JP4833924B2 - Control device for an internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮着火を行う内燃機関の制御装置に関し、特に燃料の主噴射の前に複数のパイロット噴射を実行するものに関する。 The present invention relates to a control apparatus for an internal combustion engine that performs compression ignition, of what that particular run multiple pilot injection before the main injection of fuel.

特許文献1には、圧縮上死点における気筒内の混合気の温度である圧縮端温度を推定し、推定した圧縮端温度が高くなったときは、パイロット噴射量を増加させるようにした内燃機関の制御装置が示されている。 Patent Document 1, the compression end temperature which is the temperature of the mixture in the cylinder at the compression top dead center to estimate, estimated when the compression end temperature becomes high, an internal combustion engine which is adapted to increase the pilot injection quantity control device is shown in. この制御は、機関の高負荷運転時にパイロット噴射量を増加させることにより、燃焼騒音を抑制することを目的として行われるものである。 This control, by increasing the pilot injection amount at the time of high load operation of the engine, are intended to be performed in order to suppress the combustion noise.

また特許文献2に示されるように圧縮着火を行う内燃機関の着火性を向上させるために、機関の始動時において主噴射の前に2回のパイロット噴射を行う燃料噴射制御装置が従来より知られている。 In order to improve the ignitability of the internal combustion engine that performs compression ignition, as shown in Patent Document 2, a fuel injection control device for performing the two pilot injection before the main injection at the time of start of the engine is conventionally known ing.

この装置によれば、最初のパイロット噴射における燃料噴射量は、2番目のパイロット噴射における燃料噴射量より小さな値に設定される。 According to this apparatus, the fuel injection amount in the first pilot injection is set to a value smaller than the fuel injection amount at the second pilot injection. また、2番目のパイロット噴射は、気筒内のピストンが圧縮上死点より30度前から圧縮上死点までの間に位置する期間内に実行される。 Also, the second pilot injection is performed during the period in which the piston in the cylinder is located until the compression top dead center to 30 degrees before the compression top dead center.

特許第3572435号公報 Patent No. 3572435 Publication 特開平10−274086号公報 JP 10-274086 discloses

特許文献1に示されたパイロット噴射量の制御手法は、高負荷運転時の燃焼騒音を抑制するためのものであり、機関の低温時や低負荷運転時に適用しても、燃料の着火性を向上させることはできない。 Control Method of the pilot injection quantity shown in Patent Document 1 is for suppressing the combustion noise at the time of high load operation, be applied at low temperature and low load operation of the engine, the ignition of the fuel It can not be improved.

燃料の着火性は、燃焼室内の温度を決定する主要因子である、燃焼室内の熱発生量と相関があると考えられるが、燃焼室内の熱発生量を検出または推定し、検出または推定された熱発生量に応じてパイロット噴射量を制御する技術は、上記特許文献1,2には示されていない。 Ignitability of the fuel is a major factor in determining the temperature of the combustion chamber, it is considered that there is a correlation between heat production in the combustion chamber, detecting or estimating the heat generation quantity of the combustion chamber, which is detected or estimated technique for controlling the pilot injection quantity in accordance with the heat generation amount is not shown in Patent documents 1 and 2. そのため、例えば機関の低温時などにおける燃料の着火性を向上させる上で改善の余地があった。 Therefore, there is room for improvement on example to improve the ignitability of fuel in such low temperature of the engine.

本発明は、複数のパイロット噴射を実行する場合に、最初のパイロット噴射における燃料噴射量を適切に制御し、特に機関の低温時あるいは低負荷運転時において安定した着火性を得ることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention, when executing a plurality of pilot injection, first by appropriately controlling the amount of fuel injection in pilot injection, internal combustion engine which can obtain a stable ignitability especially at low temperatures or during low load operation of the engine and to provide a control device.

上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記燃焼室内の圧力(PCYL)を検出する筒内圧検出手段と、該筒内圧検出手段により検出される圧力(PCYL)に応じて、所定クランク角度範囲(TWND)における熱発生量(QHR)を算出する熱発生量算出手段と、前記燃料噴射手段による主噴射(INJM)と、該主噴射の前に第1パイロット噴射(INJP1)と、該第1パイロット噴射の前に最初のパイロット噴射である第2パイロット噴射(INJP2)とを実行する燃料噴射制御手段と、前記機関の運転状態に応じて前記熱発生量の目標値(QHRCMD)を算出する目標値算出手段とを備え、前記燃料噴射制御手段は、前記熱発生量( In the invention, the control apparatus for an internal combustion engine having a fuel injection mechanism for injecting fuel into a combustion chamber of claim 1 for achieving the above object, the in-cylinder pressure detection means for detecting the combustion chamber pressure (PCYL) If, depending on the pressure (PCYL) detected by the cylinder pressure detection means, and the heat generation amount calculation means for calculating a heat release amount (QHR) in a predetermined crank angle range (TWND), the main injection by the fuel injection means and (INJM), first pilot injection before the main injection and (INJP1), and fuel injection control means for executing a first second pilot injection is a pilot injection (INJP2) and before the first pilot injection , and a target value calculating means for calculating a target value of the heat generation amount in accordance with the operating state of the engine (QHRCMD), said fuel injection control means, the heat generation amount ( HR)が前記目標値(QHRCMD)と一致するように前記第2パイロット噴射における燃料噴射量(QIP2)を制御し、前記所定クランク角度範囲(TWND)は、前記第1パイロット噴射(INJP1)に対応する熱発生量が算出されるように設定されることを特徴とする。 HR) is the target value (QHRCMD) and the fuel injection amount in the second pilot injection to match (QIP2) controls the predetermined crank angle range (TWND) is corresponding to the first pilot injection (INJP1) heat generation amount which is characterized in that it is configured to be calculated.

請求項1に記載の発明によれば、 主噴射の前に第1パイロット噴射及び第2パイロット噴射が行われ、検出される燃焼室内の圧力に応じて、所定クランク角度範囲における熱発生量が算出されるとともに、その熱発生量の目標値が機関運転状態に応じて算出される。 According to the invention described in claim 1, the main first pilot injection and the second pilot injection before the injection is performed, depending on the pressure in the combustion chamber to be detected, the heat generation amount in a predetermined crank angle range is calculated is Rutotomoni, the target value of the heat generation amount is calculated according to the engine operating state. 最初のパイロット噴射である第2パイロット噴射における燃料噴射量が、算出された熱発生量が目標値と一致するように制御される。 Fuel injection amount in the second pilot injection is the first pilot injection, the heat generation amount calculated is controlled to match the target value. 所定クランク角度範囲は、2回目のパイロット噴射である第1パイロット噴射に対応する熱発生量が算出されるように設定される。 Predetermined crank angle range, the heat generation amount corresponding to the second first pilot injection is a pilot injection is set to be calculated. したがって 、主噴射の直前のパイロット噴射に起因する熱発生量を検出することができ、その熱発生量が目標値と一致するように最初のパイロット噴射における燃料噴射量を制御することにより、主噴射の直前のパイロット噴射において噴射された燃料、ひいては主噴射において噴射された燃料の着火性を向上させることができる。 Therefore, the main injection immediately before it is possible to detect the heat generation amount due to the pilot injection, by the heat generation amount is controlled fuel injection amount in the first pilot injection to match the target value, the main injection fuel injected immediately before the pilot injection, it is possible to improve the ignitability of the fuel injected in turn the main injection. その結果、特に機関の低温時あるいは低負荷運転時において安定した着火性を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain a stable ignitability especially at low temperatures or during low load operation of the engine.

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 1 and 2 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control system according to an embodiment of the present invention. 以下両図を合わせて参照して説明する。 It will be described with reference to fit below both FIG. 4気筒を有する内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、シリンダ内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒に燃料噴射弁6が設けられている。 Internal combustion engine (hereinafter simply as "engine" hereinafter) 1 having a 4-cylinder is a diesel engine that directly injects fuel into the cylinder, the fuel injection valve 6 is provided in each cylinder. 燃料噴射弁6は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)4に電気的に接続されており、燃料噴射弁6の開弁時間及び開弁時期は、ECU4により制御される。 Fuel injection valves 6, the electronic control unit being (hereinafter referred to as "ECU") 4 electrically connected to the valve opening time and the opening timing of the fuel injection valve 6 is controlled by the ECU 4.

エンジン1は、吸気管22、排気管24、及び過給機28を備えている。 Engine 1 has an intake pipe 22, exhaust pipe 24, and the supercharger 28. 過給機28は、排気の運動エネルギにより駆動されるタービン30と、タービン30により回転駆動され、吸気の圧縮を行うコンプレッサ29とを備えている。 Turbocharger 28 includes a turbine 30 driven by kinetic energy of exhaust, it is rotationally driven by the turbine 30, and a compressor 29 for compressing the intake air.

タービン30は、複数の可変ベーン(図示せず)を備えており、可変ベーンの開度を変化させることにより、タービン回転数(回転速度)を変更できるように構成されている。 Turbine 30 includes a plurality of variable vanes (not shown), by changing the opening of the variable vanes, and is configured to be able to change the rotational speed of the turbine. タービン30のベーン開度は、ECU4により電磁的に制御される。 The vane opening of the turbine 30 is electromagnetically controlled by the ECU 4.

吸気管22内の、コンプレッサ29の下流には加圧された空気を冷却するためのインタークーラ25が設けられている。 In the intake pipe 22, downstream of the compressor 29 and an intercooler 25 is provided for cooling the pressurized air.
排気管24のタービン30の上流側と、吸気管22との間には、排気を吸気管22に還流する排気還流通路26が設けられている。 And upstream of the turbine 30 of the exhaust pipe 24, between the intake pipe 22, the exhaust gas recirculation passage 26 for recirculating the exhaust to the intake pipe 22 is provided. 排気還流通路26には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁(以下「EGR弁」という)27が設けられている。 The exhaust gas recirculation passage 26 is provided with an exhaust recirculation control valve (hereinafter referred to as "EGR valve") 27 for controlling the exhaust gas recirculation amount. EGR弁27は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はECU4により制御される。 EGR valve 27 is an electromagnetic valve having a solenoid, the valve opening is controlled by ECU 4.

吸気管22のタービン29の上流側には吸入空気流量GAを検出する吸入空気流量センサ31が設けられ、インタークーラ25の下流側には吸気温TINを検出する吸気温センサ32が設けられている。 On the upstream side of the turbine 29 of the intake pipe 22 is provided an intake air flow rate sensor 31 for detecting the the intake air flow rate GA, the intake air temperature sensor 32 for detecting the intake air temperature TIN on the downstream side of the intercooler 25 is provided . また排気管24のタービン30の上流側には排気圧PEXを検出する排気圧センサ33及び排気温度TEXを検出する排気温センサ34が設けられている。 The exhaust gas temperature sensor 34 on the upstream side to detect the exhaust pressure sensor 33 and the exhaust temperature TEX detects the exhaust pressure PEX turbine 30 of the exhaust pipe 24 is provided. これらのセンサの検出信号は、ECU4に供給される。 The detection signals from these sensors are supplied to the ECU 4.

エンジン1の各気筒には、筒内圧(燃焼室内の圧力)を検出する筒内圧センサ2が設けられている。 Each cylinder of the engine 1, the cylinder pressure sensor 2 for detecting a cylinder pressure (pressure in the combustion chamber) is provided. 本実施形態では、筒内圧センサ2は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。 In this embodiment, the cylinder pressure sensor 2 is formed integrally with a glow plug disposed in each cylinder. 筒内圧センサ2の検出信号は、ECU4に供給される。 The detection signal of the cylinder pressure sensor 2 is supplied to the ECU 4. なお、筒内圧センサ2の検出信号は、実際には、筒内圧PCYLのクランク角度(時間)に対する微分信号に相当するものであり、筒内圧PCYLは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。 The detection signal of the cylinder pressure sensor 2 is actually, which corresponds to the differential signal with respect to the crank angle of the cylinder pressure PCYL (time), the cylinder pressure PCYL is obtained by integrating the output of the cylinder pressure sensor .

またエンジン1には、クランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ3が設けられている。 Also in the engine 1, a crank angle position sensor 3 for detecting a rotation angle of the crankshaft (not shown) is provided. クランク角度位置センサ3は、クランク角1度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はECU4に供給される。 The crank angle position sensor 3 generates a pulse at every crank angle of one degree, the pulse signal is supplied to the ECU 4. クランク角度位置センサ3は、さらに特定気筒の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ECU4に供給する。 The crank angle position sensor 3 further generates a cylinder discrimination pulse at a predetermined crank angle of a particular cylinder, and supplies the ECU 4.

ECU4には、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダルの操作量APを検出するアクセルセンサ35、エンジン1の冷却水温TWを検出する冷却水温センサ36、過給機28より下流側における吸気管内圧力(過給圧)PBを検出する過給圧センサ(図示せず)、及び当該車両の車速VPを検出する車速センサ(図示せず)が接続されており、これらのセンサの検出信号がECU4に供給される。 The ECU 4, an accelerator sensor 35 for detecting an operation amount AP of an accelerator pedal of the vehicle driven by the engine 1, the intake pipe pressure at the downstream side of the cooling water temperature sensor 36, turbocharger 28 for detecting a coolant temperature TW of the engine 1 (boost pressure) (not shown) the supercharging pressure sensor for detecting a PB, and (not shown) vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed VP of the vehicle is connected, the detection signals of these sensors to ECU4 It is supplied.

ECU4は、エンジン1の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁6の制御信号を駆動回路5に供給する。 ECU4 supplies a control signal for the fuel injection valve 6 provided in the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 to the drive circuit 5. 駆動回路5は、燃料噴射弁6に接続されており、ECU4から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁6に供給する。 Driving circuit 5 is connected to the fuel injection valves 6 and supplies drive signals according to a control signal supplied from the ECU 4, the fuel injection valve 6. これにより、ECU4から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。 Thus, in the fuel injection timing in accordance with a control signal output from ECU 4, the fuel only fuel injection amount corresponding to the control signal, it is injected into the combustion chamber of each cylinder.

ECU4は、増幅器10と、A/D変換部11と、パルス生成部13と、CPU(Central Processing Unit)14と、CPU14で実行されるプログラムを格納するROM(Read Only Memory)15と、CPU14が演算結果などを格納するRAM(Random Access Memory)16と、入力回路17と、出力回路18とを備えている。 ECU4 includes an amplifier 10, an A / D converter 11, a pulse generator 13, a CPU (Central Processing Unit) 14, a ROM (Read Only Memory) 15 for storing programs executed by the CPU 14, CPU 14 is a RAM (Random Access Memory) 16 that stores a calculation result, an input circuit 17, and an output circuit 18. 筒内圧センサ2の検出信号は、増幅器10に入力される。 The detection signal of the cylinder pressure sensor 2 is input to the amplifier 10. 増幅器10は、入力される信号を増幅する。 Amplifier 10 amplifies the signal input. 増幅器10により増幅された信号は、A/D変換部11に入力される。 Signal amplified by the amplifier 10 is input to the A / D converter 11. また、クランク角度位置センサ3から出力されるパルス信号は、パルス生成部13に入力される。 The pulse signal output from the crank angle position sensor 3 is inputted to the pulse generator 13.

A/D変換部11は、バッファ12を備えており、増幅器10から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値(以下「圧力変化率」という)dp/dθに変換し、バッファ12に格納する。 A / D conversion unit 11 includes a buffer 12, converts the cylinder pressure sensor output from the amplifier 10 a digital value (hereinafter referred to as "pressure change rate") to dp / d [theta], is stored in the buffer 12. より具体的には、A/D変換部11には、パルス生成部13から、クランク角1度周期のパルス信号(以下「1度パルス」という)PLS1が供給されており、この1度パルスPLS1の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ12に格納する。 More specifically, the A / D converter 11, the pulse generation unit 13, a crank angle of one degree cycle of the pulse signal (hereinafter referred to as "1-degree pulse") PLS1 is supplied with, the 1-degree pulse PLS1 period in sampling the cylinder pressure sensor output is converted into a digital value stored in the buffer 12.

一方、CPU14には、パルス生成部13から、クランク角6度周期のパルス信号PLS6が供給されており、CPU14はこの6度パルスPLS6の周期でバッファ12に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。 On the other hand, the CPU 14, performs the pulse generator 13, the pulse signal PLS6 crank angle 6 ° cycle are supplied, the CPU 14 a process of reading the digital value stored in the buffer 12 in a cycle of the six-degree pulse PLS6 . すなわち、本実施形態では、A/D変換部11からCPU14に対して割り込み要求を行うのではなく、CPU14が6度パルスPLS6の周期で読出処理を行う。 That is, in this embodiment, instead of performing an interrupt request to the A / D converter 11 CPU 14, perform the reading process at intervals of CPU 14 is 6-degree pulse PLS6.

入力回路17は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、CPU14に供給する。 The input circuit 17 converts the detection signals from various sensors to digital values ​​and supplies the CPU 14. なお、エンジン回転数NEは、6度パルスPLSの周期から算出される。 The engine rotational speed NE is calculated from the period of the six-degree pulse PLS. またエンジン1の要求トルクTRQは、アクセルペダル操作量APに応じて算出される。 The demand torque TRQ of the engine 1 is calculated according to the accelerator pedal operation amount AP.

CPU14は、エンジン運転状態に応じて目標吸入空気流量GACMDを算出し、検出される吸入空気流量GAが目標吸入空気流量GACMDと一致するようにEGR弁27の開度を制御するデューティ制御信号を、出力回路18を介してEGR弁27に供給する。 CPU14 calculates the target intake air flow rate GACMD according to the engine operating conditions, the duty control signal for controlling the opening of the EGR valve 27 as the intake air flow rate GA detected coincides with the target intake air flow rate GACMD, supplied to the EGR valve 27 via the output circuit 18.

本実施形態では、燃焼安定性を確保するために、エンジン1の所定運転状態において燃料噴射弁6による燃料の主噴射の前にパイロット噴射を2回実行する(ダブルパイロット噴射モード)。 In the present embodiment, in order to ensure combustion stability, it executes the pilot injection 2 times before the main injection of fuel by the fuel injection valve 6 in a predetermined operating condition of the engine 1 (double-pilot injection mode). 通常は図3(a)に示すように、主噴射INJMの前に1回のパイロット噴射INJPを実行する(シングルパイロット噴射モード)。 Normally, as shown in FIG. 3 (a), it executes one pilot injection INJP before the main injection INJM (single-pilot injection mode). 以下、ダブルパイロット噴射モードにおけるパイロット噴射の実行時期が圧縮上死点に近い方のパイロット噴射を、第1パイロット噴射INJP1といい、第1パイロット噴射INJP1より前に実行されるパイロット噴射を、第2パイロット噴射INJP2という。 Hereinafter, the pilot injection closer to the execution timing is compression top dead center of the pilot injection in the double-pilot injection mode, referred to as a first pilot injection INJP1, the pilot injection is executed prior to the first pilot injection INJP1, second that the pilot injection INJP2. シングルパイロット噴射モードでは、第1パイロット噴射INJP1に相当するパイロット噴射のみが実行される。 In single-pilot injection mode, only the pilot injection corresponding to the first pilot injection INJP1 is executed.

例えば主噴射INJMは、ほぼ圧縮上死点(CA=0)において実行され、第1パイロット噴射INJP1は、上死点前13度(CA=−13)程度のタイミングで実行され、第2パイロット噴射INJP2は、上死点前20度(CA=−20)程度のタイミングで実行される。 For example the main injection INJM is performed in substantially the compression top dead center (CA = 0), the first pilot injection INJP1 is executed at the timing of approximately BTDC 13 degrees (CA = -13), the second pilot injection INJP2 is executed at the timing of approximately BTDC 20 degrees (CA = -20). また、シングルパイロット噴射モードでのパイロット噴射量QIPが1噴射当たり4mg程度であるとき、ダブルパイロット噴射モードでの第1パイロット噴射量QIP1及び第2パイロット噴射量QIP2はそれぞれ2mg程度とする。 Further, when the pilot injection amount QIP in single-pilot injection mode is about 4mg per injection, first pilot injection amount QIP1 and second pilot injection amount in a double-pilot injection mode QIP2 are respectively about 2 mg.

図4は、熱発生率ROHRの推移を示すタイムチャートである。 Figure 4 is a time chart showing changes in heat generation rate ROHR. この図の実線L1及び破線L2はシングルパイロット噴射モードにおいてパイロット噴射量をそれぞれ4mg及び6mgとした例に対応し、一点鎖線L3はダブルパイロット噴射モードにおいて第1パイロット噴射量QIP1及び第2パイロット噴射量QIP2をともに2mg(合計4mg)とした例に対応する。 The solid line L1 and the dashed line L2 in the figure corresponds to the examples pilot injection quantity respectively and 4mg and 6mg in the single-pilot injection mode, one-dot chain line L3 to the first pilot injection amount in the double-pilot injection mode QIP1 and second pilot injection amount both corresponding to the example that was 2mg (total 4mg) the QIP2. また、図4(b)は、図4(a)の圧縮上死点(CA=0deg)近傍を拡大した図である。 Further, FIG. 4 (b) is an enlarged view of the vicinity of compression top dead center (CA = 0 deg) Fig. 4 (a).

図4から、シングルパイロット噴射モードにおいて、パイロット噴射に対応して熱発生率ROHRが増加し始める着火時期CAIGSPは、パイロット噴射量を変化させてもほとんど変化しないのに対し、ダブルパイロット噴射モードにおいては、着火時期CAIGDPは、着火時期CAIGSPより進角することが確認できる。 4, in the single-pilot injection mode, in response to the pilot injection heat release rate ROHR is started ignition timing increases CAIGSP is contrast hardly changes by changing the pilot injection quantity, in the double pilot injection mode , ignition timing CAIGDP can confirm be advanced from the ignition timing CAIGSP.

図5は、筒内温度TCYLの推移を示すタイムチャートである。 Figure 5 is a time chart showing changes in the cylinder temperature TCYL. この図の実線L4及び破線L5はシングルパイロット噴射モードにおいてパイロット噴射量をそれぞれ4mg及び6mgとした例に対応し、一点鎖線L6はダブルパイロット噴射モードにおいて第1パイロット噴射量QIP1及び第2パイロット噴射量QIP2をともに2mg(合計4mg)とした例に対応する。 The solid L4 and broken L5 figure corresponds to the example where the pilot injection quantity was set to 4mg and 6mg respectively in the single-pilot injection mode, a one-dot chain line L6 first pilot injection amount in the double-pilot injection mode QIP1 and second pilot injection amount both corresponding to the example that was 2mg (total 4mg) the QIP2. また、図5(b)は、図5(a)の圧縮上死点(CA=0deg)近傍を拡大した図である。 Further, FIG. 5 (b) is an enlarged view of the vicinity of compression top dead center (CA = 0 deg) Fig. 5 (a).

図5から明らかなように、圧縮上死点における筒内温度、すなわち圧縮端温度TCMPは、ダブルパイロット噴射モードの方がシングルパイロット噴射モードより高くなる。 As is apparent from FIG. 5, the in-cylinder temperature at compression top dead center, i.e. the compression end temperature TCMP is towards the double-pilot injection mode is higher than the single-pilot injection mode. したがって、ダブルパイロット噴射モードにおいて着火時期CAIGDPが、シングルパイロット噴射モードの着火時期CAIGSPより早まるのは、圧縮端温度TCMPが高くなるためであることが確認できる。 Accordingly, the ignition timing CAIGDP is in the double-pilot injection mode, the earlier than the ignition timing CAIGSP single pilot injection mode, it can be confirmed that the compression end temperature TCMP is because increases.

このようにダブルパイロット噴射モードを採用することにより、圧縮端温度TCMPを高めて、燃料の着火性を向上させることができる。 By thus adopting a double-pilot injection mode, to increase the compression end temperature TCMP, it is possible to improve the ignitability of the fuel. より詳細には、第2パイロット噴射INJP2により噴射された燃料の燃焼(または低温酸化反応)により、圧縮端温度TCMPが上昇し、それにより第1パイロット噴射INJP1により噴射された燃料の着火が促進され、ひいては主噴射INJMで噴射される燃料の着火性が向上すると考えられる。 More specifically, by the combustion of fuel injected by the second pilot injection INJP2 (or low-temperature oxidation reaction), the compression end temperature TCMP rises, ignition of fuel injected by the first pilot injection INJP1 is promoted by it believed to improve ignitability of the fuel injected in turn main injection INJM.

図6(a)は、ダブルパイロット噴射モードにおける熱発生率ROHRの推移を示す図であり、同図(b)に2つのパイロット噴射INJP1,INJP2及び主噴射の実行時期が示されている。 6 (a) is a graph showing transition of the heat generation rate ROHR in the double-pilot injection mode, and execution time of the two pilot injection INJP1, INJP2 and main injection in the figure (b) is shown. 図から明らかなように、各燃料噴射に対応して熱発生率ROHRが上昇する。 As can be seen, the heat generation rate ROHR rises corresponding to each fuel injector.

本実施形態では、図6に示すウインドウ期間TWNDにおける熱発生量QHR(すなわち第1パイロット噴射INJP1に対応する熱発生量)を、検出される圧力変化率dp/dθ及び筒内圧PCYLに基づいて算出し、算出した熱発生量QHRが、エンジン運転状態に応じて設定される目標熱発生量QHRCMDと一致するように、第2パイロット噴射量QIP2を制御するようにした。 In the present embodiment, based on the heat release amount QHR (ie heat generation amount corresponding to the first pilot injection INJP1), the detected pressure change rate dp / d [theta] and the in-cylinder pressure PCYL in the window period TWND shown in FIG. 6 calculates and the calculated heat release amount QHR is, to match the target heat generation amount QHRCMD which is set according to engine operating conditions, and to control the second pilot injection amount QIP2. これにより、第2パイロット噴射量QIP2を適切に制御し、特にエンジン1の低温時あるいは低負荷運転時において安定した着火性を得ることができる。 Thus, the second pilot injection amount QIP2 properly controlled, it is possible to obtain particularly stable ignitability at low temperature or low load operation of the engine 1.

図7は、燃料噴射弁6による主噴射量QIM、第1パイロット噴射量QIP1及び第2パイロット噴射量QIP2を算出する噴射量算出モジュールの構成を示すブロック図である。 7, the main injection amount by the fuel injection valve 6 QIM, a block diagram showing the configuration of the injection amount calculating module for calculating a first pilot injection amount QIP1 and second pilot injection amount QIP2. このモジュールの機能は、CPU14で実行される演算処理により実現される。 The function of this module is realized by the calculation process executed by CPU 14.

図7に示す噴射量算出モジュールは、要求トルク算出部41、全噴射量算出部42、第1パイロット噴射量算出部43、第2パイロット噴射量マップ値算出部44、減算部45,46,目標熱発生量算出部47、熱発生量算出部48、ウインドウ設定部49、減算部50、補正量算出部51、及び加算部52を備えている。 Injection amount calculating module shown in FIG. 7, the request torque calculation unit 41, the total injection amount calculation unit 42, the first pilot injection amount calculating unit 43, the second pilot injection amount map value calculation unit 44, subtraction unit 45, the target heat generation amount calculation unit 47, the heat generation amount calculation unit 48, the window setting unit 49, subtraction unit 50, a correction amount calculation unit 51, and the addition section 52.

要求トルク算出部41は、アクセルペダル操作量APに応じてエンジン1の要求トルクTRQを算出する。 Request torque calculation unit 41 calculates a demand torque TRQ of the engine 1 in accordance with the accelerator pedal operation amount AP. 要求トルクTRQは、アクセルペダル操作量APにほぼ比例するように算出されるが、スモークを抑制するために、アクセルペダル操作量APが急激に増加したときは、要求トルクTRQの増加が制限される。 Demand torque TRQ is calculated so as to be substantially proportional to the accelerator pedal operation amount AP, in order to suppress smoke, when the accelerator pedal operation amount AP increases sharply, the increased demand torque TRQ is limited .

全噴射量算出部42は、要求トルクTRQ及びエンジン回転数NEに応じて予め設定されている全噴射量マップ(図示せず)を検索し、全噴射量QITを算出する。 Total injection amount calculation unit 42 searches the demand torque TRQ and the total injection quantity map which is previously set according to the engine rotational speed NE (not shown), calculates a total injection quantity QIT. 減算部45及び46は、全噴射量QITから第1パイロット噴射量QIP1及び第2パイロット噴射量QIP2を減算することにより、主噴射量QIMを算出する。 Subtraction unit 45 and 46, by subtracting the first pilot injection amount QIP1 and second pilot injection amount QIP2 from the total injection quantity QIT, calculates the main injection amount QIM. 全噴射量マップは、要求トルクTRQが増加するほど、またエンジン回転数NEが増加するほど、全噴射量QITが増加するように設定されている。 Total injection quantity map as the demanded torque TRQ increases or as the engine rotational speed NE increases, is set such that the total injection quantity QIT is increased.

第1パイロット噴射量算出部43は、要求トルクTRQ及びエンジン回転数NEに応じて予め設定された第1パイロット噴射量マップ(図示せず)を検索し、第1パイロット噴射量QIP1を算出する。 The first pilot injection amount calculating unit 43 retrieves the demand torque TRQ and the first pilot injection amount map which is previously set according to the engine rotational speed NE (not shown), calculates a first pilot injection amount QIP1.

第2パイロット噴射量マップ値算出部44は、要求トルクTRQ及びエンジン回転数NEに応じて予め設定された第2パイロット噴射量マップ(図示せず)を検索し、第2パイロット噴射量マップ値QIP2Mを算出する。 Second pilot injection amount map value calculation block 44 retrieves the demand torque TRQ and the second pilot injection quantity map which is previously set according to the engine rotational speed NE (not shown), a second pilot injection amount map value QIP2M It is calculated.

目標熱発生量算出部47は、要求トルクTRQ及びエンジン回転数NEに応じて予め設定された目標熱発生量マップ(図示せず)を検索し、ウインドウ期間TWNDにおける目標熱発生量QHRCMDを算出する。 Target heat generation amount calculation unit 47 searches the demand torque TRQ and according to the engine rotational speed NE preset target heat release amount map (not shown), calculates a target heat generation amount QHRCMD in window period TWND .

熱発生量算出部48は、検出された圧力変化率dp/dθ及び筒内圧PCYLに応じて熱発生率ROHR[J/deg]を算出し、熱発生率ROHRをウインドウ期間TWNDにおいて積算することにより、熱発生量QHRを算出する。 Heat generation amount calculation unit 48 calculates the heat generation rate ROHR [J / deg] in accordance with the detected pressure change rate dp / d [theta] and the in-cylinder pressure PCYL, by integrating the heat generation rate ROHR in the window period TWND calculates the heat generation amount QHR. 熱発生率ROHRは、下記式(1)により算出される。 Heat release rate ROHR is calculated by the following equation (1).
ROHR=κ/(κ−1)×PCYL×dV/dθ ROHR = κ / (κ-1) × PCYL × dV / dθ
+1/(κ−1)×VCYL×dp/dθ (1) + 1 / (κ-1) × VCYL × dp / dθ (1)

ここで、κは混合気の比熱比、PCYLは検出筒内圧、dV/dθは筒内容積増加率[m 3 /deg]、VCYLは気筒容積、dp/dθは圧力変化率[kPa/deg]である。 Here, the specific heat ratio κ is mixture, PCYL is detected in-cylinder pressure, dV / d [theta] is cylinder volume increase rate [m 3 / deg], VCYL the cylinder volume, dp / d [theta] is a pressure change rate [kPa / deg] it is.

ウインドウ設定部49は、後述する燃料噴射時期算出モジュール(図8)で算出される第1パイロット噴射時期CAP1に応じて、図6に示すウインドウ期間TWNDの設定を行う。 Windower 49, in response to the first pilot injection timing CAP1 calculated in later-described fuel injection timing calculating module (Fig. 8), to set the window period TWND shown in FIG. 具体的には例えば、第1パイロット噴射時期CAP1及び第1パイロット噴射量QIP1に応じて第1パイロット噴射終了時期CAP1Eを算出し、ウインドウ開始時期CAWSを第1パイロット噴射終了時期CAP1Eに設定し、ウインドウ終了時期CAWEをウインドウ開始時期CAWSに所定角度DCAW(例えば13度)を加算した時期に設定する。 Specifically, for example, in response to the first pilot injection timing CAP1 and the first pilot injection amount QIP1 calculates a first pilot injection end timing CAP1E, set the window start timing CAWS the first pilot injection end timing CAP1E, window setting a predetermined angle DCAW the end timing CAWE the window start timing CAWS (e.g. 13 degrees) to the timing obtained by adding. あるいは、ウインドウ終了時期CAWEは、熱発生率ROHRに応じて設定するようにしてもよい。 Alternatively, the window end time CAWE may be set in accordance with the heat generation rate ROHR. 例えば、ウインドウ開始時期CAWS以後、最初に熱発生率ROHRが「0」となった時点を、ウインドウ終了時期CAWEとしてもよい。 For example, the window start time CAWS after, first to the point of time when the heat generation rate ROHR becomes "0", may be as a window end time CAWE.

減算部50は、目標熱発生量QHRCMDから熱発生量QHRを減算し、熱発生量偏差DQHRを算出する。 Subtraction unit 50 subtracts the heat generation amount QHR from target heat generation amount QHRCMD, calculates the heat generation amount deviation DQHR. 補正量算出部51は、熱発生量偏差DQHRが「0」となるように、PID(比例積分微分)制御により、補正量QIP2Cを算出する。 Correction amount calculating unit 51, so that the heat generation quantity deviation DQHR becomes "0", the PID (proportional-integral-derivative) control, calculates a correction amount QIP2C. 補正量QIP2Cは、熱発生量偏差DTCMPが大きくなるほど、増加するように算出される。 Correction amount QIP2C, the heat generation amount deviation DTCMP increases, is calculated to increase.

ウインドウ期間TWND内の熱発生量QHRは、第1パイロット噴射量QIP1だけでなく、第2パイロット噴射量QIP2にも依存して変化するため、エンジン運転状態がほぼ定常的な状態では、第1パイロット噴射量QIP1はほぼ一定となり、補正量QIP2Cを用いて第2パイロット噴射量QIP2を算出することにより、熱発生量QHRを目標熱発生量QHRCMDに一致させることができる。 Heat release amount QHR within the window period TWND is not only the first pilot injection amount QIP1, to vary depending also on the second pilot injection amount QIP2, in almost steady state engine operating conditions, the first pilot injection amount QIP1 is substantially constant, by calculating a second pilot injection amount QIP2 using the correction amount QIP2C, it is possible to match the heat generation amount QHR the target heat generation amount QHRCMD.

図8は、燃料噴射弁6による燃料噴射の実行時期、すなわち主噴射時期CAM、第1パイロット噴射時期CAP1及び第2パイロット噴射時期CAP2を算出する噴射時期算出モジュールの構成を示すブロック図である。 8, execution timing of fuel injection by the fuel injection valves 6, i.e. a block diagram showing a main injection timing CAM, the injection timing calculation module for calculating a first pilot injection timing CAP1 and second pilot injection timing CAP2 configuration. このモジュールの機能は、CPU14で実行される演算処理により実現される。 The function of this module is realized by the calculation process executed by CPU 14.

噴射時期算出モジュールは、主噴射時期算出部61、第1パイロット噴射時期算出部62、及び第2パイロット噴射時期算出部63からなる。 Injection timing calculation module, the main injection timing calculation block 61 consists of a first pilot injection timing calculation block 62, and the second pilot injection timing calculation block 63. これらの噴射時期算出部61〜63は、それぞれ要求トルクTRQ及びエンジン回転数NEに応じて予め設定された主噴射時期マップ、第1パイロット噴射時期マップ、及び第2パイロット噴射時期マップを検索し、主噴射時期CAM、第1パイロット噴射時期CAP1及び第2パイロット噴射時期CAP2を算出する。 These injection timing calculating section 61 to 63, respectively the demand torque TRQ and the preset main injection timing map according to the engine rotational speed NE, to find the first pilot injection timing map, and the second pilot injection timing map, calculating the main injection timing CAM, the first pilot injection timing CAP1 and second pilot injection timing CAP2.

以上のように本実施形態では、第1パイロット噴射INJP1に対応する熱発生量QHRが、要求トルクTRQ及びエンジン回転数NEに応じて設定される目標熱発生量QHRCMDと一致するように、第2パイロット噴射量QIP2が制御される。 As described above, in the present embodiment, as described, such that heat generation amount QHR corresponding to the first pilot injection INJP1 matches the demand torque TRQ and the target heat generation amount QHRCMD set according to the engine rotational speed NE, the second pilot injection amount QIP2 is controlled. ウインドウ期間TWNDは、第1パイロット噴射INJP1実行後の熱発生量QHRが得られるように設定されるので、主噴射INJMの直前の第1パイロット噴射INJP1に起因する熱発生量QHRが目標熱発生量QHRCMDに一致するように、第2パイロット噴射(最初に実行されるパイロット噴射)INJP2における燃料噴射量QIP2が制御される。 Window period TWND Since the heat generation amount QHR after the first pilot injection INJP1 execution is set so as to obtain the heat generation amount QHR is target heat generation amount caused by the first pilot injection INJP1 immediately before the main injection INJM to match the QHRCMD, fuel injection amount QIP2 in INJP2 (pilot injection is performed first) of the second pilot injection is controlled. これにより、第1パイロット噴射INJP1において噴射された燃料、ひいては主噴射INJMにおいて噴射された燃料の着火性を向上させることができる。 Accordingly, the fuel injected in the first pilot injection INJP1, it is possible to improve the ignitability of the fuel injected in turn main injection INJM. その結果、特にエンジンの低温時あるいは低負荷運転時において安定した着火性を得ることができる。 As a result, it is possible to obtain particularly stable ignitability at low temperatures or during low-load operation of the engine.

本実施形態では、燃料噴射弁6が燃料噴射手段に相当し、筒内圧センサ2が筒内圧検出手段に相当する。 In this embodiment, the fuel injection valve 6 corresponds to the fuel injection means, the cylinder pressure sensor 2 corresponds to cylinder pressure detection means. またECU4が熱発生量算出手段及び燃料噴射制御手段を構成する。 The ECU4 constitutes a heat release amount calculating means and the fuel injection control means. より具体的には、図7の全噴射量算出部42、第1パイロット噴射量算出部43、第2パイロット噴射量マップ値算出部44、目標熱発生量算出部47、減算部45,46,50、補正量算出部51、加算部52、主噴射時期算出部61、第1パイロット噴射時期算出部62、及び第2パイロット噴射時期算出部63が燃料噴射制御手段に相当し、熱発生量算出部48及びウインドウ設定部49が熱発生量算出手段に相当する。 More specifically, the total injection amount calculation unit 42 of FIG. 7, the first pilot injection amount calculating unit 43, the second pilot injection amount map value calculation unit 44, target heat generation amount calculation unit 47, subtraction unit 45, 46, 50, the correction amount calculating section 51 corresponds to the adder 52, the main injection timing calculation block 61, the first pilot injection timing calculation block 62, and the second pilot injection timing calculation block 63 is the fuel injection control means, the heat generation amount calculation parts 48 and window setting unit 49 corresponds to the heat release amount calculating means.

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, various modifications are possible. 例えば、上述した実施形態では、第1パイロット噴射量QIP1を第1パイロット噴射量マップを用いて算出するようにしたが、第1パイロット噴射量QIP1と第2パイロット噴射量QIP2の合計である全パイロット噴射量QITPを要求トルクTRQ及びエンジン回転数NEに応じて算出し、全パイロット噴射量QITPから第2パイロット噴射量QIP2を減算することにより、第1パイロット噴射量QIP1を算出するようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, although the first pilot injection amount QIP1 be calculated using the first pilot injection amount map, all pilots the first pilot injection amount QIP1 is the sum of the second pilot injection amount QIP2 the injection amount QITP calculated according to the demand torque TRQ and the engine rotational speed NE, by subtracting the second pilot injection amount QIP2 from the total pilot injection amount QITP, it may be calculated first pilot injection amount QIP1 .

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。 The present invention is also applicable to the control of a watercraft propulsion engine, such as a vertically extending crankshaft outboard.

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 It is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine and a control system according to an embodiment of the present invention. 図1に示す制御装置の一部の構成を具体的に示す図である。 It is a diagram specifically showing the configuration of a portion of the control device shown in FIG. 燃料噴射モードを説明するための図である。 It is a diagram for explaining a fuel injection mode. 熱発生率(ROHR)の推移を示す図である。 It is a graph showing transition of the heat generation rate (ROHR). 筒内温度(TCYL)の推移を示す図である。 It is a diagram showing a change in the cylinder temperature (TCYL). パイロット噴射及び主噴射に伴う熱発生量の推移を示す図である。 It is a graph showing transition of the amount of heat release caused by pilot injection and main injection. 燃料噴射量算出モジュールの構成を示す図である。 It is a diagram showing a configuration of a fuel injection amount calculation module. 燃料噴射時期算出モジュールの構成を示す図である。 It is a diagram showing a configuration of a fuel injection timing calculation module.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 内燃機関 2 筒内圧センサ(筒内圧検出手段) 1 internal combustion engine 2 cylinder pressure sensor (cylinder pressure detection means)
4 電子制御ユニット(熱発生量算出手段、燃料噴射制御手段) 4 an electronic control unit (heat release amount-calculating means, fuel injection control means)
6 燃料噴射弁(燃料噴射手段) 6 fuel injection valve (fuel injection means)

Claims (1)

  1. 燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射手段を備えた内燃機関の制御装置において、 The control apparatus for an internal combustion engine including a fuel injection mechanism for injecting fuel into a combustion chamber,
    前記燃焼室内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、 A cylinder pressure detection means for detecting the pressure of the combustion chamber,
    該筒内圧検出手段により検出される圧力に応じて、所定クランク角度範囲における熱発生量を算出する熱発生量算出手段と、 Depending on the pressure detected by the cylinder pressure detection means, and the heat generation amount calculation means for calculating a heat generation amount in a predetermined crank angle range,
    前記燃料噴射手段による主噴射と、該主噴射の前に第1パイロット噴射と、該第1パイロット噴射の前に最初のパイロット噴射である第2パイロット噴射とを実行する燃料噴射制御手段と、 And the main injection by the fuel injection means, a first pilot injection before the main injection, the fuel injection control means for executing a second pilot injection is the first pilot injection before the first pilot injection,
    前記機関の運転状態に応じて前記熱発生量の目標値を算出する目標値算出手段とを備え、 A target value calculating means for calculating a target value of the heat generation amount in accordance with the operating state of the engine,
    前記燃料噴射制御手段は、前記熱発生量が前記目標値と一致するように前記第2パイロット噴射における燃料噴射量を制御し、前記所定クランク角度範囲は、前記第1パイロット噴射に対応する熱発生量が算出されるように設定されることを特徴とする内燃機関の制御装置。 It said fuel injection control means controls the fuel injection amount in the second pilot injection, as the heat generation amount coincides with the target value, the predetermined crank angle range, the heat generation corresponding to the first pilot injection control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the amount is set to be calculated.
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