JP2017008786A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2017008786A
JP2017008786A JP2015123916A JP2015123916A JP2017008786A JP 2017008786 A JP2017008786 A JP 2017008786A JP 2015123916 A JP2015123916 A JP 2015123916A JP 2015123916 A JP2015123916 A JP 2015123916A JP 2017008786 A JP2017008786 A JP 2017008786A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amount
fuel
fuel injection
cylinder
inertia
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015123916A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
翔太 長野
Shota Nagano
翔太 長野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2015123916A priority Critical patent/JP2017008786A/en
Publication of JP2017008786A publication Critical patent/JP2017008786A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device that can appropriately obtain fuel ignition timing even in a state where gas amount in a cylinder is deviated from gas amount during a steady operation.SOLUTION: Based on a ratio between reference gas amount and actual gas amount, a ratio between reference gas composition and an actual gas composition and a reference value of an inertia moment received by fuel spray from gas (reference inertia moment), a target inertia moment is calculated (ST4). Based on the target inertia moment, correction amount of injection control amount of main injection fuel is calculated (ST5). By using the correction amount, the injection control amount is corrected, and by using the corrected injection control amount, main injection from an injector is executed (ST7). Thus, even in a situation where an actual gas state in a cylinder is deviated from a gas state during a steady operation, fuel ignition timing can be obtained appropriately.SELECTED DRAWING: Figure 5

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、車両等に搭載されるディーゼルエンジンにあっては、インジェクタから気筒内に噴射された燃料の着火時期が適正に得られるように燃料噴射時期が制御される。   Conventionally, in a diesel engine mounted on a vehicle or the like, the fuel injection timing is controlled so that the ignition timing of the fuel injected from the injector into the cylinder is properly obtained.

特許文献1には、気筒内でのスワール流の強さを考慮してパイロット噴射時期を設定し、これにより、メイン噴射燃料の着火時期を適正に得ることが開示されている。   Patent Document 1 discloses that the pilot injection timing is set in consideration of the strength of the swirl flow in the cylinder, and thereby the ignition timing of the main injected fuel is appropriately obtained.

特開2009−2177号公報JP 2009-2177 A

しかしながら、エンジンの過渡運転時等にあっては、気筒内のガス量が、定常運転時におけるガス量から大きく乖離する(同一エンジン回転速度および同一エンジン負荷であっても定常運転時とは大きく乖離する)ことがある。特許文献1では、このガス量の乖離を考慮していない。このため、過渡運転時等における燃料噴射時期が適正な時期から乖離し、燃料の着火時期が適正に得られない可能性があった。この場合、排気エミッションが悪化したり燃焼音が大きくなったりするといった不具合を招いてしまう。   However, during transient operation of the engine, etc., the gas amount in the cylinder greatly deviates from the gas amount during steady operation (even if the engine speed and engine load are the same) Sometimes). In Patent Document 1, this divergence in gas amount is not taken into consideration. For this reason, the fuel injection timing at the time of transient operation or the like deviates from an appropriate time, and there is a possibility that the fuel ignition timing cannot be obtained properly. In this case, problems such as deterioration of exhaust emission and increase in combustion noise are caused.

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、気筒内のガス量が定常運転時におけるガス量から乖離する状況であっても、燃料の着火時期を適正に得ることが可能な制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is to appropriately set the ignition timing of the fuel even in a situation where the gas amount in the cylinder deviates from the gas amount during steady operation. It is to provide a control device that can be obtained.

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、実ガス量算出部、実ガス組成算出部、目標慣性モーメント算出部、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量、前記気筒内の基準ガス組成、前記気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける基準慣性モーメント、および、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の基準噴射制御量それぞれを取得する。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。目標慣性モーメント算出部は、前記基準ガス量と前記実ガス量との比、前記基準ガス組成と前記実ガス組成との比、および、前記基準慣性モーメントに基づいて、前記気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標慣性モーメントを算出する。補正量算出部は、前記目標慣性モーメントに基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射制御量の補正量を算出する。燃料噴射指令部は、前記補正量で前記基準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. . The control device includes a reference amount acquisition unit, an actual gas amount calculation unit, an actual gas composition calculation unit, a target moment of inertia calculation unit, a correction amount calculation unit, and a fuel injection command unit. The reference amount acquisition unit is defined in advance according to the engine operating state, the reference gas amount in the cylinder, the reference gas composition in the cylinder, the reference moment of inertia that the fuel spray receives from the gas flowing in the cylinder, and Each reference injection control amount of fuel injected from the fuel injection valve is acquired. 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 target moment of inertia calculation unit is configured to calculate from the gas flowing in the cylinder based on the ratio of the reference gas amount to the actual gas amount, the ratio of the reference gas composition to the actual gas composition, and the reference inertia moment. Calculate the target moment of inertia experienced by the fuel spray. The correction amount calculation unit calculates a correction amount of an injection control amount of fuel injected from the fuel injection valve based on the target moment of inertia. The fuel injection command unit corrects the reference 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、気筒内の実ガス量および実ガス組成に適した噴射制御量によって燃焼噴射を行うことができる。このため、気筒内の実ガス量や実ガス組成が定常運転状態におけるガス量やガス組成から乖離している状況であっても、燃料の着火時期を適正に得ることが可能となる。   By this specific matter, combustion injection can be performed with an injection control amount suitable for the actual gas amount and the actual gas composition in the cylinder. For this reason, even when the actual gas amount and the actual gas composition in the cylinder deviate from the gas amount and the gas composition in the steady operation state, it is possible to appropriately obtain the ignition timing of the fuel.

本発明では、基準ガス量と実ガス量との比および基準ガス組成と実ガス組成との比に基づいて目標慣性モーメント(気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標となる慣性モーメント)を算出し、この目標慣性モーメントに基づいて噴射制御量を補正している。このため、気筒内の実ガス量や実ガス組成が定常運転状態におけるガス量やガス組成から乖離している状況であっても、燃料の着火時期を適正に得ることが可能となり、排気エミッションの改善および燃焼音の低減を図ることが可能となる。   In the present invention, the target moment of inertia (the target moment of inertia that the fuel spray receives from the gas flowing in the cylinder) is calculated based on 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. The injection control amount is corrected based on this target moment of inertia. For this reason, even when the actual gas amount and the actual gas composition in the cylinder deviate from the gas amount and the gas composition in the steady operation state, it is possible to properly obtain the ignition timing of the fuel. It is possible to improve and reduce combustion noise.

実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその制御系統の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the diesel engine which concerns on embodiment, and its control system. ディーゼルエンジンの燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the combustion chamber of a diesel engine, and its peripheral part. ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of control systems, such as ECU. 慣性モーメントを説明するためのピストンの平面図である。It is a top view of the piston for demonstrating a moment of inertia. メイン噴射制御の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of main injection control. 燃料噴射圧力補正量マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a fuel injection pressure correction amount map. 燃料噴射量補正量マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a fuel injection amount correction amount map. 燃料噴射時期補正量マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a fuel injection time correction amount map.

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 engine 1 according to this embodiment includes a fuel supply system 2, a combustion chamber 3, an intake system 6, and an exhaust system 7.

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 fuel supply system 2 includes a supply pump 21, a common rail 22, an injector (fuel injection valve) 23, an engine fuel passage 24, and the like.

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 supply pump 21 supplies the fuel pumped up from the fuel tank to the common rail 22 through the engine fuel passage 24 after making the pressure high. The common rail 22 distributes high-pressure fuel to the injectors 23. The injector 23 is a piezo injector.

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 intake system 6 includes an intake manifold 61 connected to an intake port 15 a formed in a cylinder head 15 (see FIG. 2), and an intake pipe 62 is connected to the intake manifold 61. In this intake pipe 62, an air cleaner 63, an air flow meter 43, an intercooler 65, and an intake throttle valve (diesel throttle) 64 are arranged in this order from the upstream side.

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 exhaust system 7 includes an exhaust manifold 71 connected to an exhaust port 15 b formed in the cylinder head 15, and an exhaust pipe 72 is connected to the exhaust manifold 71. The exhaust pipe 72 is provided with an NSR (NOx Storage Reduction) catalyst 74 and a DPF (Diesel Particulate Filter) 75.

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 cylinder block 11 is formed with a cylinder bore 12 for each cylinder (four cylinders). A piston 13 is accommodated in each cylinder bore 12. A cavity 13 b is recessed in the center of the top surface 13 a of the piston 13, and this cavity 13 b constitutes the combustion chamber 3. The fuel injected from the central portion of the combustion chamber 3 by the injector 23 burns by self-ignition, and the combustion pressure acts on the piston 13. The piston 13 is connected to a crankshaft (not shown) by a connecting rod 18, and engine power is taken out from the crankshaft.

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 cylinder head 15 is provided with an intake valve 16 that opens and closes an intake port 15a and an exhaust valve 17 that opens and closes an exhaust port 15b.

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 engine 1 is provided with a turbocharger (supercharger) 5. The turbocharger 5 includes a turbine wheel 52 and a compressor wheel 53 that are connected via a turbine shaft 51.

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 engine 1 is provided with an EGR (Exhaust Gas Recirculation) passage 8 that connects the intake system 6 and the exhaust system 7. The EGR passage 8 is provided with an EGR valve 81 and an EGR cooler 82.

−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 ECU 100 includes a crank position sensor 40, a rail pressure sensor 41, a throttle opening sensor 42, an air flow meter 43, exhaust temperature sensors 45a and 45b, a water temperature sensor 46, and an accelerator opening sensor 47. An intake pressure sensor 48, an intake temperature sensor 49, an in-cylinder pressure sensor 4A, a fuel temperature sensor 4B, and the like are connected. Since the functions of these sensors are well known, description thereof is omitted here.

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 supply pump 21, the injector 23, the intake throttle valve 64, the EGR valve 81, and the like are connected to the output circuit of the ECU 100.

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 ECU 100 executes various controls of the engine 1 based on outputs from the respective sensors, calculated values obtained by calculation formulas using the output values, or various maps stored in the ROM. For example, the ECU 100 executes fuel injection control such as pilot injection and main injection as fuel injection control of the injector 23.

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 engine 1. The fuel injection amount and the fuel injection timing in the main injection basically obtain the required torque according to the operating state quantity such as the engine speed, the accelerator operation amount (engine load), the coolant temperature, the intake air temperature, and the like. To be determined. For example, the fuel injection amount is set to be larger as the engine speed is higher and as the accelerator operation amount (accelerator opening) is larger.

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、また、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 common rail 22 to the injector 23, basically becomes higher as the engine speed increases and the engine load increases. Is done. This target rail pressure is set according to a fuel pressure setting map stored in the ROM, for example.

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(前記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(前記運転格子点に割り当てられた基準燃料噴射時期)といった基準噴射制御量を気筒内のガス量やガス組成に応じて補正することによって最終的な噴射制御量(補正後の噴射制御量)を決定する。そして、この決定された噴射制御量でインジェクタ23からの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 reference injection control amount such as injection pressure), fuel injection amount (reference fuel injection amount assigned to the operation grid point) and fuel injection timing (reference fuel injection timing assigned to the operation grid point) is set to the gas amount in the cylinder. The final injection control amount (corrected injection control amount) is determined by correcting according to the gas composition. The main injection from the injector 23 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 ECU 100 controls the opening degree of the EGR valve 81 according to the operating state of the engine 1 and adjusts the exhaust gas recirculation amount (EGR gas amount) toward the intake manifold 61. The amount of EGR gas is set according to an EGR map that is created in advance by experiments, simulations, etc. and stored in the ROM. This EGR map is a map for determining the EGR rate using the engine speed and the engine load as parameters. The ECU 100 controls the opening degree of the EGR valve 81 so as to obtain an EGR gas amount corresponding to the intake air amount so that the EGR rate determined according to the EGR map is established.

−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、定常運転状態である場合のガス状態(基準ガス状態)に対する実際のガス状態(実ガス状態)の乖離を考慮して、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標となる慣性モーメントである目標慣性モーメントを求め、この目標慣性モーメントに基づいて燃料噴射制御を行う(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つを補正する)。例えば、燃料噴霧がガスから受ける慣性モーメントが前記目標慣性モーメントに一致するようにインジェクタ23の噴射制御量(噴射圧力、噴射量および噴射時期のうち少なくとも1つ)を補正する。
-Main injection control-
Next, main injection control, which is a feature of this embodiment, will be described. In this main injection control, in consideration of the deviation of the actual gas state (actual gas state) from the gas state (reference gas state) in the steady operation state, the fuel injection is a target that the fuel spray receives from the gas flowing in the cylinder. A target inertia moment that is an inertia moment is obtained, and fuel injection control is performed based on the target inertia moment (at least one of the injection pressure, injection amount, and injection timing of the fuel injected from the injector 23 is corrected). For example, the injection control amount (at least one of the injection pressure, the injection amount, and the injection timing) of the injector 23 is corrected so that the moment of inertia that the fuel spray receives from the gas matches the target moment of inertia.

この慣性モーメントとは、インジェクタ23から噴射された燃料の噴霧が、気筒内を流れるガスの運動エネルギ(主にスワール流の運動エネルギ)を受ける際のモーメントであって、この慣性モーメントが大きいほど噴霧は気筒内で拡散しやすくなる。   This moment of inertia is a moment when the spray of fuel injected from the injector 23 receives the kinetic energy of gas flowing in the cylinder (mainly the kinetic energy of swirl flow). Becomes easier to diffuse in the cylinder.

具体的に説明すると、気筒内におけるガス状態(ガス量およびガス組成)は、同一エンジン回転速度および同一エンジン負荷であっても定常運転時と過渡運転時とでは異なっている。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は、定常運転状態でのエンジン回転速度およびエンジン負荷に適した慣性モーメント(基準慣性モーメント)が適合等によって割り当てられている。そして、定常運転時における燃料噴射制御としては、この基準慣性モーメントが得られるようにインジェクタ23の噴射制御量(噴射圧力、噴射量および噴射時期)が制御される。この基準慣性モーメントは、そ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で定常運転が行われている場合に排気エミッションや燃焼音を規制の範囲内に規定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。つまり、定常運転時には、慣性モーメントが基準慣性モーメントとなるように噴射制御量が制御されることで、燃料の着火時期を適正に得ることが可能となり、排気エミッションの改善および燃焼音の低減を図ることができる。   More specifically, the gas state (gas amount and gas composition) in the cylinder is different between the steady operation and the transient operation even at the same engine speed and the same engine load. An inertia moment (reference inertia moment) suitable for the engine rotation speed and the engine load in the steady operation state is assigned to the operation grid points corresponding to the engine rotation speed and the engine load by adaptation or the like. As fuel injection control during steady operation, the injection control amount (injection pressure, injection amount, and injection timing) of the injector 23 is controlled so that this reference moment of inertia is obtained. This reference moment of inertia is set in advance by experiments or the like as a value that can regulate exhaust emission and combustion noise within the regulation range when steady operation is performed at the engine rotation speed and engine load at the operation grid point. Is. In other words, during steady operation, the injection control amount is controlled so that the moment of inertia becomes the reference moment of inertia, so that it is possible to properly obtain the ignition timing of the fuel, and to improve exhaust emission and reduce combustion noise. be able to.

ところが、前述した如く、過渡運転時には、定常運転時とは、気筒内におけるガス状態(ガス量およびガス組成)が異なっている。このため、過渡運転時に、前記運転格子点に割り当てられている基準慣性モーメントが得られるようにインジェクタ23の噴射制御量を制御したのでは、ガス状態(ガス量およびガス組成)に適した慣性モーメントは得られないものとなる。   However, as described above, the gas state (gas amount and gas composition) in the cylinder is different during transient operation and during steady operation. Therefore, if the injection control amount of the injector 23 is controlled so that the reference inertia moment assigned to the operation grid point is obtained during transient operation, the inertia moment suitable for the gas state (gas amount and gas composition) is obtained. Cannot be obtained.

例えば、ガス量が少ない場合やガス組成として酸素濃度が低い場合には燃料噴霧の体積を大きくして(慣性モーメントを大きくして)気筒内の酸素を効率良く燃焼に寄与させる必要があるが、基準慣性モーメントが得られるようにインジェクタ23の噴射制御量を制御した場合には、気筒内の酸素が十分に利用できず、スモークの発生が懸念される状況となる。また、ガス量が多い場合やガス組成として酸素濃度が高い場合には燃料噴霧の体積を小さくして(慣性モーメントを小さくして)燃料噴霧の空燃比の適正化を図る必要があるが、基準慣性モーメントが得られるようにインジェクタ23の噴射制御量を制御した場合には、パイロット噴射量が減少するため、メイン噴射燃料の燃焼に着火遅れが生じ燃焼音が大きくなってしまう可能性がある。   For example, when the amount of gas is small or the oxygen concentration is low as the gas composition, it is necessary to increase the volume of the fuel spray (increase the moment of inertia) to efficiently contribute oxygen in the cylinder to combustion. When the injection control amount of the injector 23 is controlled so that the reference moment of inertia can be obtained, oxygen in the cylinder cannot be sufficiently utilized, and the occurrence of smoke is a concern. In addition, when the amount of gas is large or the oxygen concentration is high as the gas composition, it is necessary to reduce the volume of the fuel spray (to reduce the moment of inertia) to optimize the air-fuel ratio of the fuel spray. When the injection control amount of the injector 23 is controlled so that the moment of inertia can be obtained, the pilot injection amount decreases, so that there is a possibility that the ignition delay occurs in the combustion of the main injected fuel and the combustion noise increases.

このように、燃料の着火時期が適正時期からずれてしまうと、排気エミッションが悪化したり燃焼音が大きくなったりするといった不具合を招いてしまうことになる。   As described above, if the ignition timing of the fuel is deviated from the appropriate timing, problems such as deterioration of exhaust emission and increase in combustion noise are caused.

本実施形態は、この点に鑑み、実際のガス状態に応じて目標とする慣性モーメント(目標慣性モーメント)を算出し、この目標慣性モーメントに基づいてインジェクタ23の噴射制御量を補正するようにしている。   In view of this point, the present embodiment calculates a target inertia moment (target inertia moment) according to the actual gas state, and corrects the injection control amount of the injector 23 based on the target inertia moment. Yes.

図4は、慣性モーメントを説明するためのピストンの平面図である。この図4では、インジェクタ23に設けられている複数の噴孔のうち1つの噴孔から噴射された燃料の噴霧形状を示している。   FIG. 4 is a plan view of the piston for explaining the moment of inertia. FIG. 4 shows the spray shape of fuel injected from one of the plurality of nozzle holes provided in the injector 23.

図4において破線で示す領域M1は、ある運転格子点にある際の定常運転状態での燃料噴霧の燃焼場の形状を示している。つまり、定常運転時には、この燃焼場M1が形成されるようにインジェクタ23の噴射制御量を制御することで適正な慣性モーメント(基準慣性モーメント)が得られており、排気エミッションおよび燃焼音の改善を図ることができる。   A region M1 indicated by a broken line in FIG. 4 indicates the shape of the combustion field of the fuel spray in a steady operation state at a certain operation grid point. That is, at the time of steady operation, an appropriate moment of inertia (reference moment of inertia) is obtained by controlling the injection control amount of the injector 23 so that this combustion field M1 is formed, thereby improving exhaust emission and combustion noise. Can be planned.

これに対し、本実施形態では、過渡運転時において、例えば気筒内のガス量が少ない場合やガス組成として酸素濃度が低い場合には、図4において実線で示す領域M2に燃料噴霧の燃焼場が形成されるようにインジェクタ23の噴射制御量を制御する。つまり、過渡運転時のガス状態(ガス量およびガス組成)に適した慣性モーメント(目標慣性モーメント)が得られるように、即ち、領域M2に燃料噴霧の燃焼場が形成されるようにインジェクタ23の噴射制御量が制御される。これにより、過渡運転時における排気エミッションおよび燃焼音の改善を図ることができる。   On the other hand, in the present embodiment, during the transient operation, for example, when the gas amount in the cylinder is small or the oxygen concentration is low as the gas composition, the combustion field of the fuel spray is in the region M2 indicated by the solid line in FIG. The injection control amount of the injector 23 is controlled so as to be formed. That is, the injector 23 is configured so that a moment of inertia (target moment of inertia) suitable for the gas state (gas amount and gas composition) during transient operation can be obtained, that is, a combustion field of fuel spray is formed in the region M2. The injection control amount is controlled. As a result, exhaust emission and combustion noise during transient operation can be improved.

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、気筒内の基準ガス量Gcylb、気筒内の基準ガス組成Cb、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける基準慣性モーメントIb、および、インジェクタ23から噴射される燃料の基準噴射制御量それぞれを取得する動作、(b)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、(c)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、(d)前記基準ガス量Gcylbと前記実ガス量Gcylとの比、前記基準ガス組成Cbと前記実ガス組成Cとの比、および、前記基準慣性モーメントIbに基づいて、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標慣性モーメントItを算出する動作、(e)前記目標慣性モーメントItに基づいて、インジェクタ23から噴射される燃料の噴射制御量の補正量を算出する動作、(f)前記補正量で前記基準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)〜(f)の動作の詳細については後述する。   In this main injection control, (a) fuel from the reference gas amount Gcylb in the cylinder, the reference gas composition Cb in the cylinder, and the gas flowing in the cylinder, which is defined in advance according to the operating state (engine operating state) of the engine 1. (B) an operation for obtaining the reference inertia moment Ib received by the spray and a reference injection control amount of the fuel injected from the injector 23, (b) an operation for calculating the actual gas amount in the cylinder as the actual gas amount Gcyl, (c ) Operation for calculating the actual gas composition in the cylinder as the actual gas composition C, (d) the ratio between the reference gas amount Gcylb and the actual gas amount Gcyl, and the ratio between the reference gas composition Cb and the actual gas composition C And (e) calculating the target inertia moment It received by the fuel spray from the gas flowing in the cylinder based on the reference inertia moment Ib. An operation for calculating a correction amount of the injection control amount of the fuel injected from the injector 23 based on the current It, and (f) the reference injection control amount is corrected by the correction amount, and the injector 23 is corrected by the corrected injection control amount. The operation of executing the fuel injection from is sequentially performed. Details of the operations (a) to (f) will be described later.

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量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組成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目標慣性モーメント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(f)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 ECU 100. For this reason, in the ECU 100, a functional part that executes the operation (a) is configured as a reference amount acquisition unit referred to in the present invention. Further, in the ECU 100, a functional part that executes the operation (b) is configured as an actual gas amount calculation unit referred to in the present invention. Further, in the ECU 100, a functional part that executes the operation (c) is configured as an actual gas composition calculation unit in the present invention. Further, in the ECU 100, a functional part that executes the operation (d) is configured as a target moment of inertia calculation unit referred to in the present invention. Further, in the ECU 100, a functional part that executes the operation (e) is configured as a correction amount calculation unit in the present invention. Further, in the ECU 100, a functional portion that executes the operation (f) is configured as a fuel injection command section referred to in the present invention.

これら基準量取得部、実ガス量算出部、実ガス組成算出部、目標慣性モーメント算出部、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。   These reference amount acquisition unit, actual gas amount calculation unit, actual gas composition calculation unit, target moment of inertia calculation unit, correction amount calculation unit, and fuel injection command unit constitute a control device according to the present invention.

以下、このメイン噴射制御の具体的な手順について図5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 along the flowchart of FIG. This flowchart shows after every start of the engine 1 when the crankshaft rotates by a predetermined angle (more specifically, every time before main injection is started in any cylinder; for example, the piston 13 is compressed Every time when the predetermined crank angle position is reached before the dead center is reached: the engine 1 according to the present embodiment has four cylinders, so the ECU 100 is repeatedly executed at every 180 ° CA). In the following, a cylinder in which the main injection control amount is defined in the main injection control (a cylinder that has reached the timing before the main injection is started) is referred to as a control target cylinder.

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)気筒内の基準ガス量Gcylb、基準ガス組成Cb、基準慣性モーメントIb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量Gcylb、基準ガス組成Cb、基準慣性モーメントIb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 amount Gcylb and reference gas composition 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. Cb and reference moment of inertia Ib are acquired. That is, of the reference gas amount Gcylb, the reference gas composition Cb, and the reference moment of inertia Ib that are assigned in advance for each operation grid point, information assigned to the operation grid point corresponding to the current engine speed and engine load. Is read. 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)基準噴射制御量が取得される。具体的には、運転格子点に割り当てられた基準噴射圧力、基準噴射量および基準噴射時期が取得される。   In step ST2, the reference injection control amount (stored in the ROM) assigned to the operation grid point corresponding to the current engine speed and engine load is acquired. Specifically, the reference injection pressure, the reference injection amount, and the reference injection timing assigned to the operation grid point are acquired.

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、気筒内の基準ガス量、気筒内の基準ガス組成、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける基準慣性モーメント、および、燃料噴射弁から噴射される燃料の基準噴射制御量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 are defined in advance according to the engine operating state, the reference gas amount in the cylinder, the reference gas composition in the cylinder, the cylinder This corresponds to an operation for acquiring a reference moment of inertia that the fuel spray receives from the gas flowing inside and a reference injection control amount of the fuel injected 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 amount (actual gas amount) Gcyl and a gas composition (actual gas composition) C in the current engine operating state are calculated.

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 air flow meter 43 and the intake air temperature sensor 49. For example, the intake air amount (the integrated value of the intake air amount calculated based on the output signal from the air flow meter 43) during a predetermined period (for example, during the period from when the intake valve 16 of the cylinder to be controlled is opened to when it is closed) ) And a predetermined arithmetic expression or map using the intake air temperature (the intake air temperature detected by the output signal from the intake air temperature sensor 49) as a parameter, the actual gas amount Gcyl is obtained. The actual gas amount Gcyl is calculated as a larger value as the intake air amount is larger and the intake air temperature is lower. Further, the actual gas amount Gcyl is calculated by adding the EGR gas amount (EGR gas amount for achieving the EGR rate read from the EGR map) to the gas amount obtained based on the output signal from the air flow meter 43. You may make it do.

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 air flow meter 43. The actual gas composition C is obtained from a predetermined arithmetic expression or map using the EGR rate and the air-fuel ratio (A / F) as parameters. The actual gas composition C (oxygen concentration in the gas) is calculated as a higher value as the EGR rate is lower and as the air-fuel ratio (A / F) is larger.

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、目標慣性モーメントItが算出される。この目標慣性モーメントItは、前述したように、過渡運転時に排気エミッションおよび燃焼音の改善を図ることができる慣性モーメントとして算出される。   In step ST4, the target moment of inertia It is calculated. As described above, this target moment of inertia It is calculated as the moment of inertia capable of improving exhaust emission and combustion noise during transient operation.

具体的に、この目標慣性モーメントItは、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)、および、基準慣性モーメントIbそれぞれをパラメータとする予め規定された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、この目標慣性モーメントItは大きな値として算出される。   Specifically, the target moment of inertia It is determined by the ratio of the actual gas amount Gcyl to the reference gas amount Gcylb (Gcyl / Gcylb), the ratio of the actual gas composition C to the reference gas composition Cb (C / Cb), and , And a predetermined arithmetic expression or map using each of the reference moments of inertia Ib as parameters. The target inertia moment It is calculated as a larger value as the ratio of the actual gas amount Gcyl to the reference gas amount Gcylb is smaller and as the ratio of the actual gas composition C to the reference gas composition Cb is smaller.

この動作が、本発明でいう「目標慣性モーメント算出部による動作であって、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、および、基準慣性モーメントに基づいて、気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標慣性モーメントを算出する動作」に相当する。   This operation is an operation by the “target inertia moment calculation unit” in the present invention, based on the ratio of the reference gas amount to the actual gas amount, the ratio of the reference gas composition to the actual gas composition, and the reference inertia moment. Corresponds to the operation of calculating the target moment of inertia that the fuel spray receives from the gas flowing in the cylinder.

ステップST5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 ST5, 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、目標慣性モーメントItおよび基準噴射制御量を変数とする予め規定された演算式によって算出される。または、目標慣性モーメントItおよび基準噴射制御量それぞれ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 a predetermined arithmetic expression using the target moment of inertia It and the reference injection control amount as variables. Alternatively, a map for obtaining the correction amount using the target inertia moment It and the reference injection control amount as parameters is created by experiment and stored in the ROM of the ECU 100, and the correction amount is obtained by referring to this map. Also good.

図6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、目標慣性モーメントIt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、目標慣性モーメントIt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(燃料噴霧領域を拡大して慣性モーメントを目標慣性モーメントItに一致させる)ようにしている。具体的に、この図6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、慣性モーメントが基準慣性モーメントよりも大きくなる。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、慣性モーメントが基準慣性モーメントよりも小さくなる。   FIG. 6 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 correction amount of the fuel injection pressure is obtained as a larger value as the target moment of inertia It is larger. In other words, the larger the target inertia moment It is, the higher the fuel injection pressure is set, thereby increasing the penetration force of the main injected fuel, thereby increasing the spray reach distance (expanding the fuel spray region to reduce the inertia moment to the target inertia To match the moment It). Specifically, in FIG. 6, 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, and the moment of inertia is the reference. It becomes larger than the moment of inertia. 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 inertia moment becomes smaller than the reference inertia moment.

図7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、目標慣性モーメントIt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、目標慣性モーメントIt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(燃料噴霧領域を拡大して慣性モーメントを目標慣性モーメントItに一致させる)ようにしている。具体的に、この図7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(実際には燃料噴射期間が長くなる側に補正され)、慣性モーメントが基準慣性モーメントよりも大きくなる。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(実際には燃料噴射期間が短くなる側に補正され)、慣性モーメントが基準慣性モーメントよりも小さくなる。   FIG. 7 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 fuel injection amount correction amount is obtained as a larger value as the target inertia moment It is larger. In other words, the larger the target inertia moment It is, the larger the fuel injection amount is set, thereby increasing the penetration force of the main injected fuel, thereby increasing the spray reach distance (expanding the fuel spray region to reduce the inertia moment to the target inertia To match the moment It). Specifically, in FIG. 7, when the correction amount of the fuel injection amount is obtained as a positive value, it is corrected so that the fuel injection amount becomes larger than the reference fuel injection amount (actually, the fuel injection amount The moment of inertia becomes larger than the reference moment of inertia). 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 (in practice, the fuel injection period becomes shorter). Corrected) and the moment of inertia becomes smaller than the reference moment of inertia.

図8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、目標慣性モーメントIt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ものとなっている。つまり、目標慣性モーメントItが大きいほど、燃料噴射時期を遅角側に設定することにより、スワールの流速が高くなる状況でメイン噴射を開始させ、これによってスワール流の運動エネルギを大きくする(燃料噴霧が受ける運動エネルギ(慣性モーメント)を大きくする)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、燃料噴霧が受ける運動エネルギが大きくなる。つまり、慣性モーメントが大きくなる。一方、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、燃料噴霧が受ける運動エネルギが小さくなる。つまり、慣性モーメントが小さくなる。   FIG. 8 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 retard side as the target moment of inertia It increases. In other words, as the target inertia moment It is larger, the fuel injection timing is set to the retard side, thereby starting the main injection in a situation where the flow speed of the swirl becomes higher, thereby increasing the kinetic energy of the swirl flow (fuel spraying) The kinetic energy (moment of inertia) received by the. Specifically, in FIG. 8, when the fuel injection timing is obtained as a value on the retard side, the fuel injection timing is corrected to the retard side with respect to the reference fuel injection timing, and the movement received by the fuel spray Energy increases. That is, the moment of inertia increases. On the other hand, when the fuel injection timing is obtained as an advance value, the fuel injection timing is corrected to the advance side with respect to the reference fuel injection timing, and the kinetic energy received by the fuel spray is reduced. That is, the moment of inertia is reduced.

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ST5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、目標慣性モーメントに基づいて、燃料噴射弁から噴射される燃料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 step ST5 is referred to in the present invention as "an operation by the correction amount calculation unit that calculates a correction amount of the injection control amount of the fuel injected from the fuel injection valve based on the target moment of inertia". Equivalent to.

ステップST6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ST5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 ST6, it is determined whether or not the main injection execution timing has come (the crank angle position has reached the main injection execution crank angle position). For example, when the correction amount of the fuel injection timing is calculated in step ST5, 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ST6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, a NO determination is made in step ST6 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ST6でYES判定された場合には、ステップST7に移り、メイン噴射を実行する。   When the execution timing of the main injection is reached and YES is determined in step ST6, the process proceeds to step ST7 and main injection is executed.

つまり、前記ステップST5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 ST5, the main injection is executed with the fuel injection pressure corrected with this correction amount. Specifically, the target rail pressure is changed, and the supply pump 21 is controlled accordingly.

また、前記ステップST5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。   When the correction amount of the fuel injection amount is calculated in step ST5, the main injection is executed with the fuel injection amount corrected with this correction amount. Specifically, the valve opening period of the injector 23 is controlled according to the rail pressure so that the corrected fuel injection amount is obtained.

このステップST7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、補正量で基準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 step ST7 is “operation by the fuel injection command unit” in the present invention, wherein the reference 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 ECU 100 constitutes a control device for an internal combustion engine according to the present invention. This control device is configured to receive signals from the crank position sensor 40, the air flow meter 43, the accelerator opening sensor 47, the intake air temperature sensor 49, and the like as input signals. Further, this control device is configured to output a main injection command signal as an output signal to each injector 23.

以上説明したように本実施形態では、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)に基づいて目標慣性モーメントItを算出し、この目標慣性モーメントItに基づいて噴射制御量を補正するようにしている。これにより、気筒内の実際のガス状態(実ガス量Gcylおよび実ガス組成C)が定常運転時におけるガス状態(基準ガス量Gcylbおよび基準ガス組成Cb)から乖離している状況であっても、この実際のガス状態に応じた理想的な燃料噴霧の拡散状態を得ることが可能となる。つまり、燃料噴霧内の空燃比が燃料の着火が可能となる空燃比となるタイミングを適正に得る(排気エミッションの改善および燃焼音の低減を図ることができるタイミングとなる)ことで燃料の着火時期を適正に得ることが可能となる。その結果、排気エミッションの改善および燃焼音の低減を図ることができる。   As described above, in this embodiment, the target moment of inertia It is based on the ratio of the actual gas amount Gcyl to the reference gas amount Gcylb (Gcyl / Gcylb) and the ratio of the actual gas composition C to the reference gas composition Cb (C / Cb). And the injection control amount is corrected based on this target moment of inertia It. Thereby, even if the actual gas state (actual gas amount Gcyl and actual gas composition C) in the cylinder is deviated from the gas state (reference gas amount Gcylb and reference gas composition Cb) during steady operation, It is possible to obtain an ideal fuel spray diffusion state corresponding to the actual gas state. In other words, the fuel ignition timing is obtained by appropriately obtaining the timing at which the air-fuel ratio in the fuel spray becomes the air-fuel ratio at which fuel ignition is possible (the timing at which exhaust emission can be improved and combustion noise can be reduced). Can be obtained appropriately. As a result, exhaust emission can be improved and combustion noise can be reduced.

また、本実施形態では、実際のガス状態に応じたフィードフォワード制御によって噴射制御量を補正するものとなっている。このため、燃料の着火時期が適正な時期から乖離するといった状況を未然に防止することができる。その結果、エンジン1の運転状態が変動する状況であっても、排気エミッションの改善および燃焼音の低減といった効果を継続的に維持することが可能である(フィードバック制御の場合は一時的に排気エミッションの悪化や燃焼音の増大を招いてしまう)。   In this embodiment, the injection control amount is corrected by feedforward control according to the actual gas state. For this reason, the situation where the ignition timing of fuel deviates from an appropriate time can be prevented in advance. As a result, even in a situation where the operating state of the engine 1 fluctuates, it is possible to continuously maintain the effects of improving exhaust emission and reducing combustion noise (in the case of feedback control, exhaust emission is temporarily reduced). Worsening or increase in combustion noise).

−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求められた目標慣性モーメントIt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求められた目標慣性モーメントIt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 amount Gcyl and the actual gas composition C at the timing at which the piston 13 reaches the predetermined crank angle position before reaching the compression top dead center are calculated and obtained by using these calculated values. The injection control amount is corrected according to the target inertia moment It. The present invention is not limited to this, and estimates the actual gas amount Gcyl and the actual gas composition C at the reference main injection timing assigned to the operation grid points corresponding to the current engine speed and engine load, and these estimated values are calculated. The injection control amount may be corrected according to the target moment of inertia It obtained by use.

また、前記実施形態では、本発明に係る燃料噴射制御をメイン噴射制御に適用した場合について説明した。本発明はこれに限らず、パイロット噴射制御に適用することも可能である。   In the above embodiment, the case where the fuel injection control according to the present invention is applied to the main injection control has been described. The present invention is not limited to this, and can also be applied to pilot injection control.

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 cylinder diesel engine 1 mounted in the motor vehicle. The present invention is applicable not only to automobiles but also to engines used for other purposes. Further, the number of cylinders and the engine type (separate type engine, V-type engine, horizontally opposed engine, etc.) are not particularly limited.

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 engine 1 of a conventional vehicle (vehicle which mounted only an engine as a driving force source), the vehicle which mounts an engine and an electric motor as a driving force source. The present invention can also be applied to the engine.

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燃料噴射制御に適用可能である。   The present invention is applicable to fuel 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 Combustion chamber 23 Injector (fuel injection valve)
100 ECU

Claims (1)

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において、
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量、前記気筒内の基準ガス組成、前記気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける基準慣性モーメント、および、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の基準噴射制御量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、
前記基準ガス量と前記実ガス量との比、前記基準ガス組成と前記実ガス組成との比、および、前記基準慣性モーメントに基づいて、前記気筒内を流れるガスから燃料噴霧が受ける目標慣性モーメントを算出する目標慣性モーメント算出部と、
前記目標慣性モーメントに基づいて、前記燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射制御量の補正量を算出する補正量算出部と、
前記補正量で前記基準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,
The reference gas amount in the cylinder, the reference gas composition in the cylinder, the reference moment of inertia that the fuel spray receives from the gas flowing in the cylinder, and the injection from the fuel injection valve, which are defined in advance according to the engine operating state A reference amount acquisition unit for acquiring each of the reference injection control amounts of the fuel to be
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 between the reference gas amount and the actual gas amount, the ratio between the reference gas composition and the actual gas composition, and the reference inertia moment, the target inertia moment that the fuel spray receives from the gas flowing in the cylinder A target moment of inertia calculation unit for calculating
A correction amount calculation unit that calculates a correction amount of an injection control amount of fuel injected from the fuel injection valve based on the target moment of inertia;
A fuel injection command unit that corrects the reference 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:
JP2015123916A 2015-06-19 2015-06-19 Control device for internal combustion engine Pending JP2017008786A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015123916A JP2017008786A (en) 2015-06-19 2015-06-19 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015123916A JP2017008786A (en) 2015-06-19 2015-06-19 Control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017008786A true JP2017008786A (en) 2017-01-12

Family

ID=57761244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015123916A Pending JP2017008786A (en) 2015-06-19 2015-06-19 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017008786A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4760802B2 (en) Fuel injection control device and fuel injection control system
JP5392418B2 (en) Ignition delay period estimation device and ignition timing control device for internal combustion engine
JP2013204521A (en) Control device of internal combustion engine
JP5196072B1 (en) Control device for internal combustion engine
JP2015113789A (en) Engine control device
JP5224001B1 (en) Control device for internal combustion engine
JP2011220310A (en) Device for controlling internal combustion engine
JP2017020445A (en) Control device of internal combustion engine
JP2012092748A (en) Apparatus for estimating generation amount of nox in internal combustion engine, and control apparatus
JP5240417B2 (en) Diffusion combustion start timing estimation device and diffusion combustion start timing control device for internal combustion engine
JP5229428B1 (en) Control device for internal combustion engine
JP5257520B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP5196028B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JPWO2012032627A1 (en) Control device for internal combustion engine
JP5672897B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP2017008786A (en) Control device for internal combustion engine
US10202916B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6605968B2 (en) Internal combustion engine control device
JP2013224616A (en) Torque estimating device for internal combustion engine and operation control device
JP2014214647A (en) Heat generation rate waveform making device and combustion state diagnostic device for internal combustion engine
JP2017020391A (en) Control device of internal combustion engine
JP2017008785A (en) Control device for internal combustion engine
JP2017020411A (en) Control device of internal combustion engine
JP2017025747A (en) Control device of internal combustion engine
JP2017008897A (en) Control device of internal combustion engine