JP4433685B2 - Operation control method for compression self-ignition internal combustion engine - Google Patents

Operation control method for compression self-ignition internal combustion engine Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の運転制御方法に関し、特に、複数種類の燃料を利用する自着火内燃機関に採用して好適な運転制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、高セタン価燃料(例えば軽油)を燃料とする内燃機関(以下、ディーゼルエンジンという)は、高圧の空気が充填された燃焼室内に燃料を噴射し、自着火させる。このようなエンジンでは、燃焼室に噴射された燃料が、空気と十分に混合する前に燃焼(自着火)するため、排気特性が悪化しやすい。
【0003】
一方、低セタン価燃料(例えばガソリン)を燃料とする内燃機関(以下、ガソリンエンジンという)は、燃焼室内に供給される燃料及び空気の混合気に点火プラグを用いて点火する。このようなエンジンでは、点火時期を自由に制御することができるため、例えば十分に均質な混合気を形成した上で点火が行われるように、燃料噴射の時期と点火の時期とを緻密に制御することができる。このため、排気特性の制御が比較容易である。ガソリンエンジンは、この点においてディーゼルエンジンよりも優れる。
【0004】
ところが、ガソリンエンジンでは、混合気を点火する際、点火プラグを起点とし、燃焼室の周縁部に向かって火炎が伝播する。このとき、燃焼室の周縁部に存在する未燃の混合気(末端ガス)が点火プラグから拡がる火炎(圧力波)によって圧縮され、点火プラグを起点として伝播する火炎が燃焼室の周縁部に到達する前に自着火する。この末端ガスの自着火はノッキングと呼ばれ、異音の発生や、エンジンの耐久性低下等といった問題を生じさせる。
【0005】
このようなガソリンエンジンのかかえる問題に対し、主燃料として燃焼室にガソリンを、副燃料として吸気通路に軽油を噴射することにより、内燃機関を運転する方法が知られている。例えば特許文献1には、吸気通路及び燃焼室の各々に設けられた燃料噴射弁を通じ、吸気通路に軽油を、また燃焼室にガソリンを噴射し、これら燃料の混合気を自着火させる方法が記載されている。このような方法によれば、ガソリンを主成分とする燃料の混合気が、副成分である軽油の作用により自着火し、燃焼する。これにより、ガソリンエンジン特有の問題である末端ガスの自着火(ノッキング)の発生も解消され、ディーゼルエンジン特有の問題である排気特性の悪化も解消される。
【0006】
【特許文献1】
特開2001−355471号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献に開示された内燃機関の運転方法では、燃料が自着火する時期を高い精度で制御することが難しい。その結果、機関の燃焼状態を安定に保持できる運転領域が限られていた。
【0007】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、着火性等の異なる複数種類の燃料を利用する内燃機関において、機関の燃焼状態を安定化と排気特性の向上とに有利な運転領域を拡大することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、低セタン価燃料を供給して内燃機関の燃焼室に予混合気を形成する低セタン価燃料供給手段と、高セタン価燃料を前記燃焼室に噴射供給する高セタン価燃料供給手段とを備えた圧縮自着火内燃機関において、当該機関の負荷が低負荷又は中負荷となる所定の第1運転領域と該第1運転領域よりも負荷が高い所定の第2運転領域とに対応する運転制御を行う方法であって、前記第1運転領域では、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を圧縮上死点近傍に比べて進角側にすると共に当該機関の負荷が大きくなるほど前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を進角させ、前記第2運転領域では、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を所定値よりも遅角側にすることを要旨とする。
【0013】
セタン価燃料とは、比較的着火性が低く、着火に先立ち予混合気を形成し易い性質を有する燃料を概ね意味する。このため、低セタン価燃料を、着火性の低い燃料、高オクタン価燃料等の語に置き換えることもできる。低セタン価燃料としては、ガソリン又はガソリンを主成分とする燃料を例示することができる。
【0014】
一方、高セタン価燃料とは、比較的着火性が高く、高圧力又は高温条件下で容易に自着火する燃料を概ね意味する。このため、高セタン価燃料を、着火性の高い燃料、低オクタン価燃料等の語に置き換えることもできる。高セタン価燃料としては、軽油又は軽油を主成分とする燃料を例示することができる。
【0017】
低セタン価燃料は、着火性が低いため、燃焼室内への供給を比較的早期(例えば吸気行程)に行っても過早着火を起こすことがない。このため、排気特性を向上させるために有利な性質を有する予混合気を、容易に形成することができる。しかし、低セタン価燃料は、着火性が低いため、点火プラグ等を用いて燃焼させる必要がある。点火プラグによる燃料の燃焼は、ノッキングの原因となり易い。
【0018】
一方、高セタン価燃料は、着火性が高いため、自着火によって燃焼することができる。しかし、過早着火を起こし易いため、予混合気を形成することが難しい。
【0019】
上記の方法によれば、着火性の高い高セタン価燃料によって着火の時期を制御し、着火性の低い低セタン価燃料を用いて当該機関の出力を得ることになる。
【0020】
そして、先ず前記第1運転領域では、例えば要求トルクの増大に伴って前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を進角させる。これにより、着火の時期をほぼ一定に保持することができ、しかも、高セタン価燃料の噴霧を着火前に十分に分散させる(予混合させる)ことができる。
【0021】
一方、前記第2運転領域、言い換えれば、燃焼室内の圧力及び温度が高いため過早着火が非常に生じ易い領域では、高セタン価燃料が噴射されると同時に着火しても過早着火にならない程度にまで(例えば圧縮上死点近傍にまで)、高セタン価燃料の噴射供給の時期を遅角側に設定する。これにより、過早着火の発生を確実に防止することができる。
【0022】
すなわち、上記の方法によれば、排気中におけるスモークやNOxの発生を効果的に抑制する上で有利な燃焼形態として、低セタン価燃料の予混合気中に高セタン価燃料をできるだけ分散させた後自着火に至らしめる燃焼形態をより広い運転領域で採用しながらも、過早着火の発生は効果的に防止することができる。
【0023】
なお、上記のような方法を用いるのも、当該機関の燃焼状態が安定し易い条件下、すなわち当該機関の暖機が完了している条件下に限るのが好ましい。
【0024】
また、「高セタン価燃料の噴射供給の時期を所定値よりも遅角側にする」とは、概ね当該機関のピストンが圧縮上死点近傍にある時期であって、燃焼室内の圧力上昇や温度上昇に伴う過早着火の発生を抑制できる程度にまで、高セタン価燃料の噴射供給時期を遅角させることを意味する。
【0025】
くに、失火の防止と、過早着火の防止とを両立して図るといった観点から、上記の方法において、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を、前記第1運転領域では当該機関の圧縮上死点前30°〜60°程度の範囲で制御し、前記第2運転領域では、当該機関の圧縮上死点前0°〜10°程度の範囲で制御するのが好ましい。
【0026】
た、当該機関の運転状態が、前記パラメータが相対的に小さな値となる運転領域と、前記パラメータが相対的に大きな値となる運転領域との間を移行する場合、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期の変更と併せて、排気還流量の変更と、燃料の総供給量の変更とを行うのが好ましい。
【0027】
高セタン価燃料の噴射供給の時期を変更することにより、過早着火を効果的に防止することはできる。しかし、例えば、高セタン価燃料の噴射供給の時期の遅角に伴って燃料(低オクタン価燃料及び高オクタン価燃料)の総供給量を増大させると、排気中にスモークが発生し易くなる。これに対し、排気還流量を低下させれば、このスモークの発生を抑制することができる。一方、高セタン価燃料の噴射供給の時期の進角に伴って燃料の総供給量を減少させると排気中のNOxの濃度が高くなり易い。これに対し、排気還流量を増大させれば、排気中のNOxの濃度を低減することができる。
【0028】
すなわち、上記の方法によれば、高セタン価燃料の噴射供給の時期の変更に併うスモークやNOxの発生を効率的に抑制することができる。
【0029】
り具体的には、当該機関の運転状態が、前記第1運転領域から前記第2運転領域に移行する場合、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期の遅角と、排気還流量の低減とを、燃料の総供給量の増大に先立って行うようにすればよい。
【0030】
た、当該機関の運転状態が、前記第1運転領域から前記第2運転領域に移行する場合、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を遅角した後、排気還流量を低減し、その後燃料の総供給量を増大させるようにしてもよい。
【0031】
このような方法によれば、当該機関の運転状態が、前記第1運転領域から前記第2運転領域に移行する場合、過早着火の発生の抑制、又は排気中におけるスモークの発生の抑制を優先的に図ることができる。
【0032】
た、当該機関の運転状態が、前記第2運転領域から前記第1運転領域に移行する場合、前記燃料の総供給量の低減と、排気還流量の増大とを、高セタン価燃料の噴射供給の時期の進角に先立って行うようにすればよい。
【0033】
た、当該機関の運転状態が、前記第2運転領域から前記第1運転領域に移行する場合、前記燃料の総供給量を低減した後、排気還流量を増大し、その後高セタン価燃料の噴射供給の時期を進角するようにしてもよい。
【0034】
このような方法によれば、当該機関の運転状態が、前記第2運転領域から前記第1運転領域に移行する場合、過早着火の発生の抑制、又は排気中におけるNOxの発生の抑制を優先的に図ることができる。
【0035】
さらに、当該機関の運転状態が、前記第1運転領と前記第2運転領域との間を移行する場合、高セタン価燃料の噴射供給の時期を、過早着火の生じる所定範囲内の値にしないようにするのが好ましい。
【0036】
軽油の噴射供給の時期を十分に進角すると、軽油が分散した後に着火するため、過早着火は起きない。また、軽油の噴射供給の時期を十分に遅角すると(圧縮上死点近傍に設定すると)、着火遅れがほとんどなくなり、噴射された軽油は比較的緩慢に燃焼する。すなわち、この場合も過早着火が起きない。ところが、両者の中間にあたる特定の時期に軽油を噴射した場合、大きな騒音を伴う過早着火が起きる。
【0037】
燃焼室内に噴射された軽油の噴霧が十分に分散する前に、極めて着火性の高い噴霧が局所的に形成される時期がある。この時期に、燃焼室内の圧力及び温度がある程度まで上昇した場合、その着火性の高い噴霧が核となって過早着火が起きるからである。
【0038】
上記の方法によれば、高セタン価燃料の噴射供給の時期の禁止範囲を設けることにより、局所的に形成される極めて着火性の高い噴霧が過早着火を起こすことを、確実に防止することができる。
【0039】
た、当該機関の温度が低いほど、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を増大する補正を行うのが好ましい。
【0040】
当該機関の温度は高セタン価燃料の着火性に影響を及ぼし易いため、上記の方法によれば、高セタン価燃料の着火時期と、当該機関に供給される燃料の燃焼状態とをより緻密に制御することができる。
【0041】
た、当該機関に要求されるトルク又は出力の変化量に応じて、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を補正するのが好ましい。
【0042】
上記の方法によれば、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を変更することにより、当該機関に要求されるトルク又は出力の過渡的な変化に起因する当該機関の吸入空気量の不足分又は過剰分を相殺することができる。よって、高セタン価燃料の着火時期と、当該機関に供給される燃料の燃焼状態とをより緻密に制御することができる。
【0043】
た、当該機関に要求されるトルク又は出力が増大する場合には、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を前記変化量に応じて低減補正し、当該機関に要求されるトルク又は出力が減少する場合には、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を前記変化量に応じて増大補正するのが好ましい。
【0044】
た、当該機関の燃焼に供される燃料の総発熱量が当該機関に要求される出力に対応した値となるように、低セタン価燃料の供給量を前記高セタン価燃料の供給量に基づいて調整するのが好ましい。
【0045】
高セタン価燃料と低セタン価燃料とでは、単位量を燃焼したときに発生する熱量が異なるため、上記の方法によれば、前記高セタン価燃料の供給量に対する低セタン価燃料の供給量を変更した場合であれ、当該機関のトルクや出力を緻密に制御することができる。
【0046】
該機関の低温始動時には実質的に前記高セタン価燃料のみを前記燃焼室に噴射供給し且つその噴射供給の時期を当該機関の圧縮上死点前10°〜20°程度とする一方、当該機関の常温始動時には前記高セタン価燃料及び前記低セタン価燃料を供給し且つ前記高セタン価燃料の噴射供給時期を当該機関の圧縮上死点前10°〜20°程度とするのが好ましい。
【0047】
上記の方法によれば、当該機関の燃焼状態や高セタン価燃料の着火性が低下する低温始動時に特化して、燃料の着火性の向上を優先して図る制御を行うことで、低温始動時における失火を効果的に防止することができる。
【0048】
た、当該機関の暖機状態での始動時には前記高セタン価燃料及び前記低セタン価燃料を供給し且つ前記高セタン価燃料の噴射供給時期を当該機関の圧縮上死点前40°〜60°程度とするのが好ましい。
【0049】
上記の方法によれば、当該機関の始動時であれ、当該機関の燃焼状態の安定性を十分に確保した上で、排気中におけるスモーク及びNOxの発生を抑制することができる。
【0050】
た、当該機関の失火の有無を判断し、当該機関が失火したと判断した場合には、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を増大補正するとともに、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を遅角補正するのが好ましい。
【0051】
上記の方法によれば、当該機関の失火を速やかに解消することができる。
【0052】
該機関の過早着火の有無を判断し、当該機関が過早着火したと判断した場合には、前記高セタン価燃料の供給量を低減補正するのが好ましい。
【0053】
上記の方法によれば、当該機関に供給された高セタン価燃料の過早着火が発生した場合であれ、これを速やかに解消することができる。
【0054】
た、前記高セタン価燃料の供給量を、自着火可能な下限値未満にはしないのが好ましい。
【0055】
上記の方法によれば、当該機関の失火を確実に防止することができる。
【0056】
た、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期の補正に際し、当該機関の運転状態が前記第1運転領域にある場合には前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を進角させる補正を行い、当該機関の運転状態が前記第2運転領域にある場合には前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を遅角させる補正を行うのがよい。
【0057】
記第1運転領域では、高セタン価燃料の噴射供給の時期が遅すぎることによって過早着火が起こり、前記第2運転領域では、高セタン価燃料の噴射供給の時期が早すぎることによって過早着火が起こる。上記の方法によれば、当該機関の運転状態が何れの領域に属していても、過早着火が起こった場合、これを効果的に解消することができる。
【0058】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を車載内燃機関に適用した一実施の形態について説明する。
【0059】
〔エンジンの基本構造及び機能〕
図1に示すように、エンジン1は、吸入行程、圧縮行程、爆発行程(膨張行程)及び排気行程の4サイクルを繰り返して出力を得る内燃機関である。エンジン1は、その内部に燃焼室(シリンダ)2を形成する。燃焼室2で発生する燃料の爆発力は、ピストン3及びコンロッド4を介してクランクシャフト(図示略)の回転力に変換される。また、燃焼室2には、吸気通路5の最下流部をなす吸気ポート5Aと、排気通路6の最上流部をなす排気ポート6Aとが設けられている。吸気ポート5Aと燃焼室2との境界は吸気弁5Bによって開閉される。また、排気ポート6Aと燃焼室2との境界は排気弁6Bによって開閉される。
【0060】
エンジン1は、第1燃料噴射弁10及び第2燃料噴射弁20を備える。第1燃料噴射弁10は、吸気ポート5Aに先端部(燃料の噴射口)を晒す。第1燃料噴射弁10は、高圧ポンプ(図示略)等によって加圧された低セタン価燃料(ガソリン)を、燃焼室2に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。また、第2燃料噴射弁20は、先端部(燃料の噴射口)を燃焼室2に晒す。第2燃料噴射弁20は、高圧ポンプ(図示略)等によって加圧された高セタン価燃料(軽油)を、燃焼室2に適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。
【0061】
エンジン1は、運転者によるアクセルペダル(図示略)の踏込量ACCに応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ(図示略)、クランクシャフト(図示略)の回転速度(エンジン回転数)NEを出力する回転速度センサ、及びエンジン1内を循環する冷却水の温度(冷却水温)THWに応じた信号を出力する温度センサ、吸気通路5を通じて燃焼室2に導入される空気の流量(吸入空気量)GAに応じた信号を出力するエアフロメータ等の各種センサを備える。各種センサの信号は、電子制御ユニット(Electronic Control Unit:ECU)30に入力される。
【0062】
ECU30は、CPU、RAM、ROM等からなる論理演算回路を備え、各種センサの信号に基づいてエンジン1の各種構成要素を統括制御する。例えば、ECU30は、エンジン1の運転状態に基づく第1燃料噴射弁10及び第2燃料噴射弁20の操作(燃料噴射制御)を行い、適宜の量の燃料を適宜のタイミングで燃焼室2に供給する。
【0063】
なお、本実施の形態における記述で、「燃料」という語は軽油及びガソリンの何れをも意味し、「燃料噴射」という語は、第1燃料噴射弁10を通じたガソリンの噴射と、第2燃料噴射弁20を通じた軽油の噴射との何れをも意味する。
【0064】
〔燃料噴射制御の概要〕
上述したように、エンジン1は、第1燃料噴射弁10を通じ吸気ポート5Aにガソリンを噴射する機能と、燃焼室2に軽油を噴射する機能とを併せ備える。
【0065】
ECU30は、エンジン1の第1の運転モードとして、吸気行程において吸気ポート5Aにガソリンを噴射し、圧縮行程において燃焼室2に軽油を噴射することによりエンジン1を燃焼させる運転モード(以下、複数燃料噴射モードという)を採用する。複数燃料噴射モードでは、吸入行程において吸気ポート5Aに噴射されるガソリンが、燃焼室2で略均一に拡散し且つ空気と十分に混合される(空気及びガソリンの予混合気が形成される)。次に、この予混合気が圧縮行程において圧縮され高温になったところで、燃焼室2に軽油が噴射される。すると、噴射された軽油の噴霧が自着火し、これを発端として燃焼室2の混合気全体が燃焼する。
【0066】
また、ECU30は、エンジン1の第2の運転モードとして、ガソリンの噴射(供給)を行わずに、軽油のみを噴射してエンジン1を燃焼させる運転モード(以下、単一燃料噴射モードという)を採用する。単一燃料噴射モードでは、一般に知られたディーゼルエンジンと同様に、燃焼室2で圧縮され高温となった空気に軽油を噴射し、自着火させる。
【0067】
複数燃料噴射モード及び単一燃料噴射モードは、刻々と変化するエンジン1の運転状態に応じ、選択的に使い分けられる。
【0068】
図2は、本実施の形態にかかる燃料噴射制御の実行に際し、運転モードを選択し、また軽油の基本噴射量を決定するために用いられるマップを示す略図である。同図2に示すように、マップ上には、エンジン負荷LDとエンジン回転数NEとによって規定される4つの運転領域A1,A2,A3,ATRが設定される。運転領域A1はいわゆる低負荷・低回転領域である。エンジン1の運転状態が領域A1にある場合、単一燃料噴射モード(軽油のみの噴射)が採用される。また、運転領域A2はいわゆる中負荷・中回転領域であり、運転領域A3は高負荷・高回転領域である。遷移領域ATRは、運転領域A2及び運転領域A3の境界領域である。エンジン1の運転状態が領域A2、A3又はATRにある場合、複数燃料噴射モード(軽油及びガソリンの噴射)が採用される。
【0069】
また、一燃焼サイクルあたりの軽油の噴射量及びガソリンの噴射量は、運転領域に応じて異なる。
【0070】
〔軽油噴射量及びガソリン噴射量の関係〕
例えば図2中の直線Lに沿ってエンジンの運転状態(回転数NE及び負荷LD)が変化する場合、エンジン負荷LDの変化に対応し、軽油の噴射量及びガソリンの噴射量は図3(a)に示すように変化する。
【0071】
同図3(a)に示すように、エンジン負荷LDが所定値LD1未満である場合には(領域A1では)単一燃料噴射モードが採用され(軽油のみが噴射され)、エンジン負荷LDが所定値LD1以上である場合には(領域A2、ATR及びA3では)複数燃料噴射モードが採用される(軽油及びガソリンが噴射される)。また、軽油の噴射量は、領域A1ではエンジン負荷LDの上昇に伴って単調に増大するように制御され、領域A2、ATR及びA3ではエンジン負荷LDの上昇に伴って単調に減少するように制御される。一方、領域A2、ATR及びA3において、ガソリンの噴射量は単調に増大するように制御される。なお、図3(b)に示すように、ガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合は、複数燃料噴射モードが採用される全領域で、エンジン負荷LDの上昇に伴って単調に減少するように制御される。
【0072】
〔軽油の噴射時期〕
エンジン1では、燃焼室2へ軽油が噴射され、自着火することによって燃焼が引き起こされる。また、噴射された軽油が自着火に至るまでの着火遅れ時間は、エンジン1の運転状態によって異なる。このため、エンジン1の着火時期は、エンジン1の運転状態に応じて軽油の噴射時期(噴射開始時期に相当するクランク角)を変更することにより、制御される。
【0073】
例えば図2中の直線Lに沿ってエンジンの運転状態(回転数NE及び負荷LD)が変化する場合、エンジン負荷LDの変化に対応し、軽油の噴射時期は図4(a)及び図4(b)に示すように変化する。なお、図4(b)は、図4(a)の一部を横軸方向に拡大した図である。
【0074】
同図4(a)に示すように、軽油の噴射時期は、エンジン負荷LDが所定値LD2未満である場合(領域A1及びA2では)、エンジン負荷LDが略「0」である条件に対応するBTDC40°(ピストン3が圧縮上死点前40°にあるタイミング)を最も遅角側の値とし、エンジン負荷LDの上昇に伴って単調に進角するように制御される。
【0075】
また、エンジン負荷LDが所定値LD3以上である場合(領域A3では)、軽油の噴射時期は、約BTDC10°を最も遅角側の値とし、エンジン負荷LDの上昇に伴って単調に進角するように制御される。
【0076】
一方、図4(b)に示すように、エンジン負荷LDが所定値LD2以上LD3未満である場合(遷移領域ATRでは)、軽油の噴射時期は、BTDC60°を最も進角側の値、BTDC10°を最も遅角側の値とし、エンジン負荷LDの上昇に伴って単調に遅角するように制御される。そして特に、エンジン負荷LDが所定範囲にある条件下で軽油の噴射時期が所定範囲にならないようにする(本実施の形態では、エンジン負荷LDがLDx近傍にある条件で軽油の噴射時期がBTDC30°〜40°の範囲にならないようにする)。具体的には、遷移領域ATRにおいて、エンジン負荷LDの上昇に応じて軽油の噴射時期を遅角させる場合には、エンジン負荷LDがLDxを通過する時点で軽油の噴射時期をαからβへ不連続に変更する。また、エンジン負荷LDの下降に応じて軽油の噴射時期を進角させる場合には、エンジン負荷LDがLDxを通過する時点で軽油の噴射時期をβからαへ不連続に変更する。
【0077】
〔各運転領域の特性〕
[領域A1]
領域A1では、エンジン1が低負荷又は低回転の状態にあり、燃料の着火性が低いため、燃料として、軽油のみを用いる。とくに、燃焼室2の圧力及び温度が最大となるタイミング(BTDC0°近傍)に比べ、比較的早期に(本実施の形態では、BTDC約40°を最遅角の値に設定)燃料(軽油)を噴射する(図3(a)参照)。この結果、早期に噴射された軽油にとって、燃焼室2で均一に拡散する機会が与えられ、十分な着火性が確保される。
【0078】
また、エンジン負荷LD又はエンジン回転数NEの上昇に伴って燃料(軽油)の噴射量は増大するが、本実施の形態において第2燃料噴射弁20に供給される軽油の圧力は一定である。このため、エンジン負荷LD又はエンジン回転数NEの上昇に伴って軽油の噴射時期を進角させ、第2燃料噴射弁20の開弁時間を長くする制御を行う。
【0079】
[領域A2]
領域A2では、エンジン負荷LD又はエンジン回転数NEの上昇に伴い、必要となる燃料の噴射量がさらに増大する。しかし、領域A2では、領域A1に比べ燃焼室2の温度や圧力が高くなるため、過早着火が発生し易くなる。ここで、過早着火とは、着火遅れ時間が経過する前に何らかの理由で軽油が着火を開始し、燃焼室2の混合気が不安定な燃え方をする現象をいう。領域A1よりも過早着火の起きやすくなる領域A2では、圧縮行程における軽油の噴射に加え、吸気行程においてガソリンを噴射するように制御する。そして、エンジン負荷LD又はエンジン回転数NEの上昇に伴って軽油の噴射量を減少させる一方でガソリンの噴射量を増大させることにより(ガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を減少させつつ)、総燃料噴射量を増大する制御を行う(図3(a)及び図3(b)参照)。また、軽油の噴射時期は、エンジン負荷LD又はエンジン回転数NEの上昇に併せて、領域A1に比べ緩やかな変化率で進角させるのが、噴射された軽油の着火時期を一定に保持する上で好ましい(図4(a)参照)。
【0080】
[領域A3]
領域A3では、領域A2に比べ燃焼室2の温度や圧力がさらに高くなる。この結果、領域A2における制御のように、エンジン負荷LD又はエンジン回転数NEの上昇に併せて、軽油の噴射時期を進角させ、且つ、ガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を減少させた場合、軽油の噴射量が減少し、自着火に必要な最低限度に近づいても、過早着火が生じる。
【0081】
そこで、領域A3では、領域A2に比べて軽油の噴射時期を大幅に遅角させ、ピストン3が圧縮上死点近傍にあり燃焼室2の圧力及び温度が最も高い時期(例えばBTDC0°〜10°)において軽油を噴射する(図4(a)参照)。この場合、噴射された軽油は速やかに着火するが(着火遅れ自体は短いが)、過早着火のように燃焼が不安定になる異常は発生しない。ちなみに、領域A1や領域A2においては、エンジン1の温度が低く軽油の着火性が低いため、BTDC0°〜10°で軽油を噴射すると、燃焼が不安定になったり、失火が起きやすくなったりする。
【0082】
なお、軽油及びガソリンの噴射量の調整に関しては、領域A3においても領域A2と同様、エンジン負荷LD又はエンジン回転数NEの上昇に伴ってガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を減少させつつ、総燃料噴射量を増大する制御を行う(図3(a)及び図3(b)参照)。
【0083】
[遷移領域ATR]
領域A2においては、比較的早期に軽油が噴射されるため、噴射された軽油は燃焼室2で適度に分散(予混合)した後、分散した軽油の噴霧が複数の核となって自着火する。この結果、燃焼室2の混合気が安定して燃焼する。また、領域A3においては、比較的遅い時期、言い換えると燃焼室2の圧力及び温度が高い条件下で軽油が噴射されるため、軽油は、噴射されつつ瞬時に自着火する。このような場合にも、燃焼室2の混合気は安定して燃焼する。
【0084】
ところが、遷移領域ATRにおいて、軽油の噴射時期を両者間で連続的に遷移させた場合、噴射された軽油の噴霧が不均一に拡散した状態で自着火し、過早着火する現象が起きる領域(以下、過早着火発生帯という)を通る。
【0085】
そこで本実施の形態では、遷移領域ATRにおいて、軽油の噴射時期が過早着火発生帯に入ることを回避するために、以下のような制御を行う。すなわち、基本的には領域A2及び領域A3間において、軽油の噴射時期を直線で補間するように制御を行う一方、エンジン負荷LDが特定値LDxを通過する際、軽油の噴射時期をαからβ、又はβからαに不連続に変更する(図4(b)参照)。
【0086】
なお、軽油及びガソリンの噴射量の調整に関しては、領域ATRにおいても領域A2,A3と同様、エンジン負荷LD又はエンジン回転数NEの上昇に伴ってガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を減少させつつ、総燃料噴射量を増大する制御を行う(図3(a)及び図3(b)参照)。
【0087】
〔制御手順の概略〕
以上説明した本実施の形態の燃料噴射制御について、その具体的な手順を説明する。
【0088】
図5には、エンジン1の運転中、ECU30を通じて周期的に実行される燃料噴射制御ルーチン(メインルーチン)の概略を示す。
【0089】
本ルーチンにおいて、ECU30は先ずステップS101で、アクセルペダルの踏込量ACC、エンジン回転数NE、冷却水温THW等の情報を取得する。
【0090】
ステップS102においてECU30は、エンジン1の始動後、所定期間(数秒〜数分を設定)以内であるか(エンジン1の始動時であるか)否かを判断する。また、ステップS103においてECU30は、冷却水温THWが所定値(例えば70℃)以下であるか(暖機完了前であるか)否かを判断する。
【0091】
ステップS102,S103での判断が何れも否定である場合、ECU30は、エンジン1の始動後及び暖機後の状態に特化した制御手順(S104〜S108)に従う。一方、ステップS102,103のうち少なくとも一方での判断が肯定である場合、エンジン1の始動時又は暖機完了前の状態に特化した制御手順(S200)に従う。
【0092】
ステップS104においてECU30は、マップ(図2)を参照し、エンジン1の運転状態が属する領域(マップ上の座標)に対応する数値として、軽油の基本噴射量QDB及び基本噴射時期CADB、並びにガソリンの基本燃料噴射量QGB及び基本噴射時期CADBを決定する。
【0093】
ステップS105においては、予め用意されたマップを参照し、軽油の基本噴射量QDBを補正するためのフィードフォワード補正値(以下、FF補正値という)を決定する。本実施の形態では、FF補正値として、エンジン1の温度に対応する温度対応補正値kQD1と、エンジン1の運転状態の過渡的な変化に対応する過渡対応補正値kQD2とを採用する。
【0094】
ステップS106においてECU30は、軽油の基本噴射量QDB及び基本噴射時期CADBを補正するためのフィードバック補正値(以下、FB補正値という)を決定する。本実施の形態では、FB補正値として、エンジン1の失火に対応する失火対応補正値kQD3,kCAD3と、軽油の過早着火に対応する過早着火対応補正値kQD4,kCAD4とを採用する。なお、補正値kQD3,kQD4は基本燃料噴射量QDBを補正するために用いられ、補正値kCAD3,kCAD4は基本燃料噴射時期CADBを補正するために用いられる。
【0095】
ステップS107においてECU30は、ステップS104で決定した軽油の基本噴射量QDB及び基本噴射時期CADBに、FF補正値(kQD1,kQD2)及びFB補正値(kQD3,kCAD3,kQD4,kCAD4)を乗じ、軽油の噴射量QD及び噴射時期CADを決定する。また、ガソリンの噴射量QG及び噴射時期CAGを決定する。つまりステップS107では、軽油及びガソリンの噴射量及び噴射時期について最終的な調整を行う。
【0096】
ステップS108においてECU30は、軽油の噴射量QD及び噴射時期CAD、並びにガソリンの噴射量QG及び噴射時期CAGが、今回のルーチンで決定された値になるように、第1燃料噴射弁10及び第2燃料噴射弁20の操作等を行う。
【0097】
ステップS108又はステップ200の処理を経た後、ECU30は本ルーチンを一旦抜ける。
【0098】
次に、上記メインルーチンのうち、FF補正値を算出するためのステップS105、FB補正値を算出するためのステップS106、軽油及びガソリンの噴射量及び噴射時期の最終調整を行うためのステップS107、第1燃料噴射弁10及び第2燃料噴射弁20の操作等を行うためのステップS108、エンジン1の始動時又は暖機完了前に特化された処理を行うためのステップS200について、その内容を詳細に説明する。
【0099】
[S105(FF補正値の算出)]
例えば、エンジン1の温度が低くなると、燃焼室2に噴射される軽油の着火性が低下する。一方、ガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量を増大すると、燃焼室2に供給される燃料の着火性は、実質的に高まる。このためステップS105では、エンジン1の温度が低くなるほど、軽油の噴射量が増大するように、温度対応補正値kQD1を決定する。また、エンジン1の温度が高くなるほど、軽油の噴射量が減少するように、温度対応補正値kQD1を決定する。
【0100】
また例えば、運転者がアクセルペダルを強く踏み込むことによってエンジン1に要求されるトルクが増大すると、燃料噴射量(軽油及びガソリンの総噴射量)が増大し、この燃料噴射量の増大に併せてエンジン回転数NEや吸入空気量GAも増大する。このとき、燃料噴射量の増大に併せて吸入空気量も増大する必要がある。ところが、アクセルペダルの踏込動作に対し燃料の噴射量が速やかに応答するのに対し、吸入空気量は比較的緩慢に変化する。この結果、吸入空気量が不足し、過早着火が起きたり、排気中にスモークが発生したりする。
【0101】
このためステップS105では、エンジン1に要求されるトルクが過渡的に増大した場合、吸入空気量の不足分を考慮することにより、軽油の噴射量が減少するように過渡対応補正値kQD2を決定する。また、エンジン1に要求されるトルクが過渡的に減少した場合、吸入空気量の過剰分を考慮することにより、軽油の噴射量が増大するように過渡対応補正値kQD2を決定する。
【0102】
具体的には、例えばエアフロメータの出力信号に基づいて算出される吸入空気量の実測値GAと、アクセルの踏込量ACCとエンジン回転数NEとの関係に基づきマップ(図示略)を参照して算出される吸入空気量を推定値(目標値)GATRGとを把握し、両者の比率GA/GATRGを算出する。そして、比率GA/GATRGが「1.0」よりも小さい場合には、吸入空気量の不足分を考慮して過渡対応補正値kQD2を決定する。また、比率GA/GATRGが「1.0」よりも大きい場合には、吸入空気量の過剰分を考慮して過渡対応補正値kQD2を決定する。
【0103】
[S106(FB補正値の算出)]
ステップS106は、失火対応補正値kQD3,kCAD3を決定するためのプロセスと、過早着火対応補正値kQD4,kCAD4を決定するためのプロセスとを含む。
【0104】
失火対応補正値kQD3は、軽油の基本噴射量kQDを補正するためのパラメータであり、失火対応補正値kCAD3は、軽油の基本噴射時期CADを補正するためのパラメータである。補正値kQD3,kCAD3は、失火が発生した場合、これを速やかに解消する役割を担う。また、過早着火対応補正値kQD4は、軽油の基本噴射量QDBを補正するためのパラメータであり、過早着火対応補正値kCAD4は、軽油の基本噴射時期CADを補正するためのパラメータである。補正値kQD4,kCAD4は、燃焼室2に噴射された軽油が過早着火した場合、これを速やかに解消する役割を担う。
【0105】
先ず図6に、失火対応補正値kQD3,kCAD3を決定するためのプロセス(サブルーチンS106(1))を示す。
【0106】
サブルーチンS106(1)に処理を移行すると、ECU30は先ず失火の有無を判断する(S106A)。失火の有無は、例えばエンジン回転数NEの単位時間当たりの変動幅大きさに基づいて判定すればよい。また、圧力センサ等を用いて燃焼室2の圧力をモニタし、その圧力の単位時間当たりの変動幅の大きさに基づいて判定するようにしてもよい。
【0107】
失火が起きた場合(S106Aの判断が肯定である場合)、ECU30はガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を所定量増大させる失火対応補正値kQD3を算出し、さらに軽油の噴射時期を所定量遅角させる失火対応補正値kCAD3を算出した上で(S106B)、サブルーチンS106(1)を抜ける。
【0108】
一方、失火が起きていない場合(S106Aの判断が否定である場合)、ECU30は何ら処理を行うことなくサブルーチンS106(1)を抜ける。この場合、前回のルーチンで採用した失火対応補正値kQD3,kCAD3を、今回のルーチンにおいて再度採用する。
【0109】
このような制御構造を採用することにより、エンジン1の運転中に失火が起きた場合、失火が続く限り、軽油の噴射量の割合が所定量ずつ増大し、また軽油の噴射時期が所定量ずつ遅角する。
【0110】
サブルーチンS106(1)を抜けた後、ECU30は、図7に示すサブルーチンS106(2)に処理を移行する。
【0111】
サブルーチンS106(2)において、ECU30は先ず過早着火の有無を判断する(S106C)。そして、過早着火が起きたと判断した場合、メインルーチンのステップS107で決定される軽油の噴射量QDが下限値(軽油が自着火するために必要な最小量)を上回っているか否かを判断する(106D)。
【0112】
ステップS106Dでの判断が肯定である場合、ECU30はステップS106Eに進み、ガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を所定量減少させる過早着火対応補正値kQD4を算出した上で、サブルーチンS106(2)を抜ける。この場合、過早着火対応補正値kCAD4としては、前回のルーチンで採用した値を最新値として再度採用する。
【0113】
一方、ステップS106Dでの判断が否定である場合、ECU30はステップS106Fに進み、エンジン1の運転状態が領域A3(図2参照)に属するか否かを判断する。
【0114】
エンジン1の運転状態が、領域ATR内に存在する所定の境界線BLよりも領域A3側に属する場合(高負荷・高回転領域に属する場合)、ECU30は軽油の噴射時期を所定量遅角させる過早着火対応補正値kCAD4を算出した上で(S106G)、サブルーチンS106(2)を抜ける。この場合、過早着火対応補正値kQD4としては、前回のルーチンで採用した値を最新値として再度採用する。一方、エンジン1の運転状態が、境界BLよりも領域A1,A2側に属する場合(低中負荷・低中回転領域に属する場合)、ECU30は軽油の噴射時期を所定量進角させる過早着火対応補正値kCAD4を算出した上で(S106H)、サブルーチン106(2)を抜ける。この場合も、過早着火対応補正値kQD4としては、前回のルーチンで採用した値を最新値として再度採用する。
【0115】
なお、ステップS106において、過早着火は起きていないと判断した場合、ECU30は、何ら演算処理を行うことなく、サブルーチン106(2)を抜ける。この場合、前回のルーチンで採用した過早着火対応補正値kQD4,kCAD4を、最新値として再度採用する。
【0116】
上記サブルーチン106(2)では、過早着火が起きた場合、先ずガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を徐々に減少させる処理を行う。軽油の噴射量の割合が減少するほど過早着火が起き難くなるためである。しかしその反面、軽油の噴射量が減少すると、軽油の着火性が低下し、遂には失火が起きてしまう。このため、軽油の噴射量が所定の下限値以下であると判断された場合、軽油の噴射量は減少させずに、軽油の噴射時期を変更することにより過早着火を抑制する。図8(a)に示すように、本実施の形態にかかる燃料噴射制御の実行中には、エンジン1の全運転領域に亘り、軽油の噴射時期が過早着火発生帯の進角側(領域ATRの一部、及び領域A1,A2)又は遅角側(領域ATRの一部、及び領域A3)に設定される。そして多くの場合、何らかの原因で過早着火発生帯が拡大する等し、軽油の噴射時期が過早着火発生帯に入ることにより、過早着火が起きてしまうことが発明者らによって確認されている。
【0117】
そこで、本実施の形態では、軽油の噴射量を減少させることができない条件下で過早着火が起きている(継続している)場合、軽油の噴射時期が過早着火発生帯から離れるように(図8(a)中に矢印で示す)、フィードバック制御を行う。なお、先の図4(b)において説明したように、遷移領域ATR内には、軽油の噴射時期を不連続に変化させるエンジン負荷の特定値LDxが存在する。軽油の噴射時期を進角させるのか、遅角させるのかを判断するための境界線BLは、この特定値LDxと、同じく遷移領域ATR内において軽油の噴射時期を不連続に変化させるエンジン回転数NEとによって規定される座標(NEx,LDx)の集まりである(図8(a)及び図8(b))。
【0118】
[S107(ガソリンの噴射量の調整等)]
ステップS107では、ガソリンの噴射量の調整(基本噴射量QGBの補正)等を行った上で、軽油の噴射量QD及び噴射時期CAD、並びにガソリンの噴射量QG及び噴射時期CAGを決定する。
【0119】
エンジン1は、2種の燃料を燃焼させることで、要求されるトルクに見合った熱エネルギーを発生させる。このため、過早着火やスモークを抑制するために軽油の噴射量(体積量)を変更(補正)する場合、この補正に併せて、ガソリンの噴射量(体積量)を調整する必要がある。つまり、軽油の噴射量を増大させる場合にはガソリンの噴射量を減少させ、軽油の噴射量を減少させる場合にはガソリンを増大させる必要がある。このとき、軽油とガソリンとでは、燃焼による単位量当たり発熱量が異なるため、軽油の噴射量の減少分(増大分)をガソリンの噴射量の増大分(減少分)に加算(乗算)しただけでは、軽油及びガソリンの燃焼によって発生する熱エネルギーの総和が変化してしまう。そこで、本実施の形態では、軽油の燃焼による発熱量と、ガソリンの燃焼による発熱量との違いを考慮して、ガソリンの噴射量QGを算出する。
【0120】
ガソリンの噴射量QGは、例えば以下の手順に従って算出する。
【0121】
先ず、軽油の軽油の噴射量QDを決定すべく基本噴射量QDBに乗算される補正値kQDを、各補正値kQD1,kQD2,kQD3,kQD4の関数として算出する(式(1))。
【0122】
kQD=f(kQD1,kQD2,kQD3,kQD4)
…(1)
次に、補正値kQDを基本噴射量QDBに乗算し、軽油の噴射量QDを算出する(式(2))。
【0123】
QD=kQD×QDB
…(2)
次に、軽油の基本噴射量QDBを補正することにより増大する発熱量ΔHを算出する(式(3))。
【0124】
ΔH=(kQD−1)×QDB×ρD×HD
…(3)
ただし、
ρD:軽油の比重
HDB:単位体積量(例えば1mm^3)の軽油の燃焼による発熱量
次に、発熱量ΔHに相当するガソリンの量(体積量)を、ガソリンの基本噴射量QGBから減算すべき補正値ΔQGとして算出する(式(4))。
【0125】
ΔQG=ΔH/(ρG×HGB)
…(4)
ただし、
ρG:ガソリンの比重
HGB:単位体積量(例えば1mm^3)のガソリンの燃焼による発熱量
次に、ガソリンの基本噴射量QGBから補正値ΔQGを減算することにより、ガソリンの噴射量QGを算出する(式(5))。
【0126】
QG=QGB−ΔQG
…(5)
[S108(燃料噴射の実行)]
ステップ(サブルーチン)S108においては、軽油の噴射量QD及び噴射時期CAD、並びにガソリンの噴射量QG及び噴射時期CAGが、今回のルーチンで決定された値にに収束するように、第1燃料噴射弁10及び第2燃料噴射弁20の操作等を行う。このときECU30は、エンジン1の運転状態を制御する他のルーチンの実行に同期し、(1)軽油の噴射量を変更するための処理、(2)軽油の噴射時期を変更するための処理、及び(3)他のルーチンを通じて行われる処理に、優先順位を設ける。ちなみに、本実施の形態では、エンジン1の排気還流(Exhaust Gas Circulation:EGR)率を変更するための処理が、他のルーチンを通じて行われる処理に該当する。
【0127】
図9には、燃料噴射制御ルーチン(図5)のうち、ステップS108における処理の詳細(サブルーチン)を示す。サブルーチンS108に処理を移行すると、ECU30はステップS108Aにおいて、エンジン1の運転状態が遷移領域ATRに属するか否かを判断する。そしてその判断が肯定である場合、当該領域ATR内において、エンジン1の運転状態は領域A2から領域A3に移行しているのか(S108B)、領域A3から領域A2に移行しているのか、或いは任意の位置(例えば、図2における任意の座標)に止まっているのか(S108C)を判別する。
【0128】
エンジン1の運転状態が遷移領域ATRに属しない場合、又は遷移領域ATR内の任意の位置に止まっている場合、ECU30は今回算出した軽油の噴射量QD及び噴射時期CAD、並びにガソリンの噴射量QG及び噴射時期CAGを直ちに採用して燃料噴射を実行する(S108D)。
【0129】
一方、エンジン1の運転状態が遷移領域ATRに属し、且つ、領域A2から領域A3に移行している場合、ECU30は、(A)軽油の噴射時期の遅角と、(B)EGR率の減少と、(C)軽油の噴射量の割合の減少とが、(A)→(B)→(C)の優先順位に従って行われるように、第1燃料噴射弁10、第2燃料噴射弁20、その他のエンジン1の構成要素を制御する(S108E)。また、(B)→(A)→(C)の優先順位に従って行われるように、第1燃料噴射弁10、第2燃料噴射弁20、その他のエンジン1の構成要素を制御してもよい。
【0130】
また一方、エンジン1の運転状態が遷移領域ATRに属し、且つ、領域A3から領域A2に移行している場合、ECU30は、(D)軽油の噴射量の割合の増大と、(E)軽油の噴射時期の進角と、(F)EGR率の増大とが、(D)→(E)→(F)の優先順位に従って行われるように、第1燃料噴射弁10、第2燃料噴射弁20、その他のエンジン1の構成要素を制御する(S108F)。また、(D)→(F)→(E)の優先順位に従って行われるように、第1燃料噴射弁10、第2燃料噴射弁20、その他のエンジン1の構成要素を制御してもよい。
【0131】
なお、EGR率を変更する手段としては、例えばエンジン1の吸気通路及び排気通路間を連通するEGR通路と、同通路の通路面積を変更する制御弁とを備えた周知のEGRシステム(図示略)を利用することができる。また、吸気弁5B及び排気弁6Bの動作特性を可変とするこれも周知の可変動弁システム(バルブタイミング可変システムやバルブリフト量可変システム)等を利用し、実質的にEGR率(内部EGR量)を変更することもできる。
【0132】
ステップS108D,S108E,S108Fのうち何れかの処理を経た後、ECU30はメインルーチン(図5)に戻る。
【0133】
[S200(始動時又は暖機完了前の制御)]
エンジン1が始動して所定期間が経過する前、又はエンジン1が十分に暖機されていない場合、上記ステップS104〜S107における一連の処理(図5)に替え、ステップS200においてECU30は以下の処理を行う。
【0134】
図10には、燃料噴射制御ルーチン(図5)のうち、ステップS200における処理の詳細(サブルーチン)を示す。
【0135】
サブルーチンS200に処理を移行すると、ECU30は、先ずステップS200A及びステップS200Bを通じ、エンジン1の冷却水温THWが、予め設定された3区分(1)「THW≦0℃」、(2)「0℃<THW≦40℃」、(3)「40℃<THW」のうち、何れの区分に属するのかを判断する。そして、ECU30は、各区分に対応するように予め設定されたマップ(図示略)を参照し、各温度条件に特化した燃料噴射制御を行う。
【0136】
先ず、冷却水温THWが(1)「THW≦0℃」の区分に属する場合、ECU30はガソリンの噴射を行わず、軽油のみを噴射する制御を行う。このとき、噴射時期を10〜20°BTDCの間で制御し、且つ、例えばエンジン負荷LD又はエンジン回転数NEが大きくなるほど噴射時期を進角させつつ軽油の噴射量を増大させるのが好ましい(S200C)。
【0137】
また、冷却水温THWが(2)「0℃<THW≦40℃」の区分に属する場合、ECU30は軽油及びガソリンを噴射する制御を行う。このとき、軽油の噴射時期を10〜20°BTDCの間で制御し、且つ、例えばエンジン負荷LD又はエンジン回転数NEが大きくなるほどその噴射時期を進角させ総燃料噴射量を増大させるのが好ましい。また、例えばエンジン負荷LD又はエンジン回転数NEが大きくなるほどガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を増大させるのが好ましい(S200D)。
【0138】
また、冷却水温THWが(3)「40℃<THW」の区分に属する場合、ECU30は軽油及びガソリンを噴射する制御を行う。このとき、軽油の噴射時期を、40〜60°BTDCの間で制御し、且つ、例えばエンジン負荷LD又はエンジン回転数NEが大きくなるほどその噴射時期を進角させ総燃料噴射量を増大させるのが好ましい。また、例えばエンジン負荷LD又はエンジン回転数NEが大きくなるほどガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を増大させるのが好ましい(S200E)。
【0139】
〔実施の形態に基づく作用効果〕
このように、本実施の形態にかかるエンジン1の運転制御方法、又はそのような運転制御方法を採用する装置によれば、以下の作用効果を奏することができる。
【0140】
(A)エンジン1の負荷LD及び回転数NEに基づいて区画される運転領域A1,A2,ATR,A3のうち、パラメータLD,NEが相対的に小さな値となる領域A1では、着火性の高い軽油のみを燃焼に供し、パラメータLD,NEが相対的に大きな値となる領域A2,ATR,A3では、着火性の高い軽油、及び着火性が低く予混合気を形成しやすいガソリンの双方を燃焼に供するとともに、パラメータLD,NEが大きくなるほど(言い換えれば、要求トルクが大きくなるほど)ガソリンの供給量に対する軽油の供給量の割合を減少させる制御を行う。
【0141】
これにより、領域A1においては、着火性の高い軽油を用いることにより、失火の懸念が小さくなる。また、領域A1では過早着火の懸念が小さいため、軽油を比較的早期に(例えば40°BTDCよりも進角側で)噴射し、燃焼に先立ってより均一に混合させることができる。これにより、排気特性を向上させることができる。
【0142】
一方、パラメータLD,NEが相対的に大きな値となる領域A2,ATR,A3では、軽油及びガソリンの双方を燃焼に供するとともに、パラメータLD,NEが大きくなるほど、ガソリンの噴射量に対する軽油の噴射量の割合を減少させ、失火の防止と過早着火の防止との両立を図りつつ、優れた燃費特性や排気特性を有する燃焼形態、つまり、ガソリンの予混合気に軽油を噴射し自着火させる燃焼形態を採用する。
【0143】
(B)また、燃料全体の着火時期を決定づける軽油の噴射時期QDに関し、以下の制御を行う。すなわち、エンジン1の負荷LD及び回転数NEに基づいて区画される運転領域A1,A2,ATR,A3のうち、パラメータLD,NEが相対的に小さな値となる領域A1,A2,では、パラメータLD,NEが大きくなるほど噴射時期CADを進角し、ピストン3が圧縮上死点に接近する前(燃焼室2の温度や圧力が上昇する前)に軽油の噴霧の分散を促し、過早着火を防止する。
【0144】
一方、エンジン1の運転状態が領域A3に移行すると(燃焼室2の圧力や温度がさらに上昇すると)、噴射時期CADをどれだけ早めたとしても、過早着火が生じてしまう。このため、燃費特性や排気特性としては劣るものの、過早着火の防止を優先して図るべく、軽油の噴射時期CADを圧縮上死点近傍まで遅角する。
【0145】
このように、失火防止を優先する領域A1や、過早着火着火防止を優先する領域A3を設定することにより、燃費特性や排気特性の優れた領域(ガソリンによって形成された予混合気中に軽油を噴射し、自着火させる運転モードを採用する領域)A2を拡大することが容易になる。この結果、エンジン1の設計自由度が大きくなり、例えば自着火用の燃料として軽油を用いながら、通常のディーゼルエンジンよりも圧縮比を低く設定することが容易になり、エンジンを小型化、高出力化することができる。
【0146】
なお、本実施の形態では、エンジン1の負荷LD及び回転数NEに基づいて区画される運転領域を設定した。これに替え、例えばエンジン1のトルク、出力、総燃料噴射量、又は発熱量等のパラメータに基づいて区画される運転領域を設定してもよい。
【0147】
(C)また、領域A2及び領域A3間の遷移領域ATRにおいては、特定の条件下で軽油の噴射時期CADを不連続に変更する。これにより、軽油の噴射時期CADを十分に進角させることによって過早着火着火を防止する制御から、軽油の噴射時期CADを十分に遅角させることによって過早着火を防止する制御へ制御方式を切り替える際に起きる過早着火を確実に防止することができる。
【0148】
例えば、領域A2から領域A3への移行時(要求トルクが増大した場合)、燃料の総供給量を増大させるとともにEGR率を低下させる制御を行うことにより、排気中におけるスモークの発生が抑制される。とくに、本実施の形態では、EGR率を低下させる操作を燃料の総供給量の増大に先立って(優先して)行うことにより、排気中におけるスモークの発生が一層効果的に抑制される。また、本実施の形態では、領域A2から領域A3への移行時において、軽油の噴射時期CADの遅角操作を、燃料の総供給量の増大に先立って(優先して)行うように制御を行う。これにより、過早着火が優先的に防止される。
【0149】
また、領域3から領域2への移行時(要求トルクが減少した場合)、燃料の総供給量を減少させるとともにEGR率を増大させる制御を行うことにより、排気中のNOx濃度の上昇が抑制される。とくに本実施の形態では、燃料の総供給量の減少を、EGR率を増大させる操作に先立って(優先して)行うことにより、排気中におけるNOx濃度の上昇が一層効果的に抑制される。また、本実施の形態では、領域A3から領域A2への移行時において、燃料の総供給量の減少を、軽油の噴射時期CADの進角操作に先立って(優先して)行うにように制御を行う。これにより、過早着火が優先的に防止される。
【0150】
(D)また、冷却水温THWが低いほど、ガソリンの噴射量QGに対する軽油の噴射量QDの割合を増大する補正を行う。これにより、失火や過早着火を抑制するために、より信頼性の高い制御を行うことができる。なお、冷却水温THWに限らず、エンジン1の温度を代表する他のパラメータ(例えば排気通路6内の温度等)を用いて、同様の制御を行うこともできる。
【0151】
(E)また、吸入空気量の実測値GAと推定値(目標値)GATRGとの比率GA/GATRGに応じて、ガソリンの噴射量QGに対する軽油の噴射量QDの割合を補正する。これにより、エンジン1のトルクや出力の過渡的な変化に対する吸入空気量の応答遅れ(燃焼室2に供給される空気の不足分又は過剰分)を相殺することができる。よって、軽油の着火時期と、燃料の燃焼状態とをより緻密に制御することができる。なお、吸入空気量の実測値GAと推定値(目標値)GATRGとの比率GA/GATRGに限らず、エンジン1の要求トルク、又は出力の変化量を反映する他のパラメータに基づき、ガソリンの噴射量QGに対する軽油の噴射量QDの割合を補正してもよい。
【0152】
(F)また、軽油の基本噴射量QDBの補正値kQDを算出した後、この補正値kQDによって軽油の噴射量がQDが変更されても、エンジン1の燃焼に供される燃料(ガソリン及び軽油)の総発熱量がエンジン1に要求される出力(トルク)に対応した値となるように、ガソリンの噴射量QGを調整する(補正値ΔQGを採用する)。これにより、失火や過早着火を抑制すべく軽油の噴射量QDを補正しつつ、エンジン1のトルクや出力を緻密に制御することができる。
【0153】
(G)当該機関の低温始動時には実質的に前記高セタン価燃料のみを前記燃焼室に噴射供給し且つその噴射供給の時期を当該機関の圧縮上死点前10°〜20°程度とする一方、当該機関の常温始動時には前記高セタン価燃料及び前記低セタン価燃料を供給し且つ前記高セタン価燃料の噴射供給時期を当該機関の圧縮上死点前10°〜20°程度とするのが好ましい。
【0154】
(H)また、エンジン1の暖機が完了した条件とは別途に、その燃焼状態や軽油の着火性が低下する暖機完了前の条件に特化し、燃料の着火性の向上を優先して図る制御を行う。これにより、低温始動時等における失火を効果的に防止することができる。
【0155】
(I)また、エンジン1の失火の有無をモニタし、これを検出した場合、フィードバック制御を行うことにより失火を速やかに解消する。
【0156】
(J)さらに、エンジン1の過早着火の有無をモニタし、これを検出した場合、フィードバック制御を行うことにより過早着火着火を済み焼くに解消する。より具体的には、過早着火が継続する限り、軽油の噴射量を減少させつつ、軽油の噴射時期が過早着火発生帯から離脱するようにその補正を行う。
【0157】
このとき、着火源となる軽油の噴射量を予め設定された下限値未満にはしないため、失火を確実に防止することができる。
【0158】
また、過早着火を解消するためのフィードバック制御の一環として行う軽油の噴射供給の時期の補正に際し、エンジン1の運転状態が属する領域に応じ、性質の異なる補正値kCAD4を採用する。つまり、エンジン1の運転状態が領域ATR内に存在する所定の境界線BLよりも領域A3側に属する場合には、軽油の噴射時期を遅角させる制御を行い、エンジン1の運転状態が境界BLよりも領域A1,A2側に属する場合には軽油の噴射時期を進角させる制御を行う。これにより、軽油の噴射時期が速やかに早期着火発生帯(図8参照)から離脱できる。
【0159】
なお、本実施の形態では、各パラメータQD,QG,CAD,CAGの制御に関し、主にエンジン1の負荷LDや回転数NEが大きくなる場合について説明した。これに対し、エンジン1の負荷LDや回転数NEが小さくなる場合、ECU30は、各パラメータQD,QG,CAD,CAGの数値が逆方向に変化する制御を実行する。
【0160】
(ハードウエア構成の変形例)
図11には、上記実施の形態にかかる制御構造を適用することのできるハードウエア構成の変形例を示す。すなわち、図11に示すエンジン1´の如く、吸気ポート5Aにガソリンを噴射供給する第1燃料噴射弁10(図1)に替え、燃焼室2に直接ガソリンを噴射する燃料噴射弁10´を採用してもよい。図11の構成は、燃料噴射弁の装着部位における耐圧性を確保する必要が生じる等の観点からは、図1の構成より不利であるが、ガソリンの噴射時期をより高い自由度で制御することができる等の観点からは、図1の構成よりも有利である。
【0161】
以下、上記実施の形態から把握される請求項にかかる発明以外の技術思想について、その効果とともに記載する。
【0162】
低セタン価燃料を供給して内燃機関の燃焼室に予混合気を形成する低セタン価燃料供給手段と、高セタン価燃料を前記燃焼室に噴射供給する高セタン価燃料供給手段とを備えた内燃機関において、当該機関の出力、トルク、負荷、総燃料供給量、発熱量及び回転数のうち、何れかのパラメータに基づいて特定される3つの運転領域として、前記パラメータが最も小さな値となる領域、前記パラメータが最も大きな値となる領域、及び前記パラメータが中間の値となる領域に対応する運転制御を行う方法であって、前記パラメータが最も小さな値となる領域では、実質的に高セタン価燃料のみを噴射供給し、前記パラメータが中間の値となる領域と、前記パラメータが最も大きな値となる域とでは、低セタン価燃料及び高セタン価燃料を供給し、且つ前記パラメータが大きくなるほど低セタン価燃料の供給量に対する高セタン価燃料の供給量の割合を減少させ、且つ前記パラメータが大きくなるほど前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を進角させ、さらに前記パラメータが最も大きな値となる領域では、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を所定値よりも遅角側にすることを特徴とする内燃機関の運転制御方法。
【0163】
このような方法によれば、予混合された燃料の自着火に基づく機関燃焼を、広い運転領域で可能にし、排気特性の向上を図ることができる。
【0164】
とくに前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を、前記パラメータが最も小さな値となる領域では当該機関の圧縮上死点前30°〜50°程度の範囲で制御し、前記パラメータが中間の値となる領域では当該機関の圧縮上死点前50°〜60°程度の範囲で制御し、さらに前記パラメータが最も大きな値となる領域では、当該機関の圧縮上死点前0°〜10°程度の範囲で制御することにより、その制御の信頼性は一層高まる。
【0165】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予混合された燃料の自着火に基づく機関燃焼を、広い運転領域で可能にし、排気特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態かかるエンジンの構成を示す略図。
【図2】 同実施の形態にかかる燃料噴射制御の実行に際し、運転モードを選択するために用いられるマップの特性を示す略図。
【図3】 同実施の形態にかかる燃料噴射制御の実行に際し、軽油およびガソリンの噴射量と、エンジン負荷との関係を示す略図。
【図4】 同実施の形態にかかる燃料噴射制御の実行に際し、エンジン負荷の変化に対応する軽油の噴射時期の変化を示すグラフ。
【図5】 同実施の形態で採用される燃料噴射制御ルーチンを示すフローチャート。
【図6】 同実施の形態で採用される燃料噴射制御ルーチンの一部(サブルーチン)を示すフローチャート。
【図7】 同実施の形態で採用される燃料噴射制御ルーチンの一部(サブルーチン)を示すフローチャート。
【図8】 同実施の形態において採用される軽油の噴射時期と過早着火発生帯との関係等を示す略図。
【図9】 同実施の形態で採用される燃料噴射制御ルーチンの一部(サブルーチン)を示すフローチャート。
【図10】 同実施の形態で採用される燃料噴射制御ルーチンの一部(サブルーチン)を示すフローチャート。
【図11】 同実施の形態かかるエンジンの構成の他の例を示す略図。
【符号の説明】
1 エンジン(内燃機関)
2 燃焼室
3 ピストン
4 コンロッド
5 吸気通路
5A 吸気ポート
5B 吸気弁
6 排気通路
6A 排気ポート
6B 排気弁
30 電子制御ユニット(ECU)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an operation control method for an internal combustion engine, and more particularly to an operation control method suitable for use in a self-ignition internal combustion engine that uses a plurality of types of fuel.
[0002]
[Prior art]
In general, an internal combustion engine (hereinafter referred to as a diesel engine) that uses a high cetane fuel (for example, light oil) as a fuel injects fuel into a combustion chamber filled with high-pressure air to cause self-ignition. In such an engine, the fuel injected into the combustion chamber is burned (self-ignited) before it is sufficiently mixed with air, so that the exhaust characteristics are likely to deteriorate.
[0003]
On the other hand, an internal combustion engine (hereinafter referred to as a gasoline engine) that uses low cetane number fuel (for example, gasoline) as a fuel ignites an air-fuel mixture supplied into the combustion chamber using an ignition plug. In such an engine, the ignition timing can be freely controlled. For example, the fuel injection timing and the ignition timing are precisely controlled so that ignition is performed after a sufficiently homogeneous mixture is formed. can do. For this reason, the control of exhaust characteristics is easy to compare. A gasoline engine is superior to a diesel engine in this respect.
[0004]
However, in a gasoline engine, when the air-fuel mixture is ignited, the flame propagates from the spark plug to the peripheral edge of the combustion chamber. At this time, the unburned air-fuel mixture (terminal gas) present at the peripheral edge of the combustion chamber is compressed by the flame (pressure wave) spreading from the spark plug, and the flame propagating from the spark plug reaches the peripheral edge of the combustion chamber. Auto-ignite before doing. This self-ignition of the terminal gas is called knocking, and causes problems such as generation of abnormal noise and deterioration of engine durability.
[0005]
In order to deal with such problems with gasoline engines, a method of operating an internal combustion engine by injecting gasoline as a main fuel into a combustion chamber and light oil as an auxiliary fuel into an intake passage is known. For example, Patent Document 1 describes a method in which light oil is injected into an intake passage and gasoline is injected into a combustion chamber through a fuel injection valve provided in each of the intake passage and the combustion chamber, and a mixture of these fuels is self-ignited. Has been. According to such a method, an air-fuel mixture mainly composed of gasoline is self-ignited and burned by the action of light oil as a subcomponent. Thus, the occurrence of terminal gas self-ignition (knocking), which is a problem peculiar to gasoline engines, is also eliminated, and the deterioration of exhaust characteristics, which is a problem peculiar to diesel engines, is also eliminated.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-355471 A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the operation method of the internal combustion engine disclosed in the above-mentioned patent document, it is difficult to control the timing at which the fuel self-ignites with high accuracy. As a result, the operating range in which the combustion state of the engine can be stably maintained has been limited.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to stabilize the combustion state of the engine and exhaust characteristics in an internal combustion engine using a plurality of types of fuels having different ignitability and the like. It is to expand the operating area advantageous for improvement.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention A low cetane number fuel supply means for supplying a low cetane number fuel to form a premixed gas in the combustion chamber of the internal combustion engine, and a high cetane number fuel supply means for injecting a high cetane number fuel into the combustion chamber. In the compression self-ignition internal combustion engine, the operation control corresponding to the predetermined first operation region where the load of the engine is low load or medium load and the predetermined second operation region where the load is higher than the first operation region is performed. In the first operating region, the high cetane number fuel is injected when the timing of the injection supply of the high cetane number fuel is advanced compared to the vicinity of the compression top dead center and the load on the engine increases. The timing of the injection supply of the fuel is advanced, and in the second operation region, the timing of the injection supply of the high cetane number fuel is retarded from a predetermined value. This is the gist.
[0013]
Low A cetane number fuel generally means a fuel having a relatively low ignitability and a property of easily forming a premixed gas prior to ignition. For this reason, the low cetane number fuel can be replaced with a term such as a low ignitable fuel, a high octane number fuel or the like. As a low cetane fuel , Gasoline or gasoline The fuel which has a main component can be illustrated.
[0014]
On the other hand, a high cetane number fuel generally means a fuel that has relatively high ignitability and easily self-ignites under high pressure or high temperature conditions. For this reason, the high cetane number fuel can be replaced with a term such as a highly ignitable fuel, a low octane number fuel, or the like. As high cetane fuel, Light oil or light oil The fuel which has a main component can be illustrated.
[0017]
Since the low cetane number fuel has low ignitability, pre-ignition does not occur even if the fuel is supplied into the combustion chamber relatively early (for example, the intake stroke). For this reason, the premixed gas which has an advantageous property in order to improve exhaust characteristics can be formed easily. However, since low cetane number fuel has low ignitability, it must be burned using a spark plug or the like. The combustion of fuel by the spark plug is likely to cause knocking.
[0018]
On the other hand, high cetane number fuel has high ignitability and can be burned by self-ignition. However, since pre-ignition tends to occur, it is difficult to form a premixed gas.
[0019]
According to the above method, the ignition timing is controlled by the high cetane number fuel having high ignitability, and the output of the engine is obtained using the low cetane number fuel having low ignitability.
[0020]
And first The first driving area In the region, for example, the timing of the injection supply of the high cetane fuel is advanced as the required torque increases. As a result, the ignition timing can be kept substantially constant, and the spray of the high cetane fuel can be sufficiently dispersed (premixed) before ignition.
[0021]
Meanwhile, before 2nd driving area In other words, in areas where pre-ignition is very likely to occur due to high pressure and temperature in the combustion chamber , High To the extent that pre-ignition does not occur when tan fuel is injected at the same time as tan fuel is injected (for example, close to compression top dead center) , High Set the timing of fuel supply of tan fuel to the retard side. Thereby, generation | occurrence | production of premature ignition can be prevented reliably.
[0022]
That is, according to the above method, high cetane fuel is dispersed as much as possible in the premixed gas of low cetane fuel as an advantageous combustion mode for effectively suppressing the generation of smoke and NOx in the exhaust gas. While adopting a combustion mode that leads to post-self-ignition in a wider operating range, it is possible to effectively prevent the occurrence of pre-ignition.
[0023]
Note that the above-described method is preferably used only under conditions where the combustion state of the engine is easily stabilized, that is, under conditions where the engine is warmed up.
[0024]
Further, “the timing of the injection supply of the high cetane fuel is retarded from the predetermined value” is a time when the piston of the engine is generally near the compression top dead center, and the pressure rise in the combustion chamber This means that the injection supply timing of the high cetane fuel is retarded to such an extent that the premature ignition accompanying the temperature rise can be suppressed.
[0025]
When In addition, from the viewpoint of achieving both prevention of misfire and prevention of premature ignition, in the above method, the timing of the injection supply of the high cetane fuel is determined in advance. The first driving area In the region, control is performed in the range of 30 ° to 60 ° before the compression top dead center of the engine. 2nd driving area In the region, it is preferable to control in the range of about 0 ° to 10 ° before the compression top dead center of the engine.
[0026]
Ma Further, when the operating state of the engine shifts between an operating region where the parameter has a relatively small value and an operating region where the parameter has a relatively large value, the injection of the high cetane fuel It is preferable to change the exhaust gas recirculation amount and change the total fuel supply amount in conjunction with the change in the supply timing.
[0027]
By changing the timing of injection supply of the high cetane fuel, it is possible to effectively prevent pre-ignition. However, for example, if the total supply amount of fuel (low octane number fuel and high octane number fuel) is increased with the delay of the timing of injection supply of high cetane number fuel, smoke tends to be generated in the exhaust gas. On the other hand, if the exhaust gas recirculation amount is reduced, the occurrence of smoke can be suppressed. on the other hand, High seta If the total amount of fuel supply is reduced with the advance of the timing of injection supply of high-valent fuel, the concentration of NOx in the exhaust tends to increase. On the other hand, if the exhaust gas recirculation amount is increased, the concentration of NOx in the exhaust gas can be reduced.
[0028]
That is, according to the above method, it is possible to efficiently suppress the generation of smoke and NOx accompanying the change in the timing of the high cetane fuel injection supply.
[0029]
Yo Specifically, the operating state of the engine From the first operating area to the second operating area When shifting to a region, the delay in the timing of the injection supply of the high cetane fuel and the reduction of the exhaust gas recirculation amount are determined as To increase This should be done in advance.
[0030]
Ma The operating status of the engine From the first operating area to the second operating area In the case of transition to the region, after delaying the timing of the high cetane fuel injection supply, the exhaust gas recirculation amount is reduced, and then the total fuel supply amount is reduced. Increase You may make it make it.
[0031]
According to such a method, the operating state of the engine From the first operating area to the second operating area When shifting to a region, it is possible to preferentially suppress the occurrence of premature ignition or the occurrence of smoke in the exhaust.
[0032]
Ma The operating status of the engine From the second operating area to the first operating area The total supply of the fuel Reduction The exhaust gas recirculation amount may be increased prior to the advance timing of the high cetane fuel injection supply.
[0033]
Ma The operating status of the engine From the second operating area to the first operating area The total supply of fuel Reduction After that, the exhaust gas recirculation amount may be increased, and then the timing of injection supply of the high cetane fuel may be advanced.
[0034]
According to such a method, the operating state of the engine From the second operating area to the first operating area When shifting to the region, it is possible to preferentially suppress the occurrence of premature ignition or the generation of NOx in the exhaust.
[0035]
Further, the operating state of the engine is the first operating range. Area When the transition is made between the first operation region and the second operation region, it is preferable that the injection supply timing of the high cetane fuel is not set to a value within a predetermined range where pre-ignition occurs.
[0036]
If the timing of the light oil injection supply is sufficiently advanced, the light oil ignites after being dispersed, so pre-ignition does not occur. Further, if the timing of the light oil injection supply is sufficiently retarded (set near the compression top dead center), the ignition delay is almost eliminated, and the injected light oil burns relatively slowly. In other words, premature ignition does not occur in this case. However, if light oil is injected at a specific time between the two, pre-ignition with a loud noise occurs.
[0037]
There is a time when a spray with extremely high ignitability is locally formed before the spray of light oil injected into the combustion chamber is sufficiently dispersed. This is because if the pressure and temperature in the combustion chamber rise to a certain level at this time, premature ignition occurs with the highly ignitable spray as the nucleus.
[0038]
According to the above method, by providing a prohibition range for the timing of supplying and supplying high cetane fuel, it is possible to reliably prevent a locally formed highly ignitable spray from causing premature ignition. Can do.
[0039]
Ma Further, it is preferable to perform a correction to increase the ratio of the supply amount of the high cetane number fuel to the supply amount of the low cetane number fuel as the temperature of the engine is lower.
[0040]
Since the temperature of the engine tends to affect the ignitability of the high cetane fuel, according to the above method, the ignition timing of the high cetane fuel and the combustion state of the fuel supplied to the engine are more precisely defined. Can be controlled.
[0041]
Ma In addition, it is preferable to correct the ratio of the supply amount of the high cetane fuel to the supply amount of the low cetane fuel according to the amount of change in torque or output required for the engine.
[0042]
According to the above method, by changing the ratio of the supply amount of the high cetane fuel to the supply amount of the low cetane fuel, the torque required for the engine or the transient change in output is caused. The shortage or excess of the intake air amount of the engine can be offset. Therefore, the ignition timing of the high cetane fuel and the combustion state of the fuel supplied to the engine can be controlled more precisely.
[0043]
Ma When the torque or output required for the engine increases, the ratio of the supply amount of the high cetane fuel to the supply amount of the low cetane fuel depends on the amount of change. Reduction When the torque or output required for the engine decreases, the ratio of the high cetane number fuel supply amount to the low cetane number fuel supply amount is determined according to the change amount. Increase It is preferable to correct.
[0044]
Ma Further, the supply amount of the low cetane number fuel is based on the supply amount of the high cetane number fuel so that the total calorific value of the fuel supplied to the combustion of the engine becomes a value corresponding to the output required for the engine. It is preferable to adjust.
[0045]
Since the amount of heat generated when a unit amount is burned differs between a high cetane fuel and a low cetane fuel, according to the above method, the amount of low cetane fuel supplied relative to the amount of high cetane fuel supplied is reduced. Even if it is changed, the torque and output of the engine can be precisely controlled.
[0046]
This While the engine is cold started, substantially only the high cetane fuel is injected and supplied to the combustion chamber, and the injection supply timing is set to about 10 ° to 20 ° before the compression top dead center of the engine. It is preferable that the high cetane number fuel and the low cetane number fuel are supplied at the normal temperature start and the injection supply timing of the high cetane number fuel is about 10 ° to 20 ° before the compression top dead center of the engine.
[0047]
According to the above method, at the time of low temperature start, by performing the control to give priority to the improvement of the fuel ignitability, specializing at the time of low temperature start in which the combustion state of the engine and the ignitability of the high cetane number fuel are reduced. Misfire can be effectively prevented.
[0048]
Ma Further, when the engine is started in a warm-up state, the high cetane number fuel and the low cetane number fuel are supplied, and the injection supply timing of the high cetane number fuel is set to 40 ° to 60 ° before the compression top dead center of the engine. It is preferable to set the degree.
[0049]
According to the above method, it is possible to suppress the generation of smoke and NOx in the exhaust gas while sufficiently ensuring the stability of the combustion state of the engine even when the engine is started.
[0050]
Ma In addition, the presence or absence of misfire of the engine is determined, and when it is determined that the engine has misfired, the ratio of the supply amount of the high cetane fuel to the supply amount of the low cetane fuel is increased and corrected. It is preferable that the timing of injection supply of the high cetane number fuel is corrected.
[0051]
According to said method, the misfire of the said engine can be eliminated rapidly.
[0052]
This It is preferable to determine whether or not the engine has been prematurely ignited, and if it is determined that the engine has prematurely ignited, the supply amount of the high cetane fuel is preferably reduced and corrected.
[0053]
According to the above method, even if the pre-ignition of the high cetane fuel supplied to the engine has occurred, it can be quickly resolved.
[0054]
Ma In addition, it is preferable that the supply amount of the high cetane number fuel is not less than the lower limit value capable of autoignition.
[0055]
According to said method, the misfire of the said engine can be prevented reliably.
[0056]
Ma In addition, when correcting the injection supply timing of the high cetane fuel, If the operating state of the engine is in the first operating range, Correction to advance the timing of injection supply of high cetane number fuel, If the operating state of the engine is in the second operating range, It is preferable to make a correction to retard the injection supply timing of the high cetane number fuel.
[0057]
in front The first driving area In the region, pre-ignition occurred due to the timing of the high cetane fuel injection supply being too late. 2nd driving area In the region, pre-ignition occurs because the timing of injection supply of high cetane fuel is too early. According to the above method, even if the operating state of the engine belongs to any region, if pre-ignition occurs, this can be effectively eliminated.
[0058]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an in-vehicle internal combustion engine will be described.
[0059]
[Basic engine structure and functions]
As shown in FIG. 1, the engine 1 is an internal combustion engine that obtains output by repeating four cycles of an intake stroke, a compression stroke, an explosion stroke (expansion stroke), and an exhaust stroke. The engine 1 forms a combustion chamber (cylinder) 2 therein. The explosive force of the fuel generated in the combustion chamber 2 is converted into the rotational force of a crankshaft (not shown) via the piston 3 and the connecting rod 4. Further, the combustion chamber 2 is provided with an intake port 5A that forms the most downstream portion of the intake passage 5 and an exhaust port 6A that forms the most upstream portion of the exhaust passage 6. The boundary between the intake port 5A and the combustion chamber 2 is opened and closed by an intake valve 5B. Further, the boundary between the exhaust port 6A and the combustion chamber 2 is opened and closed by an exhaust valve 6B.
[0060]
The engine 1 includes a first fuel injection valve 10 and a second fuel injection valve 20. The first fuel injection valve 10 exposes the tip (fuel injection port) to the intake port 5A. The first fuel injection valve 10 is an electromagnetically driven on-off valve that supplies low-cetane fuel (gasoline) pressurized by a high-pressure pump (not shown) or the like to the combustion chamber 2 at an appropriate amount and at an appropriate timing. is there. The second fuel injection valve 20 exposes the tip (fuel injection port) to the combustion chamber 2. The second fuel injection valve 20 is an electromagnetically driven on-off valve that supplies high-cetane fuel (light oil) pressurized by a high-pressure pump (not shown) or the like to the combustion chamber 2 at an appropriate amount and at an appropriate timing. is there.
[0061]
The engine 1 outputs an accelerator position sensor (not shown) that outputs a signal corresponding to a depression amount ACC of an accelerator pedal (not shown) by a driver, and a rotational speed (engine speed) NE of a crankshaft (not shown). A rotational speed sensor, a temperature sensor that outputs a signal corresponding to the temperature (cooling water temperature) THW of the cooling water circulating in the engine 1, and the flow rate (intake air amount) GA of the air introduced into the combustion chamber 2 through the intake passage 5 Various sensors such as an air flow meter for outputting a signal corresponding to the above are provided. Signals from various sensors are input to an electronic control unit (ECU) 30.
[0062]
The ECU 30 includes a logical operation circuit including a CPU, a RAM, a ROM, and the like, and comprehensively controls various components of the engine 1 based on signals from various sensors. For example, the ECU 30 operates the first fuel injection valve 10 and the second fuel injection valve 20 (fuel injection control) based on the operating state of the engine 1 and supplies an appropriate amount of fuel to the combustion chamber 2 at an appropriate timing. To do.
[0063]
In the description of the present embodiment, the term “fuel” refers to both light oil and gasoline, and the term “fuel injection” refers to the first fuel injection valve 10. gasoline And through the second fuel injection valve 20 Light oil This means any of the above injections.
[0064]
[Overview of fuel injection control]
As described above, the engine 1 has both the function of injecting gasoline into the intake port 5 </ b> A through the first fuel injection valve 10 and the function of injecting light oil into the combustion chamber 2.
[0065]
As a first operation mode of the engine 1, the ECU 30 injects gasoline into the intake port 5A in the intake stroke and injects light oil into the combustion chamber 2 in the compression stroke (hereinafter referred to as a plurality of fuels). Adopt injection mode). In the multiple fuel injection mode, the gasoline injected into the intake port 5A in the intake stroke diffuses substantially uniformly in the combustion chamber 2 and is sufficiently mixed with air (a premixed mixture of air and gasoline is formed). Next, light oil is injected into the combustion chamber 2 when the premixed gas is compressed and becomes high temperature in the compression stroke. Then, the spray of the injected light oil is self-ignited, and starting from this, the entire air-fuel mixture in the combustion chamber 2 is combusted.
[0066]
In addition, as a second operation mode of the engine 1, the ECU 30 performs an operation mode (hereinafter referred to as a single fuel injection mode) in which only the light oil is injected and the engine 1 is burned without performing gasoline injection (supply). adopt. In the single fuel injection mode, light oil is injected into the air that has been compressed in the combustion chamber 2 and heated to a high temperature, and is self-ignited, as in a generally known diesel engine.
[0067]
The multiple fuel injection mode and the single fuel injection mode are selectively used according to the operating state of the engine 1 that changes every moment.
[0068]
FIG. 2 is a schematic diagram showing a map used for selecting the operation mode and determining the basic injection amount of light oil when executing the fuel injection control according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, four operating areas A1, A2, A3 and ATR defined by the engine load LD and the engine speed NE are set on the map. The operation region A1 is a so-called low load / low rotation region. When the operating state of the engine 1 is in the region A1, the single fuel injection mode (injection of only light oil) is adopted. The operation area A2 is a so-called medium load / medium rotation area, and the operation area A3 is a high load / high rotation area. The transition area ATR is a boundary area between the operation area A2 and the operation area A3. When the operating state of the engine 1 is in the region A2, A3 or ATR, the multiple fuel injection mode (light oil and gasoline injection) is employed.
[0069]
Further, the injection amount of light oil and the injection amount of gasoline per combustion cycle differ depending on the operation region.
[0070]
[Relationship between light oil injection amount and gasoline injection amount]
For example, when the engine operating state (the rotational speed NE and the load LD) changes along the straight line L in FIG. 2, the light oil injection amount and the gasoline injection amount correspond to the change in the engine load LD, as shown in FIG. ).
[0071]
As shown in FIG. 3A, when the engine load LD is less than the predetermined value LD1 (in the region A1), the single fuel injection mode is adopted (only light oil is injected), and the engine load LD is set to the predetermined value. When the value is equal to or greater than the value LD1 (in the regions A2, ATR, and A3), the multiple fuel injection mode is adopted (light oil and gasoline are injected). Further, the injection amount of the light oil is controlled so as to increase monotonously as the engine load LD increases in the region A1, and is controlled so as to decrease monotonously as the engine load LD increases in the regions A2, ATR, and A3. Is done. On the other hand, in regions A2, ATR, and A3, the gasoline injection amount is controlled to increase monotonously. In addition, as shown in FIG.3 (b), the ratio of the injection quantity of the light oil with respect to the injection quantity of gasoline seems to decrease monotonously with the increase in engine load LD in all the areas where the multiple fuel injection mode is adopted. Controlled.
[0072]
[Light oil injection timing]
In the engine 1, light oil is injected into the combustion chamber 2, and combustion is caused by self-ignition. Further, the ignition delay time until the injected light oil reaches self-ignition varies depending on the operating state of the engine 1. For this reason, the ignition timing of the engine 1 is controlled by changing the light oil injection timing (crank angle corresponding to the injection start timing) according to the operating state of the engine 1.
[0073]
For example, when the engine operating state (the rotational speed NE and the load LD) changes along the straight line L in FIG. 2, the light oil injection timing corresponds to the change in the engine load LD, as shown in FIGS. It changes as shown in b). FIG. 4B is an enlarged view of a part of FIG. 4A in the horizontal axis direction.
[0074]
As shown in FIG. 4A, the light oil injection timing corresponds to a condition in which the engine load LD is substantially “0” when the engine load LD is less than the predetermined value LD2 (in the regions A1 and A2). BTDC 40 ° (timing at which the piston 3 is 40 ° before compression top dead center) is set to the most retarded value, and is controlled so as to advance monotonously as the engine load LD increases.
[0075]
When the engine load LD is equal to or greater than the predetermined value LD3 (in the region A3), the light oil injection timing is about BTDC 10 ° as the most retarded value, and advances monotonously as the engine load LD increases. To be controlled.
[0076]
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when the engine load LD is equal to or greater than the predetermined value LD2 and less than LD3 (in the transition region ATR), the light oil injection timing is BTDC 60 °, the most advanced value, BTDC 10 °. Is the most retarded value, and is controlled so as to be retarded monotonously as the engine load LD increases. In particular, the injection timing of the light oil is prevented from being in the predetermined range under the condition that the engine load LD is in the predetermined range (in this embodiment, the injection timing of the light oil is BTDC 30 ° under the condition that the engine load LD is in the vicinity of LDx. Not to be in the range of ~ 40 °). Specifically, in the transition region ATR, when the light oil injection timing is retarded in response to the increase in the engine load LD, the light oil injection timing is not changed from α to β when the engine load LD passes LDx. Change to continuous. Further, when the light oil injection timing is advanced according to the decrease in the engine load LD, the light oil injection timing is discontinuously changed from β to α when the engine load LD passes LDx.
[0077]
[Characteristics of each operation area]
[Area A1]
In the region A1, since the engine 1 is in a low load or low rotation state and the ignitability of the fuel is low, only light oil is used as the fuel. In particular, compared with the timing when the pressure and temperature of the combustion chamber 2 become maximum (near BTDC 0 °), the fuel (light oil) is relatively early (in this embodiment, about 40 ° BTDC is set to the most retarded value). Is injected (see FIG. 3A). As a result, for the light oil injected at an early stage, an opportunity for uniform diffusion in the combustion chamber 2 is provided, and sufficient ignitability is ensured.
[0078]
In addition, although the fuel (light oil) injection amount increases as the engine load LD or the engine speed NE increases, the pressure of the light oil supplied to the second fuel injection valve 20 in this embodiment is constant. For this reason, control is performed to increase the valve opening time of the second fuel injection valve 20 by advancing the injection timing of the light oil as the engine load LD or the engine speed NE increases.
[0079]
[Area A2]
In the region A2, the required fuel injection amount further increases as the engine load LD or the engine speed NE increases. However, since the temperature and pressure of the combustion chamber 2 are higher in the region A2 than in the region A1, pre-ignition is likely to occur. Here, pre-ignition means a phenomenon in which light oil starts to ignite for some reason before the ignition delay time elapses and the mixture in the combustion chamber 2 burns in an unstable manner. In region A2, where ignition is more likely to occur than in region A1, control is performed so that gasoline is injected during the intake stroke in addition to light oil injection during the compression stroke. Then, by decreasing the injection amount of light oil while increasing the engine load LD or the engine speed NE, while increasing the injection amount of gasoline (while reducing the ratio of the injection amount of light oil to the injection amount of gasoline) Then, control is performed to increase the total fuel injection amount (see FIGS. 3A and 3B). In addition, in order to keep the ignition timing of the injected light oil constant, the injection timing of the light oil is advanced at a gradual rate of change compared to the region A1 as the engine load LD or the engine speed NE increases. (Refer to FIG. 4A).
[0080]
[Area A3]
In the region A3, the temperature and pressure of the combustion chamber 2 are further increased compared to the region A2. As a result, as in the control in the region A2, in accordance with the increase in the engine load LD or the engine speed NE, the light oil injection timing is advanced and the ratio of the light oil injection amount to the gasoline injection amount is decreased. In such a case, even if the amount of light oil injected decreases and approaches the minimum required for self-ignition, pre-ignition occurs.
[0081]
Therefore, in the region A3, the light oil injection timing is significantly retarded compared to the region A2, and the piston 3 is in the vicinity of the compression top dead center and the pressure and temperature of the combustion chamber 2 are highest (for example, BTDC 0 ° to 10 °). ) Is injected with light oil (see FIG. 4A). In this case, the injected light oil ignites promptly (although the ignition delay itself is short), but there is no abnormality that causes unstable combustion like pre-ignition. Incidentally, in region A1 and region A2, since the temperature of engine 1 is low and the light oil ignitability is low, if light oil is injected at BTDC 0 ° to 10 °, combustion becomes unstable or misfiring tends to occur. .
[0082]
Regarding the adjustment of the injection amount of light oil and gasoline, in the region A3 as well as the region A2, the ratio of the injection amount of light oil to the injection amount of gasoline is decreased as the engine load LD or the engine speed NE increases. Then, control is performed to increase the total fuel injection amount (see FIGS. 3A and 3B).
[0083]
[Transition region ATR]
In the region A2, since light oil is injected relatively early, the injected light oil is appropriately dispersed (premixed) in the combustion chamber 2, and then the spray of the dispersed light oil is self-ignited as a plurality of nuclei. . As a result, the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 burns stably. In the region A3, since light oil is injected at a relatively late time, in other words, under conditions where the pressure and temperature of the combustion chamber 2 are high, the light oil self-ignites instantly while being injected. Even in such a case, the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 burns stably.
[0084]
However, in the transition region ATR, when the light oil injection timing is continuously changed between the two, a region in which a self-ignition occurs in a state where the spray of injected light oil diffuses unevenly and a premature ignition occurs ( Hereinafter, it passes through the pre-ignition zone.
[0085]
Therefore, in the present embodiment, in the transition region ATR, the following control is performed in order to prevent the light oil injection timing from entering the pre-ignition generation zone. That is, basically, control is performed so that the light oil injection timing is linearly interpolated between the regions A2 and A3, while the light oil injection timing is changed from α to β when the engine load LD passes the specific value LDx. Or from β to α discontinuously (see FIG. 4B).
[0086]
Regarding the adjustment of the injection amount of light oil and gasoline, also in the region ATR, the ratio of the injection amount of light oil to the injection amount of gasoline decreases as the engine load LD or the engine speed NE increases as in the regions A2 and A3. In this way, control is performed to increase the total fuel injection amount (see FIGS. 3A and 3B).
[0087]
[Outline of control procedure]
A specific procedure for the fuel injection control of the present embodiment described above will be described.
[0088]
FIG. 5 shows an outline of a fuel injection control routine (main routine) that is periodically executed through the ECU 30 during the operation of the engine 1.
[0089]
In this routine, first in step S101, the ECU 30 acquires information such as the accelerator pedal depression amount ACC, the engine speed NE, and the coolant temperature THW.
[0090]
In step S102, the ECU 30 determines whether or not it is within a predetermined period (several seconds to several minutes are set) after the engine 1 is started (when the engine 1 is started). In step S103, the ECU 30 determines whether or not the coolant temperature THW is equal to or lower than a predetermined value (for example, 70 ° C.) (before completion of warm-up).
[0091]
If the determinations in steps S102 and S103 are negative, the ECU 30 follows a control procedure (S104 to S108) specialized for the state after the engine 1 is started and after the engine is warmed up. On the other hand, when determination of at least one of steps S102 and 103 is affirmative, the control procedure (S200) specialized for the state at the time of starting of engine 1 or before completion of warm-up is followed.
[0092]
In step S104, the ECU 30 refers to the map (FIG. 2), and as the numerical values corresponding to the region (coordinates on the map) to which the operating state of the engine 1 belongs, the basic injection amount QDB and basic injection timing CADB of light oil, and gasoline A basic fuel injection amount QGB and a basic injection timing CADB are determined.
[0093]
In step S105, a feed forward correction value (hereinafter referred to as FF correction value) for correcting the basic injection amount QDB of light oil is determined with reference to a map prepared in advance. In the present embodiment, a temperature correspondence correction value kQD1 corresponding to the temperature of the engine 1 and a transient correspondence correction value kQD2 corresponding to a transient change in the operating state of the engine 1 are employed as the FF correction value.
[0094]
In step S106, the ECU 30 determines a feedback correction value (hereinafter referred to as an FB correction value) for correcting the basic injection amount QDB of light oil and the basic injection timing CADB. In the present embodiment, the misfire correspondence correction values kQD3 and kCAD3 corresponding to the misfire of the engine 1 and the premature ignition correspondence correction values kQD4 and kCAD4 corresponding to the premature ignition of light oil are adopted as the FB correction values. The correction values kQD3 and kQD4 are used to correct the basic fuel injection amount QDB, and the correction values kCAD3 and kCAD4 are used to correct the basic fuel injection timing CADB.
[0095]
In step S107, the ECU 30 multiplies the basic injection amount QDB and basic injection timing CADB of the light oil determined in step S104 by the FF correction values (kQD1, kQD2) and the FB correction values (kQD3, kCAD3, kQD4, kCAD4). The injection amount QD and the injection timing CAD are determined. Also, the gasoline injection amount QG and the injection timing CAG are determined. That is, in step S107, final adjustment is performed on the injection amount and injection timing of light oil and gasoline.
[0096]
In step S108, the ECU 30 sets the first fuel injection valve 10 and the second fuel injection valve 10 so that the light oil injection amount QD and the injection timing CAD, and the gasoline injection amount QG and the injection timing CAG become values determined in this routine. The fuel injection valve 20 is operated.
[0097]
After the processing of step S108 or step 200, the ECU 30 once exits this routine.
[0098]
Next, in the main routine, step S105 for calculating the FF correction value, step S106 for calculating the FB correction value, step S107 for performing final adjustment of the injection amount and injection timing of the light oil and gasoline, The contents of step S108 for operating the first fuel injection valve 10 and the second fuel injection valve 20, etc., and step S200 for performing specialized processing at the start of the engine 1 or before completion of warm-up are described. This will be described in detail.
[0099]
[S105 (calculation of FF correction value)]
For example, when the temperature of the engine 1 decreases, the ignitability of light oil injected into the combustion chamber 2 decreases. On the other hand, when the injection amount of light oil relative to the injection amount of gasoline is increased, the ignitability of the fuel supplied to the combustion chamber 2 is substantially increased. Therefore, in step S105, the temperature-corresponding correction value kQD1 is determined so that the injection amount of light oil increases as the temperature of the engine 1 decreases. Further, the temperature-corresponding correction value kQD1 is determined so that the light oil injection amount decreases as the temperature of the engine 1 increases.
[0100]
Further, for example, when the torque required for the engine 1 is increased when the driver depresses the accelerator pedal strongly, the fuel injection amount (total injection amount of light oil and gasoline) increases, and the engine is increased along with the increase in the fuel injection amount. The rotational speed NE and the intake air amount GA also increase. At this time, it is necessary to increase the intake air amount as the fuel injection amount increases. However, while the fuel injection amount responds quickly to the accelerator pedal depression, the intake air amount changes relatively slowly. As a result, the amount of intake air is insufficient, premature ignition occurs, and smoke is generated in the exhaust.
[0101]
Therefore, in step S105, when the torque required for the engine 1 increases transiently, the transient response correction value kQD2 is determined so that the injection amount of light oil decreases by taking into account the shortage of the intake air amount. . When the torque required for the engine 1 decreases transiently, the transient response correction value kQD2 is determined so that the injection amount of light oil increases by taking into account the excess intake air amount.
[0102]
Specifically, for example, referring to a map (not shown) based on the relationship between the actual measured value GA of the intake air amount calculated based on the output signal of the air flow meter, the accelerator depression amount ACC, and the engine speed NE. The calculated intake air amount is grasped with an estimated value (target value) GATRG, and a ratio GA / GATRG between the two is calculated. And the ratio GA / GATRG is less than “1.0” small In this case, the transient response correction value kQD2 is determined in consideration of the shortage of the intake air amount. When the ratio GA / GATRG is larger than “1.0”, the transient response correction value kQD2 is determined in consideration of the excessive intake air amount.
[0103]
[S106 (Calculation of FB correction value)]
Step S106 includes a process for determining misfire correspondence correction values kQD3 and kCAD3 and a process for determining pre-ignition correspondence correction values kQD4 and kCAD4.
[0104]
The misfire corresponding correction value kQD3 is a parameter for correcting the basic injection amount kQD of light oil, and the misfire corresponding correction value kCAD3 is a parameter for correcting the basic injection timing CAD of light oil. The correction values kQD3 and kCAD3 play a role of quickly eliminating a misfire when this occurs. The pre-ignition correspondence correction value kQD4 is a parameter for correcting the basic injection amount QDB of light oil, and the pre-ignition correspondence correction value kCAD4 is a parameter for correcting the basic injection timing CAD of light oil. The correction values kQD4 and kCAD4 play a role of quickly eliminating the light oil injected into the combustion chamber 2 when premature ignition occurs.
[0105]
First, FIG. 6 shows a process (subroutine S106 (1)) for determining misfire correspondence correction values kQD3 and kCAD3.
[0106]
When the process proceeds to the subroutine S106 (1), the ECU 30 first determines whether or not there is a misfire (S106A). The presence or absence of misfiring may be determined based on, for example, the magnitude of fluctuation per unit time of the engine speed NE. Alternatively, the pressure in the combustion chamber 2 may be monitored using a pressure sensor or the like, and the determination may be made based on the magnitude of the fluctuation range per unit time of the pressure.
[0107]
When a misfire occurs (when the determination in S106A is affirmative), the ECU 30 calculates a misfire corresponding correction value kQD3 that increases the ratio of the light oil injection amount to the gasoline injection amount by a predetermined amount, and determines the light oil injection timing. After calculating the misfire correspondence correction value kCAD3 to be retarded by a fixed amount (S106B), the subroutine S106 (1) is exited.
[0108]
On the other hand, if no misfire has occurred (if the determination in S106A is negative), the ECU 30 exits the subroutine S106 (1) without performing any processing. In this case, the misfire handling correction values kQD3 and kCAD3 employed in the previous routine are employed again in the current routine.
[0109]
By adopting such a control structure, if misfire occurs during operation of the engine 1, the proportion of the light oil injection amount increases by a predetermined amount as long as the misfire continues, and the light oil injection timing increases by a predetermined amount. Be retarded.
[0110]
After exiting the subroutine S106 (1), the ECU 30 proceeds to the subroutine S106 (2) shown in FIG.
[0111]
In the subroutine S106 (2), the ECU 30 first determines whether or not pre-ignition has occurred (S106C). If it is determined that pre-ignition has occurred, it is determined whether or not the light oil injection amount QD determined in step S107 of the main routine exceeds a lower limit (minimum amount necessary for light oil to self-ignite). (106D).
[0112]
If the determination in step S106D is affirmative, the ECU 30 proceeds to step S106E, calculates the pre-ignition correspondence correction value kQD4 that decreases the ratio of the light oil injection amount to the gasoline injection amount by a predetermined amount, and then executes the subroutine S106 ( Exit 2). In this case, the value adopted in the previous routine is again adopted as the latest value as the pre-ignition ignition correction value kCAD4.
[0113]
On the other hand, if the determination in step S106D is negative, the ECU 30 proceeds to step S106F and determines whether or not the operating state of the engine 1 belongs to the region A3 (see FIG. 2).
[0114]
When the operating state of the engine 1 belongs to the region A3 side with respect to the predetermined boundary line BL existing in the region ATR (when belonging to the high load / high rotation region), the ECU 30 retards the injection timing of the light oil by a predetermined amount. After calculating the pre-ignition correspondence correction value kCAD4 (S106G), the subroutine S106 (2) is exited. In this case, the value adopted in the previous routine is again adopted as the latest value as the pre-ignition ignition correction value kQD4. On the other hand, when the operating state of the engine 1 belongs to the regions A1 and A2 from the boundary BL (when it belongs to the low / medium load / low / medium rotation region), the ECU 30 advances the ignition timing by a predetermined amount to advance the light oil injection timing. After calculating the corresponding correction value kCAD4 (S106H), the subroutine 106 (2) is exited. Also in this case, the value adopted in the previous routine is again adopted as the latest value as the pre-ignition correspondence correction value kQD4.
[0115]
When it is determined in step S106 that premature ignition has not occurred, the ECU 30 exits the subroutine 106 (2) without performing any arithmetic processing. In this case, the pre-ignition ignition correction values kQD4 and kCAD4 employed in the previous routine are again employed as the latest values.
[0116]
In the subroutine 106 (2), when pre-ignition occurs, first, a process of gradually decreasing the ratio of the light oil injection amount to the gasoline injection amount is performed. This is because pre-ignition is less likely to occur as the ratio of the light oil injection amount decreases. However, if the injection amount of light oil decreases, the ignitability of light oil decreases and eventually misfire occurs. For this reason, when it is determined that the light oil injection amount is equal to or less than the predetermined lower limit value, the pre-ignition is suppressed by changing the light oil injection timing without reducing the light oil injection amount. As shown in FIG. 8A, during the execution of the fuel injection control according to the present embodiment, the light oil injection timing is advanced (region) in the pre-ignition generation zone over the entire operation region of the engine 1. It is set to a part of ATR and areas A1 and A2) or on the retarded side (part of area ATR and area A3). In many cases, the pre-ignition generation zone is expanded for some reason, and the inventors have confirmed that pre-ignition occurs when the light oil injection timing enters the pre-ignition generation zone. Yes.
[0117]
Therefore, in the present embodiment, when pre-ignition occurs (continues) under conditions where the amount of light oil injection cannot be reduced, the light oil injection timing is separated from the pre-ignition occurrence zone. Feedback control is performed (indicated by an arrow in FIG. 8A). As described above with reference to FIG. 4B, the engine load specific value LDx for discontinuously changing the light oil injection timing exists in the transition region ATR. The boundary line BL for determining whether to advance or retard the light oil injection timing is the specific value LDx and the engine speed NE that changes the light oil injection timing discontinuously within the transition region ATR. (NEx, LDx) (FIGS. 8A and 8B).
[0118]
[S107 (adjustment of gasoline injection amount, etc.)]
In step S107, after adjusting the injection amount of gasoline (correcting the basic injection amount QGB), etc., the injection amount QD and injection timing CAD of light oil, and the injection amount QG and injection timing CAG of gasoline are determined.
[0119]
The engine 1 generates thermal energy commensurate with the required torque by burning two types of fuel. For this reason, when changing (correcting) the light oil injection amount (volume) in order to suppress premature ignition and smoke, it is necessary to adjust the gasoline injection amount (volume) in conjunction with this correction. That is, when increasing the injection amount of light oil, it is necessary to decrease the injection amount of gasoline, and when decreasing the injection amount of light oil, it is necessary to increase gasoline. At this time, since the calorific value per unit amount is different between light oil and gasoline, the amount of decrease (increase) in the injection amount of light oil is simply added (multiplied) to the amount of increase (decrease) in the injection amount of gasoline. Then, the sum total of the thermal energy generated by the combustion of light oil and gasoline will change. Therefore, in the present embodiment, the gasoline injection amount QG is calculated in consideration of the difference between the heat generation amount due to light oil combustion and the heat generation amount due to gasoline combustion.
[0120]
The gasoline injection amount QG is calculated, for example, according to the following procedure.
[0121]
First, a correction value kQD multiplied by the basic injection amount QDB to determine the light oil injection amount QD of light oil is calculated as a function of each correction value kQD1, kQD2, kQD3, kQD4 (formula (1)).
[0122]
kQD = f (kQD1, kQD2, kQD3, kQD4)
... (1)
Next, the basic injection amount QDB is multiplied by the correction value kQD to calculate the light oil injection amount QD (Equation (2)).
[0123]
QD = kQD × QDB
... (2)
Next, a calorific value ΔH that increases by correcting the basic injection amount QDB of light oil is calculated (formula (3)).
[0124]
ΔH = (kQD-1) × QDB × ρD × HD
... (3)
However,
ρD: Specific gravity of light oil
HDB: calorific value due to combustion of light oil of unit volume (for example, 1 mm ^ 3)
Next, the gasoline amount (volume) corresponding to the heat generation amount ΔH is calculated as a correction value ΔQG to be subtracted from the gasoline basic injection amount QGB (formula (4)).
[0125]
ΔQG = ΔH / (ρG × HGB)
... (4)
However,
ρG: Specific gravity of gasoline
HGB: calorific value due to combustion of gasoline of unit volume (for example, 1mm ^ 3)
Next, the gasoline injection amount QG is calculated by subtracting the correction value ΔQG from the gasoline basic injection amount QGB (formula (5)).
[0126]
QG = QGB-ΔQG
... (5)
[S108 (execution of fuel injection)]
In step (subroutine) S108, the first fuel injection valve is set so that the injection amount QD and injection timing CAD of light oil and the injection amount QG and injection timing CAG of gasoline converge to the values determined in this routine. 10 and the second fuel injection valve 20 are operated. At this time, the ECU 30 synchronizes with the execution of another routine that controls the operating state of the engine 1, and (1) a process for changing the injection amount of the light oil, (2) a process for changing the injection timing of the light oil, And (3) Priorities are set for processing performed through other routines. Incidentally, in the present embodiment, processing for changing the exhaust gas circulation (EGR) rate of the engine 1 corresponds to processing performed through another routine.
[0127]
FIG. 9 shows details (subroutine) of the process in step S108 in the fuel injection control routine (FIG. 5). When the process proceeds to subroutine S108, ECU 30 determines in step S108A whether the operating state of engine 1 belongs to transition region ATR. If the determination is affirmative, whether the operating state of the engine 1 has shifted from the area A2 to the area A3 (S108B), has shifted from the area A3 to the area A2, or is arbitrary in the area ATR. Is determined (S108C).
[0128]
When the operating state of the engine 1 does not belong to the transition region ATR, or when it remains at an arbitrary position in the transition region ATR, the ECU 30 calculates the light oil injection amount QD and the injection timing CAD calculated this time, and the gasoline injection amount QG. Then, the fuel injection is executed by immediately adopting the injection timing CAG (S108D).
[0129]
On the other hand, when the operating state of the engine 1 belongs to the transition region ATR and is shifted from the region A2 to the region A3, the ECU 30 determines that (A) the delay of the light oil injection timing and (B) the EGR rate Decrease And (C) the reduction in the ratio of the light oil injection amount is performed in accordance with the priority order of (A) → (B) → (C), the first fuel injection valve 10, the second fuel injection valve 20, The other components of the engine 1 are controlled (S108E). Further, the first fuel injection valve 10, the second fuel injection valve 20, and other components of the engine 1 may be controlled so as to be performed according to the priority order of (B) → (A) → (C).
[0130]
On the other hand, when the operating state of the engine 1 belongs to the transition region ATR and is shifted from the region A3 to the region A2, the ECU 30 increases the ratio of the injection amount of (D) light oil, and (E) Of the injection timing and (F) EGR rate Increase Are controlled in accordance with the priority order of (D) → (E) → (F), the first fuel injection valve 10, the second fuel injection valve 20, and other components of the engine 1 are controlled (S108F). . Moreover, you may control the component of the 1st fuel injection valve 10, the 2nd fuel injection valve 20, and other engines 1 so that it may be performed according to the priority of (D)->(F)-> (E).
[0131]
As a means for changing the EGR rate, for example, a well-known EGR system (not shown) provided with an EGR passage communicating between the intake passage and the exhaust passage of the engine 1 and a control valve for changing the passage area of the passage. Can be used. In addition, this also uses a known variable valve system (variable valve timing system or variable valve lift amount system) that varies the operating characteristics of the intake valve 5B and the exhaust valve 6B, and substantially reduces the EGR rate (internal EGR amount). ) Can also be changed.
[0132]
After any one of steps S108D, S108E, and S108F, the ECU 30 returns to the main routine (FIG. 5).
[0133]
[S200 (control at start-up or before completion of warm-up)]
Before the engine 1 is started and a predetermined period elapses or when the engine 1 is not sufficiently warmed up, the ECU 30 performs the following process in step S200 instead of the series of processes in steps S104 to S107 (FIG. 5). I do.
[0134]
FIG. 10 shows the details (subroutine) of the process in step S200 in the fuel injection control routine (FIG. 5).
[0135]
When the processing is shifted to the subroutine S200, the ECU 30 first sets the cooling water temperature THW of the engine 1 to the preset three categories (1) “THW ≦ 0 ° C.” and (2) “0 ° C. <” through step S200A and step S200B. THW ≦ 40 ° C. ”(3) It is determined which one of“ 40 ° C. <THW ”belongs to. Then, the ECU 30 refers to a map (not shown) set in advance so as to correspond to each section, and performs fuel injection control specialized for each temperature condition.
[0136]
First, when the coolant temperature THW belongs to the category (1) “THW ≦ 0 ° C.”, the ECU 30 performs control to inject only light oil without injecting gasoline. At this time, it is preferable to control the injection timing between 10 to 20 ° BTDC and increase the injection amount of light oil while advancing the injection timing, for example, as the engine load LD or the engine speed NE increases (S200C). ).
[0137]
Further, when the coolant temperature THW belongs to the category (2) “0 ° C. <THW ≦ 40 ° C.”, the ECU 30 performs control to inject light oil and gasoline. At this time, it is preferable to control the light oil injection timing between 10 to 20 ° BTDC and advance the injection timing to increase the total fuel injection amount, for example, as the engine load LD or the engine speed NE increases. . For example, it is preferable to increase the ratio of the light oil injection amount to the gasoline injection amount as the engine load LD or the engine speed NE increases (S200D).
[0138]
When the coolant temperature THW belongs to the category (3) “40 ° C. <THW”, the ECU 30 performs control to inject light oil and gasoline. At this time, the injection timing of the light oil is controlled between 40 to 60 ° BTDC, and for example, the injection timing is advanced and the total fuel injection amount is increased as the engine load LD or the engine speed NE increases. preferable. For example, it is preferable to increase the ratio of the light oil injection amount to the gasoline injection amount as the engine load LD or the engine speed NE increases (S200E).
[0139]
[Effects Based on Embodiment]
As described above, according to the operation control method for the engine 1 according to the present embodiment or the apparatus that employs such an operation control method, the following operational effects can be achieved.
[0140]
(A) Of the operating regions A1, A2, ATR, and A3 that are partitioned based on the load LD and the rotational speed NE of the engine 1, in the region A1 where the parameters LD and NE are relatively small values, the ignitability is high. In regions A2, ATR, and A3 where only light oil is used for combustion and parameters LD and NE are relatively large, both light oil with high ignitability and gasoline with low ignitability and easy to form premixed gas are combusted. In addition, as the parameters LD and NE increase (in other words, the required torque increases), the ratio of the light oil supply amount to the gasoline supply amount is decreased.
[0141]
Thereby, in area | region A1, the concern of misfire becomes small by using light oil with high ignitability. Further, since there is little concern about premature ignition in the region A1, it is possible to inject light oil relatively early (for example, on the advance side with respect to 40 ° BTDC) and to mix more uniformly prior to combustion. Thereby, exhaust characteristics can be improved.
[0142]
On the other hand, in the regions A2, ATR, A3 where the parameters LD, NE are relatively large values, both light oil and gasoline are used for combustion, and the larger the parameters LD, NE, the light oil injection amount relative to the gasoline injection amount. Percentage of Decrease Adopting a combustion mode that has excellent fuel efficiency and exhaust characteristics, that is, a method of injecting light oil into a gasoline premixed gas and self-igniting while achieving both prevention of misfire and prevention of premature ignition .
[0143]
(B) Moreover, the following control is performed regarding the injection timing QD of the light oil that determines the ignition timing of the entire fuel. That is, among the operation regions A1, A2, ATR, and A3 divided based on the load LD and the rotational speed NE of the engine 1, in the regions A1, A2, where the parameters LD and NE are relatively small, the parameter LD , NE is advanced, the injection timing CAD is advanced, and the dispersion of light oil spray is promoted before the piston 3 approaches the compression top dead center (before the temperature and pressure of the combustion chamber 2 rises), thereby premature ignition. To prevent.
[0144]
On the other hand, when the operating state of the engine 1 shifts to the region A3 (when the pressure or temperature of the combustion chamber 2 further increases), no matter how much the injection timing CAD is advanced, pre-ignition occurs. For this reason, although it is inferior in fuel consumption characteristics and exhaust characteristics, the light oil injection timing CAD is delayed to near the compression top dead center in order to give priority to prevention of premature ignition.
[0145]
Thus, by setting the area A1 giving priority to the prevention of misfire and the area A3 giving priority to the prevention of premature ignition, an area having excellent fuel efficiency characteristics and exhaust characteristics (light oil in the premixed gas formed by gasoline). It is easy to expand the area A2 in which the operation mode in which the fuel is injected and self-ignited is adopted. As a result, the design freedom of the engine 1 is increased. For example, it is easy to set the compression ratio lower than that of a normal diesel engine while using light oil as a fuel for self-ignition, and the engine is downsized and has high output. Can be
[0146]
In the present embodiment, the operation region divided based on the load LD and the rotational speed NE of the engine 1 is set. Instead of this, for example, an operation region that is partitioned based on parameters such as torque, output, total fuel injection amount, or heat generation amount of the engine 1 may be set.
[0147]
(C) In the transition region ATR between the region A2 and the region A3, the light oil injection timing CAD is changed discontinuously under specific conditions. As a result, the control method is changed from the control that prevents the pre-ignition ignition by sufficiently advancing the light oil injection timing CAD to the control that prevents the pre-ignition by sufficiently retarding the light oil injection timing CAD. Premature ignition that occurs when switching can be reliably prevented.
[0148]
For example, during the transition from the region A2 to the region A3 (when the required torque increases), the control of increasing the total fuel supply amount and decreasing the EGR rate is performed, thereby suppressing the occurrence of smoke in the exhaust gas. . In particular, in the present embodiment, the operation of reducing the EGR rate is performed prior to (in priority to) the increase in the total supply amount of fuel, so that the generation of smoke in the exhaust gas is more effectively suppressed. Further, in the present embodiment, at the time of transition from the region A2 to the region A3, control is performed so that the retard operation of the light oil injection timing CAD is performed (prioritized) prior to the increase in the total fuel supply amount. Do. Thereby, premature ignition is prevented preferentially.
[0149]
Further, at the time of transition from the region 3 to the region 2 (when the required torque is decreased), the increase in the NOx concentration in the exhaust gas is suppressed by performing the control to decrease the total supply amount of fuel and increase the EGR rate. The In particular, in the present embodiment, the increase in the NOx concentration in the exhaust gas is more effectively suppressed by performing (prioritizing) the reduction in the total fuel supply amount prior to the operation for increasing the EGR rate. Further, in the present embodiment, at the time of transition from the region A3 to the region A2, the total fuel supply amount is controlled to be performed (prioritized) prior to the advance operation of the light oil injection timing CAD. I do. Thereby, premature ignition is prevented preferentially.
[0150]
(D) Further, the lower the coolant temperature THW, the higher the ratio of the light oil injection amount QD to the gasoline injection amount QG is corrected. Thereby, in order to suppress misfire and premature ignition, more reliable control can be performed. The same control can be performed using not only the coolant temperature THW but also other parameters representative of the temperature of the engine 1 (for example, the temperature in the exhaust passage 6).
[0151]
(E) Further, the ratio of the injection amount QD of light oil to the injection amount QG of gasoline is corrected according to the ratio GA / GATRG between the actually measured value GA of the intake air amount and the estimated value (target value) GATRG. As a result, the response delay of the intake air amount with respect to a transient change in the torque or output of the engine 1 (the shortage or excess of the air supplied to the combustion chamber 2) can be offset. Therefore, the ignition timing of the light oil and the combustion state of the fuel can be controlled more precisely. Note that the injection of gasoline is not limited to the ratio GA / GATRG between the actually measured value GA of the intake air amount and the estimated value (target value) GATRG, but based on other parameters that reflect the required torque of the engine 1 or the amount of change in output. You may correct | amend the ratio of the injection quantity QD of the light oil with respect to quantity QG.
[0152]
(F) Further, after calculating the correction value kQD of the basic injection amount QDB of light oil, even if the injection amount of the light oil is changed by the correction value kQD, the fuel (gasoline and light oil used for combustion of the engine 1) ) Is adjusted so that the total amount of generated heat becomes a value corresponding to the output (torque) required for the engine 1 (the correction value ΔQG is adopted). Thus, the torque and output of the engine 1 can be precisely controlled while correcting the light oil injection amount QD to suppress misfire and premature ignition.
[0153]
(G) At the time of low temperature start of the engine, substantially only the high cetane number fuel is injected and supplied to the combustion chamber, and the injection supply timing is set to about 10 ° to 20 ° before the compression top dead center of the engine. When the engine is started at room temperature, the high cetane number fuel and the low cetane number fuel are supplied, and the injection supply timing of the high cetane number fuel is about 10 ° to 20 ° before the compression top dead center of the engine. preferable.
[0154]
(H) In addition to the conditions for completing the warm-up of the engine 1, specialize in the conditions before the completion of the warm-up in which the combustion state and light oil ignitability are reduced, giving priority to improving the ignitability of the fuel Control. Thereby, misfire at the time of cold start etc. can be prevented effectively.
[0155]
(I) Moreover, the presence or absence of misfire of the engine 1 is monitored, and when this is detected, misfire is quickly eliminated by performing feedback control.
[0156]
(J) Further, the presence or absence of pre-ignition of the engine 1 is monitored, and when this is detected, the pre-ignition ignition is completed and canceled by performing feedback control. More specifically, as long as premature ignition continues, the light oil injection amount is reduced, and the light oil injection timing is corrected so as to depart from the premature ignition occurrence zone.
[0157]
At this time, since the injection amount of the light oil serving as the ignition source is not made less than a preset lower limit value, misfire can be reliably prevented.
[0158]
In addition, when correcting the timing of light oil injection supply performed as part of feedback control for eliminating premature ignition, a correction value kCAD4 having different properties is adopted depending on the region to which the operating state of the engine 1 belongs. That is, when the operation state of the engine 1 belongs to the region A3 side with respect to the predetermined boundary line BL existing in the region ATR, the control is performed to retard the injection timing of the light oil, and the operation state of the engine 1 is the boundary BL. If it belongs to the region A1 or A2 side, control for advancing the injection timing of the light oil is performed. Thereby, the injection timing of light oil can swiftly leave the early ignition occurrence zone (see FIG. 8).
[0159]
In the present embodiment, the control of each parameter QD, QG, CAD, and CAG has been described mainly for the case where the load LD and the rotational speed NE of the engine 1 are increased. On the other hand, when the load LD and the rotational speed NE of the engine 1 become small, the ECU 30 executes control in which the numerical values of the parameters QD, QG, CAD, and CAG change in the reverse direction.
[0160]
(Modification of hardware configuration)
FIG. 11 shows a modification of the hardware configuration to which the control structure according to the above embodiment can be applied. That is, a fuel injection valve 10 ′ that directly injects gasoline into the combustion chamber 2 is employed instead of the first fuel injection valve 10 (FIG. 1) that supplies gasoline to the intake port 5A as in the engine 1 ′ shown in FIG. May be. The configuration of FIG. 11 is disadvantageous than the configuration of FIG. 1 from the viewpoint that it is necessary to ensure the pressure resistance at the mounting portion of the fuel injection valve, but the gasoline injection timing is controlled with a higher degree of freedom. 1 is more advantageous than the configuration of FIG.
[0161]
Hereinafter, technical ideas other than the invention according to the claims ascertained from the above embodiments will be described together with the effects thereof.
[0162]
Low cetane number fuel supply means for supplying low cetane number fuel to form a premixed gas in the combustion chamber of the internal combustion engine, and high cetane number fuel supply means for injecting high cetane number fuel into the combustion chamber In an internal combustion engine, the parameter has the smallest value among the three operating regions specified based on any parameter among the output, torque, load, total fuel supply amount, heat generation amount, and rotation speed of the engine. A method of performing operation control corresponding to a region, a region where the parameter has the largest value, and a region where the parameter has an intermediate value, and in the region where the parameter has the smallest value, Only low-value fuel is injected and supplied, and in the region where the parameter is an intermediate value and the region where the parameter is the largest value, low-cetane fuel and high-cetane fuel are supplied. And as the parameter increases, the ratio of the supply amount of the high cetane fuel to the supply amount of the low cetane fuel decreases, and as the parameter increases, the injection supply timing of the high cetane fuel is advanced. A method for controlling the operation of an internal combustion engine, characterized in that in a region where the parameter has the largest value, the timing of injection supply of the high cetane number fuel is retarded from a predetermined value.
[0163]
According to such a method, the engine combustion based on the self-ignition of the premixed fuel can be performed in a wide operation region, and the exhaust characteristics can be improved.
[0164]
In particular, the injection timing of the high cetane fuel is controlled in a range of about 30 ° to 50 ° before the compression top dead center of the engine in the region where the parameter is the smallest value, and the parameter is set to an intermediate value. Is controlled in the range of about 50 ° to 60 ° before the compression top dead center of the engine, and in the region where the parameter is the largest value, it is about 0 ° to 10 ° before the compression top dead center of the engine. By controlling in the range, the reliability of the control is further enhanced.
[0165]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, engine combustion based on self-ignition of premixed fuel can be performed in a wide operating range, and exhaust characteristics can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an engine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing characteristics of a map used for selecting an operation mode when executing fuel injection control according to the embodiment;
FIG. 3 is a schematic diagram showing a relationship between an injection amount of light oil and gasoline and an engine load when executing fuel injection control according to the embodiment;
FIG. 4 is a graph showing a change in light oil injection timing corresponding to a change in engine load when executing fuel injection control according to the embodiment;
FIG. 5 is a flowchart showing a fuel injection control routine employed in the same embodiment.
FIG. 6 is a flowchart showing a part (subroutine) of a fuel injection control routine employed in the embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing a part (subroutine) of a fuel injection control routine employed in the embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the light oil injection timing and the pre-ignition occurrence zone adopted in the same embodiment;
FIG. 9 is a flowchart showing a part (subroutine) of a fuel injection control routine employed in the embodiment.
FIG. 10 is a flowchart showing a part (subroutine) of a fuel injection control routine employed in the embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram showing another example of the configuration of the engine according to the embodiment;
[Explanation of symbols]
1 engine (internal combustion engine)
2 Combustion chamber
3 Piston
4 Connecting rod
5 Intake passage
5A Intake port
5B Intake valve
6 Exhaust passage
6A Exhaust port
6B Exhaust valve
30 Electronic control unit (ECU)

Claims (18)

低セタン価燃料を供給して内燃機関の燃焼室に予混合気を形成する低セタン価燃料供給手段と、高セタン価燃料を前記燃焼室に噴射供給する高セタン価燃料供給手段とを備えた圧縮自着火内燃機関において、当該機関の始動時及び暖機完了前の状態を除き、負荷が低負荷又は中負荷となる所定の第1運転領域と該第1運転領域よりも負荷が高い所定の第2運転領域とに対応する運転制御を行う方法であって、
前記第1運転領域では、
前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を圧縮上死点近傍に比べて進角側にすると共に当該機関の負荷が大きくなるほど前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を進角させ、
且つ、該第1運転領域における低負荷領域では高セタン価燃料のみを前記燃焼室に噴射供給し、該第1運転領域における中負荷領域では低セタン価燃料及び高セタン価燃料を前記燃焼室に供給すると共に負荷が大きくなるほど前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を減少させ、
前記第2運転領域では、
前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を圧縮上死点近傍にある時期まで遅角側にし、
且つ、低セタン価燃料及び高セタン価燃料を前記燃焼室に供給すると共に負荷が大きくなるほど前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を減少させることを特徴とする圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
Low cetane number fuel supply means for supplying low cetane number fuel to form a premixed gas in the combustion chamber of the internal combustion engine, and high cetane number fuel supply means for injecting high cetane number fuel into the combustion chamber In a compression self-ignition internal combustion engine, except for a state before starting the engine and before warming-up is completed, a predetermined first operating region where the load is low or medium load and a predetermined higher load than the first operating region A method of performing operation control corresponding to the second operation region,
In the first operating region,
The timing of the injection supply of the high cetane number fuel is advanced compared to the vicinity of the compression top dead center and the timing of the injection supply of the high cetane number fuel is advanced as the load of the engine increases.
Further, only the high cetane number fuel is injected and supplied to the combustion chamber in the low load region in the first operation region, and the low cetane number fuel and the high cetane number fuel are supplied to the combustion chamber in the medium load region in the first operation region. The ratio of the supply amount of the high cetane number fuel to the supply amount of the low cetane number fuel decreases as the load increases with the supply,
In the second operation region,
The timing of injection supply of the high cetane number fuel is retarded until a time near the compression top dead center,
In addition, the low cetane number fuel and the high cetane number fuel are supplied to the combustion chamber, and the ratio of the high cetane number fuel supply amount to the low cetane number fuel supply amount is decreased as the load increases. An operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine.
前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を、
前記第1運転領域では当該機関の圧縮上死点前30°〜60°の範囲で制御し、
前記第2運転領域では、当該機関の圧縮上死点前0°〜10°の範囲で制御することを特徴とする請求項1記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
The timing of the injection supply of the high cetane number fuel,
In the first operating region, control is performed in a range of 30 ° to 60 ° before compression top dead center of the engine,
2. The operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein in the second operation region, control is performed in a range of 0 ° to 10 ° before compression top dead center of the engine.
当該機関の運転状態が、前記第1運転領域と前記第2運転領域との間を移行する場合、
前記高セタン価燃料の噴射供給の時期の変更と併せて、排気還流量の変更と、燃料の総供給量の変更とを行うことを特徴とする請求項1又は2記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
When the operating state of the engine transitions between the first operating region and the second operating region,
The compression self-ignition internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein a change in the exhaust gas recirculation amount and a change in the total supply amount of fuel are performed together with a change in the timing of the injection supply of the high cetane fuel. Operation control method.
当該機関の運転状態が、前記第1運転領域から前記第2運転領域に移行する場合、
前記高セタン価燃料の噴射供給の時期の遅角と、排気還流量の低減とを、燃料の総供給量の増大に先立って行うことを特徴とする請求項3記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
When the operating state of the engine shifts from the first operating region to the second operating region,
4. The compression self-ignition internal combustion engine according to claim 3, wherein the delay of the injection supply timing of the high cetane number fuel and the reduction of the exhaust gas recirculation amount are performed prior to the increase of the total fuel supply amount. Operation control method.
当該機関の運転状態が、前記第1運転領域から前記第2運転領域に移行する場合、
前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を遅角した後、排気還流量を低減し、その後燃料の総供給量を増大させることを特徴とする請求項4記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
When the operating state of the engine shifts from the first operating region to the second operating region,
5. The operation control of a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 4, wherein after the timing of injection supply of the high cetane fuel is retarded, the exhaust gas recirculation amount is reduced and then the total fuel supply amount is increased. Method.
当該機関の運転状態が、前記第2運転領域から前記第1運転領域に移行する場合、
前記燃料の総供給量の低減と、排気還流量の増大とを、高セタン価燃料の噴射供給の時期の進角に先立って行うことを特徴とする請求項3〜5の何れかに記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
When the operating state of the engine shifts from the second operating region to the first operating region,
The reduction in the total supply amount of the fuel and the increase in the exhaust gas recirculation amount are performed prior to the advance of the injection supply timing of the high cetane number fuel. An operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine.
当該機関の運転状態が、前記第2運転領域から前記第1運転領域に移行する場合、
前記燃料の総供給量を低減した後、排気還流量を増大し、その後高セタン価燃料の噴射供給の時期を進角することを特徴とする請求項6記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
When the operating state of the engine shifts from the second operating region to the first operating region,
7. The operation control of a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 6, wherein after the total supply amount of fuel is reduced, the exhaust gas recirculation amount is increased, and thereafter the timing of injection supply of the high cetane fuel is advanced. Method.
当該機関の運転状態が、前記第1運転領域と前記第2運転領域との間を移行する場合、
高セタン価燃料の噴射供給の時期を、過早着火の生じる所定範囲内の値にしないことを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
When the operating state of the engine transitions between the first operating region and the second operating region,
The operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7, wherein the timing of injection supply of the high cetane fuel is not set to a value within a predetermined range in which pre-ignition occurs.
当該機関の温度が低いほど、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を増大する補正を行うことを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。  The compression according to any one of claims 1 to 8, wherein a correction is performed to increase a ratio of the supply amount of the high cetane number fuel to the supply amount of the low cetane number fuel as the temperature of the engine is lower. Operation control method for self-ignition internal combustion engine. 当該機関に要求されるトルク又は出力の変化量に応じて、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を補正することを特徴とする請求項1〜9の何れかに記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。  The ratio of the supply amount of the high cetane number fuel to the supply amount of the low cetane number fuel is corrected according to the amount of change in torque or output required for the engine. An operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 1. 当該機関に要求されるトルク又は出力が増大する場合には、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を前記変化量に応じて低減補正し、
当該機関に要求されるトルク又は出力が減少する場合には、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を前記変化量に応じて増大補正することを特徴とする請求項10記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
When the torque or output required for the engine increases, the ratio of the supply amount of the high cetane number fuel to the supply amount of the low cetane number fuel is reduced and corrected according to the amount of change,
When the torque or output required for the engine decreases, the ratio of the supply amount of the high cetane fuel to the supply amount of the low cetane fuel is increased and corrected according to the change amount. The operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 10.
当該機関の燃焼に供される燃料の総発熱量が当該機関に要求される出力に対応した値となるように、低セタン価燃料の供給量を前記高セタン価燃料の供給量に基づいて調整することを特徴とする請求項9〜11の何れかに記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。  The supply amount of the low cetane fuel is adjusted based on the supply amount of the high cetane fuel so that the total calorific value of the fuel used for combustion of the engine becomes a value corresponding to the output required for the engine. An operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to any one of claims 9 to 11. 当該機関の低温始動時には実質的に前記高セタン価燃料のみを前記燃焼室に噴射供給し且つその噴射供給の時期を当該機関の圧縮上死点前10°〜20°とする一方、
当該機関の常温始動時には前記高セタン価燃料及び前記低セタン価燃料を供給し且つ前記高セタン価燃料の噴射供給時期を当該機関の圧縮上死点前10°〜20°とすることを特徴とする請求項1〜12の何れかに記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。
While the engine is cold started, substantially only the high cetane fuel is injected and supplied to the combustion chamber, and the injection supply timing is set to 10 ° to 20 ° before the compression top dead center of the engine,
The high cetane number fuel and the low cetane number fuel are supplied at the normal temperature start of the engine, and the injection supply timing of the high cetane number fuel is set to 10 ° to 20 ° before the compression top dead center of the engine. An operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12.
当該機関の暖機状態での始動時には前記高セタン価燃料及び前記低セタン価燃料を供給し且つ前記高セタン価燃料の噴射供給時期を当該機関の圧縮上死点前40°〜60°とすることを特徴とする請求項13記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。  When the engine is warmed up, the high cetane number fuel and the low cetane number fuel are supplied, and the injection supply timing of the high cetane number fuel is 40 ° to 60 ° before the compression top dead center of the engine. The operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 13. 当該機関の失火の有無を判断し、当該機関が失火したと判断した場合には、前記低セタン価燃料の供給量に対する前記高セタン価燃料の供給量の割合を増大補正するとともに、前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を遅角補正することを特徴とする請求項1〜14の何れかに記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。  When it is determined whether or not the engine has misfired, and when it is determined that the engine has misfired, the ratio of the high cetane number fuel supply amount to the low cetane number fuel supply amount is increased and corrected. 15. The operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 14, wherein the timing of injection supply of the valence fuel is retarded. 当該機関の過早着火の有無を判断し、当該機関が過早着火したと判断した場合には、前記高セタン価燃料の供給量を低減補正することを特徴とする請求項1〜15の何れかに記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。  16. The engine according to any one of claims 1 to 15, wherein the presence or absence of pre-ignition of the engine is determined, and the supply amount of the high cetane fuel is reduced and corrected when it is determined that the engine has pre-ignited. An operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 1. 前記高セタン価燃料の供給量を、自着火可能な下限値未満にはしないことを特徴とする請求項16記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。  The operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 16, wherein the supply amount of the high cetane number fuel is not less than a lower limit value capable of self-ignition. 当該機関が過早着火したと判断した場合に過早着火を解消するために行う前記高セタン価燃料の噴射供給の時期の補正に際し、当該機関の運転状態が前記第1運転領域にある場合には前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を進角させる補正を行い、当該機関の運転状態が前記第2運転領域にある場合には前記高セタン価燃料の噴射供給の時期を遅角させる補正を行うことを特徴とする請求項16又は17記載の圧縮自着火内燃機関の運転制御方法。  When it is determined that the engine has ignited prematurely, when correcting the injection timing of the high cetane fuel to be performed to eliminate premature ignition, when the operating state of the engine is in the first operating region Corrects to advance the timing of injection supply of the high cetane fuel, and retards the timing of injection supply of the high cetane fuel when the operating state of the engine is in the second operating region The operation control method for a compression self-ignition internal combustion engine according to claim 16 or 17, characterized in that:
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