JP2020101133A - Engine control device - Google Patents

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尚奎 金
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Abstract

To provide an engine control device provided in a compression ignition engine which performs multiple injection of fuel into a combustion chamber, the engine control device allowing for maintaining of favorable combustion characteristics and thermal efficiency and furthermore allowing for suppression of combustion noise even when an environmental parameter changes.SOLUTION: The control device is provided that is provided in a compression ignition engine in which pre-ignition P1 and main ignition P2 of fuel are performed. The control device performs control in such a manner that: when the opening of an EGR valve 45 is decreased, an injection start timing for the pre-ignition P1 is advanced, the injection amount of the pre-ignition P1 is increased and the injection amount of the main injection P2 is decreased in an amount of the increase of the pre-ignition while an injection timing for the main injection P2 is fixed; and when the opening of the EGR valve 45 is increased on the other hand, the injection start timing for the pre-ignition P1 is delayed, the amount of the pre-ignition P1 is decreased, and the injection amount of the main injection P2 is increased in an amount of the decrease of the pre-ignition while the injection timing for the main injection P2 is fixed.SELECTED DRAWING: Figure 22

Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に燃焼室内に燃料の多段噴射を行う圧着着火エンジンの制御装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine control device, and more particularly to a pressure ignition engine control device that performs multi-stage injection of fuel into a combustion chamber.

予混合圧縮着火方式の燃焼が採用されるエンジンにおいては、1サイクル中に燃焼室内へ複数回の燃料噴射を行わせる技術が知られている。このような燃料の多段噴射を行う圧着着火エンジンにおいて、燃焼騒音を抑制するための技術として、例えば、特許文献1(特開2016−166587)には、1回目の燃料噴射(前段噴射)による燃焼の圧力上昇のピークと2回目の燃料噴射(後段噴射)による燃焼の圧力上昇のピークの時間間隔(ピーク間隔)を、噴射による燃焼音の周期の略1/2とすることにより、互いに反対位相となる前段噴射による燃焼音と後段噴射による燃焼音が互いに相殺し合うようにして、燃焼騒音の発生を抑制する技術が開示されている。 In an engine that employs premixed compression ignition combustion, a technique is known in which fuel is injected a plurality of times into a combustion chamber during one cycle. As a technique for suppressing combustion noise in a pressure ignition engine that performs such multi-stage injection of fuel, for example, in Patent Document 1 (JP-A-2016-166587), there is combustion by the first fuel injection (pre-stage injection). The time interval (peak interval) between the peak of the pressure rise of the fuel injection and the peak of the pressure rise of the combustion due to the second fuel injection (post-injection) is set to approximately 1/2 of the period of the combustion noise due to the injection, so that the phases are opposite to each other. There is disclosed a technique of suppressing the generation of combustion noise by canceling out the combustion noise of the first-stage injection and the combustion noise of the second-stage injection.

特開2016−166587JP, 2016-166587, A

このような燃料の多段噴射を行うエンジンにおいて、前段噴射による燃焼が予混合圧縮着火燃焼である場合には、燃料を噴射してから着火するまでに着火遅れと呼ばれるタイムラグがあり、着火遅れの長さは、燃焼室内の温度や酸素濃度といった環境パラメータが変化することで影響を受けて変化する。このため、前段噴射と後段噴射のピーク間隔を燃焼音抑制のために最適化されていたとしても、環境パラメータの変化により、ピーク間隔が最適値(燃焼音の略1/2周期)から変動してしまうことがある。このような状況に対処するために、ピーク間隔が再び最適値となるように、前段噴射と後段噴射の噴射時期を調整することが考えられるが、単純に噴射時期を変更するのでは、燃焼室内の燃焼(熱発生率)の特性が変化してしまったり、熱効率が悪化したりする弊害が生じてしまう。 In an engine that performs such multi-stage injection of fuel, when the combustion by the pre-stage injection is premixed compression ignition combustion, there is a time lag called ignition delay from the injection of fuel to the ignition, and the ignition delay is long. The temperature changes due to changes in environmental parameters such as the temperature and oxygen concentration in the combustion chamber. Therefore, even if the peak interval between the first-stage injection and the second-stage injection is optimized to suppress the combustion noise, the peak interval varies from the optimum value (approximately 1/2 cycle of the combustion noise) due to the change in the environmental parameter. It may happen. In order to deal with such a situation, it is possible to adjust the injection timings of the first-stage injection and the second-stage injection so that the peak interval becomes the optimum value again, but if the injection timing is simply changed, The characteristics of the combustion (heat generation rate) of (1) will change, and the thermal efficiency will deteriorate.

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、燃焼室内に燃料の多段噴射を行う圧着着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、環境パラメータが変化した場合でも、燃焼特性や熱効率を良好に保ちつつ、燃焼騒音を抑制し得るエンジンの制御装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object thereof is to control an engine provided in a compression ignition engine that performs multi-stage injection of fuel into a combustion chamber, even when environmental parameters are changed. Another object of the present invention is to provide an engine control device capable of suppressing combustion noise while maintaining good combustion characteristics and thermal efficiency.

前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項1に記載のように、
燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と、
前記圧縮着火エンジンに備えられたEGR装置のEGR弁の開度を制御するEGR弁制御部と
を備え、
前記噴射制御部は、
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第1ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第2ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、
前記EGR弁の開度の変更による前記燃焼室内の酸素濃度及びガス温度の変化に起因する前記プレ噴射の噴射時期の変動を算出する噴射時期変動演算手段と、
前記EGR弁制御部により前記EGR弁の開度が小さくされた場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から進角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から増大させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の増大量だけ減少させる設定補正手段と
を備えた。
In order to achieve the above object, the following solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 1,
In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is executed,
A pre-injection executed on the advance side of the compression top dead center of the compression ignition engine, and a fuel injection executed on the retard side of the pre-injection while the fuel injected by the pre-injection is burning. A fuel injection unit for injecting injection into the combustion chamber,
An injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit,
An EGR valve control unit that controls an opening degree of an EGR valve of an EGR device included in the compression ignition engine,
The injection control unit,
The interval between the first peak of the heat release rate caused by the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate caused by the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. A base setting determination means for determining the base setting of the injection timing and the injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of the respective fuels have intervals that cancel each other out,
Injection timing variation calculation means for calculating a variation in the injection timing of the pre-injection due to a change in the oxygen concentration and gas temperature in the combustion chamber due to a change in the opening degree of the EGR valve,
When the opening degree of the EGR valve is reduced by the EGR valve control unit, the injection start timing of the pre-injection is calculated by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. Setting correction means for changing the base setting from the base setting to the advance side, increasing the injection amount of the pre-injection from the base setting, and decreasing the injection amount of the main injection by the increase amount of the injection amount of the pre-injection according to Equipped with.

上記解決手法によれば、EGR弁の開度が小さくされたときには、燃焼室内のガス温度低下の影響で、そのままではプレ噴射による熱発生率のピーク発生が遅角してしまうのに対して、プレ噴射の噴射開始時期を進角させる制御が実行されるので、プレ噴射による熱発生率のピーク発生タイミングを、EGR弁が小さくされる前のタイミング(クランク角)に近づけることができる。また、この場合、プレ噴射の噴射量を増大するので、プレ噴射の噴射時期を進角させたことによる熱発生率ピークの高さの低下を抑制できるとともに、プレ噴射の噴射量の増大分だけメイン噴射の噴射量が減量されるので、プレ噴射とメイン噴射の全体での燃料噴射量は一定に保たれる。したがって、EGR弁の開度が小さくされた場合でも、燃焼室内における熱発生率特性をEGR弁開度の変更前の特性に近づけることができるので、プレ噴射とメイン噴射は互いの燃焼音を適切に相殺し合い、燃焼騒音を適切に抑制することができ、また熱効率の悪化も防止できる。 According to the above solution method, when the opening degree of the EGR valve is reduced, the peak temperature of the heat generation rate due to the pre-injection is delayed due to the influence of the gas temperature decrease in the combustion chamber. Since the control for advancing the injection start timing of the pre-injection is executed, the peak generation timing of the heat generation rate by the pre-injection can be brought close to the timing (crank angle) before the EGR valve is reduced. Further, in this case, since the injection amount of the pre-injection is increased, it is possible to suppress the decrease in the height of the heat release rate peak due to the advance of the injection timing of the pre-injection, and to increase the injection amount of the pre-injection only. Since the injection amount of the main injection is reduced, the total fuel injection amount of the pre-injection and the main injection is kept constant. Therefore, even if the opening degree of the EGR valve is made small, the heat release rate characteristic in the combustion chamber can be made close to the characteristic before the change of the EGR valve opening degree, so that the pre-injection and the main injection make mutual combustion noise appropriate. And the combustion noise can be appropriately suppressed, and the deterioration of thermal efficiency can be prevented.

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2以下に記載の通りである。すなわち、前記ベース設定決定手段は、目標燃料噴射量に基づいてベース設定を決定し、前記EGR弁制御部は、目標燃料噴射量が変更されたとき、変更された目標燃料噴射量に基づく噴射が開始されるのに先立って、前記EGR弁の開度を前記変更された目標燃料噴射量に応じた開度に変更し、前記設定補正手段は、前記EGR弁の開度が変更されてから、前記変更された目標燃料噴射量に基づく噴射が開始されるまでの期間中、前記プレ噴射の噴射開始時期と前記プレ噴射及び前記メイン噴射の噴射量を補正する制御を実行する(請求項2対応)。この場合、加速時に目標燃料噴射量での燃料噴射が開始されるのに先立ってEGR弁開度が小さくされたときに、燃料噴射量やエンジン回転数等のパラメータは一定のまま、燃焼室内の酸素濃度及び筒内ガス温度だけが徐々に変化する場面において、所望の熱発生率特性を維持し続け、燃焼騒音を適切に抑制することができる。 A preferred mode based on the above solution method is as described in claims 2 and below in the claims. That is, the base setting determination means determines the base setting based on the target fuel injection amount, and when the target fuel injection amount is changed, the EGR valve control unit performs the injection based on the changed target fuel injection amount. Prior to being started, the opening degree of the EGR valve is changed to an opening degree according to the changed target fuel injection amount, and the setting correction means, after the opening degree of the EGR valve is changed, During the period until the injection based on the changed target fuel injection amount is started, the control for correcting the injection start timing of the pre-injection and the injection amounts of the pre-injection and the main injection is executed. ). In this case, when the EGR valve opening degree is reduced prior to the start of fuel injection at the target fuel injection amount during acceleration, parameters such as the fuel injection amount and the engine speed remain constant and the internal combustion chamber In a situation where only the oxygen concentration and the in-cylinder gas temperature change gradually, the desired heat release rate characteristics can be maintained and combustion noise can be appropriately suppressed.

前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射開始時期の進角量は、前記プレ噴射の噴射時期の進角に起因する前記プレ噴射による熱発生率のピークの発生時期の進角量が、前記EGR弁の開度が小さくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率のピークの発生時期の遅角量よりも小さくなるように設定される(請求項3対応)。この場合、プレ噴射の進角量が過大となることが防止されるので、熱発生率のピークの発生時期が、EGR弁開度変更前よりも進角し過ぎることはなく、EGR弁開度変更前の時期(クランク角度)に近づけることができる。 The advance amount of the injection start timing of the pre-injection by the setting correction means is the advance amount of the heat generation rate peak occurrence timing of the pre-injection caused by the advance angle of the injection timing of the pre-injection. It is set to be smaller than the retard amount of the timing of the peak of the heat generation rate due to the pre-injection due to the reduction of the valve opening (corresponding to claim 3). In this case, since the advance amount of the pre-injection is prevented from becoming excessively large, the generation timing of the peak of the heat release rate does not advance too much as before the change of the EGR valve opening degree, and the EGR valve opening degree is not increased. It is possible to approach the time (crank angle) before the change.

前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射量の増大量は、当該増大量に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの上昇量が、前記EGR弁の開度が小さくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの下降量を超えないように設定される(請求項4対応)。この場合、プレ噴射の噴射量の増大量が過大となることが防止されるので、熱発生率のピークは、EGR弁開度変更前よりも高くなり過ぎることはなく、EGR弁開度変更前の高さに適切に近づけることができる。 The increase amount of the injection amount of the pre-injection by the setting correction means is that the increase amount of the first peak of the heat generation rate due to the pre-injection caused by the increase amount is such that the opening degree of the EGR valve is reduced. Is set so as not to exceed the amount of decrease in the first peak of the heat generation rate due to the pre-injection (corresponding to claim 4). In this case, since the increase amount of the injection amount of the pre-injection is prevented from becoming excessively large, the peak of the heat release rate does not become too higher than before the change of the EGR valve opening degree, and the peak of the heat release rate does not change before the EGR valve opening degree change. Can be appropriately approached to the height of.

前記設定補正手段により設定される前記プレ噴射の噴射開始時期が所定の進角限界を超える場合には、前記プレ噴射を、前記進角限界と前記メイン噴射の噴射時期の間に実行される複数のプレ噴射に分割して実行する(請求項5対応)。この場合、設定補正手段により設定されるプレ噴射の噴射開始時期が進角限界を超える場合には、プレ噴射が複数に分割されるので、分割された各プレ噴射の噴射量を少なくすることができる。したがって、噴射時期の進角により、燃焼室内の温度(筒内ガス温度)が十分に上昇していない状態での噴射がなされ、噴射された燃料がエンジン壁面に付着してしまう虞があるのに対して、1噴射毎の噴射量が低減されるので、エンジン壁面への燃料の付着を適切に抑制することができる。 When the injection start timing of the pre-injection set by the setting correction means exceeds a predetermined advance angle limit, a plurality of pre-injections are executed between the advance angle limit and the injection timing of the main injection. The pre-injection is divided and executed (corresponding to claim 5). In this case, when the injection start timing of the pre-injection set by the setting correction means exceeds the advance limit, the pre-injection is divided into a plurality, so that the injection amount of each divided pre-injection can be reduced. it can. Therefore, due to the advance of the injection timing, injection may be performed in a state where the temperature in the combustion chamber (cylinder gas temperature) has not risen sufficiently, and the injected fuel may adhere to the engine wall surface. On the other hand, since the injection amount for each injection is reduced, the adhesion of fuel to the engine wall surface can be appropriately suppressed.

また、請求項6の発明のように、
燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と、
前記圧縮着火エンジンに備えられたEGR装置のEGR弁の開度を制御するEGR弁制御部と
を備え、
前記噴射制御部は、
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第1ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第2ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、
前記EGR弁の開度の変更による前記燃焼室内の酸素濃度及びガス温度の変化に起因する前記プレ噴射の噴射時期の変動を算出する噴射時期変動演算手段と、
前記EGR弁制御部により前記EGR弁の開度が大きくされた場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から遅角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から減少させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の減少量だけ増大させる設定補正手段と
を備えた。
Further, as in the invention of claim 6,
In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is executed,
A pre-injection executed on the advance side of the compression top dead center of the compression ignition engine, and a fuel injection executed on the retard side of the pre-injection while the fuel injected by the pre-injection is burning. A fuel injection unit for injecting injection into the combustion chamber,
An injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit,
An EGR valve control unit that controls an opening degree of an EGR valve of an EGR device included in the compression ignition engine,
The injection control unit,
The interval between the first peak of the heat release rate caused by the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate caused by the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. A base setting determination means for determining the base setting of the injection timing and the injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of the respective fuels have intervals that cancel each other out,
Injection timing variation calculation means for calculating a variation in the injection timing of the pre-injection due to a change in the oxygen concentration and gas temperature in the combustion chamber due to a change in the opening degree of the EGR valve,
When the opening degree of the EGR valve is increased by the EGR valve control unit, the injection start timing of the pre-injection is calculated by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. Setting correction means for changing from the base setting to the retard angle side according to the above, decreasing the injection amount of the pre-injection from the base setting, and increasing the injection amount of the main injection by the decrease amount of the injection amount of the pre-injection. Equipped with.

上記解決手法によれば、EGR弁の開度が大きくされたときには、燃焼室内のガス温度上昇の影響で、そのままではプレ噴射による熱発生率のピーク発生が進角してしまうのに対して、プレ噴射の噴射開始時期を遅角させる制御が実行されるので、プレ噴射による熱発生率のピーク発生タイミングを、EGR弁開度変更前のタイミング(クランク角)に近づけることができる。また、この場合、プレ噴射の噴射量を減少するので、プレ噴射の噴射時期を遅角させたことによる熱発生率ピークの高さの増大を抑制できるとともに、プレ噴射の噴射量の減少分だけメイン噴射の噴射量が増量されるので、プレ噴射とメイン噴射の全体での燃料噴射量は一定に保たれる。したがって、EGR弁の開度が大きくなった場合でも、燃焼室内における熱発生率特性をEGR弁開度変更前の特性に近づけることができるので、プレ噴射とメイン噴射は互いの燃焼音を適切に相殺し合い、燃焼騒音を適切に抑制することができ、また熱効率の悪化も防止できる。 According to the above solution method, when the opening degree of the EGR valve is increased, the peak generation of the heat generation rate due to the pre-injection advances as it is due to the influence of the gas temperature rise in the combustion chamber. Since the control for retarding the injection start timing of the pre-injection is executed, the peak generation timing of the heat generation rate due to the pre-injection can be brought close to the timing (crank angle) before the EGR valve opening degree change. Further, in this case, since the injection amount of the pre-injection is reduced, it is possible to suppress an increase in the height of the heat release rate peak due to the retardation of the injection timing of the pre-injection, and to reduce the injection amount of the pre-injection. Since the injection amount of the main injection is increased, the total fuel injection amount of the pre-injection and the main injection is kept constant. Therefore, even if the opening degree of the EGR valve becomes large, the heat release rate characteristic in the combustion chamber can be brought close to the characteristic before the EGR valve opening degree is changed, so that the pre-injection and the main injection properly make mutual combustion noise. It is possible to cancel each other out, appropriately suppress combustion noise, and prevent deterioration of thermal efficiency.

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項7以下に記載の通りである。すなわち、前記ベース設定決定手段は、目標燃料噴射量に基づいてベース設定を決定し、前記EGR弁制御部は、目標燃料噴射量が変更されたとき、変更された目標燃料噴射量に基づく噴射が開始されるのに先立って、前記EGR弁の開度を前記変更された目標燃料噴射量に応じた開度に変更し、前記設定補正手段は、前記EGR弁の開度が変更されてから、前記変更された目標燃料噴射量に基づく噴射が開始されるまでの期間中、前記プレ噴射の噴射開始時期と前記プレ噴射及び前記メイン噴射の噴射量を補正する制御を実行する(請求項7対応)。この場合、この場合、減速時に目標燃料噴射量での燃料噴射が開始されるのに先立ってEGR弁開度が大きくされたときに、燃料噴射量やエンジン回転数等のパラメータは一定のまま、燃焼室内の酸素濃度及び筒内ガス温度だけが徐々に変化する場面において、所望の熱発生率特性を維持し続け、燃焼騒音を適切に抑制することができる。 A preferred mode based on the above solution method is as described in claims 7 and below in the claims. That is, the base setting determination means determines the base setting based on the target fuel injection amount, and when the target fuel injection amount is changed, the EGR valve control unit performs the injection based on the changed target fuel injection amount. Prior to being started, the opening degree of the EGR valve is changed to an opening degree according to the changed target fuel injection amount, and the setting correction means, after the opening degree of the EGR valve is changed, During the period until the injection based on the changed target fuel injection amount is started, the control for correcting the injection start timing of the pre-injection and the injection amounts of the pre-injection and the main injection is executed. ). In this case, in this case, when the EGR valve opening is increased prior to the start of fuel injection at the target fuel injection amount during deceleration, parameters such as the fuel injection amount and the engine speed remain constant, In a situation where only the oxygen concentration in the combustion chamber and the in-cylinder gas temperature gradually change, the desired heat release rate characteristics can be maintained and combustion noise can be appropriately suppressed.

前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射開始時期の遅角量は、前記プレ噴射の噴射時期の遅角に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの発生時期の遅角量が、前記EGR弁の開度が大きくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの発生時期の進角量よりも小さくなるように設定される(請求項8対応)。この場合、プレ噴射の遅角量が過大となることが防止されるので、熱発生率のピークの発生時期が、EGR弁開度変更前よりも遅角し過ぎることはなく、EGR弁開度変更前の時期(クランク角度)に近づけることができる。 The retard amount of the injection start timing of the pre-injection by the setting correction means is the retard amount of the generation timing of the first peak of the heat generation rate by the pre-injection caused by the retard angle of the injection timing of the pre-injection. , Is set to be smaller than the advance amount of the generation timing of the first peak of the heat generation rate due to the pre-injection due to the increased opening degree of the EGR valve (corresponding to claim 8). In this case, the pre-injection retardation amount is prevented from becoming excessively large, so that the heat generation rate peak generation timing will not be retarded more than before the EGR valve opening degree is changed, and the EGR valve opening degree will not be delayed. It is possible to approach the time (crank angle) before the change.

前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射量の減少量は、当該減少量に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの下降量が、前記EGR弁の開度が大きくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの上昇量を超えないように設定される(請求項9対応)。この場合、プレ噴射の噴射量の減少量が過大となることが防止されるので、熱発生率のピークは、EGR弁開度変更前よりも低くなり過ぎることはなく、EGR弁開度変更前の高さに適切に近づけることができる。 The decrease amount of the injection amount of the pre-injection by the setting correction unit is that the decrease amount of the first peak of the heat generation rate due to the pre-injection caused by the decrease amount is such that the opening degree of the EGR valve is increased. Is set so as not to exceed the amount of increase in the first peak of the heat generation rate due to the pre-injection (corresponding to claim 9). In this case, the amount of decrease in the injection amount of the pre-injection is prevented from becoming excessively large, so the peak of the heat release rate does not become too lower than before the change of the EGR valve opening degree, and before the EGR valve opening degree change. Can be appropriately approached to the height of.

本発明によれば、EGR弁の開度が変更された場合に、プレ噴射の噴射開始時期と、プレ噴射及びメイン噴射の燃料噴射量が適切に変更されるので、燃焼室内における熱発生率特性をEGR弁開度変更前の特性に近づけることができる。よって、EGR弁の開度が変更された時にも、燃焼騒音を適切に抑制することができ、また熱効率の悪化も防止することができる。 According to the present invention, when the opening degree of the EGR valve is changed, the injection start timing of the pre-injection and the fuel injection amounts of the pre-injection and the main injection are appropriately changed. Can be brought close to the characteristic before the EGR valve opening is changed. Therefore, even when the opening degree of the EGR valve is changed, combustion noise can be appropriately suppressed, and deterioration of thermal efficiency can be prevented.

本発明に係るエンジンの制御装置が適用されるディーゼルエンジンのシステム図である。1 is a system diagram of a diesel engine to which an engine control device according to the present invention is applied. (A)は、図1に示されたディーゼルエンジンのピストンの、冠面部分の斜視図、(B)は、前記ピストンの断面付きの斜視図である。(A) is a perspective view of a crown portion of the piston of the diesel engine shown in FIG. 1, and (B) is a perspective view with a cross section of the piston. 図2(B)に示すピストン断面の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a piston cross section shown in FIG. 2(B). ピストンの冠面とインジェクタによる燃料の噴射軸との関係を説明するための、ピストンの断面図である。It is a sectional view of a piston for explaining a relation between a crown surface of a piston and an injection axis of fuel by an injector. 燃料噴射のタイミング及び熱発生率を示すタイムチャートである。6 is a time chart showing the timing of fuel injection and the heat generation rate. 燃焼室における混合気の生成状況を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the generation condition of air-fuel mixture in a combustion chamber. ディーゼルエンジンの制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram showing a control system of a diesel engine. (A)は、目標熱発生率特性の一例を示すグラフ、(B)は、前段噴射及び後段噴射の各燃焼により生じる熱発生率のピーク及びその比率と、これらピーク間のインターバルとを示す概略図である。(A) is a graph showing an example of a target heat release rate characteristic, and (B) is a schematic view showing peaks and ratios of heat release rates generated by each combustion of the front injection and the post injection, and an interval between these peaks. It is a figure. 燃焼騒音の打ち消し効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the cancellation effect of combustion noise. 予測熱発生率特性を目標熱発生率特性に近づけるための補正例を示すグラフである。It is a graph which shows a correction example for making a predicted heat release rate characteristic close to a target heat release rate characteristic. 目標熱発生率特性の達成に影響を与える燃焼環境要因を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the combustion environment factor which affects achievement of a target heat release rate characteristic. (A)は、パイロット噴射に起因する前段燃焼のピーク遅れを示す図、(B)は前記ピーク遅れの予測モデル式、(C)は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。(A) is a diagram showing a peak delay of pre-stage combustion caused by pilot injection, (B) is a prediction model formula of the peak delay, and (C) is a table format diagram showing a calibration result of the prediction model formula. is there. (A)及び(B)は、パイロット噴射に起因する前段燃焼のピーク高さに影響を与える要因を示す図、(C)は前記ピーク高さの予測モデル式、(D)は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。(A) And (B) is a figure which shows the factor which affects the peak height of pre-stage combustion resulting from pilot injection, (C) is the prediction model formula of said peak height, (D) is the prediction model formula It is a table format diagram showing the calibration results of. EGR弁の開度が小さくされた場合における制御の概略を説明するための図である。It is a figure for explaining an outline of control when an opening of an EGR valve is made small. 燃焼室内の酸素濃度、筒内ガス温度、噴射時期の変化率に対する着火遅れの変化率の関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the oxygen concentration in the combustion chamber, the in-cylinder gas temperature, and the change rate of the ignition delay with respect to the change rate of the injection timing. プレ噴射量又はピーク遅れの変化率に対する熱発生率ピークの変化率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the rate of change of a heat release rate peak with respect to the rate of change of a pre-injection amount or a peak delay. EGR弁の開度が小さくされた場合における制御の一例を示すタイミングチャートである。7 is a timing chart showing an example of control when the opening degree of the EGR valve is reduced. EGR弁の開度が大きくされた場合における制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating control when the opening degree of an EGR valve is enlarged. EGR弁の開度が大きくされた場合における制御の一例を示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing an example of control when the opening degree of the EGR valve is increased. EGR弁の開度が小さくされた場合において、算出されたプレ噴射開始時期が進角限界を超えた場合における制御を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining control when the calculated pre-injection start timing exceeds the advance angle limit when the opening degree of the EGR valve is reduced. 燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of fuel injection control. 燃料噴射制御において、EGR弁の開度が変更された場合の制御の一例を示すフローチャートである。7 is a flowchart showing an example of control in the case where the opening degree of the EGR valve is changed in the fuel injection control.

[エンジンの全体構成]
以下、図面に基づいて、本発明に係るエンジンの制御装置の実施形態を詳細に説明する。まず、本発明に係る制御装置が適用されるディーゼルエンジンシステムの全体構成を、図1に基づいて説明する。図1に示すディーゼルエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される4サイクルのディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジンシステムは、複数のシリンダ2を有し軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出される排気ガスが流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流させるEGR装置44と、排気通路40を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機46とを備えている。
[Overall engine configuration]
Hereinafter, an embodiment of an engine control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the overall configuration of a diesel engine system to which the control device according to the present invention is applied will be described based on FIG. The diesel engine shown in FIG. 1 is a 4-cycle diesel engine mounted on a vehicle as a power source for traveling. The diesel engine system includes an engine body 1 that has a plurality of cylinders 2 and that is driven by being supplied with fuel containing light oil as a main component, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 flows, and an engine body. 1 is driven by exhaust gas passing through the exhaust passage 40, the EGR device 44 that recirculates a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 to the intake passage 30, and the exhaust gas passing through the exhaust passage 40. The turbocharger 46 is provided.

エンジン本体1は、図1の紙面に垂直な方向に並ぶ複数のシリンダ2(図1ではそのうちの一つのみを示す)を有し、軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジンである。エンジン本体1は、シリンダブロック3、シリンダヘッド4及びピストン5を備える。シリンダブロック3は、シリンダ2を形成するシリンダライナを有する。シリンダヘッド4は、シリンダブロック3の上面に取り付けられ、シリンダ2の上部開口を塞いでいる。ピストン5は、シリンダ2に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド8を介してクランク軸7と連結されている。ピストン5の往復運動に応じて、クランク軸7はその中心軸回りに回転する。ピストン5の構造については、後記で詳述する。 The engine body 1 has a plurality of cylinders 2 (only one of which is shown in FIG. 1) arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, and is driven by the supply of fuel containing light oil as a main component. It is an engine. The engine body 1 includes a cylinder block 3, a cylinder head 4 and a piston 5. The cylinder block 3 has a cylinder liner forming the cylinder 2. The cylinder head 4 is attached to the upper surface of the cylinder block 3 and closes the upper opening of the cylinder 2. The piston 5 is housed in the cylinder 2 so as to be capable of reciprocating sliding movement, and is connected to the crankshaft 7 via a connecting rod 8. The crankshaft 7 rotates about its central axis in response to the reciprocating movement of the piston 5. The structure of the piston 5 will be described in detail later.

ピストン5の上方には燃焼室6が形成されている。燃焼室6は、シリンダヘッド4の下面(燃焼室天井面6U、図3及び図4参照)、シリンダ2及びピストン5の冠面50によって形成されている。燃焼室6には前記燃料が、後述するインジェクタ15からの噴射によって供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室6で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン5が上下方向に往復運動する。 A combustion chamber 6 is formed above the piston 5. The combustion chamber 6 is formed by the lower surface of the cylinder head 4 (combustion chamber ceiling surface 6U, see FIGS. 3 and 4), the cylinder 2 and the crown surface 50 of the piston 5. The fuel is supplied to the combustion chamber 6 by injection from an injector 15 described later. The supplied mixture of fuel and air is combusted in the combustion chamber 6, and the piston 5 pushed down by the expansion force of the combustion reciprocates in the vertical direction.

シリンダブロック3には、クランク角センサSN1及び水温センサSN2が取り付けられている。クランク角センサSN1は、クランク軸7の回転角度(クランク角)及びクランク軸7の回転速度(エンジン回転速度)を検出する。水温センサSN2は、シリンダブロック3及びシリンダヘッド4の内部を流通する冷却水の温度(エンジン水温)を検出する。 A crank angle sensor SN1 and a water temperature sensor SN2 are attached to the cylinder block 3. The crank angle sensor SN1 detects the rotation angle (crank angle) of the crank shaft 7 and the rotation speed (engine rotation speed) of the crank shaft 7. The water temperature sensor SN2 detects the temperature of the cooling water (engine water temperature) flowing inside the cylinder block 3 and the cylinder head 4.

シリンダヘッド4には、燃焼室6と連通する吸気ポート9及び排気ポート10が形成されている。シリンダヘッド4の下面には、吸気ポート9の下流端である吸気側開口と、排気ポート10の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド4には、前記吸気側開口を開閉する吸気弁11と、前記排気側開口を開閉する排気弁12とが組み付けられている。なお、図示は省いているが、エンジン本体1のバルブ形式は、吸気2バルブ×排気2バルブの4バルブ形式であって、吸気ポート9及び排気ポート10は、各シリンダ2につき2つずつ設けられるとともに、吸気弁11及び排気弁12も2つずつ設けられている。 An intake port 9 and an exhaust port 10 that communicate with the combustion chamber 6 are formed in the cylinder head 4. An intake side opening which is a downstream end of the intake port 9 and an exhaust side opening which is an upstream end of the exhaust port 10 are formed on the lower surface of the cylinder head 4. An intake valve 11 that opens and closes the intake side opening and an exhaust valve 12 that opens and closes the exhaust side opening are attached to the cylinder head 4. Although not shown, the valve type of the engine body 1 is a 4-valve type of intake 2 valves×exhaust 2 valves, and two intake ports 9 and two exhaust ports 10 are provided for each cylinder 2. At the same time, two intake valves 11 and two exhaust valves 12 are provided.

シリンダヘッド4には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構13及び排気側動弁機構14が配設されている。吸気弁11及び排気弁12は、これら動弁機構13、14により、クランク軸7の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構13には、吸気弁11の少なくとも開時期を変更可能な吸気VVTが、排気側動弁機構14には、排気弁12の少なくとも閉時期を変更可能な排気VVTが、各々内蔵されている。 The cylinder head 4 is provided with an intake valve operating mechanism 13 and an exhaust valve operating mechanism 14 including a camshaft. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are opened and closed by the valve operating mechanisms 13 and 14 in conjunction with the rotation of the crankshaft 7. The intake-side valve mechanism 13 has an intake VVT capable of changing at least the opening timing of the intake valve 11, and the exhaust-side valve mechanism 14 has an exhaust VVT capable of changing at least the closing timing of the exhaust valve 12. Has been done.

シリンダヘッド4には、先端部から燃焼室6内に燃料を噴射するインジェクタ15(燃料噴射弁)が、各シリンダ2につき1つずつ取り付けられている。インジェクタ15は、図略の燃料供給管を通して供給された燃料を燃焼室6に噴射する。インジェクタ15は、燃料を噴射する先端部(ノズル151;図4)が燃焼室6の径方向中心又はその近傍に位置するように、シリンダヘッド4に組み付けられ、ピストン5の冠面50に形成された後述のキャビティ5C(図2〜図4)に向けて燃料を噴射する。 An injector 15 (fuel injection valve) for injecting fuel into the combustion chamber 6 from the tip portion is attached to the cylinder head 4 for each cylinder 2. The injector 15 injects the fuel supplied through a fuel supply pipe (not shown) into the combustion chamber 6. The injector 15 is attached to the cylinder head 4 and is formed on the crown surface 50 of the piston 5 so that the tip portion (nozzle 151; FIG. 4) for injecting fuel is located at or near the radial center of the combustion chamber 6. Further, the fuel is injected toward a cavity 5C (FIGS. 2 to 4) described later.

インジェクタ15は、燃料供給管を介して全シリンダ2に共通の蓄圧用コモンレール(図示せず)と接続されている。コモンレール内には、図外の燃料ポンプにより加圧された高圧の燃料が貯留されている。このコモンレール内で蓄圧された燃料が各シリンダ2のインジェクタ15に供給されることにより、各インジェクタ15から高い圧力(50MPa〜250MPa程度)で燃料が燃焼室6内に噴射される。前記燃料ポンプと前記コモンレールとの間には、インジェクタ15から噴射される燃料の圧力である噴射圧を変更するための燃圧レギュレータ16(図1では不図示、図7参照)が設けられている。 The injector 15 is connected to a common pressure accumulating common rail (not shown) common to all the cylinders 2 via a fuel supply pipe. High-pressure fuel pressurized by a fuel pump (not shown) is stored in the common rail. By supplying the fuel accumulated in the common rail to the injector 15 of each cylinder 2, the fuel is injected into the combustion chamber 6 at a high pressure (about 50 MPa to 250 MPa) from each injector 15. Between the fuel pump and the common rail, a fuel pressure regulator 16 (not shown in FIG. 1, see FIG. 7) for changing the injection pressure, which is the pressure of the fuel injected from the injector 15, is provided.

吸気通路30は、吸気ポート9と連通するようにシリンダヘッド4の一側面に接続されている。吸気通路30の上流端から取り込まれた空気(新気)は、吸気通路30および吸気ポート9を通じて燃焼室6に導入される。吸気通路30には、その上流側から順に、エアクリーナ31、ターボ過給機46、スロットル弁32、インタークーラ33及びサージタンク34が配置されている。 The intake passage 30 is connected to one side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the intake port 9. Air (fresh air) taken from the upstream end of the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 6 through the intake passage 30 and the intake port 9. An air cleaner 31, a turbocharger 46, a throttle valve 32, an intercooler 33, and a surge tank 34 are arranged in this order from the upstream side of the intake passage 30.

エアクリーナ31は、吸気中の異物を除去して吸気を清浄化する。スロットル弁32は、図略のアクセルの踏み込み動作と連動して吸気通路30を開閉し、吸気通路30における吸気の流量を調整する。ターボ過給機46は、吸気を圧縮しつつ吸気通路30の下流側へ当該吸気を送り出す。インタークーラ33は、過給機46により圧縮された吸気を冷却する。サージタンク34は、吸気ポート9に連なるインテークマニホールドの直上流に配置され、複数のシリンダ2に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクである。 The air cleaner 31 removes foreign matter in the intake air to clean the intake air. The throttle valve 32 opens and closes the intake passage 30 in conjunction with a depressing operation of an accelerator (not shown) to adjust the flow rate of intake air in the intake passage 30. The turbocharger 46 sends out the intake air to the downstream side of the intake passage 30 while compressing the intake air. The intercooler 33 cools the intake air compressed by the supercharger 46. The surge tank 34 is a tank disposed immediately upstream of the intake manifold connected to the intake port 9 and provides a space for evenly distributing intake air to the plurality of cylinders 2.

吸気通路30には、エアフローセンサSN3、吸気温センサSN4、吸気圧センサSN5及び吸気O2センサSN6が配置されている。エアフローセンサSN3は、エアクリーナ31の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。吸気温センサSN4は、インタークーラの下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。吸気圧センサSN5及び吸気O2センサSN6は、サージタンク34の近傍に配置され、それぞれ当該部分を通過する吸気の圧力、吸気の酸素濃度を検出する。なお、図1には図示していないが、インジェクタ15の噴射圧を検出する噴射圧センサSN7(図7)が備えられている。 An air flow sensor SN3, an intake air temperature sensor SN4, an intake pressure sensor SN5, and an intake O 2 sensor SN6 are arranged in the intake passage 30. The air flow sensor SN3 is arranged on the downstream side of the air cleaner 31 and detects the flow rate of intake air passing through the portion. The intake air temperature sensor SN4 is arranged on the downstream side of the intercooler and detects the temperature of the intake air passing through the portion. The intake pressure sensor SN5 and the intake O 2 sensor SN6 are arranged in the vicinity of the surge tank 34, and detect the pressure of the intake air passing through the portion and the oxygen concentration of the intake air, respectively. Although not shown in FIG. 1, an injection pressure sensor SN7 (FIG. 7) that detects the injection pressure of the injector 15 is provided.

排気通路40は、排気ポート10と連通するようにシリンダヘッド4の他側面に接続されている。燃焼室6で生成された既燃ガス(排気ガス)は、排気ポート10及び排気通路40を通して車両の外部に排出される。排気通路40には排気浄化装置41が設けられている。排気浄化装置41には、排気通路40を流通する排気ガス中に含まれる有害成分(HC、CO、NOx)を浄化するための三元触媒42と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)43とが内蔵されている。 The exhaust passage 40 is connected to the other side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 10. The burnt gas (exhaust gas) generated in the combustion chamber 6 is discharged to the outside of the vehicle through the exhaust port 10 and the exhaust passage 40. An exhaust gas purification device 41 is provided in the exhaust passage 40. The exhaust gas purification device 41 collects the three-way catalyst 42 for purifying harmful components (HC, CO, NOx) contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40, and the particulate matter contained in the exhaust gas. A DPF (diesel particulate filter) 43 for collecting is built in.

排気通路40には、排気O2センサSN8及び差圧センサSN9が配置されている。排気O2センサSN8は、ターボ過給機46と排気浄化装置41との間に配置され、当該部分を通過する排気の酸素濃度を検出する。差圧センサSN9は、DPF43の上流端と下流端との差圧を検出する。 An exhaust O 2 sensor SN8 and a differential pressure sensor SN9 are arranged in the exhaust passage 40. The exhaust gas O 2 sensor SN8 is arranged between the turbocharger 46 and the exhaust gas purification device 41, and detects the oxygen concentration of the exhaust gas passing through the portion. The differential pressure sensor SN9 detects the differential pressure between the upstream end and the downstream end of the DPF 43.

EGR装置44は、排気通路40と吸気通路30とを接続するEGR通路44Aと、EGR通路44Aに設けられたEGR弁45とを備える。EGR通路44Aは、排気通路40におけるターボ過給機46よりも上流側の部分と、吸気通路30におけるインタークーラ33とサージタンク34との間の部分とを互いに接続している。なお、EGR通路44Aには、排気通路40から吸気通路30に還流される排気ガス(EGRガス)を熱交換により冷却するEGRクーラ(図略)が配置されている。EGR弁45は、EGR通路44Aを流通する排気ガスの流量を調整する。 The EGR device 44 includes an EGR passage 44A connecting the exhaust passage 40 and the intake passage 30 and an EGR valve 45 provided in the EGR passage 44A. The EGR passage 44A connects a portion of the exhaust passage 40 upstream of the turbocharger 46 and a portion of the intake passage 30 between the intercooler 33 and the surge tank 34 to each other. An EGR cooler (not shown) that cools the exhaust gas (EGR gas) recirculated from the exhaust passage 40 to the intake passage 30 by heat exchange is arranged in the EGR passage 44A. The EGR valve 45 adjusts the flow rate of exhaust gas flowing through the EGR passage 44A.

ターボ過給機46は、吸気通路30側に配置されたコンプレッサ47と、排気通路40に配置されたタービン48とを含む。コンプレッサ47とタービン48とは、タービン軸で一体回転可能に連結されている。タービン48は、排気通路40を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する。これに連動してコンプレッサ47が回転することにより、吸気通路30を流通する空気が圧縮(過給)される。 The turbocharger 46 includes a compressor 47 arranged on the intake passage 30 side and a turbine 48 arranged on the exhaust passage 40. The compressor 47 and the turbine 48 are connected by a turbine shaft so as to be integrally rotatable. The turbine 48 receives the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 and rotates. As the compressor 47 rotates in conjunction with this, the air flowing through the intake passage 30 is compressed (supercharged).

[ピストンの詳細構造]
続いて、ピストン5の構造、とりわけ冠面50の構造について詳細に説明する。図2(A)は、ピストン5の上方部分を主に示す斜視図である。ピストン5は、上方側のピストンヘッドと、下方側に位置するスカート部とを備えるが、図2(A)では、冠面50を頂面に有する前記ピストンヘッド部分を示している。図2(B)は、ピストン5の径方向断面付きの斜視図である。図3は、図2(B)に示す径方向断面の拡大図である。なお、図2(A)及び(B)において、シリンダ軸方向A及び燃焼室の径方向Bを矢印で示している。
[Detailed structure of piston]
Next, the structure of the piston 5, especially the structure of the crown surface 50 will be described in detail. FIG. 2A is a perspective view mainly showing the upper portion of the piston 5. The piston 5 includes an upper piston head and a skirt portion located on the lower side. In FIG. 2A, the piston head portion having the crown surface 50 on the top surface is shown. FIG. 2B is a perspective view of the piston 5 with a radial cross section. FIG. 3 is an enlarged view of the radial cross section shown in FIG. 2A and 2B, the cylinder axis direction A and the combustion chamber radial direction B are indicated by arrows.

ピストン5は、キャビティ5C、周縁平面部55及び側周面56を含む。上述の通り、燃焼室6を区画する燃焼室壁面の一部(底面)は、ピストン5の冠面50で形成されており、キャビティ5Cは、この冠面50に備えられている。キャビティ5Cは、シリンダ軸方向Aにおいて冠面50が下方に凹没された部分であり、インジェクタ15から燃料の噴射を受ける部分である。周縁平面部55は、冠面50において径方向Bの外周縁付近の領域に配置された環状の平面部である。キャビティ5Cは、周縁平面部55を除く冠面50の径方向Bの中央領域に配置されている。側周面56は、シリンダ2の内壁面と摺接する面であり、図略のピストンリングが嵌め込まれるリング溝が複数備えられている。 The piston 5 includes a cavity 5C, a peripheral flat surface portion 55, and a side peripheral surface 56. As described above, a part (bottom surface) of the wall surface of the combustion chamber that defines the combustion chamber 6 is formed by the crown surface 50 of the piston 5, and the cavity 5C is provided in this crown surface 50. The cavity 5C is a portion where the crown surface 50 is recessed downward in the cylinder axis direction A, and is a portion which receives fuel injection from the injector 15. The peripheral flat surface portion 55 is an annular flat surface portion that is arranged in a region near the outer peripheral edge of the crown surface 50 in the radial direction B. The cavity 5C is arranged in the central region in the radial direction B of the crown surface 50 excluding the peripheral flat surface portion 55. The side peripheral surface 56 is a surface that is in sliding contact with the inner wall surface of the cylinder 2, and is provided with a plurality of ring grooves into which piston rings (not shown) are fitted.

キャビティ5Cは、第1キャビティ部51、第2キャビティ部52、連結部53及び山部54を含む。第1キャビティ部51は、冠面50の径方向Bの中心領域に配置された凹部である。第2キャビティ部52は、冠面50における第1キャビティ部51の外周側に配置された、環状の凹部である。連結部53は、第1キャビティ部51と第2キャビティ部52とを径方向Bに繋ぐ部分である。山部54は、冠面50(第1キャビティ部51)の径方向Bの中心位置に配置された山型の凸部である。山部54は、インジェクタ15のノズル151の直下の位置に凸設されている(図4)。 The cavity 5C includes a first cavity portion 51, a second cavity portion 52, a connecting portion 53, and a mountain portion 54. The first cavity portion 51 is a concave portion arranged in the central region of the crown surface 50 in the radial direction B. The second cavity portion 52 is an annular concave portion that is arranged on the outer peripheral side of the first cavity portion 51 in the crown surface 50. The connecting portion 53 is a portion that connects the first cavity portion 51 and the second cavity portion 52 in the radial direction B. The mountain portion 54 is a mountain-shaped convex portion arranged at the center of the crown surface 50 (first cavity portion 51) in the radial direction B. The mountain portion 54 is provided so as to project at a position directly below the nozzle 151 of the injector 15 (FIG. 4).

第1キャビティ部51は、第1上端部511、第1底部512及び第1内側端部513を含む。第1上端部511は、第1キャビティ部51において最も高い位置にあり、連結部53に連なっている。第1底部512は、第1キャビティ部51において最も凹没した、上面視で環状の領域である。キャビティ5C全体としても、この第1底部512は最深部であって、第1キャビティ部51は、第1底部512においてシリンダ軸方向Aに所定の深さ(第1の深さ)を有している。上面視において、第1底部512は、連結部53に対して径方向Bの内側に近接した位置にある。 The first cavity portion 51 includes a first upper end portion 511, a first bottom portion 512 and a first inner end portion 513. The first upper end portion 511 is at the highest position in the first cavity portion 51 and is continuous with the connecting portion 53. The first bottom portion 512 is the most recessed portion in the first cavity portion 51, which is an annular region in a top view. Even in the entire cavity 5C, the first bottom portion 512 is the deepest portion, and the first cavity portion 51 has a predetermined depth (first depth) in the cylinder axial direction A at the first bottom portion 512. There is. In a top view, the first bottom portion 512 is located closer to the inner side in the radial direction B with respect to the connecting portion 53.

第1上端部511と第1底部512との間は、径方向Bの外側に湾曲した径方向窪み部514で繋がれている。径方向窪み部514は、連結部53よりも径方向Bの外側に窪んだ部分を有している。第1内側端部513は、第1キャビティ部51において最も径方向内側の位置にあり、山部54の下端に連なっている。第1内側端部513と第1底部512との間は、裾野状に緩やかに湾曲した曲面で繋がれている。 The first upper end 511 and the first bottom 512 are connected by a radial recess 514 that is curved outward in the radial direction B. The radial recessed portion 514 has a portion recessed outward in the radial direction B with respect to the connecting portion 53. The first inner end portion 513 is located at the innermost position in the radial direction in the first cavity portion 51, and is connected to the lower end of the mountain portion 54. The first inner end portion 513 and the first bottom portion 512 are connected by a curved surface gently curved in a skirt shape.

第2キャビティ部52は、第2内側端部521、第2底部522、第2上端部523、テーパ領域524及び立ち壁領域525を含む。第2内側端部521は、第2キャビティ部52において最も径方向内側の位置にあり、連結部53に連なっている。第2底部522は、第2キャビティ部52において最も凹没した領域である。第2キャビティ部52は、第2底部522においてシリンダ軸方向Aに第1底部512よりも浅い深さを備えている。つまり、第2キャビティ部52は、第1キャビティ部51よりもシリンダ軸方向Aにおいて上側に位置する凹部である。第2上端部523は、第2キャビティ部52において最も高い位置であって最も径方向外側に位置し、周縁平面部55に連なっている。 The second cavity portion 52 includes a second inner end portion 521, a second bottom portion 522, a second upper end portion 523, a tapered region 524, and a standing wall region 525. The second inner end portion 521 is located at the innermost position in the radial direction of the second cavity portion 52 and is continuous with the connecting portion 53. The second bottom portion 522 is the most recessed region in the second cavity portion 52. The second cavity portion 52 has a depth in the second bottom portion 522 that is shallower than the first bottom portion 512 in the cylinder axis direction A. That is, the second cavity portion 52 is a concave portion that is located above the first cavity portion 51 in the cylinder axis direction A. The second upper end portion 523 is located at the highest position in the second cavity portion 52 and on the outermost side in the radial direction, and is continuous with the peripheral flat surface portion 55.

テーパ領域524は、第2内側端部521から第2底部522に向けて延び、径方向外側へ先下がりに傾斜した面形状を有する部分である。図3に示されているように、テーパ領域524は、径方向Bに延びる水平ラインC1に対して傾き角αで交差する傾斜ラインC2に沿った傾きを有している。 The tapered region 524 is a portion that extends from the second inner end portion 521 toward the second bottom portion 522 and has a surface shape that is inclined downward toward the outside in the radial direction. As shown in FIG. 3, the tapered region 524 has an inclination along an inclined line C2 that intersects the horizontal line C1 extending in the radial direction B at an inclination angle α.

立ち壁領域525は、第2底部522よりも径方向外側において、比較的急峻に立ち上がるように形成された壁面である。径方向Bの断面形状において、第2底部522から第2上端部523にかけて、第2キャビティ部52の壁面が水平方向から上方向へ向かうように湾曲された曲面とされており、第2上端部523の近傍において垂直壁に近い壁面とされている部分が立ち壁領域525である。立ち壁領域525の上端位置に対して、立ち壁領域525の下方部分は、径方向Bの内側に位置している。これにより、混合気が燃焼室6の径方向Bの内側へ戻り過ぎないようにし、立ち壁領域525よりも径方向外側の空間(スキッシュ空間)も有効に活用した燃焼を行わせることができる。 The standing wall region 525 is a wall surface formed so as to rise relatively steeply on the outer side in the radial direction with respect to the second bottom portion 522. In the cross-sectional shape in the radial direction B, the wall surface of the second cavity portion 52 is a curved surface curved from the horizontal direction to the upper direction from the second bottom portion 522 to the second upper end portion 523, and the second upper end portion is formed. A portion of the wall near 523, which is close to the vertical wall, is a standing wall region 525. The lower portion of the standing wall region 525 is located inside the radial direction B with respect to the upper end position of the standing wall region 525. This prevents the air-fuel mixture from returning too much to the inside of the combustion chamber 6 in the radial direction B, and makes it possible to perform combustion by effectively utilizing the space (squish space) radially outside the standing wall region 525.

連結部53は、径方向Bの断面形状において、下側に位置する第1キャビティ部51と上側に位置する第2キャビティ部52との間で、径方向内側にコブ状に突出する形状を有している。連結部53は、下端部531及び第3上端部532(シリンダ軸方向の上端部)と、これらの間の中央に位置する中央部533とを有している。下端部531は、第1キャビティ部51の第1上端部511に対する連設部分である。第3上端部532は、第2キャビティ部52の第2内側端部521に対する連設部分である。 In the cross-sectional shape in the radial direction B, the connecting portion 53 has a shape that protrudes inward in the radial direction between the first cavity portion 51 located on the lower side and the second cavity portion 52 located on the upper side. doing. The connecting portion 53 has a lower end portion 531 and a third upper end portion 532 (upper end portion in the cylinder axis direction), and a central portion 533 located in the center between them. The lower end portion 531 is a continuous portion of the first cavity portion 51 with respect to the first upper end portion 511. The third upper end portion 532 is a continuous portion of the second cavity portion 52 with respect to the second inner end portion 521.

シリンダ軸方向Aにおいて、下端部531は連結部53の最も下方に位置する部分、第3上端部532は最も上方に位置する部分である。上述のテーパ領域524は、第3上端部532から第2底部522に向けて延びる領域でもある。第2底部522は、第3上端部532よりも下方に位置している。つまり、本実施形態の第2キャビティ部52は、第3上端部532から径方向Bの外側に水平に延びる底面を有しているのではなく、換言すると、第3上端部532から周縁平面部55までが水平面で繋がっているのではなく、第3上端部532よりも下方に窪んだ第2底部522を有している。 In the cylinder axis direction A, the lower end portion 531 is the lowermost portion of the connecting portion 53, and the third upper end portion 532 is the uppermost portion. The tapered region 524 described above is also a region extending from the third upper end portion 532 toward the second bottom portion 522. The second bottom portion 522 is located below the third upper end portion 532. That is, the second cavity portion 52 of the present embodiment does not have a bottom surface that horizontally extends from the third upper end portion 532 to the outside in the radial direction B, in other words, from the third upper end portion 532 to the peripheral flat surface portion. 55 is not connected in a horizontal plane, but has a second bottom portion 522 that is recessed below the third upper end portion 532.

山部54は、上方に向けて突出しているが、その突出高さは連結部53の第3上端部532の高さと同一であり、周縁平面部55よりは窪んだ位置にある。山部54は、上面視で円形の第1キャビティ部51の中心に位置しており、これにより第1キャビティ部51は山部54の周囲に形成された環状溝の態様となっている。 The ridge portion 54 projects upward, but the protrusion height thereof is the same as the height of the third upper end portion 532 of the connecting portion 53, and is at a position recessed from the peripheral flat surface portion 55. The crest portion 54 is located at the center of the circular first cavity portion 51 in a top view, and thus the first cavity portion 51 is in the form of an annular groove formed around the crest portion 54.

[燃料噴射の空間的分離について]
続いて、インジェクタ15によるキャビティ5Cへの燃料噴射状況、及び噴射後の混合気の流れについて、図4に基づいて説明する。図4は、燃焼室6の簡略的な断面図であって、冠面50(キャビティ5C)とインジェクタ15から噴射される噴射燃料15Eの噴射軸AXとの関係と、噴射後の混合気の流れを模式的に表す矢印F11、F12、F13、F21、F22、F23とが示されている。
[Spatial separation of fuel injection]
Next, the state of fuel injection into the cavity 5C by the injector 15 and the flow of the air-fuel mixture after injection will be described based on FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the combustion chamber 6, showing the relationship between the crown surface 50 (cavity 5C) and the injection axis AX of the injected fuel 15E injected from the injector 15, and the flow of the air-fuel mixture after injection. Arrows F11, F12, F13, F21, F22, and F23 that schematically represent are shown.

インジェクタ15は、燃焼室天井面6U(シリンダヘッド4の下面)から燃焼室6へ下方に突出するように配置されたノズル151を備えている。ノズル151は、燃焼室6内へ燃料を噴射する噴射孔152を備えている。図4では一つの噴射孔152を示しているが、実際は複数個の噴射孔152がノズル151の周方向に等ピッチで配列されている。噴射孔152から噴射される燃料は、図中の噴射軸AXに沿って噴射される。噴射された燃料は、噴霧角θをもって拡散する。図4には、噴射軸AXに対する上方向への拡散を示す上拡散軸AX1と、下方向への拡散を示す下拡散軸AX2とが示されている。噴霧角θは、上拡散軸AX1と下拡散軸AX2とがなす角である。 The injector 15 includes a nozzle 151 arranged so as to project downward from the combustion chamber ceiling surface 6U (the lower surface of the cylinder head 4) into the combustion chamber 6. The nozzle 151 has an injection hole 152 for injecting fuel into the combustion chamber 6. Although FIG. 4 shows one injection hole 152, a plurality of injection holes 152 are actually arranged in the circumferential direction of the nozzle 151 at equal pitches. The fuel injected from the injection hole 152 is injected along the injection axis AX in the figure. The injected fuel diffuses with a spray angle θ. FIG. 4 shows an upper diffusion axis AX1 indicating upward diffusion with respect to the ejection axis AX and a lower diffusion axis AX2 indicating downward diffusion. The spray angle θ is an angle formed by the upper diffusion axis AX1 and the lower diffusion axis AX2.

噴射孔152は、キャビティ5Cの連結部53に向けて燃料を噴射可能である。すなわち、ピストン5の所定のクランク角において噴射孔152から燃料噴射動作を行わせることで、噴射軸AXを連結部53に指向させることができる。図4は、前記所定のクランク角における噴射軸AXとキャビティ5Cとの位置関係を示している。噴射孔152から噴射された燃料は、燃焼室6の空気と混合されて混合気を形成しつつ、連結部53に吹き当たることになる。 The injection hole 152 can inject fuel toward the connecting portion 53 of the cavity 5C. That is, by injecting the fuel from the injection hole 152 at a predetermined crank angle of the piston 5, the injection axis AX can be directed to the connecting portion 53. FIG. 4 shows the positional relationship between the injection axis AX and the cavity 5C at the predetermined crank angle. The fuel injected from the injection holes 152 mixes with the air in the combustion chamber 6 to form an air-fuel mixture, and then blows against the connecting portion 53.

図4に示すように、噴射軸AXに沿って連結部53に向けて噴射された燃料15Eは、連結部53に衝突し、その後、第1キャビティ部51の方向(下方向)へ向かうもの(矢印F11)と、第2キャビティ部52の方向(上方向)へ向かうもの(矢印F21)とに空間的に分離される。すなわち、連結部53の中央部533を指向して噴射された燃料は、上下に分離され、その後は各々第1、第2キャビティ部51、52に存在する空気と混合しながら、これらキャビティ部51、52の面形状に沿って流動する。 As shown in FIG. 4, the fuel 15E injected toward the connecting portion 53 along the injection axis AX collides with the connecting portion 53 and then travels toward the first cavity portion 51 (downward) ( It is spatially separated into an arrow F11) and an arrow F21 directed toward the second cavity portion 52 (upward). That is, the fuel injected toward the central portion 533 of the connecting portion 53 is separated into upper and lower parts, and thereafter, while being mixed with the air present in the first and second cavity parts 51 and 52, respectively, the cavity parts 51 and 52 are mixed. , 52 along the surface shape.

詳しくは、矢印F11の方向(下方向)に向かう混合気は、連結部53の下端部531から第1キャビティ部51の径方向窪み部514へ入り込み、下方向に流れる。その後、混合気は、径方向窪み部514の湾曲形状によって流動方向を下方向から径方向Bの内側方向へ変え、矢印F12で示すように、第1底部512を有する第1キャビティ部51の底面形状に倣って流動する。この際、混合気は、第1キャビティ部51の空気と混合して濃度を薄めて行く。山部54が存在することによって、第1キャビティ部51の底面は径方向中央に向けてせり上がる形状を有している。従って、矢印F12方向に流動する混合気は上方に持ち上げられ、ついには矢印F13で示すように、燃焼室天井面6Uから径方向外側へ向かうように流動する。このような流動の際にも、前記混合気は燃焼室6内に残存する空気と混合し、均質で薄い混合気となってゆく。 Specifically, the air-fuel mixture directed in the direction of arrow F11 (downward) enters the radial recess 514 of the first cavity portion 51 from the lower end portion 531 of the connecting portion 53 and flows downward. Thereafter, the air-fuel mixture changes the flow direction from the downward direction to the inner side in the radial direction B by the curved shape of the radial recess 514, and as shown by the arrow F12, the bottom surface of the first cavity portion 51 having the first bottom portion 512. Flows following the shape. At this time, the air-fuel mixture is mixed with the air in the first cavity portion 51 to dilute the concentration. Due to the presence of the crests 54, the bottom surface of the first cavity portion 51 has a shape that rises toward the center in the radial direction. Therefore, the air-fuel mixture flowing in the direction of the arrow F12 is lifted upward, and finally flows from the combustion chamber ceiling surface 6U toward the radially outer side as shown by the arrow F13. Even during such a flow, the air-fuel mixture mixes with the air remaining in the combustion chamber 6 and becomes a homogeneous and thin air-fuel mixture.

一方、矢印F21の方向(上方向)に向かう混合気は、連結部53の第3上端部532から第2キャビティ部52のテーパ領域524に入り込み、テーパ領域524の傾きに沿って斜め下方に向かう。そして、矢印F22で示すように、前記混合気は第2底部522に至る。ここで、テーパ領域524は噴射軸AXに沿う傾きを持つ面とされている。このため、前記混合気は径方向外側へスムースに流動することができる。つまり前記混合気は、テーパ領域524の存在、並びに、連結部53の第3上端部532も下方に位置する第2底部522の存在によって、燃焼室6の径方向外側の奥深い位置まで到達することができる。 On the other hand, the air-fuel mixture traveling in the direction of arrow F21 (upward) enters the taper region 524 of the second cavity 52 from the third upper end 532 of the connecting portion 53 and heads obliquely downward along the inclination of the taper region 524. .. Then, as indicated by arrow F22, the air-fuel mixture reaches the second bottom portion 522. Here, the tapered region 524 is a surface having an inclination along the injection axis AX. Therefore, the air-fuel mixture can smoothly flow outward in the radial direction. That is, the air-fuel mixture reaches a deep position on the outer side in the radial direction of the combustion chamber 6 due to the presence of the tapered region 524 and the presence of the second bottom 522 in which the third upper end 532 of the connecting portion 53 is also located below. You can

しかる後、前記混合気は、第2底部522から立ち壁領域525の間の立ち上がり曲面によって上方に持ち上げられ、燃焼室天井面6Uから径方向内側へ向かうように流動する。このような、矢印F22で示す流動の際に、前記混合気は第2キャビティ部52内の空気と混合し、均質で薄い混合気となって行く。ここで、第2底部522よりも径方向外側に、概ね上下方向に延びる立ち壁領域525が存在することで、噴射された燃料(混合気)がシリンダ2の内周壁(一般に、図略のライナーが存在する)に到達することが阻止される。つまり、前記混合気は、第2底部522の形成によって燃焼室6の径方向外側付近まで流動できるが、立ち壁領域525の存在によって、シリンダ2の内周壁との干渉は抑止される。このため、前記干渉による冷損の発生を抑制することができる。 Then, the air-fuel mixture is lifted upward by the rising curved surface between the second bottom portion 522 and the standing wall region 525, and flows from the combustion chamber ceiling surface 6U toward the radially inner side. During the flow indicated by the arrow F22, the air-fuel mixture mixes with the air in the second cavity portion 52 to become a homogeneous and thin air-fuel mixture. Here, since the standing wall region 525 that extends substantially in the vertical direction exists on the outer side in the radial direction of the second bottom portion 522, the injected fuel (fuel mixture) allows the injected fuel (fuel mixture) to form an inner peripheral wall of the cylinder 2 (generally, a liner (not shown)). Is present) is reached. That is, the air-fuel mixture can flow to the vicinity of the radially outer side of the combustion chamber 6 due to the formation of the second bottom portion 522, but the presence of the standing wall region 525 suppresses the interference with the inner peripheral wall of the cylinder 2. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cold loss due to the interference.

ここで、立ち壁領域525は、その下方部分が、上端位置に対して径方向Bの内側に位置する形状を備えている。このため、矢印F22で示す流動は過度に強くならず、混合気が径方向Bの内側へ戻り過ぎないようにすることができる。矢印F22の流動が強すぎると、一部燃焼している混合気が新たに噴射された燃料が十分に拡散する前に当該燃料と衝突し、均質な燃焼を阻害して煤などを発生させる。しかし、本実施形態の立ち壁領域525は、径方向外側に抉れた形状を備えておらず、矢印F22の流動は抑制的となり、矢印F23にて示す径方向Bの外側へ向かう流動も生成する。とりわけ、燃焼後期では逆スッキシュ流に牽引されることもあり、矢印F23の流動が生じ易くなる。従って、立ち壁領域252よりも径方向外側の空間(周縁平面部55上のスキッシュ空間)も有効に活用した燃焼を行わせることができる。従って、煤の発生などを抑止し、燃焼室空間の全体を有効活用した燃焼を実現させることができる。 Here, the standing wall region 525 has a shape such that the lower portion thereof is located inside the radial direction B with respect to the upper end position. Therefore, the flow indicated by the arrow F22 does not become excessively strong, and the air-fuel mixture can be prevented from returning too far inward in the radial direction B. If the flow of the arrow F22 is too strong, the partially combusted air-fuel mixture collides with the fuel before the newly injected fuel is sufficiently diffused, hinders homogeneous combustion and causes soot and the like. However, the standing wall region 525 of the present embodiment does not have a shape that is hollowed outward in the radial direction, the flow of the arrow F22 is suppressed, and the flow outward in the radial direction B indicated by the arrow F23 is also generated. To do. In particular, in the latter stage of combustion, it may be pulled by the reverse squish flow, and the flow of arrow F23 is likely to occur. Therefore, the space radially outside the standing wall region 252 (squish space on the peripheral flat surface portion 55) can also be effectively used for combustion. Therefore, it is possible to suppress the generation of soot and the like, and to realize combustion that effectively utilizes the entire combustion chamber space.

以上の通り、噴射軸AXに沿って連結部53に向けて噴射された燃料が、連結部53に衝突して空間的に分離され、第1、第2キャビティ部51、52の空間に各々存在する空気を活用して混合気を生成する。これにより、燃焼室6の空間を広く利用して均質で薄い混合気を形成でき、燃焼時に煤などの発生を抑制することができる。 As described above, the fuel injected toward the connecting portion 53 along the injection axis AX collides with the connecting portion 53, is spatially separated, and exists in the spaces of the first and second cavity portions 51 and 52, respectively. Generate air-fuel mixture by utilizing the air. This makes it possible to widely use the space of the combustion chamber 6 to form a homogeneous and thin air-fuel mixture, and suppress the generation of soot and the like during combustion.

[燃料噴射の時間的分離について]
本実施形態では、上述した燃料噴射の空間的分離に加え、時間的にも分離して、より燃焼室6内の空気を有効活用する例を示す。図5は、インジェクタ15からキャビティ5Cへの燃料噴射のタイミングの一例と、その時の熱発生率特性Hとを示すタイムチャートである。インジェクタ15による燃料噴射の動作は、後述の燃料噴射制御部71(図7参照)によって制御される。燃料噴射制御部71(分割噴射制御部)は、1サイクル当たり、所定の第1タイミングで燃料を噴射させる前段噴射と、当該前段噴射よりも遅い第2タイミングで燃料を噴射させる後段噴射と、を実行させる。
[About temporal separation of fuel injection]
In the present embodiment, an example is shown in which, in addition to the above-described spatial separation of fuel injection, the fuel injection is also separated temporally to more effectively use the air in the combustion chamber 6. FIG. 5 is a time chart showing an example of fuel injection timing from the injector 15 to the cavity 5C and a heat release rate characteristic H at that time. The fuel injection operation by the injector 15 is controlled by a fuel injection control unit 71 (see FIG. 7) described later. The fuel injection control unit 71 (divided injection control unit) performs a pre-stage injection that injects fuel at a predetermined first timing and a post-stage injection that injects fuel at a second timing later than the pre-stage injection per cycle. Let it run.

本実施形態においては、燃料噴射制御部71が、前記前段噴射としてプレ噴射P1を、後段噴射としてメイン噴射P2を、それぞれインジェクタ15に実行させる例を示す。メイン噴射P2は、ピストン5が圧縮上死点(TDC)付近に位置するタイミング(第2タイミング)で実行される燃料噴射である。図5では、TDCよりも僅かに遅角となるタイミングで、メイン噴射P2が実行される例を示している。プレ噴射P1は、メイン噴射P2よりも早いタイミング(第1タイミング)であって、TDCよりも早いタイミングで実行される燃料噴射である。本実施形態では、プレ噴射P1が、進角側の第1プレ噴射P11と、遅角側の第2プレ噴射P12とに分けて実行される例を示している。 In the present embodiment, an example in which the fuel injection control unit 71 causes the injector 15 to execute the pre-injection P1 as the front-stage injection and the main injection P2 as the rear-stage injection, respectively. The main injection P2 is fuel injection executed at the timing (second timing) when the piston 5 is located near the compression top dead center (TDC). FIG. 5 shows an example in which the main injection P2 is executed at a timing slightly retarded from TDC. The pre-injection P1 is a fuel injection that is executed at a timing (first timing) earlier than the main injection P2 and earlier than TDC. In the present embodiment, an example is shown in which the pre-injection P1 is divided into the advance-side first pre-injection P11 and the retard-side second pre-injection P12.

図5では、クランク角−CA16から−CA12の期間に第1プレ噴射P11が実行される例を示している。燃料の噴射率ピーク値は、第1プレ噴射P11とメイン噴射P2とで同一であるが、燃料噴射期間は前者の方が長く設定されている。第2プレ噴射P12は、第1プレ噴射P11とメイン噴射P2との間において実行される、少量の燃料噴射である。この第2プレ噴射P12は、熱発生率特性Hにおけるピーク間の谷部(クランク角CA2〜3deg付近の谷部)を可及的に小さくして消音を図る目的で実行されるが、当該第2プレ噴射P12を省くようにしても良い。 FIG. 5 shows an example in which the first pre-injection P11 is executed during the crank angle −CA16 to −CA12. The fuel injection rate peak value is the same in the first pre-injection P11 and the main injection P2, but the fuel injection period is set longer in the former. The second pre-injection P12 is a small amount of fuel injection executed between the first pre-injection P11 and the main injection P2. This second pre-injection P12 is executed for the purpose of reducing noise by reducing the valley portion between the peaks in the heat release rate characteristic H (valley portion near the crank angle CA2 to 3 deg) as much as possible. The 2nd pre-injection P12 may be omitted.

上述の連結部53を指向した燃料噴射は、第1プレ噴射P11の際に実行される。メイン噴射P2は、第1プレ噴射P11にて噴射された燃料(混合気)が、上述の通り下側の第1キャビティ部51と上側の第2キャビティ部52とに空間的に分離された後に、その分離された上下の混合気間に噴射される噴射である。この点を図6に基づいて説明する。図6は、メイン噴射P2が終了するタイミングにおける、燃焼室6での混合気の生成状況を模式的に示す図である。 The fuel injection directed to the connecting portion 53 is executed during the first pre-injection P11. The main injection P2 is performed after the fuel (fuel mixture) injected in the first pre-injection P11 is spatially separated into the lower first cavity portion 51 and the upper second cavity portion 52 as described above. , The injection injected between the separated upper and lower air-fuel mixtures. This point will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing the state of generation of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 at the timing when the main injection P2 ends.

第1プレ噴射P11の噴射燃料は、燃焼室6内の空気と混合されて混合気となりつつ、連結部53に吹き当たる。連結部53への吹き当たりによって当該混合気は、図6に示すように、第1キャビティ部51へ向かう下側混合気M11と、第2キャビティ部52へ向かう上側混合気M12とに分離される。これが上述した混合気の空間的分離である。メイン噴射P2は、プレ噴射P1にて噴射された燃料(混合気)が第1、第2キャビティ部51、52の空間に入り込んで空間的に分離された後に、その分離された2つの混合気間の空間に残存する空気を活用して新たな混合気を形成するべく実行される噴射である。 The injected fuel of the first pre-injection P11 is mixed with the air in the combustion chamber 6 to form an air-fuel mixture, and is blown onto the connecting portion 53. As shown in FIG. 6, the air-fuel mixture is separated into a lower air-fuel mixture M11 heading for the first cavity portion 51 and an upper air-fuel mixture M12 heading for the second cavity portion 52 by blowing on the connecting portion 53. .. This is the above-mentioned spatial separation of the air-fuel mixture. The main injection P2 includes two separated air-fuel mixtures after the fuel (air-fuel mixture) injected in the pre-injection P1 enters the spaces of the first and second cavities 51 and 52 and is spatially separated. This is an injection executed to form a new air-fuel mixture by utilizing the air remaining in the space between them.

図6に基づきさらに説明を加える。メイン噴射P2の実行タイミングではピストン5はほぼTDCの位置にあるので、当該メイン噴射P2の燃料は、連結部53のやや下方位置を指向して噴射されることになる。先に噴射された第1プレ噴射P11の下側混合気M11、上側混合気M12は、各々第1キャビティ部51、第2キャビティ部52に入り込み、それぞれの空間の空気と混合して稀釈化が進行している。メイン噴射P2が開始される直前は、下側混合気M11と上側混合気M12との間に未使用の空気(燃料と混合していない空気)が存在する状態である。このような未使用空気層の形成に、第1キャビティ部51のエッグシェープ形状が貢献する。メイン噴射P2の噴射燃料は、下側混合気M11と上側混合気M12との間に入り込む形態となり、前記未使用の空気と混合されて第2混合気M2となる。これが燃料噴射の時間的分離である。以上の通り、本実施形態では、燃料噴射の空間的、時間的分離によって、燃焼室6に存在する空気を有効活用した燃焼を実現させることができる。 Further description will be added based on FIG. At the execution timing of the main injection P2, the piston 5 is at the position of approximately TDC, so the fuel of the main injection P2 is injected toward a position slightly below the connecting portion 53. The lower mixture M11 and the upper mixture M12 of the first pre-injection P11, which have been previously injected, enter the first cavity portion 51 and the second cavity portion 52, respectively, and are mixed with the air in the respective spaces to be diluted. Is in progress. Immediately before the main injection P2 is started, unused air (air that is not mixed with fuel) is present between the lower air-fuel mixture M11 and the upper air-fuel mixture M12. The egg shape of the first cavity portion 51 contributes to the formation of such an unused air layer. The injected fuel of the main injection P2 enters between the lower mixture M11 and the upper mixture M12, and is mixed with the unused air to become the second mixture M2. This is the temporal separation of fuel injection. As described above, in the present embodiment, the combustion in which the air existing in the combustion chamber 6 is effectively used can be realized by spatially and temporally separating the fuel injection.

[制御構成]
図7は、前記ディーゼルエンジンシステムの制御構成を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、プロセッサ70(ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置)によって統括的に制御される。プロセッサ70は、CPU、ROM、RAM等から構成される。プロセッサ70には、車両に搭載された各種センサからの検出信号が入力される。上記で説明したセンサSN1〜SN9に加え、車両には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサSN10と、車両の走行環境の大気圧を計測する大気圧センサSN11と、車両の走行環境の気温を計測する外気温センサSN12と、が備えられている。
[Control configuration]
FIG. 7 is a block diagram showing a control configuration of the diesel engine system. The engine system of the present embodiment is comprehensively controlled by the processor 70 (fuel injection control device for diesel engine). The processor 70 is composed of a CPU, ROM, RAM and the like. Detection signals from various sensors mounted on the vehicle are input to the processor 70. In addition to the sensors SN1 to SN9 described above, the vehicle has an accelerator opening sensor SN10 that detects an accelerator opening, an atmospheric pressure sensor SN11 that measures the atmospheric pressure of the traveling environment of the vehicle, and a temperature of the traveling environment of the vehicle. And an outside air temperature sensor SN12 for measuring

プロセッサ70は、上述したクランク角センサSN1、水温センサSN2、エアフローセンサSN3、吸気温センサSN4、吸気圧センサSN5、吸気O2センサSN6、噴射圧センサSN7、排気O2センサSN8、差圧センサSN9、アクセル開度センサSN10、大気圧センサSN11及び外気温センサSN12と電気的に接続されている。これらのセンサSN1〜SN12によって検出された情報、すなわち、クランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、吸気流量、吸気温、吸気圧、吸気酸素濃度、インジェクタ15の噴射圧、排気酸素濃度、アクセル開度、外気温、気圧等の情報がプロセッサ70に逐次入力される。 The processor 70 includes the crank angle sensor SN1, the water temperature sensor SN2, the air flow sensor SN3, the intake temperature sensor SN4, the intake pressure sensor SN5, the intake O 2 sensor SN6, the injection pressure sensor SN7, the exhaust O 2 sensor SN8, and the differential pressure sensor SN9. , The accelerator opening sensor SN10, the atmospheric pressure sensor SN11, and the outside air temperature sensor SN12 are electrically connected. Information detected by these sensors SN1 to SN12, namely, crank angle, engine speed, engine water temperature, intake flow rate, intake temperature, intake pressure, intake oxygen concentration, injection pressure of injector 15, exhaust oxygen concentration, accelerator opening. , Outside air temperature, atmospheric pressure, etc. are sequentially input to the processor 70.

プロセッサ70は、上記各センサSN1〜SN12他からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、プロセッサ70は、インジェクタ15(燃圧レギュレータ16)、スロットル弁32及びEGR弁45等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。 The processor 70 controls each part of the engine while performing various determinations and calculations based on the input signals from the sensors SN1 to SN12 and others. That is, the processor 70 is electrically connected to the injector 15 (fuel pressure regulator 16), the throttle valve 32, the EGR valve 45, and the like, and outputs a control signal to each of these devices based on the result of the above calculation. To do.

プロセッサ70は、機能的に、インジェクタ15の動作を制御する燃料噴射制御部71(分割噴射制御部、設定部、算出部)と、記憶部77とを備えている。燃料噴射制御部71は、少なくとも予混合圧縮着火(Premixed Compression Ignition)燃焼が適用される運転領域(以下、PCI領域という)の各サイクルにおいて、圧縮上死点より前の所定のタイミング(第1タイミング)で燃料を噴射させるプレ噴射(前段噴射)と、ピストン5が圧縮上死点付近に位置するタイミング(前段噴射よりも遅い第2タイミング)で燃料噴射を行わせるメイン噴射(後段噴射)とを、インジェクタ15に実行させる。 The processor 70 functionally includes a fuel injection control unit 71 (divided injection control unit, setting unit, calculation unit) that controls the operation of the injector 15, and a storage unit 77. The fuel injection control unit 71 has a predetermined timing (first timing) before the compression top dead center in each cycle of an operation region (hereinafter referred to as a PCI region) in which at least premixed compression ignition (Premixed Compression Ignition) combustion is applied. ), a pre-injection (pre-stage injection) for injecting fuel, and a main injection (post-stage injection) for injecting fuel at the timing when the piston 5 is located near the compression top dead center (second timing later than the pre-stage injection). , And causes the injector 15 to execute.

燃料噴射制御部71は、所定のプログラムが実行されることで、運転状態判定部72、噴射パターン選択部73(分割噴射制御部)、噴射設定部74(設定部)、予測部75及び補正部76を機能的に具備するように動作する。 The fuel injection control unit 71 executes a predetermined program, whereby the operating state determination unit 72, the injection pattern selection unit 73 (divided injection control unit), the injection setting unit 74 (setting unit), the prediction unit 75, and the correction unit. 76 is functionally provided.

運転状態判定部72は、クランク角センサSN1が検出値に基づくエンジン回転数、及びアクセル開度センサSN10の開度情報に基づくエンジン負荷などから、エンジン本体1の運転状態を判定する。この判定結果は、現状の運転領域が、上記のプレ噴射P1及びメイン噴射P2を実行させるPCI領域であるか否かの判定に用いられる。 The operating state determination unit 72 determines the operating state of the engine body 1 from the engine speed based on the detected value of the crank angle sensor SN1 and the engine load based on the opening information of the accelerator opening sensor SN10. This determination result is used to determine whether or not the current operating region is the PCI region in which the pre-injection P1 and the main injection P2 are executed.

噴射パターン選択部73は、インジェクタ15からの燃料噴射のパターンを、各種の条件に応じて設定する。少なくともPCI領域においては、噴射パターン選択部73は、上記のプレ噴射P1(前段噴射)及びメイン噴射P2(後段噴射)を含む燃料噴射のパターンを設定する。 The injection pattern selection unit 73 sets the pattern of fuel injection from the injector 15 according to various conditions. At least in the PCI region, the injection pattern selection unit 73 sets a fuel injection pattern including the pre-injection P1 (pre-stage injection) and the main injection P2 (post-stage injection).

噴射設定部74は、インジェクタ15からの燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを、各種の条件に応じて設定する。上記のPCI領域においては、噴射設定部74は、プレ噴射P1(前段噴射)に伴う燃焼室6内の熱発生率の上昇ピークである第1ピークと、メイン噴射P2(後段噴射)に伴う燃焼室6内の熱派生率の上昇ピークである第2ピークとの比率が、予め定めた目標値となる目標熱発生率特性が得られるように、プレ噴射P1(本実施形態では特に第1プレ噴射P11)における燃料噴射量、若しくは燃料噴射タイミングを設定する。図8(A)に、目標熱発生率特性Hsの一例を示す。例示された目標熱発生率特性Hsでは、クランク角=4度付近に前記第1ピークが、クランク角=8度付近に前記第2ピークが各々表れている。目標熱発生率特性Hsを、最もディーゼルノック音などの燃焼騒音が抑制できる特性に設定しておくことで、燃焼騒音を可及的に小さくすることができる。 The injection setting unit 74 sets the fuel injection amount or fuel injection timing from the injector 15 according to various conditions. In the above PCI region, the injection setting unit 74 causes the first peak, which is the rising peak of the heat generation rate in the combustion chamber 6 associated with the pre-injection P1 (pre-stage injection), and the combustion associated with the main injection P2 (post-stage injection). The pre-injection P1 (particularly, in the present embodiment, the first pre-injection is performed so that the target heat release rate characteristic in which the ratio with the second peak, which is the rising peak of the heat derivation rate in the chamber 6, is a predetermined target value is obtained. The fuel injection amount or fuel injection timing in injection P11) is set. FIG. 8A shows an example of the target heat release rate characteristic Hs. In the illustrated target heat release rate characteristic Hs, the first peak appears near the crank angle=4 degrees and the second peak appears near the crank angle=8 degrees. By setting the target heat release rate characteristic Hs to a characteristic that can suppress combustion noise such as diesel knock noise most, the combustion noise can be minimized.

さらに、噴射設定部74は、前記第1ピークが発生する時期と前記第2ピークが発生する時期とのピーク間隔が、プレ噴射P1(第1プレ噴射P11)の燃料の燃焼に起因する圧力波の振幅とメイン噴射P2の燃料の燃焼に起因する圧力波の振幅とが互いに打ち消し合う間隔となるように、インジェクタ15からの燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを設定する。これにより、第1プレ噴射P11及びメイン噴射P2によって各々発生する燃焼騒音同士が打ち消し合うこととなり、燃焼騒音を極めて低いレベルに抑制することができる。これらについては、後記で詳述する。 Further, the injection setting unit 74 determines that the peak interval between the timing at which the first peak occurs and the timing at which the second peak occurs causes the pressure wave resulting from the combustion of the fuel in the pre-injection P1 (first pre-injection P11). The fuel injection amount from the injector 15 or the fuel injection timing is set so that the amplitude of the fuel injection and the amplitude of the pressure wave resulting from the combustion of the fuel of the main injection P2 cancel each other. As a result, the combustion noises generated by the first pre-injection P11 and the main injection P2 cancel each other out, and the combustion noise can be suppressed to an extremely low level. These will be described in detail later.

ここで、目標熱発生率特性Hsを得るために、第1プレ噴射P11だけでなく、第2プレ噴射P12及びメイン噴射P2の燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングも調整することが考えられる。しかし、本実施形態では、第1プレ噴射P11が制御対象とされ、前記第1ピーク(着火時期)が調整対象とされる。 Here, in order to obtain the target heat release rate characteristic Hs, it is possible to adjust not only the first pre-injection P11 but also the fuel injection amount or fuel injection timing of the second pre-injection P12 and the main injection P2. However, in the present embodiment, the first pre-injection P11 is the control target, and the first peak (ignition timing) is the control target.

本実施形態のように、前段噴射及び後段噴射に分割して燃料噴射を行わせる場合、専ら前段噴射の実行状況によって着火時期等が定まる。前段噴射の態様を定めれば、後段噴射に伴う燃焼は比較的ロバスト性の高い燃焼となる。従って、最も早いタイミングで比較的多くの燃料を噴射する第1プレ噴射P11の燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを適宜変更することで、前記第1ピークと前記第2ピークとの比率を目標値に近づける制御、並びに第1、第2ピーク間のインターバルを設定する制御を的確に行わせることができる。なお、メイン噴射P2の態様(噴射量や噴射タイミング)を主導的に変更すると、燃焼期間が全体的にシフトし、燃費性能やトルクに影響を及ぼすことがある。 When the fuel injection is performed by dividing into the pre-stage injection and the post-stage injection as in the present embodiment, the ignition timing and the like are determined only by the execution state of the pre-stage injection. If the mode of the first-stage injection is determined, the combustion accompanying the second-stage injection will be a combustion with relatively high robustness. Therefore, by appropriately changing the fuel injection amount or the fuel injection timing of the first pre-injection P11 that injects a relatively large amount of fuel at the earliest timing, the ratio between the first peak and the second peak becomes the target value. It is possible to accurately perform the control of approaching and the control of setting the interval between the first and second peaks. If the mode of the main injection P2 (injection amount or injection timing) is changed initiatively, the combustion period may shift as a whole, which may affect fuel efficiency and torque.

予測部75は、噴射設定部74が目標熱発生率特性Hsに基づいて設定したプレ噴射P1の燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングと、燃焼室6での燃焼に影響を与える所定の燃焼環境要因とに基づき、現状のコンデションにおける前記第1ピークの発生時期と、前記第1ピークのピーク値との少なくとも一方を予測する処理を行う。この予測のために予測部75は、所定の予測モデル式を用いる(図12、図13に基づき後述する)。前記第1ピークの発生時期やピーク値は、各種センサSN1〜SN12の検知結果に基づきフィードバック制御で調整することが可能である。しかし、フィードバック制御では、現にディーゼルノック音が発生してしまうことがあり、ドライバーに不快感を与えかねない。そこで、予測部75は、前記予測モデル式を用いたフィードフォワード方式で、前記第1ピークの発生時期やピーク値の目標熱発生率特性Hsにおける目標値に対するずれを予測する。 The predicting unit 75 determines the fuel injection amount or fuel injection timing of the pre-injection P1 set by the injection setting unit 74 based on the target heat release rate characteristic Hs, and a predetermined combustion environment factor that affects combustion in the combustion chamber 6. Based on the above, processing for predicting at least one of the generation time of the first peak and the peak value of the first peak in the current condition is performed. For this prediction, the prediction unit 75 uses a predetermined prediction model formula (described later based on FIGS. 12 and 13). The generation timing and the peak value of the first peak can be adjusted by feedback control based on the detection results of the various sensors SN1 to SN12. However, in the feedback control, a diesel knock noise may actually occur, which may cause a driver discomfort. Therefore, the predicting unit 75 predicts the deviation of the generation time or peak value of the first peak from the target value in the target heat release rate characteristic Hs by the feedforward method using the prediction model formula.

補正部76は、予測部75により予測された前記第1ピークの発生時期若しくはピーク値に基づいて、噴射設定部74が設定した第1プレ噴射P11の燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを補正する。すなわち、補正部76は、燃焼環境要因を参照して予測部75により求められた前記第1ピークの発生時期やピーク値の予測値と、目標熱発生率特性Hsにおける目標値との乖離を解消させるように、前記燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを補正する。つまり、ディーゼルノック音が発生してしまう前に、前記乖離を解消する補正が行われる。 The correction unit 76 corrects the fuel injection amount or the fuel injection timing of the first pre-injection P11 set by the injection setting unit 74 based on the occurrence timing or peak value of the first peak predicted by the prediction unit 75. That is, the correction unit 76 eliminates the deviation between the predicted value of the generation time and the peak value of the first peak obtained by the prediction unit 75 with reference to the combustion environment factor and the target value in the target heat release rate characteristic Hs. The fuel injection amount or the fuel injection timing is corrected so as to make it. That is, the correction for eliminating the deviation is performed before the diesel knock sound is generated.

記憶部77は、予測部75が所定の演算処理を行う際に用いる予測モデル式を記憶する。予測モデル式は、所定の燃焼環境要因に基づいて、前記第1ピークの発生時期若しくは前記第1ピークのピーク値の目標熱発生率特性Hsに対する変動を予測する式である。なお、前記燃焼環境要因は、例えば、各センサSN1〜12の計測値から直接的又は間接的に導出される、シリンダブロック3の壁面温度、筒内圧、筒内温度、筒内酸素濃度、エンジン負荷などである。 The storage unit 77 stores a prediction model formula used when the prediction unit 75 performs a predetermined calculation process. The prediction model formula is a formula for predicting the variation of the generation timing of the first peak or the peak value of the first peak with respect to the target heat release rate characteristic Hs based on a predetermined combustion environment factor. The combustion environment factor is, for example, directly or indirectly derived from the measured values of the sensors SN1 to SN12, the wall surface temperature of the cylinder block 3, the cylinder pressure, the cylinder temperature, the cylinder oxygen concentration, the engine load. And so on.

[二段熱発生率と騒音相殺]
図8(B)は、プレ噴射P1(第1プレ噴射P11)及びメイン噴射P2の各燃焼により生じる熱発生率のピーク及びその高さ比率と、これらピーク間のインターバルとを示す図である。図8(B)に示す熱発生率特性Hは、図5に示した熱発生率特性Hを、より概略的に示したものである。
[Two-stage heat generation rate and noise cancellation]
FIG. 8(B) is a diagram showing peaks and height ratios of the heat release rates generated by the combustions of the pre-injection P1 (first pre-injection P11) and the main injection P2, and the intervals between these peaks. The heat release rate characteristic H shown in FIG. 8B is a more schematic view of the heat release rate characteristic H shown in FIG.

熱発生率特性Hは、燃焼室6内の燃焼圧力の上昇率に関連深い特性であって、プレ噴射P1に伴う燃焼によって生じる山部である前段燃焼部分HAと、メイン噴射P2に伴う燃焼によって生じる山部である後段燃焼部分HBを有する。前段燃焼部分HA及び後段燃焼部分HBは、それぞれの山部において最も熱発生率が高い第1ピークHAp及び第2ピークHBpを有している。これら第1、第2ピークHAp、HBpに対応して、燃焼圧力の変化率(上昇率)にも2つのピークが生じることとなる。 The heat release rate characteristic H is a characteristic that is closely related to the rate of increase of the combustion pressure in the combustion chamber 6, and is determined by the pre-combustion portion HA that is a mountain portion generated by the combustion accompanying the pre-injection P1 and the combustion accompanying the main injection P2. It has a post-combustion portion HB that is a mountain portion that occurs. The first-stage combustion portion HA and the second-stage combustion portion HB have a first peak HAp and a second peak HBp that have the highest heat release rates in the respective mountain portions. Corresponding to these first and second peaks HAp and HBp, two peaks also occur in the rate of change (rate of increase) in combustion pressure.

図8では、第1ピークHApの値が第2ピークHBpの値よりも小さい例を示している。第1ピークHAp又は第2ピークHBpの値が傑出して高いと、これに起因して燃焼騒音が大きくなる。従って、前段燃焼部分HAと後段燃焼部分HBとの熱発生割合を制御し、第1ピークHApと第2ピークHBpとの高さ比率をなるべく揃えることが望ましい。 FIG. 8 shows an example in which the value of the first peak HAp is smaller than the value of the second peak HBp. If the value of the first peak HAp or the second peak HBp is outstandingly high, combustion noise will increase due to this. Therefore, it is desirable to control the heat generation rates of the front-stage combustion portion HA and the rear-stage combustion portion HB so that the height ratios of the first peak HAp and the second peak HBp are made as uniform as possible.

また、第1ピークHApが発生する時期と第2ピークHBpが発生する時期とのインターバルも、燃焼騒音の抑制に大きな影響を与える。前記インターバルを、前段燃焼部分HAの燃焼に起因する圧力波(音波)の振幅と、後段燃焼部分HBの燃焼に起因する圧力波の振幅とが互いに打ち消し合う間隔とすれば、周波数効果によって表出する圧力波(燃焼騒音)を抑制することができる。この点につき、図9に基づき説明を加える。 The interval between the time when the first peak HAp occurs and the time when the second peak HBp occurs also has a great influence on the suppression of combustion noise. If the interval is set to an interval in which the amplitude of the pressure wave (sound wave) resulting from the combustion of the front-stage combustion portion HA and the amplitude of the pressure wave resulting from the combustion of the rear-stage combustion portion HB cancel each other out, it is expressed by the frequency effect. The generated pressure wave (combustion noise) can be suppressed. This point will be further described with reference to FIG.

図9(A)〜(C)は、燃焼騒音の打ち消し効果を説明するための模式図である。図9(A)では、ある高さの熱発生率の第1ピークHApを有する前段燃焼部分HAと、第1ピークHApと同じ高さの熱発生率の第2ピークHBpを有する後段燃焼部分HBとが、実線で模式的に描かれている。第1ピークHApと第2ピークHBpとの間のインターバルは、各々の燃焼に起因する圧力波が互いに打ち消し合う第1インターバルIn1に設定されている。さらに図9(A)には点線で、比較例として、第1ピークHApと同じ高さのピークHAp1を有するが、第1インターバルIn1よりも長い第2インターバルIn2で発生する後段燃焼部分HB1と、第1ピークHApよりも高いピークHAp1を有する前段燃焼部分HA1とを示している。 FIGS. 9A to 9C are schematic diagrams for explaining the effect of canceling combustion noise. In FIG. 9(A), a first-stage combustion portion HA having a first peak HAp having a certain heat generation rate and a second-stage combustion portion HB having a second peak HBp having the same heat generation rate as the first peak HAp. And are schematically depicted by solid lines. The interval between the first peak HAp and the second peak HBp is set to the first interval In1 in which the pressure waves resulting from each combustion cancel each other out. Further, in FIG. 9(A), as a comparative example, a second-stage combustion portion HB1 having a peak HAp1 having the same height as the first peak HAp but occurring in a second interval In2 longer than the first interval In1 is provided as a comparative example. The front-stage combustion portion HA1 having a peak HAp1 higher than the first peak HAp is shown.

図9(B)には、前段燃焼部分HAの燃焼に起因して発生する前段圧力波EAwと、後段燃焼部分HBの燃焼に起因して発生する後段圧力波EBwとが示されている。第1ピークHAp及び第2ピークHBpのピーク高さが同じであることから、前段圧力波EAwの振幅と後段圧力波EBwの振幅とは同じである。また、第1インターバルIn1は、前段圧力波EAw及び後段圧力波EBwの周期の1/2倍に設定されている。この場合、前段圧力波EAwと後段圧力波EBwとは逆位相となって互いに打ち消し合うように干渉し、その合成波EMの振幅はゼロとなる。つまり、燃焼騒音は、打ち消し効果によってキャンセルされる。 FIG. 9B shows a front pressure wave EAw generated due to the combustion of the front combustion portion HA and a rear pressure wave EBw generated due to the combustion of the rear combustion portion HB. Since the first peak HAp and the second peak HBp have the same peak height, the amplitude of the front pressure wave EAw and the amplitude of the rear pressure wave EBw are the same. In addition, the first interval In1 is set to 1/2 times the cycle of the front pressure wave EAw and the rear pressure wave EBw. In this case, the former-stage pressure wave EAw and the latter-stage pressure wave EBw have opposite phases and interfere with each other so as to cancel each other, and the amplitude of the combined wave EM becomes zero. That is, the combustion noise is canceled by the cancellation effect.

一方、前段燃焼部分HAに対して第2インターバルIn2を置いて比較例の後段燃焼部分HB1を発生させた場合、前段圧力波EAwと後段圧力波EBwとは完全な逆位相とはならない。この場合、図9(B)に示した両圧力波EAw、EBwの打ち消し効果は減退し、合成波EMは逆に増幅されてしまう部分も生じ得る。例えば、両圧力波EAw、EBwが同位相となった場合、合成波EMは両圧力波EAw、EBwが合算されて大きな振幅となる。つまり、燃焼騒音が増大してしまう。 On the other hand, when the second interval In2 is placed with respect to the front-stage combustion portion HA and the rear-stage combustion portion HB1 of the comparative example is generated, the front-stage pressure wave EAw and the rear-stage pressure wave EBw are not in completely opposite phases. In this case, the canceling effect of both the pressure waves EAw and EBw shown in FIG. 9B is diminished, and the combined wave EM may be amplified in reverse. For example, when both the pressure waves EAw and EBw have the same phase, the combined wave EM has a large amplitude by adding the both pressure waves EAw and EBw. That is, combustion noise increases.

前記打ち消し効果は、両圧力波EAw、EBwの振幅が同一であるときに最大となる。図9(C)には、比較例の前段燃焼部分HA1の燃焼に起因して発生する前段圧力波EAw1と、上述の後段圧力波EBwとが示されている。前段圧力波EAw1の振幅が後段圧力波EBwの振幅よりも大きいことから、第1インターバルIn1を採用して両者を逆位相としても、合成波EMはその差分に応じた振幅を持つ。従って、燃焼騒音の打ち消し効果は低減する。 The canceling effect becomes maximum when the amplitudes of both pressure waves EAw and EBw are the same. FIG. 9C shows the front pressure wave EAw1 generated due to the combustion of the front combustion portion HA1 of the comparative example and the above-mentioned rear pressure wave EBw. Since the amplitude of the front stage pressure wave EAw1 is larger than the amplitude of the rear stage pressure wave EBw, even if the first interval In1 is adopted and the both are in opposite phases, the combined wave EM has an amplitude corresponding to the difference. Therefore, the effect of canceling combustion noise is reduced.

以上の点に鑑みると、第1ピークHApと第2ピークHBpとの差を可及的に縮めるように、且つ、前段圧力波EAwと後段圧力波EBwとが互いに打ち消し合うインターバルとなるように、噴射設定部74がインジェクタ15の燃料噴射動作を制御することが望ましい。すなわち、燃焼騒音の打ち消し効果を発揮できる目標熱発生率特性Hsを設定し、当該目標熱発生率特性Hsを達成する燃焼が行われるよう、プレ噴射P1又はメイン噴射P2(とりわけ第1プレ噴射P11)における燃料噴射量、若しくは燃料噴射タイミングを設定させることが望ましい。 In view of the above points, in order to reduce the difference between the first peak HAp and the second peak HBp as much as possible, and to have an interval in which the front pressure wave EAw and the rear pressure wave EBw cancel each other, It is desirable that the injection setting unit 74 controls the fuel injection operation of the injector 15. That is, the target heat release rate characteristic Hs that can exert the effect of canceling the combustion noise is set, and the pre-injection P1 or the main injection P2 (particularly the first pre-injection P11 is performed so that the combustion that achieves the target heat release rate characteristic Hs is performed. It is desirable to set the fuel injection amount or the fuel injection timing in (1).

[熱発生率特性の補正の基本形]
続いて、補正部76による熱発生率特性の補正の基本形について説明する。図10(A)及び(B)は、予測部75により予測された予測熱発生率特性Hpを目標熱発生率特性Hsに近づけるための補正の基本形を示すグラフである。先ず、図10(A)は、第1ピークHAp及び第2ピークHBpのピーク値を、狙いの値に補正する例を示している。ピーク値を補正する場合、最も制御を簡略化する態様では、第1プレ噴射P11の噴射量を補正する。
[Basic form of correction of heat release rate characteristics]
Subsequently, a basic form of correction of the heat release rate characteristic by the correction unit 76 will be described. 10A and 10B are graphs showing a basic form of correction for making the predicted heat release rate characteristic Hp predicted by the predicting unit 75 closer to the target heat release rate characteristic Hs. First, FIG. 10A shows an example in which the peak values of the first peak HAp and the second peak HBp are corrected to target values. When correcting the peak value, the injection amount of the first pre-injection P11 is corrected in the mode that simplifies the control most.

図10(A)中において実線で示す熱発生率特性H1は、前段燃焼部分HAにおいてあるピーク値の第1ピークHAp1を、後段燃焼部分HBにおいてあるピーク値の第2ピークHBp1を有している。このような熱発生率特性H1を、点線で示す熱発生率特性H2に補正する場合を例示する。熱発生率特性H2が備える第1、第2ピークHAp2、HBp2は、熱発生率特性H1が有する第1、第2ピークHAp1、HBp1よりも大きいピーク値を有している。実線で示すプレ噴射P1及びメイン噴射P2の噴射量は、熱発生率特性H1に沿った燃焼を実行させることができる噴射量であるとする。 The heat release rate characteristic H1 shown by the solid line in FIG. 10(A) has a first peak HAp1 having a certain peak value in the front combustion portion HA and a second peak HBp1 having a certain peak value in the second combustion portion HB. .. A case where such a heat release rate characteristic H1 is corrected to a heat release rate characteristic H2 shown by a dotted line will be exemplified. The first and second peaks HAp2 and HBp2 included in the heat release rate characteristic H2 have peak values larger than the first and second peaks HAp1 and HBp1 included in the heat release rate characteristic H1. It is assumed that the injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 indicated by the solid line are the injection amounts capable of executing the combustion along the heat release rate characteristic H1.

この場合、補正部76は、各々第1プレ噴射P11の噴射量を、図中に点線で示す噴射P11aの噴射量に増量させる制御を行う(噴射タイミングは一定)。これにより、前段燃焼部分HAの第1ピークのピーク値を、HAp1からHAp2に上昇させることができる。また、これに追従して、後段燃焼部分HBの第2ピークのピーク値も、HBp1からHBp2に上昇させることができる。逆に、第1ピークHAp1を下げる場合には、第1プレ噴射P11の噴射量を減量させる制御を行えば良いことになる。このように、第1プレ噴射P11の噴射量を補正することで、前段、後段燃焼部分HA、HBの傾き及び第1、第2ピークHAp1、HBp1のピーク値を調整でき、ひいては当該燃焼により生じる圧力波の振幅(音圧)をコントロールすることができる。 In this case, the correction unit 76 performs control to increase the injection amount of the first pre-injection P11 to the injection amount of the injection P11a shown by the dotted line in the drawing (the injection timing is constant). As a result, the peak value of the first peak of the pre-stage combustion portion HA can be increased from HAp1 to HAp2. Further, following this, the peak value of the second peak of the latter combustion portion HB can also be increased from HBp1 to HBp2. On the contrary, when lowering the first peak HAp1, it suffices to perform control to reduce the injection amount of the first pre-injection P11. In this way, by correcting the injection amount of the first pre-injection P11, it is possible to adjust the slopes of the first-stage and second-stage combustion portions HA and HB and the peak values of the first and second peaks HAp1 and HBp1, which in turn are caused by the combustion. The amplitude (sound pressure) of the pressure wave can be controlled.

上記熱発生率特性H1、H2は、目標熱発生率特性Hs、予測熱発生率特性Hpに置換することができる。例えば、図10(A)中の実線の熱発生率特性H1が、記憶部77に記憶されている目標熱発生率特性Hs、熱発生率特性H2が、予測部75により予測された予測熱発生率特性Hpとする。そして、実線で示すプレ噴射P1及びメイン噴射P2の噴射量は、環境条件(燃焼環境要因)が定常の条件であれば、予測熱発生率特性Hpに沿った燃焼を実行させることができる噴射量であるとする。しかし、現状の環境条件では、当該噴射量を採用した場合には予測熱発生率特性Hpの如き燃焼が生じてしまうことが、予測部75により予測されているものとする。つまり、予測部75が予測した第1ピークHAp2のピーク値が、目標熱発生率特性Hsに基づく第1ピークHAp1のピーク値に対してずれている場合である。この場合、補正部76は、予測された第1ピークHAp2が目標とする第1ピークHAp1に近づくように、つまり前記ずれを解消するように、第1プレ噴射P11の噴射量を補正する。この場合は、噴射量がP11aからP11へ減量されることになる。 The heat release rate characteristics H1 and H2 can be replaced with the target heat release rate characteristic Hs and the predicted heat release rate characteristic Hp. For example, the solid heat release rate characteristic H1 in FIG. 10A is the target heat release rate characteristic Hs and the heat release rate characteristic H2 stored in the storage unit 77 are predicted by the predicting unit 75. The rate characteristic is Hp. The injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 shown by the solid line are the injection amounts that can execute combustion along the predicted heat release rate characteristic Hp if the environmental condition (combustion environment factor) is a steady condition. Suppose However, under the current environmental conditions, it is assumed that the prediction unit 75 predicts that combustion such as the predicted heat release rate characteristic Hp will occur when the injection amount is adopted. That is, it is a case where the peak value of the first peak HAp2 predicted by the prediction unit 75 is deviated from the peak value of the first peak HAp1 based on the target heat release rate characteristic Hs. In this case, the correction unit 76 corrects the injection amount of the first pre-injection P11 so that the predicted first peak HAp2 approaches the target first peak HAp1, that is, the deviation is eliminated. In this case, the injection amount is reduced from P11a to P11.

次に、図10(B)は、第1ピークHApと第2ピークHBpとのピーク間隔を、狙いの間隔に補正する例を示している。ピーク間隔を補正する場合、最も制御を簡略化する態様では、第1プレ噴射P11の噴射タイミングを補正する。 Next, FIG. 10B shows an example in which the peak interval between the first peak HAp and the second peak HBp is corrected to the target interval. When correcting the peak interval, the injection timing of the first pre-injection P11 is corrected in the mode that simplifies the control most.

図10(B)中に示す熱発生率特性H1は、前段燃焼部分HAの第1ピークHAp1と、後段燃焼部分HBの第2ピークHBp1との間に、あるピーク間隔a1を有している。このような熱発生率特性H1を、熱発生率特性H2に補正する場合を例示する。熱発生率特性H2が備える第1、第2ピークHAp2、HBp2間のピーク間隔a2は、熱発生率特性H1が有するピーク間隔a1よりも短い。実線で示すプレ噴射P1及びメイン噴射P2の噴射量は、熱発生率特性H1に沿った燃焼を実行させることができる噴射量であるとする。 The heat release rate characteristic H1 shown in FIG. 10(B) has a certain peak interval a1 between the first peak HAp1 of the pre-combustion portion HA and the second peak HBp1 of the post-combustion portion HB. A case where such a heat release rate characteristic H1 is corrected to a heat release rate characteristic H2 will be exemplified. The peak interval a2 between the first and second peaks HAp2, HBp2 of the heat release rate characteristic H2 is shorter than the peak interval a1 of the heat release rate characteristic H1. It is assumed that the injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 indicated by the solid line are the injection amounts capable of executing the combustion along the heat release rate characteristic H1.

この場合、補正部76は、第1プレ噴射P11の噴射タイミングを、図中に点線で示す噴射タイミングP11bに遅角させる制御を行う(噴射量は一定)。これにより、前段燃焼部分HAの第1ピークの発生時期を、HAp1からHAp2に遅角させることができる。これに伴い、後段燃焼部分HBの第2ピークHBp2の発生時期も変動する。ここでは、HBp1からHBp2に進角し、これによりピーク間隔a2がピーク間隔a1よりも短くなっている例を示している。逆に、第1ピークHAp1を進角させる場合には、第1プレ噴射P11の噴射タイミングを、図中に点線で示す噴射タイミングP11cに進角させる制御を行えば良いことになる。このように、第1プレ噴射P11の噴射タイミングを補正することで、前段、後段燃焼部分HA、HBの傾き及び第1、第2ピークHAp1、HBp1のピーク間隔を調整でき、ひいては当該燃焼により生じる圧力波の周波数を、図9に示した打ち消し効果が生じるようにコントロールすることが可能となる。 In this case, the correction unit 76 performs control to delay the injection timing of the first pre-injection P11 to the injection timing P11b shown by the dotted line in the figure (the injection amount is constant). This makes it possible to retard the timing of occurrence of the first peak of the front-stage combustion portion HA from HAp1 to HAp2. Along with this, the timing of occurrence of the second peak HBp2 in the latter-stage combustion portion HB also changes. Here, an example is shown in which the angle is advanced from HBp1 to HBp2, so that the peak interval a2 is shorter than the peak interval a1. On the contrary, when advancing the first peak HAp1, it is sufficient to perform control to advance the injection timing of the first pre-injection P11 to the injection timing P11c shown by the dotted line in the figure. In this way, by correcting the injection timing of the first pre-injection P11, it is possible to adjust the slopes of the first-stage and second-stage combustion portions HA and HB and the peak intervals of the first and second peaks HAp1 and HBp1 and, by extension, the combustion occurs. It is possible to control the frequency of the pressure wave so that the cancellation effect shown in FIG. 9 is produced.

図10(B)中の熱発生率特性H1、H2が、それぞれ目標熱発生率特性Hs、予測熱発生率特性Hpである場合を想定する。そして、実線で示すプレ噴射P1及びメイン噴射P2の噴射量は、環境条件(燃焼環境要因)が通常の条件であれば、予測熱発生率特性Hpに沿った燃焼を実行させることができる噴射量であるとする。しかし、現状の環境条件では、当該噴射量を採用した場合には予測熱発生率特性Hpの如き燃焼が生じてしまうことが、予測部75により予測されているものとする。つまり、予測部75が予測した第1ピークHAp2の発生時期が、目標熱発生率特性Hsに基づく第1ピークHAp1の発生時期に対してずれている場合である。この場合、補正部76は、予測された第1ピークHAp2の発生時期が目標とする第1ピークHAp1の発生時期に近づくように、つまり前記ずれを解消するように、第1プレ噴射P11の噴射タイミング量を補正する。この場合は、噴射タイミングがP11からP11cへ進角されることになる。 It is assumed that the heat release rate characteristics H1 and H2 in FIG. 10B are the target heat release rate characteristic Hs and the predicted heat release rate characteristic Hp, respectively. Then, the injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 shown by the solid line are the injection amounts capable of executing the combustion along the predicted heat release rate characteristic Hp if the environmental conditions (combustion environmental factors) are normal conditions. Suppose However, under the current environmental conditions, it is assumed that the prediction unit 75 predicts that combustion such as the predicted heat release rate characteristic Hp will occur when the injection amount is adopted. That is, the generation time of the first peak HAp2 predicted by the prediction unit 75 is shifted from the generation time of the first peak HAp1 based on the target heat generation rate characteristic Hs. In this case, the correction unit 76 performs the injection of the first pre-injection P11 so that the predicted generation timing of the first peak HAp2 approaches the target generation timing of the first peak HAp1, that is, the deviation is eliminated. Correct the timing amount. In this case, the injection timing is advanced from P11 to P11c.

なお、図10(A)、(B)に示したパターンは、熱発生率特性の補正の基本形であり、実際には双方のパターンが複合的に用いられる場合がある。例えば、第1ピークHAp及び第2ピークHBpのピーク値を狙いの値とするために、プレ噴射P1の噴射量だけではなく、噴射タイミングも変更される場合がある。同様に、ピーク発生時期を狙いの値とするために、プレ噴射P1の噴射タイミングだけではなく、噴射量も変更される場合がある。このような噴射制御例を、後記で説明する図14及び図15の具体例でも示している。 The patterns shown in FIGS. 10A and 10B are the basic forms of the correction of the heat release rate characteristic, and in practice, both patterns may be used in combination. For example, in order to set the peak values of the first peak HAp and the second peak HBp to target values, not only the injection amount of the pre-injection P1 but also the injection timing may be changed. Similarly, not only the injection timing of the pre-injection P1 but also the injection amount may be changed in order to set the peak generation timing as the target value. Such an injection control example is also shown in specific examples of FIGS. 14 and 15 described later.

[予測モデル式について]
続いて、予測部75が使用する予測モデル式の具体例について説明する。図11は、目標熱発生率特性の達成に影響を与える燃焼環境要因を説明するための模式図である。図11の左上に示すような目標熱発生率特性Hsが、記憶部77に記憶されているとする。燃焼環境要因が想定している定常範囲内であれば、プレ噴射P1(前段噴射)及びメイン噴射P2(後段噴射)を、所定の基準噴射量及び基準噴射タイミングで実行させることで、目標熱発生率特性Hsに沿った燃焼を燃焼室6で実現することができる。
[About prediction model formula]
Next, a specific example of the prediction model formula used by the prediction unit 75 will be described. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining combustion environment factors that affect the achievement of the target heat release rate characteristic. It is assumed that the target heat release rate characteristic Hs as shown in the upper left of FIG. 11 is stored in the storage unit 77. If the combustion environment factor is within the assumed steady range, the target heat generation is performed by executing the pre-injection P1 (pre-stage injection) and the main injection P2 (post-stage injection) at a predetermined reference injection amount and reference injection timing. Combustion along the rate characteristic Hs can be realized in the combustion chamber 6.

しかしながら、燃焼環境要因が定常範囲から外れた場合、燃焼室6の筒内状態量が変化する。これにより、上記基準噴射量及び基準噴射タイミングを採用しても、目標熱発生率特性Hsを得ることができない場合が生じる。例えば、図11の左下に示したような、過早着火や、着火遅れが生じる。過早着火は、混合気への着火が所期のタイミングよりも早くなる結果として、前段燃焼部分HAが高い熱発生率を持ってしまうケースである。着火遅れは、混合気への着火が所期のタイミングよりも遅れる結果、前段燃焼部分HAがほとんど消失してしまうケースである。 However, when the combustion environment factor is out of the steady range, the in-cylinder state quantity of the combustion chamber 6 changes. As a result, the target heat release rate characteristic Hs may not be obtained even if the reference injection amount and the reference injection timing are adopted. For example, premature ignition or ignition delay occurs as shown in the lower left of FIG. Premature ignition is a case where the pre-combustion portion HA has a high heat release rate as a result of the ignition of the air-fuel mixture becoming earlier than the desired timing. The ignition delay is a case in which the ignition of the air-fuel mixture is delayed from the intended timing and, as a result, the pre-stage combustion portion HA almost disappears.

筒内状態量に影響を与える主要な燃焼環境要因が、図11の右欄に列挙されているように、シリンダブロック3の壁面温度、筒内圧力、筒内温度、筒内酸素濃度、エンジン回転数(負荷)、燃料噴射量、噴射時期、噴射圧である。例えば、壁面温度、筒内圧力及び筒内温度は、外気温や外気圧、エンジ冷却水温度で変動する。また、筒内酸素濃度は、燃焼室6へ取り入れるEGRガス量などによって変化する。また、運転状態が大きく変化する際の過渡的な要因(吸気温度や過給圧等に過渡的なズレが生じる等)によっても、燃焼環境要因は変動し得る。 The main combustion environment factors that affect the in-cylinder state quantity are, as listed in the right column of FIG. 11, wall surface temperature of the cylinder block 3, cylinder pressure, cylinder temperature, cylinder oxygen concentration, engine rotation speed. Number (load), fuel injection amount, injection timing, injection pressure. For example, the wall surface temperature, the in-cylinder pressure, and the in-cylinder temperature vary depending on the outside air temperature, the outside air pressure, and the engine cooling water temperature. Further, the in-cylinder oxygen concentration changes depending on the amount of EGR gas taken into the combustion chamber 6 and the like. Further, the combustion environment factor may also change due to a transient factor (such as a transient shift in intake air temperature or supercharging pressure) when the operating state changes significantly.

図12は、熱発生率特性Hにおける前段燃焼部分HAの第1ピークHApの発生時期を予測するモデル式を説明するための図である。図12(A)に示すように、第1ピークHApの発生時期は、プレ噴射P1(本実施形態では第1プレ噴射P11)の噴射開始タイミングから、第1ピークHApが生じるまでの期間である「ピーク遅れ」にて予測される。 FIG. 12 is a diagram for explaining a model formula for predicting the generation timing of the first peak HAp of the upstream combustion portion HA in the heat release rate characteristic H. As shown in FIG. 12A, the generation timing of the first peak HAp is the period from the injection start timing of the pre-injection P1 (the first pre-injection P11 in this embodiment) to the occurrence of the first peak HAp. It is predicted by "peak delay".

図12(B)には、前記ピーク遅れの予測モデル式が示されている。ここでは、各因子の特性を、アレニウス型の予測式で表現している。式の右辺には、係数Aの他、図11の右欄に列挙された、燃料の噴射量、噴射時期、噴射圧、筒内圧力、筒内温度、壁面温度、筒内酸素濃度、エンジンの回転数が項目として挙げられている。係数Aは、右辺の値を全体的に変動させる切片である。右辺の各項目に付されている指数B〜Iは、その項目の感度を示すものであり、プラス符号のものは比例、マイナス符号のものは反比例の意味を持つ。なお、上記の項目に、エンジン油温などを加えるようにしても良い。 FIG. 12B shows the prediction model formula of the peak delay. Here, the characteristics of each factor are expressed by an Arrhenius type prediction formula. On the right side of the equation, in addition to the coefficient A, the fuel injection amount, injection timing, injection pressure, in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, wall surface temperature, in-cylinder oxygen concentration, and engine The number of rotations is listed as an item. The coefficient A is an intercept that changes the value on the right side as a whole. The indexes B to I attached to each item on the right side show the sensitivity of the item, and a plus sign means proportional and a minus sign means inversely proportional. The engine oil temperature and the like may be added to the above items.

図12(C)は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図であり、係数Aの値、及び指数B〜Iの値を示している。この結果は、燃料噴射量、噴射時期、噴射圧などの噴射に関わるパラメータについては目標熱発生率特性Hsに対応した基準値に固定する一方、外気温、外気圧、エンジ冷却水温度、EGRガス量などの状態量を変動させて多数のデータを取得し、重回帰分析により燃焼状態(熱発生率)の変動と、筒内状態変動とを関連付けたものである。当該予測モデル式による「ピーク遅れ」の予測結果(第1ピークHApが生じるクランク角)と、実測による「ピーク遅れ」との予実差は±2deg以下であることが確認されている。 FIG. 12C is a tabular diagram showing the calibration result of the prediction model formula, showing the value of the coefficient A and the values of the indexes BI. This result shows that the parameters related to the injection such as the fuel injection amount, the injection timing and the injection pressure are fixed to the reference values corresponding to the target heat release rate characteristic Hs, while the outside air temperature, the outside air pressure, the engine cooling water temperature and the EGR gas are fixed. A large amount of data is obtained by varying the state quantity such as the quantity, and the multiple regression analysis associates the variation of the combustion state (heat release rate) with the in-cylinder state variation. It has been confirmed that the predicted difference between the prediction result of the "peak delay" (the crank angle at which the first peak HAp occurs) by the prediction model formula and the actually measured "peak delay" is ±2 deg or less.

次に、第1ピークHApのピーク高さ(ピーク値)の予測モデル式について、図13を参照して説明する。第1ピークHApのピーク高さは、図12に示した「ピーク遅れ」の予測モデル式と、公知の燃焼効率予測モデル式との組合せによって表現することができる。図13(A)及び(B)は、噴射(本実施形態ではプレ噴射)に起因するピーク高さ(前段燃焼のピーク高さ)に影響を与える要因を示す図である。 Next, the prediction model formula of the peak height (peak value) of the first peak HAp will be described with reference to FIG. The peak height of the first peak HAp can be expressed by a combination of the “peak delay” prediction model formula shown in FIG. 12 and a known combustion efficiency prediction model formula. 13A and 13B are diagrams showing factors that affect the peak height (the peak height of the pre-stage combustion) resulting from the injection (pre-injection in this embodiment).

図13(A)に示すように、燃焼室6内での燃焼効率が一定であるとしても、「ピーク遅れ」の変動によって、熱発生率特性のピーク高さは変動する。例えば、噴射タイミングをP11→P12→P13と遅角させた場合(「ピーク遅れ」の変動)、燃焼効率が一定であっても、ピーク高さがh1→h2→h3と高くなるように変動する。また、図13(B)に示すように、「ピーク遅れ」を固定したとしても、燃焼効率が変化すると熱発生率特性のピーク高さは変動する。例えば、噴射タイミングを同じP11、P12、P13に設定しても、燃焼効率がP11→P12→P13の順で良好となる場合、ピーク高さがh1→h2→h3と高くなるように変動する。 As shown in FIG. 13A, even if the combustion efficiency in the combustion chamber 6 is constant, the peak height of the heat release rate characteristic fluctuates due to the fluctuation of the “peak delay”. For example, when the injection timing is retarded as P11→P12→P13 (variation of “peak delay”), even if the combustion efficiency is constant, the peak height fluctuates to be higher as h1→h2→h3. .. Further, as shown in FIG. 13B, even if the “peak delay” is fixed, the peak height of the heat release rate characteristic changes when the combustion efficiency changes. For example, even if the injection timings are set to the same P11, P12, and P13, if the combustion efficiency becomes good in the order of P11→P12→P13, the peak height fluctuates to become higher, h1→h2→h3.

図13(C)には、前記ピーク高さの予測モデル式が示されている。図12(B)と同様に、各因子の特性を、アレニウス型の予測式で表現している。式の右辺には、係数Aの他、上述の「ピーク遅れ」及び燃焼効率と、ピーク高さの絶対値に影響を与えるエンジン回転数、噴射量とが、項目として挙げられている。図13(D)は、図13(C)の予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。図13(D)には、各項目の値を振って得た多数のデータを重回帰分析して得た係数Aの値、及び指数B〜Eの値を示されている。当該予測モデル式による「ピーク高さ」の予測結果(第1ピークHApが生じる熱発生率)と、実測による「ピーク高さ」との予実差は±2deg以下であることが確認されている。 FIG. 13C shows a prediction model formula for the peak height. Similar to FIG. 12B, the characteristics of each factor are expressed by an Arrhenius type prediction formula. On the right side of the equation, in addition to the coefficient A, the above-mentioned “peak delay” and combustion efficiency, and the engine speed and injection amount that affect the absolute value of the peak height are listed as items. FIG. 13D is a table format showing the calibration result of the prediction model formula of FIG. 13C. FIG. 13D shows the value of the coefficient A and the values of the indexes B to E obtained by multiple regression analysis of a large number of data obtained by waving the values of the respective items. It has been confirmed that the prediction difference between the “peak height” prediction result (heat generation rate at which the first peak HAp occurs) by the prediction model formula and the actually measured “peak height” is ±2 deg or less.

図12(B)及び図13(C)に例示したような予測モデル式が、予め記憶部77に格納される。予測部75は、記憶部77から予測モデル式を読み出し、現状の環境条件における第1ピークHApの発生時期及びピーク値の予測演算を行うものである。 The prediction model formulas illustrated in FIGS. 12B and 13C are stored in the storage unit 77 in advance. The prediction unit 75 reads the prediction model formula from the storage unit 77 and performs a prediction calculation of the occurrence time and peak value of the first peak HAp under the current environmental conditions.

[EGR弁の開度が変更された場合における制御]
次に、プロセッサ70の燃料噴射制御部71により実行される燃料噴射制御において、EGR弁45の開度が変更された場合の制御について説明する。
[Control when the opening of the EGR valve is changed]
Next, in the fuel injection control executed by the fuel injection control unit 71 of the processor 70, the control when the opening degree of the EGR valve 45 is changed will be described.

まず、図14(A)〜(C)から図17にしたがって、EGR弁45の開度が小さくされた場合の制御について説明する。図14(A)には、EGR弁45の開度が変更される前の設定(ベース設定)における燃焼室6内の熱発生率特性Hを示す。 First, the control when the opening degree of the EGR valve 45 is reduced will be described with reference to FIGS. 14(A) to 14(C) to FIG. FIG. 14A shows the heat release rate characteristic H in the combustion chamber 6 in the setting (base setting) before the opening degree of the EGR valve 45 is changed.

このベース設定において、プレ噴射P1とメイン噴射P2の噴射時期及び噴射量は、プレ噴射P1の燃焼音周波数とメイン噴射P2の燃焼周波数が互いに相殺されて、燃焼騒音が抑制されるように設定されている。すなわち、ベース設定においては、プレ噴射P1による熱発生率ピークHAp(第1ピーク)の発生からメイン噴射P2による熱発生率ピークHBp(第2ピーク)の発生までの時間間隔(ピーク間隔)は、燃焼音の周期の略1/2となるように(プレ噴射P1による燃焼の燃焼音とメイン噴射P2による燃焼の燃焼音が反対位相となるように)に設定されており、また各噴射による熱発生率のピーク高さ(ピークHAp及びHBpの高さ)は、大きく異なる値とならないように設定されている。これにより、プレ噴射P1による燃焼音とメイン噴射P2による燃焼音は互いに相殺されて、燃焼騒音が低減されるようになっている(図9参照)。 In this base setting, the injection timings and injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 are set so that the combustion sound frequency of the pre-injection P1 and the combustion frequency of the main injection P2 cancel each other out and the combustion noise is suppressed. ing. That is, in the base setting, the time interval (peak interval) from the generation of the heat release rate peak HAp (first peak) by the pre-injection P1 to the generation of the heat release rate peak HBp (second peak) by the main injection P2 is: The combustion sound is set to be approximately 1/2 of the cycle (the combustion sound of the combustion by the pre-injection P1 and the combustion sound of the combustion by the main injection P2 have opposite phases), and the heat from each injection is set. The peak heights of the occurrence rates (heights of the peaks HAp and HBp) are set so as not to be greatly different values. As a result, the combustion noise of the pre-injection P1 and the combustion noise of the main injection P2 cancel each other out, and the combustion noise is reduced (see FIG. 9).

なお、プレ噴射P1で噴射される燃料は、予混合圧縮着火燃焼を行うものであり、筒内温度(燃焼室6の温度)が十分に上昇していない段階で噴射され、噴射後の燃焼室6の圧縮による温度上昇により着火し燃焼する。したがって、プレ噴射P1による燃焼において、熱発生率のピークHApが現れるタイミング(クランク角)には、燃料噴射のタイミング(クランク角)からの遅れ(ピーク遅れ)が生じることになる。一方、メイン噴射P2は、エンジンの圧縮上死点(TDC)付近で噴射されるもので、燃焼室6内の温度が十分に高まった後に噴射がなされ、噴射された燃料は拡散燃焼していくことになる。 The fuel injected in the pre-injection P1 performs premixed compression ignition combustion, and is injected when the in-cylinder temperature (the temperature of the combustion chamber 6) has not risen sufficiently, and the fuel is injected in the combustion chamber after injection. Due to the temperature rise due to compression of No. 6, it ignites and burns. Therefore, in the combustion by the pre-injection P1, the timing (crank angle) at which the peak HAp of the heat generation rate appears has a delay (peak delay) from the timing (crank angle) of fuel injection. On the other hand, the main injection P2 is injected near the compression top dead center (TDC) of the engine, and is injected after the temperature in the combustion chamber 6 has risen sufficiently, and the injected fuel is diffused and burned. It will be.

このような状態から、車両を加速させるためにアクセルを踏み込むと、目標トルクの増大により目標燃料噴射量が大きくなり、燃焼に必要な酸素濃度が高くなる。このため、燃焼室6内の酸素濃度を高めるべく、EGR装置44のEGR弁45の開度が小さくされ、燃焼室6内へのEGRガスの流入量が制限される。この結果、燃焼室6内の酸素濃度が上昇する一方、高温のEGRガスの流入が制限される結果、燃焼室6内のガス温度(筒内ガス温度)は低下することになる。 From this state, when the accelerator is depressed to accelerate the vehicle, the target fuel injection amount increases due to the increase in the target torque, and the oxygen concentration required for combustion increases. Therefore, in order to increase the oxygen concentration in the combustion chamber 6, the opening degree of the EGR valve 45 of the EGR device 44 is reduced and the inflow amount of EGR gas into the combustion chamber 6 is limited. As a result, the oxygen concentration in the combustion chamber 6 increases, while the inflow of high-temperature EGR gas is restricted, so that the gas temperature in the combustion chamber 6 (cylinder gas temperature) decreases.

このようにEGR弁45の開度が小さくされたとき、燃焼室6内の酸素濃度は、変更された目標燃料噴射量に適合した濃度まで急激に上昇することはなく、徐々に上昇していくことになる(EGR弁45と燃焼室6との吸気通路30の距離分だけ酸素濃度変化が遅れる)ので、増量された目標燃料噴射量での燃料噴射は、酸素濃度が十分に高くなる前に噴射されることによる未燃ガスの発生を防止するために、EGR弁45の開度変更から時間間隔をもって開始されることになる。この結果、EGR弁45の開度が小さくされてから、新たな目標燃料噴射量での燃料噴射制御が開始されるまでの期間中、燃料噴射量やエンジン回転数といったパラメータは一定のまま、燃焼室6内の酸素濃度及び筒内ガス温度だけが徐々に変化する場面が生じることになる。 When the opening degree of the EGR valve 45 is reduced in this way, the oxygen concentration in the combustion chamber 6 does not suddenly increase to a concentration that matches the changed target fuel injection amount, but gradually increases. Therefore (the oxygen concentration change is delayed by the distance of the intake passage 30 between the EGR valve 45 and the combustion chamber 6), the fuel injection with the increased target fuel injection amount is performed before the oxygen concentration becomes sufficiently high. In order to prevent the generation of unburned gas due to the injection, it is started at a time interval after the opening degree of the EGR valve 45 is changed. As a result, during the period from when the opening degree of the EGR valve 45 is reduced to when the fuel injection control with the new target fuel injection amount is started, the parameters such as the fuel injection amount and the engine speed remain constant and the combustion is performed. A situation occurs in which only the oxygen concentration in the chamber 6 and the in-cylinder gas temperature gradually change.

このようなEGR弁45の開度変更直後の期間においては、プレ噴射P1の噴射開始から熱発生率ピークHApが現れるまでのピーク遅れは、図14(B)に示されるように、図14(A)に示すEGR弁開度変更前よりも長くなる。 In the period immediately after changing the opening degree of the EGR valve 45, the peak delay from the injection start of the pre-injection P1 to the appearance of the heat release rate peak HAp is as shown in FIG. 14(B). It becomes longer than before the EGR valve opening degree change shown in A).

詳しく説明すると、EGR弁45の開度が小さくなると、燃焼室6内の酸素濃度が上昇する一方、燃焼室6内のガス温度(筒内ガス温度)は低下するが、酸素濃度上昇は、ピーク遅れを短くするように作用し、筒内ガス温度低下は、ピーク遅れを長くするように作用する。この関係は、上述したアレニウス型予測式(図12及び図13参照)から知られるものである。 More specifically, when the opening degree of the EGR valve 45 decreases, the oxygen concentration in the combustion chamber 6 rises, while the gas temperature (cylinder gas temperature) in the combustion chamber 6 falls, but the oxygen concentration rises at the peak. It acts to shorten the delay, and the decrease in in-cylinder gas temperature acts to lengthen the peak delay. This relationship is known from the above-mentioned Arrhenius type prediction formula (see FIGS. 12 and 13).

図15は、アレニウス型予測式を用いて算出された、酸素濃度及び筒内ガス温度の変化率に対する着火遅れ(ピーク遅れ)の変化率の関係を示すグラフである。図15のグラフbに示されるように、筒内ガス温度が低下すると着火遅れは大きくなり、図15のグラフcに示されるように、酸素濃度が上昇すると着火遅れが小さくなることが分かる。 FIG. 15 is a graph showing the relationship of the change rate of the ignition delay (peak delay) with respect to the change rates of the oxygen concentration and the in-cylinder gas temperature, which are calculated using the Arrhenius type prediction formula. As shown in the graph b in FIG. 15, it can be seen that the ignition delay increases as the in-cylinder gas temperature decreases, and as shown in the graph c in FIG. 15, the ignition delay decreases as the oxygen concentration increases.

この場合、グラフbとグラフcの傾きを比較すると分かるように、筒内ガス温度低下の着火遅れに対する影響は、酸素濃度上昇の着火遅れに対する影響よりも大きいので、EGR弁45の開度が小さくされ、EGRガスの流入量が減少すると、より影響の大きい筒内ガス温度の低下の影響で、ピーク遅れが長くなることになる。 In this case, as can be seen by comparing the slopes of the graph b and the graph c, the influence of the decrease in the in-cylinder gas temperature on the ignition delay is larger than the influence of the increase in the oxygen concentration on the ignition delay, so the opening of the EGR valve 45 is small. When the inflow amount of the EGR gas is reduced, the peak delay becomes longer due to the influence of the lowering of the in-cylinder gas temperature, which has a greater influence.

以上のように、EGR弁45の開度が小さくされた場合、プレ噴射P1の噴射におけるピーク遅れが大きくなるのに対して、拡散燃焼であるメイン噴射P2による燃焼のピーク発生のタイミングは大きく変動することはないので、プレ噴射P1とメイン噴射P2による燃焼の熱発生率ピークのピーク間隔(時間間隔)は、EGR弁開度変更前から変動してしまう。このため、プレ噴射P1による燃焼の燃焼音とメイン噴射P2による燃焼の燃焼音は、互いに相殺し合う関係(1/2周期だけずれて、反対位相となる関係)ではなくなってしまうので、燃焼騒音抑制ができなくなってしまう。 As described above, when the opening degree of the EGR valve 45 is made small, the peak delay in the injection of the pre-injection P1 becomes large, whereas the timing of the peak generation of combustion by the main injection P2, which is diffusion combustion, fluctuates greatly. Therefore, the peak interval (time interval) of the heat release rate peaks of the combustion by the pre-injection P1 and the main injection P2 varies from before the EGR valve opening degree change. For this reason, the combustion noise of the combustion by the pre-injection P1 and the combustion noise of the combustion by the main injection P2 are no longer in a relationship of canceling each other (a relationship of being shifted by 1/2 cycle and having an opposite phase). It becomes impossible to control.

これに対して、本制御では、プレ噴射P1とメイン噴射P2の噴射時期及び噴射量を補正することにより対処する。詳しく説明すると、まず噴射時期の補正として、図14(C)に示すように、ベース設定におけるメイン噴射P2のタイミングを維持しつつ、プレ噴射P1の噴射時期をベース設定から進角させることにより、プレ噴射P1による燃焼の熱発生率ピークHApが現れるタイミングを遅角させ、EGR弁開度変更前のタイミングに近づける。この場合、プレ噴射P1の噴射開始時期の進角量は、プレ噴射の噴射時期の進角に起因する熱発生率のピークの発生時期の進角量が、EGR弁45の開度が小さくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率のピークの発生時期の遅角量よりも小さくなるように設定され、プレ噴射の進角量が過大となることが防止される。 On the other hand, in the present control, the injection timing and the injection amount of the pre-injection P1 and the main injection P2 are corrected to cope with this. More specifically, as a correction of the injection timing, first, as shown in FIG. 14C, by advancing the injection timing of the pre-injection P1 from the base setting while maintaining the timing of the main injection P2 in the base setting, The timing at which the heat release rate peak HAp of combustion due to the pre-injection P1 appears is retarded so as to approach the timing before the change of the EGR valve opening. In this case, the advance amount of the injection start timing of the pre-injection P1 is set such that the advance amount of the peak of the heat release rate due to the advance angle of the injection timing of the pre-injection is set to the opening degree of the EGR valve 45. It is set so as to be smaller than the retard amount of the peak timing of the heat release rate due to the pre-injection, and the advance amount of the pre-injection is prevented from becoming excessive.

これにより、プレ噴射P1とメイン噴射P2による燃焼の熱発生率ピークのピーク間隔(時間間隔)をEGR弁開度変更前に近づけて、プレ噴射P1による燃焼の燃焼音周波数とメイン噴射P2による燃焼の燃焼音周波数を、互いに相殺し合う関係(1/2周期だけずれて、反対位相となる関係)に戻す。一方、メイン噴射P2の噴射時期は変更されることはないので、メイン噴射P2による拡散燃焼は、ベース設定で予定された通りの適切な特性のものとなる。 As a result, the peak interval (time interval) of the heat release rate peaks of the combustion by the pre-injection P1 and the main injection P2 is brought closer to before the EGR valve opening degree is changed, and the combustion sound frequency of the combustion by the pre-injection P1 and the combustion by the main injection P2 are made. The combustion sound frequencies of (1) and (2) are returned to the relationship of canceling each other (the relationship of being shifted by 1/2 cycle and having opposite phases). On the other hand, since the injection timing of the main injection P2 is not changed, the diffusion combustion by the main injection P2 has appropriate characteristics as scheduled in the base setting.

このように、本制御では、プレ噴射P1の噴射時期を進角させる制御を行うが、これだけでは、ピーク遅れが増大した状態が維持されたままであり、プレ噴射P1による熱発生率ピークHApの高さは、EGR弁開度変更前よりも低くなっている。このため、プレ噴射P1による熱発生率ピークHApの高さは、メイン噴射P2による熱発生率ピークHBpの高さよりも低くなってしまい、メイン噴射P2による燃焼の燃焼音を相殺するには不十分な大きさとなっている。 As described above, in the present control, the control for advancing the injection timing of the pre-injection P1 is performed, but with this alone, the state in which the peak delay is increased is maintained and the high heat release rate peak HAp due to the pre-injection P1 is maintained. This is lower than before the EGR valve opening was changed. Therefore, the height of the heat release rate peak HAp by the pre-injection P1 becomes lower than the height of the heat release rate peak HBp by the main injection P2, which is insufficient to cancel the combustion noise of the combustion by the main injection P2. It has a large size.

図16には、ピーク遅れの変化率に対する熱発生率のピーク高さの変化率の関係(アレニウス型予測式で算出される関係)を示す。図16のグラフeに示されるように、ピーク遅れが増大すると、熱発生率のピーク高さは小さくなる。 FIG. 16 shows the relationship (relationship calculated by the Arrhenius type prediction formula) of the change rate of the peak height of the heat generation rate with respect to the change rate of the peak delay. As shown in the graph e of FIG. 16, when the peak delay increases, the peak height of the heat release rate decreases.

そこで、本制御では、プレ噴射P1の噴射時期を進角させる補正に加えて、噴射量についての補正として、プレ噴射P1の噴射量を所定量だけ増大し、メイン噴射P2の噴射量をプレ噴射P1の増大量だけ少なくする補正を行う。この場合、プレ噴射P1の噴射量の増大量は、この増大量に起因する熱発生率ピークの上昇量がプレ噴射P1の噴射時期の進角に起因する熱発生率ピークの下降量を超えない範囲で、上記増大量に起因する熱発生率ピークの上昇量がプレ噴射P1の噴射時期の進角に起因する熱発生率ピークの下降量と略一致するように設定される。 Therefore, in the present control, in addition to the correction for advancing the injection timing of the pre-injection P1, as the correction for the injection amount, the injection amount of the pre-injection P1 is increased by a predetermined amount, and the injection amount of the main injection P2 is increased. Correction is performed to reduce the increase amount of P1. In this case, the increase amount of the injection amount of the pre-injection P1 does not exceed the decrease amount of the heat generation rate peak due to the advance of the injection timing of the pre-injection P1. Within the range, the increase amount of the heat release rate peak resulting from the increase amount is set to be substantially equal to the fall amount of the heat release rate peak resulting from the advance of the injection timing of the pre-injection P1.

このような噴射量の補正により、プレ噴射P1とメイン噴射P2の総噴射量を一定に保ちつつ、プレ噴射P1による熱発生率ピークHApの高さをメイン噴射P2による熱発生率ピークHBpの高さに近づけることができる。すなわち、プレ噴射P1による燃焼の燃焼音の振幅とメイン噴射P2による燃焼の振幅を近づけることができる。また、プレ噴射P1の噴射量の増大量が過大となることも防止されるので、熱発生率のピークは、EGR弁開度変更前よりも高くなり過ぎることはなく、EGR弁開度変更前の高さに適切に近づけることができる。 By such correction of the injection amount, while maintaining the total injection amount of the pre-injection P1 and the main injection P2 constant, the height of the heat release rate peak HAp due to the pre-injection P1 is increased to the heat release rate peak HBp due to the main injection P2. You can get closer to that. That is, the amplitude of the combustion sound of the combustion by the pre-injection P1 and the amplitude of the combustion by the main injection P2 can be made close to each other. Further, since the increase in the injection amount of the pre-injection P1 is also prevented from becoming excessively large, the peak of the heat release rate does not become higher than that before the change of the EGR valve opening, and the peak of the heat release rate before the change of the EGR valve opening Can be appropriately approached to the height of.

なお、図16のグラフdには、プレ噴射の噴射量の変化率に対する熱発生率のピーク高さの変化率の関係(アレニウス型予測式で算出される関係)を示す。図示されるように、プレ噴射量を増大することにより、熱発生率のピーク高さは高くなっていく。 Note that the graph d in FIG. 16 shows the relationship between the rate of change in the peak height of the heat release rate and the rate of change in the injection amount of pre-injection (the relationship calculated by the Arrhenius-type prediction equation). As shown in the figure, the peak height of the heat release rate increases as the pre-injection amount increases.

このように、本制御によれば、EGR弁45の開度が小さくされた時には、新たな目標燃料噴射量の噴射が開始される(新たな目標燃料噴射量に基づく制御が開始される)までの期間中、メイン噴射P2の噴射時期を維持しつつ、プレ噴射P1の噴射時期を進角させるとともに、プレ噴射P1の噴射量を所定量増大させ、メイン噴射P2の噴射量をプレ噴射P1の増大量だけ減量するようにしているので、EGR弁開度変更後にも、プレ噴射P1による燃焼の燃焼音とメイン噴射P2による燃焼の燃焼音を互いに相殺される関係とでき、燃焼騒音は適切に抑制される。また、プレ噴射P1とメイン噴射P2を併せた熱発生率特性を、EGR弁開度変更前に近づけることができ、熱発生率波形の面積変化を抑制できるので、熱効率の悪化も抑制することができる。 As described above, according to the present control, when the opening degree of the EGR valve 45 is reduced, the injection of the new target fuel injection amount is started (the control based on the new target fuel injection amount is started). During the period of, while maintaining the injection timing of the main injection P2, the injection timing of the pre-injection P1 is advanced, the injection amount of the pre-injection P1 is increased by a predetermined amount, and the injection amount of the main injection P2 is changed to that of the pre-injection P1. Since the amount of increase is decreased, even after the EGR valve opening is changed, the combustion noise of the combustion by the pre-injection P1 and the combustion noise of the combustion by the main injection P2 can be offset from each other, and the combustion noise can be appropriately adjusted. Suppressed. Further, the heat release rate characteristics that combine the pre-injection P1 and the main injection P2 can be made close to before the EGR valve opening is changed, and since the area change of the heat release rate waveform can be suppressed, deterioration of thermal efficiency can also be suppressed. it can.

図17には、EGR弁45の開度が小さくされた場合における制御をタイミングチャートで示す。タイミングチャートに示されるように、本制御は、アクセルが踏み込まれる結果、目標燃料噴射量が増量され、EGR弁45の開度が小さくされたタイミングで実行される。EGR弁開度が小さくされると、実噴射量が目標燃料噴射量に切り換わるまでの期間中に、燃焼室6内の酸素濃度は徐々に増加していき、筒内ガス温度は徐々に低下していく。これに対して、EGR弁開度変更から目標燃料噴射量での噴射開始までの期間中、メイン噴射の時期を維持しつつ、プレ噴射の噴射時期を進角するとともに、プレ噴射の噴射量を所定量Dだけ増大し、メイン噴射の噴射量を所定量Dと同量だけ減量する制御が実行される。 FIG. 17 is a timing chart showing the control when the opening degree of the EGR valve 45 is reduced. As shown in the timing chart, this control is executed at the timing when the target fuel injection amount is increased and the opening degree of the EGR valve 45 is decreased as a result of the accelerator being depressed. When the EGR valve opening is reduced, the oxygen concentration in the combustion chamber 6 gradually increases and the in-cylinder gas temperature gradually decreases until the actual injection amount switches to the target fuel injection amount. I will do it. On the other hand, during the period from the change of the EGR valve opening degree to the start of injection at the target fuel injection amount, while advancing the injection timing of the pre-injection while maintaining the timing of the main injection, A control is executed to increase the injection amount by a predetermined amount D and decrease the injection amount of the main injection by the same amount as the predetermined amount D.

次に、図18及び図19にしたがって、EGR弁45の開度が大きくされた場合の制御について説明する。図18の上段、中段、下段には、それぞれ、ベース設定、EGRガス量の減量時(EGR弁45の開度が小さくされたとき)、EGRガス量の増量時(EGR弁45の開度が大きくされたとき)におけるプレ噴射P11、中段噴射P12及びメイン噴射P2の噴射タイミングを示している。 Next, control when the opening degree of the EGR valve 45 is increased will be described with reference to FIGS. 18 and 19. In the upper, middle, and lower stages of FIG. 18, the base setting, the EGR gas amount is decreased (when the EGR valve 45 opening is decreased), and the EGR gas amount is increased (the EGR valve 45 opening is set, respectively). The injection timings of the pre-injection P11, the middle-stage injection P12, and the main injection P2 (when increased) are shown.

なお、本実施形態においては、前段噴射として、プレ噴射P11と中段噴射P12が実行されるようになっている。中段噴射P12は、噴射された燃料がプレ噴射P11による燃焼熱で燃焼するものであり、噴射量も少なく、燃焼音に対する影響は小さいものである。したがって、本制御では、プレ噴射P11とメイン噴射P2を制御対象とし、中段噴射P12は制御対象としていない(ベース設定から設定変更しない)。 In this embodiment, the pre-injection P11 and the middle-stage injection P12 are executed as the pre-stage injection. In the middle-stage injection P12, the injected fuel is burned by the combustion heat of the pre-injection P11, the injection amount is small, and the influence on the combustion noise is small. Therefore, in this control, the pre-injection P11 and the main injection P2 are the control targets, and the middle-stage injection P12 is not the control target (the setting is not changed from the base setting).

EGR弁45の開度が大きくされる場合には、上述のEGR弁45の開度が小さくされる場合と正反対の現象が生じることになるので、EGE弁開度が小さくされる場合と正反対の制御が実行されることになる。詳しく説明すると、減速時に目標燃料噴射量が小さくされると、EGR弁45の開度が大きくされ、燃焼室6内の酸素濃度が低下して、筒内ガス温度が上昇するが、プレ噴射P11の噴射開始から熱発生率ピークが現れるまでのピーク遅れ(着火遅れ)は、より影響の大きな筒内ガス温度の上昇の影響で、EGR弁開度変更前よりも短くなる。 When the opening degree of the EGR valve 45 is increased, a phenomenon opposite to the case where the opening degree of the EGR valve 45 is decreased occurs. Therefore, the phenomenon is opposite to the case where the EGE valve opening degree is decreased. Control will be executed. More specifically, when the target fuel injection amount is reduced during deceleration, the opening degree of the EGR valve 45 is increased, the oxygen concentration in the combustion chamber 6 is reduced, and the in-cylinder gas temperature rises. The peak delay (ignition delay) from the start of the injection to the appearance of the heat release rate peak is shorter than that before the change of the EGR valve opening degree due to the influence of the rise in the in-cylinder gas temperature, which has a greater effect.

そこで、本制御においては、図18の下段に示すように、メイン噴射P2(及び中段噴射P12)の噴射時期を維持しつつ、プレ噴射P11の噴射時期を遅角させることにより、プレ噴射P11による燃焼の熱発生率ピークが現れるタイミングをEGR弁開度変更前に近づける。これにより、プレ噴射P11とメイン噴射P2による燃焼の熱発生率ピークのピーク間隔(時間間隔)をEGR弁開度変更前に近づけて、プレ噴射P1による燃焼の燃焼とメイン噴射P2による燃焼の燃焼音を、互いに相殺し合う関係(1/2周期だけずれて、反対位相となる関係)に戻す。なお、この場合、プレ噴射P1の噴射開始時期の遅角量は、プレ噴射の噴射時期の遅角に起因する熱発生率のピークの発生時期の遅角量が、EGR弁45の開度が大きくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率のピークの発生時期の進角量よりも小さくなるように設定され、プレ噴射の遅角量が過大となることが防止される。 Therefore, in this control, as shown in the lower part of FIG. 18, the injection timing of the pre-injection P11 is retarded while maintaining the injection timing of the main injection P2 (and the middle-stage injection P12). The timing at which the heat release rate peak of combustion appears is close to that before the change of the EGR valve opening. Thereby, the peak interval (time interval) of the heat release rate peaks of the combustion by the pre-injection P11 and the main injection P2 is brought close to before the EGR valve opening degree is changed, and the combustion of the combustion by the pre-injection P1 and the combustion of the combustion by the main injection P2 are performed. The sounds are returned to the relationship of canceling each other (the relationship of being shifted by 1/2 cycle and having opposite phases). In this case, the retard amount of the injection start timing of the pre-injection P1 is the retard amount of the peak generation timing of the heat release rate due to the retard angle of the injection timing of the pre-injection, and the opening degree of the EGR valve 45 is It is set to be smaller than the advance amount of the generation timing of the peak of the heat release rate due to the pre-injection due to the increase in the pre-injection, and the pre-injection retard amount is prevented from becoming excessive.

また、この場合、プレ噴射P11の噴射量を変更しないままであると、プレ噴射P11による熱発生率ピークの高さは高くなってしまうので、プレ噴射P11の噴射量を所定量だけ減少し、メイン噴射P2の噴射量をこの減少量だけ増大する補正を行う。この場合、プレ噴射P1の噴射量の減少量は、この減少量に起因する熱発生率ピークの下降量がプレ噴射P1の噴射時期の遅角に起因する熱発生率ピークの上昇量を超えない範囲で、上記減少量に起因する熱発生率ピークの下降量がプレ噴射P1の噴射時期の遅角に起因する熱発生率ピークの上昇量と略一致するように設定される。 Further, in this case, if the injection amount of the pre-injection P11 remains unchanged, the height of the heat generation rate peak due to the pre-injection P11 becomes high, so the injection amount of the pre-injection P11 is reduced by a predetermined amount, Correction is performed to increase the injection amount of the main injection P2 by this decrease amount. In this case, the amount of decrease in the injection amount of the pre-injection P1 does not exceed the amount of decrease in the heat generation rate peak resulting from this decrease amount than the amount of increase in the heat generation rate peak resulting from the retardation of the injection timing of the pre-injection P1. Within the range, the decrease amount of the heat release rate peak due to the decrease amount is set to substantially match the increase amount of the heat release rate peak due to the retard of the injection timing of the pre-injection P1.

これにより、プレ噴射P11とメイン噴射P2の総噴射量を一定に保ちつつ、プレ噴射P11による熱発生率ピークの高さを低くし(図16のグラフd参照)、プレ噴射P11による熱発生率ピークの高さを、メイン噴射P2による熱発生率ピークの高さに近づけることができる。また、プレ噴射P1の噴射量の減少量が過大となることも防止されるので、熱発生率のピークは、EGR弁開度変更前よりも低くなり過ぎることはなく、EGR弁開度変更前の高さに適切に近づけることができる。 As a result, while maintaining the total injection amount of the pre-injection P11 and the main injection P2 constant, the height of the heat release rate peak due to the pre-injection P11 is lowered (see the graph d in FIG. 16), and the heat release rate due to the pre-injection P11. The height of the peak can be brought close to the height of the heat release rate peak due to the main injection P2. Further, since the reduction amount of the injection amount of the pre-injection P1 is also prevented from becoming excessively large, the peak of the heat release rate does not become too lower than that before the change of the EGR valve opening degree, and before the change of the EGR valve opening degree. Can be appropriately approximated to the height of.

以上のような制御により、EGR弁45の開度が大きくなった場合においても、プレ噴射P11とメイン噴射P2による燃焼の熱発生率は、ピーク間隔とピーク高さが最適に調整されるので、プレ噴射P11による燃焼の燃焼音とメイン噴射P2による燃焼の燃焼音は互いに相殺され、燃焼騒音は適切に抑制される。また、プレ噴射P11とメイン噴射P2を併せた熱発生率特性をEGR弁開度変更前に近づけることができるので、熱効率の悪化も抑制することができる。 By the control as described above, even when the opening degree of the EGR valve 45 becomes large, the peak interval and the peak height of the heat release rate of combustion by the pre-injection P11 and the main injection P2 are optimally adjusted. The combustion noise of combustion by the pre-injection P11 and the combustion noise of combustion by the main injection P2 cancel each other out, and the combustion noise is appropriately suppressed. In addition, since the heat release rate characteristics of the pre-injection P11 and the main injection P2 can be brought close to before the EGR valve opening degree is changed, deterioration of thermal efficiency can be suppressed.

図19には、EGR弁45の開度が大きくなった場合の制御をタイミングチャートで示す。タイミングチャートに示されるように、本制御は、アクセル踏込量が小さくされることにより、目標燃料噴射量が減量され、EGR弁45の開度が大きくされたタイミングで実行される。EGR弁開度が大きくなると、実噴射量が目標燃料噴射量に切り換わるまでの期間中に、燃焼室6内の酸素濃度は徐々に減少していき、筒内ガス温度は徐々に上昇していく。これに対して、EGR弁開度変更から目標燃料噴射量での噴射開始までの期間中、メイン噴射の時期を維持しつつ、プレ噴射の噴射時期を遅角するとともに、プレ噴射の噴射量を所定量Dだけ減量し、メイン噴射の噴射量を所定量Dと同量だけ増量する制御が実行される。 FIG. 19 is a timing chart showing the control when the opening degree of the EGR valve 45 becomes large. As shown in the timing chart, this control is executed at a timing when the accelerator depression amount is reduced, the target fuel injection amount is reduced, and the opening degree of the EGR valve 45 is increased. When the EGR valve opening becomes large, the oxygen concentration in the combustion chamber 6 gradually decreases and the in-cylinder gas temperature gradually increases until the actual injection amount is switched to the target fuel injection amount. Go On the other hand, during the period from the change of the EGR valve opening to the start of injection at the target fuel injection amount, the injection timing of the pre-injection is retarded while the injection timing of the pre-injection is retarded while maintaining the timing of the main injection. The control is executed to decrease the predetermined amount D and increase the injection amount of the main injection by the same amount as the predetermined amount D.

次に、図20にしたがって、EGR弁45の開度が大きくなった時の制御において、算出されたプレ噴射P11の進角量が所定の進角限界を超えてしまう場合の制御を説明する。ここで、進角限界は、筒内温度が十分に上昇していない段階での噴射を防止するために設定されているもので、進角限界を超えたタイミングで噴射がなされると、噴射された燃料がシリンダの壁面に付着してしまう虞がある。このため、本制御においては、プレ噴射P11を複数に分割することにより、1回の噴射量を少なくし、噴射された燃料がシリンダの壁面に付着してしまう虞を低減するようにしている。 Next, with reference to FIG. 20, in the control when the opening degree of the EGR valve 45 becomes large, the control in the case where the calculated advance amount of the pre-injection P11 exceeds the predetermined advance limit will be described. Here, the advance limit is set to prevent injection at a stage where the in-cylinder temperature has not risen sufficiently, and when the injection is performed at a timing exceeding the advance limit, the injection is performed. The fuel may adhere to the wall surface of the cylinder. For this reason, in this control, the pre-injection P11 is divided into a plurality of parts to reduce the amount of one injection and reduce the risk of the injected fuel adhering to the wall surface of the cylinder.

図20に示す実施形態では、上段に示すベース設定の状態からEGR弁45の開度が小さくされた場合に、中段に示すように、プレ噴射P11の噴射時期の適正化のために算出された噴射開始時期の計算値が進角限界を超えてしまうときには、下段に示すように、プレ噴射P11を2つのプレ噴射P111とP112に分割して噴射する。なお、この場合、分割された1段目のプレ噴射P111の噴射は、ちょうど進角限界のタイミングで開始され、2段目のプレ噴射P112は、プレ噴射P111に引き続いて実行されるようになっている。 In the embodiment shown in FIG. 20, when the opening degree of the EGR valve 45 is reduced from the base setting state shown in the upper stage, as shown in the middle stage, it is calculated to optimize the injection timing of the pre-injection P11. When the calculated value of the injection start timing exceeds the advance limit, the pre-injection P11 is divided into two pre-injections P111 and P112 and injected as shown in the lower stage. In this case, the injection of the divided first-stage pre-injection P111 is started just at the timing of the advance limit, and the second-stage pre-injection P112 is executed subsequent to the pre-injection P111. ing.

このように、図20に示す実施形態では、プレ噴射を複数に分割した後も進角限界を変更せず、1段目のプレ噴射P111の噴射開始時期を、この進角限界に合わせているが、本発明はこのような形態に限られない。例えば、プレ噴射を複数に分割した場合には進角限界も補正して(例えば、進角限界を補正前よりも進角させて)、分割されたプレ噴射の噴射開始時期を、補正された進角限界に一致させるようにしてもよい。 As described above, in the embodiment shown in FIG. 20, the advance limit is not changed even after the pre-injection is divided into a plurality, and the injection start timing of the pre-injection P111 of the first stage is adjusted to this advance limit. However, the present invention is not limited to such a form. For example, when the pre-injection is divided into a plurality of parts, the advance limit is also corrected (for example, the advance limit is advanced more than before the correction), and the injection start timing of the divided pre-injection is corrected. You may make it match with the advance limit.

[制御フロー]
図21は、プロセッサ70の燃料噴射制御部71(図7)による燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。燃料噴射制御においては、まずステップS1において、燃料噴射制御部71が、図7に示す各センサSN1〜SN12や他のセンサ(筒内圧センサ等)から、車両の運転領域(エンジン本体1の運転状態)に関する情報、及び上記の燃焼環境要因となる環境情報を取得する。
[Control flow]
FIG. 21 is a flowchart showing an example of fuel injection control by the fuel injection control unit 71 (FIG. 7) of the processor 70. In the fuel injection control, first, in step S1, the fuel injection control unit 71 determines from the sensors SN1 to SN12 and other sensors (cylinder pressure sensor, etc.) shown in FIG. 7 that the operating region of the vehicle (the operating state of the engine body 1). ), and the environmental information that becomes the above combustion environment factor.

続くステップS2においては、運転状態判定部72が、ステップS1で取得した運転領域に関する情報より、現状の運転領域が予混合圧縮着火燃焼を実行させるPCI領域に該当するか否かを判定する。この判定によりPCI領域に該当しない場合には、ステップS3に進み、燃料噴射制御部71は、PCI領域以外の運転領域について予め設定された他の燃焼制御を実行する。すなわち、噴射パターン選択部73は、他の燃焼制御用の燃料噴射パターンを設定する。 In the following step S2, the operating state determination unit 72 determines whether or not the current operating region corresponds to the PCI region in which the premixed compression ignition combustion is executed, based on the information regarding the operating region acquired in step S1. If the result of this determination is that it does not fall within the PCI region, then the flow of control proceeds to step S3, where the fuel injection control unit 71 executes other combustion control that has been preset for operating regions other than the PCI region. That is, the injection pattern selection unit 73 sets another fuel injection pattern for combustion control.

一方、ステップS2の判定によりPCI領域に該当する場合には、ステップS4に進み、噴射パターン選択部73は、図5に例示したような、プレ噴射P1(前段噴射)及びメイン噴射P2(後段噴射)を含む分割噴射パターンを設定する。続くステップS5においては、噴射設定部74が、例えば図8(A)に例示したような目標熱発生率特性Hsを達成できるよう、プレ噴射P1及びメイン噴射P2の燃料噴射量と燃料噴射タイミング(結果としての着火タイミング)のベース設定を決定する。続くステップS6においては、ステップS1で取得された各種情報(燃焼環境要因)に応じて、補正部76がベース設定を補正する。 On the other hand, if the result of determination in step S2 is in the PCI region, the process proceeds to step S4, and the injection pattern selection unit 73 causes the pre-injection P1 (pre-stage injection) and the main injection P2 (post-stage injection) as illustrated in FIG. ) Is included in the divided injection pattern. In the following step S5, the injection setting unit 74 sets the fuel injection amount and the fuel injection timing of the pre-injection P1 and the main injection P2 so that the target heat release rate characteristic Hs illustrated in FIG. 8A can be achieved. Determine the base setting for the resulting ignition timing). In the following step S6, the correction unit 76 corrects the base setting in accordance with the various information (combustion environment factor) acquired in step S1.

図22には、燃料噴射制御において、EGR弁45の開度が変更された場合における制御の一例をフローチャートで示す。なお、図22に示される制御は、図20のフローチャートのステップS6における制御(補正部76によるベース設定の補正)の1つとして実行されるものである。 FIG. 22 is a flowchart showing an example of control in the case where the opening degree of the EGR valve 45 is changed in the fuel injection control. Note that the control shown in FIG. 22 is executed as one of the controls (correction of the base setting by the correction unit 76) in step S6 of the flowchart of FIG.

本制御においては、まずステップS11において、EGR弁45の開度が減少したか否かの判定がなされ、EGR弁45の開度が減少したと判定された場合には、ステップS12に進み、EGRガス量減少に伴う燃焼室6内の酸素濃度増大とガス温度低下の影響を予測式(図12及び図13に示したアレニウス型予測式)に適用して、プレ噴射P1による燃焼の熱発生率のピーク発生タイミングの遅角量とピーク高さの変動(低下量)を把握する。 In this control, first, in step S11, it is determined whether or not the opening degree of the EGR valve 45 has decreased. If it is determined that the opening degree of the EGR valve 45 has decreased, the process proceeds to step S12 and the EGR The heat release rate of the combustion by the pre-injection P1 is applied by applying the influence of the increase of the oxygen concentration in the combustion chamber 6 and the decrease of the gas temperature due to the decrease of the gas amount to the prediction formula (Arrhenius type prediction formula shown in FIGS. 12 and 13). Grasp the amount of retardation of the peak occurrence timing and the fluctuation (decrease amount) of the peak height.

続くステップS13では、ステップS12での算出結果に基づいて、プレ噴射P1による熱発生率ピークの発生時期を適正化するためのプレ噴射開始時期の進角量を算出する。続くステップS14においては、ステップS13で算出されたプレ噴射P1の噴射開始時期の算出値が進角限界を超えるか否かの判定がなされ、進角限界を超えない場合には、ステップS16に進む。一方、プレ噴射開始時期が進角限界を超えた場合には、ステップS15において、プレ噴射を複数に分割する処理を行って、ステップS16に進む。 In the following step S13, the advance amount of the pre-injection start timing for optimizing the generation timing of the heat release rate peak due to the pre-injection P1 is calculated based on the calculation result in step S12. In the following step S14, it is determined whether or not the calculated value of the injection start timing of the pre-injection P1 calculated in step S13 exceeds the advance limit, and if it does not exceed the advance limit, the process proceeds to step S16. .. On the other hand, when the pre-injection start timing exceeds the advance limit, in step S15, the process of dividing the pre-injection into plural parts is performed, and the process proceeds to step S16.

ステップS16においては、ステップS13で算出された進角量に基づいて、プレ噴射P1の噴射開始時期を進角させる補正を行う。続くステップS17においては、予測式により把握された熱変動率特性を適正化するように、プレ噴射の噴射量を増量し、メイン噴射の噴射量をプレ噴射量の増量分だけ減量する補正を行う。続くステップS18においては、新たな目標燃料噴射量での噴射が開始されるまでの期間中、ステップS16及びステップS17で設定された補正に基づく制御を継続して、処理を終了する。 In step S16, a correction for advancing the injection start timing of the pre-injection P1 is performed based on the advance amount calculated in step S13. In the following step S17, the injection amount of the pre-injection is increased and the injection amount of the main injection is reduced by the increase amount of the pre-injection amount so as to optimize the heat fluctuation rate characteristic grasped by the prediction formula. .. In the following step S18, the control based on the correction set in step S16 and step S17 is continued until the injection with the new target fuel injection amount is started, and the process is ended.

一方、ステップS11において、EGR弁45の開度が減少していないと判定された場合には、ステップS19に進み、EGR弁45の開度が増大したか否かの判定がなされる。ステップS19の判定で、EGR弁45の開度が増大していないと判定された場合には、EGR弁開度の変更なしとして、処理を終了する。 On the other hand, when it is determined in step S11 that the opening degree of the EGR valve 45 has not decreased, the process proceeds to step S19, and it is determined whether the opening degree of the EGR valve 45 has increased. If it is determined in step S19 that the opening degree of the EGR valve 45 has not increased, it is determined that the EGR valve opening degree has not changed, and the process ends.

ステップS19において、EGR弁45の開度が増大したと判定された場合には、ステップS20に進み、EGRガス量増大に伴う燃焼室6内の酸素濃度減少とガス温度上昇の影響を予測式(図12及び図13に示したアレニウス型予測式)に適用して、各噴射(特にプレ噴射P1)による燃焼の熱発生率のピーク発生タイミングの進角量とピーク高さの変動(上昇量)を把握する。続くステップS21では、ステップS20での算出結果に基づいて、プレ噴射P1による熱発生率ピークの発生時期を適正化するためのプレ噴射開始時期の遅角量を算出する。 When it is determined in step S19 that the opening degree of the EGR valve 45 has increased, the process proceeds to step S20, and the prediction formula (the effect of the decrease in oxygen concentration in the combustion chamber 6 and the increase in gas temperature due to the increase in the EGR gas amount ( Applying to the Arrhenius type prediction formula shown in FIG. 12 and FIG. 13, the advance amount of the peak generation timing of the heat release rate of combustion by each injection (particularly the pre-injection P1) and the fluctuation of the peak height (increase amount) Figure out. In the following step S21, the retard amount of the pre-injection start timing for optimizing the heat generation rate peak generation timing by the pre-injection P1 is calculated based on the calculation result in step S20.

続くステップS22においては、ステップS19で算出された遅角量に基づいて、プレ噴射P1の噴射開始時期を遅角させる補正する。続くステップS22においては、予測式により把握された熱変動率特性を適正化するように、プレ噴射の噴射量を減量し、メイン噴射の噴射量をプレ噴射量の減量分だけ増量する補正を行う。続くステップS18においては、新たな目標燃料噴射量での噴射が開始されるまでの期間中、ステップS21及びステップS22で設定された補正に基づく制御を継続して、処理を終了する。 In the following step S22, the injection start timing of the pre-injection P1 is corrected to be retarded based on the retard amount calculated in step S19. In a succeeding step S22, the injection amount of the pre-injection is reduced and the injection amount of the main injection is increased by the reduction amount of the pre-injection amount so as to optimize the heat fluctuation rate characteristic grasped by the prediction formula. .. In the following step S18, the control based on the correction set in steps S21 and S22 is continued until the injection with the new target fuel injection amount is started, and the process is ended.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。例えば、図20に示した制御においては、プレ噴射P1を2個のプレ噴射(プレ噴射P111、P112)に分割したが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、プレ噴射P1を3個以上のプレ噴射に分割するようにしてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and appropriate modifications can be made within the scope of the claims. For example, in the control shown in FIG. 20, the pre-injection P1 is divided into two pre-injections (pre-injection P111, P112), but the present invention is not limited to such a form, and the pre-injection P1 is It may be divided into three or more pre-injections.

1 エンジン本体
2 シリンダ
5 ピストン
50 冠面
5C キャビティ
51 第1キャビティ部
512 第1底部
52 第2キャビティ部
522 第2底部
525 立ち壁領域
53 連結部
6 燃焼室
15 インジェクタ(燃料噴射弁)
44 EGR装置
45 EGR弁
70 プロセッサ(ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置)
71 燃料噴射制御部(分割噴射制御部、設定部、予測部、補正部)
72 運転状態判定部
73 噴射パターン選択部(分割噴射制御部)
74 噴射設定部(設定部)
75 予測部
76 補正部
77 記憶部
P1 プレ噴射(前段噴射)
P2 メイン噴射(後段噴射)
H 熱発生率特性
Hs 目標熱発生率特性
Hp 予測熱発生率特性
HAp 第1ピーク
HBp 第2ピーク
1 Engine Body 2 Cylinder 5 Piston 50 Crown 5C Cavity 51 First Cavity Section 512 First Bottom 52 Second Cavity 522 Second Bottom 525 Standing Wall Region 53 Connection 6 Combustion Chamber 15 Injector (Fuel Injection Valve)
44 EGR device 45 EGR valve 70 Processor (fuel injection control device for diesel engine)
71 Fuel injection control unit (split injection control unit, setting unit, prediction unit, correction unit)
72 Operation state determination unit 73 Injection pattern selection unit (split injection control unit)
74 Injection setting section (setting section)
75 prediction unit 76 correction unit 77 storage unit P1 pre-injection (pre-stage injection)
P2 main injection (post-stage injection)
H Heat release rate characteristic Hs Target heat release rate characteristic Hp Predicted heat release rate characteristic HAp 1st peak HBp 2nd peak

Claims (9)

燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と、
前記圧縮着火エンジンに備えられたEGR装置のEGR弁の開度を制御するEGR弁制御部と
を備え、
前記噴射制御部は、
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第1ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第2ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、
前記EGR弁の開度の変更による前記燃焼室内の酸素濃度及びガス温度の変化に起因する前記プレ噴射の噴射時期の変動を算出する噴射時期変動演算手段と、
前記EGR弁制御部により前記EGR弁の開度が小さくされた場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から進角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から増大させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の増大量だけ減少させる設定補正手段と
を備えたエンジンの制御装置。
In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is executed,
A pre-injection executed on the advance side of the compression top dead center of the compression ignition engine, and a fuel injection executed on the retard side of the pre-injection while the fuel injected by the pre-injection is burning. A fuel injection unit for injecting injection into the combustion chamber,
An injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit,
An EGR valve control unit that controls an opening degree of an EGR valve of an EGR device included in the compression ignition engine,
The injection control unit,
The interval between the first peak of the heat release rate caused by the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate caused by the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. A base setting determination means for determining the base setting of the injection timing and the injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of the respective fuels have intervals that cancel each other out,
Injection timing variation calculation means for calculating a variation in the injection timing of the pre-injection due to a change in the oxygen concentration and gas temperature in the combustion chamber due to a change in the opening degree of the EGR valve,
When the opening degree of the EGR valve is reduced by the EGR valve control unit, the injection start timing of the pre-injection is calculated by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. Setting correction means for changing the base setting from the base setting to the advance side, increasing the injection amount of the pre-injection from the base setting, and decreasing the injection amount of the main injection by the increase amount of the injection amount of the pre-injection according to And an engine control device including.
請求項1に記載のエンジンの制御装置において、
前記ベース設定決定手段は、目標燃料噴射量に基づいてベース設定を決定し、
前記EGR弁制御部は、目標燃料噴射量が変更されたとき、変更された目標燃料噴射量に基づく噴射が開始されるのに先立って、前記EGR弁の開度を前記変更された目標燃料噴射量に応じた開度に変更し、
前記設定補正手段は、前記EGR弁の開度が変更されてから、前記変更された目標燃料噴射量に基づく噴射が開始されるまでの期間中、前記プレ噴射の噴射開始時期と前記プレ噴射及び前記メイン噴射の噴射量を補正する制御を実行するエンジンの制御装置。
In the engine control device according to claim 1,
The base setting determination means determines the base setting based on the target fuel injection amount,
When the target fuel injection amount is changed, the EGR valve control unit sets the opening degree of the EGR valve to the changed target fuel injection before starting the injection based on the changed target fuel injection amount. Change the opening according to the amount,
The setting correction means, during the period from when the opening degree of the EGR valve is changed to when the injection based on the changed target fuel injection amount is started, the injection start timing of the pre-injection and the pre-injection and An engine control device that executes control for correcting the injection amount of the main injection.
請求項1又は請求項2に記載のエンジンの制御装置において、前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射開始時期の進角量は、前記プレ噴射の噴射時期の進角に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの発生時期の進角量が、前記EGR弁の開度が小さくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの発生時期の遅角量よりも小さくなるように設定される請求項1又は請求項2に記載のエンジンの制御装置。 The engine control device according to claim 1 or 2, wherein the advance amount of the injection start timing of the pre-injection by the setting correction means is based on the pre-injection resulting from the advance angle of the injection timing of the pre-injection. The advance amount of the generation timing of the first peak of the heat generation rate is the retard amount of the generation timing of the first peak of the heat generation rate by the pre-injection due to the reduction of the opening degree of the EGR valve. The engine control device according to claim 1, wherein the control device is set to be smaller than the above. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置において、前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射量の増大量は、当該増大量に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの上昇量が、前記EGR弁の開度が小さくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの下降量を超えないように設定されるエンジンの制御装置。 The engine control device according to any one of claims 1 to 3, wherein an increase amount of the injection amount of the pre-injection by the setting correction unit is a heat generation rate by the pre-injection caused by the increase amount. Of the engine so that the amount of increase in the first peak of the EGR valve does not exceed the amount of decrease in the first peak of the heat generation rate due to the pre-injection due to the reduction in the opening degree of the EGR valve apparatus. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置において、前記設定補正手段により設定される前記プレ噴射の噴射開始時期が所定の進角限界を超える場合には、前記プレ噴射を、前記進角限界と前記メイン噴射の噴射時期の間に実行される複数のプレ噴射に分割して実行するエンジンの制御装置。 The engine control device according to any one of claims 1 to 4, wherein when the injection start timing of the pre-injection set by the setting correction unit exceeds a predetermined advance angle limit, An engine control device that divides the injection into a plurality of pre-injections executed during the advance limit and the injection timing of the main injection. 燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と、
前記圧縮着火エンジンに備えられたEGR装置のEGR弁の開度を制御するEGR弁制御部と
を備え、
前記噴射制御部は、
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第1ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第2ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、
前記EGR弁の開度の変更による前記燃焼室内の酸素濃度及びガス温度の変化に起因する前記プレ噴射の噴射時期の変動を算出する噴射時期変動演算手段と、
前記EGR弁制御部により前記EGR弁の開度が大きくされた場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から遅角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から減少させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の減少量だけ増大させる設定補正手段と
を備えたエンジンの制御装置。
In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is executed,
A pre-injection executed on the advance side of the compression top dead center of the compression ignition engine, and a fuel injection executed on the retard side of the pre-injection while the fuel injected by the pre-injection is burning. A fuel injection unit for injecting injection into the combustion chamber,
An injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit,
An EGR valve control unit that controls an opening degree of an EGR valve of an EGR device included in the compression ignition engine,
The injection control unit,
The interval between the first peak of the heat release rate caused by the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate caused by the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. A base setting determination means for determining the base setting of the injection timing and the injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of the respective fuels have intervals that cancel each other out,
Injection timing variation calculation means for calculating a variation in the injection timing of the pre-injection due to a change in the oxygen concentration and gas temperature in the combustion chamber due to a change in the opening degree of the EGR valve,
When the opening degree of the EGR valve is increased by the EGR valve control unit, the injection start timing of the pre-injection is calculated by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. Setting correction means for changing from the base setting to the retard angle side according to the above, decreasing the injection amount of the pre-injection from the base setting, and increasing the injection amount of the main injection by the decrease amount of the injection amount of the pre-injection. And an engine control device including.
請求項6に記載のエンジンの制御装置において、
前記ベース設定決定手段は、目標燃料噴射量に基づいてベース設定を決定し、
前記EGR弁制御部は、目標燃料噴射量が変更されたとき、変更された目標燃料噴射量に基づく噴射が開始されるのに先立って、前記EGR弁の開度を前記変更された目標燃料噴射量に応じた開度に変更し、
前記設定補正手段は、前記EGR弁の開度が変更されてから、前記変更された目標燃料噴射量に基づく噴射が開始されるまでの期間中、前記プレ噴射の噴射開始時期と前記プレ噴射及び前記メイン噴射の噴射量を補正する制御を実行するエンジンの制御装置。
The engine control device according to claim 6,
The base setting determination means determines the base setting based on the target fuel injection amount,
When the target fuel injection amount is changed, the EGR valve control unit changes the opening degree of the EGR valve to the changed target fuel injection amount before starting the injection based on the changed target fuel injection amount. Change the opening according to the amount,
The setting correction means, during the period from when the opening degree of the EGR valve is changed to when the injection based on the changed target fuel injection amount is started, the injection start timing of the pre-injection and the pre-injection and An engine control device that executes control for correcting the injection amount of the main injection.
請求項6又は請求項7に記載のエンジンの制御装置において、前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射開始時期の遅角量は、前記プレ噴射の噴射時期の遅角に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの発生時期の遅角量が、前記EGR弁の開度が大きくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの発生時期の進角量よりも小さくなるように設定されるエンジンの制御装置。 The engine control device according to claim 6 or 7, wherein the retard amount of the injection start timing of the pre-injection by the setting correction means is due to the pre-injection caused by the retard angle of the injection timing of the pre-injection. The retard amount of the generation timing of the first peak of the heat generation rate is the advance amount of the generation timing of the first peak of the heat generation rate due to the pre-injection due to the opening degree of the EGR valve being increased. Engine control unit that is set to be smaller than. 請求項6から請求項8のいずれか1項に記載のエンジンの制御装置において、前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射量の減少量は、当該減少量に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの下降量が、前記EGR弁の開度が大きくされたことに起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第1ピークの上昇量を超えないように設定されるエンジンの制御装置。 The engine control device according to any one of claims 6 to 8, wherein a reduction amount of the injection amount of the pre-injection by the setting correction unit is a heat generation rate by the pre-injection caused by the reduction amount. The engine control is set so that the amount of decrease in the first peak of does not exceed the amount of increase in the first peak of the heat generation rate due to the pre-injection due to the increase in the opening degree of the EGR valve. apparatus.
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