JP2021116773A - Control device for compression self-ignition type internal combustion engine - Google Patents
Control device for compression self-ignition type internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2021116773A JP2021116773A JP2020012280A JP2020012280A JP2021116773A JP 2021116773 A JP2021116773 A JP 2021116773A JP 2020012280 A JP2020012280 A JP 2020012280A JP 2020012280 A JP2020012280 A JP 2020012280A JP 2021116773 A JP2021116773 A JP 2021116773A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- injection
- target
- internal combustion
- combustion engine
- time difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
- F02D41/402—Multiple injections
- F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
- F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
- F02D41/2409—Addressing techniques specially adapted therefor
- F02D41/2422—Selective use of one or more tables
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
- F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、圧縮自己着火式内燃機関を制御する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a compression self-ignition internal combustion engine that controls a compression self-ignition internal combustion engine.
ピストンで空気を圧縮加熱した燃焼室内に燃料を噴射して自己着火させて燃焼させる圧縮自己着火式内燃機関(例えば一般的なディーゼルエンジン)では、空気と燃料が混合された燃焼室内で点火プラグのスパークにて着火させて燃焼させる火花点火式内燃機関(例えば一般的なガソリンエンジン)と比較して燃焼時の騒音が大きく、燃焼騒音の低減が望まれている。 In a compression self-ignition type internal combustion engine (for example, a general diesel engine) in which fuel is injected into a combustion chamber in which air is compressed and heated by a piston to self-ignite and burn, an ignition plug is used in a combustion chamber in which air and fuel are mixed. Compared to a spark ignition type internal combustion engine (for example, a general gasoline engine) that is ignited and burned by a spark, the combustion noise is louder, and reduction of combustion noise is desired.
従来より、圧縮自己着火式内燃機関では、1回の燃焼サイクルにて、主となるメイン噴射の前段噴射となる1つ以上のパイロット噴射を行った後にメイン噴射を行い、パイロット噴射によって発生したパイロット燃焼と、メイン噴射によって発生したメイン燃焼と、のそれぞれの圧力波を相互干渉させることで燃焼騒音を低減する種々の方法が考案されている。 Conventionally, in a compression self-ignition type internal combustion engine, in one combustion cycle, one or more pilot injections that are the pre-stage injections of the main main injection are performed, and then the main injection is performed, and the pilot generated by the pilot injection is performed. Various methods have been devised to reduce combustion noise by interfering with each other's pressure waves of combustion and main combustion generated by main injection.
例えば特許文献1に記載の圧縮自己着火式エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置では、メイン噴射の前にプレ噴射を行い、メイン噴射の後にアフター噴射を行っている。そして1回の燃焼工程におけるプレ噴射の燃焼であるプレ燃焼による熱発生率のピーク位置と、メイン噴射の燃焼であるメイン燃焼による熱発生率のピーク位置との時間差と、メイン燃焼による熱発生率のピーク位置と、アフター噴射の燃焼であるアフター燃焼による熱発生率のピーク位置との時間差と、を内燃機関の負荷や回転数(内燃機関の運転状態)が変動しても狙いの間隔となるように制御している。この制御により、エンジンの構造系が有する複数の共振周波数帯域の内、最も周波数の高い3500[Hz]近傍のピークを有する周波数帯域の共振を抑制するとともに、共振周波数帯域のうち低周波側の1300[Hz]、1700[Hz]、2500[Hz]をピークとするノック音を低減している。
For example, in the fuel injection control method and the fuel injection control device for a compression self-ignition engine described in
以降では、特に記載が無ければ、メイン噴射の前に噴射されるパイロット噴射とプレ噴射を区別せず、メイン噴射の前に噴射されるパイロット噴射とプレ噴射をまとめて「パイロット噴射」と呼ぶ。そしてパイロット噴射による燃焼であるパイロット燃焼によって発生する圧力波と、メイン噴射による燃焼であるメイン燃焼によって発生する圧力波と、にて、燃焼騒音を相殺して低減する相殺波が形成されると仮定する。 Hereinafter, unless otherwise specified, the pilot injection and the pre-injection injected before the main injection are not distinguished, and the pilot injection and the pre-injection injected before the main injection are collectively referred to as "pilot injection". Then, it is assumed that the pressure wave generated by the pilot combustion, which is the combustion by the pilot injection, and the pressure wave generated by the main combustion, which is the combustion by the main injection, form an offset wave that cancels and reduces the combustion noise. do.
本願発明者は、種々の実験やシミュレーションによって、圧縮自己着火式内燃機関の燃焼騒音をより低減するための相殺波は、圧縮自己着火式内燃機関に固有の共振周波数に限らず、圧縮自己着火式内燃機関の運転状態に応じて最適な相殺周波数が存在すること、さらに、最適な相殺周波数において、最適な相殺振幅が存在すること、を見い出した。つまり、圧縮自己着火式内燃機関の燃焼騒音は、固有の共振周波数以外にも影響度の大きなものがあり、共振周波数に絞った周波数の相殺波を形成するのでなく、運転領域に応じて周波数と振幅を調整した相殺波を形成することで、総合的な燃焼騒音をより低減できることを見い出した。 The inventor of the present application has conducted various experiments and simulations to further reduce the combustion noise of the compression self-ignition type internal combustion engine. We have found that there is an optimum cancellation frequency according to the operating state of the internal combustion engine, and that there is an optimum cancellation amplitude at the optimum cancellation frequency. In other words, the combustion noise of a compressed self-igniting internal combustion engine has a large influence other than the inherent resonance frequency, and does not form a canceling wave of the frequency narrowed down to the resonance frequency, but rather the frequency according to the operating region. It was found that the overall combustion noise can be further reduced by forming the canceling wave with the adjusted amplitude.
特許文献1では、相殺波の周波数を、エンジン固有の共振周波数の1300[Hz]、1700[Hz]、2500[Hz]のノック音を相殺するように、プレ燃焼(パイロット燃焼)の熱発生率のピーク位置とメイン燃焼の熱発生率のピーク位置との時間差と、メイン燃焼の熱発生率のピーク位置とアフター燃焼の熱発生率のピーク位置との時間差と、を狙いの間隔に制御している。つまり、圧縮自己着火式内燃機関に固有の共振周波数に着目しており、運転状態に応じた最適な相殺周波数に着目していない。また、圧縮自己着火式内燃機関の運転状態に応じてプレ噴射(パイロット噴射)の噴射量の増量を行っているが、燃焼しにくい運転領域において狙った位置でプレ燃焼(パイロット燃焼)を発生させるための増量であり、最適な相殺振幅にするためのものではない。
In
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、幅広い運転状態に対して、圧縮自己着火式内燃機関の共振周波数のノック音に限らず総合的な燃焼騒音を適切に低減することができる、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。 The present invention has been devised in view of these points, and appropriately reduces not only the knocking sound of the resonance frequency of the compression self-igniting internal combustion engine but also the overall combustion noise in a wide range of operating conditions. It is an object of the present invention to provide a control device for a compression self-igniting internal combustion engine capable of providing a control device.
上記課題を解決するため、本発明の第1の発明は、1回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、前記メイン噴射の前段噴射となる単数または複数の燃料噴射であるパイロット噴射と、を筒内に噴射して、単数または複数の前記パイロット噴射によって1つの燃焼であるパイロット燃焼を発生させ、前記メイン噴射によって1つの燃焼であるメイン燃焼を発生させる圧縮自己着火式内燃機関を制御する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、1回の燃焼工程において、時間に応じて変化する筒内圧力の時間微分値または筒内熱の時間微分値による複数のピーク位置の中で前記パイロット燃焼に対応するピーク位置であるパイロットピーク時間位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記メイン燃焼に対応するピーク位置であるメインピーク時間位置と、の時間差をΔt、前記パイロットピーク時間位置における前記筒内圧力の時間微分値または筒内熱の時間微分値をHp、前記メインピーク時間位置における前記筒内圧力の時間微分値または筒内熱の時間微分値をHm、としてピーク高さ比をHp/Hmとした場合、あるいは、1回の燃焼工程において、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する筒内圧力のクランク角度微分値または筒内熱のクランク角度微分値による複数のピーク位置の中で前記パイロット燃焼に対応するピーク位置であるパイロットピーク角度位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記メイン燃焼に対応するピーク位置であるメインピーク角度位置と、の前記クランク角度の差を、前記クランク角度の差とクランクシャフトの回転数とに基づいて時間に換算した時間差をΔt、前記パイロットピーク角度位置における前記筒内圧力のクランク角度微分値または筒内熱のクランク角度微分値をHp、前記メインピーク角度位置における前記筒内圧力のクランク角度微分値または筒内熱のクランク角度微分値をHm、としてピーク高さ比をHp/Hmとした場合、前記制御装置は、前記圧縮自己着火式内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、前記圧縮自己着火式内燃機関の前記運転状態に応じた目標時間差または目標時間差関連量と、目標ピーク高さ比と、を求め、前記Δtが前記目標時間差に近づくようにまたは前記Δtに基づいた時間差関連量が前記目標時間差関連量に近づくように、かつ、前記Hp/Hmが前記目標ピーク高さ比に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の1つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御する、燃料噴射制御部と、を有する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。 In order to solve the above problems, the first invention of the present invention is the main injection, which is the main fuel injection, and the single or multiple fuel injections, which are the pre-stage injections of the main injection, for one combustion step. The pilot injection and the pilot injection are injected into the cylinder, and one or more of the pilot injections generate one combustion, the pilot combustion, and the main injection generates the main combustion, which is one combustion. A control device for a compression self-ignition type internal combustion engine that controls a type internal combustion engine, and a plurality of values based on the time differential value of the in-cylinder pressure or the time differential value of the in-cylinder heat that changes with time in one combustion process. The time difference between the pilot peak time position, which is the peak position corresponding to the pilot combustion in the peak position of, and the main peak time position, which is the peak position corresponding to the main combustion among the plurality of the peak positions, is Δt. , The time differential value of the in-cylinder pressure or the time differential value of the in-cylinder heat at the pilot peak time position is Hp, and the time differential value of the in-cylinder pressure or the time differential value of the in-cylinder heat at the main peak time position is Hm. When the peak height ratio is set to Hp / Hm, or in one combustion process, the crank angle differential value of the in-cylinder pressure or the in-cylinder heat that changes according to the crank angle, which is the rotation angle of the crank shaft. The pilot peak angle position, which is the peak position corresponding to the pilot combustion among the plurality of peak positions based on the crank angle differential values, and the main peak angle position, which is the peak position corresponding to the main combustion among the plurality of the peak positions. The difference between the crank angles is converted into time based on the difference in the crank angles and the number of rotations of the crank shaft, and the time difference is Δt. When the crank angle differential value of the internal heat is Hp, the crank angle differential value of the in-cylinder pressure at the main peak angle position or the crank angle differential value of the in-cylinder heat is Hm, and the peak height ratio is Hp / Hm. The control device includes an operating state detection unit that detects the operating state of the compression self-igniting internal combustion engine, a target time difference or a target time difference-related amount according to the operating state of the compression self-igniting internal combustion engine, and a target peak height. The ratio is obtained so that the Δt approaches the target time difference or the time difference-related amount based on the Δt approaches the target time difference-related amount, and the Hp / Hm is the target peak height ratio. Approaching As described above, it has an injection timing and injection amount of the pilot injection at least one before the main injection in the pre-stage injection, and a fuel injection control unit that controls the injection timing and injection amount of the main injection. It is a control device for a compression self-ignition internal combustion engine.
次に、本発明の第2の発明は、上記第1の発明に係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記燃料噴射制御部にて、前記圧縮自己着火式内燃機関の回転数が略一定であって前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が低負荷から高負荷へと増加した場合、前記Δtが長くなるように前記目標時間差または前記目標時間差関連量を変更するとともに前記Hp/Hmが小さくなるように前記目標ピーク高さ比を変更する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。 Next, the second invention of the present invention is a control device for a compression self-ignition type internal combustion engine according to the first invention, wherein the control device is a compression self-ignition type at the fuel injection control unit. When the rotation speed of the internal combustion engine is substantially constant and the load of the compression self-ignition type internal combustion engine increases from a low load to a high load, the target time difference or the target time difference related amount is changed so that the Δt becomes longer. This is a control device for a compression self-ignition type internal combustion engine that changes the target peak height ratio so that the Hp / Hm becomes smaller.
次に、本発明の第3の発明は、上記第1の発明または第2の発明に係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、前記制御装置には、前記パイロット燃焼と前記メイン燃焼による燃焼騒音を相殺して低減する相殺周波数帯の略中心となる周波数である相殺中心周波数であって前記目標時間差に基づいて求めた前記目標時間差関連量である目標相殺中心周波数または前記目標時間差と、前記目標ピーク高さ比と、の一方を縦軸、他方を横軸として、予め設定された複数の回転数のそれぞれに対応させた目標時間・目標ピーク高さ比特性が記憶されており、前記目標時間・目標ピーク高さ比特性は、設定された回転数に対して、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷に応じた位置が設定されており、前記制御装置は、前記燃料噴射制御部にて、前記圧縮自己着火式内燃機関の回転数に応じた前記目標時間・目標ピーク高さ比特性を選定し、選定した前記目標時間・目標ピーク高さ比特性と前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷とに基づいて、前記目標時間差関連量または前記目標時間差と、前記目標ピーク高さ比と、を求めることで、前記圧縮自己着火式内燃機関の回転数と負荷に応じた前記目標時間差関連量または前記目標時間差と、前記目標ピーク高さ比と、を求め、前記Δtに基づいた前記時間差関連量である前記相殺中心周波数が前記目標時間差関連量である前記目標相殺中心周波数に近づくようにまたは前記Δtが前記目標時間差に近づくように、かつ、前記Hp/Hmが前記目標ピーク高さ比に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の1つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御する、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。 Next, the third invention of the present invention is a control device for a compression self-ignition type internal combustion engine according to the first invention or the second invention, and the control device includes the pilot combustion and the main combustion. With the target offset center frequency or the target time difference, which is the offset center frequency which is the substantially central frequency of the offset frequency band which offsets and reduces the combustion noise caused by the internal combustion engine and is the target time difference related amount obtained based on the target time difference. , The target time / target peak height ratio characteristic corresponding to each of a plurality of preset rotation speeds is stored with one of the target peak height ratios as the vertical axis and the other as the horizontal axis. The target time / target peak height ratio characteristic is set at a position corresponding to the load of the compression self-ignition type internal combustion engine with respect to the set rotation speed, and the control device is the fuel injection control unit. The target time / target peak height ratio characteristic was selected according to the rotation speed of the compression self-ignition internal combustion engine, and the selected target time / target peak height ratio characteristic and the compression self-ignition internal combustion engine were selected. By obtaining the target time difference related amount or the target time difference and the target peak height ratio based on the load of the above, the target time difference relation according to the rotation speed and the load of the compression self-ignition type internal combustion engine. The amount or the target time difference and the target peak height ratio are obtained so that the offset center frequency, which is the time difference-related amount based on Δt, approaches the target offset center frequency, which is the target time difference-related amount. Alternatively, the injection timing and the injection timing of the pilot injection at least one before the main injection in the previous stage injection so that the Δt approaches the target time difference and the Hp / Hm approaches the target peak height ratio. It is a control device for a compression self-ignition type internal combustion engine that controls the injection amount, the injection timing and the injection amount of the main injection.
次に、本発明の第4の発明は、上記第3の発明に係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記燃料噴射制御部にて、前記Hp/Hmが前記目標ピーク高さ比に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の1つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御する場合、前記Hp/Hmが前記目標ピーク高さ比に対して、ずれ量が許容高さ比内に収まるように制御し、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が所定負荷の近傍である場合は前記許容高さ比は許容高さ比基準値に設定され、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が前記所定負荷よりも小さくなるにしたがって前記許容高さ比は前記許容高さ比基準値よりも大きくなるように設定され、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が前記所定負荷よりも大きくなるにしたがって前記許容高さ比は前記許容高さ比基準値よりも小さくなるように設定されている、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。 Next, the fourth invention of the present invention is a control device for a compression self-ignition type internal combustion engine according to the third invention, wherein the control device has the Hp / Hm of the fuel injection control unit. When controlling the injection timing and injection amount of the pilot injection at least one before the main injection in the previous stage injection and the injection timing and injection amount of the main injection so as to approach the target peak height ratio, the above-mentioned Hp / Hm is controlled so that the deviation amount is within the permissible height ratio with respect to the target peak height ratio, and when the load of the compression self-ignition type internal combustion engine is near the predetermined load, the permissible height. The ratio is set to the allowable height ratio reference value, and the allowable height ratio becomes larger than the allowable height ratio reference value as the load of the compression self-ignition type internal combustion engine becomes smaller than the predetermined load. The compression self-ignition type is set so that the allowable height ratio becomes smaller than the allowable height ratio reference value as the load of the compression self-ignition internal combustion engine becomes larger than the predetermined load. It is a control device for an internal combustion engine.
次に、本発明の第5の発明は、上記第3の発明または第4の発明に係る圧縮自己着火式内燃機関の制御装置であって、前記制御装置は、前記燃料噴射制御部にて、前記相殺中心周波数が前記目標相殺中心周波数に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の1つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御する場合、前記相殺中心周波数が前記目標相殺中心周波数に対して、ずれ量が許容周波数内に収まるように制御し、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が所定負荷の近傍である場合は前記許容周波数は許容周波数基準値に設定され、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が前記所定負荷よりも小さくなるにしたがって前記許容周波数は前記許容周波数基準値よりも大きくなるように設定され、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が前記所定負荷よりも大きくなるにしたがって前記許容周波数は前記許容周波数基準値よりも小さくなるように設定されている、圧縮自己着火式内燃機関の制御装置である。 Next, the fifth invention of the present invention is a control device for a compression self-ignition type internal combustion engine according to the third invention or the fourth invention, wherein the control device is a fuel injection control unit. The injection timing and injection amount of the pilot injection at least one before the main injection in the previous stage injection and the injection timing and injection amount of the main injection are controlled so that the offset center frequency approaches the target offset center frequency. In this case, the offset center frequency is controlled so that the deviation amount is within the permissible frequency with respect to the target offset center frequency, and when the load of the compression self-ignition type internal combustion engine is in the vicinity of the predetermined load, the permissible amount is obtained. The frequency is set to the permissible frequency reference value, and the permissible frequency is set to be larger than the permissible frequency reference value as the load of the compression self-ignition type internal combustion engine becomes smaller than the predetermined load, and the compression self is set. It is a control device for a compression self-ignition type internal combustion engine, in which the permissible frequency is set to be smaller than the permissible frequency reference value as the load of the ignition type internal combustion engine becomes larger than the predetermined load.
第1の発明によれば、時間差Δtが、圧縮自己着火式内燃機関の運転状態に応じた目標時間差(または目標時間差関連量)に近づくように、少なくともメイン噴射の1つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御することで、相殺波の周波数を、運転状態に応じた最適な周波数に近づけることができる。また、ピーク高さ比Hp/Hmが、圧縮自己着火式内燃機関の運転状態に応じた目標ピーク高さ比に近づくように、少なくともメイン噴射の1つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御することで、相殺波の振幅を、運転状態に応じた最適な振幅に近づけることができる。従って、幅広い運転状態に対して、圧縮自己着火式内燃機関の共振周波数のノック音に限らず総合的な燃焼騒音を適切に低減することができる。 According to the first invention, the injection of the pilot injection at least immediately before the main injection so that the time difference Δt approaches the target time difference (or the target time difference related amount) according to the operating state of the compressed self-igniting internal combustion engine. By controlling the timing and injection amount and the injection timing and injection amount of the main injection, the frequency of the canceling wave can be brought close to the optimum frequency according to the operating state. Further, the injection timing and injection amount of the pilot injection at least one before the main injection are set so that the peak height ratio Hp / Hm approaches the target peak height ratio according to the operating state of the compression self-ignition type internal combustion engine. By controlling the injection timing and injection amount of the main injection, the amplitude of the canceling wave can be brought close to the optimum amplitude according to the operating state. Therefore, it is possible to appropriately reduce not only the knocking noise of the resonance frequency of the compressed self-igniting internal combustion engine but also the overall combustion noise in a wide range of operating conditions.
第2の発明によれば、圧縮自己着火式内燃機関の回転数が略一定であって負荷が低負荷から高負荷へと増加する運転状態(より幅広い運転状態)に対して、時間差Δtが長くなるように、かつ、ピーク高さ比Hp/Hmが小さくなるように制御することで、総合的な燃焼騒音を適切に低減することができる。 According to the second invention, the time difference Δt is longer than the operating state (wider operating state) in which the rotation speed of the compression self-igniting internal combustion engine is substantially constant and the load increases from a low load to a high load. By controlling the peak height ratio Hp / Hm so as to be small, the overall combustion noise can be appropriately reduced.
第3の発明によれば、目標時間・目標ピーク高さ比特性と、圧縮自己着火式内燃機関の運転状態(回転数と負荷(噴射量))に基づいて、運転状態に応じた最適な目標相殺中心周波数(目標時間差関連量)または目標時間差と目標ピーク高さ比と、を容易に求めることができる。 According to the third invention, the optimum target according to the operating state is based on the target time / target peak height ratio characteristic and the operating state (rotation speed and load (injection amount)) of the compression self-igniting internal combustion engine. The offset center frequency (target time difference related amount) or the target time difference and the target peak height ratio can be easily obtained.
第4の発明によれば、目標ピーク高さ比に対する実際のピーク高さ比Hp/Hmの許容誤差範囲を明確にすることで、実際のピーク高さ比Hp/Hmを、目標ピーク高さ比に対して、どこまで近づければ燃焼騒音の低減効果が得られるかが明確になる。従って、種々の要因によって実際のピーク高さ比Hp/Hmを目標ピーク高さ比と一致させることができない場合などで便利である。 According to the fourth invention, by clarifying the tolerance range of the actual peak height ratio Hp / Hm with respect to the target peak height ratio, the actual peak height ratio Hp / Hm can be set to the target peak height ratio. On the other hand, it becomes clear how close it should be to obtain the effect of reducing combustion noise. Therefore, it is convenient when the actual peak height ratio Hp / Hm cannot be matched with the target peak height ratio due to various factors.
第5の発明によれば、目標相殺中心周波数に対する実際の相殺中心周波数の許容誤差範囲を明確にすることで、実際の相殺中心周波数を、目標相殺中心周波数に対して、どこまで近づければ燃焼騒音の低減効果が得られるかが明確になる。従って、種々の要因によって実際の相殺中心周波数を目標相殺中心周波数と一致させることができない場合などで便利である。 According to the fifth invention, by clarifying the tolerance range of the actual offset center frequency with respect to the target offset center frequency, how close the actual offset center frequency should be to the target offset center frequency is the combustion noise. It becomes clear whether the reduction effect of Therefore, it is convenient when the actual offset center frequency cannot be matched with the target offset center frequency due to various factors.
●[内燃機関システム1の概略構成の例(図1)]
以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。まず図1を用いて、内燃機関システム1の概略構成の例について説明する。本実施の形態の説明では、圧縮自己着火式燃機関の例として、車両に搭載された内燃機関10(例えばディーゼルエンジン)を用いて説明する。以降、内燃機関10は、圧縮自己着火式内燃機関を指す。
● [Example of schematic configuration of internal combustion engine system 1 (Fig. 1)]
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. First, an example of a schematic configuration of the internal
以下、システム全体について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。吸気管11Aの流入側には、エアクリーナ(図示省略)、吸気流量検出手段21(例えば、吸気流量センサ)が設けられている。吸気流量検出手段21は、内燃機関10が吸入した空気の流量に応じた検出信号を制御装置50に出力する。また吸気流量検出手段21には、吸気温度検出手段28A(例えば、吸気温度センサ)、大気圧検出手段23(例えば、大気圧センサ)が設けられている。吸気温度検出手段28Aは、吸気流量検出手段21を通過する吸気の温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。大気圧検出手段23は、周囲の大気圧に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
Hereinafter, the entire system will be described in order from the intake side to the exhaust side. An air cleaner (not shown) and an intake flow rate detecting means 21 (for example, an intake flow rate sensor) are provided on the inflow side of the
吸気管11Aの流出側はコンプレッサ35の流入側に接続され、コンプレッサ35の流出側は吸気管11Bの流入側に接続されている。ターボ過給機30のコンプレッサ35は、排気ガスのエネルギーによって回転駆動されるタービン36にて回転駆動され、吸気管11Aから流入された吸気を吸気管11Bに圧送することで過給する。
The outflow side of the
コンプレッサ35の上流側となる吸気管11Aには、コンプレッサ上流圧力検出手段24A(例えば圧力センサ)が設けられている。コンプレッサ上流圧力検出手段24Aは、吸気管11A内の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。コンプレッサ35の下流側となる吸気管11B(吸気管11Bにおけるコンプレッサ35とインタークーラ16との間の位置)には、コンプレッサ下流圧力検出手段24B(例えば圧力センサ)が設けられている。コンプレッサ下流圧力検出手段24Bは、吸気管11B内の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The
吸気管11Bには、上流側にインタークーラ16が配置され、インタークーラ16よりも下流側にスロットル装置47が配置されている。インタークーラ16は、コンプレッサ下流圧力検出手段24Bよりも下流側に配置されている。インタークーラ16とスロットル装置47との間には、吸気温度検出手段28B(例えば、吸気温度センサ)が設けられている。吸気温度検出手段28Bは、インタークーラ16にて温度が低下された吸気の温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
In the intake pipe 11B, the
スロットル装置47は、制御装置50からの制御信号に基づいて吸気管11Bの開度を調整するスロットルバルブ47Vを駆動し、吸気流量を調整可能である。制御装置50は、スロットル開度検出手段47S(例えば、スロットル開度センサ)からの検出信号と目標スロットル開度に基づいて、スロットル装置47に制御信号を出力してスロットルバルブ47Vの開度を調整可能である。制御装置50は、アクセルペダル踏込量検出手段25からの検出信号に基づいて検出したアクセルペダルの踏込量と内燃機関10の運転状態等に基づいて目標スロットル開度を求める。
The
アクセルペダル踏込量検出手段25は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御装置50は、アクセルペダル踏込量検出手段25からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。
The accelerator pedal depression
吸気管11Bにおけるスロットル装置47よりも下流側には、吸気マニホルド圧力検出手段24C(例えば圧力センサ)が設けられており、EGR配管13の流出側が接続されている。そして吸気管11Bの流出側は吸気マニホルド11Cの流入側に接続されており、吸気マニホルド11Cの流出側は内燃機関10の流入側に接続されている。吸気マニホルド圧力検出手段24Cは、吸気マニホルド11Cに流入する直前の吸気の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。またEGR配管13の流出側(吸気管11Bとの接続部)からは、EGR配管13の流入側(排気管12Bとの接続部)から流入してきたEGRガスが、吸気管11B内に吐出される。
An intake manifold pressure detecting means 24C (for example, a pressure sensor) is provided downstream of the
内燃機関10は複数のシリンダ45A〜45Dを有しており、インジェクタ43A〜43Dが、それぞれのシリンダに設けられている。インジェクタ43A〜43Dには、コモンレール41と燃料配管42A〜42Dを介して燃料が供給されており、インジェクタ43A〜43Dは、制御装置50からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ45A〜45D内に燃料を噴射する。
The
内燃機関10には、回転検出手段22、クーラント温度検出手段28C等が設けられている。回転検出手段22は、例えば回転センサであり、内燃機関10のクランクシャフトの回転数(すなわち、エンジン回転数)に応じた検出信号を制御装置50に出力する。クーラント温度検出手段28Cは、例えば温度センサであり、内燃機関10内に循環されている冷却用クーラントの温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The
内燃機関10の排気側には排気マニホルド12Aの流入側が接続され、排気マニホルド12Aの流出側には排気管12Bの流入側が接続されている。排気管12Bの流出側はタービン36の流入側に接続され、タービン36の流出側は排気管12Cの流入側に接続されている。
The inflow side of the
排気管12Bには、EGR配管13の流入側が接続されている。EGR配管13は、排気管12Bと吸気管11Bとを連通し、排気管12B(排気経路に相当)の排気ガスの一部を吸気管11B(吸気経路に相当)に還流させることが可能である。またEGR配管13には、EGRクーラ15、EGR弁14が設けられている。EGR弁14は、制御装置50からの制御信号に基づいて、EGR配管13の開度を調整することで、EGR配管13内を流れるEGRガスの流量を調整する。
The inflow side of the
排気管12Bには、排気温度検出手段29が設けられている。排気温度検出手段29は、例えば排気温度センサであり、排気温度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The exhaust pipe 12B is provided with an exhaust
排気管12Bの流出側はタービン36の流入側に接続され、タービン36の流出側は排気管12Cの流入側に接続されている。タービン36には、タービン36へ導く排気ガスの流速を制御可能な(タービンへと排気ガスを導く流路の開度を調整可能な)可変ノズル33が設けられており、可変ノズル33は、ノズル駆動手段31によって開度が調整される。制御装置50は、ノズル開度検出手段32(例えば、ノズル開度センサ)からの検出信号と目標ノズル開度に基づいて、ノズル駆動手段31に制御信号を出力して可変ノズル33の開度を調整可能である。
The outflow side of the exhaust pipe 12B is connected to the inflow side of the
タービン36の上流側となる排気管12Bには、タービン上流圧力検出手段26A(例えば圧力センサ)が設けられている。タービン上流圧力検出手段26Aは、排気管12B内の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。タービン36の下流側となる排気管12Cには、タービン下流圧力検出手段26B(例えば圧力センサ)が設けられている。タービン下流圧力検出手段26Bは、排気管12C内の圧力に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The exhaust pipe 12B on the upstream side of the
排気管12Cの流出側には排気浄化装置61が接続されている。例えば内燃機関10がディーゼルエンジンの場合、排気浄化装置61には、酸化触媒、微粒子捕集フィルタ、選択式還元触媒等が含まれている。
An exhaust purification device 61 is connected to the outflow side of the exhaust pipe 12C. For example, when the
車速検出手段27は、例えば車両速度検出センサであり、車両の車輪等に設けられている。車速検出手段27は、車両の車輪の回転速度に応じた検出信号を制御装置50に出力する。
The vehicle
制御装置50は、CPU51、RAM52、記憶装置53、タイマ54等を有している。制御装置50(CPU51)には、上述した種々の検出手段からの検出信号が入力され制御装置50(CPU51)は、上述した種々のアクチュエータへの制御信号を出力する。なお、制御装置50の入出力は、上記の検出手段やアクチュエータに限定されるものではない。また、各部の温度や圧力等はセンサを搭載せずに推定計算により算出しても良い。制御装置50は、上記の検出手段を含めた各種の検出手段からの検出信号に基づいて内燃機関10の運転状態を検出し、上記のアクチュエータを含む各種のアクチュエータを制御する。記憶装置53は、例えばFlash−ROM等の記憶装置であり、内燃機関の制御や自己診断等を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。また制御装置50(CPU51)は、運転状態検出部51A、燃料噴射制御部51B等を有しているが、これらの詳細については後述する。
The
制御装置50は、内燃機関10の運転状態に基づいて、1回の燃焼工程に対して、主となる燃料噴射であるメイン噴射と、メイン噴射の前段噴射となる単数または複数の燃料噴射であるパイロット噴射とを、空気を圧縮加熱した筒内に噴射する。なお本実施の形態の説明では、1回の燃焼工程においてメイン噴射よりも前の噴射を、すべてまとめて「パイロット噴射」と呼ぶ。またパイロット噴射の数及び噴射量、メイン噴射の噴射量等は、1回の燃焼工程での総燃料噴射量と内燃機関の運転状態等に基づいて適宜算出される。
Based on the operating state of the
●[パイロット噴射とメイン噴射、筒内での圧力発生率(図2)と、熱発生率(図3)]
次に、内燃機関10の気筒(例えば1番気筒)において、1回の燃焼工程でのパイロット噴射とメイン噴射に対して、クランク角度に応じた筒内の圧力発生率(図2)、筒内の熱発生率(図3)について説明する。図2及び図3の例では、制御装置50は、対象気筒の圧縮上死点(クランク角度=0[deg]の位置)の位置よりも少し前にて、3回のパイロット噴射を実施し、圧縮上死点の位置よりも少し後にて、1回のメイン噴射を実施した例を示している。
● [Pilot injection and main injection, pressure generation rate in the cylinder (Fig. 2), and heat generation rate (Fig. 3)]
Next, in the cylinder of the internal combustion engine 10 (for example, the first cylinder), the in-cylinder pressure generation rate (FIG. 2) and the in-cylinder in-cylinder according to the crank angle with respect to the pilot injection and the main injection in one combustion process. The heat generation rate (FIG. 3) of the above will be described. In the examples of FIGS. 2 and 3, the
図2は、横軸をクランクシャフトの回転角度であるクランク角度、縦軸を筒内の圧力発生率、とした場合の実験またはシミュレーションの結果である。図2の例では、吸気(空気)をピストンにて圧縮加熱した燃焼室内に、3回のパイロット噴射で燃料を噴射して自己着火させ、メイン噴射で燃料を噴射して自己着火させている。3回のパイロット噴射によって1つの燃焼であるパイロット燃焼が発生し、当該パイロット燃焼による筒内圧力は、図2中の点線にて示すパイロット燃焼圧力Ppに示すように変化する。また1回のメイン噴射によって1つの燃焼であるメイン燃焼が発生し、当該メイン燃焼による筒内圧力はパイロット燃焼圧力Ppと重なり、図2中の一点鎖線にて示すメイン燃焼圧力Pmに示すように変化する。 FIG. 2 shows the results of an experiment or simulation when the horizontal axis is the crank angle which is the rotation angle of the crankshaft and the vertical axis is the pressure generation rate in the cylinder. In the example of FIG. 2, fuel is injected and self-ignited by three pilot injections in a combustion chamber in which intake air (air) is compressed and heated by a piston, and fuel is injected and self-ignited by main injection. Pilot combustion, which is one combustion, is generated by three pilot injections, and the in-cylinder pressure due to the pilot combustion changes as shown by the pilot combustion pressure Pp shown by the dotted line in FIG. Further, one main injection generates main combustion, which is one combustion, and the in-cylinder pressure due to the main combustion overlaps with the pilot combustion pressure Pp, as shown by the main combustion pressure Pm shown by the alternate long and short dash line in FIG. Change.
図2中に実線にて示す圧力発生率f(θ)は、1回の燃焼工程において、クランク角度に応じて変化する筒内圧力のクランク角度微分値(パイロット燃焼圧力Ppとメイン燃焼圧力Pmの総合筒内圧力の変化の傾き)を示している。図2に示すように、1回の燃焼工程の圧力発生率f(θ)における複数のピーク位置の中でパイロット燃焼に対応するピーク位置をパイロットピーク角度位置Papとする。同様に、1回の燃焼工程の圧力発生率f(θ)における複数のピーク位置の中でメイン燃焼に対応するピーク位置をメインピーク角度位置Pamとする。そして図2に示すように、パイロットピーク角度位置Papのクランク角度をθp、パイロットピーク角度位置Papの筒内圧力のクランク角度微分値をHp、とする。同様に、メインピーク角度位置Pamのクランク角度をθm、メインピーク角度位置Pamの筒内圧力のクランク角度微分値をHm、とする。そしてメインピーク角度位置Pamとパイロットピーク角度位置Papと、のクランク角度差Δθ(Δθ=θm−θp)を、クランク角度の差とクランクシャフトの回転数とに基づいて時間に換算した時間差(Δθに対応する時間差)をΔtとする。また、パイロットピーク角度位置Papにおける筒内圧力のクランク角度微分値(すなわち、圧力発生率の値)をHp、メインピーク角度位置Pamにおける筒内圧力のクランク角度微分値(すなわち、圧力発生率の値)をHm、として、さらにピーク高さ比をHp/Hmとする。 The pressure generation rate f (θ) shown by the solid line in FIG. 2 is the crank angle differential value (pilot combustion pressure Pp and main combustion pressure Pm) of the in-cylinder pressure that changes according to the crank angle in one combustion step. The slope of the change in the total in-cylinder pressure) is shown. As shown in FIG. 2, the peak position corresponding to the pilot combustion among the plurality of peak positions in the pressure generation rate f (θ) in one combustion step is defined as the pilot peak angle position Pap. Similarly, the peak position corresponding to the main combustion among the plurality of peak positions in the pressure generation rate f (θ) in one combustion step is defined as the main peak angle position Pam. Then, as shown in FIG. 2, the crank angle of the pilot peak angle position Pap is θp, and the crank angle differential value of the in-cylinder pressure at the pilot peak angle position Pap is Hp. Similarly, the crank angle at the main peak angle position Pam is θm, and the crank angle differential value of the in-cylinder pressure at the main peak angle position Pam is Hm. Then, the crank angle difference Δθ (Δθ = θm−θp) between the main peak angle position Pam and the pilot peak angle position Pap is converted into time based on the difference in crank angle and the rotation speed of the crankshaft (to Δθ). The corresponding time difference) is Δt. Further, the crank angle differential value of the in-cylinder pressure at the pilot peak angle position Pap (that is, the value of the pressure generation rate) is Hp, and the crank angle differential value of the in-cylinder pressure at the main peak angle position Pam (that is, the value of the pressure generation rate). ) Is Hm, and the peak height ratio is Hp / Hm.
なお図示省略するが、図2に示す横軸をクランク角度[deg]から時間[sec]に変更し、縦軸を圧力発生率[MPa/deg]から圧力発生率[MPa/sec]に変更してもよい。この場合、圧力発生率(この場合、筒内圧力の時間微分値)は、図2の圧力発生率f(θ)と同様であり、圧力発生率における複数のピーク位置の中でパイロット燃焼、メイン燃焼のそれぞれに対応するピーク位置を、それぞれパイロットピーク時間位置PtP、メインピーク時間位置Ptmとする。そして、メインピーク時間位置Ptm(tm、Hm)、パイロットピーク時間位置Ptp(tp、Hp)とした場合、時間差Δt=tm−tpで表され、ピーク高さ比はHp/Hmと表される。 Although not shown, the horizontal axis shown in FIG. 2 is changed from the crank angle [deg] to the time [sec], and the vertical axis is changed from the pressure generation rate [MPa / deg] to the pressure generation rate [MPa / sec]. You may. In this case, the pressure generation rate (in this case, the time derivative value of the in-cylinder pressure) is the same as the pressure generation rate f (θ) in FIG. The peak positions corresponding to each of the combustions are the pilot peak time position PtP and the main peak time position Ptm, respectively. When the main peak time position Ptm (tm, Hm) and the pilot peak time position Ptp (tp, Hp) are set, the time difference is represented by Δt = tm−tp, and the peak height ratio is represented by Hp / Hm.
図3は、筒内の圧力に着目した図2に対して、筒内の熱に着目した場合を示している。図3は、図2と同じパイロット噴射、メイン噴射を実行した場合において、横軸は図2と同様にクランク角度であり、縦軸は熱発生率(筒内熱のクランク角度微分値)である点が異なる。図3は、横軸をクランクシャフトの回転角度であるクランク角度、縦軸を筒内の熱発生率、とした場合の実験またはシミュレーションの結果である。 FIG. 3 shows a case where attention is paid to the heat inside the cylinder, as opposed to FIG. 2 which focuses on the pressure inside the cylinder. In FIG. 3, when the same pilot injection and main injection as in FIG. 2 are executed, the horizontal axis is the crank angle as in FIG. 2, and the vertical axis is the heat generation rate (crank angle differential value of in-cylinder heat). The point is different. FIG. 3 shows the results of an experiment or simulation when the horizontal axis is the crank angle which is the rotation angle of the crankshaft and the vertical axis is the heat generation rate in the cylinder.
図3中に実線にて示す熱発生率g(θ)は、1回の燃焼工程において、クランク角度に応じて変化する筒内熱のクランク角度微分値(パイロット燃焼熱Epとメイン燃焼熱Emの総合筒内熱の変化の傾き)を示している。図3に示すように、1回の燃焼工程の熱発生率g(θ)における複数のピーク位置の中でパイロット燃焼に対応するピーク位置をパイロットピーク角度位置Eapとする。同様に、1回の燃焼工程の熱発生率g(θ)における複数のピーク位置の中でメイン燃焼に対応するピーク位置をメインピーク角度位置Eamとする。そして図3に示すように、パイロットピーク角度位置Eapのクランク角度をθp、パイロットピーク角度位置Eapの筒内熱のクランク角度微分値をHp、とする。同様に、メインピーク角度位置Eamのクランク角度をθm、メインピーク角度位置Eamの筒内熱のクランク角度微分値をHm、とする。そしてメインピーク角度位置Eamとパイロットピーク角度位置Eapと、のクランク角度差Δθ(Δθ=θm−θp)を、クランク角度の差とクランクシャフトの回転数とに基づいて時間に換算した時間差(Δθに対応する時間差)をΔtとする。また、パイロットピーク角度位置Eapにおける筒内熱のクランク角度微分値(すなわち、熱発生率の値)をHp、メインピーク角度位置Eamにおける筒内熱のクランク角度微分値(すなわち、熱発生率の値)をHm、として、さらにピーク高さ比をHp/Hmとする。 The heat generation rate g (θ) shown by the solid line in FIG. 3 is the crank angle differential value (pilot combustion heat Ep and main combustion heat Em) of the in-cylinder heat that changes according to the crank angle in one combustion process. The slope of the change in the total in-cylinder heat) is shown. As shown in FIG. 3, the peak position corresponding to the pilot combustion among the plurality of peak positions in the heat generation rate g (θ) of one combustion step is defined as the pilot peak angle position Eap. Similarly, the peak position corresponding to the main combustion among the plurality of peak positions in the heat generation rate g (θ) of one combustion step is defined as the main peak angle position Em. Then, as shown in FIG. 3, the crank angle of the pilot peak angle position Eap is θp, and the crank angle differential value of the in-cylinder heat of the pilot peak angle position Eap is Hp. Similarly, the crank angle of the main peak angle position Am is θm, and the crank angle differential value of the in-cylinder heat of the main peak angle position Am is Hm. Then, the crank angle difference Δθ (Δθ = θm−θp) between the main peak angle position Eam and the pilot peak angle position Eap is converted into time based on the difference in crank angle and the rotation speed of the crankshaft (to Δθ). The corresponding time difference) is Δt. Further, the crank angle differential value of the in-cylinder heat at the pilot peak angle position Eap (that is, the value of the heat generation rate) is Hp, and the crank angle differential value of the in-cylinder heat at the main peak angle position Eam (that is, the value of the heat generation rate). ) Is Hm, and the peak height ratio is Hp / Hm.
なお図示省略するが、図3に示す横軸をクランク角度[deg]から時間[sec]に変更し、縦軸を熱発生率[J/deg]から熱発生率[J/sec]に変更してもよい。この場合、熱発生率(この場合、筒内熱の時間微分値)は、図3の熱発生率g(θ)と同様であり、熱発生率における複数のピーク位置の中でパイロット燃焼、メイン燃焼のそれぞれに対応するピーク位置を、それぞれパイロットピーク時間位置EtP、メインピーク時間位置Etmとする。そして、メインピーク時間位置Etm(tm、Hm)、パイロットピーク時間位置Etp(tp、Hp)とした場合、時間差Δt=tm−tpで表され、ピーク高さ比はHp/Hmと表される。 Although not shown, the horizontal axis shown in FIG. 3 is changed from the crank angle [deg] to the time [sec], and the vertical axis is changed from the heat generation rate [J / deg] to the heat generation rate [J / sec]. You may. In this case, the heat generation rate (in this case, the time differential value of the in-cylinder heat) is the same as the heat generation rate g (θ) in FIG. The peak positions corresponding to each of the combustions are defined as the pilot peak time position EtP and the main peak time position Etm, respectively. When the main peak time position Etm (tm, Hm) and the pilot peak time position Etp (tp, Hp) are set, the time difference is represented by Δt = tm−tp, and the peak height ratio is represented by Hp / Hm.
発明者は、種々の実験及びシミュレーションにて、内燃機関の運転状態に応じた、内燃機関の燃焼騒音を低減するための最適な時間差Δt及び最適なピーク高さ比Hp/Hmが有ることを見い出した。なお、時間差Δt、ピーク高さ比Hp/Hmは、図2に示すクランク角度・圧力発生率、図3に示すクランク角度・熱発生率、図示省略した時間・圧力発生率、図示省略した時間・熱発生率、のいずれを用いてもよいが、以降の本実施の形態の説明は、図2に示すクランク角度・圧力発生率に基づいて説明する。 In various experiments and simulations, the inventor has found that there is an optimum time difference Δt and an optimum peak height ratio Hp / Hm for reducing the combustion noise of the internal combustion engine according to the operating state of the internal combustion engine. rice field. The time difference Δt and the peak height ratio Hp / Hm are the crank angle / pressure generation rate shown in FIG. 2, the crank angle / heat generation rate shown in FIG. 3, the time / pressure generation rate not shown, and the time not shown. Either the heat generation rate may be used, but the following description of the present embodiment will be described based on the crank angle and pressure generation rate shown in FIG.
●[各運転状態における、シミュレーション(または実験)の結果(図4〜図7)]
次に図4〜図7を用いて、内燃機関の各運転状態で、時間差Δt、ピーク高さ比Hp/Hmを、種々の値に変更した場合のシミュレーション(または実験)の結果を示す。なお、図4〜図6に示す相殺中心周波数は、時間差Δtに基づいた時間差関連量であって、時間差Δtに基づいて算出した周波数であり、時間差Δt[sec]を1/2周期とする周波数であり、f=1/(2*Δt)となる。例えば時間差Δt=0.26[ms]の場合、周波数=1/(0.00026[sec]*2)≒1.923[KHz]となる。相殺中心周波数は、パイロット燃焼とメイン燃焼による燃焼騒音を相殺して低減する相殺周波数帯(f=0.3/Δtからf=0.7/Δt)の略中心となる周波数である。
● [Results of simulation (or experiment) in each operating state (Figs. 4 to 7)]
Next, using FIGS. 4 to 7, the results of simulation (or experiment) when the time difference Δt and the peak height ratio Hp / Hm are changed to various values in each operating state of the internal combustion engine are shown. The offset center frequencies shown in FIGS. 4 to 6 are time difference-related quantities based on the time difference Δt, which are frequencies calculated based on the time difference Δt, and have a time difference Δt [sec] as 1/2 cycle. And f = 1 / (2 * Δt). For example, when the time difference Δt = 0.26 [ms], the frequency = 1 / (0.00026 [sec] * 2) ≈ 1.923 [KHz]. The offset center frequency is a frequency that is substantially the center of the offset frequency band (f = 0.3 / Δt to f = 0.7 / Δt) that cancels and reduces combustion noise due to pilot combustion and main combustion.
図4は、内燃機関の回転数Ne=1600[rpm]、1回の燃焼工程にて噴射する噴射量(負荷)Qv=30[mm3/st]、の場合において、時間差Δtとピーク高さ比Hp/Hmを、種々の値に設定(図4中の丸印の位置)したシミュレーション(または実験)の結果を示している。なお、相殺中心周波数は、上述したとおり、時間差Δtから換算した周波数である。なお、この内燃機関のアイドリング状態では、回転数Ne=約700[rpm]、噴射量(負荷)Qv=約5[mm3/st]程度である。 FIG. 4 shows the time difference Δt and the peak height when the rotation speed Ne = 1600 [rpm] of the internal combustion engine and the injection amount (load) Qv = 30 [mm 3 / st] injected in one combustion step. The results of the simulation (or experiment) in which the ratio Hp / Hm is set to various values (positions of circles in FIG. 4) are shown. As described above, the offset center frequency is a frequency converted from the time difference Δt. In the idling state of this internal combustion engine, the rotation speed Ne = about 700 [rpm] and the injection amount (load) Qv = about 5 [mm 3 / st].
図4中において、一点鎖線で示す燃焼騒音レベルD1〜D5の曲線は、シミュレーション(または実験)の結果、観測された燃焼騒音の0.9から5.6[KHz]の範囲で積算したオーバーオールの燃焼騒音レベルを示しており、燃焼騒音レベルD5>D4>D3>D2>D1である。なお、ピーク高さ比Hp/Hmが1.0を超える領域は、パイロット燃焼のピーク位置がメイン燃焼のピーク位置よりも高い領域であるので、現実的でない。またピーク高さ比Hp/Hmは、0.2未満はパイロット燃焼が小さ過ぎて現実的ではないので、0.2以上を考慮する。従って、ピーク高さ比Hp/Hmは、1.0以下かつ0.2以上について考慮する。また相殺中心周波数が2.2[KHz]を超える領域は、時間差Δtが約0.227[msec]よりも短くなる領域であってインジェクタと制御の限界に近い領域であり、現実的でない。また相殺中心周波数が0.6[KHz]未満の領域は、時間差Δtが約0.833[msec]よりも長くなる領域でありパイロット噴射とメイン噴射の間隔が長過ぎて相殺周波数帯の幅が短くなり相殺の効果が得られないので、0.6[KHz]以上を考慮する。従って、相殺中心周波数は、2.2[KHz]以下かつ0.6[KHz]以上について考慮する(図5、図6も同様)。 In FIG. 4, the curves of the combustion noise levels D1 to D5 shown by the alternate long and short dash lines are the overalls of the combustion noise observed in the range of 0.9 to 5.6 [KHz] as a result of simulation (or experiment). The combustion noise level is shown, and the combustion noise level is D5> D4> D3> D2> D1. The region where the peak height ratio Hp / Hm exceeds 1.0 is not realistic because the peak position of the pilot combustion is higher than the peak position of the main combustion. Further, when the peak height ratio Hp / Hm is less than 0.2, the pilot combustion is too small to be realistic, so 0.2 or more is considered. Therefore, the peak height ratio Hp / Hm is considered when it is 1.0 or less and 0.2 or more. Further, the region where the offset center frequency exceeds 2.2 [KHz] is a region where the time difference Δt is shorter than about 0.227 [msec], which is close to the limit between the injector and the control, which is not realistic. Further, the region where the offset center frequency is less than 0.6 [KHz] is the region where the time difference Δt is longer than about 0.833 [msec], and the interval between the pilot injection and the main injection is too long and the width of the offset frequency band is wide. Since it becomes short and the effect of offsetting cannot be obtained, consider 0.6 [KHz] or more. Therefore, the offset center frequency is considered for 2.2 [KHz] or less and 0.6 [KHz] or more (the same applies to FIGS. 5 and 6).
図4に示す場合の運転状態(回転数=1600[rpm]、燃料噴射量(負荷)=30[mm3/st])を、横軸を回転数、縦軸を燃料噴射量(負荷)とした運転状態を示す図7中にU1にて示す。この運転状態U1では、図4に表れているように、燃焼騒音レベルD1以下とするためには、相殺中心周波数を約1.9[KHz]〜約2.2[KHz](つまり、時間差Δtを約0.227[msec]〜約0.263[msec])、ピーク高さ比Hp/Hmを約0.85〜約1.0にすればよいことがわかる。 The operating state (rotation speed = 1600 [rpm], fuel injection amount (load) = 30 [mm 3 / st]) in the case shown in FIG. 4 is defined as the rotation speed on the horizontal axis and the fuel injection amount (load) on the vertical axis. It is shown by U1 in FIG. 7 showing the operating state. In this operating state U1, as shown in FIG. 4, in order to make the combustion noise level D1 or less, the offset center frequency is about 1.9 [KHz] to about 2.2 [KHz] (that is, the time difference Δt). (Msec) to about 0.263 [msec]), and the peak height ratio Hp / Hm should be about 0.85 to about 1.0.
図5は、内燃機関の回転数Ne=1600[rpm]、1回の燃焼工程にて噴射する噴射量(負荷)Qv=55[mm3/st]、の場合において、時間差Δtとピーク高さ比Hp/Hmを、種々の値に設定(図5中の丸印の位置)したシミュレーション(または実験)の結果を示している。なお、相殺中心周波数は、上述したとおり、時間差Δtから換算した周波数である。 FIG. 5 shows a time difference Δt and a peak height when the rotation speed Ne = 1600 [rpm] of the internal combustion engine and the injection amount (load) Qv = 55 [mm 3 / st] injected in one combustion step. The results of the simulation (or experiment) in which the ratio Hp / Hm is set to various values (positions of circles in FIG. 5) are shown. As described above, the offset center frequency is a frequency converted from the time difference Δt.
図5中において、一点鎖線で示す燃焼騒音レベルD1〜D5の曲線は、図4の場合と同様、観測されたオーバーオールの燃焼騒音のレベルを示しており、燃焼騒音レベルD5>D4>D3>D2>D1である。また、ピーク高さ比Hp/Hmについては、1.0以下かつ0.2以上について考慮し、相殺中心周波数については2.2[KHz]以下かつ0.6[KHz]以上について考慮する点も同様である。ただし、噴射量Qvが、図4の運転状態の燃料噴射量よりも増量されており、相殺中心周波数は、約0.9[KHz]以下について考慮することが現実的である。 In FIG. 5, the curves of the combustion noise levels D1 to D5 shown by the alternate long and short dash lines indicate the level of the observed combustion noise of the overalls as in the case of FIG. 4, and the combustion noise levels D5> D4> D3> D2. > D1. In addition, the peak height ratio Hp / Hm should be considered at 1.0 or less and 0.2 or more, and the offset center frequency should be considered at 2.2 [KHz] or less and 0.6 [KHz] or more. The same is true. However, the injection amount Qv is larger than the fuel injection amount in the operating state shown in FIG. 4, and it is realistic to consider the offset center frequency of about 0.9 [KHz] or less.
図5に示す場合の運転状態(回転数=1600[rpm]、燃料噴射量(負荷)=55[mm3/st])を、横軸を回転数、縦軸を燃料噴射量(負荷)とした運転状態を示す図7中にU2にて示す。この運転状態U2では、図5及び現実的な相殺中心周波数=約0.9[KHz]以下の燃焼騒音レベルD2以下とするためには、相殺中心周波数を約0.9[KHz]以上(つまり、時間差Δtを約0.556[msec]以下)、ピーク高さ比Hp/Hmを約0.2〜約0.5にすればよいことがわかる。 The operating state (rotation speed = 1600 [rpm], fuel injection amount (load) = 55 [mm 3 / st]) in the case shown in FIG. 5 is defined as the rotation speed on the horizontal axis and the fuel injection amount (load) on the vertical axis. It is shown by U2 in FIG. 7 showing the operating state. In this operating state U2, in order to make the combustion noise level D2 or less of FIG. 5 and the realistic offset center frequency = about 0.9 [KHz] or less, the offset center frequency is about 0.9 [KHz] or more (that is,). , The time difference Δt should be about 0.556 [msec] or less), and the peak height ratio Hp / Hm should be about 0.2 to about 0.5.
図6は、内燃機関の回転数Ne=2400[rpm]、1回の燃焼工程にて噴射する噴射量(負荷)Qv=30[mm3/st]、の場合において、時間差Δtとピーク高さ比Hp/Hmを、種々の値に設定(図6中の丸印の位置)したシミュレーション(または実験)の結果を示している。なお、相殺中心周波数は、上述したとおり、時間差Δtから換算した周波数である。 FIG. 6 shows the time difference Δt and the peak height when the rotation speed Ne = 2400 [rpm] of the internal combustion engine and the injection amount (load) Qv = 30 [mm 3 / st] injected in one combustion step. The results of the simulation (or experiment) in which the ratio Hp / Hm is set to various values (positions of circles in FIG. 6) are shown. As described above, the offset center frequency is a frequency converted from the time difference Δt.
図6中において、一点鎖線で示す燃焼騒音レベルD2〜D5の曲線は、図4の場合と同様、観測された燃焼騒音のレベルを示しており、燃焼騒音レベルD5>D4>D3>D2である。また、ピーク高さ比Hp/Hmについては、1.0以下かつ0.2以上について考慮し、相殺中心周波数については2.2[KHz]以下かつ0.6[KHz]以上について考慮する点も同様である。ただし、回転数Neが、図4の運転状態の回転数よりも増加されており、燃焼騒音レベルD1まで低下しなかった。 In FIG. 6, the curves of the combustion noise levels D2 to D5 shown by the alternate long and short dash lines indicate the observed combustion noise levels as in the case of FIG. 4, and the combustion noise levels D5> D4> D3> D2. .. In addition, the peak height ratio Hp / Hm should be considered at 1.0 or less and 0.2 or more, and the offset center frequency should be considered at 2.2 [KHz] or less and 0.6 [KHz] or more. The same is true. However, the rotation speed Ne was increased from the rotation speed in the operating state shown in FIG. 4, and did not decrease to the combustion noise level D1.
図6に示す場合の運転状態(回転数=2400[rpm]、燃料噴射量(負荷)=30[mm3/st])を、横軸を回転数、縦軸を燃料噴射量(負荷)とした運転状態を示す図7中にU3にて示す。この運転状態U3では、図6に表れているように、燃焼騒音レベルD2以下とするためには、相殺中心周波数を約1.22[KHz]〜約2.2[KHz](つまり、時間差Δtを約0.227[msec]〜約0.410[msec])、ピーク高さ比Hp/Hmを約0.75〜約1.0にすればよいことがわかる。 The operating state (rotation speed = 2400 [rpm], fuel injection amount (load) = 30 [mm 3 / st]) in the case shown in FIG. 6 is defined as the rotation speed on the horizontal axis and the fuel injection amount (load) on the vertical axis. It is shown by U3 in FIG. 7 showing the operating state. In this operating state U3, as shown in FIG. 6, in order to make the combustion noise level D2 or less, the offset center frequency is about 1.22 [KHz] to about 2.2 [KHz] (that is, the time difference Δt). (Msec) to about 0.410 [msec]), and the peak height ratio Hp / Hm should be about 0.75 to about 1.0.
以上、図7に示すように、回転数が略一定であって負荷(燃料噴射量)が低負荷から高負荷へと増量した場合、時間差Δtを長くするとともにピーク高さ比Hp/Hmを小さくすれば、燃焼騒音の低減に効果があることがわかる。また、負荷(燃料噴射量)が略一定であって回転数が低回転から高回転へと増加した場合、時間差Δtの許容範囲が長い方に拡大され、ピーク高さ比Hp/Hmの許容範囲が低い方に拡大されることがわかる。 As described above, as shown in FIG. 7, when the rotation speed is substantially constant and the load (fuel injection amount) is increased from a low load to a high load, the time difference Δt is lengthened and the peak height ratio Hp / Hm is reduced. If this is done, it can be seen that it is effective in reducing combustion noise. Further, when the load (fuel injection amount) is substantially constant and the rotation speed increases from low rotation to high rotation, the allowable range of the time difference Δt is expanded to the longer side, and the allowable range of the peak height ratio Hp / Hm. It can be seen that is expanded to the lower side.
以上に説明したように、時間差Δt(または、時間差Δtから換算した相殺中心周波数(時間差関連量))とピーク高さ比Hp/Hmは、燃焼騒音の低減に大きく影響し、運転状態に応じた、最適な時間差Δt、最適なピーク高さ比Hp/Hmが存在する。 As explained above, the time difference Δt (or the offset center frequency (time difference related amount) converted from the time difference Δt) and the peak height ratio Hp / Hm greatly affect the reduction of combustion noise and depend on the operating condition. , The optimum time difference Δt and the optimum peak height ratio Hp / Hm exist.
●[各運転状態における、最適な時間差Δtと、最適なピーク高さ比Hp/Hm(図8〜図11)]
図8は、図4中のデータS1(1.9[KHz]、0.88)の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるfs1(θ)と、図4中のデータS2(1.9[KHz]、0.58)の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるfs2(θ)を示している。時間差Δtから換算した周波数はどちらも1.9[KHz]であるので、クランク角度差Δθは同じである。またfs1(θ)のピーク高さ比Hp(H)/Hm(H)=0.88であり、fs2(θ)のピーク高さ比Hp(L)/Hm(L)=0.58である。この場合の周波数・燃焼騒音スペクトルの観測結果を図9に示す。
● [Optimal time difference Δt and optimum peak height ratio Hp / Hm in each operating state (FIGS. 8 to 11)]
8 shows fs1 (θ), which is the crank angle / pressure generation rate in the case of the data S1 (1.9 [KHz], 0.88) in FIG. 4, and the data S2 (1.9 [1.9]] in FIG. KHz], 0.58) shows the crank angle and pressure generation rate fs2 (θ). Since the frequencies converted from the time difference Δt are both 1.9 [KHz], the crank angle difference Δθ is the same. Further, the peak height ratio of fs1 (θ) is Hp (H) / Hm (H) = 0.88, and the peak height ratio of fs2 (θ) is Hp (L) / Hm (L) = 0.58. .. The observation result of the frequency / combustion noise spectrum in this case is shown in FIG.
図9に示すように、同一の時間差Δt(換算周波数=1.9[KHz])であるが、ピーク高さ比Hp/Hm=0.58(fs2(θ)による燃焼騒音(図9中の点線グラフ))に対して、ピーク高さ比Hp/Hm=0.88(fs1(θ)による燃焼騒音(図9中の実線グラフ))のほうが、約1.2[KHz]〜約2.5[KHz]の周波数帯において燃焼騒音が比較的大きく低減されていることがわかる。 As shown in FIG. 9, the same time difference Δt (converted frequency = 1.9 [KHz]), but the combustion noise due to the peak height ratio Hp / Hm = 0.58 (fs2 (θ)) (in FIG. 9). The peak height ratio Hp / Hm = 0.88 (combustion noise due to fs1 (θ) (solid line graph in FIG. 9)) is about 1.2 [KHz] to about 2. It can be seen that the combustion noise is relatively significantly reduced in the frequency band of 5 [KHz].
図10は、図5中のデータS3(0.83[KHz]、0.75)の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるfs3(θ)と、図5中のデータS4(0.83[KHz]、0.26)の場合におけるクランク角度・圧力発生率であるfs4(θ)を示している。時間差Δtから換算した周波数はどちらも0.83[KHz]であるので、クランク角度差Δθは同じである。またfs3(θ)のピーク高さ比Hp(H)/Hm(H)=0.75であり、fs4(θ)のピーク高さ比Hp(L)/Hm(L)=0.26である。図8の条件よりもメイン噴射量が多くなる条件であるため、メインの噴射開始からメインのピークまでの時間が長くなり、パイロットとメインの噴射インターバルの制約のため、パイロットのピークとの時間差Δt(クランク角度差Δθ)を短縮することが困難になる。この場合の周波数・燃焼騒音スペクトルの観測結果を図11に示す。 FIG. 10 shows fs3 (θ), which is the crank angle / pressure generation rate in the case of data S3 (0.83 [KHz], 0.75) in FIG. 5, and data S4 (0.83 [0.83 [0.83]) in FIG. KHz], 0.26) shows the crank angle and pressure generation rate fs4 (θ). Since the frequencies converted from the time difference Δt are both 0.83 [KHz], the crank angle difference Δθ is the same. Further, the peak height ratio of fs3 (θ) is Hp (H) / Hm (H) = 0.75, and the peak height ratio of fs4 (θ) is Hp (L) / Hm (L) = 0.26. .. Since the main injection amount is larger than the condition shown in FIG. 8, the time from the start of the main injection to the main peak becomes longer, and the time difference Δt from the pilot peak is due to the limitation of the pilot and main injection interval. It becomes difficult to shorten (crank angle difference Δθ). The observation result of the frequency / combustion noise spectrum in this case is shown in FIG.
図11に示すように、同一の時間差Δt(換算周波数=0.83[KHz])であるが、ピーク高さ比Hp/Hm=0.75(fs3(θ)による燃焼騒音(図11中の点線グラフ))に対して、ピーク高さ比Hp/Hm=0.26(fs4(θ)による燃焼騒音(図11中の実線グラフ))のほうが、約0.5[KHz]〜約1.2[KHz]の相殺周波数帯での騒音低減効果は少ないが、約1.7[KHz]を中心とする約1.2[KHz]〜約2.2[KHz]の増幅周波数帯における騒音増大効果が抑えられており、オーバーオール燃焼騒音値の積算範囲の0.9[KHz]〜5.6[KHz]でのスペクトルの最大値が低くなり、燃焼騒音が比較的大きく低減されていることがわかる。 As shown in FIG. 11, although the time difference is the same Δt (converted frequency = 0.83 [KHz]), the combustion noise due to the peak height ratio Hp / Hm = 0.75 (fs3 (θ)) (in FIG. 11). The peak height ratio Hp / Hm = 0.26 (combustion noise due to fs4 (θ) (solid line graph in FIG. 11)) is about 0.5 [KHz] to about 1. The noise reduction effect in the canceling frequency band of 2 [KHz] is small, but the noise increase in the amplification frequency band of about 1.2 [KHz] to about 2.2 [KHz] centered on about 1.7 [KHz]. The effect is suppressed, the maximum value of the spectrum in the integrated range of the overall combustion noise value from 0.9 [KHz] to 5.6 [KHz] is low, and the combustion noise is relatively greatly reduced. Understand.
●[目標時間・目標ピーク高さ比特性(図12、図13)の設定]
以上の結果から、内燃機関の運転状態(具体的には、回転数と負荷(噴射量))に応じて、最適な目標時間差(または最適な目標時間差関連量(目標相殺中心周波数))及び最適な目標ピーク高さ比を設定した、目標時間・目標ピーク高さ比特性(図12参照)を作成し、制御装置50の記憶装置53に記憶しておく。目標時間・目標ピーク高さ比特性は、目標時間差に基づいて求めた目標時間差関連量である目標相殺中心周波数(または目標時間差)と、目標ピーク高さ比と、の一方を縦軸、他方を横軸として、予め設定された複数の回転数のそれぞれに対応させて設定されている。
● [Setting of target time / target peak height ratio characteristics (Figs. 12 and 13)]
From the above results, the optimum target time difference (or the optimum target time difference related amount (target offset center frequency)) and the optimum according to the operating state of the internal combustion engine (specifically, the rotation speed and the load (injection amount)). A target time / target peak height ratio characteristic (see FIG. 12) in which a specific target peak height ratio is set is created and stored in the
目標時間・目標ピーク高さ比特性は、図12の例に示すように、回転数毎のグラフ状の特性で表現されている。図12には、Ne=1600[rpm]の場合の特性がh(1600)で表現され、Ne=2000[rpm]の場合の特性がh(2000)で表現され、Ne=2400[rpm]の場合の特性がh(2400)で表現されている。 As shown in the example of FIG. 12, the target time / target peak height ratio characteristic is represented by a graph-like characteristic for each rotation speed. In FIG. 12, the characteristic when Ne = 1600 [rpm] is represented by h (1600), the characteristic when Ne = 2000 [rpm] is represented by h (2000), and Ne = 2400 [rpm]. The characteristic of the case is represented by h (2400).
また、例えば図12中のh(1600)(Ne=1600[rpm])の特性において、噴射量(負荷)Qv=30[mm3/st]の場合の位置はM11(Ne1600、Qv30)の位置で表現され、噴射量(負荷)Qv=40[mm3/st]の場合の位置はM12(Ne1600、Qv40)の位置で表現され、噴射量(負荷)Qv=55[mm3/st]の位置はM13(Ne1600、Qv55)の位置で表現されている。同様に、図12中のh(2000)(Ne=2000[rpm])の特性において、噴射量(負荷)Qv=40[mm3/st]の位置はM22(Ne2000、Qv40)の位置で表現され、噴射量(負荷)Qv=55[mm3/st]の位置はM23(Ne2000、Qv55)の位置で表現されている。同様に、図12中のh(2400)(Ne=2400[rpm])の特性において、噴射量(負荷)Qv=30[mm3/st]の位置はM31(Ne2400、Qv30)の位置で表現され、噴射量(負荷)Qv=40[mm3/st]の位置はM32(Ne2400、Qv40)の位置で表現されている。なお図12中に記載した一点鎖線は、同一負荷の位置を通る等負荷線を示している。図12に示すように、内燃機関の回転数が略一定であって内燃機関の負荷が低負荷から高負荷へと増加した場合、時間差(Δt)が長くなるように目標時間差関連量が変更され(目標相殺中心周波数が低くなるように変更され)、ピーク高さ比(Hp/Hm)が小さくなるように目標ピーク高さ比が変更される。 Further, for example, in the characteristics of h (1600) (Ne = 1600 [rpm]) in FIG. 12, the position when the injection amount (load) Qv = 30 [mm 3 / st] is the position of M11 (Ne1600, Qv30). The position when the injection amount (load) Qv = 40 [mm 3 / st] is expressed by the position of M12 (Ne1600, Qv40), and the injection amount (load) Qv = 55 [mm 3 / st]. The position is represented by the position of M13 (Ne1600, Qv55). Similarly, in the characteristics of h (2000) (Ne = 2000 [rpm]) in FIG. 12, the position of the injection amount (load) Qv = 40 [mm 3 / st] is represented by the position of M22 (Ne2000, Qv40). The position of the injection amount (load) Qv = 55 [mm 3 / st] is represented by the position of M23 (Ne2000, Qv55). Similarly, in the characteristics of h (2400) (Ne = 2400 [rpm]) in FIG. 12, the position of the injection amount (load) Qv = 30 [mm 3 / st] is represented by the position of M31 (Ne2400, Qv30). The position of the injection amount (load) Qv = 40 [mm 3 / st] is represented by the position of M32 (Ne2400, Qv40). The alternate long and short dash line shown in FIG. 12 indicates an equiload line passing through the same load position. As shown in FIG. 12, when the rotation speed of the internal combustion engine is substantially constant and the load of the internal combustion engine increases from a low load to a high load, the target time difference related amount is changed so that the time difference (Δt) becomes long. (The target offset center frequency is changed to be lower), and the target peak height ratio is changed so that the peak height ratio (Hp / Hm) becomes smaller.
例えば制御装置50は、検出した内燃機関の運転状態(回転数、負荷)と、記憶装置53に記憶している目標時間・目標ピーク高さ比特性(図12)を用いることで、内燃機関の運転状態(回転数、負荷)に応じた、目標時間差関連量(この場合、目標相殺中心周波数)と目標ピーク高さ比と、を求めることができる。
For example, the
図13は、図12中のh(1600)の特性における許容上限(Max)h(1600)の例と、許容下限(Min)h(1600)の例を示している。図13においてM11の例では、図4のデータS1を基に、目標ピーク高さ比に対して±0.15、目標相殺中心周波数に対して±0.2[KHz]を達成すれば、ほぼ目標騒音レベル±1[dBA]内に収めることができる。なお、図13における許容上限(Max)h(1600)、許容下限(Min)h(1600)に示すように、M11の例では、目標ピーク高さ比に対して±0.15よりも若干大きな値であっても、目標相殺中心周波数に対して±0.2[KHz]よりも若干大きな値であっても、ほぼ目標騒音レベル±1[dBA]内に収めることができる。 FIG. 13 shows an example of the allowable upper limit (Max) h (1600) and an example of the allowable lower limit (Min) h (1600) in the characteristics of h (1600) in FIG. In the example of M11 in FIG. 13, based on the data S1 of FIG. 4, if ± 0.15 is achieved with respect to the target peak height ratio and ± 0.2 [KHz] is achieved with respect to the target offset center frequency. The target noise level can be kept within ± 1 [dBA]. As shown in the allowable upper limit (Max) h (1600) and the allowable lower limit (Min) h (1600) in FIG. 13, in the example of M11, it is slightly larger than ± 0.15 with respect to the target peak height ratio. Even if the value is slightly larger than ± 0.2 [KHz] with respect to the target offset center frequency, it can be kept within the target noise level of ± 1 [dBA].
また、図13においてM11より負荷の上がったM12の例では、目標ピーク高さ比に対して、±0.15、目標相殺中心周波数に対して±0.2[KHz]を達成すれば、ほぼ目標騒音レベル±1[dBA]内に収めることができる。また、図13においてM12よりさらに負荷の上がったM13の例では、図5のデータS4を基に、目標ピーク高さ比に対して±0.15よりも若干小さな値、目標相殺中心周波数に対して±0.1[KHz]を達成すれば、ほぼ目標騒音レベル±1[dBA]内に収めることができることを発明者は、種々のシミュレーションや実験の結果より確認した。図13における許容上限(Max)h(1600)、許容下限(Min)h(1600)に示すように、M13の例では、目標ピーク高さ比に対して±0.15よりも若干小さな値、目標相殺中心周波数に対して±0.2[KHz]よりも若干小さな±0.1[KHz]に設定することで、ほぼ目標騒音レベル±1[dBA]内に収めることができる。 Further, in the example of M12 in which the load is higher than that of M11 in FIG. 13, if ± 0.15 is achieved with respect to the target peak height ratio and ± 0.2 [KHz] is achieved with respect to the target offset center frequency. The target noise level can be kept within ± 1 [dBA]. Further, in the example of M13 in which the load is further increased than that of M12 in FIG. 13, a value slightly smaller than ± 0.15 with respect to the target peak height ratio and the target offset center frequency are obtained based on the data S4 of FIG. The inventor has confirmed from the results of various simulations and experiments that if ± 0.1 [KHz] is achieved, the noise level can be kept within the target noise level of ± 1 [dBA]. As shown in the allowable upper limit (Max) h (1600) and the allowable lower limit (Min) h (1600) in FIG. 13, in the example of M13, a value slightly smaller than ± 0.15 with respect to the target peak height ratio. By setting ± 0.1 [KHz], which is slightly smaller than ± 0.2 [KHz] with respect to the target offset center frequency, the target noise level can be kept within ± 1 [dBA].
つまり、Hp/Hmが、目標ピーク高さ比に対して、ずれ量が許容高さ比内に収まるように制御することが好ましい。そして「許容高さ比」は、負荷(Qv)が所定負荷の近傍(この場合、Qv=40[mm3/st]の近傍)である場合では0.15(許容高さ比基準値)に設定されている。また、負荷(Qv)が所定負荷(この場合、Qv=40[mm3/st])よりも小さくなるにしたがって許容高さ比は許容高さ比基準値よりも大きくなるように設定されている(0.15よりも若干大きな値に設定されている)。また、負荷(Qv)が所定負荷(この場合、Qv=40[mm3/st])よりも大きくなるにしたがって許容高さ比は許容高さ比基準値よりも小さくなるように設定されている(0.15よりも若干小さな値に設定されている)。このため、図13において、許容上限(Max)h(1600)と許容下限(Min)h(1600)における目標ピーク高さ比の方向の間隔は、負荷(Qv)が大きくなるにしたがって狭くなるように設定され、負荷(Qv)が小さくなるにしたがって広くなるように設定されている。 That is, it is preferable to control Hp / Hm so that the deviation amount is within the allowable height ratio with respect to the target peak height ratio. The "allowable height ratio" is 0.15 (allowable height ratio reference value) when the load (Qv) is in the vicinity of the predetermined load (in this case, in the vicinity of Qv = 40 [mm 3 / st]). It is set. Further, the allowable height ratio is set to be larger than the allowable height ratio reference value as the load (Qv) becomes smaller than the predetermined load (Qv = 40 [mm 3 / st] in this case). (It is set to a value slightly larger than 0.15). Further, the allowable height ratio is set to be smaller than the allowable height ratio reference value as the load (Qv) becomes larger than the predetermined load (Qv = 40 [mm 3 / st] in this case). (It is set to a value slightly smaller than 0.15). Therefore, in FIG. 13, the interval in the direction of the target peak height ratio at the allowable upper limit (Max) h (1600) and the allowable lower limit (Min) h (1600) becomes narrower as the load (Qv) increases. It is set to, and it is set so that it becomes wider as the load (Qv) becomes smaller.
目標相殺中心周波数も同様に、実際の相殺中心周波数が、目標相殺中心周波数に対して、ずれ量が許容周波数内に収まるように制御することが好ましい。そして「許容周波数」は、負荷(Qv)が所定負荷の近傍(この場合、Qv=40[mm3/st]の近傍)である場合では0.2[KHz](許容周波数基準値)に設定されている。また、負荷(Qv)が所定負荷(この場合、Qv=40[mm3/st])よりも小さくなるにしたがって許容周波数は許容周波数基準値よりも大きくなるように設定されている(0.2[KHz]よりも若干大きな値に設定されている)。また、負荷(Qv)が所定負荷(この場合、Qv=40[mm3/st])よりも大きくなるにしたがって許容周波数は許容周波数基準値よりも小さくなるように設定されている(0.2[KHz]よりも若干小さな値に設定されている)。このため、図13において、許容上限(Max)h(1600)と許容下限(Min)h(1600)における目標相殺中心周波数の方向の間隔は、負荷(Qv)が大きくなるにしたがって狭くなるように設定され、負荷(Qv)が小さくなるにしたがって広くなるように設定されている。 Similarly, it is preferable to control the target offset center frequency so that the actual offset center frequency is within the permissible frequency with respect to the target offset center frequency. The "allowable frequency" is set to 0.2 [KHz] (allowable frequency reference value) when the load (Qv) is in the vicinity of the predetermined load (in this case, in the vicinity of Qv = 40 [mm 3 / st]). Has been done. Further, the permissible frequency is set to be larger than the permissible frequency reference value as the load (Qv) becomes smaller than the predetermined load (Qv = 40 [mm 3 / st] in this case). It is set to a value slightly larger than [KHz]). Further, the permissible frequency is set to be smaller than the permissible frequency reference value as the load (Qv) becomes larger than the predetermined load (Qv = 40 [mm 3 / st] in this case). It is set to a value slightly smaller than [KHz]). Therefore, in FIG. 13, the interval in the direction of the target offset center frequency at the allowable upper limit (Max) h (1600) and the allowable lower limit (Min) h (1600) becomes narrower as the load (Qv) increases. It is set so that it becomes wider as the load (Qv) becomes smaller.
●[制御装置50の処理手順(図14)]
次に図14に示すフローチャートを用いて、制御装置50による処理手順の例について説明する。制御装置50(CPU51)は、例えば所定クランク角度毎(例えば4気筒の場合では180[°CA]毎)にて、図14に示す処理を起動し、ステップS010に処理を進める。
● [Processing procedure of control device 50 (FIG. 14)]
Next, an example of the processing procedure by the
ステップS010にて制御装置50は、内燃機関の種々の運転状態を検出し、ステップS015に処理を進める。例えば制御装置50は、図1に示す各種の検出手段からの検出信号やインジェクタの制御量(前回の燃料噴射量)に基づいて、内燃機関回転数、吸気量、吸気マニホルド内圧力、可変ノズル開度量、アクセルペダル踏込量、燃料噴射量等を検出する。ステップS010の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部51A(図1参照)に相当している。
In step S010, the
ステップS015にて制御装置50は、検出した運転状態に基づいて、運転者からの要求トルクを算出し、ステップS020に処理を進める。例えば制御装置50は、内燃機関回転数とアクセルペダル踏込量に基づいて、記憶装置に記憶されているマップや、計算式等に基づいて、要求トルクを算出する。
The
ステップS020にて制御装置50は、算出した要求トルクと内燃機関の運転状態と、に基づいて(次回の)噴射量(Qv)を算出し、ステップS025に処理を進める。なお、噴射量(Qv)の算出手順の詳細については説明を省略する。
In step S020, the
ステップS025にて制御装置50は、内燃機関の運転状態(回転数、負荷(噴射量))と、記憶装置に記憶されている目標時間・目標ピーク高さ比特性(図12参照)と、に基づいて、目標時間差関連量(目標相殺中心周波数)と目標ピーク高さ比を求め、ステップS030に処理を進める。例えば、制御装置50は、(回転数、負荷(噴射量))が(1600[rpm]、30[mm3/st])の場合、図12に示す目標時間・目標ピーク高さ比特性の中からh(1600)を選定し、選定したh(1600)における30[mm3/st]の位置に相当するM11(Ne1600、Qv30)の位置により、目標時間差関連量(目標相殺中心周波数)と目標ピーク高さ比を求める。
In step S025, the
ステップS030にて制御装置50は、(次回の)噴射量(Qv)、目標時間差関連量(目標相殺中心周波数)、目標ピーク高さ比、内燃機関の運転状態に基づいて、次回の燃料噴射における、パイロット噴射の数、各パイロット噴射の噴射時期及び噴射量、メイン噴射の噴射時期及び噴射量を求め、処理を終了する。なお、1回の燃焼工程での噴射では、パイロット噴射の数は1回または複数回であり、メイン噴射の数は1回である。
In step S030, the
このとき、メイン噴射の噴射時期と、メイン噴射の1つ前のパイロット噴射の噴射時期は、目標時間差関連量(目標相殺中心周波数)に基づいて設定される。例えば、記憶装置には、目標時間差関連量(目標相殺中心周波数)に応じた目標時間間隔が、マップ等の形式にて記憶されており、制御装置50は、目標時間差関連量と当該マップを用いて目標時間間隔となるように、メイン噴射の噴射時期と、メイン噴射の1つ前のパイロット噴射の噴射時期と、を求める。なお、上記のマップは、シミュレーションや実験等を用いて作成され、記憶装置に記憶されている。
At this time, the injection timing of the main injection and the injection timing of the pilot injection immediately before the main injection are set based on the target time difference related amount (target offset center frequency). For example, the storage device stores the target time interval according to the target time difference related amount (target offset center frequency) in the form of a map or the like, and the
また、複数のパイロット噴射の噴射量の合計となる総パイロット噴射量と、メイン噴射の噴射量は、目標ピーク高さ比に基づいて、所定の計算式やマップ等にて求められる。例えば、制御装置50は、(次回の)噴射量(Qv)を、目標ピーク高さ比に応じて、総パイロット噴射量とメイン噴射量に分割することで、総パイロット噴射量とメイン噴射量とを求める。なお、上記の所定の計算式やマップは、シミュレーションや実験等を用いて作成され、記憶装置に記憶されている。
Further, the total pilot injection amount, which is the total of the injection amounts of the plurality of pilot injections, and the injection amount of the main injection are obtained by a predetermined calculation formula, a map, or the like based on the target peak height ratio. For example, the
以上のように、パイロット噴射の数、各パイロット噴射の噴射時期及び噴射量、メイン噴射の噴射時期及び噴射量を設定すれば、図示省略するが、制御装置50によって、既存のパイロット噴射のスケジューリング処理、既存のメイン噴射のスケジューリング処理にて、狙ったタイミングにて各噴射の処理が実行される。
As described above, if the number of pilot injections, the injection timing and injection amount of each pilot injection, and the injection timing and injection amount of the main injection are set, although not shown, the existing pilot injection scheduling process is performed by the
なお、以上の説明における目標時間差関連量(目標相殺中心周波数)を、目標時間差に変更してもよい。目標時間差は、目標相殺中心周波数での1周期の半分(半波長)の時間である。例えば、図12に示す目標時間・目標ピーク高さ比特性の横軸を、目標相殺中心周波数(目標時間差関連量)から目標時間差に変更した目標時間・目標ピーク高さ比特性を記憶装置に記憶しておく。そしてステップS025にて、制御装置50は、内燃機関の運転状態(回転数、負荷(噴射量))と、記憶装置に記憶されている目標時間・目標ピーク高さ比特性と、に基づいて、目標時間差と目標ピーク高さ比を求める。そしてステップS030にて制御装置50は、メイン噴射の噴射時期と、メイン噴射の1つ前のパイロット噴射の噴射時期を、目標時間差に基づいて設定する。
The target time difference-related amount (target offset center frequency) in the above description may be changed to the target time difference. The target time difference is half the time (half wavelength) of one cycle at the target offset center frequency. For example, the horizontal axis of the target time / target peak height ratio characteristic shown in FIG. 12 is changed from the target offset center frequency (target time difference related amount) to the target time difference, and the target time / target peak height ratio characteristic is stored in the storage device. I will do it. Then, in step S025, the
以上に説明したステップS025、S030の処理を実行している制御装置50(CPU51)は、内燃機関の運転状態に応じた目標時間差または目標時間差関連量と、目標ピーク高さ比と、を求め、時間差(Δt)が目標時間差に近づくように(または時間差(Δt)に基づいた時間差関連量が目標時間差関連量に近づくように)、かつ、ピーク高さ比(Hp/Hm)が目標ピーク高さ比に近づくように前段噴射における少なくともメイン噴射の1つ前のパイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、メイン噴射の噴射時期及び噴射量とを制御する、燃料噴射制御部51B(図1参照)に相当している。
The control device 50 (CPU51) executing the processes of steps S025 and S030 described above obtains a target time difference or a target time difference-related amount according to the operating state of the internal combustion engine, and a target peak height ratio. The time difference (Δt) approaches the target time difference (or the time difference-related amount based on the time difference (Δt) approaches the target time difference-related amount), and the peak height ratio (Hp / Hm) is the target peak height. To the fuel
本発明の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置は、本実施の形態で説明した構成、構造、処理手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。 The control device for the compression self-ignition type internal combustion engine of the present invention is not limited to the configuration, structure, processing procedure, etc. described in the present embodiment, and various changes, additions, and deletions can be made without changing the gist of the present invention. It is possible.
本実施の形態の説明では、図2、図3、図8、図10において、横軸をクランク角度としてクランク角度差Δθを求める例を説明したが、横軸を時間として時間差Δtを求めるようにしてもよい。また、図4、図5、図6、図12、図13において、横軸を相殺中心周波数f(時間差関連量)とした例を説明したが、当該図の横軸を時間差Δt(f=1/(Δt*2))としてもよい。 In the description of the present embodiment, in FIGS. 2, 3, 8 and 10, an example of obtaining the crank angle difference Δθ with the horizontal axis as the crank angle has been described, but the time difference Δt is obtained with the horizontal axis as the time. You may. Further, in FIGS. 4, 5, 6, 12, and 13, an example in which the horizontal axis is the offset center frequency f (time difference related quantity) has been described, but the horizontal axis of the figure is the time difference Δt (f = 1). / (Δt * 2)) may be used.
また、本発明の圧縮自己着火式内燃機関の制御装置は、ディーゼルエンジンに限定されず、圧縮自己着火式のガソリンエンジンにも適用することが可能である。 Further, the control device for the compression self-ignition type internal combustion engine of the present invention is not limited to the diesel engine, and can be applied to the compression self-ignition type gasoline engine.
また、以上(≧)、以下(≦)、より大きい(>)、未満(より小さい)(<)等は、等号を含んでも含まなくてもよい。また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。 Further, the above (≧), the following (≦), the larger (>), the less than (less than) (<), and the like may or may not include the equal sign. Further, the numerical values used in the description of the present embodiment are examples, and are not limited to these numerical values.
10 内燃機関
11A、11B 吸気管
11C 吸気マニホルド
12A 排気マニホルド
12B、12C 排気管
13 EGR配管
14 EGR弁
15 EGRクーラ
21 吸気流量検出手段
22 回転検出手段
23 大気圧検出手段
24A コンプレッサ上流圧力検出手段
24B コンプレッサ下流圧力検出手段
24C 吸気マニホルド圧力検出手段
25 アクセルペダル踏込量検出手段
26A タービン上流圧力検出手段
26B タービン下流圧力検出手段
27 車速検出手段
28A、28B 吸気温度検出手段
28C クーラント温度検出手段
29 排気温度検出手段
30 ターボ過給機
31 ノズル駆動手段
32 ノズル開度検出手段
33 可変ノズル
35 コンプレッサ
36 タービン
41 コモンレール
43A〜43D インジェクタ
45A〜45D シリンダ
47 スロットル装置
47S スロットル開度検出手段
47V スロットルバルブ
50 制御装置
51 CPU
51A 運転状態検出部
51B 燃料噴射制御部
53 記憶装置
61 排気浄化装置
f(θ) 圧力発生率
Pam メインピーク角度位置
Pap パイロットピーク角度位置
Pm メイン燃焼圧力
Pp パイロット燃焼圧力
g(θ) 熱発生率
Eam メインピーク角度位置
Eap パイロットピーク角度位置
Em メイン燃焼熱
Ep パイロット燃焼熱
Hp/Hm ピーク高さ比
Δt 時間差
Δθ クランク角度差
10
51A Operating
Claims (5)
1回の燃焼工程において、時間に応じて変化する筒内圧力の時間微分値または筒内熱の時間微分値による複数のピーク位置の中で前記パイロット燃焼に対応するピーク位置であるパイロットピーク時間位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記メイン燃焼に対応するピーク位置であるメインピーク時間位置と、の時間差をΔt、前記パイロットピーク時間位置における前記筒内圧力の時間微分値または筒内熱の時間微分値をHp、前記メインピーク時間位置における前記筒内圧力の時間微分値または筒内熱の時間微分値をHm、としてピーク高さ比をHp/Hmとした場合、
あるいは、1回の燃焼工程において、クランクシャフトの回転角度であるクランク角度に応じて変化する筒内圧力のクランク角度微分値または筒内熱のクランク角度微分値による複数のピーク位置の中で前記パイロット燃焼に対応するピーク位置であるパイロットピーク角度位置と、複数の前記ピーク位置の中で前記メイン燃焼に対応するピーク位置であるメインピーク角度位置と、の前記クランク角度の差を、前記クランク角度の差とクランクシャフトの回転数とに基づいて時間に換算した時間差をΔt、前記パイロットピーク角度位置における前記筒内圧力のクランク角度微分値または筒内熱のクランク角度微分値をHp、前記メインピーク角度位置における前記筒内圧力のクランク角度微分値または筒内熱のクランク角度微分値をHm、としてピーク高さ比をHp/Hmとした場合、
前記制御装置は、
前記圧縮自己着火式内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出部と、
前記圧縮自己着火式内燃機関の前記運転状態に応じた目標時間差または目標時間差関連量と、目標ピーク高さ比と、を求め、前記Δtが前記目標時間差に近づくようにまたは前記Δtに基づいた時間差関連量が前記目標時間差関連量に近づくように、かつ、前記Hp/Hmが前記目標ピーク高さ比に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の1つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御する、燃料噴射制御部と、
を有する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。 For one combustion step, the main injection, which is the main fuel injection, and the pilot injection, which is a single or multiple fuel injections that are the pre-stage injections of the main injection, are injected into the cylinder to make a single or multiple injections. A control device for a compression self-ignition type internal combustion engine that controls a compression self-ignition type internal combustion engine that generates one combustion, pilot combustion, by the plurality of the pilot injections and generates one combustion, the main combustion, by the main injection. And
In one combustion step, the pilot peak time position, which is the peak position corresponding to the pilot combustion, among a plurality of peak positions based on the time derivative of the in-cylinder pressure or the time derivative of the in-cylinder heat that changes with time. And the time difference between the main peak time position, which is the peak position corresponding to the main combustion among the plurality of peak positions, is Δt, and the time differential value of the in-cylinder pressure or the in-cylinder heat at the pilot peak time position. When the time differential value is Hp, the time differential value of the in-cylinder pressure at the main peak time position or the time differential value of the in-cylinder heat is Hm, and the peak height ratio is Hp / Hm.
Alternatively, in one combustion step, the pilot is among a plurality of peak positions based on the crank angle differential value of the in-cylinder pressure or the crank angle differential value of the in-cylinder heat that changes according to the crank angle which is the rotation angle of the crank shaft. The difference between the crank angles of the pilot peak angle position, which is the peak position corresponding to combustion, and the main peak angle position, which is the peak position corresponding to the main combustion among the plurality of peak positions, is the difference between the crank angles. The time difference converted into time based on the difference and the number of rotations of the crank shaft is Δt, the crank angle differential value of the in-cylinder pressure at the pilot peak angle position or the crank angle differential value of the in-cylinder heat is Hp, and the main peak angle. When the crank angle differential value of the in-cylinder pressure at the position or the crank angle differential value of the in-cylinder heat is Hm and the peak height ratio is Hp / Hm.
The control device is
An operating state detection unit that detects the operating state of the compressed self-igniting internal combustion engine, and
The target time difference or target time difference related amount according to the operating state of the compressed self-ignition type internal combustion engine and the target peak height ratio are obtained, and the time difference so that the Δt approaches the target time difference or is based on the Δt. The injection timing of the pilot injection at least one before the main injection in the previous stage injection so that the related amount approaches the target time difference related amount and the Hp / Hm approaches the target peak height ratio. And the fuel injection control unit that controls the injection amount and the injection timing and injection amount of the main injection.
Have,
A control device for a compression self-igniting internal combustion engine.
前記制御装置は、
前記燃料噴射制御部にて、前記圧縮自己着火式内燃機関の回転数が略一定であって前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が低負荷から高負荷へと増加した場合、前記Δtが長くなるように前記目標時間差または前記目標時間差関連量を変更するとともに前記Hp/Hmが小さくなるように前記目標ピーク高さ比を変更する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。 The control device for a compression self-ignition type internal combustion engine according to claim 1.
The control device is
In the fuel injection control unit, when the rotation speed of the compression self-ignition type internal combustion engine is substantially constant and the load of the compression self-ignition type internal combustion engine increases from a low load to a high load, the Δt becomes long. As described above, the target time difference or the target time difference-related amount is changed, and the target peak height ratio is changed so that the Hp / Hm becomes smaller.
A control device for a compression self-igniting internal combustion engine.
前記制御装置には、
前記パイロット燃焼と前記メイン燃焼による燃焼騒音を相殺して低減する相殺周波数帯の略中心となる周波数である相殺中心周波数であって前記目標時間差に基づいて求めた前記目標時間差関連量である目標相殺中心周波数または前記目標時間差と、前記目標ピーク高さ比と、の一方を縦軸、他方を横軸として、予め設定された複数の回転数のそれぞれに対応させた目標時間・目標ピーク高さ比特性が記憶されており、
前記目標時間・目標ピーク高さ比特性は、
設定された回転数に対して、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷に応じた位置が設定されており、
前記制御装置は、
前記燃料噴射制御部にて、
前記圧縮自己着火式内燃機関の回転数に応じた前記目標時間・目標ピーク高さ比特性を選定し、選定した前記目標時間・目標ピーク高さ比特性と前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷とに基づいて、前記目標時間差関連量または前記目標時間差と、前記目標ピーク高さ比と、を求めることで、前記圧縮自己着火式内燃機関の回転数と負荷に応じた前記目標時間差関連量または前記目標時間差と、前記目標ピーク高さ比と、を求め、
前記Δtに基づいた前記時間差関連量である前記相殺中心周波数が前記目標時間差関連量である前記目標相殺中心周波数に近づくようにまたは前記Δtが前記目標時間差に近づくように、かつ、前記Hp/Hmが前記目標ピーク高さ比に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の1つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御する、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。 The control device for a compression self-ignition type internal combustion engine according to claim 1 or 2.
The control device has
The target offset, which is the offset center frequency that is the substantially central frequency of the offset frequency band that cancels and reduces the combustion noise due to the pilot combustion and the main combustion, and is the target time difference related amount obtained based on the target time difference. The target time / target peak height ratio corresponding to each of a plurality of preset rotation speeds, with one of the center frequency or the target time difference and the target peak height ratio as the vertical axis and the other as the horizontal axis. The characteristics are memorized,
The target time / target peak height ratio characteristic is
The position is set according to the load of the compression self-ignition type internal combustion engine with respect to the set rotation speed.
The control device is
In the fuel injection control unit
Select the target time / target peak height ratio characteristic according to the rotation speed of the compression self-ignition type internal combustion engine, and select the target time / target peak height ratio characteristic and the load of the compression self-ignition type internal combustion engine. By obtaining the target time difference-related amount or the target time difference and the target peak height ratio based on the above, the target time difference-related amount or the target time difference-related amount according to the rotation speed and load of the compression self-ignition type internal combustion engine. Obtain the target time difference and the target peak height ratio,
The offset center frequency, which is the time difference-related amount based on the Δt, approaches the target offset center frequency, which is the target time difference-related amount, or the Δt approaches the target time difference, and the Hp / Hm. Controls the injection timing and injection amount of the pilot injection at least one before the main injection in the previous stage injection and the injection timing and injection amount of the main injection so that
A control device for a compression self-igniting internal combustion engine.
前記制御装置は、
前記燃料噴射制御部にて、
前記Hp/Hmが前記目標ピーク高さ比に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の1つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御する場合、前記Hp/Hmが前記目標ピーク高さ比に対して、ずれ量が許容高さ比内に収まるように制御し、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が所定負荷の近傍である場合は前記許容高さ比は許容高さ比基準値に設定され、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が前記所定負荷よりも小さくなるにしたがって前記許容高さ比は前記許容高さ比基準値よりも大きくなるように設定され、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が前記所定負荷よりも大きくなるにしたがって前記許容高さ比は前記許容高さ比基準値よりも小さくなるように設定されている、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。 The control device for a compression self-ignition type internal combustion engine according to claim 3.
The control device is
In the fuel injection control unit
The injection timing and injection amount of the pilot injection at least one before the main injection in the previous stage injection and the injection timing and injection amount of the main injection so that the Hp / Hm approaches the target peak height ratio. In the case of control, when the Hp / Hm is controlled so that the deviation amount is within the allowable height ratio with respect to the target peak height ratio, and the load of the compression self-ignition type internal combustion engine is in the vicinity of the predetermined load. The permissible height ratio is set to the permissible height ratio reference value, and as the load of the compression self-ignition type internal combustion engine becomes smaller than the predetermined load, the permissible height ratio becomes smaller than the permissible height ratio reference value. Is also set to be large, and the permissible height ratio is set to be smaller than the permissible height ratio reference value as the load of the compression self-ignition type internal combustion engine becomes larger than the predetermined load. ,
A control device for a compression self-igniting internal combustion engine.
前記制御装置は、
前記燃料噴射制御部にて、
前記相殺中心周波数が前記目標相殺中心周波数に近づくように、前記前段噴射における少なくとも前記メイン噴射の1つ前の前記パイロット噴射の噴射時期及び噴射量と、前記メイン噴射の噴射時期及び噴射量を制御する場合、前記相殺中心周波数が前記目標相殺中心周波数に対して、ずれ量が許容周波数内に収まるように制御し、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が所定負荷の近傍である場合は前記許容周波数は許容周波数基準値に設定され、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が前記所定負荷よりも小さくなるにしたがって前記許容周波数は前記許容周波数基準値よりも大きくなるように設定され、前記圧縮自己着火式内燃機関の負荷が前記所定負荷よりも大きくなるにしたがって前記許容周波数は前記許容周波数基準値よりも小さくなるように設定されている、
圧縮自己着火式内燃機関の制御装置。
The control device for a compression self-ignition type internal combustion engine according to claim 3 or 4.
The control device is
In the fuel injection control unit
The injection timing and injection amount of the pilot injection at least one before the main injection in the previous stage injection and the injection timing and injection amount of the main injection are controlled so that the offset center frequency approaches the target offset center frequency. In this case, the offset center frequency is controlled so that the deviation amount is within the permissible frequency with respect to the target offset center frequency, and when the load of the compression self-ignition type internal combustion engine is in the vicinity of the predetermined load, the permissible amount is obtained. The frequency is set to the permissible frequency reference value, and the permissible frequency is set to be larger than the permissible frequency reference value as the load of the compression self-ignition type internal combustion engine becomes smaller than the predetermined load, and the compression self is set. The permissible frequency is set to be smaller than the permissible frequency reference value as the load of the ignition type internal combustion engine becomes larger than the predetermined load.
A control device for a compression self-igniting internal combustion engine.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020012280A JP7179790B2 (en) | 2020-01-29 | 2020-01-29 | CONTROL DEVICE FOR COMPRESSION IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
BR102021001544-6A BR102021001544A2 (en) | 2020-01-29 | 2021-01-27 | CONTROLLER FOR COMPRESSION SELF-IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE CONTROL |
AU2021200546A AU2021200546B2 (en) | 2020-01-29 | 2021-01-28 | Controller for controlling compression self-ignition internal combustion engine |
DE102021102108.1A DE102021102108A1 (en) | 2020-01-29 | 2021-01-29 | CONTROL UNIT FOR CONTROLLING A SELF-IGNITING COMBUSTION ENGINE |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020012280A JP7179790B2 (en) | 2020-01-29 | 2020-01-29 | CONTROL DEVICE FOR COMPRESSION IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2021116773A true JP2021116773A (en) | 2021-08-10 |
JP7179790B2 JP7179790B2 (en) | 2022-11-29 |
Family
ID=76753729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020012280A Active JP7179790B2 (en) | 2020-01-29 | 2020-01-29 | CONTROL DEVICE FOR COMPRESSION IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7179790B2 (en) |
AU (1) | AU2021200546B2 (en) |
BR (1) | BR102021001544A2 (en) |
DE (1) | DE102021102108A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102024107285A1 (en) | 2023-03-15 | 2024-09-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Control device and control method for internal combustion engine |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006046217A (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Toyota Motor Corp | Fuel injection control device for internal combustion engine |
JP2015068284A (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 株式会社豊田中央研究所 | Compression ignition type internal combustion engine |
JP2018204531A (en) * | 2017-06-02 | 2018-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
JP2020007954A (en) * | 2018-07-06 | 2020-01-16 | マツダ株式会社 | Fuel injection control device for diesel engine |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101567718B1 (en) * | 2014-07-28 | 2015-11-10 | 현대자동차주식회사 | Method add system for controlling iginition noise of diesel |
JP6288066B2 (en) | 2015-12-24 | 2018-03-07 | マツダ株式会社 | Fuel injection control method and fuel injection control device for compression self-ignition engine |
JP2018193915A (en) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | マツダ株式会社 | Fuel injection control method and fuel injection control device for diesel engine |
JP7068021B2 (en) * | 2018-04-27 | 2022-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | Internal combustion engine control device |
JP2020012280A (en) | 2018-07-17 | 2020-01-23 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | Vibration isolation structure for rigid-frame viaduct |
-
2020
- 2020-01-29 JP JP2020012280A patent/JP7179790B2/en active Active
-
2021
- 2021-01-27 BR BR102021001544-6A patent/BR102021001544A2/en unknown
- 2021-01-28 AU AU2021200546A patent/AU2021200546B2/en active Active
- 2021-01-29 DE DE102021102108.1A patent/DE102021102108A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006046217A (en) * | 2004-08-05 | 2006-02-16 | Toyota Motor Corp | Fuel injection control device for internal combustion engine |
JP2015068284A (en) * | 2013-09-30 | 2015-04-13 | 株式会社豊田中央研究所 | Compression ignition type internal combustion engine |
JP2018204531A (en) * | 2017-06-02 | 2018-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | Control device of internal combustion engine |
JP2020007954A (en) * | 2018-07-06 | 2020-01-16 | マツダ株式会社 | Fuel injection control device for diesel engine |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102024107285A1 (en) | 2023-03-15 | 2024-09-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki | Control device and control method for internal combustion engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2021200546A1 (en) | 2021-08-12 |
JP7179790B2 (en) | 2022-11-29 |
AU2021200546B2 (en) | 2022-11-24 |
DE102021102108A1 (en) | 2021-07-29 |
BR102021001544A2 (en) | 2021-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6571765B2 (en) | Control system for engine | |
JP4433051B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
CN110645113B (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2022174419A (en) | Controller for compression self-ignition internal combustion engine | |
JP6452816B2 (en) | Engine control device | |
JP7179790B2 (en) | CONTROL DEVICE FOR COMPRESSION IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
JP2012013010A (en) | Fuel injection control device of internal combustion engine | |
JP4615501B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2006299892A (en) | Internal combustion engine with supercharger | |
US7606653B2 (en) | Vehicle speed dependant calibration trim for improved fuel economy | |
JP4941352B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP6971349B2 (en) | Internal combustion engine boost pressure control device | |
JP7306325B2 (en) | CONTROL DEVICE FOR COMPRESSION IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
JP2013036385A (en) | Internal combustion engine control device | |
US7991540B2 (en) | Vehicle speed dependant calibration trim or user-selectable calbratable trim for improved fuel economy | |
JP2007132298A (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP7415868B2 (en) | Control device for compression self-ignition internal combustion engine | |
JP5892144B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2012007541A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP3613675B2 (en) | Combustion method for internal combustion engine | |
JP6558314B2 (en) | Control method for internal combustion engine | |
JP2023122715A (en) | Premixing compression self-ignition internal combustion engine and its control method | |
US7882702B2 (en) | Control system to minimize white smoke using variable nozzle turbo | |
JP2019167835A (en) | Control device of internal combustion engine | |
JP2009209780A (en) | Control device of internal combustion engine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210810 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220727 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220809 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220926 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221025 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221116 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7179790 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |