JP3500938B2 - Combustion control device for diesel engine - Google Patents

Combustion control device for diesel engine

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JP3500938B2 JP33309797A JP33309797A JP3500938B2 JP 3500938 B2 JP3500938 B2 JP 3500938B2 JP 33309797 A JP33309797 A JP 33309797A JP 33309797 A JP33309797 A JP 33309797A JP 3500938 B2 JP3500938 B2 JP 3500938B2
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combustion
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  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はNOx(窒素酸化
物)とPM(粒子状物質)の低減をはかったディーゼル
エンジンの燃焼制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion control device for a diesel engine that reduces NOx (nitrogen oxide) and PM (particulate matter).

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジンから排出されるNO
x量を減らすのに排気の一部を吸気中に再循環させる排
気還流システムが有効であるが、しかし反面、排気還流
率を大きくすればこれに応じてPMが増加する傾向にあ
る。したがってPMを抑制するため排気還流率をそれほ
ど大きくとることはできなかった。
NO emitted from a diesel engine
An exhaust gas recirculation system in which a part of the exhaust gas is recirculated into the intake air is effective for reducing the amount of x, but on the other hand, if the exhaust gas recirculation rate is increased, PM tends to increase accordingly. Therefore, the exhaust gas recirculation rate could not be increased so much to suppress the PM.

【0003】これに対して、これらトレードオフの関係
にあるNOxとPMを同時に低減する方法として、ディ
ーゼルエンジンの低温予混合燃焼が注目を浴びている
(「小形DIディーゼル機関の新燃焼コンセプト」自動
車技術会論文集Vol.28No.1 P.41 19
97)。
On the other hand, low temperature premixed combustion of a diesel engine has been attracting attention as a method for simultaneously reducing NOx and PM, which are in a trade-off relationship ("New combustion concept of small DI diesel engine" automobile). Technical Papers Vol.28 No.1 P.41 19
97).

【0004】これは低温燃焼によるNOxの低減と、予
混合燃焼によるPMの低減とを同時に実現するもので、
排気の一部を吸気中に還流させることにより燃焼の最高
温度を抑制し、NOxの発生を抑える一方、着火するま
での間にできるだけ多くの燃料噴霧と空気(酸素)の接
触機会を高め、かつ接触時間を長くし、緩やかな予混合
燃焼を実現するため、燃焼室内でのガス流動を高め、ま
た燃料が着火するまでの着火遅れ期間を延ばすべく燃料
噴射時期の遅延を行っている。
This is to simultaneously realize reduction of NOx by low temperature combustion and reduction of PM by premixed combustion.
By recirculating part of the exhaust gas into the intake air, the maximum combustion temperature is suppressed and NOx generation is suppressed, while increasing the chances of contact between fuel spray and air (oxygen) as much as possible before ignition. In order to lengthen the contact time and realize gentle premixed combustion, the gas flow in the combustion chamber is increased, and the fuel injection timing is delayed to extend the ignition delay period until the fuel is ignited.

【0005】この低温予混合燃焼では、大量の排気還流
によって低酸素濃度での予混合燃焼が行われるので、燃
焼速度が低下し、燃焼騒音の少ない穏やかな燃焼を実現
することができる。
In this low-temperature premixed combustion, since a large amount of exhaust gas recirculates the premixed combustion at a low oxygen concentration, the combustion speed is lowered, and gentle combustion with less combustion noise can be realized.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
して低温予混合燃焼を実現している場合、エンジンの負
荷が上がり、燃料噴射量が相対的に大きくなると、燃焼
に必要な酸素量を確保するために、排気還流率を低下さ
せる必要が出てくる。もしそうしないと、酸素不足のた
めに不完全燃焼によるHC、CO、PMの大幅な増加や
燃費の悪化が避けられなくなるからである。
However, when low temperature premixed combustion is realized in this way, when the engine load increases and the fuel injection amount becomes relatively large, the oxygen amount necessary for combustion is secured. Therefore, it becomes necessary to reduce the exhaust gas recirculation rate. If this is not done, a large increase in HC, CO, PM due to incomplete combustion and deterioration of fuel efficiency cannot be avoided due to insufficient oxygen.

【0007】その結果、作動ガス中の酸素濃度が増加
し、予混合燃焼速度の抑制効果が薄れると、急激な予混
合燃焼が生じ、ディーゼルノックと呼ばれる燃焼騒音を
引き起こすことがあった。
As a result, when the oxygen concentration in the working gas is increased and the effect of suppressing the premixed combustion speed is diminished, rapid premixed combustion occurs, which sometimes causes combustion noise called diesel knock.

【0008】図14を参照すると分かるように、ディー
ゼル燃焼は予混合燃焼と拡散燃焼とから構成され、これ
を分離して示すが、その合成燃焼率波形での圧力上昇が
急峻になると、ディーゼルノックを起こす。
As can be seen from FIG. 14, diesel combustion is composed of premixed combustion and diffusion combustion, which are shown separately, but when the pressure rise in the combined combustion rate waveform becomes steep, the diesel knock occurs. Cause

【0009】図15は、負荷と排気還流率(EGR率)
を変化させていったときの燃焼率波形を順に示してい
る。
FIG. 15 shows the load and the exhaust gas recirculation rate (EGR rate).
The combustion rate waveforms are shown in order as the value is changed.

【0010】図から分かるように、負荷が小さく燃料の
噴射量の少ない図中A,Bでは、EGR率が高く、酸素
濃度が低いため予混合燃焼期間が長く、穏やかな燃焼と
なっているのに対し、EGRが急減し、まだ燃料はそれ
ほど多くないのに酸素濃度が高いCのときには、予混合
燃焼期間が短く、急峻な燃焼率波形となっている。この
ため、この領域ではディーゼルノックが急激に大きくな
る。
As can be seen from the figure, in A and B in the figure where the load is small and the fuel injection amount is small, the EGR rate is high and the oxygen concentration is low, so the premixed combustion period is long and the combustion is gentle. On the other hand, when the EGR is sharply reduced and the amount of fuel is not so much yet, but the oxygen concentration is high, the premixed combustion period is short and the combustion rate is steep. For this reason, the diesel knock increases rapidly in this region.

【0011】これに対して、負荷がさらに大きくなり、
燃料噴射量が増加する領域であるE,Fでは、EGRが
停止しているにもかかわらず燃料の増加により相対的に
必要な酸素濃度が低下し、このため予混合燃焼期間が増
加し、比較的穏やかな燃焼となり、ディーゼルノックも
減少する。
On the other hand, the load is further increased,
In E and F, which are regions where the fuel injection amount increases, the required oxygen concentration relatively decreases due to the increase in fuel even though the EGR is stopped, so the premixed combustion period increases and the comparison is made. The combustion will be milder and diesel knock will be reduced.

【0012】図16に車両の加速時における運転領域を
示すが、低負荷からの加速中にノッキング領域を通過す
ることが分かる。これは加速に伴いEGR率が急減し、
一方で燃料噴射量はまだそれほど大きくなっていない領
域でディーゼルノックを起こすのである。また、本来は
EGRによる予混合燃焼速度が抑制されるはずの領域で
あっても、車両の減速(EGRはカット)からの緩加速
時など、EGRガスの供給に応答遅れが生じる場合に
は、ディーゼルノックが生じることもある。
FIG. 16 shows a driving range during acceleration of the vehicle, and it can be seen that the vehicle passes through the knocking range during acceleration from a low load. This is because the EGR rate sharply decreases with acceleration,
On the other hand, diesel knock occurs in a region where the fuel injection amount is not so large yet. Further, even in a region where the premixed combustion speed due to EGR should originally be suppressed, when there is a response delay in the supply of EGR gas, such as during slow acceleration from deceleration of the vehicle (EGR is cut), Diesel knock may occur.

【0013】このように低温予混合燃焼であっても、過
渡的な運転時など、EGRが急減し、燃料に対して酸素
が過剰に存在するときなど、一時的にディーゼルノック
が発生するのが避けられないという問題があった。
As described above, even in the case of low-temperature premixed combustion, a diesel knock is temporarily generated when the EGR sharply decreases during transient operation or when oxygen is excessively present in the fuel. There was an unavoidable problem.

【0014】本発明はこのような問題を解決するために
提案されたもので、予混合燃焼を定める制御因子とし
て、作動ガス中の酸素濃度と燃料噴射期間に着目し、酸
素濃度に応じて燃料噴射期間を制御することにより、過
渡運転時などのディーゼルノックを回避することを目的
とする。
The present invention has been proposed to solve such a problem. Focusing on the oxygen concentration in the working gas and the fuel injection period as control factors for determining the premixed combustion, the fuel is adjusted according to the oxygen concentration. By controlling the injection period, the purpose is to avoid diesel knock during transient operation.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、燃焼室に
燃料を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射時期、噴射
期間を制御する手段と、排気の一部を吸気中に還流する
手段とを備えたディーゼルエンジンにおいて、作動ガス
中の酸素濃度を算出する手段と、燃料の噴射期間を算出
する手段と、前記酸素濃度と燃料噴射期間とからディー
ゼル燃焼の予混合燃焼期間を算出する手段と、運転状態
に応じての目標予混合燃焼期間を設定した手段と、前記
算出した予混合燃焼期間を目標予混合燃焼期間と比較す
る手段と、この比較により予混合燃焼期間が目標予混合
燃焼期間よりも短い場合には同一燃料噴射量での燃料噴
射期間を延長させる燃焼補正手段とを備えている。
A first aspect of the present invention is directed to a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber, means for controlling the fuel injection timing and injection period, and a portion of exhaust gas recirculated into intake air. And a means for calculating the oxygen concentration in the working gas, a means for calculating the fuel injection period, and a premixed combustion period for diesel combustion from the oxygen concentration and the fuel injection period. Means, means for setting a target premixed combustion period according to the operating state, means for comparing the calculated premixed combustion period with the target premixed combustion period, and by this comparison the premixed combustion period is the target premixed combustion period. When the combustion period is shorter than the combustion period, there is provided combustion correction means for extending the fuel injection period with the same fuel injection amount.

【0016】第2の発明は、燃料ポンプから圧送される
高圧燃料を蓄える燃料蓄圧室と、この燃料蓄圧室の燃料
圧力を目標値に制御する手段と、この圧力制御された高
圧燃料を燃焼室に噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射
弁の噴射期間を可変的に制御する手段と、運転状態に応
じた燃料噴射量、並びに噴射時期となるように前記燃料
噴射制御手段を駆動する制御手段と、排気の一部を吸気
中に還流する手段とを備えたディーゼルエンジンにおい
て、作動ガス中の酸素濃度を算出する手段と、燃料の噴
射期間を算出する手段と、前記酸素濃度と燃料噴射期間
とからディーゼル燃焼の予混合燃焼期間を算出する手段
と、運転状態に応じての目標予混合燃焼期間を設定した
手段と、前記算出した予混合燃焼期間を目標予混合燃焼
期間と比較する手段と、この比較により予混合燃焼期間
が目標予混合燃焼期間よりも短い場合には同一燃料噴射
量での燃料噴射期間を延長するように前記燃料蓄圧室の
燃料圧力を減圧補正する燃焼補正手段とを備えている。
A second aspect of the invention is a fuel pressure accumulating chamber for accumulating high pressure fuel pumped from a fuel pump, a means for controlling the fuel pressure in the fuel accumulating chamber to a target value, and the pressure controlled high pressure fuel for the combustion chamber. Fuel injection valve for injecting fuel into the fuel injection unit, means for variably controlling the injection period of the fuel injection valve, and control means for driving the fuel injection control unit so that the fuel injection amount and the injection timing correspond to the operating state. And a means for calculating a concentration of oxygen in the working gas, a means for calculating an injection period of fuel, and a means for calculating an oxygen concentration in the working gas, the oxygen concentration and the fuel injection period. Means for calculating the premixed combustion period of diesel combustion from, and means for setting the target premixed combustion period according to the operating state, and means for comparing the calculated premixed combustion period with the target premixed combustion period. And by this comparison, when the premixed combustion period is shorter than the target premixed combustion period, combustion correction means for decompressing and correcting the fuel pressure in the fuel accumulating chamber so as to extend the fuel injection period with the same fuel injection amount. Is equipped with.

【0017】第3の発明は、前記燃焼補正手段が、予混
合燃焼期間が目標予混合燃焼期間よりも短いときには燃
料圧力を減圧補正し、目標予混合燃焼期間よりも長いと
きには運転状態に応じての基本の燃料圧力を維持するよ
うに構成される。
In a third aspect of the present invention, the combustion correction means corrects the fuel pressure when the premixed combustion period is shorter than the target premixed combustion period, and when the premixed combustion period is longer than the target premixed combustion period, it depends on the operating condition. Is configured to maintain a basic fuel pressure of.

【0018】第4の発明は、前記作動ガス中の酸素濃度
を算出する手段が、燃料噴射量信号と、吸入空気量信号
と、排気系に設置した排気センサからの酸素濃度信号と
に基づいて作動ガス中の酸素濃度を演算するように構成
される。
In a fourth aspect of the present invention, the means for calculating the oxygen concentration in the working gas is based on a fuel injection amount signal, an intake air amount signal, and an oxygen concentration signal from an exhaust sensor installed in the exhaust system. It is configured to calculate the oxygen concentration in the working gas.

【0019】第5の発明は、前記作動ガス中の酸素濃度
を算出する手段が、燃料噴射量信号と、吸入空気量信号
と、排気還流量信号とに基づいて作動ガス中の酸素濃度
を演算するように構成される。
In a fifth aspect, the means for calculating the oxygen concentration in the working gas calculates the oxygen concentration in the working gas based on the fuel injection amount signal, the intake air amount signal, and the exhaust gas recirculation amount signal. To be configured.

【0020】第6の発明は、前記予混合燃焼期間の算出
手段が、その運転状態で排気還流が行われていないとき
の燃料噴射期間から求めた予混合燃焼期間と、排気還流
が行われているときの酸素濃度に応じて求めた遅れ期間
とを加算して実際の予混合燃焼期間とするように構成さ
れる。
According to a sixth aspect of the present invention, the premixed combustion period calculating means calculates the premixed combustion period obtained from the fuel injection period when the exhaust gas recirculation is not performed in the operating state, and the exhaust gas recirculation is performed. It is configured so that the actual premixed combustion period is obtained by adding the delay period obtained according to the oxygen concentration during the combustion.

【0021】第7の発明は、前記目標予混合燃焼期間の
設定手段が、各運転状態においてディーゼルノックと、
未燃焼排出物とがそれぞれ許容範囲に収まる最小の期間
となるように目標予混合燃焼期間を設定するように構成
される。
In a seventh aspect of the invention, the means for setting the target premixed combustion period has a diesel knock in each operating state,
The target premixed combustion period is set so that the unburned emission and the unburned emission are the minimum period within the allowable range.

【0022】[0022]

【発明の作用・効果】第1、第2の発明において、エン
ジンの加速時など、燃料の増量過程で、排気還流ガスの
急減に伴い作動ガス中の酸素濃度が高まり、予混合燃焼
の抑制効果が薄まり、着火後の燃焼圧力の立ち上がりが
急峻となり、ディーゼルノックが発生しやすくなる。し
かし、常に実際の予混合燃焼状態が検出され、この予混
合燃焼期間が、そのときの運転状態に応じて設定された
目標予混合燃焼期間よりも短くなるような、予混合燃焼
が急激に行われるときには、燃料噴射期間を延ばすよう
な補正が行われる。
In the first and second aspects of the invention, the oxygen concentration in the working gas increases as the exhaust gas recirculation gas suddenly decreases in the process of increasing the amount of fuel, such as during engine acceleration, and the effect of suppressing premixed combustion is achieved. And the combustion pressure rises sharply after ignition, and diesel knock is likely to occur. However, the actual premixed combustion state is always detected, and the premixed combustion is performed rapidly so that the premixed combustion period becomes shorter than the target premixed combustion period set according to the operating state at that time. If so, a correction is made to extend the fuel injection period.

【0023】これは第2の発明では、実質的に燃料噴射
圧力を下げることにより行われ、燃料噴射圧力を下げる
と、同一の燃料噴射量を維持するのに必要な燃料噴射期
間が長くなる。
In the second aspect of the invention, this is performed by substantially lowering the fuel injection pressure, and if the fuel injection pressure is lowered, the fuel injection period required to maintain the same fuel injection amount becomes longer.

【0024】このように燃料噴射期間を延ばすことによ
り、これに応じて予混合燃焼期間が長くなり、燃焼が穏
やかになり、この結果、過渡運転時などに起きやすかっ
たディーゼルノックが回避され、燃焼騒音も減少する。
By extending the fuel injection period in this way, the premixed combustion period is correspondingly lengthened and the combustion is moderated. As a result, diesel knock that is likely to occur during transient operation is avoided, and combustion Noise is also reduced.

【0025】第3の発明では、実際の予混合燃焼期間
が、目標予混合燃焼期間よりも短いときにのみ燃料噴射
圧力の減圧補正が行われ、長いときには、基本燃料噴射
圧力が維持され、過剰に燃料噴射圧力を上昇させること
がなく、過剰な圧力上昇に起因する悪影響を回避でき
る。
In the third aspect of the invention, the fuel injection pressure is decompressed and corrected only when the actual premixed combustion period is shorter than the target premixed combustion period, and when it is long, the basic fuel injection pressure is maintained and excessive. It is possible to avoid the adverse effect caused by the excessive pressure increase without increasing the fuel injection pressure.

【0026】第4、第5の発明によれば、作動ガス中の
酸素濃度を簡単にかつ正確に算出することができる。
According to the fourth and fifth aspects, the oxygen concentration in the working gas can be calculated easily and accurately.

【0027】第6の発明では、予混合燃焼期間を燃料噴
射期間を基本にして算出するので、簡単かつ正確に実際
の予混合燃焼期間を推定することができる。
In the sixth aspect of the invention, the premixed combustion period is calculated based on the fuel injection period, so that the actual premixed combustion period can be estimated easily and accurately.

【0028】第7の発明では、目標とする予混合燃焼期
間の設定が、ディーゼルノックの軽減だけでなく、H
C、PMなど未燃焼排出物の低減についても許容範囲に
収まるように設定されるので、過渡運転時など運転性と
共に排気性能も良好に維持できる。
In the seventh invention, the target premix combustion period is set not only for reducing diesel knock but also for H
The reduction of unburned emissions such as C and PM is set to fall within the allowable range, so that not only operability such as during transient operation but also exhaust performance can be favorably maintained.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0030】図1は全体的な構成を示すもので、51は
ディーゼルエンジン本体、52は排気通路、53は吸気
通路であり、排気の一部を吸気通路53に還流(EG
R)するための排気還流通路54が設けられ、その途中
には排気還流量を制御するための排気還流制御弁55が
介装される。排気還流制御弁55の開度はコントローラ
60からの信号に基づいて、運転状態に応じた目標排気
還流量と一致するようにフィードバック制御される。
FIG. 1 shows the overall structure. 51 is a diesel engine main body, 52 is an exhaust passage, 53 is an intake passage, and a part of exhaust gas is returned to the intake passage 53 (EG
An exhaust gas recirculation passage 54 for performing the R) is provided, and an exhaust gas recirculation control valve 55 for controlling the exhaust gas recirculation amount is provided in the middle thereof. The opening degree of the exhaust gas recirculation control valve 55 is feedback-controlled based on a signal from the controller 60 so as to match the target exhaust gas recirculation amount according to the operating state.

【0031】エンジン燃焼室56に直接的に燃料を噴射
する燃料噴射弁1が設けられ、この燃料噴射弁1には、
後述するように、コモンレール(高圧燃料蓄圧室)26
に蓄圧され高圧燃料が供給される。そして燃料噴射量と
噴射時期は運転状態に応じて設定され、それぞれ設定値
となるようにコントローラ60からの信号により、燃料
噴射弁1が開閉制御される。
A fuel injection valve 1 for injecting fuel directly into the engine combustion chamber 56 is provided, and the fuel injection valve 1 includes:
As will be described later, the common rail (high pressure fuel pressure accumulator) 26
High pressure fuel is supplied to the high pressure fuel. Then, the fuel injection amount and the injection timing are set according to the operating state, and the fuel injection valve 1 is controlled to be opened / closed by a signal from the controller 60 so as to have respective set values.

【0032】排気の一部を吸気中に還流しつつ低温予混
合燃焼を実現するために、図示しないが、燃焼室56内
において燃料と空気の混合を促進するためのガス流動を
生起させるスワールの制御手段などが設けられる。
In order to realize the low temperature premixed combustion while recirculating a part of the exhaust gas into the intake air, although not shown, a swirl for producing a gas flow for promoting the mixing of the fuel and the air in the combustion chamber 56. Control means and the like are provided.

【0033】この低温予混合燃焼を良好に維持するため
に、燃料の予混合燃焼期間を算出し、この予混合燃焼期
間がその運転状態に応じて設定された目標とする予混合
燃焼期間よりも短くなることのないように、燃料噴射期
間をフィードバック制御するようになっている。
In order to maintain this low-temperature premixed combustion in good condition, the premixed combustion period of the fuel is calculated, and this premixed combustion period is longer than the target premixed combustion period set according to the operating state. The fuel injection period is feedback-controlled so that it will not be shortened.

【0034】ディーゼルノックを許容範囲に抑制するに
は、穏やかな予混合燃焼、換言すると、予混合燃焼期間
が適正な長さをもつようにすることであるが、あまり長
くなればHCやPMが悪化する。
In order to suppress the diesel knock to an allowable range, a gentle premixed combustion, in other words, the premixed combustion period has an appropriate length, but if it is too long, HC and PM will be reduced. Getting worse.

【0035】予混合燃焼期間は、EGRをしないときに
は、本発明者らの実験によれば、ほぼ燃料噴射期間に一
致し、またEGRをしているときでも、燃料噴射期間、
作動ガス中の酸素濃度に対応して変化することが分かっ
た。
According to the experiments conducted by the present inventors, the premixed combustion period substantially coincides with the fuel injection period when EGR is not performed, and even when EGR is performed, the fuel injection period,
It has been found that it changes corresponding to the oxygen concentration in the working gas.

【0036】そこで、実際の予混合燃焼期間を、運転状
態に応じて適正に設定した目標予混合燃焼期間と比較
し、これが目標予混合燃焼期間よりも短くなることのな
いように、燃料噴射期間を調整することにより予混合燃
焼期間を制御するのであり、このため、コントローラ6
0が、例えばコモンレール圧(燃料噴射圧力)を減圧補
正するようになっている。
Therefore, the actual premixed combustion period is compared with the target premixed combustion period which is appropriately set according to the operating state, and the fuel injection period is set so as not to become shorter than the target premixed combustion period. The premix combustion period is controlled by adjusting
When 0 is set, for example, the common rail pressure (fuel injection pressure) is reduced and corrected.

【0037】同一量の燃料を噴射するのに必要な燃料噴
射期間は、燃料噴射圧が低くなるほど長くなり、したが
って燃料噴射圧を調整することにより、燃料噴射期間を
長くすることができる。
The fuel injection period required to inject the same amount of fuel becomes longer as the fuel injection pressure becomes lower. Therefore, the fuel injection period can be lengthened by adjusting the fuel injection pressure.

【0038】予混合燃焼期間は、後述するように、その
ときのEGRの状態、作動ガス中の酸素濃度、燃料噴射
期間などに依存して変化し、このため、コントローラ6
0には、燃料噴射弁1の燃料噴射開始時期と噴射終了時
期を検出するためのリフトセンサ61からの信号と、排
気還流制御弁55の開度信号となるリフトセンサ62、
排気中の酸素濃度を検出する排気センサ63(広域λセ
ンサ)、吸入空気量を検出する吸気量センサ64などか
らの検出信号が、他の運転状態を代表するエンジン回転
数、アクセル開度、冷却水温などの検出信号と共に入力
し、後述するようにして燃料噴射圧力をフィードバック
制御する。
As will be described later, the premixed combustion period changes depending on the state of EGR at that time, the oxygen concentration in the working gas, the fuel injection period, etc. Therefore, the controller 6
0 is a signal from the lift sensor 61 for detecting the fuel injection start timing and the fuel injection end timing of the fuel injection valve 1, and the lift sensor 62 serving as the opening signal of the exhaust gas recirculation control valve 55.
Detection signals from an exhaust sensor 63 (wide-range λ sensor) that detects the oxygen concentration in the exhaust, an intake air amount sensor 64 that detects the amount of intake air, and the like represent engine speed, accelerator opening, cooling that represent other operating conditions. It is input together with a detection signal such as water temperature, and the fuel injection pressure is feedback-controlled as described later.

【0039】次に図2に燃料噴射弁1、図3に燃料噴射
システムのそれぞれ詳細を示す。
FIG. 2 shows details of the fuel injection valve 1 and FIG. 3 shows details of the fuel injection system.

【0040】図2において、燃料噴射弁1は、噴射ノズ
ルホルダ2、噴射ノズル3および噴射弁駆動部4から構
成されており、リテーニングナット5により、噴射ノズ
ルホルダ2と噴射ノズル3が一体化されている。噴射ノ
ズル3内には針弁摺動孔6及び燃料溜まり室7が形成さ
れ、先端には燃料溜まり室7に連通するノズル孔8が形
成されている。
In FIG. 2, the fuel injection valve 1 is composed of an injection nozzle holder 2, an injection nozzle 3 and an injection valve drive section 4, and a retaining nut 5 integrates the injection nozzle holder 2 and the injection nozzle 3. Has been done. A needle valve sliding hole 6 and a fuel storage chamber 7 are formed in the injection nozzle 3, and a nozzle hole 8 communicating with the fuel storage chamber 7 is formed at the tip.

【0041】針弁摺動孔6には、針弁9の大径部10が
摺動自在に嵌合される。この針弁9の大径部10には連
結部11が形成されるとともに、下方先端部には小径部
12及び弁体部13が一体形成されている。そして、こ
の弁体部13によって、シート部Xが開閉され、ノズル
孔8からの燃料噴射がオン・オフされる。
The large diameter portion 10 of the needle valve 9 is slidably fitted in the needle valve sliding hole 6. A connecting portion 11 is formed on the large diameter portion 10 of the needle valve 9, and a small diameter portion 12 and a valve body portion 13 are integrally formed on the lower tip end portion. Then, the valve body portion 13 opens and closes the seat portion X to turn on / off the fuel injection from the nozzle hole 8.

【0042】針弁9の連結部11の先端にはプッシュロ
ッド14が当接し、さらにバネ16により閉弁方向に付
勢される。また、ピン17は噴射ノズル3と噴射ノズル
ホルダ2の位置決めを行う。前記プッシュロッド14は
噴射ノズルホルダ2に形成されたシリンダ15内に摺動
自在に嵌合されている。
The push rod 14 abuts on the tip of the connecting portion 11 of the needle valve 9, and is further urged by the spring 16 in the valve closing direction. Further, the pin 17 positions the ejection nozzle 3 and the ejection nozzle holder 2. The push rod 14 is slidably fitted in a cylinder 15 formed in the injection nozzle holder 2.

【0043】噴射ノズルホルダ2の上部には、針弁9及
びプッシュロッド14を駆動する噴射弁駆動部4が配設
され、噴射弁駆動部4内には電磁弁22が配設され、コ
ネクタ部23を介して制御電流が供給される。
An injection valve drive unit 4 for driving the needle valve 9 and the push rod 14 is arranged above the injection nozzle holder 2, and an electromagnetic valve 22 is arranged in the injection valve drive unit 4 and a connector unit. A control current is supplied via 23.

【0044】電磁弁22は通電状態に応じて弁体22a
が変位し、プッシュロッド14の背圧室38を燃料出口
24側の低圧室20と連通する連通路39を開閉する。
電磁弁22の通電が解除されると、リターンスプリング
21により弁体22aが引き上げられ、連通路39が開
かれる。これにより、プッシュロッド14の背圧室38
の圧力が解放される。
The solenoid valve 22 has a valve body 22a depending on the energized state.
Is displaced, and the communication passage 39 that communicates the back pressure chamber 38 of the push rod 14 with the low pressure chamber 20 on the fuel outlet 24 side is opened and closed.
When the solenoid valve 22 is de-energized, the return spring 21 pulls up the valve body 22a and opens the communication passage 39. Thereby, the back pressure chamber 38 of the push rod 14
Pressure is released.

【0045】噴射ノズルホルダ2には高圧燃料の燃料供
給通路19が形成され、その一端が噴射ノズルホルダ2
のインレット18に接続し、他端が前記燃料溜まり室7
に連通すると共に前記背圧室38にも連通する。前記コ
モンレール26の高圧燃料は、前記インレット18、燃
料供給通路19を介して燃料溜まり室7、背圧室38に
供給される。燃料噴射弁1内のリーク燃料は燃料出口2
4より、燃料タンク内に戻されるなお、燃料噴射弁1内
のリーク燃料は燃料出口24より、燃料タンク内に戻さ
れる通常、針弁9は背圧室38の圧力を受けるプッシュ
ロッド14により閉方向に付勢されているが、電磁弁2
2への通電を解除すると、連通路39が開かれて背圧室
38の圧力が低下し、プッシュロッド14は背部からの
押圧力が減るため、燃料溜まり室7に付加されている燃
料圧力により針弁9がリフトして開弁し、燃料が噴射さ
れる。
A fuel supply passage 19 for high pressure fuel is formed in the injection nozzle holder 2, and one end of the fuel supply passage 19 is formed in the injection nozzle holder 2.
Connected to the inlet 18 and the other end of the fuel storage chamber 7
And also to the back pressure chamber 38. The high-pressure fuel in the common rail 26 is supplied to the fuel reservoir chamber 7 and the back pressure chamber 38 via the inlet 18 and the fuel supply passage 19. The leaked fuel in the fuel injection valve 1 is the fuel outlet 2
4, the leak fuel in the fuel injection valve 1 is returned to the fuel tank from the fuel outlet 24. Normally, the needle valve 9 is closed by the push rod 14 which receives the pressure of the back pressure chamber 38. Solenoid valve 2
When the power supply to the fuel cell 2 is released, the communication passage 39 is opened and the pressure in the back pressure chamber 38 is lowered, and the pushing force from the back portion of the push rod 14 is reduced. The needle valve 9 lifts and opens, and fuel is injected.

【0046】電磁弁22への通電を停止すると、弁体2
2aが連通路39を閉じ、背圧室38の圧力が上昇し、
このときプッシュロッド14を押し下げる方向の受圧面
積が大きいために、バネ16に抗して針弁9が押し下げ
られて閉弁し、燃料の噴射が停止する。
When the solenoid valve 22 is de-energized, the valve body 2
2a closes the communication passage 39, the pressure in the back pressure chamber 38 rises,
At this time, since the pressure receiving area in the direction of pushing down the push rod 14 is large, the needle valve 9 is pushed down against the spring 16 to close the valve, and the fuel injection is stopped.

【0047】したがって、電磁弁22への通電間隔、時
期を制御することにより、燃料噴射量、噴射時期を自由
に制御でき、また主噴射とは別にパイロット噴射につい
ても、1サイクルの通電回数を複数にすることで自由に
制御できる。
Therefore, the fuel injection amount and the injection timing can be freely controlled by controlling the energization interval and timing of the solenoid valve 22. In addition to the main injection, the pilot injection has a plurality of energization times per cycle. You can control it freely.

【0048】次に図3において、各気筒毎の燃料噴射弁
1は噴射管27を介して各気筒共通の高圧蓄圧配管、い
わゆるコモンレール26に接続されている。このコモン
レール26には供給管28、チェック弁29を介して高
圧供給ポンプ30が接続される。この高圧供給ポンプ3
0は燃料タンク31から燃料フィルタ32を介して、燃
料フィードポンプ33を経て吸入された燃料を所定の高
圧にまで昇圧制御する。この場合、エンジン回転に同期
してカムを有するドライブシャフト34が回転し、高圧
供給ポンプ30内のピストンが往復運動し、燃料フィー
ドポンプ33からの燃料が加圧され、コモンレール26
に供給される。また、高圧供給ポンプ30には常にコモ
ンレール圧を所望の圧力に制御するための吐出量制御用
の電磁弁35を備えている。
Next, referring to FIG. 3, the fuel injection valve 1 for each cylinder is connected via an injection pipe 27 to a so-called common rail 26, which is a high pressure accumulating pipe common to each cylinder. A high-pressure supply pump 30 is connected to the common rail 26 via a supply pipe 28 and a check valve 29. This high-pressure supply pump 3
0 controls the pressure of the fuel sucked from the fuel tank 31 through the fuel filter 32 through the fuel feed pump 33 to a predetermined high pressure. In this case, the drive shaft 34 having a cam rotates in synchronization with the engine rotation, the piston in the high pressure supply pump 30 reciprocates, the fuel from the fuel feed pump 33 is pressurized, and the common rail 26
Is supplied to. Further, the high-pressure supply pump 30 is always provided with a discharge amount control solenoid valve 35 for controlling the common rail pressure to a desired pressure.

【0049】さらに、コモンレール内の燃料圧力(コモ
ンレール圧=燃料噴射圧)を検出する圧力センサ37が
コモンレール26に配設され、前記コントローラ60は
原則的には、この検出圧力が予め負荷やエンジン回転数
に応じて設定した基本コモンレール圧、あるいは予混合
燃焼期間との関係で設定された修正コモンレール圧とな
るように、電磁弁35を介して吐出量を調整することに
より、フィードバック制御する。
Further, a pressure sensor 37 for detecting the fuel pressure in the common rail (common rail pressure = fuel injection pressure) is arranged on the common rail 26, and the controller 60 is, in principle, provided with this detected pressure in advance in advance of load or engine rotation. Feedback control is performed by adjusting the discharge amount via the solenoid valve 35 so that the basic common rail pressure set according to the number or the corrected common rail pressure set in relation to the premix combustion period is obtained.

【0050】以下コントローラ60で実行される上記し
た制御内容について、図4に示すフローチャートを用い
てさらに詳細に説明する。
The above control contents executed by the controller 60 will be described in more detail below with reference to the flowchart shown in FIG.

【0051】このフローチャートはエンジン回転に同期
して繰り返されるもので、ステップS1でエンジン回転
数Ne、エンジン負荷Q、冷却水温Twを読み込む。
This flowchart is repeated in synchronization with the engine rotation, and the engine speed Ne, the engine load Q, and the cooling water temperature Tw are read in step S1.

【0052】ステップS2ではこれらに基づいて判断し
た運転状態に応じた基本燃料噴射量、基本噴射時期(進
角値)、基本排気還流率(EGR率)、基本コモンレー
ル圧を、例えば図5(A)〜(D)に示すような特性に
基づいて算出する。
In step S2, the basic fuel injection amount, the basic injection timing (advance value), the basic exhaust gas recirculation rate (EGR rate), and the basic common rail pressure, which are determined based on the above, are set as shown in FIG. ) To (D).

【0053】ステップS3ではディーゼルノックを回避
できる目標予混合燃焼期間を、例えば図6のように設定
したマップから読み込む。
In step S3, the target premixed combustion period during which diesel knock can be avoided is read from the map set as shown in FIG. 6, for example.

【0054】この場合、目標予混合燃焼期間は、燃料噴
射量が増加するのに応じて長くなり、またエンジン回転
数が高くなるほど相対的に増加し、これらは同時にHC
やPMをも許容範囲内に抑制しうる適切な値に設定され
る。なお、急激な予混合燃焼(ディーゼルノック)を回
避できる最小の予混合燃焼期間として定数で与えること
もできる。
In this case, the target premixed combustion period becomes longer as the fuel injection amount increases, and also relatively increases as the engine speed becomes higher.
And PM are also set to appropriate values that can be suppressed within the allowable range. It should be noted that a constant premixed combustion period that can avoid rapid premixed combustion (diesel knock) can be given as a constant.

【0055】ステップS4では燃料噴射弁から噴射され
る燃料の噴射期間を算出する。これは上記した燃料噴射
弁の針弁リフトセンサの出力の立ち上がりから立ち下が
りまでの期間として算出できる。
In step S4, the injection period of the fuel injected from the fuel injection valve is calculated. This can be calculated as the period from the rise to the fall of the output of the needle valve lift sensor of the fuel injection valve described above.

【0056】ただし、これ以外にもエンジン回転数、燃
料噴射量、コモンレール圧をパラメータとして燃料噴射
量のマップから読みとったり、燃料噴射時期を制御する
燃料噴射弁の電磁弁の開閉信号期間から算出することも
できる。
However, in addition to this, it is read from a map of the fuel injection amount using the engine speed, the fuel injection amount, and the common rail pressure as parameters, and is calculated from the opening / closing signal period of the solenoid valve of the fuel injection valve for controlling the fuel injection timing. You can also

【0057】ステップS5では作動ガス中の酸素濃度を
算出する。これは排気センサの出力により排気中の残留
酸素濃度を計測し、これとそのときの燃料噴射量、吸入
空気量センサによって計測する新気量に基づいて、作動
ガス中に含まれる酸素濃度を推定するのである。このほ
かには、例えば、吸入空気量と、吸気マニホールド内負
圧及び排気還流制御弁開度から求めたEGR量と、燃料
噴射量とから酸素濃度を算出することもできる。
In step S5, the oxygen concentration in the working gas is calculated. It measures the residual oxygen concentration in the exhaust from the output of the exhaust sensor, and estimates the oxygen concentration contained in the working gas based on this, the fuel injection amount at that time, and the fresh air amount measured by the intake air amount sensor. To do. Alternatively, for example, the oxygen concentration can be calculated from the intake air amount, the EGR amount obtained from the intake manifold negative pressure and the exhaust gas recirculation control valve opening, and the fuel injection amount.

【0058】なお、過渡時などの作動ガス中の酸素濃度
を精度よく推定するためには、算出した酸素濃度につい
て、吸気系、EGR系の動的応答遅れを線形遅れで近似
した進み処理を行う。
In order to accurately estimate the oxygen concentration in the working gas at the time of a transition or the like, advance processing is performed on the calculated oxygen concentration by approximating the dynamic response delays of the intake system and the EGR system by linear delays. .

【0059】次いでステップS6では、前記のように求
めた燃料噴射期間と、作動ガス中の酸素濃度とから予混
合燃焼期間を算出する。
Next, at step S6, the premixed combustion period is calculated from the fuel injection period obtained as described above and the oxygen concentration in the working gas.

【0060】これは、図7に示すように、まずEGRを
行わないときの予混合燃焼期間が燃料噴射期間に一致す
るものとして、検出した燃料噴射期間に基づいて非EG
R時の予混合燃焼期間THpを求める。
As shown in FIG. 7, this is based on the fact that the premixed combustion period when EGR is not carried out coincides with the fuel injection period, based on the detected fuel injection period.
The premixed combustion period THp at R is calculated.

【0061】次に、EGRによって作動ガス中の酸素濃
度が減少したときの予混合燃焼期間の増加代ΔTHp
を、図8に示すような特性に基づいて、算出した酸素濃
度に基づいて求める。この増加代は酸素濃度が低いほ
ど、つまりEGR率が高いほど大きくなり、通常の大気
中での酸素濃度では増加代はゼロとなる。
Next, the increase margin ΔTHp of the premixed combustion period when the oxygen concentration in the working gas decreases due to EGR
Is calculated based on the calculated oxygen concentration based on the characteristics shown in FIG. This increase amount increases as the oxygen concentration decreases, that is, the EGR rate increases, and the increase amount becomes zero when the oxygen concentration is normal in the atmosphere.

【0062】ただし、この例では、コンピュータの計算
負荷の軽減のために酸素濃度が、17.5%以下でのみ
酸素濃度による補正を行うようにしている。なお、図8
はコモンレール圧、すなわち燃料噴射圧が一定のものと
して換算される。
However, in this example, in order to reduce the calculation load on the computer, the correction based on the oxygen concentration is made only when the oxygen concentration is 17.5% or less. Note that FIG.
Is converted to a common rail pressure, that is, a constant fuel injection pressure.

【0063】そして、EGR時の予混合燃焼期間THp
1を、THp+ΔTHpとして算出する。
Then, the premixed combustion period THp during EGR
1 is calculated as THp + ΔTHp.

【0064】ステップS7では目標予混合燃焼期間と演
算された実際の予混合燃焼期間との比較を行い、目標予
混合燃焼期間よりも長いときは穏やかな予混合燃焼であ
るとして、ステップS9に進みコモンレール圧をそのま
ま基本的な設定圧力とするが、目標予混合燃焼期間より
も短いときにはステップS8に進み、コモンレール圧の
修正量を算出する。
In step S7, the target premixed combustion period is compared with the calculated actual premixed combustion period. If the target premixed combustion period is longer than the target premixed combustion period, the premixed combustion is considered to be mild and the process proceeds to step S9. The common rail pressure is used as the basic set pressure as it is, but when it is shorter than the target premixed combustion period, the routine proceeds to step S8, where the correction amount of the common rail pressure is calculated.

【0065】つまり、実際の予混合燃焼期間が目標値よ
りも短いときは、予混合燃焼が急すぎるので、これを穏
やかにするために、そのときの燃料噴射期間よりも燃料
噴射期間を延ばす。このためには、コモンレール圧、す
なわち燃料噴射圧を低下させるのであり、これにより同
一の燃料噴射量を維持するのに必要な燃料噴射期間が延
びる。
That is, when the actual premixed combustion period is shorter than the target value, the premixed combustion is too rapid. Therefore, in order to moderate the premixed combustion, the fuel injection period is made longer than the fuel injection period at that time. For this purpose, the common rail pressure, that is, the fuel injection pressure is reduced, and thereby the fuel injection period required to maintain the same fuel injection amount is extended.

【0066】ステップS9ではこの修正したコモンレー
ル圧信号を出力し、このコモンレール圧と一致するよう
に圧力を低下させる。
In step S9, the corrected common rail pressure signal is output, and the pressure is reduced so as to match the common rail pressure.

【0067】このコモンレール圧の修正は、例えば、図
9に示すように、エンジン回転数毎に、燃料噴射量と噴
射期間の関係をコモンレール圧をパラメータとして予め
マップに記憶しておき、そのときの燃料噴射量に基づい
て、目標予混合燃焼期間と実際の予混合燃焼期間との偏
差を無くすために必要な燃料噴射期間となるようなコモ
ンレール圧を算出する。
For correction of the common rail pressure, for example, as shown in FIG. 9, the relationship between the fuel injection amount and the injection period is stored in advance in a map by using the common rail pressure as a parameter for each engine speed, and at that time. Based on the fuel injection amount, the common rail pressure is calculated so that the fuel injection period is required to eliminate the deviation between the target premixed combustion period and the actual premixed combustion period.

【0068】あるいは、コモンレール圧を予め定めたス
テップ値Δpだけ低下させ、燃料噴射弁の針弁リフトセ
ンサの出力から求めた実際の噴射期間との関係から、修
正目標値と一致するようにフィードバック制御すること
もできる。
Alternatively, the common rail pressure is reduced by a predetermined step value Δp, and feedback control is performed so as to match the corrected target value from the relationship with the actual injection period obtained from the output of the needle valve lift sensor of the fuel injection valve. You can also do it.

【0069】このようにして、目標とする予混合燃焼期
間と実際の予混合燃焼期間とを比較し、目標予混合燃焼
期間よりも実際の予混合燃焼期間が短いときには、コモ
ンレール圧を減少し、目標予混合燃焼期間が得られる最
適な燃料噴射期間に制御するのである。
In this way, the target premixed combustion period is compared with the actual premixed combustion period, and when the actual premixed combustion period is shorter than the target premixed combustion period, the common rail pressure is reduced. The optimum fuel injection period is controlled to obtain the target premixed combustion period.

【0070】次に全体的な作用について説明する。Next, the overall operation will be described.

【0071】エンジンの負荷が小さい運転領域にあって
は、排気還流制御弁55を開いてEGRを行い、これに
より低温予混合燃焼を実現し、NOxを低減しつつHC
やPMの排出量を抑制する。
In the operating region where the engine load is small, the exhaust gas recirculation control valve 55 is opened to perform EGR, thereby realizing low temperature premixed combustion and reducing NOx while reducing NOx.
And reduce PM emissions.

【0072】エンジン過渡時など、アクセル開度の増加
に伴い燃料噴射量が増える一方で、EGRを減らすため
排気還流制御弁55の開度が急激に小さくなり、EGR
は急減し、停止する。
While the fuel injection amount increases as the accelerator opening increases when the engine is in a transient state, the opening of the exhaust gas recirculation control valve 55 sharply decreases to reduce EGR, and the EGR decreases.
Plummets and stops.

【0073】この燃料増量過程において、EGRガスの
急減に伴い作動ガス中の酸素濃度が高まり、予混合燃焼
の抑制効果が薄まり、着火後の燃焼圧力の立ち上がりが
急峻となり、これによりディーゼルノックが発生しやす
くなる。
In this fuel increase process, the oxygen concentration in the working gas increases as the EGR gas decreases sharply, the effect of suppressing premixed combustion diminishes, and the rise in combustion pressure after ignition becomes sharp, which causes diesel knock. Easier to do.

【0074】しかしこの発明では、常に予混合燃焼状態
が検出され、つまり予混合燃焼期間が演算され、この予
混合燃焼期間が、そのときの運転状態に応じて設定され
た目標予混合燃焼期間よりも短いとき、つまり目標状態
よりも予混合燃焼が急激に行われるときには、コモンレ
ール圧を下げることにより、燃料噴射期間を延ばすよう
な補正が行われる。
However, in the present invention, the premixed combustion state is always detected, that is, the premixed combustion period is calculated, and this premixed combustion period is calculated from the target premixed combustion period set according to the operating state at that time. When the premixed combustion is performed more rapidly than the target state, that is, when the premixed combustion is performed more rapidly than the target state, the common rail pressure is reduced to perform a correction to extend the fuel injection period.

【0075】コモンレール圧を下げると、同一の燃料噴
射量を維持するのに必要な燃料噴射期間が長くなり、こ
の噴射期間を延ばすことにより、これに応じて予混合燃
焼期間が長く、燃焼が穏やかになる。この結果、ディー
ゼルノックが回避され、燃焼騒音も減少する。
When the common rail pressure is lowered, the fuel injection period required to maintain the same fuel injection amount becomes longer, and by extending this injection period, the premixed combustion period is correspondingly lengthened and the combustion is gentle. become. As a result, diesel knock is avoided and combustion noise is reduced.

【0076】なお、図15には、この予混合燃焼が穏や
かになったようすを、Cの点線の特性として示してあ
る。
FIG. 15 shows the characteristics of the C dotted line showing how the premixed combustion is moderated.

【0077】図10と図11はこのような制御のようす
を示すもので、ディーゼルノックを発生する領域におい
て、従来の予混合燃焼に比較して、燃料噴射期間が長く
なり、またコモンレール圧が低下している。
FIG. 10 and FIG. 11 show such control. In the region where diesel knock is generated, the fuel injection period is longer and the common rail pressure is lower than in the conventional premixed combustion. is doing.

【0078】図12には、加速により燃料噴射量が増加
するのに伴って、EGRがカットされる手前で、予混合
燃焼期間が短くなり、従来はそのままノッキング領域に
突入していたものが、本発明では燃料噴射期間を長くす
ることで、予混合燃焼期間を延ばし、ノッキング領域に
入らないように制御できるのである。
In FIG. 12, as the fuel injection amount increases due to acceleration, the premixed combustion period shortens before the EGR is cut, and in the conventional case, the engine enters the knocking region as it is. In the present invention, it is possible to extend the premixed combustion period by increasing the fuel injection period and control so as not to enter the knocking region.

【0079】なお、EGRを停止しても燃料噴射量があ
る量よりも大きくなる運転領域では、燃料噴射圧を下げ
なくてもディーゼルノックは抑制されるのであり、これ
は燃料噴射量の増加に伴い相対的に燃焼に必要な酸素の
比率が低下し、予混合燃焼期間が長くなるためと推定で
きる。
In the operating range in which the fuel injection amount becomes larger than a certain amount even when the EGR is stopped, the diesel knock is suppressed even if the fuel injection pressure is not reduced. This is an increase in the fuel injection amount. It can be presumed that the proportion of oxygen required for combustion relatively decreases with this, and the premixed combustion period becomes longer.

【0080】また、図13は過渡運転時のEGR特性の
挙動を示すが、減速での燃料カット(EGRもカット)
領域から再加速では、EGRが正規の状態まで復帰する
のに、吸気配管、EGR配管などのボリュームに依存し
ての時間的な遅れがあり、EGR率が相対的に減少する
傾向がある。このような状態では、燃料量に比して作動
ガス中の酸素濃度が高まり、加速途中でディーゼルノッ
クが発生しやすかったが、EGRよりも応答遅れの少な
いコモンレール圧を制御することで、予混合燃焼期間を
長くして、ディーゼルノックを確実に回避することが可
能となった。
Further, FIG. 13 shows the behavior of the EGR characteristic during transient operation, but fuel cut during deceleration (EGR also cut)
In the re-acceleration from the region, there is a time delay depending on the volume of the intake pipe, the EGR pipe, and the like until the EGR returns to the normal state, and the EGR rate tends to relatively decrease. In such a state, the oxygen concentration in the working gas increased compared to the fuel amount, and diesel knock was likely to occur during acceleration, but by controlling the common rail pressure with less response delay than EGR, premixing It became possible to reliably avoid diesel knocks by lengthening the combustion period.

【0081】なお、コモンレール圧を下げ、燃料噴射期
間を延ばすと、その分だけHCやPMが増加する傾向が
あるが、本発明では実際の予混合燃焼期間を推定しなが
ら目標とする予混合燃焼期間となるように、コモンレー
ル圧をフィードバック制御により低下補正するため、必
要以上にコモンレール圧を低下させることがなく、必要
最小限の圧力低下に抑えることができるため、排気特性
への跳ね返りは極力避けることができるのである。な
お、予混合燃焼期間が目標値よりも長いときは、コモン
レール圧はそのまま運転状態に応じての最適値に維持さ
れるので、コモンレール圧を必要以上に高くすることに
よる燃焼への悪影響もない。
It should be noted that when the common rail pressure is lowered and the fuel injection period is extended, HC and PM tend to increase accordingly, but in the present invention, the target premixed combustion is estimated while estimating the actual premixed combustion period. As the common rail pressure is corrected by feedback control so that it falls within a certain period, the common rail pressure will not be reduced more than necessary and can be suppressed to the minimum necessary pressure reduction, so rebounding to the exhaust characteristics is avoided as much as possible. It is possible. When the premixed combustion period is longer than the target value, the common rail pressure is maintained as it is at the optimum value according to the operating state, so that there is no adverse effect on combustion due to the common rail pressure being increased more than necessary.

【0082】したがって、過渡運転時のディーゼルノッ
クや燃焼騒音増大を回避しつつ、HCやPMなどの排気
特性あるいは燃費の悪化も極力防止できる。
Therefore, deterioration of exhaust characteristics such as HC and PM or deterioration of fuel consumption can be prevented as much as possible while avoiding diesel knock and increase in combustion noise during transient operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施の形態を示す全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention.

【図2】同じく燃料噴射弁の断面図。FIG. 2 is a sectional view of the fuel injection valve.

【図3】同じく燃料供給系統の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a fuel supply system.

【図4】制御動作を示すフローチャート。FIG. 4 is a flowchart showing a control operation.

【図5】運転状態の特性を示す説明図であり、Aは燃料
噴射量特性、Bは燃料噴射時期特性、Cは排気還流特
性、Dはコモンレール圧特性を示す。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing characteristics of an operating state, where A is a fuel injection amount characteristic, B is a fuel injection timing characteristic, C is an exhaust gas recirculation characteristic, and D is a common rail pressure characteristic.

【図6】目標予混合燃焼期間の特性を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing characteristics of a target premixed combustion period.

【図7】予混合燃焼期間と燃料噴射量の関係を示す特性
図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a premixed combustion period and a fuel injection amount.

【図8】燃料噴射期間の増加代を示す説明図。FIG. 8 is an explanatory view showing an increase margin of a fuel injection period.

【図9】コモンレール圧の補正特性を示す説明図。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a correction characteristic of common rail pressure.

【図10】燃料噴射期間が変化するようすを従来と比較
して示す説明図。
FIG. 10 is an explanatory view showing how the fuel injection period is changed in comparison with the related art.

【図11】コモンレール圧が変化するようすを従来と比
較して示す説明図。
FIG. 11 is an explanatory view showing how the common rail pressure is changed in comparison with the related art.

【図12】過渡運転時の予混合燃焼期間の特性を示す説
明図。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing characteristics of a premixed combustion period during transient operation.

【図13】過渡運転時のEGR特性を示す説明図。FIG. 13 is an explanatory diagram showing EGR characteristics during transient operation.

【図14】燃焼状態を燃焼率波形で示す説明図。FIG. 14 is an explanatory diagram showing a combustion state with a combustion rate waveform.

【図15】負荷とEGR状態を順に変化させていったと
きの燃焼状態を燃焼率波形で示す説明図。
FIG. 15 is an explanatory diagram showing a combustion state when the load and the EGR state are sequentially changed by a combustion rate waveform.

【図16】EGRとノッキングの関係を示す過渡運転特
性図。
FIG. 16 is a transient operation characteristic diagram showing the relationship between EGR and knocking.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 燃料噴射弁 22 電磁弁 26 コモンレール 51 ディーゼルエンジン 55 排気還流制御弁 60 コントローラ 61 リフトセンサ 1 fuel injection valve 22 Solenoid valve 26 Common Rail 51 diesel engine 55 Exhaust gas recirculation control valve 60 controller 61 Lift sensor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/40 F02D 41/02 380 F02D 41/04 395 F02D 45/00 368 F02M 25/07 570 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F02D 41/40 F02D 41/02 380 F02D 41/04 395 F02D 45/00 368 F02M 25/07 570

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、 この燃料噴射時期、噴射期間を制御する手段と、 排気の一部を吸気中に還流する手段とを備えたディーゼ
ルエンジンにおいて、 作動ガス中の酸素濃度を算出する手段と、 燃料の噴射期間を算出する手段と、 前記酸素濃度と燃料噴射期間とからディーゼル燃焼の予
混合燃焼期間を算出する手段と、 運転状態に応じての目標予混合燃焼期間を設定した手段
と、 前記算出した予混合燃焼期間を目標予混合燃焼期間と比
較する手段と、 この比較により予混合燃焼期間が目標予混合燃焼期間よ
りも短い場合には同一燃料噴射量での燃料噴射期間を延
長させる燃焼補正手段と、を備えることを特徴とするデ
ィーゼルエンジンの燃焼制御装置。
1. A diesel engine equipped with a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber, means for controlling the fuel injection timing and injection period, and means for recirculating a part of exhaust gas into intake air. A means for calculating the oxygen concentration in the gas, a means for calculating the fuel injection period, a means for calculating the premixed combustion period of diesel combustion from the oxygen concentration and the fuel injection period, and a target depending on the operating state Means for setting the premixed combustion period, means for comparing the calculated premixed combustion period with the target premixed combustion period, and by this comparison, if the premixed combustion period is shorter than the target premixed combustion period, the same fuel is used. A combustion control device for a diesel engine, comprising: a combustion correction unit that extends a fuel injection period at an injection amount.
【請求項2】燃料ポンプから圧送される高圧燃料を蓄え
る燃料蓄圧室と、 この燃料蓄圧室の燃料圧力を目標値に制御する手段と、 この圧力制御された高圧燃料を燃焼室に噴射する燃料噴
射弁と、 この燃料噴射弁の噴射期間を可変的に制御する手段と、 運転状態に応じた燃料噴射量、並びに噴射時期となるよ
うに前記燃料噴射制御手段を駆動する制御手段と、 排気の一部を吸気中に還流する手段とを備えたディーゼ
ルエンジンにおいて、 作動ガス中の酸素濃度を算出する手段と、 燃料の噴射期間を算出する手段と、 前記酸素濃度と燃料噴射期間とからディーゼル燃焼の予
混合燃焼期間を算出する手段と、 運転状態に応じての目標予混合燃焼期間を設定した手段
と、 前記算出した予混合燃焼期間を目標予混合燃焼期間と比
較する手段と、 この比較により予混合燃焼期間が目標予混合燃焼期間よ
りも短い場合には同一燃料噴射量での燃料噴射期間を延
長するように前記燃料蓄圧室の燃料圧力を減圧補正する
燃焼補正手段と、を備えることを特徴とするディーゼル
エンジンの燃焼制御装置。
2. A fuel pressure chamber for storing high-pressure fuel pumped from a fuel pump, means for controlling the fuel pressure in the fuel pressure chamber to a target value, and fuel for injecting the pressure-controlled high-pressure fuel into the combustion chamber. An injection valve, means for variably controlling the injection period of the fuel injection valve, control means for driving the fuel injection control means so that the fuel injection amount and the injection timing are in accordance with the operating state, and exhaust gas In a diesel engine equipped with a part of which recirculates into intake air, a means for calculating the oxygen concentration in the working gas, a means for calculating a fuel injection period, and a diesel combustion based on the oxygen concentration and the fuel injection period. Means for calculating the premixed combustion period, means for setting the target premixed combustion period according to the operating state, means for comparing the calculated premixed combustion period with the target premixed combustion period, When the premixed combustion period is shorter than the target premixed combustion period by comparison of the above, combustion correction means for reducing the fuel pressure in the fuel pressure accumulating chamber so as to extend the fuel injection period with the same fuel injection amount, A combustion control device for a diesel engine, comprising:
【請求項3】前記燃焼補正手段は、予混合燃焼期間が目
標予混合燃焼期間よりも短いときには燃料圧力を減圧補
正し、目標予混合燃焼期間よりも長いときには運転状態
に応じての基本の燃料圧力を維持する請求項2に記載の
ディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
3. The combustion correction means decompresses and corrects the fuel pressure when the premixed combustion period is shorter than the target premixed combustion period, and when the premixed combustion period is longer than the target premixed combustion period, the basic fuel according to the operating state. The combustion control device for a diesel engine according to claim 2, which maintains a pressure.
【請求項4】前記作動ガス中の酸素濃度を算出する手段
は、燃料噴射量信号と、吸入空気量信号と、排気系に設
置した排気センサからの酸素濃度信号と、に基づいて作
動ガス中の酸素濃度を演算する請求項1〜3のいずれか
一つに記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
4. The means for calculating the oxygen concentration in the working gas is based on a fuel injection amount signal, an intake air amount signal, and an oxygen concentration signal from an exhaust sensor installed in the exhaust system. The combustion control device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the oxygen concentration is calculated.
【請求項5】前記作動ガス中の酸素濃度を算出する手段
は、燃料噴射量信号と、吸入空気量信号と、排気還流量
信号とに基づいて作動ガス中の酸素濃度を演算する請求
項1〜3のいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの
燃焼制御装置。
5. The means for calculating the oxygen concentration in the working gas calculates the oxygen concentration in the working gas based on a fuel injection amount signal, an intake air amount signal, and an exhaust gas recirculation amount signal. A combustion control device for a diesel engine according to any one of 3 to 3.
【請求項6】前記予混合燃焼期間の算出手段は、その運
転状態で排気還流が行われていないときの燃料噴射期間
から求めた予混合燃焼期間と、排気還流が行われている
ときの酸素濃度に応じて求めた燃焼遅れ期間と、を加算
して実際の予混合燃焼期間とする請求項1〜5のいずれ
か一つに記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
6. The premixed combustion period calculation means is a premixed combustion period obtained from a fuel injection period when exhaust gas recirculation is not performed in the operating state, and oxygen when exhaust gas recirculation is performed. The combustion control device for a diesel engine according to claim 1, wherein the combustion delay period obtained according to the concentration is added to obtain an actual premixed combustion period.
【請求項7】前記目標予混合燃焼期間の設定手段は、各
運転状態においてディーゼルノックと、未燃焼排出物と
がそれぞれ許容範囲に収まる最小の期間となるように目
標予混合燃焼期間を設定する請求項1〜6のいずれか一
つに記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
7. The target premixed combustion period setting means sets the target premixed combustion period such that the diesel knock and the unburned emissions are in a minimum period within an allowable range in each operating state. A combustion control device for a diesel engine according to any one of claims 1 to 6.
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