JP3936906B2

JP3936906B2 - Fuel injection control method, fuel injection control program, and fuel injection control device

Info

Publication number: JP3936906B2
Application number: JP2002315607A
Authority: JP
Inventors: 旭國島; 長林楊; 晴夫山壁
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2002-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2022-10-30
Also published as: JP2004150335A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関における燃料噴射制御に係り、特に、ディーゼル機関の燃料噴射制御装置において、パイロット噴射制御の信頼性の向上等を図ったものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼル機関においては、主噴射の前にパイロット噴射を行い、そのパイロット噴射された燃料の発熱によって、主噴射燃料の着火遅れの短縮が可能となるだけでなく、予混合燃料を抑えられ、燃焼音やＮＯxの低減に有効であることは良く知られていることである。しかし、パイロット噴射量は微量であるために、インジェクターの製造過程で生ずる動作特性のばらつきや経年変化等によってパイロット噴射量に影響を及ぼし、そのパイロット噴射量の変動を招き、最悪時には、パイロットそのものが無くなってしまうということもある。
パイロット噴射量は、通常、燃料噴射制御装置の動作制御の中心となる一般にＥＣＵと称される制御部からの指令によって設定されるが、上述のような原因によって、実際のパイロット噴射量がＥＣＵによる指令値より小さくなったり、または、パイロット噴射が行われてない状態となった場合には、当然のことながら燃焼音の低減効果が少なくなり、さらに、主噴射時期はパイロット噴射量が正常時の場合と変わらないためにエミッションが増大してしまう虞がある。一方、逆にパイロット噴射量がＥＣＵの指令値より多すぎる場合には、パイロット燃焼自体の燃料音が大きくなると共に、エミッションも悪化してしまう。
【０００３】
かかる欠点を解消するため、例えば、燃焼の際のイオン電流を検出し、その検出結果に基づいて、主燃料開始時期がパイロット噴射がされている時より遅いと判定された場合には、パイロット噴射がなされていないとみなし、パイロット噴射を増量する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−８２１２１号公報（第３乃至第５頁、図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような制御においては、パイロット噴射量を正確に制御することができず、制御の信頼性として未だ不十分である。また、パイロット噴射がある一定値より大きくなると、主燃焼開始時期がパイロット燃焼時期と殆ど同じようになるので、パイロット噴射量が過大となる場合には、パイロット噴射を減量して、適正値となるように制御することができないという問題がある。
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、簡易な構成でパイロット噴射量を確実に適正値とすることができる燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置を提供するものである。
本発明の他の目的は、信頼性の高いパイロット噴射制御が行え、従来に比して燃焼騒音の低減及びエミッションの低減効果の大きな燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記発明の目的を達成するため、本発明に係る燃料噴射制御装置は、
内燃機関に対する燃料噴射、着火時期を制御するよう構成されてなる燃料噴射制御装置であって、
前記内燃機関の燃焼室に先端部分が臨むように設けられたイオンセンサ付きグロープラグと、
前記イオンセンサ付きグロープラグのイオンセンサによって検出されたイオン電流の大きさに応じた電圧を出力するイオン検出回路と、
燃料噴射全般に関してデータ処理や動作制御を行う電子制御部とを具備し、
前記電子制御部は、
前記イオン検出回路の出力電圧を入力し、当該入力電圧を対応したイオン電流値へ変換し、
燃料着火前の所定期間中に、前記イオンセンサによって検出され、前記イオン検出回路を介して入力されたイオン電流の平均値を当該イオンセンサの漏洩電流の平均値として算出し、当該イオン電流の平均値が予め設定された閾値より大であるか否かを判定し、当該イオン電流の平均値が予め設定された閾値より大ではないと判定された場合に、前記イオン検出回路を介して入力されたイオン電流についての所定の燃料サイクルにおける平均値を算出し、次いで、当該所定の燃料サイクルにおけるイオン電流の平均値から前記イオンセンサの漏洩電流の平均値を差し引き、当該減算結果について、パイロット噴射開始時期から主噴射開始時の後の所定時点まで積分を行い、次いで、当該積分値と積分標準値との差を算出し、当該積分値と積分標準値との差が所定の許容範囲内にあるか否かを判定し、所定の許容範囲を下回ると判定された場合には、パイロット噴射量の増量を行う一方、所定の許容範囲を上回ると判定された場合には、パイロット噴射量の減量を行うよう構成されてなるものである。
【０００７】
かかる構成においては、内燃機関の燃焼室おける燃焼に応じて検出される例えばイオン電流のような検出信号の積分値によって、パイロット噴射量の適否を判断できるという本願発明者の研究結果に基づいて、そのような検出信号の積分値を算出し、実験等から定められた範囲にあるか否かを以てパイロット噴射量の適否が判断され、必要な場合に噴射量の補正が行われるようになっており、簡易な構成でパイロット噴射量を確実に適正値とすることができるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における燃料噴射制御装置の構成例について、図１を参照しつつ説明する。
まず、本発明の実施の形態における燃料噴射制御装置は、燃料噴射全般に関してデータ処理や動作制御等を行うための電子制御部（図１において「ＥＣＵ」と表記）１と、インジェクタ２と、イオンセンサ付グロープラグ３と、イオン検出回路４とを主たる構成要素として構成されたものとなっている。
【０００９】
インジェクタ２及びイオンセンサ付グロープラグ３は、ディーゼル機関のシリンダヘッド１１に取着されており、共に、その先端部分は、ピストン１２の頂部に形成された凹部１２ａとシリンダヘッド１１との間に画成される燃焼室１３に臨むように設けられたものとなっている。
ここで、本発明の実施例におけるイオンセンサ付グロープラグ３は、公知・周知の燃焼検出手段としてのイオンセンサ（図示せず）が、その先端部分に設けられた構成を有するもので、これ自体も公知・周知のものであり、本願発明特有のものではない。
【００１０】
このイオンセンサ付グロープラグ３は、切替スイッチ８を介してグロープラグ回路７又はイオン検出回路４に選択的に接続されるようになっている。
切替スイッチ８は、切替接点８ａと、第１及び第２の接点８ｂ，８ｃを有してなり、切替接点８ａが電子制御部１の制御によって第１の接点８ｂ又は第２の接点８ｃのいずれかと接続されるようになっているものである。そして、この切替接点８ａには、イオンセンサ付グロープラグ３の出力端が接続される一方、第１の接点８ｂには、グロープラグ回路７が、第２の接点８ｃには、イオン検出回路４が、それぞれ接続されたものとなっている。
グロープラグ回路７は、イオンセンサ付グロープラグ３への通電を行うためのもので、先の第１の接点８ｂに接続された電源９を有して構成されたものとなっている。
【００１１】
本発明の実施の形態におけるイオン検出回路４は、演算増幅器５と検出用用抵抗器６とを主たる構成要素としてなるものである。すなわち、演算増幅器５の入力端子間には、検出用抵抗器６が接続されており、この検出用抵抗器６の一端は、電源９に、他端は、第２の接点８ｃに、それぞれ接続されたものとなっている。
そして、切替接点８ａと第２の接点８ｃとが接続されて、図示されないイオンセンサからのイオン電流が検出用抵抗器６を流れると、そのイオン電流の大きさに応じて検出用抵抗器６に生ずる電圧降下が演算増幅器５により増幅されて電子制御部１へ入力され、電子制御部１においては、この入力電圧に対応したイオン電流値に換算されるようになっている。
【００１２】
電子制御部１は、例えば、いわゆるマイクロコンピュータ（図示せず）を用いて構成されてなるもので、本発明の実施の形態においては、次述するようなソフトウェアの実行処理を行い所望する燃料噴射制御が実現できるようになっているものである。
図２には、電子制御部１によって実行される第１のパイロット燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートが示されており、以下、同図を参照しつつその内容について説明する。
処理が開始されると、最初に、イオン電流の平均値Ｉbの算出が行われる（図２のステップＳ１０２参照）。すなわち、燃焼着火前の所定期間中、イオンセンサ付グロープラグ３によって検出されたイオン電流の平均値Ｉbが算出され、電子制御部１の図示されない記憶領域に基準値として記憶されることとなる。ここで、燃焼着火前の所定期間中に検出されるイオン電流は、本来、理想的には零であるが、実際には、センサ特性の製造上の精度等に起因するばらつき等によっていわゆる漏洩電流が生ずるのが殆どであり、このステップＳ１０２で算出されるイオン電流の平均値Ｉbは、イオンセンサの漏洩電流の平均値と言えるものである。
【００１３】
次いで、ステップＳ１０２で算出された漏洩電流の平均値Ｉbと予め設定された閾値Ｉlthとの大小比較が行われることとなる（図２のステップＳ１０４参照）。そして、Ｉb≧Ｉlthが成立すると判定された場合（ＹＥＳの場合）には、カーボンがイオン電流を検出するイオンセンサ付グロープラグ３の電極部分に付着して許容できる大きさを越えた漏洩電流が生じているとして、不用なカーボンの燃焼のため、所定時間の間、切替スイッチ８の切替接点８ａが第１の接点８ｂへ切り替えられて、イオンセンサ付グロープラグ３への通電が行われ（図２のステップＳ１０６参照）、その後、先のステップＳ１０２へ戻り一連の処理が最初から繰り返されることとなる。
一方、ステップＳ１０４の判定において、Ｉb≧Ｉlthが成立しないと判定された場合（ＮＯの場合）には、異常無しとして、燃焼時のイオン電流のばらつきを抑制する観点から、所定の燃料サイクルにおける検出イオン電流の平均値Ｉave(θ)の算出が行われることとなる（図２のステップＳ１０８参照）。
【００１４】
次いで、イオン電流絶対値Ｉabs(θ)の算出が行われる（図２のステップＳ１１０参照）。すなわち、イオン電流に重畳されるノイズ等の影響を除くため、ステップＳ１０８で算出された平均値Ｉave(θ)から漏洩電流の平均値Ｉbが差し引かれてイオン電流の真の値、すなわち、イオン電流絶対値Ｉabs(θ)が算出されることとなる。
そして、算出されたイオン電流絶対値Ｉabs(θ)の積分値が算出される（図２のステップＳ１１２参照）。すなわち、下記する数式１に示されたように、パイロット噴射量を表す特性値として、パイロット燃料期間中に検出されるイオン電流の積分値CHG msr(Qpx)がイオン電流絶対値Ｉabs(θ)を所定期間積分することで算出されることとなる。ここで、積分期間は、パイロット噴射開始時θpから主噴射開始時θmの後の所定時点β°までである。
【００１５】
【数１】

【００１６】
この所定時点βは、パイロット噴射と主噴射の間隔θp-mを基準として、次のように設定されるものとなっている。すなわち、θp-m≧α°である場合、主噴射する前にパイロット燃焼が終了しているとみなしβを零とする。一方、θp-m＜α°である場合、主噴射の時点においてパイロット燃焼が未だ終了していないとみなしてβは予め選択された零以外の所定の値に設定されることとなる。ここで、βの値として予め選択される零以外の所定の値は、実験、シュミレーション等に基づいて定められるのが好適である。
【００１７】
次に、ステップＳ１１２で算出された積分値と標準値との差の算出が行われる（図２のステップＳ１１４参照）。
まず、比較の基準となる積分標準値CHG std(Qpx)は、例えば、予め試験を行い、実測によるパイロット噴射量に対するイオン電流積分値の変化特性を得て、それを基に、例えば図３に示されるようにパイロット噴射量に対して所定誤差量δの範囲となる標準値CHG stdを定めた変化特性を定めて、それを電子制御部１の図示されない記憶部に、グラフや演算式等の形態で記憶しておく。
そして、ステップＳ１１４においては、まず、この時点における実測パイロット噴射量に対する積分標準値CHG std(Qpx)が、上述のように予め電子制御部１の図示されない記憶部に記憶された特性線や特性表、又は演算式から求められる。
そして、ステップＳ１１２で算出された積分値CHG msr(Qpx)と積分標準値CHG std(Qpx)との差CHG dif(Qpx)が算出される。すなわち、CHG dif(Qpx)＝CHG msr(Qpx)−CHG std(Qpx)が演算されることとなる。
【００１８】
上述のようにして差が求められた後は、この差が所定値−δより小さいか否かが判定され（図２のステップＳ１１６参照）、所定値−δより小さいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、パイロット噴射量が許容範囲を下回って減少している状況であるとして、パイロット噴射量の増量が行われ（図２のステップＳ１２０参照）、その後、先のステップＳ１０８へ戻り、パイロット噴射量の標準値からのずれ（差）が許容範囲となるまでステップＳ１０８以後の処理が繰り返されることとなる。
一方、ステップＳ１１６において、差CHG dif(Qpx)が所定値−δより小さくないと判定された場合（ＮＯの場合）には、差が所定値δより大きいか否かが判定されることとなる（図２のステップＳ１１８参照）。そして、このステップＳ１１６の判定において、差CHG dif(Qpx)が所定値δより大きいと判定された場合（ＹＥＳの場合）には、パイロット噴射量が許容範囲を上回って増加している状況であるとして、パイロット噴射量の減量が行われ（図２のステップＳ１２２参照）、その後、先のステップＳ１０８へ戻り、パイロット噴射量の標準値からのずれ（差）が許容範囲となるまでステップＳ１０８以後の処理が繰り返されることとなる。
また、ステップＳ１１８の判定において、差CHG dif(Qpx)が所定値δより大きくないと判定された場合（ＮＯの場合）には、正常なパイロット噴射がなされているとして一連の処理が終了されることとなる。
【００１９】
上述した第１のパイロット燃料噴射制御例においては、電子制御部１によるステップＳ１１２の実行により積分算出手段が、電子制御部１によるステップＳ１１４、ステップＳ１１６、ステップＳ１１８、ステップＳ１２０及びステップＳ１２２の実行によりパイロット噴射量補正手段が、それぞれ実現されたものとなっている。
【００２０】
次に、第２のパイロット燃料噴射制御の処理手順について、図４を参照しつつ説明する。なお、図２に示された処理内容と同一のステップについては、図２のフローチャートにおけるステップ番号と同一の番号を付し、その詳細な説明は省略して、以下、異なる点を中心に説明することとする。
最初に、第１のパイロット燃料噴射制御との違いを概括的に述べれば、この第２のパイロット燃料噴射制御は、第１のパイロット燃料噴射制御を基本として、さらに着火時期を考慮した処理が加えられたものである。
すなわち、具体的には、まず、処理が開始されてステップＳ１１０までは、図２に示された第１のパイロット燃料噴射制御と同一の処理が実行される。
そして、ステップＳ１１１においては、着火時期判定が行われ、次述するように条件Ａが成立する場合には、ステップＳ１１２の処理へ進み、条件Ｂが成立する場合には、後述するステップＳ１２４の処理へ進むこととなる。
【００２１】
ここで、着火時期判定の具体的な処理内容について説明する。
まず、概略を述べれば、この着火時期判定は、パイロット着火時期とメイン着火時期が基準範囲にあるか否かを判定するもので、本発明の実施の形態においては、イオン電流の微分値をその判定に用いるようにしている。
以下、判定処理の具体的手順について説明すれば、最初に、イオン電流の微分処理が行われる。すなわち、イオン電流の微分処理は、ステップＳ１１０において求められたイオン電流絶対値Ｉabs(θ)を用い、例えば、ある時点θ1におけるイオン電流絶対値をＩabs（θ1）とし、それから所定時間経過した時点θ2におけるイオン電流絶対値をＩabs（θ2）とすると、｛Ｉabs（θ2）−Ｉabs（θ1）｝／Ｔsampとしてイオン電流の微分値を求めることである。ここで、Ｔsampは、サンプリング間隔、すなわち、この例の場合、θ1とθ2との間隔である。
【００２２】
次に、このようにして求められた微分値が所定範囲内にあるか否かの判定が行われる。すなわち、求められた微分値がａ＜Ｔpilot＜ｂの範囲に入るか又はｃ＜Ｔmain＜ｄの範囲に入るか否かが判定される。ここで、Ｔpilotは、パイロット着火時期に対応する微分値であり、Ｔmainは、主着火時期に対応する微分値である。これらの値は、実験やシュミレーションによって設定されるのが好適である。また、ＴpilotやＴmainからのずれの許容範囲を定める定数であるａ，ｂ，ｃ，ｄも、実験やシュミレーションによって設定されるのが好適である。
そして、微分値が上述したようないずれかの範囲内にあると判定された場合（本発明の実施の形態においては、この場合を便宜的に条件Ａが成立とする）は、ステップＳ１１２の処理へ進む一方、微分値がいずれの範囲にもないと判定された場合は、ステップＳ１２４の処理へ進むこととなる。
【００２３】
このように、着火時期の判定にイオン電流の微分値を用いるのは、着火の際に微分値がその前後に比して大きく変化するという本願発明者によるイオン電流の種々の分析の結果得られた知見に基づくものである。また、微分値の判定において、上述のようにパイロット着火時期と主着火時期のいずれかの許容範囲にあるか否かを判定するのは、パイロット噴射はあると判断されるが、パイロット着火時期の検出ができない場合が有り得、その場合には、パイロット着火時期のみならず、主着火時期をも後に補正するようにするためである。
【００２４】
ステップＳ１１１の判定において、条件Ｂであると判定され、ステップＳ１２４の処理へ進んだ場合には、噴射時期補正が行われることとなる。
すなわち、着火時期が目標時期となるように、インジェクタの噴射時期の補正がなされることとなる。ここで、補正は、例えば、着火時期のずれ量＝噴射時期のずれ量として、このずれ量に対応した補正を行うか、又は、実験やシュミレーション等により、着火時期のずれ量に対する噴射時期の補正量を求めていわゆるマップや換算式等として電子制御部１の記憶部に記憶しておき、これらを用いて補正を行うようにしても良いものである。
このようにして噴射時期の補正が行われた後は、先のステップＳ１０８の処理へ戻り、噴射時期が適正な範囲となるまでステップＳ１０８以後の処理が繰り返されることとなる。
【００２５】
上述した第２のパイロット噴射制御例においては、電子制御部１によるステップＳ１１１の実行により微分手段が、また、電子制御部１によるステップＳ１２４の実行により噴射時期補正手段が、さらに、電子制御部１によるステップＳ１１２の実行により積分算出手段が、またさらに、電子制御部１によるステップＳ１１４、ステップＳ１１６、ステップＳ１１８、ステップＳ１２０及びステップＳ１２２の実行によりパイロット噴射量補正手段が、それぞれ実現されたものとなっている。
【００２６】
なお、上述のいずれの構成例においても、燃料の燃焼を検出する手段として、イオンセンサを用いたが、燃焼検出手段としては、勿論、これに限定される必要はなく、筒内圧力センサ等の何らかの方法で燃焼が検出できるものであれば、他のセンサ類であっても良いものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上、述べたように、本発明によれば、実際のパイロット噴射量に対応する検出信号を得、その検出信号に基づいて、パイロット噴射量の適否、そして、必要な場合にはパイロット噴射量の調整を行えるような構成としたことにより、パイロット噴射量を確実に適正値とすることができるとう効果を奏するものである。
特に、グロープラグに取着されたイオンセンサの出力信号に基づいてパイロット噴射量の適否を判断する構成とする場合には、新たにセンサを設けるスペースを別個に確保する必要がないので、既存の構成を活用することができ、簡易な構成で信頼性の高いパイロット噴射量制御が実現できるという効果を奏するものである。
また、確実なパイロット噴射を得ることができるので、それによって、従来に比してさらなる燃焼騒音の低減、エミッションの低減が可能となるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における燃料噴射制御装置の構成例を示す構成図である。
【図２】図１に示された電子制御部により実行される第１のパイロット燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】パイロット噴射量に対するイオン電流の標準値の変化例を示す特性線図である。
【図４】図１に示された電子制御部により実行される第２のパイロット燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…電子制御部
２…インジェクタ
３…イオンセンサ付グロープラグ
４…イオン検出回路
７…グロープラグ回路
８…切替スイッチ
１１…シリンダヘッド
１２…ピストン
１３…燃焼室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to fuel injection control in an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection control device for a diesel engine that improves the reliability of pilot injection control.
[0002]
[Prior art]
In a diesel engine, pilot injection is performed before main injection, and the heat generated by the pilot injected fuel not only shortens the ignition delay of the main injection fuel, but also suppresses premixed fuel and reduces combustion noise. It is well known that it is effective in reducing NOx. However, since the pilot injection amount is very small, it affects the pilot injection amount due to variations in operating characteristics and aging that occur during the manufacturing process of the injector, causing fluctuations in the pilot injection amount. It may be lost.
The pilot injection amount is usually set by a command from a control unit generally called an ECU, which is the center of operation control of the fuel injection control device. However, due to the above-described causes, the actual pilot injection amount is set by the ECU. When it becomes smaller than the command value or when the pilot injection is not performed, the effect of reducing the combustion noise is naturally reduced, and the main injection timing is the same as when the pilot injection amount is normal. Since it is not different from the case, there is a possibility that the emission may increase. On the other hand, when the pilot injection amount is excessively larger than the command value of the ECU, the fuel sound of the pilot combustion itself increases and the emission is also deteriorated.
[0003]
In order to eliminate such drawbacks, for example, when an ion current at the time of combustion is detected and it is determined that the main fuel start timing is later than when pilot injection is performed based on the detection result, pilot injection is performed. Therefore, a technique for increasing the pilot injection has been proposed (for example, see Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-82121 (3rd to 5th pages, FIG. 4)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the control as described above, the pilot injection amount cannot be accurately controlled, and the control reliability is still insufficient. Further, when the pilot injection becomes larger than a certain value, the main combustion start timing becomes almost the same as the pilot combustion timing. Therefore, when the pilot injection amount becomes excessive, the pilot injection is reduced to an appropriate value. There is a problem that it cannot be controlled.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fuel injection control method and a fuel injection control device capable of reliably setting the pilot injection amount to an appropriate value with a simple configuration.
Another object of the present invention is to provide a fuel injection control method and a fuel injection control device that can perform pilot injection control with high reliability and have a large effect of reducing combustion noise and emission as compared with the prior art.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a fuel injection control device according to the present invention comprises:
A fuel injection control device configured to control fuel injection and ignition timing for an internal combustion engine,
A glow plug with an ion sensor provided so that a tip portion faces the combustion chamber of the internal combustion engine ;
An ion detection circuit that outputs a voltage corresponding to the magnitude of the ion current detected by the ion sensor of the glow plug with the ion sensor;
An electronic control unit that performs data processing and operation control for fuel injection in general,
The electronic control unit
Input the output voltage of the ion detection circuit, convert the input voltage to a corresponding ion current value,
An average value of ion currents detected by the ion sensor and input via the ion detection circuit during a predetermined period before fuel ignition is calculated as an average value of leakage current of the ion sensor, and the average of the ion currents is calculated. It is determined whether or not the value is greater than a preset threshold value, and when it is determined that the average value of the ion current is not greater than a preset threshold value, it is input via the ion detection circuit. The average value of the ion current in the predetermined fuel cycle is calculated, and then the average value of the leakage current of the ion sensor is subtracted from the average value of the ion current in the predetermined fuel cycle, and the pilot injection is started for the subtraction result. Integration is performed from the timing until a predetermined time after the start of main injection, and then the difference between the integral value and the integral standard value is calculated. It is determined whether or not the difference from the reference value is within a predetermined allowable range, and when it is determined that the difference is below the predetermined allowable range, the pilot injection amount is increased while the difference exceeds the predetermined allowable range. If it is determined, the pilot injection amount is reduced .
[0007]
In such a configuration, based on the research result of the inventor of the present application that the suitability of the pilot injection amount can be determined by the integrated value of a detection signal such as an ionic current detected according to the combustion in the combustion chamber of the internal combustion engine, The integral value of such a detection signal is calculated, and whether or not the pilot injection amount is appropriate is determined based on whether or not it is within a range determined by experiments or the like, and the injection amount is corrected when necessary. The pilot injection amount can be reliably set to an appropriate value with a simple configuration.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
Initially, the structural example of the fuel-injection control apparatus in embodiment of this invention is demonstrated, referring FIG.
First, a fuel injection control device according to an embodiment of the present invention includes an electronic control unit (indicated as “ECU” in FIG. 1) 1 for performing data processing, operation control, and the like regarding fuel injection in general, an injector 2, an ion The sensor-equipped glow plug 3 and the ion detection circuit 4 are configured as main components.
[0009]
The injector 2 and the glow plug 3 with an ion sensor are attached to a cylinder head 11 of a diesel engine, and both of the tip portions are defined between a recess 12a formed at the top of the piston 12 and the cylinder head 11. It is provided so as to face the combustion chamber 13 formed.
Here, the glow plug 3 with an ion sensor in the embodiment of the present invention has a configuration in which an ion sensor (not shown) as a well-known and well-known combustion detection means is provided at a tip portion thereof. Is also known and well known and is not unique to the present invention.
[0010]
The glow plug 3 with ion sensor is selectively connected to the glow plug circuit 7 or the ion detection circuit 4 via the changeover switch 8.
The change-over switch 8 has a change-over contact 8a and first and

second contacts

8b, 8c. The change-over contact 8a is either the first contact 8b or the second contact 8c under the control of the electronic control unit 1. It is designed to be connected to the kana. The switching contact 8a is connected to the output end of the glow plug 3 with an ion sensor, while the glow plug circuit 7 is connected to the first contact 8b and the ion detection circuit 4 is connected to the second contact 8c. Are connected to each other.
The glow plug circuit 7 is for energizing the glow plug 3 with an ion sensor, and has a power source 9 connected to the first contact 8b.
[0011]
The ion detection circuit 4 according to the embodiment of the present invention includes an operational amplifier 5 and a detection resistor 6 as main components. That is, a detection resistor 6 is connected between the input terminals of the operational amplifier 5, and one end of the detection resistor 6 is connected to the power source 9 and the other end is connected to the second contact 8c. It has been made.
Then, when the switching contact 8a and the second contact 8c are connected and an ion current from an ion sensor (not shown) flows through the detection resistor 6, the detection resistor 6 is connected to the detection resistor 6 according to the magnitude of the ion current. The resulting voltage drop is amplified by the operational amplifier 5 and input to the electronic control unit 1, and the electronic control unit 1 converts it to an ion current value corresponding to this input voltage.
[0012]
The electronic control unit 1 is configured by using, for example, a so-called microcomputer (not shown), and in the embodiment of the present invention, a desired fuel injection is performed by executing software as described below. Control can be realized.
FIG. 2 shows a flowchart showing a processing procedure of the first pilot fuel injection control executed by the electronic control unit 1, and the contents thereof will be described below with reference to FIG.
When the process is started, first, the average value Ib of the ionic current is calculated (see step S102 in FIG. 2). That is, the average value Ib of the ion current detected by the glow plug 3 with the ion sensor is calculated during a predetermined period before the combustion ignition, and is stored as a reference value in a storage area (not shown) of the electronic control unit 1. Here, the ion current detected during the predetermined period before the combustion ignition is ideally zero, but actually, the so-called leakage current is caused by variations due to the manufacturing accuracy of the sensor characteristics. The average value Ib of the ionic current calculated in step S102 can be said to be the average value of the leakage current of the ion sensor.
[0013]
Next, a comparison is made between the average value Ib of the leakage current calculated in step S102 and a preset threshold value Ilth (see step S104 in FIG. 2). When it is determined that Ib ≧ Ilth is satisfied (in the case of YES), the leakage current exceeding the allowable level due to the carbon adhering to the electrode portion of the glow plug 3 with the ion sensor for detecting the ion current is present. Assuming that this occurs, the switch contact 8a of the changeover switch 8 is switched to the first contact 8b for a predetermined time due to unnecessary carbon combustion, and the glow plug 3 with ion sensor is energized (FIG. 5). 2), then the process returns to the previous step S102 and the series of processes is repeated from the beginning.
On the other hand, if it is determined in step S104 that Ib ≧ Ilth is not satisfied (in the case of NO), there is no abnormality and detection in a predetermined fuel cycle is performed from the viewpoint of suppressing variations in ion current during combustion. The average value Iave (θ) of the ionic current is calculated (see step S108 in FIG. 2).
[0014]
Next, the ion current absolute value Iabs (θ) is calculated (see step S110 in FIG. 2). That is, in order to remove the influence of noise or the like superimposed on the ion current, the average value Ib of the leakage current is subtracted from the average value Iave (θ) calculated in step S108, that is, the true value of the ion current, that is, the ion current The absolute value Iabs (θ) is calculated.
Then, an integral value of the calculated ion current absolute value Iabs (θ) is calculated (see step S112 in FIG. 2). That is, as shown in Equation 1 below, the integral value CHG msr (Qpx) of the ionic current detected during the pilot fuel period is expressed as the characteristic value representing the pilot injection amount as the ionic current absolute value Iabs (θ). It is calculated by integrating for a predetermined period. Here, the integration period is from the pilot injection start time θp to the predetermined time point β ° after the main injection start time θm.
[0015]
[Expression 1]

[0016]
The predetermined time point β is set as follows on the basis of the interval θp-m between the pilot injection and the main injection. That is, if θp−m ≧ α °, it is considered that pilot combustion has ended before main injection, and β is set to zero. On the other hand, when θp−m <α °, it is considered that pilot combustion has not yet ended at the time of main injection, and β is set to a predetermined value other than zero selected in advance. Here, the predetermined value other than zero, which is selected in advance as the value of β, is preferably determined based on experiments, simulations, and the like.
[0017]
Next, the difference between the integral value calculated in step S112 and the standard value is calculated (see step S114 in FIG. 2).
First, the integral standard value CHG std (Qpx) serving as a reference for comparison is obtained by, for example, performing a test in advance to obtain a change characteristic of the ion current integral value with respect to the pilot injection amount by actual measurement. As shown, a change characteristic that defines a standard value CHG std that falls within a predetermined error amount δ with respect to the pilot injection amount is determined, and the change characteristic is stored in a storage unit (not shown) of the electronic control unit 1 such as a graph or an arithmetic expression Remember in form.
In step S114, first, the integral standard value CHG std (Qpx) with respect to the actually measured pilot injection amount at this time is stored in a characteristic line or characteristic table previously stored in a storage unit (not shown) of the electronic control unit 1 as described above. Or from an arithmetic expression.
Then, a difference CHG dif (Qpx) between the integrated value CHG msr (Qpx) calculated in step S112 and the integrated standard value CHG std (Qpx) is calculated. That is, CHG dif (Qpx) = CHG msr (Qpx) −CHG std (Qpx) is calculated.
[0018]
After the difference is obtained as described above, it is determined whether or not the difference is smaller than the predetermined value −δ (see step S116 in FIG. 2). If it is determined that the difference is smaller than the predetermined value −δ (YES) In this case, assuming that the pilot injection amount is decreasing below the allowable range, the pilot injection amount is increased (see step S120 in FIG. 2), and then the process returns to the previous step S108. The processing after step S108 is repeated until the deviation (difference) from the standard value of the pilot injection amount falls within the allowable range.
On the other hand, when it is determined in step S116 that the difference CHG dif (Qpx) is not smaller than the predetermined value −δ (in the case of NO), it is determined whether or not the difference is larger than the predetermined value δ. (See step S118 in FIG. 2). When it is determined in step S116 that the difference CHG dif (Qpx) is larger than the predetermined value δ (in the case of YES), the pilot injection amount is increasing beyond the allowable range. As a result, the pilot injection amount is reduced (see step S122 in FIG. 2), and then the process returns to the previous step S108, and after step S108 until the deviation (difference) from the standard value of the pilot injection amount falls within the allowable range. The process will be repeated.
If it is determined in step S118 that the difference CHG dif (Qpx) is not greater than the predetermined value δ (in the case of NO), a series of processing is terminated assuming that normal pilot injection is being performed. It will be.
[0019]
In the first pilot fuel injection control example described above, the integral calculating means is executed by the electronic control unit 1 by executing step S112, and the electronic control unit 1 by executing step S114, step S116, step S118, step S120, and step S122. Each of the pilot injection amount correction means is realized.
[0020]
Next, the processing procedure of the second pilot fuel injection control will be described with reference to FIG. Note that the same steps as the processing contents shown in FIG. 2 are given the same numbers as the step numbers in the flowchart of FIG. 2, and detailed descriptions thereof will be omitted. I will do it.
First, generally speaking, the difference from the first pilot fuel injection control will be described. The second pilot fuel injection control is based on the first pilot fuel injection control and is further processed in consideration of the ignition timing. It is what was done.
Specifically, first, the same processing as the first pilot fuel injection control shown in FIG. 2 is executed from the start of the processing to step S110.
In step S111, the ignition timing is determined. If condition A is satisfied as described below, the process proceeds to step S112. If condition B is satisfied, the process in step S124 described later is performed. It will go to.
[0021]
Here, the specific processing content of ignition timing determination is demonstrated.
First, in brief, this ignition timing determination determines whether or not the pilot ignition timing and the main ignition timing are within the reference range. In the embodiment of the present invention, the differential value of the ionic current is calculated as It is used for judgment.
Hereinafter, a specific procedure of the determination process will be described. First, an ion current differentiation process is performed. That is, the ion current differentiation process uses the ion current absolute value Iabs (θ) obtained in step S110, for example, the ion current absolute value at a certain time point θ1 is Iabs (θ1), and the time point θ2 when a predetermined time has elapsed since then. If the absolute value of the ion current at is Iabs (θ2), the differential value of the ion current is obtained as {Iabs (θ 2 ) −Iabs (θ 1 )} / Tsamp. Here, Tsamp is a sampling interval, that is, an interval between θ1 and θ2 in this example.
[0022]
Next, it is determined whether or not the differential value obtained in this way is within a predetermined range. That is, it is determined whether or not the obtained differential value falls within the range of a <Tpilot <b or the range of c <Tmain <d. Here, Tpilot is a differential value corresponding to the pilot ignition timing, and Tmain is a differential value corresponding to the main ignition timing. These values are preferably set by experiment or simulation. In addition, it is preferable that a, b, c, and d, which are constants that define an allowable range of deviation from Tpilot or Tmain, are set by experiment or simulation.
When it is determined that the differential value is in any of the ranges as described above (in the embodiment of the present invention, this case is assumed to be satisfied for the sake of convenience), the process of step S112 On the other hand, if it is determined that the differential value is not in any range, the process proceeds to step S124.
[0023]
As described above, the differential value of the ionic current is used for the determination of the ignition timing, which is obtained as a result of various analyzes of the ionic current by the present inventor that the differential value changes greatly compared to before and after the ignition. Based on the findings. Further, in the determination of the differential value, as described above, it is determined that the pilot injection is present to determine whether the pilot ignition timing or the main ignition timing is within the allowable range. In some cases, the detection cannot be performed. In this case, not only the pilot ignition timing but also the main ignition timing is corrected later.
[0024]
If it is determined in step S111 that the condition B is satisfied and the process proceeds to step S124, injection timing correction is performed.
That is, the injection timing of the injector is corrected so that the ignition timing becomes the target timing. Here, the correction is performed, for example, by making a correction corresponding to this deviation amount as an ignition timing deviation amount = injection timing deviation amount, or correcting the injection timing with respect to the ignition timing deviation amount by experiment or simulation. The amount may be obtained and stored in a storage unit of the electronic control unit 1 as a so-called map or conversion formula, and correction may be performed using these.
After the injection timing is corrected in this way, the processing returns to the previous step S108, and the processing after step S108 is repeated until the injection timing falls within an appropriate range.
[0025]
In the above-described second pilot injection control example, the electronic control unit 1 executes the step S111, the electronic control unit 1 executes the step S124, the electronic control unit 1 executes the step S124, and the electronic control unit 1 further performs the injection timing correction unit. The integral calculation means is realized by the execution of step S112, and the pilot injection amount correction means is realized by the execution of steps S114, S116, S118, S120, and S122 by the electronic control unit 1. ing.
[0026]
In any of the above-described configuration examples, the ion sensor is used as the means for detecting the combustion of the fuel. However, the combustion detection means is not limited to this, and may be a cylinder pressure sensor or the like. Other sensors may be used as long as combustion can be detected by any method.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a detection signal corresponding to the actual pilot injection amount is obtained, and the propriety of the pilot injection amount is determined based on the detection signal. By adopting a configuration that allows adjustment, the pilot injection amount can be reliably set to an appropriate value.
In particular, when it is configured to determine the suitability of the pilot injection amount based on the output signal of the ion sensor attached to the glow plug, it is not necessary to separately secure a space for installing a new sensor. The configuration can be utilized, and there is an effect that highly reliable pilot injection amount control can be realized with a simple configuration.
In addition, since reliable pilot injection can be obtained, it is possible to further reduce the combustion noise and emission as compared with the prior art.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a configuration example of a fuel injection control device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of first pilot fuel injection control executed by an electronic control unit shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of a change in the standard value of the ion current with respect to the pilot injection amount.
4 is a flowchart showing a processing procedure of second pilot fuel injection control executed by the electronic control unit shown in FIG. 1; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic control part 2 ... Injector 3 ... Glow plug 4 with an ion sensor ... Ion detection circuit 7 ... Glow plug circuit 8 ... Changeover switch 11 ... Cylinder head 12 ... Piston 13 ... Combustion chamber

Claims

A fuel injection control method in a fuel injection control device configured to control fuel injection and ignition timing for an internal combustion engine,
During a predetermined period before fuel ignition, an ion current is detected in the combustion chamber of the internal combustion engine using an ion sensor, and an average value of the detected ion current is calculated as an average value of leakage current of the ion sensor, When the average value of the ion current is not larger than a preset threshold value, an average value in a predetermined fuel cycle is calculated for the ion current detected by the ion sensor, and then the ion in the predetermined fuel cycle is calculated. The average value of the leakage current of the ion sensor is subtracted from the average value of the current, and the subtraction result is integrated from the pilot injection start time to a predetermined time after the start of the main injection, and then the integrated value and the integration standard value Is calculated, and it is determined whether or not the difference between the integral value and the integral standard value is within a predetermined allowable range. If it is determined, while performing the increase of the pilot injection quantity, when it is determined to exceed a predetermined allowable range, the fuel injection control method characterized by performing the reduction of the pilot injection quantity.

A fuel injection control program executed in a fuel injection control device configured to control fuel injection and ignition timing for an internal combustion engine,
Detecting an ionic current in the combustion chamber of the internal combustion engine with an ion sensor during a predetermined period before fuel ignition;
Calculating an average value of the detected ion current, and setting the calculated value as an average value of leakage current of the ion sensor;
Determining whether the average value of the leakage current is greater than a preset threshold;
Calculating an average value in a predetermined fuel cycle for the ion current detected by the ion sensor when it is determined that the average value of the leakage current is not larger than a preset threshold;
Subtracting the average value of leakage current of the ion sensor from the average value of ion current in the predetermined fuel cycle;
For the subtraction result, integrating from the pilot injection start time to a predetermined time after the start of the main injection,
Determining whether the difference between the integral value and the integral standard value is within a predetermined allowable range;
When it is determined that the difference between the integral value and the integral standard value is below a predetermined allowable range, the pilot injection amount is increased, while when it is determined that the difference exceeds the predetermined allowable range, A step of reducing the pilot injection amount ;
A fuel injection control program comprising:

A fuel injection control method in a fuel injection control device configured to control fuel injection and ignition timing for an internal combustion engine,
During a predetermined period before fuel ignition, an ion current is detected in the combustion chamber of the internal combustion engine using an ion sensor, and an average value of the detected ion current is calculated as an average value of leakage current of the ion sensor, When the average value of the ion current is not larger than a preset threshold value, an average value in a predetermined fuel cycle is calculated for the ion current detected by the ion sensor, and then the ion in the predetermined fuel cycle is calculated. The average value of the leakage current of the ion sensor is subtracted from the average value of the current, and the subtraction result is set as the absolute value of the ion current. Then, the differential value of the absolute value of the ion current is calculated, and the differential value is within a predetermined range. If not, the injector injection timing is corrected so that the ignition timing becomes the target timing, while the differential value of the absolute value of the ionic current is determined. The absolute value of the ion current is integrated from the pilot injection start time to a predetermined time after the start of the main injection, and then the difference between the integrated value and the integrated standard value is calculated. Determining whether or not the difference between the integral value and the integral standard value is within a predetermined allowable range. If it is determined that the difference is below the predetermined allowable range, the pilot injection amount is increased, If it is determined to exceed the allowable range, the fuel injection control method characterized by performing the reduction of the pilot injection injection amount.

A fuel injection control program executed in a fuel injection control device configured to control fuel injection and ignition timing for an internal combustion engine,
Detecting an ionic current in the combustion chamber of the internal combustion engine with an ion sensor during a predetermined period before fuel ignition;
Calculating an average value of the detected ion current, and setting the calculated value as an average value of leakage current of the ion sensor;
Determining whether the average value of the leakage current is greater than a preset threshold;
Calculating an average value in a predetermined fuel cycle for the ion current detected by the ion sensor when it is determined that the average value of the leakage current is not larger than a preset threshold;
Subtracting the average value of leakage current of the ion sensor from the average value of ion current in the predetermined fuel cycle;
The subtraction result is an ionic current absolute value, and a differential value of the ionic current absolute value is calculated;
Determining whether the differential value is within a predetermined range;
Correcting the injection timing of the injector so that the ignition timing becomes the target timing when it is determined that the differential value is not within the predetermined range;
When it is determined that the differential value of the ion current absolute value is within a predetermined range, the ion current absolute value is integrated from a pilot injection start timing to a predetermined time after the main injection start; and
Determining whether a difference between the integral value and the integral standard value is within a predetermined allowable range;
When it is determined that the difference between the integral value and the integral standard value is less than the predetermined allowable range, the pilot injection amount is increased. On the other hand, when it is determined that the difference exceeds the predetermined allowable range, the pilot injection amount is increased. A step of reducing the amount ;
A fuel injection control program comprising:

A fuel injection control device configured to control fuel injection and ignition timing for an internal combustion engine,
A glow plug with an ion sensor provided so that a tip portion faces the combustion chamber of the internal combustion engine ;
An ion detection circuit that outputs a voltage corresponding to the magnitude of the ion current detected by the ion sensor of the glow plug with the ion sensor;
An electronic control unit that performs data processing and operation control for fuel injection in general,
The electronic control unit
Input the output voltage of the ion detection circuit, convert the input voltage to a corresponding ion current value,
An average value of ion currents detected by the ion sensor and input via the ion detection circuit during a predetermined period before fuel ignition is calculated as an average value of leakage current of the ion sensor, and the average of the ion currents is calculated. It is determined whether or not the value is greater than a preset threshold value, and when it is determined that the average value of the ion current is not greater than a preset threshold value, it is input via the ion detection circuit. The average value of the ion current in the predetermined fuel cycle is calculated, and then the average value of the leakage current of the ion sensor is subtracted from the average value of the ion current in the predetermined fuel cycle, and the pilot injection is started for the subtraction result. Integration is performed from the timing until a predetermined time after the start of main injection, and then the difference between the integral value and the integral standard value is calculated. It is determined whether or not the difference from the reference value is within a predetermined allowable range, and when it is determined that the difference is below the predetermined allowable range, the pilot injection amount is increased while the difference exceeds the predetermined allowable range. A fuel injection control device configured to reduce the pilot injection amount when it is determined .

A fuel injection control device configured to control fuel injection and ignition timing for an internal combustion engine,
A glow plug with an ion sensor provided so that a tip portion faces the combustion chamber of the internal combustion engine ;
An ion detection circuit that outputs a voltage corresponding to the magnitude of the ion current detected by the ion sensor of the glow plug with the ion sensor;
An electronic control unit that performs data processing and operation control for fuel injection in general,
The electronic control unit
Input the output voltage of the ion detection circuit, convert the input voltage to a corresponding ion current value,
An average value of ion currents detected by the ion sensor and input via the ion detection circuit during a predetermined period before fuel ignition is calculated as an average value of leakage current of the ion sensor, and the average of the ion currents is calculated. It is determined whether or not the value is greater than a preset threshold value, and when it is determined that the average value of the ion current is not greater than a preset threshold value, it is input via the ion detection circuit. The average value of the ion current in the predetermined fuel cycle is calculated, and then the average value of the leakage current of the ion sensor is subtracted from the average value of the ion current in the predetermined fuel cycle. Then, a differential value of the ion current absolute value is calculated, it is determined whether or not the differential value is within a predetermined range, and the differential value is within a predetermined range. If it is determined that the differential value of the absolute value of the ionic current is within a predetermined range, the injection timing of the injector is corrected so that the ignition timing becomes the target timing. Is integrated from the pilot injection start time to a predetermined time after the main injection start, and then the difference between the integral value and the integral standard value is calculated, and the integral value and the integral standard are calculated. It is determined whether or not the difference from the value is within a predetermined allowable range. If it is determined that the difference is less than the predetermined allowable range, the pilot injection amount is increased while it is determined that the difference exceeds the predetermined allowable range. In this case, the fuel injection control device is configured to reduce the pilot injection amount .