JP2016160921A - Combustion control device for internal combustion engine - Google Patents

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Tadashi Uchiyama
正 内山
哲史 塙
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哲史 塙
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アーレス キャサリン
ヒューナーズ ホルガー
Hueners HOLGER
ヒューナーズ ホルガー
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion control device for an internal combustion engine for controlling fuel injection start timing without using a measurement value from a cylinder inner pressure sensor.SOLUTION: A combustion control device for an internal combustion engine includes: an engine speed sensor 44 for detecting a crank angle; an injection control section 90 (timing determination section 92) for starting fuel injection from an injector 11 into a cylinder at timing when the detected crank angle reaches a predetermined injection start angle; a timing correction amount acquisition section 80 for acquiring correction amount of the injection start timing from a differential value between a target combustion gravity center and an actual combustion gravity center; and an injection control section 90 (injection start timing calculation section 91) for correcting actual injection start timing input as a command value on the basis of the input timing correction amount.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、内燃機関の燃焼制御装置に関する。   The present invention relates to a combustion control device for an internal combustion engine.

ディーゼルエンジン等の内燃機関では燃費を向上させるため、燃焼重心を制御することが行われている。例えば、筒内圧センサによる気筒内の圧力から今のサイクルでの燃焼重心を算出し、得られた燃焼重心の値と燃焼重心に関する目標値との差分、及び算出された熱発生率の最大傾きの値と目標値との差分とに応じて、次サイクルのパイロット噴射における燃料噴射量や噴射圧を補正する技術が提案されている(例えば特許文献1を参照)。   In an internal combustion engine such as a diesel engine, the combustion center of gravity is controlled in order to improve fuel efficiency. For example, the combustion center of gravity in the current cycle is calculated from the pressure in the cylinder by the in-cylinder pressure sensor, the difference between the obtained value of the combustion center of gravity and the target value for the combustion center of gravity, and the calculated maximum slope of the heat release rate A technique for correcting the fuel injection amount and the injection pressure in the pilot injection of the next cycle according to the difference between the value and the target value has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、筒内圧センサにより測定された筒内圧変化等に基づいて燃焼重心角度を実測し、また目標燃料圧力から燃焼重心角度を求め、両者の比較から燃焼が適切か否かの判定を行う技術も提案されている(例えば特許文献2を参照)。   There is also a technology that measures the combustion center-of-gravity angle based on the in-cylinder pressure change measured by the in-cylinder pressure sensor, obtains the combustion center-of-gravity angle from the target fuel pressure, and determines whether combustion is appropriate from the comparison between the two. It has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

また、筒内圧センサにより測定された筒内圧と回転数センサからのクランク角とに基づいて、筒内圧の波形の重心を燃焼重心として予測燃焼重心を算出し、目標燃焼重心のマップをもとに燃焼重心補正係数を決定する技術も提案されている(例えば特許文献3を参照)。   Also, based on the in-cylinder pressure measured by the in-cylinder pressure sensor and the crank angle from the rotational speed sensor, the predicted combustion center of gravity is calculated using the center of gravity of the waveform of the in-cylinder pressure as the combustion center of gravity. A technique for determining a combustion center of gravity correction coefficient has also been proposed (see, for example, Patent Document 3).

特開2013−160080号公報JP 2013-160080 A 特開2011−202629号公報JP 2011-202629 A 特開2011−157892号公報JP 2011-157892 A

前述した従来技術は何れも、筒内圧センサによって測定された筒内圧を用いて燃焼重心を求め、燃料の噴射開始タイミングを制御している。ここで、構成の簡素化という課題を考慮すれば、筒内圧センサを省略することが望ましい。また、筒内圧センサを備えていても、筒内圧センサの検出信号を用いずに燃料の噴射開始タイミングを制御できれば、断線やノイズによって検出信号に異常が発生しても対応が可能になる等の利点がある。   In each of the conventional techniques described above, the combustion center of gravity is obtained using the in-cylinder pressure measured by the in-cylinder pressure sensor, and the fuel injection start timing is controlled. Here, in view of the problem of simplification of the configuration, it is desirable to omit the in-cylinder pressure sensor. Even if an in-cylinder pressure sensor is provided, if the fuel injection start timing can be controlled without using the detection signal of the in-cylinder pressure sensor, it becomes possible to cope with an abnormality in the detection signal due to disconnection or noise. There are advantages.

開示の燃焼制御装置は、筒内圧センサからの測定値を用いずに燃料の噴射開始タイミングを制御することを目的とする。   An object of the disclosed combustion control device is to control the fuel injection start timing without using the measured value from the in-cylinder pressure sensor.

開示の内燃機関の燃焼制御装置は、クランク角を検出するクランク角検出手段と、検出されたクランク角が予め定められた噴射開始角に到達したタイミングで、インジェクタからの筒内への燃料噴射を開始させる噴射制御手段と、目標燃焼重心と実燃焼重心の差分値から噴射開始角の補正量を取得する補正量取得手段と、前記噴射開始角の補正量に基づいて前記噴射開始角を補正する補正手段とを備える。   The disclosed combustion control device for an internal combustion engine includes crank angle detection means for detecting a crank angle, and fuel injection from the injector into the cylinder at a timing when the detected crank angle reaches a predetermined injection start angle. An injection control means for starting, a correction amount acquiring means for acquiring a correction amount of an injection start angle from a difference value between a target combustion center of gravity and an actual combustion center of gravity, and correcting the injection start angle based on the correction amount of the injection start angle Correction means.

開示の燃焼制御装置によれば、筒内圧センサからの測定値を用いずに燃料の噴射開始タイミングを制御できる。   According to the disclosed combustion control device, the fuel injection start timing can be controlled without using the measured value from the in-cylinder pressure sensor.

本実施形態に係るディーゼルエンジンの吸排気系の一例を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing an example of the intake and exhaust system of the diesel engine concerning this embodiment. 本実施形態に係るECUの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of ECU which concerns on this embodiment. 目標燃焼重心取得部による目標燃焼重心取得処理を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the target combustion gravity center acquisition process by a target combustion gravity center acquisition part. 実燃焼重心取得部による実燃焼重心取得処理を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the actual combustion gravity center acquisition process by an actual combustion gravity center acquisition part. タイミング補正量取得部による噴射タイミングの補正量の取得処理を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the acquisition process of the correction amount of the injection timing by a timing correction amount acquisition part. 燃焼重心の差分値(△COC)と燃料噴射開始タイミングの補正量(△SOI)の線形関係を説明するグラフである。It is a graph explaining the linear relationship between the difference value (ΔCOC) of the combustion center of gravity and the correction amount (ΔSOI) of the fuel injection start timing. 噴射制御部による燃料噴射制御を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the fuel injection control by an injection control part. 本実施形態の制御と比較例の制御を比較する図である。It is a figure which compares the control of this embodiment, and the control of a comparative example.

以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係る内燃機関の燃焼制御装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。   Hereinafter, a combustion control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.

図1は、本実施形態に係るディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)10の吸排気系の一例を示す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an example of an intake / exhaust system of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) 10 according to the present embodiment.

図1に示すように、エンジン10の各気筒には、各気筒内に直接噴射するインジェクタ11がそれぞれ設けられている。インジェクタ11はコモンレール12と連通されており、ECU50からの噴射指示に基づきコモンレール12に畜圧された高圧燃料を気筒内に噴射する。気筒内には、ピストン13が往復移動可能に配置されており、クランク14によってピストン13の往復運動がクランクシャフト14Aの回転運動に変換されている。   As shown in FIG. 1, each cylinder of the engine 10 is provided with an injector 11 for direct injection into each cylinder. The injector 11 is in communication with the common rail 12 and injects high-pressure fuel that has been pressured by the common rail 12 into the cylinder based on an injection instruction from the ECU 50. A piston 13 is disposed in the cylinder so as to be able to reciprocate. The reciprocating motion of the piston 13 is converted by the crank 14 into the rotational motion of the crankshaft 14A.

エンジン10の吸気マニホールド10Aには新気を導入する吸気通路15が接続されている。この吸気通路15には、吸気上流側から順に、エアクリーナ16、過給機17のコンプレッサ17A、インタークーラ18が設けられている。排気マニホールド10Bには排気を外部に導出する排気通路19が接続されている。排気通路19には、排気上流側から順に過給機17のタービン17B、排気浄化装置30等が設けられている。   An intake passage 15 for introducing fresh air is connected to the intake manifold 10 </ b> A of the engine 10. In this intake passage 15, an air cleaner 16, a compressor 17 </ b> A of a supercharger 17, and an intercooler 18 are provided in this order from the intake upstream side. An exhaust passage 19 for leading the exhaust to the outside is connected to the exhaust manifold 10B. In the exhaust passage 19, a turbine 17B of the supercharger 17, an exhaust purification device 30 and the like are provided in order from the exhaust upstream side.

EGR装置20は、排気マニホールド10Bと吸気マニホールド10Aとを接続するEGR通路21と、EGRガスを冷却するEGRクーラ22と、EGR量(排気還流量)を調整するEGRバルブ23とを備えている。排気浄化装置30は、ケース30A内に排気上流側から順に、NOxを還元浄化するNOx吸蔵還元型触媒31、PM(粒子状物質)を捕集するフィルタ32を配置して構成されている。   The EGR device 20 includes an EGR passage 21 that connects the exhaust manifold 10B and the intake manifold 10A, an EGR cooler 22 that cools EGR gas, and an EGR valve 23 that adjusts the EGR amount (exhaust gas recirculation amount). The exhaust purification device 30 is configured by arranging, in order from the exhaust upstream side, a NOx occlusion reduction type catalyst 31 for reducing and purifying NOx, and a filter 32 for collecting PM (particulate matter) in a case 30A.

エンジン10の各部位には各種センサが取り付けられている。これらのセンサは、ECU50と共に、本発明の燃焼制御装置の一例である。   Various sensors are attached to each part of the engine 10. These sensors together with the ECU 50 are an example of the combustion control device of the present invention.

例えば、コモンレール12には、コモンレール12に蓄えられている燃料の圧力(レール圧)に応じた検出信号を出力するレール圧センサ41が取り付けられている。吸気マニホールド10Aには、ブースト圧(過給圧)を検出するブースト圧センサ42が取り付けられている。エアクリーナ16には、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ43が設けられている。   For example, a rail pressure sensor 41 that outputs a detection signal corresponding to the fuel pressure (rail pressure) stored in the common rail 12 is attached to the common rail 12. A boost pressure sensor 42 that detects a boost pressure (supercharging pressure) is attached to the intake manifold 10A. The air cleaner 16 is provided with an intake air amount sensor 43 that detects an intake air amount.

エンジン10にはエンジンの回転数を検出するエンジン回転数センサ44が取り付けられている。エンジン回転数センサ44は、円板14Bの外周に形成された歯車状凹凸を読み取り、クランク14(クランクシャフト14A)が所定角度する毎にレベルが変化する検出信号を出力する。従って、エンジン回転数センサ44は、クランク角を検出するクランク角検出手段の一例である。アクセル開度センサ45は、アクセルペダル(不図示)の操作量に応じた検出信号、言い換えれば燃料噴射量を示す検出信号を出力する。   An engine speed sensor 44 for detecting the engine speed is attached to the engine 10. The engine speed sensor 44 reads gear-like irregularities formed on the outer periphery of the disc 14B, and outputs a detection signal whose level changes every time the crank 14 (crankshaft 14A) makes a predetermined angle. Therefore, the engine speed sensor 44 is an example of a crank angle detection unit that detects a crank angle. The accelerator opening sensor 45 outputs a detection signal corresponding to an operation amount of an accelerator pedal (not shown), in other words, a detection signal indicating the fuel injection amount.

ECU50は、エンジン10等の各種制御を行うもので、公知のCPUやROM、RAM、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。これら各種制御を行うため、ECU50にはセンサ類41〜45のセンサ値が入力される。   The ECU 50 performs various controls of the engine 10 and the like, and includes a known CPU, ROM, RAM, input port, output port, and the like. In order to perform these various controls, the sensor values of the sensors 41 to 45 are input to the ECU 50.

また、ECU50は、前述の各種センサと共に、内燃機関の一例であるエンジン10の燃焼制御装置に相当する。このため、図2に示すように、ECU50は、目標燃焼重心取得部60と、実燃焼重心取得部70と、タイミング補正量取得部80と、噴射制御部90とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、一体のハードウェアであるECU50に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。   The ECU 50 corresponds to a combustion control device for the engine 10, which is an example of an internal combustion engine, together with the various sensors described above. Therefore, as shown in FIG. 2, the ECU 50 includes a target combustion gravity center acquisition unit 60, an actual combustion gravity center acquisition unit 70, a timing correction amount acquisition unit 80, and an injection control unit 90 as some functional elements. . Each of these functional elements will be described as being included in the ECU 50 which is an integral hardware, but any one of these may be provided in separate hardware.

ここで、燃焼重心(COC)について説明する。燃焼重心とは、気筒内(燃焼室内)に噴射された燃料が気筒内で燃焼する際に、その全ての燃料の燃焼が完了する完全燃焼状態を燃焼度合い「100%」とした場合において、燃焼度合いが「50%」に達したときをいう。そして、目標燃焼重心(COC_base)とは、制御上目標とされる燃焼重心であり、エンジンの回転数と燃料噴射量(アクセル開度)の組み合わせに対応して定められる。一方、実燃焼重心(COC_act)とは、エンジン10における実際の燃焼重心である。この実燃焼重心に関し、本実施形態では後述するように、レール圧、吸気酸素濃度、ブースト圧、及び燃料噴射開始タイミング(SOI)を参照し、実燃焼重心取得部70での多項式演算によって取得している。 Here, the combustion center of gravity (COC) will be described. The combustion center of gravity is defined as the combustion degree when the fuel injected into the cylinder (combustion chamber) burns in the cylinder and the complete combustion state in which the combustion of all the fuel is completed is assumed to be “100%”. When the degree reaches "50%". The target combustion center of gravity ( COC_base ) is a combustion center of gravity targeted for control, and is determined corresponding to the combination of the engine speed and the fuel injection amount (accelerator opening). On the other hand, the actual combustion center of gravity ( COC_act ) is the actual combustion center of gravity in the engine 10. The actual combustion center of gravity is acquired by a polynomial calculation in the actual combustion center of gravity acquisition unit 70 with reference to the rail pressure, the intake oxygen concentration, the boost pressure, and the fuel injection start timing (SOI) as described later in this embodiment. ing.

図3に示すように、目標燃焼重心取得部60は、燃焼重心マップ61を有する。この燃焼重心マップ61は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Q(エンジン10の燃料噴射量)に基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応した目標燃焼重心が予め実験等に基づいて設定されている。従って、目標燃焼重心取得部60では、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qが燃焼重心マップ61への入力信号となり、燃焼重心マップ61からは目標燃焼重心が読み取られ、実燃焼重心取得部70やタイミング補正量取得部80に出力される。   As shown in FIG. 3, the target combustion gravity center acquisition unit 60 has a combustion gravity center map 61. The combustion center-of-gravity map 61 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q (fuel injection amount of the engine 10), and is a target corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q. The combustion center of gravity is set in advance based on experiments and the like. Therefore, in the target combustion center of gravity acquisition unit 60, the engine rotational speed Ne and the accelerator opening Q are input signals to the combustion center of gravity map 61, and the target combustion center of gravity is read from the combustion center of gravity map 61. It is output to the timing correction amount acquisition unit 80.

図4に示すように、実燃焼重心取得部70は、レール圧補正量マップ71、吸入酸素濃度補正量マップ72、ブースト圧補正量マップ73、目標ブースト圧マップ74、噴射タイミングマップ75、及び実燃焼重心演算部76を有する。   As shown in FIG. 4, the actual combustion center-of-gravity acquisition unit 70 includes a rail pressure correction amount map 71, an intake oxygen concentration correction amount map 72, a boost pressure correction amount map 73, a target boost pressure map 74, an injection timing map 75, and an actual A combustion center-of-gravity calculation unit 76 is provided.

レール圧補正量マップ71は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したレール圧の補正量が予め実験等に基づいて設定されている。従って、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qが入力されると、レール圧補正量マップ71は対応するレール圧補正量を実燃焼重心演算部76に出力する。   The rail pressure correction amount map 71 is a map that is referred to based on the engine rotational speed Ne and the accelerator opening Q, and the rail pressure correction amount corresponding to the engine rotational speed Ne and the accelerator opening Q is previously tested. Etc. are set based on the above. Therefore, when the engine speed Ne and the accelerator opening Q are input, the rail pressure correction amount map 71 outputs the corresponding rail pressure correction amount to the actual combustion gravity center calculator 76.

吸入酸素濃度補正量マップ72は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応した吸入酸素濃度の補正量が予め実験等に基づいて設定されている。従って、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qが入力されると、吸入酸素濃度補正量マップ72は対応する吸入酸素濃度補正量を実燃焼重心演算部76に出力する。   The intake oxygen concentration correction amount map 72 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and the correction amount of the intake oxygen concentration corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q is shown in FIG. It is set based on experiments and the like in advance. Therefore, when the engine speed Ne and the accelerator opening Q are input, the intake oxygen concentration correction amount map 72 outputs the corresponding intake oxygen concentration correction amount to the actual combustion gravity center calculator 76.

ブースト圧補正量マップ73は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したブースト圧の補正量が予め実験等に基づいて設定されている。従って、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qが入力されると、ブースト圧補正量マップ73は対応するブースト圧補正量を実燃焼重心演算部76に出力する。   The boost pressure correction amount map 73 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and the correction amount of the boost pressure corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q is previously tested. Etc. are set based on the above. Therefore, when the engine speed Ne and the accelerator opening Q are input, the boost pressure correction amount map 73 outputs the corresponding boost pressure correction amount to the actual combustion gravity center calculator 76.

目標ブースト圧マップ74は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応したブースト圧の目標値が予め実験等に基づいて設定されている。従って、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qが入力されると、目標ブースト圧マップ74は対応する目標ブースト圧を実燃焼重心演算部76に出力する。   The target boost pressure map 74 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and the target value of the boost pressure corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q is determined in advance by experiments or the like. It is set based on. Therefore, when the engine speed Ne and the accelerator opening Q are input, the target boost pressure map 74 outputs the corresponding target boost pressure to the actual combustion gravity center calculator 76.

噴射タイミングマップ75は、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qに基づいて参照されるマップであって、これらエンジン回転数Neとアクセル開度Qとに対応した噴射タイミングの目標値が予め実験等に基づいて設定されている。この目標値は、燃焼重心の算出用に調整されたものである。従って、エンジン回転数Ne及びアクセル開度Qが入力されると、噴射タイミングマップ75は対応する目標噴射タイミングを実燃焼重心演算部76に出力する。   The injection timing map 75 is a map that is referred to based on the engine speed Ne and the accelerator opening Q, and the target value of the injection timing corresponding to the engine speed Ne and the accelerator opening Q is previously set in an experiment or the like. Is set based on. This target value is adjusted for calculating the combustion center of gravity. Therefore, when the engine speed Ne and the accelerator opening Q are input, the injection timing map 75 outputs the corresponding target injection timing to the actual combustion gravity center calculator 76.

実燃焼重心演算部76は、各センサ41〜45から入力された検出信号、各マップ71〜75から入力された補正量や目標値、及びその他の入力信号に基づき、実燃焼重心を演算する。すなわち、実燃焼重心演算部76は、前述の各マップ71〜75から入力された補正量や目標値、目標燃焼重心取得部60から入力された目標燃焼重心、レール圧センサ41から入力されたレール圧、別途取得されたレール圧目標値、吸気酸素濃度、吸気酸素目標値、及び実噴射開始タイミングに基づき、多項式での近似演算を行い、実燃焼重心を取得する。取得された実燃焼重心は、タイミング補正量取得部80に出力される。   The actual combustion center of gravity calculation unit 76 calculates the actual combustion center of gravity based on the detection signals input from the sensors 41 to 45, the correction amounts and target values input from the maps 71 to 75, and other input signals. That is, the actual combustion center of gravity calculation unit 76 includes the correction amount and target value input from each of the above-described maps 71 to 75, the target combustion center of gravity input from the target combustion center of gravity acquisition unit 60, and the rail input from the rail pressure sensor 41. Based on the pressure, the separately acquired rail pressure target value, the intake oxygen concentration, the intake oxygen target value, and the actual injection start timing, an approximate calculation with a polynomial is performed to acquire the actual combustion center of gravity. The acquired actual combustion gravity center is output to the timing correction amount acquisition unit 80.

なお、吸気酸素濃度は、EGR合流後における吸気酸素濃度であり、EGRバルブ23の開度や吸入空気量センサ43の検出信号などに基づいて演算される。また、実噴射開始タイミングは、燃料の噴射開始タイミングに相当するクランク角の情報であり、実験等によって予め定められている。この実噴射開始タイミングは、指示値として実燃焼重心取得部70に入力されており、噴射開始タイミングの基準となる。このため、実噴射開始タイミングは、噴射タイミングマップ75から入力される目標噴射タイミングとは異なっている。   The intake oxygen concentration is the intake oxygen concentration after the EGR merge, and is calculated based on the opening degree of the EGR valve 23, the detection signal of the intake air amount sensor 43, and the like. The actual injection start timing is information on the crank angle corresponding to the fuel injection start timing, and is determined in advance by experiments or the like. The actual injection start timing is input as an instruction value to the actual combustion gravity center acquisition unit 70, and serves as a reference for the injection start timing. For this reason, the actual injection start timing is different from the target injection timing input from the injection timing map 75.

図5に示すように、タイミング補正量取得部80は、補正量演算部81を有する。補正量演算部81は、目標燃焼重心(COC_base)と実燃焼重心(COC_act)の差分値(△COC)から噴射開始角の補正量(△SOI)を取得する。前述したように、燃料の噴射開始タイミングはクランク角で定められるので、噴射開始角の補正量は噴射開始タイミングの補正量に相当する。従って、タイミング補正量取得部80は、本発明の補正量取得手段の一例である。 As illustrated in FIG. 5, the timing correction amount acquisition unit 80 includes a correction amount calculation unit 81. Correction amount calculation unit 81 obtains the target combustion center (COC _base) and the correction amount of the injection start angle from the difference value (△ COC) of the actual combustion center (COC _act) (△ SOI) . As described above, since the fuel injection start timing is determined by the crank angle, the correction amount of the injection start angle corresponds to the correction amount of the injection start timing. Therefore, the timing correction amount acquisition unit 80 is an example of a correction amount acquisition unit of the present invention.

図6に示すように、両燃焼重心の差分値△COCと噴射開始角の補正量△SOIとは線形の関係にある。この図6には、(1)△COC=−α×△SOI、(2)△COC=−β×△SOIの2つの例を示している。(1)の例では−1/α×△COCの演算をすることで、噴射開始角の補正量△SOIが求められる。同様に、(2)の例では−1/β×△COCの演算をすることで、噴射開始角の補正量△SOIが求められる。なお、図6には2つの例を示したが、どのような運転条件であっても線形の関係になることが実験によって確認されている。   As shown in FIG. 6, the difference value ΔCOC between both combustion centers of gravity and the injection start angle correction amount ΔSOI have a linear relationship. FIG. 6 shows two examples of (1) ΔCOC = −α × ΔSOI and (2) ΔCOC = −β × ΔSOI. In the example of (1), the correction amount ΔSOI of the injection start angle is obtained by calculating −1 / α × ΔCOC. Similarly, in the example of (2), the correction amount ΔSOI of the injection start angle is obtained by calculating −1 / β × ΔCOC. Although two examples are shown in FIG. 6, it has been confirmed by experiments that a linear relationship is obtained regardless of the operating conditions.

補正量演算部81によって演算された噴射開始角の補正量は、タイミング補正量として噴射制御部90に出力される。   The correction amount of the injection start angle calculated by the correction amount calculation unit 81 is output to the injection control unit 90 as a timing correction amount.

図7に示すように、噴射制御部90は、噴射開始タイミング演算部91と、タイミング判定部92とを有する。   As shown in FIG. 7, the injection control unit 90 includes an injection start timing calculation unit 91 and a timing determination unit 92.

噴射開始タイミング演算部91は、本発明の補正手段の一例であり、タイミング補正量取得部80(補正量演算部81)から入力されたタイミング補正量に基づき、指示値として入力された実噴射開始タイミングを補正する。   The injection start timing calculation unit 91 is an example of a correction unit of the present invention, and actual injection start input as an instruction value based on the timing correction amount input from the timing correction amount acquisition unit 80 (correction amount calculation unit 81). Correct the timing.

仮に、実噴射開始タイミングがクランク角でA度、タイミング補正量がクランク角で−B度であった場合、噴射開始タイミング演算部91は、(A−B)度を補正後の噴射開始タイミングとして取得する。同様に、実噴射開始タイミングがクランク角でA度、タイミング補正量がクランク角で+C度であった場合、噴射開始タイミング演算部91は、(A+C)度を補正後の噴射開始タイミングとして取得する。   If the actual injection start timing is A degree at the crank angle and the timing correction amount is -B degree at the crank angle, the injection start timing calculation unit 91 sets the (A-B) degree as the corrected injection start timing. get. Similarly, when the actual injection start timing is A degree at the crank angle and the timing correction amount is + C degree at the crank angle, the injection start timing calculation unit 91 acquires (A + C) degree as the corrected injection start timing. .

タイミング判定部92は、本発明の噴射制御手段の一例であり、噴射開始タイミング演算部91から入力された補正後の噴射開始タイミングで、インジェクタ11からの気筒内への燃料噴射を開始させる。すなわち、タイミング判定部92は、エンジン回転数センサ44から入力された検出信号に基づきクランク角を判定し、このクランク角が補正後の噴射開始タイミングに相当するクランク角に到達したら、インジェクタ11からの気筒内への燃料噴射を開始させる。   The timing determination unit 92 is an example of the injection control unit of the present invention, and starts fuel injection from the injector 11 into the cylinder at the corrected injection start timing input from the injection start timing calculation unit 91. That is, the timing determination unit 92 determines the crank angle based on the detection signal input from the engine speed sensor 44, and when the crank angle reaches a crank angle corresponding to the corrected injection start timing, Fuel injection into the cylinder is started.

図8は、本実施形態のECU50による制御と比較例の制御とを比較する図であり、時刻tから時刻tまでエンジン10のトルク(Torque)を増大させた際の燃料消費率(BSFC)、すす発生量(Soot)、NOx発生量を示している。 FIG. 8 is a diagram for comparing the control by the ECU 50 of the present embodiment with the control of the comparative example. The fuel consumption rate (BSFC) when the torque (Torque) of the engine 10 is increased from time t 1 to time t 2. ), Soot generation amount (Soot), and NOx generation amount.

図中実線は、本実施形態による制御を示しており、空気過剰率(Lambda)の変動期間(t−t)に亘って燃焼重心(COC)が一定になるように、燃料の噴射開始タイミング(SOI)が補正されている。図中破線は、比較例の制御を示しており、空気過剰率の変動期間に亘って一定の噴射開始タイミングで燃料が噴射されている。 The solid line in the figure shows the control according to the present embodiment, and the fuel injection start is performed so that the combustion center of gravity (COC) becomes constant over the fluctuation period (t 1 -t 3 ) of the excess air ratio (Lambda). Timing (SOI) is corrected. The broken line in the figure shows the control of the comparative example, and the fuel is injected at a constant injection start timing over the fluctuation period of the excess air ratio.

本実施形態の制御を行うことで、空気過剰率の変動期間に亘って、NOxの発生量をほぼ同等に維持しつつ、燃料消費率とすす発生量を大幅に低減できることが理解できる。   By performing the control according to the present embodiment, it can be understood that the amount of soot generated and the fuel consumption rate can be significantly reduced while maintaining the amount of NOx generated substantially the same over the fluctuation period of the excess air ratio.

そして、本実施形態では、クランク角を検出するエンジン回転数センサ44と、検出されたクランク角が予め定められた噴射開始角に到達したタイミングで、インジェクタ11からの筒内への燃料噴射を開始させるタイミング判定部92と、目標燃焼重心(COC_base)と実燃焼重心(COC_act)の差分値(△COC)から噴射開始タイミングの補正量(△SOI:噴射開始角の補正量)を取得するタイミング補正量取得部80と、入力されたタイミング補正量に基づき、指示値として入力された実噴射開始タイミング(噴射開始角)を補正する噴射開始タイミング演算部91を備えるので、筒内圧センサからの測定値を用いずに燃料の噴射開始タイミングを制御できる。これにより、筒内圧センサを省略できるし、筒内圧センサを備えていても、筒内圧センサからの検出信号を用いることなく、燃料の噴射開始タイミングを制御できる。 In this embodiment, the engine speed sensor 44 for detecting the crank angle and the fuel injection from the injector 11 into the cylinder are started at the timing when the detected crank angle reaches a predetermined injection start angle. a timing determination unit 92 to the difference value of the target combustion center (COC _base) and the actual combustion center (COC _act) (△ COC) correction amount of the injection start timing from: Getting (△ SOI correction amount of the injection start angle) Since the timing correction amount acquisition unit 80 and the injection start timing calculation unit 91 that corrects the actual injection start timing (injection start angle) input as the instruction value based on the input timing correction amount are provided, The fuel injection start timing can be controlled without using the measured value. Thereby, the cylinder pressure sensor can be omitted, and even when the cylinder pressure sensor is provided, the fuel injection start timing can be controlled without using the detection signal from the cylinder pressure sensor.

また、タイミング補正量取得部80は、目標燃焼重心と実燃焼重心の差分値に定数(−1/α,−1/β)が乗算された値を噴射開始タイミングの補正量として取得しているので、処理を簡素化できて高速処理に適する。   Further, the timing correction amount acquisition unit 80 acquires a value obtained by multiplying the difference value between the target combustion center of gravity and the actual combustion center of gravity by a constant (−1 / α, −1 / β) as a correction amount of the injection start timing. Therefore, the processing can be simplified and suitable for high-speed processing.

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。   In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.

10…エンジン,10A…吸気マニホールド,10B…排気マニホールド,11…インジェクタ,12…コモンレール,13…ピストン,14…クランク,14A…クランクシャフト,14B…円板,15…吸気通路,16…エアクリーナ,17…過給機,17A…コンプレッサ,17B…タービン,18…インタークーラ,19…排気通路,20…EGR装置,21…EGR通路,22…EGRクーラ,23…EGRバルブ,30…排気浄化装置,30A…ケース,31…NOx吸蔵還元型触媒,32…フィルタ,41…レール圧センサ,42…ブースト圧センサ,43…吸入空気量センサ,44…エンジン回転数センサ,45…アクセル開度センサ,50…ECU,60…目標燃焼重心取得部,61…燃焼重心マップ,70…実燃焼重心取得部,71…レール圧補正量マップ,72…吸入酸素濃度補正量マップ,73…ブースト圧補正量マップ,74…目標ブースト圧マップ,75…噴射タイミングマップ,76…実燃焼重心演算部,80…タイミング補正量取得部,81…補正量演算部,90…噴射制御部,91…噴射開始タイミング演算部,92…タイミング判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 10A ... Intake manifold, 10B ... Exhaust manifold, 11 ... Injector, 12 ... Common rail, 13 ... Piston, 14 ... Crank, 14A ... Crankshaft, 14B ... Disc, 15 ... Intake passage, 16 ... Air cleaner, 17 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Supercharger, 17A ... Compressor, 17B ... Turbine, 18 ... Intercooler, 19 ... Exhaust passage, 20 ... EGR passage, 21 ... EGR passage, 22 ... EGR cooler, 23 ... EGR valve, 30 ... Exhaust purification device, 30A ... Case, 31 ... NOx occlusion reduction type catalyst, 32 ... Filter, 41 ... Rail pressure sensor, 42 ... Boost pressure sensor, 43 ... Intake air amount sensor, 44 ... Engine speed sensor, 45 ... Accelerator opening sensor, 50 ... ECU, 60 ... target combustion center of gravity acquisition unit, 61 ... combustion center of gravity map, 70 ... actual combustion center of gravity Obtaining unit, 71 ... rail pressure correction amount map, 72 ... intake oxygen concentration correction amount map, 73 ... boost pressure correction amount map, 74 ... target boost pressure map, 75 ... injection timing map, 76 ... actual combustion gravity center calculation unit, 80 ... Timing correction amount acquisition unit, 81 ... Correction amount calculation unit, 90 ... Injection control unit, 91 ... Injection start timing calculation unit, 92 ... Timing determination unit

Claims (2)

クランク角を検出するクランク角検出手段と、
検出されたクランク角が予め定められた噴射開始角に到達したタイミングで、インジェクタからの筒内への燃料噴射を開始させる噴射制御手段と、
目標燃焼重心と実燃焼重心の差分値から噴射開始角の補正量を取得する補正量取得手段と、
前記噴射開始角の補正量に基づいて前記噴射開始角を補正する補正手段とを備える、
内燃機関の燃焼制御装置。
Crank angle detecting means for detecting the crank angle;
Injection control means for starting fuel injection from the injector into the cylinder at a timing when the detected crank angle reaches a predetermined injection start angle;
Correction amount acquisition means for acquiring the correction amount of the injection start angle from the difference value between the target combustion center of gravity and the actual combustion center of gravity;
Correction means for correcting the injection start angle based on the correction amount of the injection start angle,
Combustion control device for an internal combustion engine.
前記補正量取得手段は、前記目標燃焼重心と前記実燃焼重心の差分値に定数が乗算された値を、前記噴射開始角の補正量として取得する、
請求項1に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
The correction amount acquisition means acquires a value obtained by multiplying a difference value between the target combustion gravity center and the actual combustion gravity center by a constant as a correction amount of the injection start angle.
The combustion control device for an internal combustion engine according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109209670B (en) * 2017-07-05 2021-11-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 Method and apparatus for controlling internal combustion engine

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