctgt)よりも進角側にある。この場合、本制御装置は、最大角速度ωnが小さくなって最大角速度ω1と一致するように、着目気筒♯nの燃焼パラメータをフィードバック制御する。
More specifically, as shown in FIG. 4, as the maximum angular velocity ω increases, the heat generation rate gravity center position Gc is on the advance side. Accordingly, the maximum angular velocity ωn (n = 2 to 4) of any one of the
このとき、フィードバック制御される「着目気筒♯nの燃焼パラメータ」は、第1気筒♯1の燃焼状態に影響する燃焼パラメータ(例えば、過給圧及び燃料噴射圧等)ではなく、同気筒♯1の燃焼状態に影響しない燃焼パラメータ(例えば、着目気筒♯nにおける主噴射の噴射時期等)である。
At this time, the “combustion parameter of the target cylinder #n” that is feedback-controlled is not a combustion parameter that affects the combustion state of the first cylinder # 1 (for example, supercharging pressure, fuel injection pressure, etc.), but the
一方、最大角速度ωnが最大角速度ω1よりも小さい場合、着目気筒♯nの熱発生率重心位置は第1気筒♯1の熱発生率重心位置(目標重心位置Gctgt)よりも遅角側にある。この場合、本制御装置は、最大角速度ωnが大きくなって最大角速度ω1と一致するように、着目気筒♯nの燃焼パラメータをフィードバック制御する。
On the other hand, when the maximum angular velocity ωn is smaller than the maximum angular velocity ω1, the heat release rate gravity center position of the target cylinder #n is on the retard side with respect to the heat release rate gravity center position (target gravity center position Gctgt) of the
こうした最大角速度ωnのフィードバック制御(以下、「最大角速度フィードバック制御」とも称呼する。)により、最大角速度ω2乃至ω4それぞれが最大角速度ω1に一致したとき、第2気筒♯2乃至第4気筒♯4それぞれの熱発生率重心位置は、第1気筒♯1の熱発生率重心位置、即ち、目標重心位置Gctgtと一致する。
By such feedback control of the maximum angular velocity ωn (hereinafter also referred to as “maximum angular velocity feedback control”), when the maximum angular velocities ω2 to ω4 coincide with the maximum angular velocities ω1, the
ところで、本制御装置は、図2に示したように、少なくとも機関の負荷が「第1閾値Pem1から第2閾値Pem2までの範囲」内にあるときには、機関の負荷及び機関回転速度に依らず、目標重心位置Gctgtを一定クランク角度θa(例えば、ATDC7°)に設定する。これによれば、機関10の燃費を良好にすることができる。尚、このときの目標重心位置Gctgtは、エミッションとの関係により定まる機関10のランニングコストが最小となる一定のクランク角度θa’(θaから所定範囲内のクランク角度)であって、機関の負荷及び機関回転速度に依らず燃費悪化率が最小値近傍の一定となるクランク角度であってもよい。
By the way, as shown in FIG. 2, the present control device does not depend on the engine load and the engine speed, at least when the engine load is within the “range from the first threshold value Pem1 to the second threshold value Pem2.” The target center-of-gravity position Gctgt is set to a constant crank angle θa (for example, ATDC 7 °). According to this, the fuel consumption of the
一方、本制御装置は、機関の負荷が第2閾値Pem2よりも大きい範囲にあるときには、負荷が増大するにつれ(燃料噴射量が増大するにつれ)、目標重心位置Gctgtを「前記一定クランク角度θaよりも遅角側の範囲」において次第に遅角側となるクランク角度に設定する。これによれば、筒内圧力の最大値が機関10の許容圧力を超えることが回避される。更に、機関の負荷が第2閾値Pem2よりも大きい範囲において、燃費は多少悪化するものの燃料噴射量を増大することができるので、機関10の発生トルク(従って、出力)を増大することができる。
On the other hand, when the load of the engine is in a range larger than the second threshold value Pem2, the present control device sets the target center-of-gravity position Gctgt to “from the constant crank angle θa as the load increases (as the fuel injection amount increases). Is set to a crank angle that gradually becomes retarded in the "retard angle range". According to this, it is avoided that the maximum value of the in-cylinder pressure exceeds the allowable pressure of the
尚、熱発生率重心位置が遅角側に移行するほど排気損失が増大するので、排気温度が上昇する。そして、機関10が許容できる排気温度(許容排気温度)に到達した時点で、本制御装置は燃料噴射量の増大を停止する。
Since the exhaust loss increases as the heat generation rate gravity center position shifts to the retard side, the exhaust temperature rises. Then, when the
更に、本制御装置は、機関の負荷が第1閾値Pem1以下であるときも、一定クランク角度θaを目標重心位置Gctgtに設定する。但し、本制御装置は、機関の負荷が第1閾値Pem1以下であるとき、他の要求に基づいて、前記一定クランク角度θa以外のクランク角度を目標重心位置Gctgtに設定する場合もある。更に、前述したように、本制御装置は、機関の負荷が「第1閾値Pem1から第2閾値Pem2までの範囲」内にあるとき、「一定クランク角度θaから所定範囲内のクランク角度(一定値)θa’」を目標重心位置に設定してもよい。 Further, the present control device sets the constant crank angle θa to the target center-of-gravity position Gctgt even when the engine load is equal to or less than the first threshold value Pem1. However, when the engine load is equal to or less than the first threshold value Pem1, the present control device may set a crank angle other than the constant crank angle θa as the target center-of-gravity position Gctgt based on other requirements. Further, as described above, when the load of the engine is in the “range from the first threshold value Pem1 to the second threshold value Pem2,” the control device “crank angle within a predetermined range from the constant crank angle θa (constant value). ) Θa ′ ”may be set as the target center-of-gravity position.
(実際の作動)
次に、ECU70のCPU(以下、単に「CPU」と表記する。)が実行する燃焼状態を制御するための処理について図5を参照しながら説明する。尚、以下の説明において、記号MapX(P1,P2…)は、引数(パラメータ)をP1,P2…として値Xを得るルックアップテーブル(又は関数)を表す。加えて、説明を簡単にするため、以下においてCPUは、主噴射時期、過給圧及び燃料噴射圧を上述した燃焼パラメータとして採用し、且つ、パイロット噴射及びアフター噴射は行わない。
(Actual operation)
Next, processing for controlling the combustion state executed by the CPU of the ECU 70 (hereinafter simply referred to as “CPU”) will be described with reference to FIG. In the following description, the symbol MapX (P1, P2,...) Represents a lookup table (or function) that obtains a value X with arguments (parameters) P1, P2,. In addition, for simplicity of explanation, the CPU adopts the main injection timing, the supercharging pressure, and the fuel injection pressure as the above-described combustion parameters, and does not perform pilot injection and after injection.
<フィードフォワード制御>
CPUは、所定時間が経過する毎に図5にフローチャートにより示した「燃焼状態制御ルーチン」を実行するようになっている。従って、適当なタイミングになると、CPUは図5のステップ500から処理を開始し、以下に述べるステップ505乃至ステップ515の処理を順に行い、ステップ520に進む。
<Feed forward control>
The CPU executes a “combustion state control routine” shown by a flowchart in FIG. 5 every time a predetermined time elapses. Accordingly, when the appropriate timing is reached, the CPU starts the process from step 500 in FIG. 5, sequentially performs the processes from step 505 to step 515 described below, and proceeds to step 520.
ステップ505:CPUは、アクセルペダル開度Accp及び機関回転速度Neを取得する。
ステップ510:CPUは、アクセルペダル開度Accp及び機関回転速度Neに基づいて、要求噴射量(指令噴射量)Qfinを決定する(Qfin=MapQfin(Accp,Ne)。要求噴射量Qfinは要求トルクと言うこともできる。
ステップ515:CPUは、別途算出されている最大噴射量Qmaxを取得する。最大噴射量Qmaxは、「排ガスに含まれるスモーク等の有害物質が所定の閾値を超えない範囲において噴射可能な最大の噴射量」と「機関10のトルクが機関10が搭載された車両の駆動トルク伝達機構の許容限界トルクを超えないために噴射可能な最大の噴射量」とのうちの小さいほうの噴射量である。
Step 505: The CPU acquires an accelerator pedal opening degree Accp and an engine speed Ne.
Step 510: The CPU determines a required injection amount (command injection amount) Qfin based on the accelerator pedal opening degree Accp and the engine rotational speed Ne (Qfin = MapQfin (Accp, Ne)). I can also say.
Step 515: The CPU acquires a maximum injection amount Qmax calculated separately. The maximum injection amount Qmax is “the maximum injection amount that can be injected within a range in which harmful substances such as smoke contained in the exhaust gas do not exceed a predetermined threshold” and “the torque of the
次に、CPUはステップ520に進み、要求噴射量Qfinが最大噴射量Qmax以下であるか否かを判定する。要求噴射量Qfinが最大噴射量Qmax以下であれば、CPUはステップ520にて「Yes」と判定してステップ525に進み、最終燃料噴射量Qactを要求噴射量Qfinと等しい値に設定する。一方、要求噴射量Qfinが最大噴射量Qmaxよりも大きければ、CPUはステップ520にて「No」と判定してステップ530に進み、最終燃料噴射量Qactを最大噴射量Qmaxと等しい値に設定する。尚、エミッション及び/又は許容限界トルクの制約がない場合、ステップ515乃至ステップ530は省略されても良い。この場合、最終燃料噴射量Qactは常に要求噴射量Qfinと等しくなる。 Next, the CPU proceeds to step 520 to determine whether or not the required injection amount Qfin is equal to or less than the maximum injection amount Qmax. If the required injection amount Qfin is equal to or less than the maximum injection amount Qmax, the CPU makes a “Yes” determination at step 520 to proceed to step 525, and sets the final fuel injection amount Qact to a value equal to the required injection amount Qfin. On the other hand, if the required injection amount Qfin is larger than the maximum injection amount Qmax, the CPU makes a “No” determination at step 520 to proceed to step 530 to set the final fuel injection amount Qact to a value equal to the maximum injection amount Qmax. . Note that if there is no restriction on emission and / or allowable limit torque, Steps 515 to 530 may be omitted. In this case, the final fuel injection amount Qact is always equal to the required injection amount Qfin.
CPUは、ステップ525又はステップ530の処理を行った後、以下に述べるステップ535乃至ステップ545の処理を順に行い、ステップ595に進んで本ルーチンを一旦終了する。
After performing the processing of
ステップ535:CPUは、最終燃料噴射量Qact及び機関回転速度Neと、ルックアップテーブルMapFp(Qact,Ne)と、に基づいて燃料噴射圧Fpを決定する。このとき、燃料噴射圧Fpは、ブロックB1に示したように、要求出力Prに実質的に比例した値に設定される。但し、前述したように、機関の負荷(この場合、要求噴射量Qfin)が所定値以上となって、筒内圧力の最大値が許容圧力を超えるような領域において、燃料噴射圧Fpは最終燃料噴射量Qactが大きくなるほど小さくなる値に設定される。CPUは、図示しない駆動ルーチンにより、実際の燃料噴射圧がこのステップ535にて決定された燃料噴射圧Fpと等しくなるように、燃料加圧ポンプ31等を制御する。
Step 535: The CPU determines the fuel injection pressure Fp based on the final fuel injection amount Qact and the engine rotational speed Ne, and the lookup table MapFp (Qact, Ne). At this time, the fuel injection pressure Fp is set to a value substantially proportional to the required output Pr, as shown in block B1. However, as described above, in the region where the engine load (in this case, the required injection amount Qfin) is equal to or greater than a predetermined value and the maximum value of the in-cylinder pressure exceeds the allowable pressure, the fuel injection pressure Fp is the final fuel. It is set to a value that decreases as the injection amount Qact increases. The CPU controls the
ステップ540:CPUは、最終燃料噴射量Qact及び機関回転速度Neと、ルックアップテーブルMapTp(Qact,Ne)と、に基づいて過給圧Tpを決定する。このとき、過給圧Tpは、ブロックB2に示したように、要求出力Prに実質的に比例した値に設定される。但し、前述したように、機関の負荷(この場合、要求噴射量Qfin)が所定値以上となって、筒内圧力の最大値が許容圧力を超えるような領域において、過給圧Tpは最終燃料噴射量Qactが大きくなるほど小さくなる値に設定される。CPUは、図示しない駆動ルーチンにより、実際の過給圧がこのステップ540にて決定された過給圧Tpと等しくなるように、過給機44を制御する。
Step 540: The CPU determines the supercharging pressure Tp based on the final fuel injection amount Qact, the engine speed Ne, and the lookup table MapTp (Qact, Ne). At this time, the supercharging pressure Tp is set to a value substantially proportional to the required output Pr, as shown in block B2. However, as described above, in the region where the engine load (in this case, the required injection amount Qfin) exceeds a predetermined value and the maximum value of the in-cylinder pressure exceeds the allowable pressure, the supercharging pressure Tp is the final fuel. It is set to a value that decreases as the injection amount Qact increases. The CPU controls the
ステップ545:CPUは、最終燃料噴射量Qact及び機関回転速度Neと、ルックアップテーブルMapCMinj(Qact, Ne)と、に基づいて、主噴射の燃料噴射時期CMinjを決定する。このルックアップテーブルMapCMinj(Qact, Ne)は、熱発生率重心位置が図2に示した目標重心位置Gctgtに一致するように、予め実験により定められ、ROMに記憶されている。その後、CPUはステップ595に進み、本ルーチンを一旦終了する。 Step 545: The CPU determines the fuel injection timing CMinj of the main injection based on the final fuel injection amount Qact and the engine rotational speed Ne, and the lookup table MapCMinj (Qact, Ne). This look-up table MapCMinj (Qact, Ne) is determined in advance by experiments so that the heat generation rate gravity center position matches the target gravity center position Gctgt shown in FIG. 2, and is stored in the ROM. Thereafter, the CPU proceeds to step 595 to end the present routine tentatively.
尚、CPUは、任意の気筒のクランク角度がこのステップ545にて決定された燃料噴射時期CMinjに一致するときその気筒の燃料噴射弁23から燃料噴射量Qactの燃料を噴射させる。
When the crank angle of an arbitrary cylinder coincides with the fuel injection timing CMinj determined in step 545, the CPU injects fuel of the fuel injection amount Qact from the
以上の処理の結果、各気筒♯1乃至♯4の熱発生率重心位置は図2に示した目標重心位置Gctgtに略一致させられる。尚、主燃料の燃料噴射時期CMinjは、機関10の個体差及び経年変化等によって熱発生率重心位置Gcが目標重心位置Gctgtから大きく乖離することがないように、図6及び図7に示されたフィードバック制御によって調整される。
As a result of the above processing, the heat release rate gravity center positions of the
<フィードバック制御>
CPUは、第1気筒♯1のクランク角度が720°経過する毎に図6にフローチャートにより示した「熱発生率重心位置のフィードバック制御ルーチン」を第1気筒♯1について実行するようになっている。
<Feedback control>
The CPU executes the “heat generation rate gravity center position feedback control routine” shown in the flowchart of FIG. 6 for the
このルーチンにより、第1気筒♯1の実際の熱発生率重心位置Gc1が図2に示した目標重心位置Gctgtと等しくなるように、第1気筒♯1の主噴射の噴射時期CMinjがフィードバック制御により調整される。尚、クランク角度θは、第1気筒♯1の圧縮上死点後のクランク角度(ATDC deg)によって表される。従って、圧縮上死点よりも進角側のクランク角度θは負の値となる。
By this routine, the injection timing CMinj of the main injection of the
具体的には、第1気筒♯1のクランク角度が同気筒♯1の吸気上死点に一致すると、CPUは図6のステップ600から処理を開始してステップ610に進み、第1気筒♯1の直近の1サイクルにおける筒内圧力Pcに基づいてクランク角度θ[degATDC]に対する単位クランク角度あたりの発熱量である熱発生率dQ(θ)[J/degATDC]を周知の手法に基づいて算出する(例えば、特許文献2及び特許文献3等を参照。)。尚、CPUは、単位クランク角度が経過する毎に第1気筒♯1の筒内圧力Pcを取得し、その筒内圧力Pcを第1気筒♯1及び同気筒♯1のクランク角度に対応付けてRAM内に記憶するようになっている。
Specifically, when the crank angle of the
次いで、CPUは熱発生率dQ(θ)を下記の(4)式に適用することにより、第1気筒♯1の熱発生率重心位置Gc1を取得・推定する。実際には、熱発生率重心位置Gc1は、(4)式をデジタル演算式に変換した式に基づいて計算される。(4)式において、CAsは第1気筒♯1において燃焼が開始するクランク角度(燃焼開始クランク角度)であり、CAeは同燃焼が終了するクランク角度(燃焼終了クランク角度)である。尚、(4)式のCAsに代えて燃焼開始クランク角度よりも十分に早いクランク角度が(4)式による計算に採用され、且つ、CAeに代えて燃焼終了クランク角度よりも十分に遅いクランク角度が(4)式による計算に採用され得る。
次に、CPUはステップ615に進み、最終燃料噴射量Qact(機関の負荷)と、図2に示したルックアップテーブルと同等のルックアップテーブルMapGctgt(Qact)と、に基づいて目標重心位置Gctgtを決定する。 Next, the CPU proceeds to step 615 and sets the target center-of-gravity position Gctgt based on the final fuel injection amount Qact (engine load) and the lookup table MapGctgt (Qact) equivalent to the lookup table shown in FIG. decide.
次に、CPUはステップ620に進み、第1気筒♯1の熱発生率重心位置Gc1が目標重心位置Gctgtに対して正の微小角度Δθs以上遅角側であるか否かを判定する。重心位置Gc1が目標重心位置Gctgtに対して正の微小角度Δθs以上遅角側である場合、CPUはそのステップ620にて「Yes」と判定してステップ625に進み、第1気筒♯1の主噴射の噴射時期CMinjを所定の微小角度ΔCAだけ進角する。これにより、重心位置Gc1が僅かに進角側に移動するので、目標重心位置Gctgtに近づく。
Next, the CPU proceeds to step 620, and determines whether or not the heat generation rate gravity center position Gc1 of the
次に、CPUはステップ630に進み、最大角速度フィードバック許可フラグF(以下、単に「許可フラグ」と称呼する。)の値を「0」に設定する。その後、CPUはステップ695に進み、本ルーチンを一旦終了する。 Next, the CPU proceeds to step 630 and sets the value of the maximum angular velocity feedback permission flag F (hereinafter simply referred to as “permission flag”) to “0”. Thereafter, the CPU proceeds to step 695 to end the present routine tentatively.
これに対し、CPUがステップ620の処理を実行する時点において、重心位置Gc1が目標重心位置Gctgtに対して正の微小角度Δθs以上遅角側でない場合、CPUはそのステップ620にて「No」と判定してステップ635に進み、重心位置Gc1が目標重心位置Gctgtに対して正の微小角度Δθs以上進角側であるか否かを判定する。重心位置Gc1が目標重心位置Gctgtに対して正の微小角度Δθs以上進角側である場合、CPUはステップ635にて「Yes」と判定してステップ640に進み、第1気筒♯1の主噴射の噴射時期CMinjを所定の微小角度ΔCAだけ遅角する。これにより、重心位置Gc1が僅かに遅角側に移動するので、目標重心位置Gctgtに近づく。
On the other hand, when the CPU executes the process of step 620, if the center of gravity position Gc1 is not retarded by a positive minute angle Δθs or more with respect to the target center of gravity position Gctgt, the CPU returns “No” in step 620. The process proceeds to step 635, where it is determined whether or not the gravity center position Gc1 is on the advance side with respect to the target gravity center position Gctgt by a positive minute angle Δθs or more. When the center of gravity position Gc1 is on the advance side with respect to the target center of gravity position Gctgt by a positive minute angle Δθs or more, the CPU makes a “Yes” determination at step 635 to proceed to step 640, where the main injection of the
次に、CPUはステップ645に進み、前記許可フラグFの値を「0」に設定する。その後、CPUはステップ695に進み、本ルーチンを一旦終了する。 Next, the CPU proceeds to step 645 and sets the value of the permission flag F to “0”. Thereafter, the CPU proceeds to step 695 to end the present routine tentatively.
更に、CPUがステップ635の処理を実行する時点において、重心位置Gc1が目標重心位置Gctgtに対して正の微小角度Δθs以上進角側でなければ、重心位置Gc1と目標重心位置Gctgtとの差の大きさは微小角度Δθs未満である。この場合、CPUはステップ635にて「No」と判定してステップ650に進み、許可フラグFの値を「1」に設定する。その後、CPUはステップ695に進んで本ルーチンを一旦終了する。この場合、第1気筒♯1の主噴射の噴射時期CMinjは修正されない。
Furthermore, at the time when the CPU executes the process of step 635, if the center of gravity position Gc1 is not an advance side of a positive minute angle Δθs or more with respect to the target center of gravity position Gctgt, the difference between the center of gravity position Gc1 and the target center of gravity position Gctgt The magnitude is less than a small angle Δθs. In this case, the CPU makes a “No” determination at step 635 to proceed to step 650 to set the value of the permission flag F to “1”. Thereafter, the CPU proceeds to step 695 to end the present routine tentatively. In this case, the injection timing CMinj of the main injection of the
尚、CPUは、ステップ600とステップ610との間に、「アクセルペダル開度Accpと機関回転速度Neとにより規定される現時点の運転状態が、所定時間前における運転状態と同一であるか否かを判定する」ステップを実行してもよい。そして、CPUは、現時点の運転状態が所定時間前における運転状態と同一であると判定される場合にステップ610以降に進み、現時点の運転状態が所定時間前における運転状態と同一でないと判定される場合にはステップ695に直接進んでもよい。このとき、CPUは、前述した許可フラグFの値を「0」に設定しておく。 Note that the CPU determines whether or not the current operating state defined by the accelerator pedal opening degree Accp and the engine rotational speed Ne is the same as the operating state before a predetermined time between Step 600 and Step 610. The “determining” step may be performed. Then, when it is determined that the current driving state is the same as the driving state before the predetermined time, the CPU proceeds to step 610 and thereafter, and the CPU determines that the current driving state is not the same as the driving state before the predetermined time. In that case, the process may proceed directly to step 695. At this time, the CPU sets the value of the permission flag F described above to “0”.
これによれば、運転状態が変化していない場合(運転状態が定常である場合)にのみ、第1気筒♯1の熱発生率重心位置Gc1のフィードバック制御を行い、運転状態が変化した場合には一度フィードフォワード制御にて燃焼パラメータを設定し直した後に、重心位置Gc1のフィードバック制御を行うことができる。
According to this, feedback control of the heat release rate gravity center position Gc1 of the
更に、CPUは、第2気筒♯2乃至第4気筒♯4のうち、任意の気筒のクランク角度が720°経過する毎に図7にフローチャートにより示した「最大角速度のフィードバック制御ルーチン」を実行するようになっている。即ち、CPUは、図7にフローチャートにより示した「最大角速度のフィードバック制御ルーチン」を各気筒♯2乃至♯4毎に実行する。
Further, the CPU executes the “maximum angular velocity feedback control routine” shown in the flowchart of FIG. 7 every time the crank angle of any cylinder of the
このルーチンにより、第2気筒♯2乃至第4気筒♯4において、実際の熱発生率重心位置Gc2乃至Gc4それぞれが図2に示した目標重心位置Gctgtと等しくなるように、各気筒♯2乃至♯4の主噴射の噴射時期CMinjそれぞれがフィードバック制御により調整される。
By this routine, in each of the
具体的に述べると、第2気筒♯2乃至第4気筒♯4のうち、任意の気筒(着目気筒)♯n(n=2〜4)のクランク角度がその気筒♯nの吸気上死点に一致すると、CPUは図7のステップ700から処理を開始してステップ705に進み、前記許可フラグFの値が「1」であるか否かを判定する。許可フラグFの値が「1」でなければ、CPUはステップ705において「No」と判定してステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。一方、許可フラグFの値が「1」であれば、CPUはステップ705において「Yes」と判定してステップ710に進む。
Specifically, among the
CPUは、図示しないクランクシャフト角速度算出ルーチンにより、「第1気筒♯1のクランク角度が圧縮上死点前90°クランク角度(BTDC90°CA)から圧縮上死点後90°クランク角度(ATDC90°CA)まで進むまでの期間」を第1気筒♯1の特定期間(燃焼期間)として、所定クランク角度間隔(本例においては、クランク角度1°間隔)毎にクランクシャフト角速度を算出する。CPUは、同クランクシャフト角速度をクランク角度センサ76からの信号(出力値)に基づいて算出する。
The CPU performs a crankshaft angular velocity calculation routine (not shown) from “the crank angle of the
更に、CPUは、上述したように算出したクランクシャフト角速度を「同角速度を算出したときの第1気筒♯1のクランク角度」に対応付けてRAM内に記憶する。
Further, the CPU stores the crankshaft angular velocity calculated as described above in the RAM in association with “the crank angle of the
CPUは、同様にして、残りの気筒♯2乃至♯4それぞれの前記特定期間(各気筒のクランク角度がBTDC90°CAからATDC90°CAまで進むまでの期間)において、所定クランク角度間隔毎のクランクシャフト角速度を算出し、同算出したクランクシャフト角速度を「同角速度を算出したときの各気筒♯2乃至♯4のクランク角度」にぞれぞれ対応付けてRAM内に記憶する。
Similarly, the CPU determines the crankshafts at predetermined crank angle intervals in the specific period of each of the remaining
CPUは、ステップ705において「Yes」と判定してステップ710に進むと、着目気筒♯n(第2気筒♯2乃至第4気筒♯4の何れかの気筒)の前記特定期間におけるクランクシャフト角速度としてROM内に記憶されている同角速度のうち、最大のクランクシャフト角速度を最大角速度ωnとして取得する。
When the CPU makes a “Yes” determination at step 705 to proceed to step 710, the CPU determines the crankshaft angular velocity of the target cylinder #n (any one of the
次に、CPUはステップ715に進み、第1気筒♯1の前記特定期間におけるクランクシャフト角速度としてROM内に記憶されている同角速度のうち、最大のクランクシャフト角速度を最大角速度ω1として取得する。
Next, the CPU proceeds to step 715, and acquires the maximum crankshaft angular speed as the maximum angular speed ω1 among the same angular speeds stored in the ROM as the crankshaft angular speed in the specific period of the
次に、CPUはステップ720に進み、前記取得した最大角速度ωnが前記取得した最大角速度ω1よりも大きいか否かを判定する。最大角速度ωnが最大角速度ω1よりも大きければ、CPUはそのステップ720にて「Yes」と判定してステップ725に進み、着目気筒♯nの主噴射の噴射時期CMinjを所定の微小角度ΔCAだけ遅角する。これにより、着目気筒♯nの熱発生率重心位置Gcnが僅かに遅角側に移動するので、最大角速度ωnが最大角速度ω1に近づく。その結果、重心位置Gcnが目標重心位置Gctgtに近づく。その後、CPUはステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。 Next, the CPU proceeds to step 720 to determine whether or not the acquired maximum angular velocity ωn is greater than the acquired maximum angular velocity ω1. If the maximum angular velocity ωn is larger than the maximum angular velocity ω1, the CPU makes a “Yes” determination at step 720 to proceed to step 725 to delay the injection timing CMinj of the main injection of the cylinder of interest #n by a predetermined minute angle ΔCA. Horn. As a result, the heat release rate gravity center position Gcn of the cylinder #n of interest moves slightly to the retard side, so that the maximum angular velocity ωn approaches the maximum angular velocity ω1. As a result, the gravity center position Gcn approaches the target gravity center position Gctgt. Thereafter, the CPU proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.
これに対し、CPUがステップ720の処理を実行する時点において、最大角速度ωnが最大角速度ω1よりも大きくなければ、CPUはそのステップ720にて「No」と判定してステップ730に進み、最大角速度ωnが最大角速度ω1よりも小さいか否かを判定する。最大角速度ωnが最大角速度ω1よりも小さければ、CPUはステップ730にて「Yes」と判定してステップ735に進み、着目気筒♯nの主噴射の噴射時期CMinjを所定の微小角度ΔCAだけ進角する。これにより、重心位置Gcnが僅かに進角側に移動するので、最大角速度ωnが最大角速度ω1に近づく。その結果、重心位置Gcnが目標重心位置Gctgtに近づく。その後、CPUはステップ795に進み、本ルーチンを一旦終了する。 On the other hand, if the maximum angular velocity ωn is not larger than the maximum angular velocity ω1 at the time when the CPU executes the process of step 720, the CPU makes a “No” determination at step 720 to proceed to step 730, where the maximum angular velocity is reached. It is determined whether or not ωn is smaller than the maximum angular velocity ω1. If the maximum angular velocity ωn is smaller than the maximum angular velocity ω1, the CPU makes a “Yes” determination at step 730 to proceed to step 735 to advance the injection timing CMinj of the main injection of the target cylinder #n by a predetermined minute angle ΔCA. To do. As a result, the center-of-gravity position Gcn slightly moves toward the advance side, so that the maximum angular velocity ωn approaches the maximum angular velocity ω1. As a result, the gravity center position Gcn approaches the target gravity center position Gctgt. Thereafter, the CPU proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.
更に、CPUがステップ730の処理を実行する時点において、最大角速度ωnが最大角速度ω1よりも小さくなければ、最大角速度ωnは最大角速度ω1と等しい。この場合、CPUはステップ730にて「No」と判定し、ステップ795に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、この場合、着目気筒♯nの主噴射の噴射時期CMinjは修正されない。 Furthermore, when the CPU executes the process of step 730, if the maximum angular velocity ωn is not smaller than the maximum angular velocity ω1, the maximum angular velocity ωn is equal to the maximum angular velocity ω1. In this case, the CPU makes a “No” determination at step 730 to directly proceed to step 795 to end the present routine tentatively. That is, in this case, the injection timing CMinj of the main injection of the target cylinder #n is not corrected.
尚、CPUは、ステップ700とステップ705との間に、「アクセルペダル開度Accpと機関回転速度Neとにより規定される現時点の運転状態が、所定時間前における運転状態と同一であるか否かを判定する」ステップを実行してもよい。そして、CPUは、現時点の運転状態が所定時間前における運転状態と同一であると判定される場合にステップ705以降に進み、現時点の運転状態が所定時間前における運転状態と同一でないと判定される場合にはステップ795に直接進んでもよい。 Note that the CPU determines whether or not the current operating state defined by the accelerator pedal opening Accp and the engine rotational speed Ne is the same as the operating state before a predetermined time between Step 700 and Step 705. The “determining” step may be performed. The CPU proceeds to step 705 and subsequent steps when it is determined that the current driving state is the same as the driving state before the predetermined time, and the CPU determines that the current driving state is not the same as the driving state before the predetermined time. If this is the case, the process may proceed directly to step 795.
これによれば、運転状態が変化していない場合(運転状態が定常である場合)にのみ、着目気筒♯nの最大角速度ωnのフィードバック制御を行い、運転状態が変化した場合には一度フィードフォワード制御にて燃焼パラメータを設定し直した後に、最大角速度ωnのフィードバック制御を行うことができる。 According to this, feedback control of the maximum angular velocity ωn of the cylinder of interest #n is performed only when the operating state has not changed (when the operating state is steady), and once the operating state has changed, feedforward is performed once. After resetting the combustion parameter by control, feedback control of the maximum angular velocity ωn can be performed.
以上説明したように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置は、少なくとも機関10の負荷が第1閾値Pem1から第2閾値Pem2までの範囲(特定負荷範囲)内にある場合には熱発生率重心位置Gcが機関の負荷(及び/又は機関回転速度Ne)に依らず一定の目標重心位置(一定のクランク角度θa又はθa’)に等しくなり、且つ、機関の負荷が第2閾値Pem2よりも大きい範囲にある場合には機関の負荷が大きくなるほど前記一定の目標重心位置(一定のクランク角度θa又はθa’)よりも遅角側の範囲において「より遅角側となる目標重心位置」に等しくなるように、第1気筒♯1の燃焼パラメータをフィードバック制御する(図2及び図6のステップ625並びにステップ640を参照。)。
As described above, the control apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment has a heat generation rate when the load of at least the
更に、本制御装置は、他の気筒♯2乃至♯4の最大角速度ω2乃至ω4が第1気筒♯1の最大角速度ω1に近づくように他の気筒♯2乃至♯4の燃焼パラメータをフィードバック制御する(図7のステップ725及びステップ735を参照。)ことにより、これら気筒♯2乃至♯4の熱発生率重心位置を前記目標重心位置と一致させる。
Further, the present control device feedback-controls the combustion parameters of the
従って、本制御装置は、各気筒♯1乃至♯4の熱発生率重心位置を適切なクランク角度(一定クランク角度θa又はクランク角度θaにできるだけ近いクランク角度θa’)に制御しながら、高負荷運転状態において筒内圧力の最大値が許容圧力を超えないようにすることができる。この結果、機関の燃費を改善するとともに、高負荷時において機関が発生するトルクが要求トルクよりも低下することを回避することができる。換言すると、本制御装置は、機関が発生し得る最大トルクを低下させないようにすることができる。
Therefore, the present control device controls the heat generation rate gravity center position of each
更に、本制御装置は、筒内圧センサ75が1つの気筒♯1にしか配設されていなくても、総ての気筒♯1乃至♯4の熱発生率重心位置を目標重心位置に制御することができる。
Further, the present control device controls the heat release rate centroid positions of all the
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態は、第1気筒♯1の燃焼状態を変更する燃焼パラメータとして以下に述べる値の1つ以上を採用することもできる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, one or more of the values described below can be adopted as a combustion parameter for changing the combustion state of the
(1)主噴射(メイン噴射)の時期
(2)燃料噴射弁が燃料を噴射するときの圧力である燃料噴射圧
(3)主噴射よりも進角側にて行われる燃料噴射であるパイロット噴射の燃料噴射量
(4)パイロット噴射の回数
(5)パイロット噴射の時期
(6)各パイロット噴射の燃料噴射量
(7)主噴射よりも遅角側にて行われる燃料噴射であるアフター噴射の噴射量
(8)過給機44による過給圧
(9)インタークーラー45の冷却効率(冷却能力)
(10)吸入空気に対するEGRガスの比率であるEGR率(又は、EGRガスの量)
(11)EGRクーラー63の冷却効率(冷却能力)
(12)気筒内のスワール流の強度(例えば、スワールコントロールバルブの開度)
(1) Timing of main injection (main injection) (2) Fuel injection pressure, which is the pressure when the fuel injection valve injects fuel (3) Pilot injection, which is fuel injection performed on the more advanced side than main injection (4) Number of pilot injections (5) Timing of pilot injection (6) Fuel injection amount of each pilot injection (7) After-injection, which is fuel injection performed on the retard side of the main injection Quantity (8) Supercharging pressure by supercharger 44 (9) Cooling efficiency of intercooler 45 (cooling capacity)
(10) EGR rate (or amount of EGR gas) that is the ratio of EGR gas to intake air
(11) Cooling efficiency (cooling capacity) of
(12) The intensity of the swirl flow in the cylinder (for example, the opening of the swirl control valve)
更に、上記実施形態は、第2気筒♯2乃至第4気筒♯4の燃焼状態を変更する燃焼パラメータとして上記燃焼パラメータの値(1)乃至(12)のうち、各気筒♯2乃至♯4の燃焼状態を個別に変更可能な燃焼パラメータの値(1)乃至(7)及び(12)の1つ以上を採用することもできる。
Further, in the above embodiment, among the combustion parameter values (1) to (12) as the combustion parameters for changing the combustion states of the
尚、第1気筒♯1の熱発生率重心位置Gcを進角させる場合及び第2気筒♯2乃至第4気筒♯4の最大角速度ω2乃至ω4をそれぞれ大きくする場合には、制御装置は、以下の動作を行えばよい。熱発生率重心位置Gcを遅角させる場合には、以下の動作と反対方向側に各燃焼パラメータを変化させればよい。
(1a)制御装置は、主噴射の時期を進角側に移動させる。
(2a)制御装置は、燃料噴射圧を増加させる。
(3a)制御装置は、パイロット噴射の燃料噴射量を増加させる。
(4a)制御装置は、パイロット噴射のみに関して決まる「パイロット噴射の熱発生率重心角度」が進角側へ移動するようにパイロット噴射の回数を変更する。
(5a)制御装置は、パイロット噴射の熱発生率重心角度が進角側へ移動するようにパイロット噴射の時期を変更する。
(6a)制御装置は、パイロット噴射の熱発生率重心角度が進角側へ移動するように各パイロット噴射の燃料噴射量を変更する。
(7a)制御装置は、アフター噴射の噴射量を減少する、若しくは、アフター噴射を行わない。
(8a)制御装置は、過給圧を増加させる。
(9a)制御装置は、インタークーラー45のバイパスバルブ開度を増大するか、或いは、冷却水量を減少させることにより、インタークーラー45の冷却効率を低下させる。
(10a)制御装置は、EGR制御弁62の開度を減少させる(EGRガス通路の通路断面積を減少させる)ことにより、EGR率を低下させる(EGR量を減少させる。)。
(11a)制御装置は、EGRクーラー63のバイパスバルブ開度を増大するか、或いは、冷却水量を減少させることにより、EGRクーラー63の冷却効率を低下させる。
(12a)制御装置は、スワール流の強度を増大させる。
When the heat release rate center of gravity position Gc of the
(1a) The control device moves the timing of main injection to the advance side.
(2a) The control device increases the fuel injection pressure.
(3a) The control device increases the fuel injection amount of pilot injection.
(4a) The control device changes the number of pilot injections so that the “heat generation rate gravity center angle of pilot injection” determined only for pilot injection moves to the advance side.
(5a) The control device changes the timing of pilot injection so that the heat generation rate gravity center angle of pilot injection moves to the advance side.
(6a) The control device changes the fuel injection amount of each pilot injection so that the heat generation rate gravity center angle of the pilot injection moves to the advance side.
(7a) The control device reduces the injection amount of after injection or does not perform after injection.
(8a) The control device increases the supercharging pressure.
(9a) The control device decreases the cooling efficiency of the
(10a) The control device reduces the EGR rate (decreases the EGR amount) by reducing the opening degree of the EGR control valve 62 (decreasing the passage cross-sectional area of the EGR gas passage).
(11a) The control device decreases the cooling efficiency of the
(12a) The control device increases the strength of the swirl flow.
更に、上記実施形態において、機関10の負荷が第1閾値Pem1から第2閾値Pem2までの範囲内にある場合における制御目標としての熱発生率重心位置(即ち、上記一定クランク角度θa)はATDC7°であったが、この値は機関毎に異なる。
Further, in the above embodiment, the heat generation rate gravity center position (ie, the constant crank angle θa) as the control target when the load of the
10…内燃機関、23…燃料噴射弁、70…ECU、75…筒内圧センサ、76…クランク角度センサ、♯1…第1気筒、♯2…第2気筒、♯3…第3気筒、♯4…第4気筒
DESCRIPTION OF
Claims (1)
少なくとも前記機関の負荷が第1閾値から同第1閾値よりも大きい第2閾値までの範囲内にある場合には各気筒の前記熱発生率重心位置が前記負荷に依らず一定の目標重心位置に等しくなり、且つ、前記負荷が前記第2閾値よりも大きい範囲にある場合には各気筒の前記熱発生率重心位置が前記負荷が大きくなるほど前記一定の目標重心位置よりも遅角側の範囲においてより遅角側となる目標重心位置に等しくなるように各気筒の燃焼状態を変更する燃焼パラメータをフィードバック制御する制御装置において、
前記筒内圧センサが配設されている気筒である基準気筒の前記熱発生率重心位置を前記筒内圧センサの出力値に基づいて算出する重心位置算出部と、
前記重心位置算出部により算出される前記基準気筒の前記熱発生率重心位置が前記目標重心位置に等しくなるように前記基準気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する第1フィードバック制御部と、
前記クランク角度センサの出力値に基づいて算出される各気筒の燃焼期間におけるクランクシャフト角速度の最大値をその気筒の最大クランクシャフト角速度として取得する最大クランクシャフト角速度取得部と、
前記筒内圧センサが配設されていない残りの気筒の前記最大クランクシャフト角速度が前記基準気筒の前記最大クランクシャフト角速度に近づくように同残りの気筒の前記燃焼パラメータをフィードバック制御する第2フィードバック制御部と、
を具備する制御装置。 Applied to an internal combustion engine having a plurality of cylinders, one in-cylinder pressure sensor disposed corresponding to only one of these cylinders, and one crank angle sensor, heat generation in each cylinder A control device for an internal combustion engine that controls the center of gravity position,
When at least the load of the engine is within the range from the first threshold value to the second threshold value that is larger than the first threshold value, the heat release rate gravity center position of each cylinder is a constant target gravity center position regardless of the load. When the load is in a range greater than the second threshold, the heat release rate centroid position of each cylinder is in a range that is retarded from the constant target centroid position as the load increases. In a control device that feedback controls a combustion parameter that changes the combustion state of each cylinder so as to be equal to the target center-of-gravity position on the more retarded side
A center-of-gravity position calculation unit that calculates the heat generation rate center-of-gravity position of a reference cylinder that is a cylinder in which the in-cylinder pressure sensor is disposed, based on an output value of the in-cylinder pressure sensor;
A first feedback control unit that feedback-controls the combustion parameter of the reference cylinder so that the heat generation rate gravity center position of the reference cylinder calculated by the gravity center position calculation unit is equal to the target gravity center position;
A maximum crankshaft angular velocity acquisition unit that acquires the maximum value of the crankshaft angular velocity during the combustion period of each cylinder calculated based on the output value of the crank angle sensor as the maximum crankshaft angular velocity of the cylinder;
A second feedback control unit that feedback-controls the combustion parameters of the remaining cylinders so that the maximum crankshaft angular velocity of the remaining cylinders not provided with the in-cylinder pressure sensor approaches the maximum crankshaft angular velocity of the reference cylinder When,
A control device comprising:
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