JP2017008785A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は燃料噴射制御の改良に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine. In particular, the present invention relates to improved fuel injection control.
従来、車両に搭載されるディーゼルエンジン等にあっては、冷却水等が気筒内の熱を奪うことに起因する冷損(冷却損失)を考慮して燃料噴射の制御パラメータ(燃料噴射圧力、燃料噴射量および燃料噴射時期)を補正することが行われている。 Conventionally, in a diesel engine or the like mounted on a vehicle, control parameters for fuel injection (fuel injection pressure, fuel, etc.) are considered in consideration of a cooling loss (cooling loss) caused by cooling water taking heat in the cylinder. The injection amount and the fuel injection timing are corrected.
特許文献1には、燃料積算噴射量および冷却水温度からシリンダ内面温度を推定すると共に、燃料積算噴射量および潤滑油温度からピストン頂面温度を推定し、これらの推定温度から冷損指数を算出することが開示されている。そして、この冷損指数に基づいて燃料噴射の制御パラメータの補正を行うようにしている。
In
しかしながら、エンジンの過渡運転時にあっては、気筒内におけるガス状態(ガス量やガス流動)が、定常運転時におけるガス状態から大きく乖離し、それに伴って冷損(ガス流動による冷損)も大きく乖離する可能性がある。特許文献1では、ガス状態の乖離に伴う冷損の乖離を考慮していない。このため、過渡運転時における冷損量がその適正量から大きく乖離し、燃料消費率の悪化を招いてしまう可能性があった。
However, during the transient operation of the engine, the gas state (gas amount and gas flow) in the cylinder greatly deviates from the gas state during steady operation, and accordingly, the cooling loss (cold loss due to gas flow) also increases. There is a possibility of divergence. In
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、過渡運転時における燃料消費率の悪化を抑制可能な制御装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to provide the control apparatus which can suppress the deterioration of the fuel consumption rate at the time of transient operation.
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた内燃機関に適用され、前記燃料噴射弁の燃料噴射制御を行う制御装置を前提とする。この制御装置に対し、基準量取得部、実ガス流速算出部、実ガス量算出部、実ガス組成算出部、冷損変化量算出部、目標噴霧到達距離算出部、補正量算出部、燃料噴射指令部を備えさせている。基準量取得部は、機関運転状態に応じて予め規定された、前記気筒内の基準ガス流速、前記気筒内の基準ガス量、前記気筒内の基準ガス組成、および、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の基準噴霧到達距離それぞれを取得する。実ガス流速算出部は、実際の前記気筒内のガス流速を実ガス流速として算出する。実ガス量算出部は、実際の前記気筒内のガス量を実ガス量として算出する。実ガス組成算出部は、実際の前記気筒内のガス組成を実ガス組成として算出する。冷損変化量算出部は、前記基準ガス流速と前記実ガス流速との比、前記基準ガス量と前記実ガス量との比、および、前記基準ガス組成と前記実ガス組成との比に基づいて、機関運転状態に応じて予め規定された基準ガス冷損量に対する実際のガス冷損量の乖離量を冷損変化量として算出する。目標噴霧到達距離算出部は、前記冷損変化量と前記基準噴霧到達距離とに基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の目標噴霧到達距離を算出する。補正量算出部は、前記目標噴霧到達距離に基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射圧力、噴射量および噴射時期のうち少なくとも1つの噴射制御量の補正量を算出する。燃料噴射指令部は、前記補正量で前記噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量で前記燃料噴射弁からの燃料噴射を実行させる。 The solution means of the present invention for achieving the above object is applied to an internal combustion engine having a fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder, and presupposes a control device for performing fuel injection control of the fuel injection valve. . For this control device, a reference amount acquisition unit, an actual gas flow rate calculation unit, an actual gas amount calculation unit, an actual gas composition calculation unit, a cooling loss change amount calculation unit, a target spray reach distance calculation unit, a correction amount calculation unit, a fuel injection A command section is provided. The reference amount acquisition unit is defined in advance according to the engine operating state, and the reference gas flow velocity in the cylinder, the reference gas amount in the cylinder, the reference gas composition in the cylinder, and the fuel from the fuel injection valve Each reference spray reach distance of the spray is acquired. The actual gas flow rate calculation unit calculates the actual gas flow rate in the cylinder as the actual gas flow rate. The actual gas amount calculation unit calculates the actual gas amount in the cylinder as the actual gas amount. The actual gas composition calculation unit calculates the actual gas composition in the cylinder as the actual gas composition. The cooling loss change amount calculation unit is based on a ratio between the reference gas flow rate and the actual gas flow rate, a ratio between the reference gas amount and the actual gas amount, and a ratio between the reference gas composition and the actual gas composition. Thus, the deviation amount of the actual gas cooling loss amount with respect to the reference gas cooling loss amount specified in advance according to the engine operating state is calculated as the cooling loss change amount. The target spray reach distance calculation unit calculates a target spray reach distance of the fuel spray from the fuel injection valve based on the cooling loss change amount and the reference spray reach distance. The correction amount calculation unit calculates a correction amount for at least one injection control amount among the injection pressure, injection amount, and injection timing of the fuel injected from the fuel injection valve, based on the target spray reach distance. The fuel injection command unit corrects the injection control amount with the correction amount, and causes the fuel injection valve to execute fuel injection with the corrected injection control amount.
この特定事項により、気筒内でガスが流動することに起因する「ガス冷損量(ガス流動による冷損量)」に応じて燃料の噴霧到達距離を調整し、この噴霧到達距離の調整によって、燃料噴霧が燃焼室の内壁面によって冷却されることに起因する「噴霧の冷損量」を調整することが可能となる。このため、前記ガス流動による冷損量と前記噴霧の冷損量との和である気筒内全体としての冷損量の適正化を図ることが可能となって、過渡運転時であっても燃料消費率の改善を図ることができる。 By this specific matter, the fuel spray reach distance is adjusted according to the “gas cooling loss amount (cooling loss amount due to gas flow)” caused by the gas flowing in the cylinder, and by adjusting this spray reach distance, It is possible to adjust the “amount of spray cooling loss” resulting from the fuel spray being cooled by the inner wall surface of the combustion chamber. Therefore, it is possible to optimize the amount of cooling loss as a whole in the cylinder, which is the sum of the amount of cooling loss due to the gas flow and the amount of cooling loss of the spray. The consumption rate can be improved.
本発明では、基準ガス流速と実ガス流速との比、基準ガス量と実ガス量との比、基準ガス組成と実ガス組成との比に基づいて冷損変化量を算出し、この冷損変化量を利用して、噴霧到達距離を調整するべく噴射制御量を補正するようにしている。このため、気筒内全体としての冷損量の適正化を図ることが可能となって、過渡運転時であっても燃料消費率の改善を図ることができる。 In the present invention, the amount of change in cooling loss is calculated based on the ratio between the reference gas flow rate and the actual gas flow rate, the ratio between the reference gas amount and the actual gas amount, and the ratio between the reference gas composition and the actual gas composition. Using the amount of change, the injection control amount is corrected to adjust the spray reach distance. For this reason, it is possible to optimize the amount of cooling loss as a whole in the cylinder, and it is possible to improve the fuel consumption rate even during transient operation.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒(例えば直列4気筒)ディーゼルエンジン(圧縮自着火式内燃機関)に、本発明を適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a case where the present invention is applied to a common rail in-cylinder direct injection multi-cylinder (for example, in-line 4-cylinder) diesel engine (compression self-ignition internal combustion engine) mounted on an automobile will be described.
−エンジンの構成−
図1は本実施形態に係るディーゼルエンジン1(以下、単にエンジンという)およびその制御系統の概略構成図である。
-Engine configuration-
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a diesel engine 1 (hereinafter simply referred to as an engine) and its control system according to the present embodiment.
この図1に示すように、本実施形態に係るエンジン1は、燃料供給系2、燃焼室3、吸気系6、および、排気系7を備えている。
As shown in FIG. 1, the
燃料供給系2は、サプライポンプ21、コモンレール22、インジェクタ(燃料噴射弁)23、および、機関燃料通路24等を備えている。
The
前記サプライポンプ21は、燃料タンクから汲み上げた燃料を、高圧にした後、機関燃料通路24を経てコモンレール22に供給する。コモンレール22は、高圧燃料を各インジェクタ23に分配する。インジェクタ23はピエゾインジェクタである。
The
吸気系6は、シリンダヘッド15(図2を参照)に形成された吸気ポート15aに接続される吸気マニホールド61を備え、この吸気マニホールド61に吸気管62が接続されている。この吸気管62には、上流側から順に、エアクリーナ63、エアフローメータ43、インタークーラ65、および、吸気絞り弁(ディーゼルスロットル)64が配設されている。
The
排気系7は、シリンダヘッド15に形成された排気ポート15bに接続される排気マニホールド71を備え、この排気マニホールド71に排気管72が接続されている。この排気管72には、NSR(NOx Storage Reduction)触媒74およびDPF(Diesel Particulate Filter)75が配設されている。
The
図2に示すように、シリンダブロック11には、各気筒(4気筒)毎にシリンダボア12が形成されている。各シリンダボア12の内部にはピストン13が収容されている。ピストン13の頂面13aの中央部には、キャビティ13bが凹設されており、このキャビティ13bが燃焼室3を構成している。この燃焼室3の中央部からインジェクタ23によって噴射された燃料は、自着火により燃焼し、その燃焼圧をピストン13に作用させる。ピストン13は、コネクティングロッド18によってクランクシャフト(図示省略)に連結されており、このクランクシャフトからエンジン動力が取り出される。
As shown in FIG. 2, the
前記シリンダヘッド15には、吸気ポート15aを開閉する吸気バルブ16、および、排気ポート15bを開閉する排気バルブ17が配設されている。
The
さらに、図1に示す如く、このエンジン1には、ターボチャージャ(過給機)5が設けられている。このターボチャージャ5は、タービンシャフト51を介して連結されたタービンホイール52およびコンプレッサホイール53を備えている。
Further, as shown in FIG. 1, the
また、エンジン1には、吸気系6と排気系7とを接続するEGR(Exhaust Gas Recirculation)通路8が設けられている。このEGR通路8には、EGRバルブ81およびEGRクーラ82が設けられている。
Further, the
−ECU−
ECU(Electronic Control Unit)100は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。図3に示すように、ECU100の入力回路には、クランクポジションセンサ40、レール圧センサ41、スロットル開度センサ42、エアフローメータ43、排気温センサ45a,45b、水温センサ46、アクセル開度センサ47、吸気圧センサ48、吸気温センサ49、筒内圧センサ4A、および、燃料温センサ4Bなどが接続されている。これらセンサの機能は周知であるのでここでの説明は省略する。
-ECU-
The ECU (Electronic Control Unit) 100 includes a microcomputer (not shown) such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and an input / output circuit. As shown in FIG. 3, the input circuit of the
一方、ECU100の出力回路には、サプライポンプ21、インジェクタ23、吸気絞り弁64、および、EGRバルブ81などが接続されている。
On the other hand, the
そして、ECU100は、前記各センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、前記ROMに記憶された各種マップに基づいて、エンジン1の各種制御を実行する。例えば、ECU100は、インジェクタ23の燃料噴射制御として、パイロット噴射およびメイン噴射等の燃料噴射制御を実行する。
The
パイロット噴射は、メイン噴射に先立ち、少量の燃料を噴射する動作である。このパイロット噴射は、気筒内温度を高める予熱機能を有している。つまり、メイン噴射が開始されるまでの間に気筒内温度を十分に高め、これによってメイン噴射燃料の着火遅れを抑制し、このメイン噴射燃料の着火性を良好に確保するようにしている。 Pilot injection is an operation for injecting a small amount of fuel prior to main injection. This pilot injection has a preheating function for increasing the in-cylinder temperature. That is, the temperature in the cylinder is sufficiently increased until the main injection is started, thereby suppressing the ignition delay of the main injected fuel and ensuring the ignitability of the main injected fuel.
メイン噴射は、エンジン1のトルク発生のための燃料噴射動作である。このメイン噴射での燃料噴射量および燃料噴射時期は、基本的には、エンジン回転速度、アクセル操作量(エンジン負荷)、冷却水温度、吸気温度等の運転状態量に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、燃料噴射量は、エンジン回転速度が高いほど、また、アクセル操作量(アクセル開度)が大きいほど多く設定される。
The main injection is a fuel injection operation for generating torque of the
また、燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧力は、コモンレール22の内圧(コモンレール内圧)により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール22からインジェクタ23へ供給される燃料圧力の目標値である目標レール圧は、基本的には、エンジン回転速度が高くなるほど、および、エンジン負荷が高くなるほど高いものとされる。この目標レール圧は例えば前記ROMに記憶された燃圧設定マップに従って設定される。
Further, the fuel injection pressure at the time of executing the fuel injection is determined by the internal pressure of the common rail 22 (common rail internal pressure). As the common rail internal pressure, generally, the target rail pressure, which is the target value of the fuel pressure supplied from the
本実施形態におけるメイン噴射制御にあっては、このようにエンジン回転速度やエンジン負荷等に応じて決定された燃料噴射圧力(エンジン回転速度およびエンジン負荷に対応する運転格子点に割り当てられた基準燃料噴射圧力)、燃料噴射量(運転格子点に割り当てられた基準燃料噴射量)および燃料噴射時期(運転格子点に割り当てられた基準燃料噴射時期)である噴射制御量を補正することによって最終的な噴射制御量を決定し、この決定された噴射制御量でメイン噴射を実行するようにしている。この噴射制御量の補正については後述する。 In the main injection control in the present embodiment, the fuel injection pressure determined in accordance with the engine rotational speed, the engine load, etc. (the reference fuel assigned to the operation grid point corresponding to the engine rotational speed and the engine load). The injection control amount, which is the injection pressure), the fuel injection amount (reference fuel injection amount assigned to the operation grid point), and the fuel injection timing (reference fuel injection timing assigned to the operation grid point). An injection control amount is determined, and main injection is executed with the determined injection control amount. The correction of the injection control amount will be described later.
なお、前述したパイロット噴射およびメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。これらの噴射の機能は周知であるため、ここでの説明は省略する。 In addition to the pilot injection and main injection described above, after injection and post injection are performed as necessary. Since these injection functions are well known, description thereof is omitted here.
また、ECU100は、エンジン1の運転状態に応じてEGRバルブ81の開度を制御し、吸気マニホールド61に向けての排気還流量(EGRガス量)を調整する。このEGRガス量は、予め実験やシミュレーション等によって作成されて前記ROMに記憶されたEGRマップに従って設定される。このEGRマップは、エンジン回転速度およびエンジン負荷をパラメータとしてEGR率を決定するためのマップである。ECU100は、このEGRマップに従って決定されたEGR率が成立するように、吸入空気量に応じたEGRガス量を得るべくEGRバルブ81の開度を制御する。
Further, the
−メイン噴射制御−
次に、本実施形態の特徴であるメイン噴射制御について説明する。このメイン噴射制御では、定常運転時におけるガスの冷損量に対する実際のガスの冷損量の乖離を考慮して燃料噴射を制御し(インジェクタ23から噴射される燃料の噴射圧力、噴射量および噴射時期のうち少なくとも1つを補正し)、これにより、気筒内全体としての冷損量が適正に得られる位置(現在のエンジン運転状態において適正とされる冷損量が得られる位置)にメイン噴射燃料の噴霧の位置を調整するものとなっている。
-Main injection control-
Next, main injection control, which is a feature of this embodiment, will be described. In this main injection control, fuel injection is controlled in consideration of the deviation of the actual gas cooling loss amount from the gas cooling loss amount during steady operation (the injection pressure, injection amount, and injection of fuel injected from the injector 23). This corrects at least one of the timings), so that the main injection to the position where the amount of cooling loss as a whole in the cylinder can be obtained properly (the position where the amount of cooling loss appropriate for the current engine operating state is obtained) can be obtained. The fuel spray position is adjusted.
具体的に、冷損としては、気筒内でガスが流動することによりこのガスがシリンダ内壁面やピストン頂面によって冷却されるもの(以下、「ガス流動による冷損」という)と、燃料噴霧が燃焼室3の内壁面によって冷却されるもの(以下、「噴霧の冷損」という)とが存在している。本実施形態では、ガス流動による冷損の量(ガス冷損量)に応じて噴霧の冷損量を調整し、気筒内全体としての冷損量(ガス流動による冷損量と噴霧の冷損量との和)を、現在のエンジン運転状態において適正とされる冷損量(燃料消費率を最適化する冷損量)が得られるように噴射制御量を補正して、メイン噴射燃料の噴霧の位置を調整するものとなっている。なお、前記燃料消費率を最適化する冷損量とは、エンジン回転速度およびエンジン負荷に対応する運転格子点それぞれに割り当てられた冷損量(気筒内全体としての冷損量)であって、この運転格子点でのエンジン回転速度およびエンジン負荷において燃料消費率を最適化できる値として予め実験等によって設定されたものである。 Specifically, the cooling loss includes a gas that is cooled by the inner wall surface of the cylinder and the top surface of the piston as the gas flows in the cylinder (hereinafter referred to as “cooling loss due to gas flow”), and a fuel spray. Some are cooled by the inner wall surface of the combustion chamber 3 (hereinafter referred to as “cold loss of spray”). In this embodiment, the amount of cooling loss of the spray is adjusted according to the amount of cooling loss due to gas flow (gas cooling loss amount), and the amount of cooling loss as a whole in the cylinder (cooling loss amount due to gas flow and cooling loss of spray) The injection control amount is corrected so that a cooling loss amount that is appropriate in the current engine operating state (a cooling loss amount that optimizes the fuel consumption rate) is obtained, and the spray of the main injected fuel is The position is adjusted. The amount of cooling loss that optimizes the fuel consumption rate is the amount of cooling loss assigned to each operating grid point corresponding to the engine speed and engine load (the amount of cooling loss as a whole in the cylinder), This value is set in advance by experiments or the like as a value that can optimize the fuel consumption rate at the engine rotation speed and the engine load at the operation grid point.
図4および図5は、燃焼室3内におけるメイン噴射燃料の噴霧が存在する領域(メイン噴射燃料の噴霧到達位置)を説明するためのピストン13の平面図である。これらの図では、斜線を付した領域Mにメイン噴射燃料の噴霧が存在しており、その外縁位置がメイン噴射燃料の噴霧到達位置となっている。また、この領域Mの外縁位置とインジェクタ23との間の距離が噴霧到達距離となっている。
4 and 5 are plan views of the
図4は、前記ガス流動による冷損量が多い場合において調整されるメイン噴射燃料の噴霧到達位置を説明するためのピストン13の平面図である。また、図5は、前記ガス流動による冷損量が少ない場合において調整されるメイン噴射燃料の噴霧到達位置を説明するためのピストン13の平面図である。
FIG. 4 is a plan view of the
このように、ガス流動による冷損量が多い場合には、図4に示すように、メイン噴射の噴霧到達距離を短くして、この燃料噴霧が燃焼室3の内壁面31に近付かないようにする。つまり、メイン噴射燃料の飛行距離が短くなるように噴射制御量を補正する。これにより、燃料噴霧が燃焼室3の内壁面31から奪われる熱量が少なくなり、噴霧の冷損量が少なくなる。その結果、気筒内全体としての冷損量(ガス流動による冷損量と噴霧の冷損量との和)の適正化を図ることができる。
Thus, when the amount of cooling loss due to gas flow is large, as shown in FIG. 4, the spray reach distance of the main injection is shortened so that the fuel spray does not approach the
逆に、ガス流動による冷損量が少ない場合には、図5に示すように、メイン噴射の噴霧到達距離を長くして、この燃料噴霧が燃焼室3の内壁面31に近付くようにする。つまり、メイン噴射燃料の飛行距離が長くなるように噴射制御量を補正する。これにより、燃料噴霧が燃焼室3の内壁面31から奪われる熱量が多くなり、噴霧の冷損量が多くなる。その結果、気筒内全体としての冷損量の適正化を図ることができる。また、この場合、燃焼室3の内壁面31付近に存在する酸素を有効利用してメイン噴射燃料の燃焼を行わせることができるため、スモークの発生を抑制することもできる。
Conversely, when the amount of cooling loss due to gas flow is small, as shown in FIG. 5, the spray reach distance of the main injection is lengthened so that the fuel spray approaches the
インジェクタ23には周方向に亘って複数の噴孔が形成されている。このため、各噴孔から噴射された燃料の噴霧は、周方向に所定間隔を存した領域に向けてそれぞれ噴射されることになるが、気筒内にはスワール流が生じており、且つ噴孔の数が多く設定されている(例えば周方向に亘って10個の噴孔を有している)ので、ここでは、メイン噴射燃料の燃焼場Mは、その周方向全体に亘って均一な燃焼場であると見なすこととする。
A plurality of injection holes are formed in the
以下、このメイン噴射制御の概略について説明する。 Hereinafter, an outline of the main injection control will be described.
このメイン噴射制御では、(a)エンジン1の運転状態(機関運転状態)に応じて予め規定された、気筒内の基準ガス流速Vb、気筒内の基準ガス量Gcylb、気筒内の基準ガス組成Cb、および、インジェクタ23からの燃料噴霧の基準噴霧到達距離Pbそれぞれを取得する動作、(b)実際の気筒内のガス流速を実ガス流速Vとして算出する動作、(c)実際の気筒内のガス量を実ガス量Gcylとして算出する動作、(d)実際の気筒内のガス組成を実ガス組成Cとして算出する動作、(e)前記基準ガス流速Vbと前記実ガス流速Vとの比、前記基準ガス量Gcylbと前記実ガス量Gcylとの比、および、前記基準ガス組成Cbと前記実ガス組成Cとの比に基づいて、エンジン1の運転状態に応じて予め規定された基準ガス冷損量に対する実際のガス冷損量の乖離量を冷損変化量ΔQcとして算出する動作、(f)前記冷損変化量ΔQcと前記基準噴霧到達距離Pbとに基づいて、インジェクタ23からの燃料噴霧の目標噴霧到達距離Ptを算出する動作、(g)前記目標噴霧到達距離Ptに基づいて、インジェクタ23から噴射される燃料の噴射圧力、噴射量および噴射時期のうち少なくとも1つの噴射制御量の補正量を算出する動作、(h)前記補正量で噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量でインジェクタ23からの燃料噴射を実行させる動作が順に行われる。これら(a)〜(h)の動作の詳細については後述する。
In this main injection control, (a) the reference gas flow velocity Vb in the cylinder, the reference gas amount Gcylb in the cylinder, and the reference gas composition Cb in the cylinder, which are defined in advance according to the operating state (engine operating state) of the
これら動作は前記ECU100によって実行される。このため、ECU100において、前記(a)の動作を実行する機能部分が本発明でいう基準量取得部として構成されている。また、ECU100において、前記(b)の動作を実行する機能部分が本発明でいう実ガス流速算出部として構成されている。また、ECU100において、前記(c)の動作を実行する機能部分が本発明でいう実ガス量算出部として構成されている。また、ECU100において、前記(d)の動作を実行する機能部分が本発明でいう実ガス組成算出部として構成されている。また、ECU100において、前記(e)の動作を実行する機能部分が本発明でいう冷損変化量算出部として構成されている。また、ECU100において、前記(f)の動作を実行する機能部分が本発明でいう目標噴霧到達距離算出部として構成されている。また、ECU100において、前記(g)の動作を実行する機能部分が本発明でいう補正量算出部として構成されている。また、ECU100において、前記(h)の動作を実行する機能部分が本発明でいう燃料噴射指令部として構成されている。
These operations are executed by the
これら基準量取得部、実ガス流速算出部、実ガス量算出部、実ガス組成算出部、冷損変化量算出部、目標噴霧到達距離算出部、補正量算出部、および、燃料噴射指令部によって本発明に係る制御装置が構成されている。 By these reference amount acquisition unit, actual gas flow rate calculation unit, actual gas amount calculation unit, actual gas composition calculation unit, cooling loss change amount calculation unit, target spray reach distance calculation unit, correction amount calculation unit, and fuel injection command unit A control device according to the present invention is configured.
以下、このメイン噴射制御の具体的な手順について図6のフローチャートに沿って説明する。このフローチャートは、エンジン1の始動後、クランクシャフトが所定角度だけ回転する毎(より具体的には、何れかの気筒でメイン噴射が開始される前のタイミングとなる毎;例えばピストン13が圧縮上死点に達する前の所定クランク角度位置となるタイミング毎:本実施形態に係るエンジン1は4気筒であるので180°CA毎)に前記ECU100において繰り返し実行される。なお、以下では、本メイン噴射制御においてメイン噴射制御量が規定される気筒(メイン噴射が開始される前のタイミングを迎えている気筒)を制御対象気筒と呼ぶ。
Hereinafter, a specific procedure of the main injection control will be described with reference to the flowchart of FIG. This flowchart shows after every start of the
先ず、ステップST1において、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷に対応する運転格子点(現在の機関運転状態)に割り当てられた(前記ROMに記憶された)気筒内の基準ガス流速Vb、基準ガス量Gcylb、および、基準ガス組成Cbが取得される。つまり、運転格子点毎に予め適合により割り当てられた基準ガス流速Vb、基準ガス量Gcylb、および、基準ガス組成Cbのうち、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷に対応する運転格子点に割り当てられている情報が読み込まれる。なお、基準ガス流速Vbは、制御対象気筒内でのガスの流速(運転格子点上のガスの流速)である。また、基準ガス量Gcylbは、制御対象気筒内での吸気の質量(運転格子点上の吸気の質量)である。また、基準ガス組成Cbは、制御対象気筒内でのガス中の酸素濃度(運転格子点上の酸素濃度)である。 First, in step ST1, the reference gas flow velocity Vb and the reference gas amount in the cylinder (stored in the ROM) assigned to the operating grid point (current engine operating state) corresponding to the current engine speed and engine load are stored. Gcylb and the reference gas composition Cb are acquired. In other words, among the reference gas flow velocity Vb, the reference gas amount Gcylb, and the reference gas composition Cb assigned in advance for each operation grid point, the operation grid point corresponding to the current engine speed and engine load is assigned. Information is read. The reference gas flow velocity Vb is a gas flow velocity (gas flow velocity on the operation grid point) in the cylinder to be controlled. The reference gas amount Gcylb is the mass of intake air in the cylinder to be controlled (the mass of intake air on the operating grid point). The reference gas composition Cb is the oxygen concentration in the gas in the cylinder to be controlled (oxygen concentration on the operating grid point).
ステップST2では、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷に対応する運転格子点に割り当てられた(前記ROMに記憶された)基準噴霧到達距離が取得される。具体的に、このステップST2では、基準噴霧到達距離を、代表長さ(インジェクタ23から燃焼室3の内壁面までの距離;燃焼室3の半径寸法であって噴霧到達距離の最大値)で除算することにより(基準噴霧到達距離/代表長さ)、代表長さに対する基準噴霧到達距離の比率を算出している。以下では、この値を単に基準噴霧到達距離Pb(本発明でいう基準噴霧到達距離に相当)という。
In step ST2, the reference spray reach distance (stored in the ROM) assigned to the operation grid point corresponding to the current engine speed and engine load is acquired. Specifically, in this step ST2, the reference spray reach distance is divided by the representative length (distance from the
これらステップST1、ST2の動作が、本発明でいう「基準量取得部による動作であって、機関運転状態に応じて予め規定された、気筒内の基準ガス流速、気筒内の基準ガス量、気筒内の基準ガス組成、および、燃料噴射弁からの燃料噴霧の基準噴霧到達距離それぞれを取得する動作」に相当する。 The operations of these steps ST1 and ST2 are “operations by the reference amount acquisition unit” according to the present invention, and the reference gas flow velocity in the cylinder, the reference gas amount in the cylinder, The operation of acquiring the reference gas composition and the reference spray reach distance of the fuel spray from the fuel injection valve ”.
ステップST3では、現在のエンジン運転状態におけるガス流速(実ガス流速)V、ガス量(実ガス量)Gcyl、ガス組成(実ガス組成)Cが算出される。 In step ST3, a gas flow rate (actual gas flow rate) V, a gas amount (actual gas amount) Gcyl, and a gas composition (actual gas composition) C in the current engine operating state are calculated.
実ガス流速Vは、制御対象気筒内における実際のガスの流速であって、エンジン回転速度に応じた値として算出される。つまり、エンジン回転速度によって、吸気管62から吸気マニホールド61を経て気筒内に流入する吸気の流速は変化し、また、このエンジン回転速度によって、気筒内で発生しているスワール流の流速も変化する。このため、実ガス流速Vは、エンジン回転速度をパラメータとする演算式またはマップから求められる。そして、エンジン回転速度が高いほど、この実ガス流速Vは高い値として算出される。
The actual gas flow velocity V is an actual gas flow velocity in the cylinder to be controlled, and is calculated as a value corresponding to the engine rotation speed. That is, the flow rate of the intake air flowing into the cylinder from the
この動作が、本発明でいう「実ガス流速算出部による動作であって、実際の気筒内のガス流速を実ガス流速として算出する動作」に相当する。 This operation corresponds to the “operation by the actual gas flow rate calculation unit, which calculates the actual gas flow rate in the cylinder as the actual gas flow rate” in the present invention.
実ガス量Gcylは、制御対象気筒内に導入されている実際の吸気の質量であって、エアフローメータ43および吸気温センサ49からの出力信号等に基づいて求められる。例えば所定期間中(例えば制御対象気筒の吸気バルブ16の開弁時から閉弁時までの期間中)における吸入空気量(エアフローメータ43からの出力信号に基づいて算出される吸入空気量の積算値)、および、吸気温度(吸気温センサ49からの出力信号によって検知される吸気温度)をパラメータとする所定の演算式またはマップから実ガス量Gcylを求める。そして、吸入空気量が多いほど、また、吸気温度が低いほど、この実ガス量Gcylが大きい値として算出される。また、前記エアフローメータ43からの出力信号に基づいて求められたガス量にEGRガス量(前記EGRマップから読み出されるEGR率を達成するためのEGRガス量)を加算して実ガス量Gcylを算出するようにしてもよい。
The actual gas amount Gcyl is the actual intake air mass introduced into the cylinder to be controlled, and is obtained based on output signals from the
この動作が、本発明でいう「実ガス量算出部による動作であって、実際の気筒内のガス量を実ガス量として算出する動作」に相当する。 This operation corresponds to the “operation by the actual gas amount calculation unit that calculates the actual gas amount in the cylinder as the actual gas amount” in the present invention.
実ガス組成Cは、制御対象気筒内に導入されているガス中の実際の酸素濃度であって、EGR率および空燃比(A/F)等から求められる。EGR率は、前述した如くEGRマップから読み出される。空燃比は、図示しない空燃比センサからの出力信号、または、エアフローメータ43からの出力信号に基づいて算出される吸入空気量と燃料噴射量とから求められる。この実ガス組成Cは、EGR率および空燃比(A/F)をパラメータとする所定の演算式またはマップから求められる。そして、EGR率が低いほど、また、空燃比(A/F)が大きいほど、この実ガス組成C(ガス中の酸素濃度)は高い値として算出される。
The actual gas composition C is an actual oxygen concentration in the gas introduced into the cylinder to be controlled, and is obtained from the EGR rate, the air-fuel ratio (A / F), and the like. The EGR rate is read from the EGR map as described above. The air-fuel ratio is obtained from an intake air amount and a fuel injection amount calculated based on an output signal from an air-fuel ratio sensor (not shown) or an output signal from the
この動作が、本発明でいう「実ガス組成算出部による動作であって、実際の気筒内のガス組成を実ガス組成として算出する動作」に相当する。 This operation corresponds to the “operation by the actual gas composition calculation unit, which calculates the actual gas composition in the cylinder as the actual gas composition” in the present invention.
ステップST4では、冷損変化量ΔQcが算出される。この冷損変化量ΔQcは、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷に対応する運転格子点に割り当てられた(前記ROMに記憶された)基準ガス冷損量(前記ガス流動による冷損量の基準値)に対する実際のガス冷損量(実際のガス流動による冷損量)の乖離量である。過渡運転時にあっては、この乖離量(冷損変化量ΔQc)が、定常運転時のガス冷損量(基準ガス冷損量)と過渡運転時のガス冷損量(実ガス冷損量)との差となる。ここでは、基準ガス冷損量に対して実際のガス冷損量が大きい場合の冷損変化量ΔQcを正の値とし、逆に、基準ガス冷損量に対して実際のガス冷損量が小さい場合の冷損変化量ΔQcを負の値とする。 In step ST4, a cooling loss change amount ΔQc is calculated. This cooling loss change amount ΔQc is a reference gas cooling loss amount (stored in the ROM) assigned to the operation grid point corresponding to the current engine speed and engine load (a reference value of the cooling loss amount due to the gas flow). ) Of the actual gas cooling loss amount (cooling loss amount due to actual gas flow). During transient operation, this difference (cooling loss change ΔQc) is the amount of gas cooling loss during steady operation (reference gas cooling loss) and the amount of gas cooling loss during transient operation (actual gas cooling loss). And the difference. Here, the cooling loss change amount ΔQc when the actual gas cooling loss amount is larger than the reference gas cooling loss amount is set to a positive value, and conversely, the actual gas cooling loss amount with respect to the reference gas cooling loss amount is The cooling loss change amount ΔQc when it is small is set to a negative value.
具体的に、この冷損変化量ΔQcは、前記基準ガス流速Vbに対する前記実ガス流速Vの比(V/Vb)、前記基準ガス量Gcylbに対する前記実ガス量Gcylの比(Gcyl/Gcylb)、前記基準ガス組成Cbに対する前記実ガス組成Cの比(C/Cb)それぞれをパラメータとする演算式またはマップによって求められる。そして、基準ガス流速Vbに対する実ガス流速Vの比が大きいほど、基準ガス量Gcylbに対する実ガス量Gcylの比が小さいほど、また、基準ガス組成Cbに対する実ガス組成Cの比が小さいほど、この冷損変化量ΔQcは大きな値として算出される。 Specifically, the amount of change in cooling loss ΔQc is determined by the ratio of the actual gas flow velocity V to the reference gas flow velocity Vb (V / Vb), the ratio of the actual gas amount Gcyl to the reference gas amount Gcylb (Gcyl / Gcylb), It is calculated | required by the arithmetic expression or map which uses each ratio (C / Cb) of the said actual gas composition C with respect to the said reference gas composition Cb as a parameter. As the ratio of the actual gas flow rate V to the reference gas flow rate Vb is larger, the ratio of the actual gas amount Gcyl to the reference gas amount Gcylb is smaller, and the ratio of the actual gas composition C to the reference gas composition Cb is smaller. The cooling loss change amount ΔQc is calculated as a large value.
この動作が、本発明でいう「冷損変化量算出部による動作であって、基準ガス流速と実ガス流速との比、基準ガス量と実ガス量との比、基準ガス組成と実ガス組成との比に基づいて、機関運転状態に応じて予め規定された基準ガス冷損量に対する実際のガス冷損量の乖離量を冷損変化量として算出する動作」に相当する。 This operation is the operation by the “cooling loss change amount calculation unit” in the present invention, which is the ratio between the reference gas flow rate and the actual gas flow rate, the ratio between the reference gas amount and the actual gas amount, the reference gas composition and the actual gas composition. The operation of calculating the deviation amount of the actual gas cooling loss amount with respect to the reference gas cooling loss amount defined in advance according to the engine operating state as the cooling loss change amount ".
ステップST5では、目標噴霧到達距離が算出される。この目標噴霧到達距離は、前述したように、気筒内全体としての冷損量(ガス流動による冷損量と噴霧の冷損量との和)が、現在のエンジン運転状態において適正とされる冷損量(燃料消費率を最適化する冷損量)として得られるメイン噴射燃料の噴霧の位置を規定するものとして算出される。 In step ST5, the target spray reach distance is calculated. As described above, the target spray reach distance is a cooling amount in which the amount of cooling loss in the entire cylinder (the sum of the cooling loss amount due to gas flow and the cooling loss amount of the spray) is appropriate in the current engine operating state. It is calculated as defining the spray position of the main injection fuel obtained as a loss amount (cooling loss amount that optimizes the fuel consumption rate).
ここでは、目標噴霧到達距離を、前記代表長さで除算することにより(目標噴霧到達距離/代表長さ)、代表長さに対する目標噴霧到達距離の比率を算出している。以下では、この値を単に目標噴霧到達距離Pt(本発明でいう目標噴霧到達距離に相当)という。 Here, the ratio of the target spray reach distance to the representative length is calculated by dividing the target spray reach distance by the representative length (target spray reach distance / representative length). Hereinafter, this value is simply referred to as a target spray reach distance Pt (corresponding to a target spray reach distance in the present invention).
この目標噴霧到達距離Ptは、前記ステップST4で算出された冷損変化量ΔQc、および、ステップST2で取得された基準噴霧到達距離Pbそれぞれを変数とする演算式によって算出される。または、冷損変化量ΔQcおよび基準噴霧到達距離Pbそれぞれをパラメータとして目標噴霧到達距離Ptを求めるマップが実験などによって作成されてECU100のROMに記憶され、このマップ(目標噴霧到達距離算出マップ)を参照することで目標噴霧到達距離Ptを求めるようにしてもよい。
The target spray reach distance Pt is calculated by an arithmetic expression using the cooling loss change amount ΔQc calculated in step ST4 and the reference spray reach distance Pb acquired in step ST2 as variables. Alternatively, a map for obtaining the target spray arrival distance Pt using each of the cooling loss change amount ΔQc and the reference spray arrival distance Pb as a parameter is created by experiment and stored in the ROM of the
図7は、この目標噴霧到達距離算出マップの一例を示している。この目標噴霧到達距離算出マップは、横軸が冷損変化量ΔQcであり、縦軸が目標噴霧到達距離Ptである。そして、冷損変化量ΔQcが大きいほど、目標噴霧到達距離Ptは小さな値として求められるようになっている。つまり、基準ガス冷損量に対して実際のガス冷損量が大きいほど、目標噴霧到達距離Ptを小さくし、燃料噴霧が燃焼室3の内壁面に近付かないようにして、噴霧の冷損量を少なくするようにしている。逆に、基準ガス冷損量に対して実際のガス冷損量が小さいほど、目標噴霧到達距離Ptを大きくし、燃料噴霧が燃焼室3の内壁面に近付くようにして、噴霧の冷損量を多くするようにしている。なお、この図7において実線、破線、一点鎖線で示す各直線は、運転格子点が互いに異なるもの、つまり、基準噴霧到達距離Pbが互いに異なるものであって、それぞれは、その運転格子点での運転状態における冷損変化量ΔQcと目標噴霧到達距離Ptとの関係を示している。
FIG. 7 shows an example of the target spray reach distance calculation map. In this target spray reach distance calculation map, the horizontal axis is the cooling loss change amount ΔQc, and the vertical axis is the target spray reach distance Pt. And the target spray reach distance Pt is calculated | required as a small value, so that cooling loss variation | change_quantity (DELTA) Qc is large. That is, as the actual gas cooling loss amount is larger than the reference gas cooling loss amount, the target spray reach distance Pt is decreased, so that the fuel spray does not approach the inner wall surface of the
このステップST5の動作が、本発明でいう「目標噴霧到達距離算出部による動作であって、冷損変化量と基準噴霧到達距離とに基づいて、燃料噴射弁からの燃料噴霧の目標噴霧到達距離を算出する動作」に相当する。 The operation of this step ST5 is an operation by the “target spray reach distance calculation unit” in the present invention, and the target spray reach distance of the fuel spray from the fuel injection valve based on the amount of change in cooling loss and the reference spray reach distance. Corresponds to “operation to calculate”.
ステップST6では、メイン噴射の制御量(燃料噴射圧力、燃料噴射量および燃料噴射時期のうち少なくとも1つ)の補正量を算出する。つまり、前記基準燃料噴射圧力に対する補正量(燃料噴射圧力補正量)、前記基準燃料噴射量に対する補正量(燃料噴射量補正量)および前記基準燃料噴射時期に対する補正量(燃料噴射時期補正量)のうち少なくとも1つを算出する。ここでは、燃料噴射圧力、燃料噴射量および燃料噴射時期のうちの1つを補正する場合を例に挙げて説明する。 In step ST6, a correction amount of the control amount of the main injection (at least one of the fuel injection pressure, the fuel injection amount, and the fuel injection timing) is calculated. That is, a correction amount for the reference fuel injection pressure (fuel injection pressure correction amount), a correction amount for the reference fuel injection amount (fuel injection amount correction amount), and a correction amount for the reference fuel injection timing (fuel injection timing correction amount). At least one of them is calculated. Here, a case where one of the fuel injection pressure, the fuel injection amount, and the fuel injection timing is corrected will be described as an example.
前記補正量は、目標噴霧到達距離Ptを変数とする演算式によって算出される。または、目標噴霧到達距離Ptをパラメータとして前記補正量を求めるマップが実験などによって作成されてECU100のROMに記憶され、このマップを参照することで前記補正量を求めるようにしてもよい。
The correction amount is calculated by an arithmetic expression using the target spray arrival distance Pt as a variable. Alternatively, a map for obtaining the correction amount using the target spray arrival distance Pt as a parameter may be created by experiment or the like and stored in the ROM of the
図8は、燃料噴射圧力のみを補正する場合に使用される燃料噴射圧力補正量マップの一例を示す図である。この燃料噴射圧力補正量マップは、目標噴霧到達距離Ptが大きいほど、燃料噴射圧力の補正量が大きな値として求められるものとなっている。つまり、目標噴霧到達距離Ptが大きいほど、燃料噴射圧力を高く設定することでメイン噴射燃料の貫徹力を大きくし、これによって噴霧到達距離を長くする(目標噴霧到達距離Ptに一致するように噴霧到達距離を長くする)ようにしている。具体的に、この図8において、燃料噴射圧力の補正量が正の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射圧力に対して燃料噴射圧力が高くなる側に補正され、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも長くなる。一方、燃料噴射圧力の補正量が負の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射圧力に対して燃料噴射圧力が低くなる側に補正され、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも短くなる。 FIG. 8 is a diagram showing an example of a fuel injection pressure correction amount map used when correcting only the fuel injection pressure. In this fuel injection pressure correction amount map, the fuel injection pressure correction amount is obtained as a larger value as the target spray reach distance Pt is larger. In other words, the larger the target spray reach distance Pt, the higher the fuel injection pressure is set, thereby increasing the penetration force of the main injected fuel, thereby increasing the spray reach distance (spray to match the target spray reach distance Pt). To increase the reach distance). Specifically, in FIG. 8, when the correction amount of the fuel injection pressure is obtained as a positive value, the correction is made so that the fuel injection pressure becomes higher than the reference fuel injection pressure. The spray reach distance is longer than the reference spray reach distance. On the other hand, when the correction amount of the fuel injection pressure is obtained as a negative value, the correction is made so that the fuel injection pressure becomes lower than the reference fuel injection pressure, and the spray arrival distance of the main injection fuel is the reference spray arrival distance. It becomes shorter than the distance.
図9は、燃料噴射量のみを補正する場合に使用される燃料噴射量補正量マップの一例を示す図である。この燃料噴射量補正量マップは、目標噴霧到達距離Ptが大きいほど、燃料噴射量の補正量が大きな値として求められるものとなっている。つまり、目標噴霧到達距離Ptが大きいほど、燃料噴射量を多く設定することでメイン噴射燃料の貫徹力を大きくし、これによって噴霧到達距離を長くする(目標噴霧到達距離Ptに一致するように噴霧到達距離を長くする)ようにしている。具体的に、この図9において、燃料噴射量の補正量が正の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射量に対して燃料噴射量が多くなる側に補正され、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも長くなる。一方、燃料噴射量の補正量が負の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射量に対して燃料噴射量が少なくなる側に補正され、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも短くなる。 FIG. 9 is a diagram showing an example of a fuel injection amount correction amount map used when correcting only the fuel injection amount. In this fuel injection amount correction amount map, the correction amount of the fuel injection amount is obtained as a larger value as the target spray reach distance Pt is larger. In other words, the larger the target spray reach distance Pt, the larger the fuel injection amount is set to increase the penetration force of the main injected fuel, thereby increasing the spray reach distance (spray to match the target spray reach distance Pt). To increase the reach distance). Specifically, in FIG. 9, when the correction amount of the fuel injection amount is obtained as a positive value, the correction is made so that the fuel injection amount becomes larger than the reference fuel injection amount, and the main injection fuel The spray reach distance is longer than the reference spray reach distance. On the other hand, when the correction amount of the fuel injection amount is obtained as a negative value, it is corrected so that the fuel injection amount becomes smaller than the reference fuel injection amount, and the spray arrival distance of the main injection fuel is the reference spray arrival distance. It becomes shorter than the distance.
図10は、燃料噴射時期のみを補正する場合に使用される燃料噴射時期補正量マップの一例を示す図である。この燃料噴射時期補正量マップは、目標噴霧到達距離Ptが大きいほど、燃料噴射時期の進角側への移行量を大きくする値として補正量が求められるものとなっている。つまり、ピストン13が圧縮上死点に達する前にメイン噴射が開始される場合に(前記基準燃料噴射時期が、ピストン13が圧縮上死点に達する前である場合に)、目標噴霧到達距離Ptが大きいほど、燃料噴射時期を進角側に設定することにより、筒内圧力が低い状況でメイン噴射を開始させ、これによって噴霧到達距離を長くする(目標噴霧到達距離Ptに一致するように噴霧到達距離を長くする)ようにしている。具体的に、この図10において、燃料噴射時期が進角側の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射時期に対して燃料噴射時期が進角側に補正され、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも長くなる。一方、燃料噴射時期が遅角側の値として求められた場合には、前記基準燃料噴射時期に対して燃料噴射時期が遅角側に補正され、メイン噴射燃料の噴霧到達距離が基準噴霧到達距離よりも短くなる。
FIG. 10 is a diagram showing an example of a fuel injection timing correction amount map used when correcting only the fuel injection timing. In this fuel injection timing correction amount map, the correction amount is obtained as a value that increases the amount of shift of the fuel injection timing to the advance side as the target spray reach distance Pt increases. That is, when the main injection is started before the
なお、ピストン13が圧縮上死点に達した後にメイン噴射が開始される場合には(前記基準燃料噴射時期が、ピストン13が圧縮上死点に達した後である場合には)、目標噴霧到達距離Ptが大きいほど、燃料噴射時期の遅角側への移行量を大きくする値として補正量が求められる燃料噴射時期補正量マップ(図示省略)が使用される。
When the main injection is started after the
また、燃料噴射圧力、燃料噴射量および燃料噴射時期のうち複数の噴射制御量を補正する場合には、その複数の噴射制御量の補正量と噴霧到達距離との関係を実験などによって検証し、その検証結果によって補正量マップを作成して、この補正量マップに従って各噴射制御量を補正することになる。 Further, when correcting a plurality of injection control amounts among the fuel injection pressure, the fuel injection amount, and the fuel injection timing, the relationship between the correction amount of the plurality of injection control amounts and the spray arrival distance is verified by experiments, etc. A correction amount map is created based on the verification result, and each injection control amount is corrected according to the correction amount map.
このステップST6の動作が、本発明でいう「補正量算出部による動作であって、目標噴霧到達距離に基づいて、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射圧力、噴射量および噴射時期のうち少なくとも1つの噴射制御量の補正量を算出する動作」に相当する。 The operation of this step ST6 is the operation by the “correction amount calculation unit” in the present invention, and at least of the injection pressure, the injection amount and the injection timing of the fuel injected from the fuel injection valve based on the target spray reach distance. This corresponds to “operation for calculating the correction amount of one injection control amount”.
ステップST7では、メイン噴射の実行タイミングになったか(クランク角度位置がメイン噴射の実行クランク角度位置になったか)否かを判定する。例えば、前記ステップST6において燃料噴射時期の補正量が算出された場合には、この補正量で補正された燃料噴射時期(メイン噴射の実行タイミング)になったか否かを判定する。また、燃料噴射時期が補正されていない場合には、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷(運転格子点)に割り当てられた燃料噴射時期になったか否かを判定する。 In step ST7, it is determined whether or not the execution timing of main injection has come (the crank angle position has become the execution crank angle position of main injection). For example, when the correction amount of the fuel injection timing is calculated in step ST6, it is determined whether or not the fuel injection timing (main injection execution timing) corrected with this correction amount has come. If the fuel injection timing is not corrected, it is determined whether or not the fuel injection timing assigned to the current engine speed and engine load (operation grid point) has been reached.
未だ、メイン噴射の実行タイミングに達していない場合には、ステップST7でNO判定されて、この実行タイミングに達するのを待つ。 If the execution timing of the main injection has not yet been reached, NO is determined in step ST7, and the process waits for the execution timing to be reached.
メイン噴射の実行タイミングに達し、ステップST7でYES判定された場合には、ステップST8に移り、メイン噴射を実行する。 When the execution timing of the main injection is reached and a YES determination is made in step ST7, the process proceeds to step ST8 and main injection is executed.
つまり、前記ステップST6において燃料噴射圧力の補正量が算出された場合には、この補正量で補正された燃料噴射圧力でメイン噴射が実行される。具体的には、前記目標レール圧を変更し、それに応じてサプライポンプ21を制御する。
That is, when the correction amount of the fuel injection pressure is calculated in step ST6, the main injection is executed with the fuel injection pressure corrected with this correction amount. Specifically, the target rail pressure is changed, and the
また、前記ステップST6において燃料噴射量の補正量が算出された場合には、この補正量で補正された燃料噴射量でメイン噴射が実行される。具体的には、前記レール圧に応じ、補正後の燃料噴射量が得られるようにインジェクタ23の開弁期間を制御する。
Further, when the correction amount of the fuel injection amount is calculated in step ST6, the main injection is executed with the fuel injection amount corrected with this correction amount. Specifically, the valve opening period of the
このステップST8の動作が、本発明でいう「燃料噴射指令部による動作であって、前記補正量で噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量で燃料噴射弁からの燃料噴射を実行させる動作」に相当する。 The operation of this step ST8 is the operation by the fuel injection command section referred to in the present invention, wherein the injection control amount is corrected with the correction amount, and the fuel injection from the fuel injection valve is executed with the corrected injection control amount. Corresponds to “operation”.
以上の動作が、クランクシャフトが所定角度だけ回転する毎(何れかの気筒でメイン噴射が開始される前のタイミングとなる毎)に繰り返されることになる。 The above operation is repeated every time the crankshaft rotates by a predetermined angle (every time before the main injection is started in any cylinder).
このようなメイン噴射制御が行われるため、前記ECU100によって本発明に係る内燃機関の制御装置が構成される。この制御装置は、前記クランクポジションセンサ40、エアフローメータ43、アクセル開度センサ47、吸気温センサ49等からの各信号を入力信号として受信する構成となっている。また、この制御装置は、各インジェクタ23にメイン噴射の指令信号を出力信号として出力する構成となっている。
Since such main injection control is performed, the
以上説明したように本実施形態では、基準ガス流速Vbに対する実ガス流速Vの比(V/Vb)、基準ガス量Gcylbに対する実ガス量Gcylの比(Gcyl/Gcylb)、基準ガス組成Cbに対する実ガス組成Cの比(C/Cb)に基づいて冷損変化量ΔQcを算出し、この冷損変化量ΔQcから求められる目標噴霧到達距離Ptが得られるように噴射制御量を補正するようにしている。これにより、ガス流動による冷損量と噴霧の冷損量との和である気筒内全体としての冷損量の適正化を図ることが可能となって、過渡運転時であっても燃料消費率の改善を図ることができる。 As described above, in the present embodiment, the ratio (V / Vb) of the actual gas flow rate V to the reference gas flow rate Vb, the ratio (Gcyl / Gcylb) of the actual gas amount Gcyl to the reference gas amount Gcylb, and the actual gas composition Cb. A cooling loss change amount ΔQc is calculated based on the ratio (C / Cb) of the gas composition C, and the injection control amount is corrected so that the target spray arrival distance Pt obtained from the cooling loss change amount ΔQc is obtained. Yes. As a result, it is possible to optimize the amount of cooling loss in the entire cylinder, which is the sum of the amount of cooling loss due to gas flow and the amount of cooling loss of spray, and the fuel consumption rate even during transient operation Can be improved.
−他の実施形態−
以上説明した実施形態は、ピストン13が圧縮上死点に達する前の所定クランク角度位置となるタイミングにおける実ガス流速V、実ガス量Gcyl、実ガス組成Cをそれぞれ算出し、これら算出値を利用して冷損変化量ΔQcを算出し、この冷損変化量ΔQcから求められる目標噴霧到達距離Ptに従って噴射制御量を補正するようにしていた。本発明は、これに限らず、現在のエンジン回転速度およびエンジン負荷に対応する運転格子点に割り当てられた基準メイン噴射時期における実ガス流速V、実ガス量Gcyl、実ガス組成Cをそれぞれ推定し、これら推定値を利用して冷損変化量ΔQcを算出し、この冷損変化量ΔQcから求められる目標噴霧到達距離Ptに従って噴射制御量を補正するようにしてもよい。
-Other embodiments-
In the embodiment described above, the actual gas flow velocity V, the actual gas amount Gcyl, and the actual gas composition C at the timing when the
また、前記実施形態では自動車に搭載された直列4気筒ディーゼルエンジン1に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式(直列型エンジン、V型エンジン、水平対向型エンジン等の別)についても特に限定されるものではない。
Moreover, the said embodiment demonstrated the case where this invention was applied to the in-line 4
また、前記実施形態ではコンベンショナル車両(駆動力源としてエンジンのみを搭載した車両)のエンジン1に本発明を適用した場合について説明したが、ハイブリッド車両(駆動力源としてエンジンおよび電動モータを搭載した車両)のエンジンに対しても本発明は適用可能である。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where this invention was applied to the
本発明は、自動車に搭載されるディーゼルエンジンにおけるメイン噴射制御に適用可能である。 The present invention is applicable to main injection control in a diesel engine mounted on an automobile.
1 エンジン(内燃機関)
3 燃焼室
23 インジェクタ(燃料噴射弁)
100 ECU
1 engine (internal combustion engine)
3
100 ECU
Claims (1)
機関運転状態に応じて予め規定された、前記気筒内の基準ガス流速、前記気筒内の基準ガス量、前記気筒内の基準ガス組成、および、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の基準噴霧到達距離それぞれを取得する基準量取得部と、
実際の前記気筒内のガス流速を実ガス流速として算出する実ガス流速算出部と、
実際の前記気筒内のガス量を実ガス量として算出する実ガス量算出部と、
実際の前記気筒内のガス組成を実ガス組成として算出する実ガス組成算出部と、
前記基準ガス流速と前記実ガス流速との比、前記基準ガス量と前記実ガス量との比、および、前記基準ガス組成と前記実ガス組成との比に基づいて、機関運転状態に応じて予め規定された基準ガス冷損量に対する実際のガス冷損量の乖離量を冷損変化量として算出する冷損変化量算出部と、
前記冷損変化量と前記基準噴霧到達距離とに基づいて、前記燃料噴射弁からの燃料噴霧の目標噴霧到達距離を算出する目標噴霧到達距離算出部と、
前記目標噴霧到達距離に基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射圧力、噴射量および噴射時期のうち少なくとも1つの噴射制御量の補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量で前記噴射制御量を補正し、補正後の噴射制御量で前記燃料噴射弁からの燃料噴射を実行させる燃料噴射指令部と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control device that is applied to an internal combustion engine having a fuel injection valve that injects fuel into a cylinder and performs fuel injection control of the fuel injection valve,
Reference gas flow velocity in the cylinder, reference gas amount in the cylinder, reference gas composition in the cylinder, and reference spray reach distance of fuel spray from the fuel injection valve, which are defined in advance according to the engine operating state A reference amount acquisition unit for acquiring each;
An actual gas flow rate calculation unit for calculating an actual gas flow rate in the cylinder as an actual gas flow rate;
An actual gas amount calculation unit for calculating an actual gas amount in the cylinder as an actual gas amount;
An actual gas composition calculation unit for calculating an actual gas composition in the cylinder as an actual gas composition;
Based on the ratio of the reference gas flow rate to the actual gas flow rate, the ratio of the reference gas amount to the actual gas amount, and the ratio of the reference gas composition to the actual gas composition, depending on the engine operating state A cooling loss change amount calculation unit for calculating a deviation amount of an actual gas cooling loss amount with respect to a predetermined reference gas cooling loss amount as a cooling loss change amount;
A target spray arrival distance calculating unit that calculates a target spray arrival distance of fuel spray from the fuel injection valve based on the cooling loss change amount and the reference spray arrival distance;
A correction amount calculation unit that calculates a correction amount of at least one injection control amount among injection pressure, injection amount, and injection timing of fuel injected from the fuel injection valve based on the target spray reach distance;
A fuel injection command unit that corrects the injection control amount with the correction amount, and executes fuel injection from the fuel injection valve with the corrected injection control amount;
A control device for an internal combustion engine, comprising:
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