JP4367472B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳細には機関に排気ガスの一部をEGRガスとして還流させるEGR装置を備えた内燃機関の制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to a control device for an internal combustion engine provided with an EGR device that recirculates a part of exhaust gas as EGR gas in the engine.

機関の燃焼温度を低下させてNOX等の有害排出物を低減するために、機関排気ガスの一部を機関燃焼室にEGRガスとして還流させる技術が知られている。また、通常リーン空燃比運転を行うディーゼル機関においても比較的多量のEGRガスを燃焼室に供給することにより、排気ガス中の有害排出物を低減することが可能であることが知られている。 In order to reduce the combustion temperature of the engine and reduce harmful emissions such as NO x, a technique for recirculating a part of the engine exhaust gas to the engine combustion chamber as EGR gas is known. Further, it is known that even in a diesel engine that normally performs lean air-fuel ratio operation, harmful emissions in exhaust gas can be reduced by supplying a relatively large amount of EGR gas to the combustion chamber.

ところが、EGRガスは燃焼に与える影響が大きく、特にディーゼル機関では燃料噴射開始後、噴射された燃料が燃焼を開始するまでの着火遅れ時間に大きな影響を与える。このため、過剰にEGRガスを燃焼室に供給すると機関の燃焼状態が悪化して機関性能の低下や排気ガス性状の悪化を生じる。
一方、EGRガス量が少ないと有害排出物抑制効果が低下する。このため、EGRガス量は機関の運転状態に応じて適切な量に制御する必要がある。
However, EGR gas has a large effect on combustion. Particularly in a diesel engine, after the start of fuel injection, the ignition delay time until the injected fuel starts combustion has a large effect. For this reason, if EGR gas is excessively supplied to the combustion chamber, the combustion state of the engine deteriorates, resulting in deterioration of engine performance and deterioration of exhaust gas properties.
On the other hand, when the amount of EGR gas is small, the harmful emission suppressing effect is lowered. For this reason, it is necessary to control the amount of EGR gas to an appropriate amount according to the operating state of the engine.

ところが、従来EGRガス量の精密な制御は行われておらず、特にディーゼル機関では、EGRガス流量を制御するEGR弁の開度は、機関回転数とアクセル開度(アクセルペダルの踏み込み量)とから定まる値にオープンループ制御するのが通常であった。   However, precise control of the EGR gas amount has not been performed in the past. In particular, in a diesel engine, the opening degree of the EGR valve that controls the EGR gas flow rate is determined by the engine speed and the accelerator opening degree (depressing amount of the accelerator pedal). Normally, open loop control was performed to a value determined from

しかし、近年排気ガス規制の強化や騒音低減に対する要求から、EGRガス流量についても最適な値に精密に制御する必要が生じている。このように精密なEGR制御を行う場合には、従来のように機関回転数とアクセル開度とに基づくオープンループ制御では充分な精度を得ることはできない。また、例えばガソリンエンジンでは、機関排気通路に空燃比センサを配置し、空燃比センサで検出した排気空燃比にもとづいてEGRガス量を制御することも可能であるが、ディーゼル機関等のように排気空燃比が極めてリーンになる状態で運転される場合がある機関では空燃比センサでの検出精度が低くなるため、空燃比センサで検出した排気空燃比に基づいてEGRガス量を制御すると誤差が大きくなる問題がある。   However, in recent years, there has been a need to precisely control the EGR gas flow rate to an optimum value due to the requirement for exhaust gas regulations and noise reduction. When precise EGR control is performed as described above, sufficient accuracy cannot be obtained by open loop control based on the engine speed and the accelerator opening as in the prior art. In a gasoline engine, for example, an air-fuel ratio sensor can be arranged in the engine exhaust passage, and the EGR gas amount can be controlled based on the exhaust air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor. In an engine that may be operated in a state in which the air-fuel ratio is extremely lean, the detection accuracy of the air-fuel ratio sensor is low, so that controlling the EGR gas amount based on the exhaust air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor causes a large error. There is a problem.

これに対して、機関の燃焼室内圧力を検出し、検出した燃焼圧に基づいて機関の燃焼状態を表す特性値を算出し、この特性値を用いて燃焼状態が最適になるようにEGRガス流量をフィードバック制御する制御装置が提案されている。   On the other hand, the combustion chamber pressure of the engine is detected, a characteristic value representing the combustion state of the engine is calculated based on the detected combustion pressure, and the EGR gas flow rate is optimized using this characteristic value. There has been proposed a control device that performs feedback control of the signal.

このような内燃機関の制御装置の例としては、特許文献1に記載されたものがある。
特許文献1の装置は、ディーゼル機関に関するものではなく、ガソリンエンジンに関するものであるが、機関の燃焼状態を表す燃焼パラメータとして燃焼室内の熱発生率を用い、熱発生率が所定のパターンになるようにEGRガス流量と燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期などを制御するものである。
An example of such a control device for an internal combustion engine is disclosed in Patent Document 1.
The device of Patent Document 1 is not related to a diesel engine, but is related to a gasoline engine. However, the heat generation rate in the combustion chamber is used as a combustion parameter representing the combustion state of the engine so that the heat generation rate becomes a predetermined pattern. In addition, it controls the EGR gas flow rate, fuel injection timing, fuel injection amount, ignition timing, and the like.

すなわち、特許文献1の装置は、機関燃焼室内圧力を検出する筒内圧力センサを気筒に配置し、検出した実際の燃焼室内圧力(燃焼圧)とクランク角とに基づいて各クランク角における熱発生率を算出し、熱発生率のクランク角に対する変化パターンが運転条件に応じて予め定めた理想的な変化パターンに一致するように、EGRガス量、点火時期、燃料噴射時期などをフィードバック制御することにより、最適な燃焼を得るようにしたものである。   That is, in the apparatus of Patent Document 1, an in-cylinder pressure sensor that detects an engine combustion chamber pressure is arranged in a cylinder, and heat generation at each crank angle is performed based on the detected actual combustion chamber pressure (combustion pressure) and the crank angle. Calculating the rate, and feedback-controlling the EGR gas amount, ignition timing, fuel injection timing, etc. so that the change pattern of the heat release rate with respect to the crank angle matches the ideal change pattern determined in advance according to the operating conditions Thus, optimum combustion is obtained.

特開2000−54889号公報JP 2000-54889 A 特開平11−148410号公報JP-A-11-148410 特開平3−233162号公報JP-A-3-233162

上記特許文献1の装置では、燃焼に関係するパラメータとして熱発生率に着目し、実際の運転状態における熱発生率パターンを算出して、算出した熱発生率パターンが予め定めた理想的な変化パターンに一致するように点火時期、燃料噴射量などをフィードバック制御している。特許文献1の装置はガソリン機関に関するものであるが、例えばディーゼル機関においても同様に筒内圧センサを設けることにより、筒内圧センサの出力に基づいて熱発生率のパターンを算出し、算出した熱発生率パターンが所定の熱発生率パターンになるように燃料噴射時期、燃料噴射量をフィードバック制御することも考えられる。   In the apparatus of Patent Document 1, focusing on the heat generation rate as a parameter related to combustion, a heat generation rate pattern in an actual operation state is calculated, and the calculated heat generation rate pattern is a predetermined ideal change pattern. The ignition timing, fuel injection amount, etc. are feedback controlled so that The apparatus of Patent Document 1 relates to a gasoline engine. For example, in a diesel engine as well, by providing an in-cylinder pressure sensor, a heat generation rate pattern is calculated based on the output of the in-cylinder pressure sensor, and the calculated heat generation is calculated. It is also conceivable to perform feedback control of the fuel injection timing and the fuel injection amount so that the rate pattern becomes a predetermined heat generation rate pattern.

ところが、特許文献1の装置では機関の燃焼状態を表すパラメータとして、燃焼室における熱発生率のみを使用して燃焼状態のフィードバック制御を行っている。特許文献1の装置では、ガソリン機関が使用されており、ガソリン機関では通常ポート噴射による予混合気の形成が行われ、点火、燃焼などの燃焼パターンも大きくは変化しない。このため、燃焼状態を表すパラメータとして熱発生率のみを用いても大きな誤差は生じない。   However, in the apparatus of Patent Document 1, feedback control of the combustion state is performed using only the heat generation rate in the combustion chamber as a parameter representing the combustion state of the engine. In the apparatus of Patent Document 1, a gasoline engine is used. In the gasoline engine, premixed gas is normally formed by port injection, and the combustion pattern such as ignition and combustion does not change greatly. For this reason, even if only the heat generation rate is used as a parameter representing the combustion state, no large error occurs.

しかし、ディーゼル機関では、例えば、EGRガス量や、燃料噴射時期などにより燃焼パターンが大きく変化する場合があり、熱発生率のみでEGRガス量や燃料噴射等のフィードバック制御を行うことは必ずしも適切ではない。   However, in a diesel engine, for example, the combustion pattern may change greatly depending on the EGR gas amount, fuel injection timing, etc., and it is not always appropriate to perform feedback control such as the EGR gas amount and fuel injection only by the heat generation rate. Absent.

また、特許文献1の装置のように熱発生率のパターンに基づいて制御を行うためには、例えば、
dQ/dθ=(κ・P・(dV/dθ)+V(dP/dθ))/(κ−1)
(Pは実際に検出した燃焼室内圧力、Vはクランク角から定まる実筒内容積、κは比熱比)、の形で熱発生率dQ/dθをθの関数として表し、各クランク角毎に上記のような複雑な計算を行うことが必要となる。このため、制御回路の計算負荷が増大してしまう問題が生じる。
In addition, in order to perform control based on the heat generation rate pattern as in the apparatus of Patent Document 1, for example,
dQ / dθ = (κ · P · (dV / dθ) + V (dP / dθ)) / (κ−1)
The heat generation rate dQ / dθ is expressed as a function of θ in the form of (P is the actually detected pressure in the combustion chamber, V is the actual cylinder volume determined from the crank angle, and κ is the specific heat ratio). It is necessary to perform complicated calculations such as For this reason, the problem that the calculation load of a control circuit increases arises.

また、一般にクランク角の検出はあまり精度が高くないため、上記の熱発生率の計算式のように、クランク角を多用する場合には誤差が生じやすくなる問題がある。このため、上記の計算式を用いて算出した熱発生率に基づいてEGRガス量、燃料噴射量、時期などを制御すると制御誤差により、燃焼状態が悪化する場合も生じる。   In general, since the detection of the crank angle is not very accurate, there is a problem that an error is likely to occur when the crank angle is frequently used as in the above formula for calculating the heat generation rate. For this reason, if the EGR gas amount, the fuel injection amount, the timing, and the like are controlled based on the heat generation rate calculated using the above calculation formula, the combustion state may be deteriorated due to a control error.

本発明は、上記問題に鑑み、内燃機関のEGR流量や燃料噴射量、燃料噴射時期などを機関の燃焼状態に応じてフィードバック制御することにより機関の性能と排気性状とを改善する場合に、機関の熱発生率の計算を必要とすることなく、制御回路の計算負荷の増大を抑制しつつ、しかも正確に制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。   In view of the above problems, the present invention provides an engine in which the EGR flow rate, fuel injection amount, fuel injection timing, and the like of an internal combustion engine are feedback controlled according to the combustion state of the engine to improve engine performance and exhaust properties. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can perform accurate control while suppressing an increase in calculation load of a control circuit without requiring calculation of the heat generation rate of the control circuit.

請求項1に記載の発明によれば、機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、機関排気の一部をEGRガスとして機関燃焼室に還流させるEGR装置と、機関燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサとを備えた内燃機関の制御装置であって、更に、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力に基づいて、着火遅れ期間と燃焼期間の少なくとも一方を含む燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値を算出する燃焼タイミング算出手段と、前記EGR装置を制御して前記燃焼タイミング算出手段が算出した燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値が予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する制御手段とを備え、前記燃焼タイミング算出手段は、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Pと、クランク角θから定まる燃焼室容積Vとの積PVの値に基づいて、燃料噴射弁からの燃料噴射開始後前記PVの値が最大値PVmaxをとるまでの時間ΔTを前記燃焼タイミングに対応する記燃焼圧特性値として算出し、前記制御手段は、前記ΔTが予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節し、前記目標値は、機関回転数とアクセル開度とに応じて定められ、前記内燃機関は、圧縮着火機関であり、前記制御手段は更に前記機関を、圧縮行程後期に燃料噴射を行い空気過剰率の大きい燃焼を行う通常燃焼モードと、通常燃焼モードより燃料噴射時期を進角し、かつEGRガス量を増大した低温燃焼モードとを切り換えて運転するとともに、前記ΔTの値に基づくEGRガス量制御を機関の前記低温燃焼モード運転時に行い、前記制御手段は更に、前記通常燃焼モードから低温燃焼モードへの切り換え時には、燃料噴射時期を通常燃焼モードにおける噴射時期から低温燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に所定の移行時間をかけて連続的に変化させるとともに、該移行期間中は、実際の燃料噴射時期に代えて切り換え後の低温燃焼モードにおける目標燃料噴射時期を用いて算出したΔTの値に基づいて前記EGRガス量制御を行う、内燃機関の制御装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, a fuel injection valve that injects fuel into the engine combustion chamber, an EGR device that recirculates part of the engine exhaust as EGR gas to the engine combustion chamber, and a pressure in the engine combustion chamber are detected. A control apparatus for an internal combustion engine comprising an in-cylinder pressure sensor that performs combustion corresponding to a combustion timing including at least one of an ignition delay period and a combustion period based on a pressure in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor A combustion timing calculating means for calculating a pressure characteristic value, and the EGR gas amount so that a combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing calculated by the combustion timing calculating means by controlling the EGR device becomes a predetermined target value. The combustion timing calculation means includes a combustion chamber volume V determined from a combustion chamber pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor and a crank angle θ. Based on the product PV value, a time ΔT until the PV value reaches the maximum value PVmax after the start of fuel injection from the fuel injection valve is calculated as a combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing, and the control The means adjusts the amount of EGR gas so that the ΔT becomes a predetermined target value, the target value is determined according to the engine speed and the accelerator opening, and the internal combustion engine is a compression ignition engine The control means further causes the engine to perform fuel injection at a later stage of the compression stroke to perform combustion with a large excess air ratio, advance the fuel injection timing from the normal combustion mode, and set the EGR gas amount. The engine is operated by switching to the increased low-temperature combustion mode, and the EGR gas amount control based on the value of ΔT is performed during the low-temperature combustion mode operation of the engine. When switching to the low-temperature combustion mode, the fuel injection timing is continuously changed from the injection timing in the normal combustion mode to the target fuel injection timing in the low-temperature combustion mode over a predetermined transition time. There is provided a control device for an internal combustion engine that performs the EGR gas amount control based on the value of ΔT calculated using the target fuel injection timing in the low-temperature combustion mode after switching instead of the fuel injection timing.

すなわち、請求項1の発明では、筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力に基づいて、燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値が算出される。ここで、燃焼タイミングは、着火遅れ時間または燃焼期間の一方若しくは両方を含んでいる。
また、ここで言う燃焼圧特性値は燃焼室内圧力に基づいて算出される上記着火遅れ期間または燃焼期間の一方または両方と対応した値で、例えば後述するΔT、Δtc、Δtdなどのような値である。
That is, in the first aspect of the invention, the combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing is calculated based on the pressure in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor. Here, the combustion timing includes one or both of an ignition delay time and a combustion period.
Further, the combustion pressure characteristic value referred to here is a value corresponding to one or both of the ignition delay period and the combustion period calculated based on the pressure in the combustion chamber, for example, a value such as ΔT, Δtc, Δtd described later. is there.

着火遅れ期間と燃焼期間とは機関のEGR率(気筒に吸入されるガス量中に占めるEGRガスの割合、すなわち(EGRガス量/(新気量+EGRガス量)))に密接な対応を示すことが知られている。すなわち、EGR率が増大するにつれて、燃焼が生じにくくなるため、着火遅れ時間は長くなり、また、混合気の燃焼速度は低下するため燃焼期間(すなわち燃焼が開始してから終了するまでの期間)は長くなる。   The ignition delay period and the combustion period show a close correspondence with the EGR rate (the ratio of EGR gas in the amount of gas sucked into the cylinder, that is, (EGR gas amount / (new air amount + EGR gas amount))). It is known. That is, as the EGR rate increases, combustion is less likely to occur, so the ignition delay time becomes longer, and the combustion speed of the air-fuel mixture decreases, so the combustion period (that is, the period from the start to the end of combustion) Becomes longer.

本発明は上記に着目し、実際の着火遅れ期間または燃焼期間またはその両方(例えば着火遅れ期間と燃焼期間との合計)が予め求めておいた最適値に一致するようにEGRガス量(EGR率)をフィードバック制御するようにしている。これにより、正確にEGRガス量を最適量に制御することが可能となる。   The present invention focuses on the above, and the amount of EGR gas (EGR rate) so that the actual ignition delay period and / or the combustion period (for example, the sum of the ignition delay period and the combustion period) matches the optimum value obtained in advance. ) Is feedback controlled. As a result, the EGR gas amount can be accurately controlled to the optimum amount.

また、実際の機関運転中に着火遅れ期間、燃焼期間等を直接計測することは困難である。そこで、本発明では燃焼室内圧力に基づいて、着火遅れ期間、燃焼期間と対応し、簡易な計算により算出可能な値(燃焼圧特性値)を算出し、この燃焼圧特性値が予め定めた最適値になるようにEGRガス量を制御している。   In addition, it is difficult to directly measure the ignition delay period, the combustion period, and the like during actual engine operation. Therefore, in the present invention, based on the pressure in the combustion chamber, a value (combustion pressure characteristic value) that can be calculated by simple calculation corresponding to the ignition delay period and the combustion period is calculated. The amount of EGR gas is controlled to be a value.

これにより、制御回路の計算負荷を増大させることなく簡易に、しかも正確にEGRガス量が最適な値に制御されるようになる。   As a result, the EGR gas amount is controlled to an optimal value easily and accurately without increasing the calculation load of the control circuit.

また、本発明では、燃料噴射開始から、筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Pと、クランク角θから定まる燃焼室容積Vとの積PVの値が最大値PVmaxをとるまでの時間ΔTに基づいてEGRガス量をフィードバック制御する。   In the present invention, based on the time ΔT from the start of fuel injection until the value of the product PV of the combustion chamber pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor and the combustion chamber volume V determined from the crank angle θ takes the maximum value PVmax. Feedback control of the EGR gas amount.

燃焼圧(筒内圧)から算出される、燃焼状態と関連するパラメータには種々のものがあるが、燃焼室内圧力Pとシリンダ容積との積PVの最大値PVmaxが生じるタイミングは、気筒の燃焼行程において燃焼が終了した時期に対応している。このため、燃料噴射開始からPVmaxが生じるまでの時間ΔTは機関の噴射された燃料が燃焼を開始するまでの時間と、燃焼が開始してから完了するまでの時間、すなわち着火遅れ期間と燃焼期間との合計(以下、「燃焼完了時間」という)に対応する。   Although there are various parameters related to the combustion state calculated from the combustion pressure (in-cylinder pressure), the timing at which the maximum value PVmax of the product PV of the pressure P in the combustion chamber and the cylinder volume occurs is the combustion stroke of the cylinder. Corresponds to the time when combustion is completed. For this reason, the time ΔT from the start of fuel injection to the occurrence of PVmax is the time until the fuel injected by the engine starts combustion and the time from the start of combustion to completion, ie, the ignition delay period and the combustion period (Hereinafter referred to as “combustion completion time”).

前述のように、着火遅れ時間と燃焼期間とは機関のEGR率(気筒に吸入されるガス量中に占めるEGRガスの割合)と密接な対応を示すため、前述の燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値として燃焼完了時間ΔTを算出し、このΔTが予め求めておいた最適値に一致するようにEGRガス量(EGR率)をフィードバック制御する。これにより、制御回路の演算負荷を増大することなく、しかも正確にEGRガス量が最適な値に制御される。   As described above, the ignition delay time and the combustion period show a close correspondence with the EGR rate of the engine (the ratio of EGR gas in the amount of gas sucked into the cylinder), and therefore, the combustion pressure corresponding to the combustion timing described above. Combustion completion time ΔT is calculated as a characteristic value, and the EGR gas amount (EGR rate) is feedback-controlled so that ΔT matches an optimal value obtained in advance. Thus, the EGR gas amount is accurately controlled to an optimal value without increasing the calculation load of the control circuit.

なお、燃焼完了時間ΔTは時間(ミリ秒)で表しても良いし、クランク回転角(CA)で表しても良い。   The combustion completion time ΔT may be expressed as time (milliseconds) or may be expressed as a crank rotation angle (CA).

更に、本発明では前述のΔT、ΔPVmax、θmax等の燃焼圧特性値の目標値は、アクセル開度(アクセルペダルの操作量、すなわち運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を「アクセル開度」と称する)と機関回転数とに応じて定められる。   Furthermore, in the present invention, the target values of the combustion pressure characteristic values such as ΔT, ΔPVmax, and θmax described above are the accelerator opening (the operation amount of the accelerator pedal, that is, the depression amount of the accelerator pedal by the driver is referred to as “accelerator opening”). ) And the engine speed.

一般に、アクセル開度と機関回転数とは機関の運転状態を表す値として使用される。各燃焼圧特性値の目標値をアクセル開度と機関回転数とに応じて設定することにより、機関の運転状態毎に最適な燃焼状態を与えるEGRガス量、燃料噴射量、燃料噴射時期を簡易に設定することができる。   In general, the accelerator opening and the engine speed are used as values representing the operating state of the engine. By setting the target value of each combustion pressure characteristic value according to the accelerator opening and the engine speed, the EGR gas amount, fuel injection amount, and fuel injection timing that give the optimal combustion state for each engine operating state can be simplified. Can be set to

また、本発明では内燃機関として圧縮着火機関が使用される。上述の制御を圧縮着火機関に適用することにより、圧縮着火機関におけるEGRガス量の制御を正確に行うことが可能となる。   In the present invention, a compression ignition engine is used as the internal combustion engine. By applying the above-described control to the compression ignition engine, it is possible to accurately control the EGR gas amount in the compression ignition engine.

更に、本発明では、通常燃焼モードと低温燃焼モードとを切り換えて運転する機関が使用され、低温燃焼モード運転時に燃焼圧特性値ΔTを用いたEGRガス量制御が行われる。   Furthermore, in the present invention, an engine that operates by switching between the normal combustion mode and the low temperature combustion mode is used, and EGR gas amount control using the combustion pressure characteristic value ΔT is performed during the low temperature combustion mode operation.

低温燃焼モードは、燃料噴射時期を大幅に進角して気筒内に予混合気を形成するとともに、EGRガス量を大幅に増大して空燃比の低い燃焼を行うことにより、燃焼温度を低下させて排気中の煤とNOXとの両方を大幅に低下させる燃焼モードである。 In the low-temperature combustion mode, the fuel injection timing is greatly advanced to form a premixed gas in the cylinder, and the EGR gas amount is greatly increased to perform combustion with a low air-fuel ratio, thereby lowering the combustion temperature. is significantly combustion mode to reduce both soot and NO X in the exhaust Te.

しかし、低温燃焼モードでは大量のEGRガスが燃焼室に供給されるため、EGRガス量(EGR率)のわずかな変化でも燃焼状態が急激に悪化するような場合があり、EGRガス量の変化に対する燃焼状態変化の感度が高くなる。   However, since a large amount of EGR gas is supplied to the combustion chamber in the low-temperature combustion mode, even a slight change in the EGR gas amount (EGR rate) may cause the combustion state to deteriorate abruptly. Sensitivity of changes in combustion state is increased.

前述のように、燃焼圧特性値ΔTを用いたEGRガス量のフィードバック制御を行うことにより極めて正確にEGRガス量を最適値に制御することができる。このため、本発明では、ΔTを用いたEGRガス量制御を行うことにより、EGRガス量の変化に対する感度が高い低温燃焼モードにおいても容易に適切な燃焼状態を達成することが可能となる。   As described above, the EGR gas amount can be controlled to the optimum value very accurately by performing the feedback control of the EGR gas amount using the combustion pressure characteristic value ΔT. For this reason, in the present invention, by performing EGR gas amount control using ΔT, it is possible to easily achieve an appropriate combustion state even in a low-temperature combustion mode that is highly sensitive to changes in the EGR gas amount.

また、本発明では更に、通常燃焼モードから低温燃焼モードへの切換時にも燃焼圧特性値ΔTを用いたEGRガス量制御を行う。   Further, in the present invention, EGR gas amount control using the combustion pressure characteristic value ΔT is also performed at the time of switching from the normal combustion mode to the low temperature combustion mode.

ところが、低温燃焼モードへの切換時には燃料噴射時期の急激な変化によるショックを避けるために燃料噴射時期をある時間をかけて連続的に変化させる、いわゆる移行時のなまし制御が行われる。   However, at the time of switching to the low-temperature combustion mode, so-called smoothing control at the time of transition is performed in which the fuel injection timing is continuously changed over a period of time in order to avoid a shock due to a sudden change in the fuel injection timing.

この場合、移行期間開始時から実際の(目標値噴射時期への変化途中の)燃料噴射時期を用いてΔTを算出していると、ΔTの値が目標値より大幅に小さくなり、これを是正するためにEGRガス量が大幅に増量されてしまい移行時の燃焼が不安定になる問題が生じる。   In this case, if ΔT is calculated using the actual fuel injection timing (while changing to the target value injection timing) from the start of the transition period, the value of ΔT becomes significantly smaller than the target value, and this is corrected. For this reason, the amount of EGR gas is greatly increased, which causes a problem that combustion at the time of transition becomes unstable.

そこで、本発明では、移行期間中は実際の燃料噴射時期に代えて低温燃焼モードに移行が完了した後の燃料噴射時期(すなわち、低温燃焼モードにおける燃料噴射時期の目標値)を用いてΔTを算出するようにしている。   Therefore, in the present invention, during the transition period, ΔT is calculated using the fuel injection timing after the transition to the low temperature combustion mode is completed instead of the actual fuel injection timing (that is, the target value of the fuel injection timing in the low temperature combustion mode). I am trying to calculate.

これにより、低温燃焼モード移行期間中のΔTの値は比較的大きな値として算出され、移行期間中にEGRガス量を適正にフィードバック制御することができ、EGRガス量の過度の増量による燃焼の不安定が生じることが防止される。   As a result, the value of ΔT during the transition to the low-temperature combustion mode is calculated as a relatively large value, the EGR gas amount can be appropriately feedback controlled during the transition period, and combustion is not caused by an excessive increase in the EGR gas amount. Stability is prevented from occurring.

請求項2に記載の発明によれば、前記燃焼タイミング算出手段は更に、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角から定まる燃焼室容積との積PVbaseを算出し、前記PVが最大値PVmaxとなるクランク角θmaxにおけるPVbaseの値を用いて、PVmaxとPVbaseとの差ΔPVmaxを算出し、前記制御手段は更に、ΔPVmaxと前記θmaxとの値がそれぞれ予め定めた目標値になるように前記燃料噴射弁からの燃料噴射量と燃料噴射時期とを制御する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置が提供される。   According to the second aspect of the present invention, the combustion timing calculation means further calculates a combustion chamber pressure determined by a compression of the piston and a combustion chamber volume determined from a crank angle when it is assumed that no combustion has occurred in the combustion chamber. The product PVbase is calculated, and the difference ΔPVmax between PVmax and PVbase is calculated using the value of PVbase at the crank angle θmax at which the PV becomes the maximum value PVmax. The control means further calculates the value of ΔPVmax and θmax. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit controls the fuel injection amount from the fuel injection valve and the fuel injection timing so that each of the predetermined target values is obtained.

すなわち、請求項2の発明では、ΔTに基づくEGR制御に加えてΔPVmaxとθmaxとの値に基づいて燃料噴射量と燃料噴射時期とがフィードバック制御される。   That is, in the invention of claim 2, in addition to the EGR control based on ΔT, the fuel injection amount and the fuel injection timing are feedback controlled based on the values of ΔPVmax and θmax.

燃焼室内圧力Pと燃焼室容積Vとの積PVは燃焼により生じるエネルギーとピストン圧縮によるエネルギーとの和に対応する値となり、従ってその最大値PVmaxからピストン圧縮のみによるPV値(PVbase)を引いた値であるΔPVmaxは燃焼室に供給された燃料の量、すなわち燃料噴射量に対応した値となる。   The product PV of the pressure P in the combustion chamber and the volume V of the combustion chamber is a value corresponding to the sum of the energy generated by combustion and the energy by piston compression. Therefore, the PV value (PVbase) by only piston compression is subtracted from the maximum value PVmax. The value ΔPVmax is a value corresponding to the amount of fuel supplied to the combustion chamber, that is, the fuel injection amount.

また、θmaxは燃焼室内の燃焼が終了した時点に対応した値であるので、他の条件(例えばEGRなど)が一定であれば燃料噴射時期に応じて変化する。   Further, θmax is a value corresponding to the point in time when the combustion in the combustion chamber ends, and therefore changes according to the fuel injection timing if other conditions (for example, EGR) are constant.

このため、例えばΔPVmaxが予め定めた目標値になるように燃料噴射量を、また、θmaxが予め定めた目標値になるように燃料噴射時期を、それぞれフィードバック制御することにより、EGRガス量に加えて、制御回路の演算負荷を増大させることなく、燃料噴射量、燃料噴射時期をも正確に制御することが可能となる。   For this reason, for example, by performing feedback control of the fuel injection amount so that ΔPVmax becomes a predetermined target value and the fuel injection timing so that θmax becomes a predetermined target value, it is added to the EGR gas amount. Thus, the fuel injection amount and the fuel injection timing can be accurately controlled without increasing the calculation load of the control circuit.

請求項3に記載の発明によれば、機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、機関排気の一部をEGRガスとして機関燃焼室に還流させるEGR装置と、機関燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサとを備えた内燃機関の制御装置であって、更に、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力に基づいて、着火遅れ期間と燃焼期間の少なくとも一方を含む燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値を算出する燃焼タイミング算出手段と、前記EGR装置を制御して前記燃焼タイミング算出手段が算出した燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値が予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する制御手段とを備え、前記燃焼タイミング算出手段は、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Pと、クランク角θから定まる燃焼室容積Vと、燃焼ガスの比熱比κとから算出されるPVκの値に基づいて、燃料噴射弁からの燃料噴射開始後前記PVκの値が最小値PVκminをとるまでの時間Δtdを前記燃焼圧特性値として算出し、前記制御手段は、前記Δtdが予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する、内燃機関の制御装置が提供される。 According to the third aspect of the invention, a fuel injection valve that injects fuel into the engine combustion chamber, an EGR device that recirculates part of the engine exhaust as EGR gas to the engine combustion chamber, and a pressure in the engine combustion chamber are detected. A control apparatus for an internal combustion engine comprising an in-cylinder pressure sensor that performs combustion corresponding to a combustion timing including at least one of an ignition delay period and a combustion period based on a pressure in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor A combustion timing calculating means for calculating a pressure characteristic value, and the EGR gas amount so that a combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing calculated by the combustion timing calculating means by controlling the EGR device becomes a predetermined target value. The combustion timing calculation means includes a combustion chamber volume V determined from a combustion chamber pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor and a crank angle θ. , Based on the value of the PV kappa calculated from the specific heat ratio kappa combustion gas, the combustion pressure time Δtd values of the PV kappa after starting fuel injection from the fuel injection valve until the minimum value PV kappa min There is provided a control device for an internal combustion engine, which is calculated as a characteristic value, and wherein the control means adjusts the EGR gas amount so that the Δtd becomes a predetermined target value.

すなわち、請求項3の発明では燃焼タイミングに対応した燃焼圧特性値として、燃料噴射弁からの燃料噴射開始後PVκの値が最小値PVκminをとるまでの時間Δtdを算出し、このΔtdが予め定めた目標値になるようにEGRガス量(EGR率)を調節する。 That is, the combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing in the invention of claim 3, the value of the fuel injection after the start PV kappa from the fuel injection valve is calculated time Δtd until the minimum value PV kappa min, this Δtd The EGR gas amount (EGR rate) is adjusted so that becomes a predetermined target value.

後述するように、気体の状態方程式から気筒内の混合気に熱の出入りがなければPVκは一定値となる。ところが、実際にはピストンやシリンダ壁を通じての熱の放散があるため、圧縮行程において燃焼が開始する前はPVκの値は減少する。そして、燃焼が開始すると熱の発生によりPVκの値は増加するようになる。 As will be described later, PV κ assumes a constant value if there is no heat in and out of the air-fuel mixture in the cylinder from the gas equation of state. However, since there is actually heat dissipation through the piston and cylinder wall, the value of PV κ decreases before combustion starts in the compression stroke. When combustion starts, the value of PV κ increases due to the generation of heat.

このためPVκの値が減少から増大に転じる点、すなわちPVκの値が最小値PVκminとなったときは燃焼が開始された時期である。従って、燃料噴射開始後PVκの値が最小値PVκminをとるまでの時間Δtdは、燃料噴射が開始されてから実際に燃焼が開始されるまでの時間、すなわち着火遅れ時間に対応している。 That the value of this for PV kappa starts to increase from the reduced, i.e. when the value of PV kappa becomes the minimum value PV kappa min is the period when the combustion is started. Therefore, the time Δtd value of the fuel injection after the start PV kappa until a minimum value PV kappa min, the time to actually burn the fuel injection is started is started, i.e. in correspondence with the ignition delay time Yes.

前述したように、着火遅れ時間はEGRガス量(EGR率)と密接な相関がある。そこで、着火遅れ時間を表す時間Δtdを燃焼圧特性値として算出し、このΔtdが予め求めておいた最適値に一致するようにEGRガス量(EGR率)をフィードバック制御することにより、制御回路の演算負荷を増大することなく、しかも正確にEGRガス量を最適値に制御することが可能となる。   As described above, the ignition delay time has a close correlation with the EGR gas amount (EGR rate). Therefore, the time Δtd representing the ignition delay time is calculated as the combustion pressure characteristic value, and the EGR gas amount (EGR rate) is feedback-controlled so that this Δtd matches the optimum value obtained in advance, thereby controlling the control circuit. It is possible to accurately control the EGR gas amount to the optimum value without increasing the calculation load.

なお、着火遅れ時間Δtdは時間(ミリ秒)で表しても良いし、クランク回転角(CA)で表しても良い。   Note that the ignition delay time Δtd may be expressed in time (milliseconds) or in crank rotation angle (CA).

請求項4に記載の発明によれば、 機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、機関排気の一部をEGRガスとして機関燃焼室に還流させるEGR装置と、機関燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサとを備えた内燃機関の制御装置であって、更に、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力に基づいて、着火遅れ期間と燃焼期間の少なくとも一方を含む燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値を算出する燃焼タイミング算出手段と、前記EGR装置を制御して前記燃焼タイミング算出手段が算出した燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値が予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する制御手段とを備え、前記燃焼タイミング算出手段は、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Pと、クランク角θから定まる燃焼室容積Vと、燃焼ガスの比熱比κとから算出されるPVκの値に基づいて、燃料噴射弁からの燃料噴射開始後前記PVκの値が最小値PVκminをとってから最大値PVκmaxをとるまでの時間Δtcを前記燃焼圧特性値として算出し、前記制御手段は、前記Δtcが予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する、内燃機関の制御装置が提供される。 According to the fourth aspect of the present invention, a fuel injection valve that injects fuel into the engine combustion chamber, an EGR device that recirculates part of the engine exhaust as EGR gas to the engine combustion chamber, and a pressure in the engine combustion chamber are detected. A control apparatus for an internal combustion engine comprising an in-cylinder pressure sensor that performs combustion corresponding to a combustion timing including at least one of an ignition delay period and a combustion period based on a pressure in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor A combustion timing calculating means for calculating a pressure characteristic value, and the EGR gas amount so that a combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing calculated by the combustion timing calculating means by controlling the EGR device becomes a predetermined target value. The combustion timing calculation means includes a combustion chamber volume V determined from a combustion chamber pressure P detected by the in-cylinder pressure sensor and a crank angle θ. , Based on the value of the PV kappa calculated from the specific heat ratio kappa combustion gas, the maximum value PV kappa max value of the PV kappa after starting fuel injection from the fuel injection valve from taking the minimum value PV kappa min A control device for an internal combustion engine is provided in which a time Δtc to be taken is calculated as the combustion pressure characteristic value, and the control means adjusts the EGR gas amount so that the Δtc becomes a predetermined target value.

すなわち、請求項4の発明では燃焼タイミングに対応した燃焼圧特性値として、PVκの値が最小値PVκminをとってから最大値PVκmaxをとるまでの時間Δtcを算出し、このΔtcが予め定めた目標値になるようにEGRガス量(EGR率)を調節する。 That is, the combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing in the invention of claim 4, calculates the time Δtc from the value of PV kappa is taking the minimum value PV kappa min until a maximum value PV kappa max, this Δtc The EGR gas amount (EGR rate) is adjusted so that becomes a predetermined target value.

前述したように、PVκの値は燃焼が生じていなければ減少する。このため、PVκが増加から減少に転じる点、すなわちPVκが最大値となる点は燃焼が完了した時点である。このため、PVκの値が最小値PVκminになってから最大値PVκmaxになるまでの時間Δtcは燃焼が開始されてから終了するまでの時間、すなわち燃焼期間に対応する。 As described above, the value of PV κ decreases unless combustion occurs. For this reason, the point at which PV κ changes from increase to decrease, that is, the point at which PV κ reaches the maximum value is the point at which combustion is completed. Therefore, time Δtc from the value of PV kappa becomes the minimum value PV kappa min to the maximum value PV kappa max time to the end from the start combustion, i.e. corresponding to the combustion period.

前述したように、燃焼期間はEGRガス量(EGR率)と密接な相関がある。そこで、、燃焼期間Δtcを燃焼圧特性値として用い、このΔtcが予め求めておいた最適値に一致するようにEGRガス量(EGR率)をフィードバック制御することにより、制御回路の演算負荷を増大することなく、しかも正確にEGRガス量を最適値に制御することが可能となる。   As described above, the combustion period has a close correlation with the EGR gas amount (EGR rate). Therefore, using the combustion period Δtc as the combustion pressure characteristic value, and performing feedback control of the EGR gas amount (EGR rate) so that this Δtc matches the optimal value obtained in advance, the calculation load of the control circuit is increased. In addition, the EGR gas amount can be accurately controlled to the optimum value without performing the above process.

なお、燃焼期間Δtcは時間(ミリ秒)で表しても良いし、クランク回転角(CA)で表しても良い。   The combustion period Δtc may be expressed in time (milliseconds) or may be expressed in crank rotation angle (CA).

請求項5に記載の発明によれば、前記燃料噴射弁は、主燃料噴射に先立って少量の燃料を燃焼室内に噴射するパイロット噴射を行い、前記燃焼タイミング算出手段は、前記PVκminの値の検出を主燃料噴射開始後に開始する、請求項3または請求項4に記載の内燃機関の制御装置が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, the fuel injection valve performs pilot injection for injecting a small amount of fuel into the combustion chamber prior to main fuel injection, and the combustion timing calculation means is configured to calculate the value of PV κ min. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3 or 4, wherein the detection of the engine is started after the main fuel injection is started.

すなわち、請求項5の発明ではパイロット噴射が行われる機関において、PVκの最小値PVκminの検出は主燃料噴射開始後に開始される。 That is, in the engine the pilot injection is carried out in the invention of claim 5, the detection of the minimum value PV kappa min of PV kappa is initiated after the start the main fuel injection.

パイロット噴射が行われる場合には、パイロット噴射により噴射された燃料の燃焼が主燃料噴射より先に生じるため、主燃料噴射燃料の燃焼開始時期をパイロット燃料噴射燃料の燃焼開始時期から区別しないと正確なEGR制御を行うことができない。通常パイロット噴射燃料の燃焼は主燃料噴射開始前に終了するため、PVκの値が最小値か否かの判断、すなわちPVκminの値の検出を主燃料噴射開始後に開始するようにすることにより、正確に主燃料噴射の着火時期を検出することが可能となる。 When pilot injection is performed, combustion of fuel injected by pilot injection occurs prior to main fuel injection. Therefore, it is necessary to distinguish the combustion start timing of main fuel injected fuel from the combustion start timing of pilot fuel injected fuel. EGR control cannot be performed. Usually, the combustion of the pilot-injected fuel is terminated before the start of the main fuel injection. Therefore, the determination of whether the value of PV κ is the minimum value, that is, the detection of the value of PV κ min is started after the start of the main fuel injection. This makes it possible to accurately detect the ignition timing of main fuel injection.

各請求項に記載の発明によれば、内燃機関のEGR流量を機関の燃焼状態に応じてフィードバック制御する場合に、着火遅れ期間と燃焼期間、或いはこれらと密接な相関がある燃焼圧特性値を用い、これらの燃焼圧特性値が予め定めた目標値になるようにEGRガス量を制御することにより、制御回路の計算負荷の増大を抑制しつつ、しかも簡易かつ正確に制御を行うことが可能となる共通の効果を奏する。   According to the invention described in each claim, when the EGR flow rate of the internal combustion engine is feedback controlled in accordance with the combustion state of the engine, the ignition delay period and the combustion period, or the combustion pressure characteristic value closely correlated with these are obtained. By controlling the amount of EGR gas so that these combustion pressure characteristic values become a predetermined target value, it is possible to control the control circuit easily and accurately while suppressing an increase in the calculation load of the control circuit. There is a common effect.

以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の燃料噴射装置を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment when the fuel injection device of the present invention is applied to an automobile diesel engine.

図1において、1は内燃機関(本実施形態では#1から#4の4つの気筒を備えた4気筒4サイクルディーゼル機関が使用される)、10aから10dは機関1の#1から#4の各気筒燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を示している。燃料噴射弁10aから10dは、それぞれ燃料通路(高圧燃料配管)を介して共通の蓄圧室(コモンレール)3に接続されている。コモンレール3は、高圧燃料噴射ポンプ5から供給される加圧燃料を貯留し、貯留した高圧燃料を高圧燃料配管を介して各燃料噴射弁10aから10dに分配する機能を有する。   In FIG. 1, 1 is an internal combustion engine (in this embodiment, a four-cylinder four-cycle diesel engine having four cylinders # 1 to # 4 is used), 10a to 10d are # 1 to # 4 of the engine 1 A fuel injection valve that directly injects fuel into each cylinder combustion chamber is shown. The fuel injection valves 10a to 10d are each connected to a common pressure accumulation chamber (common rail) 3 via a fuel passage (high pressure fuel pipe). The common rail 3 has a function of storing the pressurized fuel supplied from the high-pressure fuel injection pump 5 and distributing the stored high-pressure fuel to the fuel injection valves 10a to 10d via the high-pressure fuel pipe.

本実施形態では、機関の排気ガスの一部を機関の各気筒燃焼室に還流させるEGR装置が設けられている。EGR装置は、機関の排気通路と機関の吸気通路または各気筒の吸気ポートとを接続するEGR通路33と、このEGR通路に配置され、排気通路から吸気通路へ還流する排気ガス(EGRガス)流量を制御する流量制御弁としての機能を有するEGR弁35とを備えている。EGR弁35は、ステッパモータ等の適宜な形式のアクチュエータ35aを備えており、後述するECU20からの制御信号に応じてEGR弁開度が制御される。   In the present embodiment, an EGR device that recirculates part of the exhaust gas of the engine to each cylinder combustion chamber of the engine is provided. The EGR device includes an EGR passage 33 that connects an engine exhaust passage and an intake passage of the engine or an intake port of each cylinder, and an exhaust gas (EGR gas) flow rate that is disposed in the EGR passage and recirculates from the exhaust passage to the intake passage. And an EGR valve 35 having a function as a flow control valve for controlling. The EGR valve 35 includes an actuator 35a of an appropriate type such as a stepper motor, and the EGR valve opening degree is controlled according to a control signal from the ECU 20 described later.

図1に20で示すのは、機関の制御を行う電子制御ユニット(ECU)である。ECU20は、リードオンリメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、マイクロプロセッサ(CPU)、入出力ポートを双方向バスで接続した公知のマイクロコンピュータとして構成されている。ECU20は、本実施形態では、燃料ポンプ5の吐出量を制御してコモンレール3圧力を機関運転条件に応じて定まる目標値に制御する燃料圧制御を行っている他、機関運転状態に応じて燃料噴射の噴射時期及び噴射量を制御するとともに、後述する筒内圧センサ出力に基づいて求めた燃焼圧特性値を用いてEGR流量、燃料噴射量、噴射時期等の燃料噴射パラメータをフィードバック制御する燃料噴射制御等の機関の基本制御を行う。   1 is an electronic control unit (ECU) that controls the engine. The ECU 20 is configured as a known microcomputer in which a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), a microprocessor (CPU), and an input / output port are connected by a bidirectional bus. In this embodiment, the ECU 20 performs fuel pressure control for controlling the discharge amount of the fuel pump 5 to control the common rail 3 pressure to a target value determined according to the engine operating conditions, and in addition to the fuel pressure according to the engine operating state. Fuel injection that controls the injection timing and injection amount of the injection, and feedback-controls fuel injection parameters such as EGR flow rate, fuel injection amount, and injection timing using a combustion pressure characteristic value obtained based on an in-cylinder pressure sensor output to be described later Performs basic control of the engine such as control.

これらの制御を行なうために、本実施形態ではコモンレール3にはコモンレール内燃料圧力を検出する燃料圧センサ27が設けられている他、機関1のアクセルペダル(図示せず)近傍にはアクセル開度(運転者のアクセルペダル踏み込み量)を検出するアクセル開度センサ21が設けられている。   In order to perform these controls, in this embodiment, the common rail 3 is provided with a fuel pressure sensor 27 for detecting the fuel pressure in the common rail, and the accelerator pedal position (not shown) in the vicinity of the accelerator pedal of the engine 1 is provided. An accelerator opening sensor 21 that detects (a driver's accelerator pedal depression amount) is provided.

図1に23で示すのは機関1のカム軸の回転位相を検出するカム角センサ、25で示すのはクランク軸の回転位相を検出するクランク角センサである。カム角センサ23は、機関1のカム軸近傍に配置され、クランク回転角度に換算して720度毎に基準パルスを出力する。また、クランク角センサ25は、機関1のクランク軸近傍に配置され所定クランク回転角毎(例えば15度毎)にクランク角パルスを発生する。   In FIG. 1, reference numeral 23 denotes a cam angle sensor for detecting the rotational phase of the cam shaft of the engine 1, and reference numeral 25 denotes a crank angle sensor for detecting the rotational phase of the crank shaft. The cam angle sensor 23 is disposed near the cam shaft of the engine 1 and outputs a reference pulse every 720 degrees in terms of a crank rotation angle. The crank angle sensor 25 is disposed in the vicinity of the crankshaft of the engine 1 and generates a crank angle pulse at every predetermined crank rotation angle (for example, every 15 degrees).

カム角センサ23とクランク角センサ25とのパルス信号はECU20に供給され、クランク軸回転位相角と機関回転数との算出に使用される。   Pulse signals from the cam angle sensor 23 and the crank angle sensor 25 are supplied to the ECU 20 and used for calculating the crankshaft rotation phase angle and the engine speed.

また、図1に29aから29dで示すのは、各気筒10aから10dに配置され、気筒燃焼室内の圧力を検出する公知の形式の筒内圧センサである。筒内圧センサ29aから29dで検出された各燃焼室内圧力は、ADコンバータ30を経てECU20に供給される。   Further, in FIG. 1, 29a to 29d are known in-cylinder pressure sensors which are arranged in the cylinders 10a to 10d and detect the pressure in the cylinder combustion chamber. Each combustion chamber pressure detected by the in-cylinder pressure sensors 29 a to 29 d is supplied to the ECU 20 via the AD converter 30.

ECU20は、筒内圧センサ29aから29dで検出した気筒燃焼室内圧力に基づいて後述する燃焼圧特性値を算出し、この燃焼圧特性値に基づいてEGRガス量、燃料噴射量、燃料噴射時期等をフィードバック制御する。   The ECU 20 calculates a combustion pressure characteristic value, which will be described later, based on the cylinder combustion chamber pressure detected by the cylinder pressure sensors 29a to 29d, and based on the combustion pressure characteristic value, calculates an EGR gas amount, a fuel injection amount, a fuel injection timing, and the like. Feedback control.

以下、本実施形態における燃焼圧特性値に基づくEGRガス量や燃料噴射量と燃料噴射時期のフィードバック制御の詳細について説明する。   Hereinafter, details of feedback control of the EGR gas amount, the fuel injection amount, and the fuel injection timing based on the combustion pressure characteristic value in the present embodiment will be described.

本実施形態では、筒内圧センサ29aから29dで検出した燃焼室内圧力に基づいて算出する燃焼圧特性値として、PVmax、θmax、ΔPVmax及びΔTを用いてEGRガス量、燃料噴射量、燃料噴射時期のフィードバック制御を行う。   In the present embodiment, PVGR, θmax, ΔPVmax, and ΔT are used as combustion pressure characteristic values calculated based on the pressure in the combustion chamber detected by the cylinder pressure sensors 29a to 29d, and the EGR gas amount, fuel injection amount, and fuel injection timing are calculated. Perform feedback control.

図2は、本実施形態で使用する燃焼圧特性値、PVmax、θmax、ΔPVmax及びΔTを示している。   FIG. 2 shows the combustion pressure characteristic values PVmax, θmax, ΔPVmax and ΔT used in this embodiment.

図2横軸は、気筒の圧縮行程から膨張行程にかけてのクランク角(CA)を、縦軸は後述するPV値を、それぞれ示している。横軸にTDCで示すのは圧縮上死点である。   The horizontal axis in FIG. 2 represents the crank angle (CA) from the compression stroke to the expansion stroke of the cylinder, and the vertical axis represents the PV value described later. The horizontal axis indicates the compression top dead center indicated by TDC.

本実施形態におけるPV値は、筒内圧センサ29aから29dで検出した各クランク角における燃焼室内圧力と、そのクランク角における燃焼室容積(クランク角の関数として与えられる)Vとの積(PV=P×V)として定義される。   The PV value in the present embodiment is the product of the combustion chamber pressure at each crank angle detected by the in-cylinder pressure sensors 29a to 29d and the combustion chamber volume (given as a function of the crank angle) V at that crank angle (PV = P XV).

図2の実線は、実際の燃焼時におけるPV値の変化を示している。図2に示すように、PV値は燃焼開始とともに急激に増大し、最大値PVmaxに到達した後急激に低下する。   The solid line in FIG. 2 shows the change in the PV value during actual combustion. As shown in FIG. 2, the PV value increases rapidly with the start of combustion, and decreases rapidly after reaching the maximum value PVmax.

PV値は圧力と体積との積であるため、気体の状態方程式PV=MRTの関係(M:気体のモル数、R:一般ガス定数(J/mol・K)、T:温度(°K))より、筒内温度に相当する値となる。また、実験からPVが最大値PVmaxとなるタイミング(図2、θmax)は筒内で噴射された燃料の燃焼が終了した時点(厳密には90パーセントの燃料が燃焼した時点)に対応することが確認されている。このため、θmaxは筒内での燃焼終了時を表す指標として用いることができる。   Since the PV value is the product of pressure and volume, the equation of state of gas PV = MRT (M: number of moles of gas, R: general gas constant (J / mol · K), T: temperature (° K)) ), The value corresponds to the in-cylinder temperature. Further, from the experiment, the timing at which PV reaches the maximum value PVmax (FIG. 2, θmax) corresponds to the time when combustion of the fuel injected in the cylinder ends (strictly, when 90% of the fuel burns). It has been confirmed. Therefore, θmax can be used as an index representing the end of combustion in the cylinder.

図2において、θinjは燃料噴射弁(10aから10d、以下参照符号10で総称する)からの燃料噴射開始時期を示す。また、図2にΔTで示すのは、燃料噴射開始(θinj)から燃焼終了時(θmax)までの時間(クランク角)で定義される燃焼完了時間である。燃料噴射弁10から噴射された燃料はある着火遅れ時間経過後に燃焼を開始し、種々の条件によって定まる燃焼時間経過後に燃焼が終了する。このため、燃焼完了時間ΔT(=θmax−θinj)は、燃料の着火遅れ時間と燃焼時間との合計に対応している。   In FIG. 2, θinj indicates the fuel injection start timing from the fuel injection valves (10a to 10d, hereinafter collectively referred to by reference numeral 10). Also, ΔT in FIG. 2 is the combustion completion time defined by the time (crank angle) from the start of fuel injection (θinj) to the end of combustion (θmax). The fuel injected from the fuel injection valve 10 starts to burn after a certain ignition delay time, and the combustion ends after the combustion time determined by various conditions. For this reason, the combustion completion time ΔT (= θmax−θinj) corresponds to the sum of the fuel ignition delay time and the combustion time.

また、図2において点線で示すのは、気筒内で燃焼が生じなかった場合のPV値の変化(PVbase)を表す。PVbaseは、ピストンの上下動のみによる筒内の気体の圧縮と膨張とを表すため、上死点に対して対称な曲線となる。   Also, the dotted line in FIG. 2 represents the change in PV value (PVbase) when no combustion occurs in the cylinder. PVbase represents a compression and expansion of the gas in the cylinder only due to the vertical movement of the piston, and therefore is a symmetrical curve with respect to the top dead center.

本実施形態では、前述のPV値の最大値PVmaxと、θmaxにおけるPVbase値との差をΔPVmaxとして定義している。   In this embodiment, the difference between the above-described maximum PVmax PV value and the PVbase value at θmax is defined as ΔPVmax.

θmaxにおけるPVbaseの値は、吸気行程終了時における筒内圧とθmaxにおける筒内容積とから容易に算出することができる。しかし、前述したように、PVbase曲線は圧縮上死点に対して対称になる。このため、本実施形態では、θmax検出後、上死点に対して対称となる圧縮行程の点(図2にθmax′で示す)におけるPVbaseの値を使用してΔPVmaxを算出するが、実際には燃焼が生じる前の圧縮行程ではPV値とPVbase値とは同一となる。このため、本実施形態では実際にはθmax′におけるPV値をθmaxにおけるPVbase値として使用することにより、簡易にΔPVmaxの値を算出している。   The value of PVbase at θmax can be easily calculated from the in-cylinder pressure at the end of the intake stroke and the in-cylinder volume at θmax. However, as described above, the PVbase curve is symmetric with respect to the compression top dead center. For this reason, in the present embodiment, after detecting θmax, ΔPVmax is calculated using the value of PVbase at the compression stroke point (indicated by θmax ′ in FIG. 2) that is symmetric with respect to the top dead center. In the compression stroke before combustion occurs, the PV value and the PVbase value are the same. For this reason, in the present embodiment, the value of ΔPVmax is simply calculated by actually using the PV value at θmax ′ as the PVbase value at θmax.

次に、燃焼圧特性値ΔT、PVmax、θmax及びΔPVmaxの有する意味について説明する。   Next, the meaning of the combustion pressure characteristic values ΔT, PVmax, θmax, and ΔPVmax will be described.

前述したように、燃料噴射開始からθmaxまでの期間である燃焼完了時間ΔTは、噴射された燃料の着火遅れ時間と燃焼時間との合計に対応している。一方、着火遅れ時間と燃焼時間とは、ともにEGR率(筒内に吸入されるガスに占めるEGRガス量の割合)の影響を大きく受け、EGR率が大きくなるにつれてΔTも増大する。このため、燃焼完了時間ΔTは筒内EGR率と密接な相関を有しており、EGR率を表す指標として使用することができる。   As described above, the combustion completion time ΔT, which is the period from the start of fuel injection to θmax, corresponds to the sum of the ignition delay time and the combustion time of the injected fuel. On the other hand, both the ignition delay time and the combustion time are greatly influenced by the EGR rate (the ratio of the amount of EGR gas to the gas sucked into the cylinder), and ΔT increases as the EGR rate increases. Therefore, the combustion completion time ΔT has a close correlation with the in-cylinder EGR rate, and can be used as an index representing the EGR rate.

また、PVmaxが生じる時期θmaxは燃焼の終了時期に相関があり、筒内の燃焼状態に大きく関係する。また、他の条件が同一であれば燃焼の終了時期は燃料噴射時期に応じて変化する。   Further, the timing θmax at which PVmax occurs correlates with the end timing of combustion, and is greatly related to the combustion state in the cylinder. If the other conditions are the same, the combustion end timing changes according to the fuel injection timing.

更に、ΔPVmaxの値は、燃焼時と燃焼が生じなかった時のPV値の差(温度差)であるため、燃焼室内で燃焼した燃料の量、すなわち燃料噴射量と相関がある。   Furthermore, since the value of ΔPVmax is a difference (temperature difference) between the PV value when combustion is not occurring and when combustion is not generated, it is correlated with the amount of fuel combusted in the combustion chamber, that is, the fuel injection amount.

本実施形態では、上記に着目し、ΔT、θmax、ΔPVmaxを用いて、EGRガス量、燃料噴射時期、燃料噴射量を最適値にフィードバック制御する。   In the present embodiment, paying attention to the above, the EGR gas amount, the fuel injection timing, and the fuel injection amount are feedback-controlled to the optimum values using ΔT, θmax, and ΔPVmax.

すなわち、本実施形態では予め機関の運転状態(アクセル開度と回転数との組み合わせ)を変えて機関を運転し、燃費、排気ガス性状等の点で最適な燃焼状態を得られる燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR率(EGR弁開度)を探し、これらの値をそれぞれの運転状態における燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR弁開度の基準値として、アクセル開度と回転数とを用いた2次元数値マップの形(以下、便宜的に「基準噴射条件マップ」と呼ぶ)でECU20のROMに格納してある。   That is, in the present embodiment, the fuel injection amount that allows the engine to operate in advance by changing the engine operating state (combination of the accelerator opening and the rotational speed) to obtain the optimum combustion state in terms of fuel consumption, exhaust gas properties, etc. Search the fuel injection timing and EGR rate (EGR valve opening), and use these values as the reference values for the fuel injection amount, fuel injection timing, and EGR valve opening in each operating state, and use the accelerator opening and the rotational speed. The two-dimensional numerical map (hereinafter referred to as “reference injection condition map” for convenience) is stored in the ROM of the ECU 20.

また、本実施形態では上記各運転状態において最適な燃焼状態が得られた時の燃焼圧特性値ΔT、θmax及びΔPVmaxの値を算出し、アクセル開度と回転数とを用いた2次元数値マップ(以下、便宜的に「目標特性値マップ」と呼ぶ)の形でECU20のROMに格納してある。   Further, in the present embodiment, the values of the combustion pressure characteristic values ΔT, θmax and ΔPVmax when the optimum combustion state is obtained in each of the above operating states are calculated, and a two-dimensional numerical map using the accelerator opening and the rotational speed is calculated. (Hereinafter referred to as “target characteristic value map” for convenience) and stored in the ROM of the ECU 20.

実際の運転では、ECU20はまず機関回転数とアクセル開度とから上記基準噴射条件マップを用いて燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR弁開度を求め、燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR弁開度を基準噴射条件マップ値に制御する。   In actual operation, the ECU 20 first obtains the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the EGR valve opening from the engine speed and the accelerator opening using the reference injection condition map, and calculates the fuel injection amount, the fuel injection timing, the EGR valve. The opening is controlled to the reference injection condition map value.

そして、この状態で筒内圧センサ29aから29dの圧力に基づいて、各気筒のΔT、θmax、ΔPVmaxの燃焼圧特性値を算出する。そして、現在のアクセル開度と回転数とを用いて前述の目標特性値マップから、最適燃焼状態における燃焼圧特性値の目標値ΔT、θmax、ΔPVmaxを求め、実際の燃焼圧特性値がこれらの目標値に一致するように、基準噴射条件マップから定まる燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR弁開度等を調整する。   In this state, the combustion pressure characteristic values of ΔT, θmax, and ΔPVmax of each cylinder are calculated based on the pressures of the cylinder pressure sensors 29a to 29d. Then, the target values ΔT, θmax, ΔPVmax of the combustion pressure characteristic values in the optimum combustion state are obtained from the aforementioned target characteristic value map using the current accelerator opening and the rotational speed, and the actual combustion pressure characteristic values are obtained from these values. The fuel injection amount, the fuel injection timing, the EGR valve opening degree, and the like determined from the reference injection condition map are adjusted so as to match the target value.

具体的には、ECU20はEGR弁35の開度を調節して実際の燃焼圧特性値ΔTが目標値になるようにフィードバック制御するとともに、θmaxとΔPVmaxとがそれぞれの目標値に一致するように燃料噴射時期と燃料噴射量とをフィードバック制御する。   Specifically, the ECU 20 adjusts the opening degree of the EGR valve 35 and performs feedback control so that the actual combustion pressure characteristic value ΔT becomes a target value, and θmax and ΔPVmax coincide with each target value. The fuel injection timing and the fuel injection amount are feedback controlled.

これにより、実際の燃焼状態が最適な状態になるように、EGR及び燃料噴射が制御される。   Thereby, EGR and fuel injection are controlled so that the actual combustion state becomes an optimum state.

図3、図4は、上記燃焼圧特性に基づく制御操作(燃焼圧特性値制御操作)を具体的に説明するフローチャートである。図3、図4の操作はそれぞれ、ECU20により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。   3 and 4 are flowcharts specifically illustrating a control operation based on the combustion pressure characteristic (combustion pressure characteristic value control operation). 3 and 4 are each performed as a routine executed by the ECU 20 at regular intervals.

図3は、燃料噴射とEGRとの基本制御操作を示している。図3の操作ではECU20は燃料噴射量、燃料噴射時期、及びEGR弁35開度を、それぞれ機関回転数NEとアクセル開度ACCPとから定まる基準値と、図4の操作から燃焼圧特性値に基づいて定まる補正量との和として設定する。   FIG. 3 shows basic control operations of fuel injection and EGR. In the operation of FIG. 3, the ECU 20 sets the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the EGR valve 35 opening to the reference value determined from the engine speed NE and the accelerator opening ACCP, and from the operation of FIG. It is set as the sum of the correction amount determined based on this.

図3において、ステップ301ではアクセル開度ACCPと機関回転数NEとが読み込まれ、ステップ303では予めECU20のROMにそれぞれACCPとNEとを用いた2次元数値マップの形で格納された前述の基準噴射条件マップから、ステップ301で読み込んだACCPとNEとの値を用いて、基準燃料噴射量FI0、基準燃料噴射時期θI0、基準EGR弁開度EGV0が読み出される。 In FIG. 3, at step 301, the accelerator opening ACCP and the engine speed NE are read. At step 303, the above-mentioned reference stored in the ROM of the ECU 20 in the form of a two-dimensional numerical map using ACCP and NE, respectively. From the injection condition map, the reference fuel injection amount FI 0 , the reference fuel injection timing θI 0 , and the reference EGR valve opening EGV 0 are read using the values of ACCP and NE read in step 301.

基準燃料噴射量、基準燃料噴射時期、基準EGR弁開度は、予め実際に機関を運転して求めた、最適な燃焼状態が得られる燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR弁開度である。   The reference fuel injection amount, the reference fuel injection timing, and the reference EGR valve opening are the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the EGR valve opening that are obtained in advance by actually operating the engine to obtain an optimal combustion state.

上記基準値は、実験時の環境において最適な燃焼状態を得ることができる燃料噴射量、時期、EGR弁開度であるが、実際の運転においては燃料の相違や、機関運転環境(気温、大気圧等)の相違、機器類のばらつきや特性変化等があるため、上記基準値を用いて運転しても最適な燃焼状態を得ることができるとは限らない。   The above reference values are the fuel injection amount, timing, and EGR valve opening at which the optimum combustion state can be obtained in the environment at the time of the experiment. In actual operation, the difference in fuel and the engine operating environment (temperature, large Therefore, an optimal combustion state cannot always be obtained even if the operation is performed using the reference value.

そこで、本実施形態では、上記により求めた基準値FI0、θI0、EGV0に補正量α、β、γを加えて補正した値を実際の燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR弁開度として設定する。すなわち、ステップ305では、実際の燃料噴射量FI、燃料噴射時期θI、EGR弁開度EGVが、FI=FI0+α、θI=θI0+β、EGV=EGV0+γとして設定され、ステップ307では、ステップ305で設定された値で燃料噴射及びEGR弁開度制御が行われる。 Therefore, in the present embodiment, values obtained by adding correction amounts α, β, γ to the reference values FI 0 , θI 0 , EGV 0 obtained as described above to obtain the actual fuel injection amount, fuel injection timing, EGR valve opening degree. Set as. That is, in step 305, the actual fuel injection amount FI, the fuel injection timing θI, and the EGR valve opening EGV are set as FI = FI 0 + α, θI = θI 0 + β, and EGV = EGV 0 + γ. In step 307, Fuel injection and EGR valve opening degree control are performed with the values set in step 305.

ここで、α、β、γは図4の操作により燃焼圧特性値に基づいて設定されるフィードバック補正量である。   Here, α, β, and γ are feedback correction amounts set based on the combustion pressure characteristic value by the operation of FIG.

図4の操作について説明すると、まずステップ401ではアクセル開度ACCPと機関回転数NEとが読み込まれる。そして、ステップ403では、予めECU20のROMに格納された、ACCPとNEとを用いた2次元マップからθmax、ΔPVmax、ΔTの目標値θmax0、ΔPVmax0、ΔT0が読み出される。目標値θmax0、ΔPVmax0、ΔT0は、それぞれのアクセル開度、回転数において最適な燃焼が得られたときのθmax、ΔPVmax、ΔTの値である。 The operation of FIG. 4 will be described. First, at step 401, the accelerator opening ACCP and the engine speed NE are read. In step 403, target values θmax 0 , ΔPVmax 0 , ΔT 0 of θmax, ΔPVmax, ΔT are read from a two-dimensional map using ACCP and NE stored in advance in the ROM of the ECU 20. The target values θmax 0 , ΔPVmax 0 , ΔT 0 are values of θmax, ΔPVmax, ΔT when optimum combustion is obtained at the respective accelerator opening and rotation speed.

そして、ステップ405では、筒内圧センサ29a〜29dの出力に基づいて各気筒のθmax、ΔPVmax、ΔTの燃焼圧特性値が算出される。   In step 405, the combustion pressure characteristic values of θmax, ΔPVmax, and ΔT of each cylinder are calculated based on the outputs of the in-cylinder pressure sensors 29a to 29d.

そして、ステップ407から411ではステップ405で算出した実際の燃焼圧特性値の値がステップ403でマップから求めた目標値に一致するように補正量α、β、γがフィードバック制御される。   In steps 407 to 411, the correction amounts α, β, and γ are feedback controlled so that the actual combustion pressure characteristic value calculated in step 405 matches the target value obtained from the map in step 403.

すなわち、ステップ407ではまず、実際のΔPVmaxの値が目標値ΔPVmax0に一致するように燃料噴射量の補正量αがフィードバック制御され、ステップ409では実際のθmaxの値が目標値θmax0に一致するように燃料噴射時期の補正量βがフィードバック制御され、そして、ステップ411では実際のΔTの値が目標値ΔT0に一致するようにEGR弁開度の補正量γがフィードバック制御される。ステップ407から411におけるフィードバック制御は、例えば、それぞれの目標値からの実際の値の偏差に基づくPID制御とされる。 That is, in step 407, first, the fuel injection amount correction amount α is feedback-controlled so that the actual ΔPVmax value matches the target value ΔPVmax 0. In step 409, the actual θmax value matches the target value θmax 0 . Thus, the correction amount β of the fuel injection timing is feedback-controlled, and in step 411, the correction amount γ of the EGR valve opening is feedback-controlled so that the actual value of ΔT coincides with the target value ΔT 0 . The feedback control in steps 407 to 411 is, for example, PID control based on a deviation of an actual value from each target value.

例えば、本実施形態におけるPID制御を燃料噴射時期の補正量βを例にとって具体的に説明すると、実際のθmaxの値と目標値θmax0との偏差をδとすると、補正量βは以下の式を用いて算出される。 For example, the PID control in the present embodiment will be specifically described by taking the correction amount β of the fuel injection timing as an example. If the deviation between the actual value of θmax and the target value θmax 0 is δ, the correction amount β is expressed by the following equation: Is calculated using

β=K1×δ+K2×Σδ+K3×(δ−δi-1)
ここで、右辺第1項K1×δは比例項、第2項K2×Σδは積分項であり、Σδは、偏差δの積算値(積分値)を表す。また、第3項K3×(δ−δi-1)は微分項であり、(δ−δi-1)は偏差δの前回からの変化量(微分値)を表している(δi-1は前回のδの値)。また、K1、K2、K3は定数である。
β = K 1 × δ + K 2 × Σδ + K 3 × (δ−δ i−1 )
Here, the first term K 1 × δ on the right side is a proportional term, the second term K 2 × Σδ is an integral term, and Σδ represents an integrated value (integrated value) of the deviation δ. The third term K 3 × (δ−δ i−1 ) is a differential term, and (δ−δ i−1 ) represents the amount of change (differential value) of the deviation δ from the previous time (δ i -1 is the previous value of δ). K 1 , K 2 and K 3 are constants.

上記のように、図3と図4との操作を繰り返すことにより、実際の燃料噴射量、燃料噴射時期及びEGR弁開度(EGR率)は、燃焼圧特性値が目標値に一致するように制御される。   As described above, by repeating the operations in FIGS. 3 and 4, the actual fuel injection amount, the fuel injection timing, and the EGR valve opening (EGR rate) are set so that the combustion pressure characteristic value matches the target value. Be controlled.

このように、実際の運転における燃焼圧特性値が目標値に一致するように燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR率をフィードバック制御することにより、例えば、機関の運転環境の相違や機器の特性変化やばらつき、燃料の相違などを個別に考慮することなく、容易に最適な燃焼状態を得ることができる。   In this way, by performing feedback control of the fuel injection amount, the fuel injection timing, and the EGR rate so that the combustion pressure characteristic value in the actual operation matches the target value, for example, a difference in engine operating environment or a change in equipment characteristics The optimum combustion state can be easily obtained without taking into consideration individual differences, variations, fuel differences, and the like.

なお、図3、図4の操作では燃料噴射量、時期等をまず基準値に制御して、この基準値に対する補正量を燃焼圧特性値を用いてフィードバック制御することにより、燃料噴射量等が最適な燃焼状態を与える値に短時間で収束するようにしている。しかし、燃料噴射量などの基準値を予め設定することなく燃料噴射量、時期、EGR率そのものを燃焼圧特性値を用いてフィードバック制御するようにすることも可能である。   3 and 4, the fuel injection amount, timing, etc. are first controlled to the reference value, and the correction amount for this reference value is feedback-controlled using the combustion pressure characteristic value so that the fuel injection amount, etc. It converges in a short time to a value that gives the optimum combustion state. However, it is also possible to feedback control the fuel injection amount, the timing, and the EGR rate itself without using a reference value such as the fuel injection amount in advance.

ところで、図3、図4のように燃料噴射時期θIをθmaxとθmax0との偏差δに基づいて制御する場合、特に、後述する低温燃焼モードでの運転時などのように燃料噴射時期の目標値自体が大幅に進角されているような場合には、制御が発散する可能性がある。 By the way, when the fuel injection timing θI is controlled based on the deviation δ between θmax and θmax 0 as shown in FIGS. 3 and 4, the target of the fuel injection timing particularly when operating in the low-temperature combustion mode to be described later. If the value itself is significantly advanced, control can diverge.

例えば、実際のθmaxの値が目標値θmax0より遅れるような場合には、θmaxを早めるために燃料噴射時期θIは進角される。ところが、低温燃焼時のように燃料噴射時期が既に大幅に進角設定されているような場合には、過度に燃料噴射時期を進角すると、燃焼が不安定になり失火が生じやすくなるため、燃料噴射時期を進角するとかえってθmaxが遅く生じるようになる場合がある。 For example, when the actual value of θmax is delayed from the target value θmax 0 , the fuel injection timing θI is advanced to advance θmax. However, if the fuel injection timing has already been set to a large advance, such as during low-temperature combustion, if the fuel injection timing is excessively advanced, combustion becomes unstable and misfire tends to occur. On the other hand, if the fuel injection timing is advanced, θmax may occur later.

このような場合に、θmaxを用いて燃料噴射時期を制御していると、燃料噴射時期は更に進角されてしまい、制御が発散するのみならず、例えば過度の燃料噴射進角により、気筒内でピストンが十分に上昇していない位置で燃料噴射が行われ、噴射された燃料がピストン上に形成された凹部(ボウル)内から外にあふれたり、或いは噴射された燃料が直接シリンダ壁に当たるような場合(ボアフラッシング)が生じ、シリンダ壁に液状燃料が付着するために潤滑油の希釈や燃費及び排気性状の悪化を生じる問題がある。   In such a case, if the fuel injection timing is controlled using θmax, the fuel injection timing is further advanced, and not only the control is diverged, but also, for example, due to excessive fuel injection advance, The fuel is injected at a position where the piston is not sufficiently raised, and the injected fuel overflows from the inside of the recess (bowl) formed on the piston, or the injected fuel directly hits the cylinder wall. (Bore flushing) occurs, and liquid fuel adheres to the cylinder wall, which causes problems such as dilution of the lubricating oil, deterioration of fuel consumption and exhaust properties.

特に、図4ステップ411のように同時にΔTを用いてEGRガス量を制御しているような場合には、燃料噴射時期が過度に進角されるとΔTの値も過大になりEGRガス量は大幅に低減されるため、燃料噴射時期の変化とEGRガス量の増減とが互いに影響しあって制御が安定しなくなる場合が生じる。   In particular, when the EGR gas amount is controlled using ΔT at the same time as in step 411 in FIG. 4, if the fuel injection timing is excessively advanced, the value of ΔT also becomes excessive and the EGR gas amount becomes Since the fuel consumption is greatly reduced, the change in the fuel injection timing and the increase / decrease in the EGR gas amount may affect each other and control may not be stable.

そこで、本実施形態では図3、ステップ305で算出された燃料噴射時期θIに対して進角ガード値θImaxを設け、燃料噴射時期がθImax以上に進角しないようにしている。   Therefore, in this embodiment, an advance angle guard value θImax is provided for the fuel injection timing θI calculated in step 305 in FIG. 3 so that the fuel injection timing does not advance more than θImax.

具体的には、図3ステップ305で,燃料噴射時期θIが、θI=θI0+βとして算出されると、ECU30は算出されたθIと進角ガード値θImaxとを比較し、θIがθImax以上に進角設定されている場合(θI≧θImax)には、算出されたθIの代わりにθImaxを用いてステップ307で燃料噴射制御を実行する。すなわち、ステップ305で算出されたθIの値は進角ガード値θImaxより遅角側(θI≦θImax)にある場合にのみステップ307で使用するようにする。 Specifically, when the fuel injection timing θI is calculated as θI = θI 0 + β in step 305 in FIG. 3, the ECU 30 compares the calculated θI with the advance angle guard value θImax, and θI is equal to or greater than θImax. If the advance angle is set (θI ≧ θImax), fuel injection control is executed in step 307 using θImax instead of the calculated θI. That is, the value of θI calculated in step 305 is used in step 307 only when it is on the retard side (θI ≦ θImax) with respect to the advance guard value θImax.

これにより、燃焼圧特性値θmaxを用いた燃料噴射時期のフィードバック制御において過度の進角が防止されるため、ボアフラッシングによる潤滑油の希釈や燃費、排気性状の悪化が防止されるとともに、過進角による燃料噴射時期制御の発散や、ΔTを用いたEGRガス量のフィードバック制御との干渉が防止され、燃料噴射時期やEGRガス量が目標値に短時間で収束するようになる。   This prevents excessive advance in the fuel injection timing feedback control using the combustion pressure characteristic value θmax, thereby preventing dilution of the lubricating oil, fuel consumption, and deterioration of exhaust properties due to bore flushing, as well as excessive progress. Divergence of fuel injection timing control by the angle and interference with EGR gas amount feedback control using ΔT are prevented, and the fuel injection timing and EGR gas amount converge to the target values in a short time.

なお、燃料噴射時期の進角ガード値θImaxは、燃料噴射弁から噴射された燃料がピストンのボウル内から外にあふれたり、壁面に付着したりすることがない時期であり、機関回転数と燃料噴射圧力等の噴射条件により定まる値となる。この値は、ピストン形状や燃料噴射弁の配置、機関回転数、噴射圧力など種々の条件により異なってくるため、実際の機関を用いた実験に基づいて、回転数(燃料噴射圧力)毎に数値マップとして作成しておくことが好ましい。   The advance angle guard value θImax of the fuel injection timing is a time when the fuel injected from the fuel injection valve does not overflow from the inside of the piston bowl or adhere to the wall surface. The value is determined by the injection conditions such as the injection pressure. Since this value varies depending on various conditions such as piston shape, fuel injection valve arrangement, engine speed, and injection pressure, it is a numerical value for each speed (fuel injection pressure) based on experiments using an actual engine. It is preferable to create it as a map.

次に本発明の別の実施形態について説明する。
本実施形態では、機関1は通常のディーゼル燃焼モード、すなわち圧縮行程終期に燃料噴射を行い、空燃比の高い拡散燃焼を行う燃焼モードと、低温燃焼モード、すなわち、燃料噴射時期を大幅に進角して気筒内に予混合気を形成するとともに、EGRガス量を大幅に増大して空燃比の低い燃焼を行う燃焼モードとの2つの燃焼モードを切り換えて運転する。低温燃焼では、空燃比が比較的低い燃焼でありながら大量のEGRガスを燃焼室に供給することによりNOXなどの有害物質の生成を大幅に抑制し、更にディーゼル機関でありながら予混合燃焼を行うことにより、煤の発生量を大幅に低減することができる。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, the engine 1 performs fuel injection at the end of the normal diesel combustion mode, that is, the end of the compression stroke, and performs the combustion mode in which diffusion combustion with a high air-fuel ratio is performed, and the low-temperature combustion mode, that is, fuel injection timing is greatly advanced. Then, the premixed gas is formed in the cylinder, and the operation is performed by switching between two combustion modes, that is, a combustion mode in which the EGR gas amount is greatly increased and combustion with a low air-fuel ratio is performed. In the low temperature combustion, significantly inhibited the generation of harmful substances such as NO X by feeding to the combustion chamber a large amount of EGR gas while a relatively low combustion air, the premixed combustion while being further diesel engine By doing so, the amount of soot generated can be greatly reduced.

ところが、低温燃焼モードでの運転では燃焼状態の変化はEGR率の変化に対する感度が極めて大きく、EGR率が少し変化しただけで燃焼状態が大幅に悪化するようなケースも生じる。   However, in the operation in the low-temperature combustion mode, the change in the combustion state is extremely sensitive to the change in the EGR rate, and there may be a case where the combustion state is greatly deteriorated by a slight change in the EGR rate.

そこで、本実施形態では、機関が低温燃焼モードで運転されているときに、EGR率(EGR弁開度)を燃焼圧特性値に基づいてフィードバック制御するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, when the engine is operated in the low temperature combustion mode, the EGR rate (EGR valve opening) is feedback controlled based on the combustion pressure characteristic value.

図5は、本実施形態の燃焼圧特性値に基づくEGR率制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、ECU20により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the EGR rate control operation based on the combustion pressure characteristic value of the present embodiment. This operation is performed as a routine executed by the ECU 20 at regular intervals.

図5の操作では、まずステップ501で現在機関が低温燃焼モードで運転されているか否かが判定され、低温燃焼モードで運転されていないときにはステップ503以下を実行することなく直ちに本操作を終了する。この場合には、例えばEGR率は従来と同様なアクセル開度と機関回転数とに基づくオープンループ制御により制御される。   In the operation of FIG. 5, it is first determined in step 501 whether or not the engine is currently operating in the low temperature combustion mode. If the engine is not operating in the low temperature combustion mode, this operation is immediately terminated without executing step 503 and the subsequent steps. . In this case, for example, the EGR rate is controlled by open loop control based on the accelerator opening and the engine speed similar to the conventional one.

ステップ501で現在低温燃焼モードで機関が運転されている場合には、次にステップ503に進み、現在のアクセル開度ACCPと機関回転数NEとをそれぞれ対応するセンサーから読み込んで、ステップ505では予めECU20のROMにACCPとNEとの2次元数値マップの形で格納した燃焼完了時間ΔTの目標値マップから、現在のACCPとNEとにおけるΔTの目標値ΔT0を読み出す。 If the engine is currently operating in the low-temperature combustion mode in step 501, then the process proceeds to step 503, where the current accelerator opening ACCP and engine speed NE are read from the corresponding sensors, and in step 505 in advance. The target value ΔT 0 of ΔT at the current ACCP and NE is read from the target value map of the combustion completion time ΔT stored in the ROM of the ECU 20 in the form of a two-dimensional numerical map of ACCP and NE.

ここで、ΔT0は、低温燃焼モードにおいて最適な燃焼状態が得られるEGR率でEGRガスを供給した場合の燃焼完了時間である。 Here, ΔT 0 is the combustion completion time when EGR gas is supplied at an EGR rate at which an optimal combustion state is obtained in the low temperature combustion mode.

次いで、ステップ507では、筒内圧センサ29a〜29dの出力に基づいて現在の実際の燃焼完了時間ΔTが算出される。そして、ステップ509では、実際の燃焼完了時間ΔTが目標値値ΔT0に一致するようにEGR弁開度がフィードバック制御される。このフィードバック制御は、図4の場合と同様、例えば目標値ΔT0と実際値ΔTとの偏差に基づくPID制御とされる。 Next, at step 507, the current actual combustion completion time ΔT is calculated based on the outputs of the in-cylinder pressure sensors 29a to 29d. In step 509, the EGR valve opening is feedback-controlled so that the actual combustion completion time ΔT matches the target value ΔT 0 . This feedback control is, for example, PID control based on the deviation between the target value ΔT 0 and the actual value ΔT, as in the case of FIG.

なお、本実施形態では燃料噴射量と燃料噴射時期とは、別途ECU20により実行されるルーチンにより、予め低温燃焼モードでの運転に最適な値に設定されてる。   In the present embodiment, the fuel injection amount and the fuel injection timing are set in advance to optimum values for operation in the low-temperature combustion mode by a routine separately executed by the ECU 20.

図5のように、特にEGR率の変化に敏感な低温燃焼モードでの運転時に、燃焼圧特性値ΔTに基づいて機関のEGR率を制御することにより、低温燃焼時にも安定した最適な燃焼状態を得ることができる。   As shown in FIG. 5, by controlling the EGR rate of the engine based on the combustion pressure characteristic value ΔT during operation in a low-temperature combustion mode that is particularly sensitive to changes in the EGR rate, an optimal combustion state that is stable even during low-temperature combustion is achieved. Can be obtained.

ところで、上記のように低温燃焼モードに移行後はΔTに基づく制御により最適なEGR率を得ることができるが、通常燃焼モードから低温燃焼モードへの移行の際には、ΔTに基づくフィードバック制御によりEGRガス量を調節していると、低温燃焼モード移行時のEGR率が過度に変化して燃焼が不安定になる場合がある。   By the way, after shifting to the low-temperature combustion mode as described above, an optimal EGR rate can be obtained by control based on ΔT. However, when shifting from the normal combustion mode to the low-temperature combustion mode, feedback control based on ΔT is performed. If the amount of EGR gas is adjusted, the EGR rate at the time of transition to the low temperature combustion mode may change excessively and combustion may become unstable.

前述したように、低温燃焼モードでは通常燃焼モードに較べて燃料噴射時期が大幅に進角される。ところが、低温燃焼モードへの移行時に一挙に燃料噴射時期を進角させると燃焼状態の急変により機関出力トルクが変動し、いわゆるトルクショックが生じる問題がある。このため、通常燃焼モードから低温燃焼モードへの移行時には一定の移行期間を設け、この移行期間(時間)内に燃料噴射時期を通常燃焼モードでの値から低温燃焼モードでの目標値まで比較的緩やかに連続的に変化させる、移行処理(なまし処理)が行われる。   As described above, the fuel injection timing is greatly advanced in the low-temperature combustion mode compared to the normal combustion mode. However, if the fuel injection timing is advanced all at once during the transition to the low-temperature combustion mode, the engine output torque fluctuates due to a sudden change in the combustion state, which causes a so-called torque shock. For this reason, a fixed transition period is provided when shifting from the normal combustion mode to the low temperature combustion mode, and within this transition period (time), the fuel injection timing is relatively set from the value in the normal combustion mode to the target value in the low temperature combustion mode. A transition process (annealing process) is performed that gradually and continuously changes.

従って、移行処理中はΔT算出に用いる燃料噴射時期(図2、θinj)は徐々に変化(進角)し、それに応じてPVmaxが生じる時期(図2、θmax)も徐々に変化(進角)するため、切り換え開始時にはΔTの値は切り換え前の値からあまり大きく変化せず、比較的小さい値となる。   Accordingly, during the transition process, the fuel injection timing used for calculating ΔT (FIG. 2, θinj) gradually changes (advance), and the timing at which PVmax occurs (FIG. 2, θmax) also changes gradually (advance). Therefore, at the start of switching, the value of ΔT does not change much from the value before switching, and becomes a relatively small value.

一方、低温燃焼モード移行後にEGR率を早期に目標値に収束させるために、低温燃焼モードへの移行期間中にもΔTやθmaxを用いてEGR弁開度や噴射時期のフィードバック制御を行おうとすると、移行期間初期は実際の燃料噴射時期に基づいて算出されるΔTの値は目標値ΔT0に較べてかなり小さくなるため、ΔTを増大させる方向に制御が行われてしまい、新気量が必要以上に低減されるようになって燃焼が不安定になる場合がある。 On the other hand, in order to quickly converge the EGR rate to the target value after shifting to the low temperature combustion mode, it is attempted to perform feedback control of the EGR valve opening degree and the injection timing using ΔT and θmax even during the transition period to the low temperature combustion mode. Since the value of ΔT calculated based on the actual fuel injection timing is considerably smaller than the target value ΔT 0 at the beginning of the transition period, control is performed in the direction of increasing ΔT, and a fresh air amount is required. The combustion may become unstable due to the above reduction.

そこで、本実施形態では移行期間中はΔTを算出する際に実際の燃料噴射時期を使用せず、低温燃焼への移行完了後の目標燃料噴射時期を使用するようにしている。これにより、移行期間開始時には実際の燃料噴射時期を用いた場合よりΔTの値は大きくなり目標値ΔTとの偏差も小さくなる。本実施形態ではEGR弁開度をΔTとΔT目標値との偏差に基づいてフィードバック制御しているため、これによりEGR率が過度に増大されることが防止され、低温燃焼モードへの移行期間中もEGR率を適正に維持することが可能となる。   Therefore, in the present embodiment, during the transition period, the actual fuel injection timing is not used when calculating ΔT, but the target fuel injection timing after completion of the transition to the low temperature combustion is used. As a result, at the start of the transition period, the value of ΔT becomes larger and the deviation from the target value ΔT becomes smaller than when the actual fuel injection timing is used. In this embodiment, since the EGR valve opening is feedback controlled based on the deviation between ΔT and the ΔT target value, this prevents the EGR rate from being increased excessively, and during the transition to the low-temperature combustion mode. It becomes possible to maintain the EGR rate appropriately.

図6は、本実施形態における通常燃焼モードから低温燃焼モードへの切り換えの移行期間におけるΔT変化を説明する図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining a change in ΔT in a transition period of switching from the normal combustion mode to the low temperature combustion mode in the present embodiment.

図6において、カーブθinjは燃料噴射時期の変化を、カーブθmaxはPVmaxが生じる時期の変化をそれぞれ表しており、実際のΔT(実ΔT)は、この2本のカーブの距離に等しくなる(図6参照)。   In FIG. 6, a curve θinj represents a change in fuel injection timing, and a curve θmax represents a change in timing at which PVmax occurs, and the actual ΔT (actual ΔT) is equal to the distance between the two curves (FIG. 6). 6).

図6において、通常燃焼モードから切り換えの移行期間が開始されると、燃料噴射時期θinjは連続的に進角され、移行期間終了時には低温燃焼モードにおける目標燃料噴射時期になる。   In FIG. 6, when the transition period for switching from the normal combustion mode is started, the fuel injection timing θinj is continuously advanced, and becomes the target fuel injection timing in the low-temperature combustion mode at the end of the transition period.

この場合、図6に示すようにθinjは移行開始ににも大きく変化しないため、実際の燃料噴射時期を用いたΔT(実ΔT)は移行期間開始時には比較的小さな値となり、目標値ΔT0との差が比較的大きくなり移行期間初期にはEGRガス量を大幅に増大する方向に制御が進み、EGR率が過大になる問題が生じる。このため、低温燃焼モードへの移行期間中にΔTに基づいてEGRガス量を制御すると、燃焼が不安定になり極端な場合には失火が生じる場合がある。 In this case, as shown in FIG. 6, θinj does not change greatly even at the start of the transition, so ΔT (actual ΔT) using the actual fuel injection timing becomes a relatively small value at the start of the transition period, and becomes the target value ΔT 0 . The difference between the two becomes relatively large, and the control proceeds in the direction of greatly increasing the EGR gas amount at the beginning of the transition period, resulting in a problem that the EGR rate becomes excessive. For this reason, if the amount of EGR gas is controlled based on ΔT during the transition to the low temperature combustion mode, combustion may become unstable and misfire may occur in extreme cases.

これに対して、実際の燃料噴射時期に代えて低温燃焼モード切り換え後の燃料噴射時期目標値を使用して算出したΔTは、図6に示すように実ΔTに較べて大きな値になり、ΔTの目標値との差が小さくなる。従って、本実施形態ではEGR率が急激に増大されることが防止され、噴射時期の進角に応じて徐々にEGR率が増大するようになる。   On the other hand, ΔT calculated using the fuel injection timing target value after switching to the low-temperature combustion mode instead of the actual fuel injection timing is larger than the actual ΔT as shown in FIG. The difference from the target value becomes smaller. Therefore, in the present embodiment, the EGR rate is prevented from increasing rapidly, and the EGR rate gradually increases according to the advance angle of the injection timing.

これにより、本実施形態では通常燃焼モードから低温燃焼モードへの切り換え時に燃焼の不安定や失火などが生じることを防止しつつ短時間でEGR率を切り換え後の目標値に収束させることが可能となる。   As a result, in this embodiment, it is possible to converge the EGR rate to the target value after switching in a short time while preventing instability of combustion or misfiring when switching from the normal combustion mode to the low temperature combustion mode. Become.

次に、図7を用いて上記とは逆の低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切換時の制御について説明する。   Next, the control at the time of switching from the low-temperature combustion mode to the normal combustion mode opposite to the above will be described using FIG.

例えば、燃焼圧特性値を用いた燃料噴射量、燃料噴射時期、EGR率などの制御を低温燃焼モード運転中のみ行い、通常燃焼モード時には従来のオープンループ制御を行うような場合について考える。   For example, consider a case where control of the fuel injection amount, fuel injection timing, EGR rate, etc. using the combustion pressure characteristic value is performed only during the low temperature combustion mode operation, and the conventional open loop control is performed in the normal combustion mode.

この場合、低温燃焼モード運転時には燃料噴射量、燃料噴射時期、EGRガス量などは燃焼圧特性値(ΔT、θmax、ΔPVmax等)に基づいてフィードバック制御されており、実際の燃料噴射量、燃料噴射時期、EGRガス量などはフィードバック補正量を含んだものとなっている。   In this case, during low-temperature combustion mode operation, the fuel injection amount, fuel injection timing, EGR gas amount, etc. are feedback controlled based on the combustion pressure characteristic values (ΔT, θmax, ΔPVmax, etc.), and the actual fuel injection amount, fuel injection The timing, EGR gas amount, etc. include feedback correction amounts.

例えば燃料噴射時期を例にとって説明すると、図3ステップ305で説明したように、低温燃焼中の実際の燃料噴射時期は、目標値θI0にフィードバック補正量βを加えた量となっている。 For example, taking fuel injection timing as an example, as described in step 305 in FIG. 3, the actual fuel injection timing during low-temperature combustion is an amount obtained by adding the feedback correction amount β to the target value θI 0 .

通常、図7に示すように、低温燃焼モードから通常燃焼モードへの切り換え時にも図6で説明したと同様な移行期間が設けられており、燃料噴射時期の目標値は低温燃焼モード時のものから通常燃焼モード時の目標値に移行期間内に連続的に変化するようにされている。   Normally, as shown in FIG. 7, a transition period similar to that described in FIG. 6 is provided when switching from the low temperature combustion mode to the normal combustion mode, and the target value of the fuel injection timing is that in the low temperature combustion mode. To the target value in the normal combustion mode is continuously changed within the transition period.

ところが、上述のように低温燃焼モードでの実際の燃料噴射時期はフィードバック補正量βを含んだものであり、通常燃焼モードでの燃料噴射時期はフィードバック補正量βを含まない目標燃料噴射時期(オープンループ制御)である。このため、どの時点でフィードバック制御を停止して、フィードバック補正量βを0にするかが問題となる。例えば、移行期間開始とともに直ちにフィードバック制御を停止すると移行期間開始と同時に燃料噴射時期はフィードバック補正量βだけ急激に変化することになり、燃料噴射時期の急変によるトルク変動が生じる可能性がある。これは、移行期間中もフィードバック制御を継続し、移行完了とともにフィードバック制御を停止した場合も同様である。   However, as described above, the actual fuel injection timing in the low-temperature combustion mode includes the feedback correction amount β, and the fuel injection timing in the normal combustion mode does not include the feedback correction amount β. Loop control). For this reason, it becomes a problem at which point feedback control is stopped and the feedback correction amount β is set to zero. For example, if the feedback control is stopped immediately with the start of the transition period, the fuel injection timing changes abruptly by the feedback correction amount β simultaneously with the start of the transition period, and torque fluctuation may occur due to a sudden change in the fuel injection timing. The same applies to the case where the feedback control is continued during the transition period and the feedback control is stopped upon completion of the transition.

そこで、本実施形態では図7に示すように、移行期間開始と同時にフィードバック制御は停止するものの、移行期間開始時のフィードバック補正量βは直ち0にせず、移行期間終了時に0になるように徐々に連続的にフィードバック補正を減少させるようにしている。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the feedback control is stopped simultaneously with the start of the transition period, but the feedback correction amount β at the start of the transition period is not immediately set to 0, but becomes 0 at the end of the transition period. The feedback correction is gradually reduced continuously.

図7において、点線は燃料噴射時期の目標値θI0を、実線は実際の燃料噴射時期θIを示している。図に示すように、低温燃焼モード運転では、燃焼特性値θmaxに基づくフィードバック制御が行われており、目標値θI0と実際の燃料噴射時期θIとの間にはフィードバック補正量βだけ差が生じている。 In FIG. 7, the dotted line indicates the target value θI 0 of the fuel injection timing, and the solid line indicates the actual fuel injection timing θI. As shown in the figure, in the low-temperature combustion mode operation, feedback control based on the combustion characteristic value θmax is performed, and there is a difference by a feedback correction amount β between the target value θI 0 and the actual fuel injection timing θI. ing.

移行期間が開始されると、本実施形態では直ちにフィードバック制御は停止するものの、移行開始時には実際の燃料噴射時期θIは移行期間開始時のフィードバック補正量βを含んだ値のままに維持される。このため、本実施形態では移行期間開始時のフィードバック制御停止による燃料噴射時期の急変が防止される。   When the transition period is started, the feedback control is immediately stopped in the present embodiment, but at the start of the transition, the actual fuel injection timing θI is maintained at a value including the feedback correction amount β at the start of the transition period. For this reason, in this embodiment, a sudden change in the fuel injection timing due to the feedback control stop at the start of the transition period is prevented.

そして、図7に示すように、移行期間中βの値は移行期間終了時に0となるように連続的に低減される(例えば、βの値を移行期間開始後の時間経過に比例して減少させる)。これにより、移行期間中に実際の燃料噴射時期θIは徐々に目標燃料噴射時期θI0に近づき、移行期間終了時にはθI0と一致するようになる。これにより、本実施形態ではトルク変動を生じることなく低温燃焼モード中の燃料噴射時期のフィードバック制御から通常燃焼モードでのオープンループ制御に移行することが可能となっている。 Then, as shown in FIG. 7, during the transition period, the value of β is continuously reduced so as to become 0 at the end of the transition period (for example, the value of β is decreased in proportion to the passage of time after the start of the transition period. ) Accordingly, the actual fuel injection timing θI gradually approaches the target fuel injection timing θI 0 during the transition period, and coincides with θI 0 at the end of the transition period. Thereby, in this embodiment, it is possible to shift from the feedback control of the fuel injection timing in the low temperature combustion mode to the open loop control in the normal combustion mode without causing torque fluctuation.

なお、図7は燃料噴射時期を例にとって説明したが、燃料噴射量、或いはEGRガス量についても同様な移行制御を行うことができることは言うまでもない。   Although FIG. 7 has been described by taking the fuel injection timing as an example, it goes without saying that the same transition control can be performed for the fuel injection amount or the EGR gas amount.

次に、上記の燃焼圧特性値を用いたEGR制御の別の応用例について説明する。上記の各実施形態では、燃焼圧特性値ΔTを用いてEGR率を正確に制御し、低温燃焼時にも燃焼に最適なEGR率を得ることを可能としている。   Next, another application example of EGR control using the above combustion pressure characteristic value will be described. In each of the above embodiments, the EGR rate is accurately controlled using the combustion pressure characteristic value ΔT, and it is possible to obtain an optimal EGR rate for combustion even during low-temperature combustion.

例えば、機関排気通路に流入する排気の空燃比がリーンのときに排気中のNOXを吸収、吸着またはその両方で吸蔵し、流入する排気の空燃比がリッチになったときに、排気中のCO等の還元成分やHC等を用いて吸蔵したNOXを還元浄化する公知のNOX吸蔵還元触媒を設けて排気浄化を行う場合などには、上記NOX吸蔵還元触媒に吸蔵されたNOXの還元浄化時などには、排気空燃比(機関空燃比)を正確に制御する必要が生じる。ところが、上記の制御では応答性良好に最適なEGR率を得ることはできるものの、機関の燃焼空燃比(排気空燃比)を正確に制御することができるとは限らない。 For example, absorbs NO X in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the engine exhaust passage of a lean, when the occluded by adsorption, or both, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing becomes rich, in the exhaust gas the example, when provided with a known of the NO X occluding and reducing catalyst for reducing and purifying the occluded NO X with reducing components and HC and the like such as CO performing exhaust gas purification, the the NO X storage reduction catalyst occluded the NO X At the time of reduction purification, it is necessary to accurately control the exhaust air-fuel ratio (engine air-fuel ratio). However, although the above control can obtain an optimal EGR rate with good responsiveness, it cannot always accurately control the combustion air-fuel ratio (exhaust air-fuel ratio) of the engine.

例えば、燃料噴射弁の噴射特性が内部機構の摩耗などにより変化した場合、或いは噴射特性の製品毎のばらつきがある場合などは、燃焼圧特性値を目標値に制御しても必ずしも目標空燃比が得られているとは限らない。   For example, if the injection characteristic of the fuel injection valve changes due to wear of the internal mechanism, or if the injection characteristic varies from product to product, the target air-fuel ratio does not necessarily change even if the combustion pressure characteristic value is controlled to the target value. It is not necessarily obtained.

一方、排気空燃比を目標空燃比に制御するためには、排気通路に空燃比センサを配置して、直接排気空燃比を計測することにより、排気空燃比が目標値になるようにEGR制御弁をフィードバック制御することも可能である。   On the other hand, in order to control the exhaust air-fuel ratio to the target air-fuel ratio, an EGR control valve is arranged so that the exhaust air-fuel ratio becomes the target value by arranging an air-fuel ratio sensor in the exhaust passage and directly measuring the exhaust air-fuel ratio. It is also possible to perform feedback control.

しかし、空燃比センサを用いたEGR制御は排気ガスのセンサ取付位置までのガス輸送遅れや、センサ自体の応答遅れがあるため過渡運転時などのように機関運転条件が変化するような場合には必ずしも精度良くEGRガス量を制御することばできない。   However, EGR control using an air-fuel ratio sensor has a delay in the engine operating conditions such as during transient operation due to a delay in gas transportation to the sensor mounting position of exhaust gas and a response delay in the sensor itself. It is not always possible to accurately control the amount of EGR gas.

そこで、本実施形態では燃焼圧特性値を用いたEGRフィードバック制御に、更に空燃比センサ出力に基づくフィードバック学習制御を組み合わせる事により、過渡運転時を含めて応答性良くEGRガス量を制御し、排気空燃比を高精度で制御することを可能としている。   Therefore, in this embodiment, by combining EGR feedback control using the combustion pressure characteristic value with feedback learning control based on the air-fuel ratio sensor output, the EGR gas amount is controlled with good responsiveness including transient operation, and exhaust gas The air-fuel ratio can be controlled with high accuracy.

すなわち、本実施形態では例えば、図5のフィードバック制御によりΔTが目標値ΔT0に一致するように制御されている状態で、所定の学習制御条件(例えば、機関が定常状態で運転されていることなど)が満たされた場合に、排気通路に配置した空燃比センサで検出した排気空燃比が、アクセル開度ACCP、機関回転数NEとから定まる目標空燃比に一致するように燃焼完了期間目標値ΔT0の値を少しずつ変化させる。 That is, in the present embodiment, for example, a predetermined learning control condition (for example, the engine is operated in a steady state) in a state where ΔT is controlled so as to coincide with the target value ΔT 0 by the feedback control of FIG. And so on), the exhaust air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor arranged in the exhaust passage matches the target air-fuel ratio determined from the accelerator opening ACCP and the engine speed NE, and the target value for the combustion completion period The value of ΔT 0 is changed little by little.

例えば、実際の排気空燃比が目標空燃比よりリッチ側であった場合には目標値ΔT0を所定量GTだけ減少させ、目標空燃比よりリーン側であった場合には目標値ΔT0を所定量GTだけ増大させる。 For example, when the actual exhaust air-fuel ratio is richer than the target air-fuel ratio, the target value ΔT 0 is decreased by a predetermined amount GT, and when the actual exhaust air-fuel ratio is leaner than the target air-fuel ratio, the target value ΔT 0 is set. Increase by quantitative GT.

そして、増減後の目標値ΔT0を用いて、再度ΔTに基づくEGRガス量制御を行い、実際のΔTが増減後の目標値ΔT0に一致するようにEGRガス量を調整し、実ΔTと補正後の目標値ΔT0とが一致したら、再度空燃比センサで検出した排気空燃比と目標空燃比とが一致したか否かを判断し、一致していない場合には再度目標値ΔT0を所定値GTだけ増減させ、上記の操作を繰り返す。 Then, using the target value ΔT 0 after the increase / decrease, the EGR gas amount control based on ΔT is performed again, and the EGR gas amount is adjusted so that the actual ΔT matches the target value ΔT 0 after the increase / decrease. If the corrected target value ΔT 0 matches, it is determined again whether the exhaust air-fuel ratio detected by the air-fuel ratio sensor matches the target air-fuel ratio. If they do not match, the target value ΔT 0 is set again. Increase or decrease by the predetermined value GT and repeat the above operation.

そして、排気空燃比とΔTとの両方が目標値と一致したときの目標値ΔT0を、そのアクセル開度ACCPと機関回転数NEにおける新しい目標値(学習値)として記憶する操作を行う。このように、実際の空燃比センサ出力に基づいて、燃焼圧特性値ΔT0の学習補正を行うことにより、応答性良好にEGR率を制御しながら排気空燃比を正確に制御することが可能となる。 Then, an operation is performed to store the target value ΔT 0 when both the exhaust air-fuel ratio and ΔT coincide with the target value as a new target value (learning value) in the accelerator opening ACCP and the engine speed NE. Thus, by performing learning correction of the combustion pressure characteristic value ΔT 0 based on the actual air-fuel ratio sensor output, it is possible to accurately control the exhaust air-fuel ratio while controlling the EGR rate with good responsiveness. Become.

次に、本発明の別の実施形態について説明する。
前述の各実施形態では、PV値を算出し、燃焼圧特性値としてPVmaxに基づいて求めたΔTを用いてEGRガス量を制御していた。しかし、EGRガス量の制御に適した燃焼圧特性値としては、PVmax、或いはΔT以外にも着火遅れ期間と燃焼期間との一方または両方に密接な相関を有する値であれば同様に使用することができる。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
In the above-described embodiments, the PV value is calculated, and the EGR gas amount is controlled using ΔT obtained based on PVmax as the combustion pressure characteristic value. However, the combustion pressure characteristic value suitable for the control of the EGR gas amount should be similarly used as long as it has a close correlation with one or both of the ignition delay period and the combustion period in addition to PVmax or ΔT. Can do.

例えば、本実施形態では着火遅れ期間と燃焼期間とに密接な相関を有する燃焼圧特性値としてPVκの値が最小値PVκminをとるまでの時間Δtdと、PVκの値が最小値PVκminをとってから最大値PVκmaxをとるまでの時間Δtcとを使用している。 For example, a time Δtd until the value of PV kappa takes the minimum value PV kappa min as a combustion pressure characteristic value with a close correlation to the combustion period and the ignition delay period in the present embodiment, the minimum value of PV kappa value PV The time Δtc from when κ min is taken until the maximum value PV κ max is obtained is used.

ここで、PVκは各クランク角における燃焼内圧力Pと、そのクランク角における燃焼室容積Vをκ乗した値との積である。また、κは混合気の比熱比である。 Here, PV κ is the product of the internal combustion pressure P at each crank angle and the value obtained by raising the combustion chamber volume V at that crank angle to the κ power. Κ is the specific heat ratio of the air-fuel mixture.

ここで、気体の状態方程式から断熱変化においてはPVκ=一定となるが、実際の気筒内圧縮行程では、シリンダ壁やピストンを通じての混合気からの放熱があるため、気筒内圧縮行程ではPVκは圧縮開始から徐々に減少する。 Here, PV κ = constant in the adiabatic change from the gas equation of state, but in the actual cylinder compression stroke, there is heat radiation from the air-fuel mixture through the cylinder wall and piston, so in the cylinder compression stroke, PV κ Gradually decreases from the start of compression.

一方、混合気に着火して燃焼が開始されると燃焼熱が発生するため、PVκの値は増加を開始する。このため、PVκの値が減少から増加に転じる点、すなわちPVκが最小値PVκminとなる点は燃焼の開始点である。また、同様に燃焼中はPVκの値は増加を続けるが、燃焼が完了して熱が発生しなくなるとPVκの値は再度減少し始める。従ってPVκの値が増加から減少に転じる点、すなわちPVκが最大値PVκmaxとなる点は燃焼の終了点である。 On the other hand, since combustion heat is generated when the air-fuel mixture is ignited and combustion is started, the value of PV κ starts to increase. For this reason, the point at which the value of PV κ changes from decreasing to increasing, that is, the point at which PV κ becomes the minimum value PV κ min is the starting point of combustion. Further, during combustion similarly but continues to increase the value of PV kappa, the value of the heat is not generated by the combustion is completed PV kappa begins to decrease again. Therefore, the point at which the value of PV κ changes from increasing to decreasing, that is, the point at which PV κ reaches the maximum value PV κ max is the end point of combustion.

今、燃料噴射開始時期をθinj、PVκが最小値PVκminとなるクランク角をθstartとすると、Δtd=θstart−θinjは燃料噴射開始から燃焼開始までの期間であるので着火遅れ期間に等しくなる。 Assuming that the fuel injection start timing is θinj and the crank angle at which PV κ is the minimum value PV κ min is θstart, Δtd = θstart−θinj is a period from the start of fuel injection to the start of combustion, and thus becomes equal to the ignition delay period. .

また、PVκが最大値PVκmaxとなるクランク角をθendとすると、Δtc=θend−θstartは、燃焼が開始してから終了するまでの期間、すなわち燃焼期間に等しくなる。 If the crank angle at which PV κ reaches the maximum value PV κ max is θend, Δtc = θend−θstart is equal to the period from the start to the end of combustion, that is, the combustion period.

前述したように、着火遅れ期間と燃焼期間とはともにEGR率と密接な相関を有しており、EGR率が増大すると着火遅れ期間、燃焼期間は共に増加し、EGR率が減少すると、共に減少する。   As described above, both the ignition delay period and the combustion period have a close correlation with the EGR rate. When the EGR rate increases, both the ignition delay period and the combustion period increase, and when the EGR rate decreases, both decrease. To do.

そこで、本実施形態では着火遅れ期間Δtdまたは燃焼期間Δtcのいずれか一方を用いて前述のΔTを用いた場合と同様な方法でEGR率を制御するようにしている。   Therefore, in the present embodiment, the EGR rate is controlled in the same manner as in the case of using the above-described ΔT using either the ignition delay period Δtd or the combustion period Δtc.

すなわち、本実施形態では予め最適なEGR率となった燃焼状態における着火遅れ期間(または燃焼期間)の値を目標値Δtd0(またはΔtc0)として、各アクセル開度ACCP、機関回転数NE毎に設定してある。そして、実際の運転では各行程サイクル毎に燃焼室内圧力とクランク角とからPVκの値を算出するとともに、このPVκの値が最小値(または最小値及び最大値)となるクランク角を検出し、実運転におけるΔtd(またはΔtc)を算出する。 In other words, in the present embodiment, the value of the ignition delay period (or combustion period) in the combustion state in which the optimal EGR rate has been obtained in advance is set as the target value Δtd 0 (or Δtc 0 ), and each accelerator opening ACCP and engine speed NE. It is set to. In actual operation, the value of PV κ is calculated from the pressure in the combustion chamber and the crank angle for each stroke cycle, and the crank angle at which the value of PV κ becomes the minimum value (or minimum value and maximum value) is detected. Then, Δtd (or Δtc) in the actual operation is calculated.

そして、Δtd(またはΔtc)と現在の運転状態(ACCP、NE)におけるその目標値Δtd0(またはΔtc0)との偏差に基づいてEGR制御弁開度をフィードバック制御する。 Then, the EGR control valve opening is feedback-controlled based on the deviation between Δtd (or Δtc) and the target value Δtd 0 (or Δtc 0 ) in the current operating state (ACCP, NE).

なお、比熱比κは近似的に一定値とすることができ、燃焼室内容積Vはクランク角の関数となり予め計算することが可能である。従って、PVκの算出に際しては、予め各クランク角毎のVκの値を算出して数値テーブルの形でECU30のROMに記憶しておくことにより、簡易にPVκの値を算出することができる。 The specific heat ratio κ can be approximately set to a constant value, and the combustion chamber volume V can be calculated in advance as a function of the crank angle. Therefore, when calculating PV κ , the value of V κ for each crank angle is calculated in advance and stored in the ROM of the ECU 30 in the form of a numerical table, so that the value of PV κ can be easily calculated. it can.

これにより、ΔTを用いたフィードバック制御の場合と同様に、制御回路の演算負荷を増大させることなく、しかも正確に応答性良くEGR率を制御することができる。   As a result, as in the case of feedback control using ΔT, the EGR rate can be controlled accurately and with good responsiveness without increasing the calculation load of the control circuit.

なお、主燃料噴射に先立って少量の燃料を噴射して燃焼室内で燃焼させることにより、主燃料噴射燃料の燃焼に良好な温度圧力条件を整えるパイロット噴射を行う場合には、算出したPVκの値が最小値PVκminか否かの判断は、主燃料噴射開始後に開始するようにすれば、パイロット燃料噴射燃料の燃焼開始時点を主燃料噴射燃料の噴射開始点として誤検出することが防止される。 In addition, in the case of performing pilot injection that prepares a favorable temperature pressure condition for combustion of the main fuel injection fuel by injecting a small amount of fuel prior to main fuel injection and burning it in the combustion chamber, the calculated PV κ If the determination of whether or not the value is the minimum value PV κ min is started after the start of the main fuel injection, it is possible to prevent erroneous detection of the combustion start time of the pilot fuel injected fuel as the injection start point of the main fuel injected fuel Is done.

本発明を自動車用ディーゼル機関に適用した実施形態の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of embodiment which applied this invention to the diesel engine for motor vehicles. 本実施形態で使用する燃焼圧特性値の定義を説明する図である。It is a figure explaining the definition of the combustion pressure characteristic value used by this embodiment. 本実施形態における、燃料噴射等の基本制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining basic control, such as fuel injection, in this embodiment. 本実施形態における、燃焼圧特性値を用いた燃料噴射等の制御操作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining control operation, such as fuel injection using a combustion pressure characteristic value in this embodiment. 燃焼圧特性値を用いたEGR率制御の別の実施形態を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining another embodiment of EGR rate control using a combustion pressure characteristic value. 通常燃焼モードから低温燃焼モードへの切り換え制御を説明するタイミング図である。FIG. 6 is a timing diagram illustrating switching control from a normal combustion mode to a low temperature combustion mode. 低温燃焼モードから通常燃焼モードへの復帰時の切り換え制御を説明するタイミング図である。FIG. 6 is a timing diagram illustrating switching control at the time of returning from the low-temperature combustion mode to the normal combustion mode.

符号の説明Explanation of symbols

1 ディーゼル機関
10a〜10d 筒内燃料噴射弁
20 電子制御ユニット(ECU)
21 アクセル開度センサ
25 クランク角センサ
29a〜29d 筒内圧センサ
35 EGR弁
1 Diesel engine 10a-10d In-cylinder fuel injection valve 20 Electronic control unit (ECU)
21 Accelerator opening sensor 25 Crank angle sensor 29a to 29d In-cylinder pressure sensor 35 EGR valve

Claims (5)

機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、機関排気の一部をEGRガスとして機関燃焼室に還流させるEGR装置と、機関燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサとを備えた内燃機関の制御装置であって、
更に、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力に基づいて、着火遅れ期間と燃焼期間の少なくとも一方を含む燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値を算出する燃焼タイミング算出手段と、前記EGR装置を制御して前記燃焼タイミング算出手段が算出した燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値が予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する制御手段とを備え、
前記燃焼タイミング算出手段は、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Pと、クランク角θから定まる燃焼室容積Vとの積PVの値に基づいて、燃料噴射弁からの燃料噴射開始後前記PVの値が最大値PVmaxをとるまでの時間ΔTを前記燃焼タイミングに対応する記燃焼圧特性値として算出し、前記制御手段は、前記ΔTが予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節し、
前記目標値は、機関回転数とアクセル開度とに応じて定められ、
前記内燃機関は、圧縮着火機関であり、
前記制御手段は更に前記機関を、圧縮行程後期に燃料噴射を行い空気過剰率の大きい燃焼を行う通常燃焼モードと、通常燃焼モードより燃料噴射時期を進角し、かつEGRガス量を増大した低温燃焼モードとを切り換えて運転するとともに、前記ΔTの値に基づくEGRガス量制御を機関の前記低温燃焼モード運転時に行い、
前記制御手段は更に、前記通常燃焼モードから低温燃焼モードへの切り換え時には、燃料噴射時期を通常燃焼モードにおける噴射時期から低温燃焼モードにおける目標燃料噴射時期に所定の移行時間をかけて連続的に変化させるとともに、該移行期間中は、実際の燃料噴射時期に代えて切り換え後の低温燃焼モードにおける目標燃料噴射時期を用いて算出したΔTの値に基づいて前記EGRガス量制御を行う、内燃機関の制御装置。
An internal combustion engine comprising a fuel injection valve that injects fuel into an engine combustion chamber, an EGR device that recirculates part of the engine exhaust as EGR gas to the engine combustion chamber, and an in-cylinder pressure sensor that detects pressure in the engine combustion chamber A control device,
Further, based on the pressure in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor, combustion timing calculation means for calculating a combustion pressure characteristic value corresponding to a combustion timing including at least one of an ignition delay period and a combustion period, and the EGR device are controlled. Control means for adjusting the EGR gas amount so that the combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing calculated by the combustion timing calculating means becomes a predetermined target value,
The combustion timing calculation means is configured to calculate the PV after the start of fuel injection from the fuel injection valve based on the product PV of the combustion chamber pressure P detected by the cylinder pressure sensor and the combustion chamber volume V determined from the crank angle θ. Is calculated as a combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing, and the control means sets the EGR gas amount so that the ΔT becomes a predetermined target value. Adjust
The target value is determined according to the engine speed and the accelerator opening,
The internal combustion engine is a compression ignition engine;
The control means further includes a normal combustion mode in which fuel is injected at a later stage of the compression stroke to perform combustion with a large excess air ratio, and a low temperature in which the fuel injection timing is advanced from the normal combustion mode and the EGR gas amount is increased. The operation is performed by switching the combustion mode, and the EGR gas amount control based on the value of ΔT is performed during the operation of the low temperature combustion mode of the engine.
Further, the control means continuously changes the fuel injection timing from the injection timing in the normal combustion mode to the target fuel injection timing in the low temperature combustion mode over a predetermined transition time when switching from the normal combustion mode to the low temperature combustion mode. In addition, during the transition period, the EGR gas amount control is performed based on the value of ΔT calculated using the target fuel injection timing in the low-temperature combustion mode after switching instead of the actual fuel injection timing. Control device.
前記燃焼タイミング算出手段は更に、燃焼室内で燃焼が生じなかったと仮定した場合のピストンの圧縮のみにより生じる燃焼室内圧力とクランク角から定まる燃焼室容積との積PVbaseを算出し、前記PVが最大値PVmaxとなるクランク角θmaxにおけるPVbaseの値を用いて、PVmaxとPVbaseとの差ΔPVmaxを算出し、前記制御手段は更に、ΔPVmaxと前記θmaxとの値がそれぞれ予め定めた目標値になるように前記燃料噴射弁からの燃料噴射量と燃料噴射時期とを制御する、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。   The combustion timing calculation means further calculates a product PVbase of the pressure in the combustion chamber generated only by piston compression and the combustion chamber volume determined from the crank angle when it is assumed that no combustion has occurred in the combustion chamber, and the PV is a maximum value. A difference ΔPVmax between PVmax and PVbase is calculated using the value of PVbase at a crank angle θmax that becomes PVmax, and the control means is further configured so that the values of ΔPVmax and θmax become predetermined target values, respectively. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit controls a fuel injection amount from the fuel injection valve and a fuel injection timing. 機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、機関排気の一部をEGRガスとして機関燃焼室に還流させるEGR装置と、機関燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサとを備えた内燃機関の制御装置であって、
更に、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力に基づいて、着火遅れ期間と燃焼期間の少なくとも一方を含む燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値を算出する燃焼タイミング算出手段と、前記EGR装置を制御して前記燃焼タイミング算出手段が算出した燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値が予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する制御手段とを備え、
前記燃焼タイミング算出手段は、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Pと、クランク角θから定まる燃焼室容積Vと、燃焼ガスの比熱比κとから算出されるPVκの値に基づいて、燃料噴射弁からの燃料噴射開始後前記PVκの値が最小値PVκminをとるまでの時間Δtdを前記燃焼圧特性値として算出し、前記制御手段は、前記Δtdが予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する、内燃機関の制御装置。
An internal combustion engine comprising a fuel injection valve that injects fuel into an engine combustion chamber, an EGR device that recirculates part of the engine exhaust as EGR gas to the engine combustion chamber, and an in-cylinder pressure sensor that detects pressure in the engine combustion chamber A control device,
Further, based on the pressure in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor, combustion timing calculation means for calculating a combustion pressure characteristic value corresponding to a combustion timing including at least one of an ignition delay period and a combustion period, and the EGR device are controlled. Control means for adjusting the EGR gas amount so that the combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing calculated by the combustion timing calculating means becomes a predetermined target value,
The combustion timing calculation means is based on the value of PV κ calculated from the combustion chamber pressure P detected by the cylinder pressure sensor, the combustion chamber volume V determined from the crank angle θ, and the specific heat ratio κ of the combustion gas. the time Δtd value of the fuel injection starting after the PV kappa from the fuel injection valve to a minimum value PV kappa min was calculated as the combustion pressure characteristic value, said control means, a target value which the Δtd is predetermined A control apparatus for an internal combustion engine, which adjusts the EGR gas amount so as to become.
機関燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、機関排気の一部をEGRガスとして機関燃焼室に還流させるEGR装置と、機関燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサとを備えた内燃機関の制御装置であって、
更に、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力に基づいて、着火遅れ期間と燃焼期間の少なくとも一方を含む燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値を算出する燃焼タイミング算出手段と、前記EGR装置を制御して前記燃焼タイミング算出手段が算出した燃焼タイミングに対応する燃焼圧特性値が予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する制御手段とを備え、
前記燃焼タイミング算出手段は、前記筒内圧センサで検出した燃焼室内圧力Pと、クランク角θから定まる燃焼室容積Vと、燃焼ガスの比熱比κとから算出されるPVκの値に基づいて、燃料噴射弁からの燃料噴射開始後前記PVκの値が最小値PVκminをとってから最大値PVκmaxをとるまでの時間Δtcを前記燃焼圧特性値として算出し、前記制御手段は、前記Δtcが予め定めた目標値になるように前記EGRガス量を調節する、内燃機関の制御装置。
An internal combustion engine comprising a fuel injection valve that injects fuel into an engine combustion chamber, an EGR device that recirculates part of the engine exhaust as EGR gas to the engine combustion chamber, and an in-cylinder pressure sensor that detects pressure in the engine combustion chamber A control device,
Further, based on the pressure in the combustion chamber detected by the in-cylinder pressure sensor, combustion timing calculation means for calculating a combustion pressure characteristic value corresponding to a combustion timing including at least one of an ignition delay period and a combustion period, and the EGR device are controlled. Control means for adjusting the EGR gas amount so that the combustion pressure characteristic value corresponding to the combustion timing calculated by the combustion timing calculating means becomes a predetermined target value,
The combustion timing calculation means is based on the value of PV κ calculated from the combustion chamber pressure P detected by the cylinder pressure sensor, the combustion chamber volume V determined from the crank angle θ, and the specific heat ratio κ of the combustion gas. calculating a time Δtc value of the fuel injection starting after the PV kappa from the fuel injection valve from taking the minimum value PV kappa min until a maximum value PV kappa max as the combustion pressure characteristic value, said control means, A control device for an internal combustion engine, which adjusts the EGR gas amount so that the Δtc becomes a predetermined target value.
前記燃料噴射弁は、主燃料噴射に先立って少量の燃料を燃焼室内に噴射するパイロット噴射を行い、前記燃焼タイミング算出手段は、前記PVκminの値の検出を主燃料噴射開始後に開始する、請求項3または請求項4に記載の内燃機関の制御装置。 The fuel injection valve performs pilot injection for injecting a small amount of fuel into the combustion chamber prior to main fuel injection, and the combustion timing calculation means starts detection of the value of PV κ min after the start of main fuel injection, The control device for an internal combustion engine according to claim 3 or 4.
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