JP4325517B2 - Fuel injection control method for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関における燃料噴射方法に関する。 The present invention relates to a fuel injection method in an internal combustion engine.
特許文献1に、燃焼室から排気通路に排出された排気ガスを吸気通路に導入することによって、排気ガスを燃焼室に再循環させるために、触媒下流の排気通路からスロットル弁下流であって排気ターボチャージャのコンプレッサ上流の吸気通路まで延びる通路(同文献において、符号28が付されており、以下、これを「EGR通路」という)を具備する内燃機関が開示されている。同文献記載の内燃機関では、機関運転状態に応じて、EGR通路を介して燃焼室に排気ガスが再循環せしめられる。
In
ところで、特許文献1記載の内燃機関において、要求負荷(内燃機関に要求される負荷)が増大すると、吸気量(燃焼室に吸入される空気の量)を増大させるためにスロットル開度(スロットル弁の開度)が増大せしめられると共に、燃料噴射量(燃料噴射弁から噴射される燃料の量)も増大せしめられる。
By the way, in the internal combustion engine described in
ところが、特許文献1記載の内燃機関のように、スロットル弁から燃焼室までに或る一定の距離がある場合、スロットル開度が増大せしめられたとしても、実吸気量(実際に燃焼室に吸入される空気の量)が即座に増大するわけではない。そして、EGR通路を介して燃焼室に排気ガスが再循環せしめられているとき、特に、燃焼室に再循環せしめられている排気ガスの量が多いと、スロットル開度が増大せしめられてから実吸気量が増大するまでには、比較的長い時間がかかる。
However, as in the internal combustion engine described in
したがって、要求負荷が増大し、スロットル開度が増大せしめられると同時に燃料噴射量が増大せしめられたとしても、それと同時には、実吸気量が増大していない(あるいは、ほとんど増大していない)ことがあり、この場合、要求負荷を達成することはできないばかりか、燃料噴射量を増大した分だけ、燃費が悪化してしまう。 Therefore, even if the required load increases, the throttle opening increases, and at the same time the fuel injection amount increases, the actual intake air amount does not increase (or hardly increases) at the same time. In this case, the required load cannot be achieved, and the fuel consumption is deteriorated by the amount of fuel injection.
そこで、本発明の目的は、燃焼室に排気ガスを再循環させるために排気通路内の排気ガスを吸気通路に再循環することができる内燃機関において、要求負荷が増大したときに、燃費を悪化させることなく、要求負荷を達成することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to reduce fuel consumption when the required load increases in an internal combustion engine that can recirculate exhaust gas in the exhaust passage to the intake passage in order to recirculate exhaust gas into the combustion chamber. It is to achieve the required load without making it happen.
上記課題を解決するために、1番目の発明では、燃焼室に吸入される空気の量を制御するためのスロットル弁と、排気ガスを燃焼室に再循環させるために排気通路内の排気ガスを吸気通路に再循環させる排気再循環通路とを具備する内燃機関における燃料噴射制御方法において、排気ガスを燃焼室に再循環させながら機関を、吸気量が増大すると燃料噴射量を一定に維持したままでも回転数の上昇が生じる特定の空燃比範囲で運転し、この特定空燃比範囲で運転中に機関要求負荷が増大したときには燃料噴射量をそのときの燃料噴射量に維持しつつスロットル弁の開度を増大し、その後、機関回転数が予め定められた値を超えて上昇したときに燃料噴射量を増大する。 In order to solve the above problems, in the first invention, a throttle valve for controlling the amount of air sucked into the combustion chamber and an exhaust gas in the exhaust passage for recirculating the exhaust gas to the combustion chamber are provided. In a fuel injection control method for an internal combustion engine having an exhaust gas recirculation passage that is recirculated to an intake passage, the fuel injection amount is maintained constant as the intake air amount increases while the exhaust gas is recirculated to the combustion chamber. However, the engine is operated in a specific air-fuel ratio range where the engine speed increases, and when the required engine load increases during operation in this specific air-fuel ratio range, the throttle valve is opened while maintaining the fuel injection amount at that time. The fuel injection amount is increased when the engine speed increases after exceeding a predetermined value.
2番目の発明では、1番目の発明において、燃料噴射量を増大した後、機関回転数が増大している間は、燃料噴射量を増大し続け、その後、機関回転数が上記予め定められた値よりも大きい値を超えて略一定となったときにはそのときの燃料噴射量を維持する。 In the second invention, in the first invention, after increasing the fuel injection amount, the fuel injection amount is continuously increased while the engine speed is increasing, and then the engine speed is determined in advance. When the value becomes larger than the value and becomes substantially constant, the fuel injection amount at that time is maintained.
3番目の発明では、1または2番目の発明において、上記内燃機関が排気ターボチャージャを具備し、上記排気再循環通路が該排気ターボチャージャの排気タービン下流の排気通路から排気ターボチャージャのコンプレッサ上流の吸気通路まで延びている。 According to a third aspect, in the first or second aspect, the internal combustion engine includes an exhaust turbocharger, and the exhaust recirculation passage extends from an exhaust passage downstream of the exhaust turbocharger to an upstream side of the compressor of the exhaust turbocharger. It extends to the intake passage.
4番目の発明では、1〜3番目の発明のいずれか1つにおいて、上記内燃機関が燃焼室に再循環される排気ガスの量を増大していくと煤の発生量が次第に増大してピークとなる内燃機関であって、煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも燃焼室に再循環される排気ガスの量が多く煤がほとんど発生しない第1の燃焼と、煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも燃焼室に再循環される排気ガスの量が少ない第2の燃焼とを選択的に切換可能な内燃機関であり、上記第1の燃焼を行なうときに機関を前記特定空燃比範囲で運転する。 In a fourth aspect of the invention, in any one of the first to third aspects, when the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber by the internal combustion engine is increased, the amount of soot generated gradually increases and peaks. The first combustion in which the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is larger than the amount of exhaust gas at which soot generation peaks, and soot is hardly generated, and the amount of soot generation is An internal combustion engine capable of selectively switching between the second combustion in which the amount of exhaust gas recirculated to the combustion chamber is smaller than the peak amount of exhaust gas, and the engine is operated when performing the first combustion. Operate in a specific air-fuel ratio range.
本発明によれば、排気ガスを燃焼室に再循環させて理論空燃比よりもリッチな空燃比でもって燃焼を行わせているときに要求負荷が増大したときには、機関回転数が予め定められた値を超えて上昇したとき、すなわち、実際に燃焼室に吸入される空気の量が増大し始めたときに、燃料噴射量が増大されるので、燃費を悪化させることなく、要求負荷を達成することができる。 According to the present invention, when the required load increases when the exhaust gas is recirculated to the combustion chamber and combustion is performed with an air-fuel ratio richer than the stoichiometric air-fuel ratio, the engine speed is predetermined. When the fuel pressure rises above the value, that is, when the amount of air actually taken into the combustion chamber starts to increase, the fuel injection amount is increased, so that the required load is achieved without deteriorating the fuel consumption. be able to.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、4ストローク圧縮着火式内燃機関を示している。図1において、1は機関本体、2はシリンダブロック、3はシリンダヘッド、4はピストン、5は燃焼室、6は電気制御式の燃料噴射弁、7は吸気弁、8は吸気ポート、9は排気弁、10は排気ポートを夫々示している。吸気ポート8は、対応する吸気枝管11を介してサージタンク12に連結されている。サージタンク12は、吸気ダクト13およびインタークーラ14を介して過給機(例えば、排気ターボチャージャ)15のコンプレッサ16の出口部に連結されている。コンプレッサ16の入口部は、空気吸込管17を介してエアクリーナ18に連結されている。空気吸込管17内には、ステップモータ19により駆動されるスロットル弁20が配置されている。また、スロットル弁20上流の空気吸込管17内には、吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検出器21が配置されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a four-stroke compression ignition type internal combustion engine. In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, and 9 is
一方、排気ポート10は、排気マニホルド22を介して排気ターボチャージャ15の排気タービン23の入口部に連結されている。排気タービン23の出口部は、排気管24を介して酸化機能を有する触媒(三元触媒、または、燃焼室5内における平均空燃比がリーンのときにNOxを吸収し、燃焼室5内における平均空燃比がリッチになるとNOxを放出する機能を有するNOx吸収剤)25を内蔵した触媒コンバータ26に連結されている。触媒コンバータ26の上流側において排気マニホルド22には、空燃比センサ(以下「上流側空燃比センサ」という)27aが配置されている。一方、触媒コンバータ26の下流側において排気管28には、空燃比センサ(以下「下流側空燃比センサ」という)27bが配置される。
On the other hand, the
触媒コンバータ26の出口部に連結された排気管28とスロットル弁20下流で且つコンプレッサ16上流の空気吸込管17とは、排気ガス再循環(以下「EGR」という)通路29を介して互いに連結されている。EGR通路29内には、ステップモータ30によって駆動されるEGR制御弁31が配置されている。また、EGR通路29内には、EGR通路29内を流れる排気ガス(以下「EGRガス」ともいう)を冷却するためのEGRクーラ32が配置されている。図1に示した例では、機関冷却水がEGRクーラ32内に導かれ、この機関冷却水によってEGRガスが冷却される。
The
一方、燃料噴射弁6は、燃料供給管33を介して燃料リザーバ(いわゆる、コモンレール)34に連結されている。コモンレール34内へは、電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ35から燃料が供給される。コモンレール34内に供給された燃料は、各燃料供給管33を介して燃料噴射弁6に供給される。コモンレール34には、コモンレール34内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ36が取り付けられる。コモンレール34内の燃料圧が目標燃料圧となるように、燃料圧センサ36の出力信号に基づいて、燃料ポンプ35の吐出量が制御される。
On the other hand, the fuel injection valve 6 is connected to a fuel reservoir (so-called common rail) 34 via a
電子制御ユニット40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、入力ポート45、および、出力ポート46を具備する。質量流量検出器21の出力信号は、対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。上流側空燃比センサ27a、下流側空燃比センサ27b、および、燃料圧センサ36の出力信号も、夫々対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。アクセルペダル50には、アクセルペダル50の踏込量Lに比例した出力電圧を発生する負荷センサ51が接続される。負荷センサ51の出力電圧は、対応するAD変換器47を介して入力ポート45に入力される。また、入力ポート45には、クランクシャフトが、例えば、30°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ52が接続される。一方、出力ポート46は、対応する駆動回路48を介して燃料噴射弁6、スロットル弁制御用ステップモータ19、EGR制御弁制御用ステップモータ30、および、燃料ポンプ35に接続される。
The
ところで、本実施形態では、機関運転状態に応じて、第1の燃焼(以下では、「低温燃焼」ともいう)と、第2の燃焼(以下では、「通常燃焼」ともいう)とが選択的に行われる。ここで、低温燃焼とは、煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも燃焼室5に再循環せしめられる排気ガスの量が多く、煤がほとんど発生しない燃焼のことを言い、通常燃焼とは、煤の発生量がピークとなる排気ガス量よりも燃焼室5に再循環せしめられる排気ガスの量が少い燃焼のことを言う。これら低温燃焼および通常燃焼の詳細については、特許文献1を参照されたい。
By the way, in the present embodiment, the first combustion (hereinafter also referred to as “low temperature combustion”) and the second combustion (hereinafter also referred to as “normal combustion”) are selectively performed according to the engine operating state. To be done. Here, low temperature combustion means combustion in which the amount of exhaust gas recirculated in the
次に、図2を参照しつつ、本実施形態の機関運転制御について説明する。図2は、要求負荷Lに対するスロットル弁20の開度(以下「スロットル開度」という)、EGR制御弁31の開度(以下「EGR開度」という)、EGR率、空燃比、噴射時期および噴射量を示している。図2に示したように、要求負荷Lの低い第1の運転領域Iでは、低温燃焼が行われる。この領域Iでは、スロットル開度は、要求負荷Lが高くなるにつれて、全閉近くから2/3開度程度まで徐々に増大せしめられ、EGR開度は、要求負荷Lが高くなるにつれて、全閉近くから全開まで徐々に増大せしめられる。また、図2に示した例では、第1の運転領域Iでは、EGR率がほぼ70パーセントとされており、空燃比は僅かばかりリーンなリーン空燃比とされている。
Next, the engine operation control of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the opening of the
言い換えると、第1の運転領域Iでは、EGR率がほぼ70パーセントとなり、空燃比が僅かばかりリーンなリーン空燃比となるように、スロットル開度およびEGR開度が制御される。また、第1の運転領域Iでは、圧縮上死点TDC前に燃料噴射が行われる。この場合、噴射開始時期θSは、要求負荷Lが高くなるにつれて遅くなり、噴射完了時期θEも、噴射開始時期θSが遅くなるにつれて遅くなる。 In other words, in the first operating region I, the throttle opening and the EGR opening are controlled so that the EGR rate becomes approximately 70% and the air / fuel ratio becomes a slightly lean air / fuel ratio. In the first operation region I, fuel injection is performed before the compression top dead center TDC. In this case, the injection start timing θS is delayed as the required load L is increased, and the injection completion timing θE is also delayed as the injection start timing θS is delayed.
なお、アイドリング運転時には、スロットル弁20は全閉近くまで閉弁され、このとき、EGR制御弁31も全閉近くまで閉弁せしめられる。スロットル弁20を全閉近くまで閉弁すると、圧縮始めの燃焼室5内の圧力が低くなるので、圧縮圧力が小さくなる。圧縮圧力が小さくなると、ピストン4による圧縮仕事が小さくなるので、機関本体1の振動が小さくなる。すなわち、アイドリング運転時には、機関本体1の振動を抑制するためにスロットル弁20が全閉近くまで閉弁せしめられる。
During the idling operation, the
一方、要求負荷Lの高い第2の運転領域IIでは、通常燃焼(拡散燃焼)が行われる。機関運転状態が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わると、スロットル開度が、2/3開度程度から全開方向へステップ状に増大せしめられる。このとき、図2に示した例では、EGR率がほぼ70パーセントから40パーセント以下まで、ステップ状に減少せしめられ、空燃比がステップ状に大きくされる。すなわち、EGR率が多量のスモークを発生するEGR率範囲を飛び越えるので、機関の運転状態が第1の運転領域Iから第2の運転領域IIに変わるときに、多量のスモークが発生することがない。 On the other hand, in the second operation region II where the required load L is high, normal combustion (diffusion combustion) is performed. When the engine operating state changes from the first operating region I to the second operating region II, the throttle opening is increased stepwise from about 2/3 opening to the fully open direction. At this time, in the example shown in FIG. 2, the EGR rate is decreased stepwise from approximately 70% to 40% or less, and the air-fuel ratio is increased stepwise. That is, since the EGR rate exceeds the EGR rate range in which a large amount of smoke is generated, a large amount of smoke does not occur when the engine operating state changes from the first operating region I to the second operating region II. .
そして、第2の運転領域IIでは、スロットル弁20は一部を除いて全開状態に保持され、EGR制御弁31の開度は要求負荷Lが高くなると次第に小さくされる。また、この運転領域IIでは、EGR率は要求負荷Lが高くなるほど低くなり、空燃比は要求負荷Lが高くなるほど小さくなる。ただし、空燃比は要求負荷Lが高くなってもリーン空燃比とされる。また、第2の運転領域IIでは、噴射開始時期θSは圧縮上死点TDC付近とされる。
In the second operation region II, the
図3は、低温燃焼が行われるときの目標空燃比A/Fを示している。図3において、A/F=15.5,A/F=16,A/F=17,A/F=18で示した各曲線は、夫々、目標空燃比が15.5,16,17,18であるときを示しており、各曲線間の空燃比は比例配分により定められる。図3に示したように、第1の運転領域Iでは、空燃比がリーンとなっており、さらに、第1の運転領域Iでは、要求負荷Lが低くなるほど、目標空燃比A/Fがリーンとされる。 FIG. 3 shows the target air-fuel ratio A / F when low-temperature combustion is performed. In FIG. 3, the curves indicated by A / F = 15.5, A / F = 16, A / F = 17, and A / F = 18 have target air-fuel ratios of 15.5, 16, 17, The air-fuel ratio between the curves is determined by proportional distribution. As shown in FIG. 3, the air-fuel ratio is lean in the first operating region I. Further, in the first operating region I, the target air-fuel ratio A / F becomes leaner as the required load L becomes lower. It is said.
すなわち、要求負荷Lが低くなるほど、燃焼による発熱量が少なくなる。したがって、要求負荷Lが低くなるほどEGR率を低下させても、低温燃焼を行うことができる。EGR率を低下させると空燃比は大きくなり、したがって、図3に示したように、要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/Fが大きくされる。目標空燃比A/Fが大きくなるほど燃料消費率は向上し、したがって、できる限り空燃比をリーンにするために、本発明の実施の形態では、要求負荷Lが低くなるにつれて目標空燃比A/Fが大きくされる。 That is, the lower the required load L, the smaller the amount of heat generated by combustion. Therefore, low temperature combustion can be performed even if the EGR rate is reduced as the required load L decreases. When the EGR rate is decreased, the air-fuel ratio increases. Therefore, as shown in FIG. 3, the target air-fuel ratio A / F increases as the required load L decreases. As the target air-fuel ratio A / F increases, the fuel consumption rate improves. Therefore, in order to make the air-fuel ratio as lean as possible, in the embodiment of the present invention, the target air-fuel ratio A / F decreases as the required load L decreases. Is increased.
図4は、通常燃焼が行われるときの目標空燃比A/Fを示している。なお、図4において、A/F=24,A/F=35,A/F=45,A/F=60で示した各曲線は、夫々、目標空燃比24,35,45,60を示している。また、通常燃焼が行われているときには、燃料噴射量Qは要求負荷Lおよび機関回転数Nに基づいて算出される。
FIG. 4 shows the target air-fuel ratio A / F when normal combustion is performed. In FIG. 4, the curves indicated by A / F = 24, A / F = 35, A / F = 45, and A / F = 60 indicate the target air-
ところで、本発明の実施の形態において、要求負荷が増大したとき(すなわち、加速が要求されたとき)、燃料噴射量は、概略、図2を参照して説明した制御に従って制御されるが、詳細には、この制御とは若干異なる制御に従って制御される。次に、この制御について、図5のタイムチャートを参照して説明する。 By the way, in the embodiment of the present invention, when the required load increases (that is, when acceleration is required), the fuel injection amount is roughly controlled according to the control described with reference to FIG. The control is performed according to a control slightly different from this control. Next, this control will be described with reference to the time chart of FIG.
図5において、(A)のDTはスロットル開度を示し、(B)のDEはEGR開度を示し、(C)のA/Fは空燃比を示し、(C)において、Lはリーン、Sはストイキ(理論空燃比)、Rはリッチを示し、(D)のGaは吸気量(燃焼室5に吸入される空気の量)を示し、(D)において、Ga1は質量流量検出器21によって検出される空気の量(以下「検出吸気量」という)、Ga2は実際に燃焼室5に吸入される空気の量(以下「実吸気量」という)を示し、(E)のNEは機関回転数を示し、(F)のQは燃料噴射量を示し、(G)のTは出力トルクを示している。
In FIG. 5, DT in (A) shows the throttle opening, DE in (B) shows the EGR opening, A / F in (C) shows the air-fuel ratio, and in (C), L is lean, S is stoichiometric (theoretical air-fuel ratio), R is rich, Ga in (D) is the intake amount (the amount of air sucked into the combustion chamber 5), and in (D), Ga1 is the
図5は、時刻T0以前では要求負荷が比較的小さい一定の値であって低温燃焼が行われており、時刻T0のところで要求負荷が大きくなった場合を示している。したがって、図5に示した例では、時刻T0以前は、スロットル開度DTが比較的小さい一定の開度に維持され、EGR開度DEが比較的大きい一定の開度に維持され、燃料噴射量Qも比較的少ない一定の量に維持されている。そして、このとき、空燃比A/Fは、理論空燃比よりも僅かばかりリーン(以下、「弱リーン」ともいう)となっている。また、このとき、検出吸気量Ga1も実吸気量Ga2も同じ一定の値となっており、機関回転数も上下しているものの略一定の値を維持し、出力トルクTも一定の値となっている。 FIG. 5 shows a case where the required load is a constant value which is relatively small before time T0 and low temperature combustion is performed, and the required load becomes large at time T0. Therefore, in the example shown in FIG. 5, before time T0, the throttle opening DT is maintained at a relatively small constant opening, the EGR opening DE is maintained at a relatively large constant opening, and the fuel injection amount Q is also maintained at a relatively small constant amount. At this time, the air-fuel ratio A / F is slightly leaner than the theoretical air-fuel ratio (hereinafter also referred to as “weak lean”). Further, at this time, the detected intake air amount Ga1 and the actual intake air amount Ga2 are the same constant value, the engine speed is also increased and decreased, but the substantially constant value is maintained, and the output torque T is also a constant value. ing.
ここで、図5に示した例では、時刻T0のところで、要求負荷が大きくなるので、このとき、スロットル開度DTが増大せしめられ、EGR開度DEが減少せしめられる。ところが、スロットル弁20から燃焼室5まで、ならびに、EGR制御弁31から燃焼室5までには、或る一定の距離(より正確には、或る一定の容積)があることから、スロットル開度が増大せしめられ且つEGR開度が減少せしめられたとしても、即座には、実吸気量Ga2は増大しない。また、時刻T0以前は、空燃比A/Fが弱リーンであることから、燃焼室5に吸入される空気のうち、燃焼に消費されない余分な空気は極めて少ない。こうしたことから、時刻T0のところで、燃料噴射量Qを増大したとしても、出力トルクTの増大は期待できず、燃料噴射量Qを増大した分だけ、燃費が悪化してしまうことになる。
Here, in the example shown in FIG. 5, the required load increases at time T0. At this time, the throttle opening DT is increased and the EGR opening DE is decreased. However, since there is a certain distance (more precisely, a certain volume) from the
そこで、本発明の実施の形態では、時刻T0のところでは、燃料噴射量Qを増大せず、そのときの量を維持する。したがって、時刻T0直後は、機関回転数NEは時刻T0以前と同様に推移し、出力トルクTも時刻T0以前と同様に推移する。 Therefore, in the embodiment of the present invention, at time T0, the fuel injection amount Q is not increased and the amount at that time is maintained. Therefore, immediately after time T0, the engine speed NE changes in the same manner as before time T0, and the output torque T also changes in the same way as before time T0.
一方、時刻T0から一定の時間が経過した時刻T1のところで、検出吸気量Ga1が増大し始める。しかしながら、質量流量検出器21から燃焼室5までも或る一定の距離があることから、このときにも、実吸気量Ga2は増大していない。このため、時刻T1においても、燃料噴射量Qを増大せずに、そのときの量を維持する。
On the other hand, the detected intake air amount Ga1 starts to increase at a time T1 when a certain time has elapsed from the time T0. However, since there is a certain distance from the
そして、時刻T1から一定の時間が経過した時刻T2のところで、実吸気量Ga2が増大し始める。このとき、弱リーンな空燃比、すなわち、理論空燃比に極めて近い空燃比でもって燃焼が行われていることから、燃料噴射弁6から噴射された燃料のうち、僅かではあるが、燃焼せずに残ってしまう燃料がある。ここで、実吸気量が増大すれば、この残ってしまっていた燃料が燃焼することから、機関回転数NEが増大し始める。すなわち、時刻T2のところで、実吸気量Ga2が増大し始めると、機関回転数NEが増大し始める。 Then, the actual intake air amount Ga2 starts increasing at a time T2 when a certain time has elapsed from the time T1. At this time, since combustion is performed with a weak lean air-fuel ratio, that is, an air-fuel ratio extremely close to the stoichiometric air-fuel ratio, a small amount of the fuel injected from the fuel injection valve 6 does not burn. There is fuel that will remain. Here, if the actual intake air amount increases, the remaining fuel burns, and the engine speed NE begins to increase. That is, when the actual intake air amount Ga2 starts to increase at time T2, the engine speed NE starts to increase.
そこで、図5に示した例では、機関回転数NEが増大し始めたとき(あるいは、機関回転数NEが増大して予め定められた値を超えたとき)に、燃料噴射量Qを増大し始める。これにより、機関回転数NEもさらに増大し、出力トルクTも増大する。そして、機関回転数NEが増大している限り、実吸気量Ga2が増大しているものと考えられるので、機関回転数NEが増大し続けている間は、燃料噴射量Qを増大し続ける。 Therefore, in the example shown in FIG. 5, when the engine speed NE begins to increase (or when the engine speed NE increases and exceeds a predetermined value), the fuel injection amount Q is increased. start. As a result, the engine speed NE further increases and the output torque T also increases. As long as the engine speed NE increases, the actual intake air amount Ga2 is considered to increase. Therefore, the fuel injection amount Q continues to increase while the engine speed NE continues to increase.
ところで、基本的には、要求負荷が大きくなった後、上述したように燃料噴射量Qを目標燃料噴射量に向かって増大していくのであるが、実吸気量Ga2の増大と燃料噴射量Qの増大との関係次第では、実吸気量Ga2の増大に対して燃料噴射量Qの増大が大き過ぎて、空燃比が過剰にリッチとなってしまうこともある(図5に示した例では、時刻T3のところで、空燃比が過剰にリッチとなってしまっている)。この場合に、燃料噴射量Qを増大し続けていると、燃料が無駄になってしまう。 Basically, after the required load increases, the fuel injection amount Q increases toward the target fuel injection amount as described above. However, the increase in the actual intake amount Ga2 and the fuel injection amount Q are increased. Depending on the relationship between the increase in the actual intake air amount Ga2 and the increase in the fuel injection amount Q, the air-fuel ratio may become excessively rich (in the example shown in FIG. 5). At time T3, the air-fuel ratio has become excessively rich). In this case, if the fuel injection amount Q is continuously increased, the fuel is wasted.
そこで、空燃比が過剰にリッチとなると、機関回転数NEの増大が停止することから、本発明の実施の形態では、機関回転数NEが増大し始めた後であって燃料噴射量Qが目標燃料噴射量に到達する前(あるいは、機関回転数NEが増大し始めて上記予め定められた値よりも大きい或る値を超えた後であって燃料噴射量Qが目標燃料噴射量に到達する前)に、機関回転数NEの増大が停止したとき(すなわち、機関回転数NEが一定の値となったとき)には、燃料噴射量Qの増大を停止して燃料噴射量Qをそのときの値に維持する。そして、その後(図5に示した例では、時刻T4)、再び機関回転数NEが増大し始めたら、燃料噴射量Qを再び増大する。 Therefore, when the air-fuel ratio becomes excessively rich, the increase in the engine speed NE is stopped. Therefore, in the embodiment of the present invention, the fuel injection amount Q is set to the target after the engine speed NE starts to increase. Before reaching the fuel injection amount (or after the engine speed NE starts to increase and exceeds a certain value larger than the predetermined value and before the fuel injection amount Q reaches the target fuel injection amount) ), When the increase of the engine speed NE is stopped (that is, when the engine speed NE becomes a constant value), the increase of the fuel injection amount Q is stopped and the fuel injection amount Q is set at that time. Keep the value. Then (after the time T4 in the example shown in FIG. 5), when the engine speed NE starts to increase again, the fuel injection amount Q is increased again.
本発明の実施の形態では、こうした制御を繰り返しながら、燃料噴射量Qを目標燃料噴射量TQまで増大する。これにより、出力トルクTが目標トルクTTとなり、要求負荷が達成される。 In the embodiment of the present invention, the fuel injection amount Q is increased to the target fuel injection amount TQ while repeating such control. Thereby, the output torque T becomes the target torque TT, and the required load is achieved.
これによれば、低温燃焼が行われているときに、要求負荷が大きくなったときに、燃費を悪化させることなく、要求負荷を達成することができる。また、従来、吸気温度(燃焼室5に吸入される空気の温度)や排気ターボチャージャ15による過給圧などによって、燃料噴射量を補正するものがあるが、本発明によれば、こうした吸気温度や排気ターボチャージャ15による過給圧に基づいた燃料噴射量の補正を行う必要がなくなる。
According to this, when low temperature combustion is performed and the required load becomes large, the required load can be achieved without deteriorating fuel consumption. Conventionally, there is a fuel injection amount that is corrected by the intake air temperature (the temperature of the air taken into the combustion chamber 5), the supercharging pressure by the
なお、図5を参照した説明では、弱リーンでの低温燃焼が行われているときに要求負荷が増大せしめられた場合における燃料噴射制御を説明したが、本発明によれば、理論空燃比での低温燃焼やリッチでの低温燃焼が行われているときに要求負荷が増大せしめられた場合にも、同じ燃料噴射制御が適用される。この場合、要求負荷が大きくなる前において、弱リーンでの低温燃焼が行われている場合よりも、燃料噴射弁6から噴射された燃料のうち、燃焼せずに残ってしまう燃料が多いことから、要求負荷が大きくなって実吸気量が増大し始めたときには、より大きく、機関回転数が増大することになる。 In the description with reference to FIG. 5, the fuel injection control in the case where the required load is increased when the low temperature combustion is performed with weak lean has been described. However, according to the present invention, the stoichiometric air-fuel ratio is increased. The same fuel injection control is also applied when the required load is increased during low temperature combustion or rich low temperature combustion. In this case, since the fuel injected from the fuel injection valve 6 remains more unburned than the case where low-temperature combustion is performed with weak lean before the required load increases. When the required load increases and the actual intake air amount begins to increase, the engine speed increases more.
また、上述した実施の形態は、低温燃焼が行われているときに要求負荷が大きくなった場合に、本発明の燃料噴射量の制御を適用したものであるが、例えば、比較的大量の排気ガスを燃焼室5に再循環させて弱リーン空燃比、あるいは、理論空燃比、あるいは、リッチ空燃比でもって燃焼が行われているときに要求負荷が大きくなった場合にも、本発明は適用可能である。
In the above-described embodiment, the control of the fuel injection amount according to the present invention is applied when the required load becomes large during low-temperature combustion. For example, a relatively large amount of exhaust gas is emitted. The present invention is also applied to a case where the required load becomes large when the gas is recirculated to the
また、上述した実施形態では、機関回転数NEが増大し続ける間、燃料噴射量Qを増大し続けるが、このときの燃料噴射量Qの増量割合は、機関回転数NEの変動量に比例して決定されてもよいし、所定の増量割合を予めテーブルなどに記憶させておき、このテーブルから増量割合を読み込むようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the fuel injection amount Q continues to increase while the engine speed NE continues to increase. At this time, the increase rate of the fuel injection amount Q is proportional to the fluctuation amount of the engine speed NE. The predetermined increase rate may be stored in a table or the like in advance, and the increase rate may be read from this table.
図6は、本発明に従って低温燃焼が行われているときの燃料噴射量の制御ルーチンの一例を示している。図6のルーチンでは、始めに、ステップ10において、加速が要求されたか否か(すなわち、要求負荷が大きくなったか否か)が判別される。ここで、加速が要求されていないと判別されたときには、ルーチンは終了する。一方、ステップ10において、加速が要求されたと判別されたときには、ステップ11において、スロットル開度DTが増大せしめられ、次いで、ステップ12において、EGR開度DEが減少せしめられる。
FIG. 6 shows an example of a routine for controlling the fuel injection amount when low-temperature combustion is performed according to the present invention. In the routine of FIG. 6, first, at
次いで、ステップ13において、機関回転数NEの増大量ΔNEが予め定められた値α以上となった(ΔNE≧α)か否か(すなわち、実吸気量が増大し始めたか否か)が判別される。ここで、ΔNE<αであると判別されたとき(実吸気量が増大し始めていないと推定されるとき)には、ルーチンは終了する。一方、ステップ13において、ΔNE≧αであると判別されたとき(実吸気量が増大し始めたと推定されるとき)には、ステップ14において、燃料噴射量Qが増大せしめられる。
Next, at
次いで、ステップ15において、燃料噴射量Qが目標燃料噴射量TQに達した(Q=TQ)か否かが判別される。ここで、Q=TQであると判別されたときには、ステップ16において、燃料噴射量Qの増大が終了せしめられる。一方、ステップ15において、Q≠TQではないと判別されたときには、ステップ17において、機関回転数NEの増大量ΔNEが予め定められた値β以下である(ΔNE≦β)か否か(すなわち、空燃比が過剰にリッチであるか否か)が判別される。ここで、βはαよりも小さい値である。
Next, at
ステップ17において、ΔNE≦βであると判別されたとき(すなわち、空燃比が過剰にリッチとなっていると推定されるとき)には、ステップ18において、燃料噴射量Qの増大がいったん停止され、ルーチンは再びステップ17に戻る。その後、ステップ17において、ΔNE>βであると判別されるまで、ステップ17,18が繰り返される。
When it is determined in
ステップ17において、ΔNE>βであると判別されたとき(すなわち、空燃比が過剰にリッチではないと推定されるとき)には、ルーチンはステップ14に戻る。そして、再び、ステップ15において、Q=TQであるか否かが判別される。ここで、Q=TQであると判別されれば、ステップ16において、燃料噴射量Qの増大が終了せしめられ、Q≠TQであると判別されたときには、再び、ルーチンはステップ17へ進む。
When it is determined in
5 燃焼室
6 燃料噴射弁
15 排気ターボチャージャ
16 コンプレッサ
17 吸気通路
18 排気通路
20 スロットル弁
23 排気タービン
29 EGR通路
31 EGR制御弁
DT スロットル開度
DE EGR開度
A/F 空燃比
Ga 吸気量
Ga1 検出吸気量
Ga2 実吸気量
NE 機関回転数
Q 燃料噴射量
T 出力トルク
5 Combustion chamber 6
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