JP2018076778A - Fuel injection control system for internal combustion engine and fuel injection control method for internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection control system for internal combustion engine and fuel injection control method for internal combustion engine Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection control system for an internal combustion engine and a fuel injection control method for the internal combustion engine which can suppress excessive temperature rise in a piston, can suppress sudden temperature change of the piston by moderating a change in fuel injection start timing, and can elongate the service life of the piston and cylinder interior components disposed in the vicinity thereof.SOLUTION: A weighting coefficient k is calculated based on a piston temperature Te, a maximum restrictive temperature Tmax, and a threshold temperature Tf when the piston temperature Te is higher than the threshold temperature Tf and is lower than the maximum restrictive temperature Tmax. Delay injection start timing SOIk corresponding to the piston temperature Te is calculated based on the calculated weighting coefficient k, maximum delay injection start timing SOImax, and standard injection start timing SOIn, and is set as an injection start timing control value SOIc.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine fuel injection control system and an internal combustion engine fuel injection control method.

車両に備わるディーゼルエンジン等の内燃機関では、気筒（シリンダ）の内部にピストンを収納している。そして、気筒とピストンとシリンダヘッドの間に形成される空間である燃焼室内において、燃料を燃焼させることで、内燃機関に車両走行用の動力を発生させている。   In an internal combustion engine such as a diesel engine provided in a vehicle, a piston is accommodated in a cylinder. Then, fuel is burned in a combustion chamber, which is a space formed between the cylinder, the piston, and the cylinder head, thereby generating power for driving the vehicle in the internal combustion engine.

このピストンは、シリンダ内の圧力変動に伴う力学的な負荷、及び、上記の燃焼反応に伴う熱的な負荷を繰り返し受けることになるため、耐久性が徐々に低下していく。特に、ピストンが過昇温されて高温に曝されたときに、ピストンの耐久性は大きく低下する。   Since this piston is repeatedly subjected to a dynamic load associated with pressure fluctuations in the cylinder and a thermal load associated with the combustion reaction described above, the durability gradually decreases. In particular, when the piston is overheated and exposed to high temperatures, the durability of the piston is greatly reduced.

ここで、筒内直接噴射火花点火式機関の制御システムが、燃焼室に吸入される空気でタンブルが形成される燃焼室内において、タンブルを強化する方向に燃料を噴射する筒内噴射用のインジェクタを備えて、ピストン温度が温度閾値以下の場合に、インジェクタによる燃焼噴射時期を吸気下死点近傍に設定し、ピストン温度が温度閾値より高い場合に、インジェクタによる燃料噴射時期を吸気上死点近傍に設定する内燃機関の制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。   Here, the control system of the in-cylinder direct injection spark ignition engine includes an in-cylinder injector that injects fuel in a direction that strengthens the tumble in the combustion chamber in which the tumble is formed by the air sucked into the combustion chamber. When the piston temperature is below the temperature threshold, the combustion injection timing by the injector is set near the intake bottom dead center, and when the piston temperature is higher than the temperature threshold, the fuel injection timing by the injector is set near the intake top dead center. A control system for an internal combustion engine to be set has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開２００９−１０３１０６号公報JP 2009-103106 A

ところで、上記の内燃機関の制御システムでは、温度閾値に応じて設定された２パターンの燃料噴射タイミングの何れかに燃料噴射タイミングを切り替えるだけであるので、燃料噴射タイミングをピストンの温度に応じた最適なタイミングに設定することはできない。すなわち、燃料噴射タイミングを最適なタイミングに設定することで、ピストンの過昇温の抑制効果を向上させる余地が残っていた。   By the way, in the control system for an internal combustion engine described above, the fuel injection timing is only switched to one of the two patterns of fuel injection timing set according to the temperature threshold, so that the fuel injection timing is optimal according to the temperature of the piston. It is not possible to set the timing. That is, there remains room for improving the effect of suppressing the excessive temperature rise of the piston by setting the fuel injection timing to an optimal timing.

本発明の目的は、ピストンの過昇温を抑制できると共に、燃料の噴射開始時期の変化を穏やかにしてピストンの急激な温度変化を抑制できて、ピストン及びその周辺に配置された気筒内部品の寿命を向上させることができる内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法を提供することにある。   The object of the present invention is to suppress the excessive temperature rise of the piston, to moderate the change of the fuel injection start timing and to suppress the rapid temperature change of the piston, and to improve the piston and the in-cylinder components arranged around the piston. An object of the present invention is to provide a fuel injection control system for an internal combustion engine and a fuel injection control method for the internal combustion engine that can improve the life.

上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の燃料噴射制御システムは、内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する制御装置を備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、前記制御装置が、燃料の噴射開始時期制御値を設定する際に、予め設定された前記気筒内のピストン温度に対する最大制限温度と、該最大制限温度よりも低い値である閾値温度とを入力又は算出すると共に、予め設定されたデータに基づいてエンジン運転状態に対して算出される標準噴射開始時期と、前記ピストン温度が前記最大制限温度となる最大遅延噴射開始時期とをエンジン運転状態に対して算出し、前記ピストン温度が前記閾値温度以下のときには前記標準噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記ピストン温度が前記閾値温度より大きく、かつ、前記最大制限温度未満であるときに、前記ピストン温度と前記最大制限温度と前記閾値温度とに基づいて重み付け係数を算出して、この算出した重み付け係数と前記最大遅延噴射開始時期と前記標準噴射開始時期とに基づいて算出される遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記ピストン温度が前記最大制限温度以上であるときに、前記最大遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記噴射開始時期制御値で前記気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行うように構成されている。   In order to achieve the above object, a fuel injection control system for an internal combustion engine according to the present invention is a fuel injection control system for an internal combustion engine comprising a control device for controlling the start timing of fuel injection into a cylinder of the internal combustion engine. When the control device sets the fuel injection start timing control value, it inputs or calculates a preset maximum temperature limit for the piston temperature in the cylinder and a threshold temperature that is lower than the maximum temperature limit. In addition, the standard injection start timing calculated for the engine operating state based on preset data and the maximum delayed injection start timing at which the piston temperature becomes the maximum limit temperature are calculated for the engine operating state. When the piston temperature is equal to or lower than the threshold temperature, the standard injection start timing is set as the injection start timing control value, and the piston temperature is set to the threshold value. And when the temperature is less than the maximum limit temperature, a weighting coefficient is calculated based on the piston temperature, the maximum limit temperature, and the threshold temperature, and the calculated weighting coefficient and the maximum delay injection start A delayed injection start timing calculated based on the timing and the standard injection start timing is set as the injection start timing control value, and when the piston temperature is equal to or higher than the maximum limit temperature, the maximum delayed injection start timing is set. The injection start timing control value is set, and control is performed to start fuel injection into the cylinder with the injection start timing control value.

また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の燃料噴射制御方法は、内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する制御装置を備えた内燃機関の燃料噴射制御方法において、燃料の噴射開始時期制御値を設定する際に、予め設定された前記気筒内のピストン温度に対する最大制限温度と、該最大制限温度よりも低い値である閾値温度とを入力又は算出すると共に、予め設定されたデータに基づいてエンジン運転状態に対して算出される標準噴射開始時期と、前記ピストン温度が前記最大制限温度となる最大遅延噴射開始時期とをエンジン運転状態に対して算出し、前記ピストン温度が前記閾値温度以下のときには前記標準噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記ピストン温度が前記閾値温度より大きく、かつ、前記最大制限温度未満であるときに、前記ピストン温度と前記最大制限温度と前記閾値温度とに基づいて重み付け係数を算出して、この算出した重み付け係数と前記最大遅延噴射開始時期と前記標準噴射開始時期とに基づいて算出される遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記ピストン温度が前記最大制限温度以上であるときに、前記最大遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記噴射開始時期制御値で前記気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行うことを特徴とする方法である。   In addition, a fuel injection control method for an internal combustion engine according to the present invention for achieving the above object is a fuel injection control method for an internal combustion engine provided with a control device for controlling a fuel injection start timing into a cylinder of the internal combustion engine. When setting the fuel injection start timing control value, a preset maximum limit temperature for the piston temperature in the cylinder and a threshold temperature that is lower than the maximum limit temperature are input or calculated, A standard injection start time calculated for the engine operating state based on preset data and a maximum delayed injection start time at which the piston temperature becomes the maximum limit temperature are calculated for the engine operating state, When the piston temperature is less than or equal to the threshold temperature, the standard injection start timing is set as the injection start timing control value, and the piston temperature is greater than the threshold temperature. When the temperature is less than the maximum limit temperature, a weighting coefficient is calculated based on the piston temperature, the maximum limit temperature, and the threshold temperature, and the calculated weighting coefficient, the maximum delay injection start timing, and the standard injection are calculated. A delayed injection start timing calculated based on the start timing is set as the injection start timing control value, and when the piston temperature is equal to or higher than the maximum limit temperature, the maximum delayed injection start timing is set to the injection start timing control. In this method, control is performed so as to start injection of fuel into the cylinder with the injection start timing control value.

本発明の内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法によれば、ピストン温度を基に燃料の噴射開始時期を適切なタイミングに設定することで、ピストンの過昇温を抑制できると共に、噴射開始時期の変化を穏やかにして急激なトルク変化を抑制できるため、運転性を損なわずにピストン及びその周辺に配置された気筒内部品の寿命を向上させることができる。   According to the fuel injection control system for an internal combustion engine and the fuel injection control method for an internal combustion engine of the present invention, the excessive temperature rise of the piston can be suppressed by setting the fuel injection start timing to an appropriate timing based on the piston temperature. At the same time, since the change in the injection start timing can be moderated to suppress a rapid torque change, the life of the piston and the in-cylinder components arranged around the piston can be improved without impairing drivability.

重み付け係数の算出方法を示す図である。It is a figure which shows the calculation method of a weighting coefficient. 重み付け係数を用いての遅延噴射開始時期の算出方法を示す図である。It is a figure which shows the calculation method of the delay injection start time using a weighting coefficient. 本発明の内燃機関の燃料噴射制御方法の制御フローを示す図である。It is a figure which shows the control flow of the fuel-injection control method of the internal combustion engine of this invention.

以下、本発明に係る実施形態の内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法について、図面を参照しながら説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an internal combustion engine fuel injection control system and an internal combustion engine fuel injection control method according to embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の対象となる内燃機関の燃料噴射制御システムは、エンジン（内燃機関）の気筒（シリンダ）内への燃料の噴射開始時期や噴射量等を、エンジンの運転状態に基づいて設定及び制御するシステムである。このシステムを制御するために制御装置が備えられる。この制御装置は、内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する。   A fuel injection control system for an internal combustion engine that is a subject of the present invention sets and controls the fuel injection start timing, the injection amount, and the like into the cylinder of the engine (internal combustion engine) based on the operating state of the engine. System. A control device is provided to control this system. This control device controls the fuel injection start timing into the cylinder of the internal combustion engine.

本発明の内燃機関の燃料噴射制御システムでは、気筒内のピストンの温度Ｔｅを推定し、この推定されたピストン温度Ｔｅに基づいて気筒内への燃料の噴射開始時期ＳＯＩを制御する。このピストン温度Ｔｅの推定方法については、直接測定したり、エンジン運転状態と予め設定されたマップデータなどから推定したりする方法があるが、ここでは、ピストン温度Ｔｅの推定方法は特に限定する必要がなく、この周知の方法を採用してもよいので、ここでは説明を省略する。   In the fuel injection control system for an internal combustion engine of the present invention, the temperature Te of the piston in the cylinder is estimated, and the fuel injection start timing SOI into the cylinder is controlled based on the estimated piston temperature Te. As a method for estimating the piston temperature Te, there are methods for directly measuring or estimating the piston temperature Te from an engine operating state and preset map data. Here, the method for estimating the piston temperature Te needs to be particularly limited. Since this well-known method may be adopted, the description is omitted here.

ピストンが高温になるにつれて、気筒内での燃焼反応により発生する熱量によりピストンが過昇温され、ピストンの耐久性の劣化量が大きくなる虞がある。そのため、ピストン温度Ｔｅが高温である場合は、燃料の噴射開始時期ＳＯＩを通常の標準噴射開始時期ＳＯＩｎより遅延させて、気筒内の燃焼状態を変化させて気筒内の燃焼温度を低下させることで、ピストンの過昇温を抑制する。なお、この噴射開始時期ＳＯＩは、例えば、ピストンが圧縮上死点に到達する時点を基にして、この時点からの進角量をクランク角度の表現で設定される。   As the piston becomes hot, the temperature of the piston is excessively increased by the amount of heat generated by the combustion reaction in the cylinder, and there is a risk that the amount of deterioration in the durability of the piston increases. Therefore, when the piston temperature Te is high, the fuel injection start timing SOI is delayed from the normal standard injection start timing SOIn to change the combustion state in the cylinder to lower the combustion temperature in the cylinder. Suppresses excessive piston temperature rise. The injection start timing SOI is set, for example, by representing the advance angle from the time point when the piston reaches the compression top dead center in terms of the crank angle.

本発明においては、制御装置は、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを設定する際に、予め設定された気筒内のピストン温度Ｔｅに対する最大制限温度Ｔｍａｘと、この最大制限温度Ｔｍａｘよりも低い値である閾値温度Ｔｆとを入力又は算出する。この閾値温度Ｔｆは、最大制限温度Ｔｍａｘよりも予め設定された所定温度ΔＴｓだけ低い温度とするが、この閾値温度Ｔｆをエンジンの運転状態に合わせて変化させてもよい。例えば、エンジンの運転状態を表すエンジン回転数や燃料噴射量に対して、予め実験等により設定されているマップデータなどを参照して算出してもよい。   In the present invention, when setting the injection start timing control value SOIc, the control device sets a maximum limit temperature Tmax with respect to the preset piston temperature Te in the cylinder and a threshold value that is lower than the maximum limit temperature Tmax. The temperature Tf is input or calculated. The threshold temperature Tf is a temperature that is lower than the maximum limit temperature Tmax by a predetermined temperature ΔTs that is set in advance. However, the threshold temperature Tf may be changed according to the operating state of the engine. For example, the calculation may be performed with reference to map data or the like set in advance through experiments or the like with respect to the engine speed and the fuel injection amount representing the operating state of the engine.

また、予め設定されたデータに基づいて、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃの設定時のエンジン運転状態に対して標準噴射開始時期ＳＯＩｎを算出する。この通常の噴射開始時期である標準噴射開始時期ＳＯＩｎは、エンジンの運転状態を表すエンジン回転数や燃料噴射量に対して、予め実験等により設定されているマップデータなどを参照して算出される噴射開始時期であり、通常は、ピストン温度Ｔｅを考慮せずに、発生トルクや燃料消費量、ＮＯｘやＰＭ（粒子状物質）の発生量を考慮して設定されている。   Further, based on the preset data, the standard injection start timing SOIn is calculated with respect to the engine operating state when the injection start timing control value SOIc is set. The standard injection start timing SOIn, which is the normal injection start timing, is calculated with reference to map data or the like set in advance through experiments or the like with respect to the engine speed and the fuel injection amount representing the engine operating state. This is the injection start time, and is normally set in consideration of generated torque, fuel consumption, and NOx and PM (particulate matter) generation amount without considering the piston temperature Te.

そして、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘとなる最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘとを設定時のエンジン運転状態に対して算出する。この最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘの算出は、エンジン運転状態に追従して、噴射開始時期ＳＯＩを入力として、ピストンの推定温度を算出するピストン推定温度算出システム及びピストン推定温度算出方法において、ピストン温度推定を最大制限温度Ｔｍａｘとして、そのときにおけるエンジン運転状態などのデータをそのままにして、噴射開始時期ＳＯＩを逆算することで得られる値であり、この逆算で得られる噴射開始時期ＳＯＩを最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘとする。なお、最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘは、その設定のエンジン運転状態において、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘとなるときの噴射開始時期ＳＯＩに対応するものであればよく、本発明では、その算出方法に限定される必要はない。   Then, the maximum delayed injection start timing SOImax at which the piston temperature Te becomes the maximum limit temperature Tmax is calculated with respect to the engine operating state at the time of setting. This maximum delayed injection start timing SOImax is calculated by following the engine operating state and using the injection start timing SOI as an input, in the piston estimated temperature calculation system and the piston estimated temperature calculation method for calculating the estimated piston temperature, the piston temperature estimation Is the maximum limit temperature Tmax, and the data such as the engine operating state at that time is left as it is, and is a value obtained by back calculating the injection start timing SOI. The injection start timing SOI obtained by this back calculation is the maximum delayed injection start. Time SOImax. It should be noted that the maximum delayed injection start timing SOImax only needs to correspond to the injection start timing SOI when the piston temperature Te reaches the maximum limit temperature Tmax in the engine operating state that is set. It is not necessary to be limited to.

そして、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下のときには標準噴射開始時期ＳＯＩｎを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとする。また、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きく、かつ、最大制限温度Ｔｍａｘ未満であるときに、ピストン温度Ｔｅと最大制限温度Ｔｍａｘと閾値温度Ｔｆとに基づいて重み付け係数ｋを算出して、この算出した重み付け係数ｋと最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘと標準噴射開始時期ＳＯＩｎとに基づいて算出される遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとする。さらに、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上であるときに、最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとする。このようにして設定された噴射開始時期制御値ＳＯＩｃで気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行う。   When the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf, the standard injection start timing SOIn is set as the injection start timing control value SOIc. Further, when the piston temperature Te is greater than the threshold temperature Tf and less than the maximum limit temperature Tmax, the weighting coefficient k is calculated based on the piston temperature Te, the maximum limit temperature Tmax, and the threshold temperature Tf, and this calculation is performed. The delayed injection start timing SOIk calculated based on the weighting coefficient k, the maximum delayed injection start timing SOImax, and the standard injection start timing SOIn is set as the injection start timing control value SOIc. Further, when the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax, the maximum delayed injection start timing SOImax is set as the injection start timing control value SOIc. Control is performed to start fuel injection into the cylinder with the injection start timing control value SOIc set in this way.

以上をまとめると、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下である場合は、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを標準噴射開始時期ＳＯＩｎに設定し、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上である場合は、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘに設定する。また、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きく、かつ、最大制限温度Ｔｍａｘ未満である場合は、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘと標準噴射開始時期ＳＯＩｎの間の重み付き係数ｋを用いて算出した噴射開始時期ＳＯＩｋに設定する。   In summary, when the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf, the injection start timing control value SOIc is set to the standard injection start timing SOIn, and when the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax, the injection starts. The timing control value SOIc is set to the maximum delayed injection start timing SOImax. When the piston temperature Te is higher than the threshold temperature Tf and lower than the maximum limit temperature Tmax, the weighting coefficient k between the maximum delayed injection start timing SOImax and the standard injection start timing SOIn is set as the injection start timing control value SOIc. Is set to the injection start time SOIk calculated by using.

重み付け係数ｋの算出及び設定方法について、図１を参照しながら説明する。図１に示すように、まず、重み付け係数算出手段Ｍ１０で、ピストン温度Ｔｅ、最大制限温度Ｔｍａｘ、閾値温度Ｔｆを入力して、最大制限温度Ｔｍａｘからピストン温度Ｔｅを減算して、ピストン温度Ｔｅから最大制限温度Ｔｍａｘまでのマージンである第１温度差ΔＴａ（＝Ｔｍａｘ−Ｔｅ）を算出するとともに、最大制限温度Ｔｍａｘから閾値温度Ｔｆを減算して、マージン幅である第２温度差ΔＴｂ（＝Ｔｍａｘ−Ｔｆ）を算出する。次に、第１温度差ΔＴａを第２温度差ΔＴｂで除算して、重み付け係数ｋ（＝ΔＴａ／ΔＴｂ）を算出する。   A method for calculating and setting the weighting coefficient k will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, first, the weighting coefficient calculating means M10 inputs the piston temperature Te, the maximum limit temperature Tmax, and the threshold temperature Tf, subtracts the piston temperature Te from the maximum limit temperature Tmax, and then subtracts the piston temperature Te from the piston temperature Te. A first temperature difference ΔTa (= Tmax−Te) that is a margin to the maximum limit temperature Tmax is calculated, and a threshold temperature Tf is subtracted from the maximum limit temperature Tmax to obtain a second temperature difference ΔTb (= Tmax) that is a margin width. -Tf) is calculated. Next, the first temperature difference ΔTa is divided by the second temperature difference ΔTb to calculate a weighting coefficient k (= ΔTa / ΔTb).

この重み付け係数ｋは、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きく、かつ、最大制限温度Ｔｍａｘ未満である場合は、第１温度差ΔＴａ及び第２温度差ΔＴｂがともに正の値となり、第２温度差ΔＴｂが第１温度差ΔＴａより大きい値となるため、０より大きく１未満の値となる。   When the piston temperature Te is greater than the threshold temperature Tf and less than the maximum limit temperature Tmax, the weighting coefficient k is such that the first temperature difference ΔTa and the second temperature difference ΔTb are both positive values, and the second temperature difference Since ΔTb is greater than the first temperature difference ΔTa, it is greater than 0 and less than 1.

図２に示すように、遅延噴射開始時期算出手段Ｍ２０により、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋは、重み付け係数ｋ、標準噴射開始時期ＳＯＩｎ、最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘの各値を入力して、ＳＯＩｋ＝ｋ×（ＳＯＩｎ）＋（１−ｋ）×（ＳＯＩｍａｘ）の式で算出される。   As shown in FIG. 2, the delayed injection start timing calculation means M20 inputs the values of the weighting coefficient k, the standard injection start timing SOIn, and the maximum delayed injection start timing SOImax as the delay injection start timing SOIk, and SOIk = k It is calculated by the formula of × (SOIn) + (1-k) × (SOImax).

ここで、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆであるときには、重み付け係数ｋが１になるので、ＳＯＩｋの算出式にｋ＝１を代入すると、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋは標準噴射開始時期ＳＯＩｎとなる。また、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘであるときに、重み付け係数ｋが０になり、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋの算出式にｋ＝０を代入すると、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋは最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘとなる。   Here, when the piston temperature Te is the threshold temperature Tf, the weighting coefficient k is 1. Therefore, if k = 1 is substituted into the equation for calculating SOIk, the delayed injection start timing SOIk becomes the standard injection start timing SOIn. Further, when the piston temperature Te is the maximum limit temperature Tmax, the weighting coefficient k becomes 0, and if k = 0 is substituted into the calculation formula for the delay injection start timing SOIk, the delay injection start timing SOIk becomes the maximum delay injection start timing. SOImax.

そして、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下であるときは重み付け係数ｋを１とし、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上であるときは重み付け係数ｋを０とすることで、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを算出するための式は、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下である場合や最大制限温度Ｔｍａｘ以上である場合にも適用可能な式となる。   When the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf, the weighting coefficient k is set to 1. When the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax, the weighting coefficient k is set to 0, so that the delayed injection start timing SOIk is set. The equation for calculation is an equation applicable even when the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf or equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax.

つまり、重み付け係数ｋの設定を上記の設定にすることにより、図１に示す重み付け係数算出手段Ｍ１０と図２に示す遅延噴射開始時期算出手段Ｍ２０により、ピストン温度Ｔｅに対応させて、標準噴射開始時期ＳＯＩｎと遅延噴射開始時期ＳＯＩｋと最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘを選択して、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとし、この噴射開始時期制御値ＳＯＩｃで、燃料噴射を制御する。   That is, by setting the weighting coefficient k to the above setting, the standard injection start is performed in accordance with the piston temperature Te by the weighting coefficient calculation means M10 shown in FIG. 1 and the delayed injection start timing calculation means M20 shown in FIG. The timing SOIn, the delayed injection start timing SOIk, and the maximum delayed injection start timing SOImax are selected as the injection start timing control value SOIc, and the fuel injection is controlled with the injection start timing control value SOIc.

次に、本発明の内燃機関の燃料噴射制御方法について、図３に示す制御フローを基に説明する。図３の制御フローは、エンジンの運転中に予め設定した制御時間を経過する度に上級の制御フローより呼ばれてスタートする制御フローとして示している。   Next, the fuel injection control method for the internal combustion engine of the present invention will be described based on the control flow shown in FIG. The control flow of FIG. 3 is shown as a control flow that is called from the advanced control flow and starts every time a preset control time elapses during operation of the engine.

図３の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、ピストン温度Ｔｅ、最大制限温度Ｔｍａｘ、閾値温度Ｔｆを入力する。ピストン温度Ｔｅの推定方法については、特に限定しないので、実際に温度を測定して得られる温度や、予め実験等により設定されたマップデータなどを参照して算出する方法などの周知の方法を用いることができるので、ここでは説明を省略する。ステップＳ１０の制御を実施後、ステップＳ２０に進む。   When the control flow of FIG. 3 starts, in step S10, the piston temperature Te, the maximum limit temperature Tmax, and the threshold temperature Tf are input. The method for estimating the piston temperature Te is not particularly limited, and a known method such as a temperature obtained by actually measuring the temperature or a method of calculating with reference to map data set in advance through experiments or the like is used. Since it is possible, description is abbreviate | omitted here. After performing the control of step S10, the process proceeds to step S20.

ステップＳ２０にて、ステップＳ１０で入力ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きいか否かを判定する。ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きい場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ３０に進む。ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下である場合（ＮＯ）は、ステップＳ７０に進み、ステップＳ７０にて、標準噴射開始時期ＳＯＩｎを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとし、ステップＳ８０に進む。   In step S20, it is determined whether or not the input piston temperature Te is higher than the threshold temperature Tf in step S10. When the piston temperature Te is higher than the threshold temperature Tf (YES), the process proceeds to step S30. When the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf (NO), the process proceeds to step S70, and in step S70, the standard injection start timing SOIn is set as the injection start timing control value SOIc, and the process proceeds to step S80.

ステップＳ２０からステップＳ３０に進んだ場合は、ステップＳ３０にて、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ未満であるか否かを判定する。ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ未満である場合（ＹＥＳ）は、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、重み付け係数ｋを算出し、次のステップＳ５０で、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを算出し、この遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとし、ステップＳ８０に進む。   When the process proceeds from step S20 to step S30, it is determined in step S30 whether or not the piston temperature Te is lower than the maximum limit temperature Tmax. When the piston temperature Te is less than the maximum limit temperature Tmax (YES), the process proceeds to step S40, where the weighting coefficient k is calculated in step S40, and the delayed injection start timing SOIk is calculated in the next step S50. The delayed injection start timing SOIk is set as the injection start timing control value SOIc, and the process proceeds to step S80.

ステップＳ３０にて、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上である場合（ＮＯ）は、ステップＳ６０に進み、ステップＳ６０にて、最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとし、ステップＳ８０に進む。   If the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax in step S30 (NO), the process proceeds to step S60, and in step S60, the maximum delayed injection start timing SOImax is set as the injection start timing control value SOIc, and the process proceeds to step S80. move on.

そして、ステップＳ５０、Ｓ６０、Ｓ７０のいずれかを経由してのステップＳ８０にて、ステップＳ８０の直前のステップ（Ｓ５０、Ｓ６０、Ｓ７０）で設定した噴射開始時期制御値ＳＯＩｃで燃料噴射を実施する。ステップＳ８０の制御を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。   Then, in step S80 via any one of steps S50, S60, and S70, fuel injection is performed with the injection start timing control value SOIc set in the step (S50, S60, S70) immediately before step S80. After executing the control in step S80, the process proceeds to return, and this control flow ends.

以上より、本発明の内燃機関の燃料噴射制御システムを基にした、本発明の内燃機関の燃料噴射制御方法は、内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期ＳＯＩを制御する制御装置を備えた内燃機関の燃料噴射制御方法である。この方法において、上記の図３の制御フローに従った制御により、以下の演算と制御を行うことができる。   As described above, the fuel injection control method for an internal combustion engine of the present invention based on the fuel injection control system of the internal combustion engine of the present invention includes a control device that controls the fuel injection start timing SOI into the cylinder of the internal combustion engine. A fuel injection control method for an internal combustion engine. In this method, the following calculation and control can be performed by the control according to the control flow of FIG.

先ず、燃料の噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを設定する際に、予め設定された気筒内のピストン温度Ｔｅに対する最大制限温度Ｔｍａｘと、この最大制限温度Ｔｍａｘよりも低い値である閾値温度Ｔｆとを入力又は算出する。それと共に、予め設定されたデータに基づいてエンジン運転状態に対して算出される標準噴射開始時期ＳＯＩｎと、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘとなる最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘとをエンジン運転状態に対して算出する。   First, when the fuel injection start timing control value SOIc is set, a preset maximum limit temperature Tmax for the piston temperature Te in the cylinder and a threshold temperature Tf that is lower than the maximum limit temperature Tmax are input. Or calculate. At the same time, the standard injection start timing SOIn calculated for the engine operating state based on preset data and the maximum delayed injection start timing SOImax at which the piston temperature Te becomes the maximum limit temperature Tmax are set for the engine operating state. To calculate.

そして、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下のときには標準噴射開始時期ＳＯＩｎを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとする。また、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きく、かつ、最大制限温度Ｔｍａｘ未満であるときに、ピストン温度Ｔｅと最大制限温度Ｔｍａｘと閾値温度Ｔｆとに基づいて重み付け係数ｋを算出して、この算出した重み付け係数ｋと最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘと標準噴射開始時期ＳＯＩｎとに基づいて算出される遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとする。さらに、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上であるときに、最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとする。この噴射開始時期制御値ＳＯＩｃで気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行う。   When the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf, the standard injection start timing SOIn is set as the injection start timing control value SOIc. Further, when the piston temperature Te is greater than the threshold temperature Tf and less than the maximum limit temperature Tmax, the weighting coefficient k is calculated based on the piston temperature Te, the maximum limit temperature Tmax, and the threshold temperature Tf, and this calculation is performed. The delayed injection start timing SOIk calculated based on the weighting coefficient k, the maximum delayed injection start timing SOImax, and the standard injection start timing SOIn is set as the injection start timing control value SOIc. Further, when the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax, the maximum delayed injection start timing SOImax is set as the injection start timing control value SOIc. Control is performed to start fuel injection into the cylinder with this injection start timing control value SOIc.

本発明の内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法によれば、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以上となり、ピストン温度Ｔｅの過昇温を防止するために燃料の噴射開始時期ＳＯＩを通常の標準噴射開始時期ＳＯＩｎより遅らせる必要が生じたときには、最大遅延燃料噴射開始時期ＳＯＩｍａｘに対応するピストン温度Ｔｅの最大制限温度Ｔｍａｘと閾値温度Ｔｆとピストン温度Ｔｅとから重み付け係数ｋを算出し、この重み付け係数ｋを用いて、ピストン温度Ｔｅに対応する遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを算出して噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとするので、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃが緩やかに変化し、ピストンの過昇温を抑制することができるともに、急激なトルク変化を抑制することができる。その結果、運転性を損なわずにピストン及びその周辺に配置された気筒内部品の寿命を向上させることができる。   According to the internal combustion engine fuel injection control system and internal combustion engine fuel injection control method of the present invention, the piston temperature Te is equal to or higher than the threshold temperature Tf, and the fuel injection start timing SOI is prevented in order to prevent the piston temperature Te from excessively rising. Is delayed from the normal standard injection start timing SOIn, the weighting coefficient k is calculated from the maximum limit temperature Tmax of the piston temperature Te corresponding to the maximum delay fuel injection start timing SOImax, the threshold temperature Tf, and the piston temperature Te. Since the weighting coefficient k is used to calculate the delayed injection start timing SOIk corresponding to the piston temperature Te and set it as the injection start timing control value SOIc, the injection start timing control value SOIc changes gradually and the piston rises excessively. While being able to suppress temperature, a rapid torque change can be suppressed. As a result, the life of the piston and the in-cylinder components arranged around the piston can be improved without impairing drivability.

ｋ 重み付け係数
Ｍ１０ 重み付け係数算出手段
Ｍ２０ 遅延噴射開始時期算出手段
Ｔｅ ピストン温度
Ｔｍａｘ 最大制限温度
Ｔｆ 閾値温度
ＳＯＩ 噴射開始時期
ＳＯＩｋ 遅延噴射開始時期
ＳＯＩｍａｘ 最大遅延噴射開始時期
ＳＯＩｎ 標準噴射開始時期 k Weighting coefficient M10 Weighting coefficient calculating means M20 Delayed injection start timing calculating means Te Piston temperature Tmax Maximum limit temperature Tf Threshold temperature SOI Injection start timing SOIk Delayed injection start timing SOImax Maximum delayed injection start timing SOIn Standard injection start timing

Claims (4)

内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する制御装置を備えた内燃機関の燃料噴射制御システムにおいて、
前記制御装置が、
燃料の噴射開始時期制御値を設定する際に、
予め設定された前記気筒内のピストン温度に対する最大制限温度と、該最大制限温度よりも低い値である閾値温度とを入力又は算出すると共に、予め設定されたデータに基づいてエンジン運転状態に対して算出される標準噴射開始時期と、前記ピストン温度が前記最大制限温度となる最大遅延噴射開始時期とをエンジン運転状態に対して算出し、
前記ピストン温度が前記閾値温度以下のときには前記標準噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
前記ピストン温度が前記閾値温度より大きく、かつ、前記最大制限温度未満であるときに、前記ピストン温度と前記最大制限温度と前記閾値温度とに基づいて重み付け係数を算出して、この算出した重み付け係数と前記最大遅延噴射開始時期と前記標準噴射開始時期とに基づいて算出される遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
前記ピストン温度が前記最大制限温度以上であるときに、前記最大遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
前記噴射開始時期制御値で前記気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行うように構成されている内燃機関の燃料噴射制御システム。 In a fuel injection control system for an internal combustion engine comprising a control device for controlling the start timing of fuel injection into the cylinder of the internal combustion engine,
The control device is
When setting the fuel injection start timing control value,
The preset maximum temperature for the piston temperature in the cylinder and the threshold temperature that is lower than the maximum temperature limit are input or calculated, and the engine operating state is set based on the preset data. Calculating the calculated standard injection start timing and the maximum delayed injection start timing at which the piston temperature becomes the maximum limit temperature for the engine operating state;
When the piston temperature is equal to or lower than the threshold temperature, the standard injection start timing is set as the injection start timing control value,
When the piston temperature is greater than the threshold temperature and less than the maximum limit temperature, a weighting coefficient is calculated based on the piston temperature, the maximum limit temperature, and the threshold temperature, and the calculated weighting coefficient And a delay injection start timing calculated based on the maximum delay injection start timing and the standard injection start timing is set as the injection start timing control value,
When the piston temperature is equal to or higher than the maximum limit temperature, the maximum delayed injection start timing is set as the injection start timing control value,
A fuel injection control system for an internal combustion engine configured to perform control for starting injection of fuel into the cylinder with the injection start timing control value. 前記重み付け係数を、前記最大制限温度から前記ピストン温度を減算して求めた第１温度差を、前記最大制限温度から閾値温度を減算して求めた第２温度差で除算した値とし、
前記重み付け係数を、前記標準噴射開始時期をＳＯＩｎ、前記最大遅延噴射開始時期をＳＯＩｍａｘとしたときに、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを、ＳＯＩｋ＝ｋ×（ＳＯＩｎ）＋（１−ｋ）×（ＳＯＩｍａｘ）の式で算出する制御を行う請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。 The weighting factor is a value obtained by dividing a first temperature difference obtained by subtracting the piston temperature from the maximum limit temperature by a second temperature difference obtained by subtracting a threshold temperature from the maximum limit temperature,
Assuming that the standard injection start timing is SOIn and the maximum delay injection start timing is SOImax, the delay injection start timing SOIk is expressed as SOIk = k × (SOIn) + (1−k) × (SOImax). The fuel injection control system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control is calculated by the following formula. 前記制御装置が、前記閾値温度をエンジンの運転状態に合わせて変化させる制御を行う請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。   The fuel injection control system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control device performs control to change the threshold temperature according to an operating state of the engine. 内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する制御装置を備えた内燃機関の燃料噴射制御方法において、
燃料の噴射開始時期制御値を設定する際に、
予め設定された前記気筒内のピストン温度に対する最大制限温度と、該最大制限温度よりも低い値である閾値温度とを入力又は算出すると共に、予め設定されたデータに基づいてエンジン運転状態に対して算出される標準噴射開始時期と、前記ピストン温度が前記最大制限温度となる最大遅延噴射開始時期とをエンジン運転状態に対して算出し、
前記ピストン温度が前記閾値温度以下のときには前記標準噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
前記ピストン温度が前記閾値温度より大きく、かつ、前記最大制限温度未満であるときに、前記ピストン温度と前記最大制限温度と前記閾値温度とに基づいて重み付け係数を算出して、この算出した重み付け係数と前記最大遅延噴射開始時期と前記標準噴射開始時期とに基づいて算出される遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
前記ピストン温度が前記最大制限温度以上であるときに、前記最大遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
前記噴射開始時期制御値で前記気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行うことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法。 In a fuel injection control method for an internal combustion engine comprising a control device for controlling the start timing of fuel injection into a cylinder of the internal combustion engine,
When setting the fuel injection start timing control value,
The preset maximum temperature for the piston temperature in the cylinder and the threshold temperature that is lower than the maximum temperature limit are input or calculated, and the engine operating state is set based on the preset data. Calculating the calculated standard injection start timing and the maximum delayed injection start timing at which the piston temperature becomes the maximum limit temperature for the engine operating state;
When the piston temperature is equal to or lower than the threshold temperature, the standard injection start timing is set as the injection start timing control value,
When the piston temperature is greater than the threshold temperature and less than the maximum limit temperature, a weighting coefficient is calculated based on the piston temperature, the maximum limit temperature, and the threshold temperature, and the calculated weighting coefficient And a delay injection start timing calculated based on the maximum delay injection start timing and the standard injection start timing is set as the injection start timing control value,
When the piston temperature is equal to or higher than the maximum limit temperature, the maximum delayed injection start timing is set as the injection start timing control value,
A fuel injection control method for an internal combustion engine, wherein control is performed to start injection of fuel into the cylinder with the injection start timing control value.
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