JP4862735B2 - Fuel injection amount control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮上死点近傍よりも早期に燃焼室内に予混合圧縮着火燃焼用の燃料を噴射し、圧縮上死点近傍で燃焼室内に予混合圧縮着火燃焼用の燃料とは別に拡散燃焼用の燃料を噴射する2段噴射形態を採ることが可能な内燃機関に適用される、予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量と、拡散燃焼用の第2燃料噴射量とを制御する内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。   The present invention injects fuel for premixed compression ignition combustion into the combustion chamber earlier than the vicinity of compression top dead center, and diffusion combustion in the combustion chamber near the compression top dead center separately from the fuel for premix compression ignition combustion A first fuel injection amount for premixed compression ignition combustion and a second fuel injection amount for diffusion combustion, which are applied to an internal combustion engine capable of adopting a two-stage injection mode for injecting fuel for fuel The present invention relates to a fuel injection amount control device for an internal combustion engine.

近年、直噴式の内燃機関(特に、直噴式のディーゼル機関)におけるNOx、パティキュレートマター等の発生量を低減するために、圧縮上死点近傍よりも早期に(筒内ガスが比較的低温・低圧となっている状態で)燃料を噴射するとともに、燃焼室内にて略均一に分散している予混合気を圧縮上死点近傍で自着火させる燃焼形態(以下、「予混合圧縮着火燃焼」、或いは「HCCI(homogenerous charge compression ignition)燃焼」と称呼する。)が提案されてきている。   In recent years, in order to reduce the amount of NOx, particulate matter, etc. generated in a direct injection internal combustion engine (particularly, a direct injection diesel engine) Combustion mode in which fuel is injected (in a low pressure state) and premixed gas that is substantially uniformly dispersed in the combustion chamber is self-ignited near the compression top dead center (hereinafter referred to as “premixed compression ignition combustion”) Or “HCCI (homogenerous charge compression ignition) combustion” has been proposed.

係るHCCI燃焼においては、一般に、予混合圧縮着火燃焼用の燃料噴射量が大きくなるほど同燃焼により発生する騒音が大きくなる傾向があり、係る騒音が過度に大きくならない範囲の上限となる場合に対応する、予混合圧縮着火燃焼用の燃料噴射量の或る上限量が存在する。   In such HCCI combustion, generally, as the fuel injection amount for premixed compression ignition combustion increases, the noise generated by the combustion tends to increase, and this corresponds to the case where the noise becomes the upper limit of the range in which the noise does not increase excessively. There is a certain upper limit of the fuel injection amount for premixed compression ignition combustion.

従って、例えば、内燃機関の(今回の)1サイクルあたりの総要求燃料噴射量が上記上限量より大きい場合、上記騒音が過度に大きくなることを抑制し、且つ、できるだけ大きい量の燃料を予混合圧縮着火燃焼させる目的から、予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量を同上限量と等しい量に決定し、第1燃料噴射量の燃料を圧縮上死点近傍よりも早期に(今回のサイクルにおいて)噴射するとともに、拡散燃焼用の第2燃料噴射量を総要求燃料噴射量から第1燃料噴射量(の上限量)が減じられた量に決定し、第2燃料噴射量の燃料を圧縮上死点近傍で(今回のサイクルにおいて)噴射する2段噴射形態を採ることが考えられる。   Therefore, for example, when the total required fuel injection amount per cycle of the internal combustion engine is larger than the upper limit amount, the noise is prevented from becoming excessively large, and as much fuel as possible is premixed. For the purpose of compression ignition combustion, the first fuel injection amount for premix compression ignition combustion is determined to be equal to the upper limit amount, and the fuel of the first fuel injection amount is set earlier than the compression top dead center (this cycle) And the second fuel injection amount for diffusion combustion is determined by subtracting the first fuel injection amount (the upper limit amount) from the total required fuel injection amount, and the fuel of the second fuel injection amount is compressed. It is conceivable to adopt a two-stage injection mode in which injection is performed near the top dead center (in the current cycle).

この2段噴射形態を採る場合、上記目的を達成するためには、上記第1燃料噴射量の上限量を精度良く設定する必要がある。このため、下記特許文献1に記載の内燃機関の制御装置は、上記第1燃料噴射量の上限量が内燃機関の運転速度の影響を強く受けることに着目し、内燃機関の運転速度に基づいて、上記上限量を決定している。
特開2005−273513号公報
In the case of adopting this two-stage injection mode, in order to achieve the above object, it is necessary to accurately set the upper limit amount of the first fuel injection amount. For this reason, the control apparatus for an internal combustion engine described in Patent Document 1 below focuses on the fact that the upper limit of the first fuel injection amount is strongly influenced by the operation speed of the internal combustion engine, and based on the operation speed of the internal combustion engine. The upper limit amount is determined.
JP 2005-273513 A

ところで、上述したHCCI燃焼による騒音は、同燃焼の反応速度が大きいほど、同燃焼による燃焼室内のガスの圧力の増大勾配の増大に伴いより大きくなる傾向がある。また、HCCI燃焼の反応速度は、燃焼室内のガスの温度が高いほど、また予混合気中の燃料濃度が大きいほど大きくなる。即ち、上記第1燃料噴射量の上限量は、燃焼室内のガスの温度、及び予混合気中の燃料濃度の影響を強く受ける。   By the way, the noise due to the HCCI combustion described above tends to increase as the reaction rate of the combustion increases, with an increase in the increase gradient of the pressure of the gas in the combustion chamber due to the combustion. Further, the reaction rate of HCCI combustion increases as the temperature of the gas in the combustion chamber increases and as the fuel concentration in the premixed gas increases. That is, the upper limit amount of the first fuel injection amount is strongly influenced by the temperature of the gas in the combustion chamber and the fuel concentration in the premixed gas.

しかしながら、上記文献に記載された装置においては、上記第1燃料噴射量の上限量が運転速度のみに基づいて決定されており、燃焼室内のガスの温度等のHCCI燃焼の反応速度に関するパラメータの影響が考慮されていない。   However, in the apparatus described in the above document, the upper limit amount of the first fuel injection amount is determined based only on the operating speed, and the influence of parameters related to the reaction speed of HCCI combustion such as the temperature of the gas in the combustion chamber. Is not taken into account.

従って、例えば、運転速度が同一で燃焼室内のガスの温度が上昇した場合、上記文献に記載された装置においては、同ガスの温度にかかわらず、上記第1燃料噴射量の上限量が同一の値に決定される。この場合における上限量と等しい第1燃料噴射量の燃料がHCCI燃焼すると、上記ガスの温度の上昇に伴いHCCI燃焼の反応速度が増大し、同燃焼による騒音が過度に大きくなる事態が発生するという問題がある。   Therefore, for example, when the operating speed is the same and the temperature of the gas in the combustion chamber rises, the upper limit amount of the first fuel injection amount is the same in the apparatus described in the above document regardless of the temperature of the gas. Determined by value. When the fuel of the first fuel injection amount equal to the upper limit amount in this case burns HCCI, the reaction speed of HCCI combustion increases as the temperature of the gas increases, and the noise caused by the combustion is excessively increased. There's a problem.

本発明は、かかる課題に対処するためになされたものであって、その目的は、燃焼室内のガスの温度等のHCCI燃焼の反応速度に関するパラメータを考慮して、同燃焼による騒音が過度に大きくならないようにするための、予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量の上限量を精度良く決定できる燃料噴射量制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to cope with such a problem, and its purpose is to take into account parameters related to the reaction rate of HCCI combustion, such as the temperature of gas in the combustion chamber, and the noise caused by the combustion is excessively large. An object of the present invention is to provide a fuel injection amount control device capable of accurately determining an upper limit amount of a first fuel injection amount for premixed compression ignition combustion so as not to become a problem.

本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置は、上記2段噴射形態を採ることが可能な内燃機関に適用される。   A fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to an internal combustion engine capable of adopting the above-described two-stage injection mode.

本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置の特徴は、前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の1サイクルあたりの総要求燃料噴射量を決定する総要求燃料噴射量決定手段と、少なくとも前記燃焼室内におけるガスの温度に基づいて前記予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量の上限量を前記第1燃料噴射量の燃料の燃焼による前記ガスの圧力の増大勾配が過度に大きくない範囲の上限となる場合に対応する量に決定する上限量決定手段と、前記総要求燃料噴射量が前記上限量以下である場合前記第1燃料噴射量を前記総要求燃料噴射量と等しい量に決定し、前記総要求燃料噴射量が前記上限量より大きい場合前記第1燃料噴射量を前記上限量と等しい量に決定する第1燃料噴射量決定手段と、前記拡散燃焼用の第2燃料噴射量を前記総要求燃料噴射量から前記第1燃料噴射量が減じられた量に決定する第2燃料噴射量決定手段とを備えたことにある。   The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention is characterized in that a total required fuel injection amount determination means for determining a total required fuel injection amount per cycle of the internal combustion engine based on an operating state of the internal combustion engine, Based on at least the temperature of the gas in the combustion chamber, the upper limit of the first fuel injection amount for premixed compression ignition combustion is set to an excessively large gradient of increase in the pressure of the gas due to combustion of the fuel of the first fuel injection amount. An upper limit amount determining means for determining an amount corresponding to an upper limit of a range, and an amount equal to the total required fuel injection amount when the total required fuel injection amount is equal to or less than the upper limit amount. And when the total required fuel injection amount is larger than the upper limit amount, the first fuel injection amount determination means for determining the first fuel injection amount equal to the upper limit amount, and the second fuel for diffusion combustion Injection amount Serial in that said first fuel injection amount from the total required amount of fuel injection and a second fuel injection quantity determining means for determining the amount reduced.

ここにおいて、「前記ガスの圧力の増大勾配が過度に大きくない範囲の上限となる場合」は、例えば、予混合圧縮着火燃焼による騒音の程度を示すパラメータが、同騒音の程度が超えるべきでない値よりも若干小さい値となる場合に対応する所定値となる場合等である。また、上記騒音の程度を示すパラメータとしては、例えば、予混合圧縮着火燃焼によるガスの圧力のクランク角度に対する増大勾配、予混合圧縮着火燃焼によるガスの圧力の増大速度、予混合圧縮着火燃焼により発生する音圧等が挙げられ、これらに限定されない。   Here, "when the increase gradient of the pressure of the gas is the upper limit of the range that is not excessively large" is, for example, a parameter that indicates the level of noise due to premixed compression ignition combustion should not exceed the level of the noise. For example, a predetermined value corresponding to a slightly smaller value may be used. The parameters indicating the degree of noise include, for example, an increasing gradient of the gas pressure due to the premixed compression ignition combustion with respect to the crank angle, an increasing rate of the gas pressure due to the premixed compression ignition combustion, and a premixed compression ignition combustion. Examples include, but are not limited to, sound pressure.

上述したように、予混合圧縮着火燃焼による騒音は、予混合圧縮着火燃焼の反応速度が大きいほど、予混合圧縮着火燃焼による燃焼室内のガスの圧力の増大勾配の増大に伴いより大きくなる。また、予混合圧縮着火燃焼の反応速度は、燃焼室内のガスの温度が高いほど、また予混合気中の燃料濃度が大きいほどより大きくなる。即ち、予混合圧縮着火燃焼の反応速度が、予混合圧縮着火燃焼による燃焼室内のガスの圧力の増大勾配が過度に大きくならない範囲の上限に対応する反応速度(以下、「上限反応速度」と称呼する。)を超える場合、同燃焼による騒音が過度に大きくなる。   As described above, the noise due to the premixed compression ignition combustion increases as the reaction rate of the premixed compression ignition combustion increases, with the increase in the pressure gradient of the gas in the combustion chamber due to the premixed compression ignition combustion. Further, the reaction rate of the premixed compression ignition combustion becomes larger as the temperature of the gas in the combustion chamber is higher and the fuel concentration in the premixed gas is higher. That is, the reaction rate of the premixed compression ignition combustion corresponds to the upper limit of the range in which the increase gradient of the gas pressure in the combustion chamber due to the premixed compression ignition combustion does not become excessively large (hereinafter referred to as the “upper reaction rate”). Over), noise from the combustion becomes excessively large.

上記構成によれば、前記ガスの温度が高いほど前記上限量がより小さい量に決定され得る。これにより、燃焼室内のガスの温度が高いほど、前記上限量が用いられることで決定された第1燃料噴射量の燃料が噴射された場合における、予混合気中の燃料濃度がより小さくなるから、予混合圧縮着火燃焼の反応速度が、上記上限反応速度を超えることが抑制され得る。   According to the above configuration, the upper limit amount can be determined to be smaller as the gas temperature is higher. Thereby, the higher the temperature of the gas in the combustion chamber, the lower the fuel concentration in the premixed gas when the first fuel injection amount determined by using the upper limit amount is injected. The reaction rate of the premixed compression ignition combustion can be suppressed from exceeding the upper limit reaction rate.

従って、燃焼室内のガスの温度が変化する場合であっても、上記騒音が過度に大きくなることを抑制し、且つ、できるだけ大きい量の燃料を予混合燃焼させることができる。以上のことから、予混合圧縮着火燃焼による騒音が過度に大きくならないようにするための上記第1燃料噴射量の上限量を精度良く決定することができる。   Therefore, even when the temperature of the gas in the combustion chamber changes, it is possible to suppress the noise from becoming excessively large and to premix and burn as much fuel as possible. From the above, it is possible to accurately determine the upper limit amount of the first fuel injection amount so that noise due to premixed compression ignition combustion does not become excessively large.

具体的には、上記本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置においては、前記上限量決定手段が、前記ガスの温度に影響を与える前記内燃機関の運転速度及び前記総要求燃料噴射量を用いて、前記運転速度が大きいほど、又は前記総要求燃料噴射量が大きいほど前記上限量をより小さい量に決定するよう構成される Specifically, in the fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the upper limit amount determining means determines the operating speed of the internal combustion engine and the total required fuel injection amount that affect the temperature of the gas. used, the more the operating speed is high, or to determine said upper limit amount as the total required fuel injection amount is large to a smaller amount constituted.

1サイクルあたりの総要求燃料噴射量(第1燃料噴射量のみ、第1、第2燃料噴射量の和、及び第2燃料噴射量のみのうち何れかの燃料噴射量)が大きいほど、1サイクルあたりでの総燃料の燃焼により発生する熱量が増大することに伴い、燃焼室内のガスの温度がより高くなる傾向がある。   The greater the total required fuel injection amount per cycle (only the first fuel injection amount, the sum of the first and second fuel injection amounts, and any one of the second fuel injection amounts), the greater the one cycle. As the amount of heat generated by the combustion of the total fuel at the periphery increases, the temperature of the gas in the combustion chamber tends to become higher.

他方、1サイクルあたりの総要求燃料噴射量が同一の場合であっても、内燃機関の運転速度が大きいほど、同一期間内におけるサイクル数(即ち、総要求燃料噴射量の燃料の噴射回数)が増大することで、同一期間内において燃料の燃焼により発生する総熱量が増大することに伴い、燃焼室内のガスの温度がより高くなる傾向がある。   On the other hand, even if the total required fuel injection amount per cycle is the same, the number of cycles in the same period (that is, the number of fuel injections of the total required fuel injection amount) increases as the operating speed of the internal combustion engine increases. By increasing, the total amount of heat generated by the combustion of fuel in the same period increases, and the temperature of the gas in the combustion chamber tends to become higher.

以上のことから、総要求燃料噴射量、及び内燃機関の運転速度は、予混合圧縮着火燃焼の反応速度に関するパラメータの1つである燃焼室内のガスの温度を示す値となり得る。他方、一般に、燃焼室内のガスの温度を直接的に、且つ、精度良く検出することは困難である。従って、燃焼室内のガスの温度を直接検出することなく、上記上限量を簡易、且つ、精度良く決定するためには、総要求燃料噴射量、及び内燃機関の運転速度を利用すればよい。   From the above, the total required fuel injection amount and the operating speed of the internal combustion engine can be values indicating the temperature of the gas in the combustion chamber, which is one of the parameters relating to the reaction speed of the premixed compression ignition combustion. On the other hand, it is generally difficult to detect the temperature of the gas in the combustion chamber directly and accurately. Therefore, the total required fuel injection amount and the operating speed of the internal combustion engine may be used in order to determine the upper limit amount easily and accurately without directly detecting the gas temperature in the combustion chamber.

上記構成は係る知見に基づく。これによれば、前記総要求燃料噴射量が大きいほど、又は前記運転速度が大きいほど、燃焼室内のガスの温度がより高いと判断され、上限量がより小さい量に決定される(即ち、第1燃料噴射量が予混合気中の燃料濃度がより小さくなるように決定される)。従って、予混合圧縮着火燃焼の反応速度が、上記上限反応速度を超えることが抑制され得る。以上のことから、上記第1燃料噴射量の上限量を精度良く、且つ、簡易に決定することができる。   The above configuration is based on such knowledge. According to this, as the total required fuel injection amount is larger or the operation speed is larger, it is determined that the temperature of the gas in the combustion chamber is higher, and the upper limit amount is determined to be smaller (that is, the first amount). 1 fuel injection amount is determined so that the fuel concentration in the premixed gas becomes smaller). Therefore, it can be suppressed that the reaction rate of the premixed compression ignition combustion exceeds the upper limit reaction rate. From the above, the upper limit amount of the first fuel injection amount can be determined accurately and easily.

上記のように、燃焼室内のガスの温度を示す値となり得る総要求燃料噴射量、及び運転速度を利用して決定された前記上限量を用いて第1燃料噴射量を決定することにより、具体的には、前記第1燃料噴射量決定手段は、前記総要求燃料噴射量が前記上限量以下である場合、前記総要求燃料噴射量が大きいほど前記第1燃料噴射量をより大きい量に決定し、前記総要求燃料噴射量が前記上限量より大きい場合、前記総要求燃料噴射量が大きいほど前記第1燃料噴射量をより小さい量に決定するように構成される As described above, by determining the first fuel injection amount using the total required fuel injection amount that can be a value indicating the temperature of the gas in the combustion chamber and the upper limit amount determined using the operation speed , Specifically, when the total required fuel injection amount is equal to or less than the upper limit amount , the first fuel injection amount determining means determines the first fuel injection amount to be larger as the total required fuel injection amount is larger. When the total required fuel injection amount is larger than the upper limit amount, the first fuel injection amount is determined to be smaller as the total required fuel injection amount is larger.

また、上記本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置においては、前記上限量決定手段が、前記ガスの温度に影響を与える前記内燃機関の冷却水の温度を用いて前記冷却水の温度が高いほど前記上限量をより小さい量に決定するよう構成されてもよいし、前記ガスの温度に影響を与える外気の温度を用いて前記外気の温度が高いほど前記上限量をより小さい量に決定するよう構成されてもよい。   Further, in the fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the upper limit amount determining means uses the temperature of the cooling water of the internal combustion engine that affects the temperature of the gas to control the temperature of the cooling water. The upper limit amount may be configured to be determined to be a smaller amount as the temperature is higher, or the upper limit amount may be determined to be a smaller amount as the temperature of the outside air is higher using a temperature of the outside air that affects the temperature of the gas. It may be configured to do.

ここにおいて、「外気」は、内燃機関を取巻く環境における空気を意味する。これらによれば、総要求燃料噴射量、及び内燃機関の運転速度が同一の場合であっても、冷却水の温度が高いほど、及び/又は外気の温度が高いほど、上記上限量がより小さく決定されるから、予混合気中の燃料濃度がより小さくされ得る。従って、予混合圧縮着火燃焼の反応速度が上記上限反応速度を超えることがより確実に抑制され得る。   Here, “outside air” means air in the environment surrounding the internal combustion engine. According to these, even when the total required fuel injection amount and the operating speed of the internal combustion engine are the same, the upper limit amount is smaller as the temperature of the cooling water is higher and / or the temperature of the outside air is higher. Since it is determined, the fuel concentration in the premixed gas can be made smaller. Therefore, it can be more reliably suppressed that the reaction rate of the premixed compression ignition combustion exceeds the upper limit reaction rate.

即ち、冷却水の温度、及び/又は外気の温度が燃焼室内のガスの温度に与える影響(即ち、予混合圧縮着火燃焼の反応速度に与える影響)を考慮して上記上限量が決定されるから、冷却水の温度、及び/又は外気の温度が変化する場合であっても、上記第1燃料噴射量の上限量を精度良く決定することができる。   That is, the upper limit amount is determined in consideration of the influence of the temperature of the cooling water and / or the temperature of the outside air on the temperature of the gas in the combustion chamber (that is, the influence on the reaction rate of the premixed compression ignition combustion). Even when the temperature of the cooling water and / or the temperature of the outside air changes, the upper limit amount of the first fuel injection amount can be accurately determined.

また、上記本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置においては、上限量決定手段が、前記外気の圧力が小さいほど前記上限量をより小さい量に決定するよう構成されることが好適である。   In the fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, it is preferable that the upper limit amount determining means is configured to determine the upper limit amount to a smaller amount as the outside air pressure is smaller. .

第1燃料噴射量が同一の場合、外気の圧力が小さいほど、燃焼室内に吸入される空気量(質量)が減少することに伴い、予混合気中の燃料濃度がより大きくなる。従って、この場合、予混合圧縮着火燃焼の反応速度は、外気の圧力が小さいほどより大きくなる。即ち、燃焼室内のガスの温度にかかわらず、外気の圧力に応じて予混合圧縮着火燃焼の反応速度が変化する。   When the first fuel injection amount is the same, the smaller the outside air pressure is, the more the fuel concentration in the premixed gas is increased as the amount of air (mass) sucked into the combustion chamber decreases. Accordingly, in this case, the reaction rate of the premixed compression ignition combustion becomes larger as the pressure of the outside air becomes smaller. That is, regardless of the temperature of the gas in the combustion chamber, the reaction rate of premixed compression ignition combustion changes according to the pressure of the outside air.

上記構成によれば、外気の圧力が小さいほど、上記上限量がより小さく決定される。これにより、燃焼室内のガスの温度が同一で外気の圧力が小さくなった場合であっても、予混合気中の燃料濃度が増大することが抑制され得る。従って、予混合圧縮着火燃焼の反応速度が上記上限反応速度を超えることがより確実に抑制され得る。   According to the above configuration, the upper limit amount is determined to be smaller as the outside air pressure is smaller. Thereby, even when the temperature of the gas in the combustion chamber is the same and the pressure of the outside air is reduced, it is possible to suppress an increase in the fuel concentration in the premixed gas. Therefore, it can be more reliably suppressed that the reaction rate of the premixed compression ignition combustion exceeds the upper limit reaction rate.

即ち、外気の圧力の予混合気中の燃料濃度に与える影響(即ち、予混合圧縮着火燃焼の反応速度に与える影響)を考慮して上記上限量が決定されるから、外気の圧力が変化する場合であっても、上記第1燃料噴射量の上限量を精度良く決定することができる。   That is, since the upper limit is determined in consideration of the influence of the pressure of the outside air on the fuel concentration in the premixed gas (that is, the influence on the reaction rate of the premixed compression ignition combustion), the pressure of the outside air changes. Even in this case, the upper limit amount of the first fuel injection amount can be accurately determined.

また、総要求燃料噴射量、及び内燃機関の運転速度を用いて前記上限量を決定する場合、上記本発明に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置においては、前記総要求燃料噴射量の変化速度が所定速度より大きい場合、前記上限量を遅延処理する手段を備え、前記第1燃料噴射量決定手段が、前記上限量として前記遅延処理した後の値を使用して前記第1燃料噴射量を決定するように構成されることが好適である。   Further, when the upper limit amount is determined using the total required fuel injection amount and the operating speed of the internal combustion engine, the change rate of the total required fuel injection amount is determined in the internal combustion engine fuel injection amount control device according to the present invention. Is greater than a predetermined speed, means for delaying the upper limit amount, and the first fuel injection amount determining means uses the value after the delay processing as the upper limit amount to determine the first fuel injection amount. It is preferred to be configured to determine.

総要求燃料噴射量が変化する場合、燃焼室内のガスの温度はその変化に対して或る遅れをもって変化する。上記構成によれば、総要求燃料噴射量が変化する場合において、上記上限量を遅延処理した後の値の変化を、燃焼室内のガスの温度の変化の程度に近づけることができる。従って、第1燃料噴射量を決定するに際し、上記上限量に代えて、上記上限量を遅延処理した後の値が用いられることで、予混合圧縮着火燃焼の反応速度が上記上限反応速度を超えることがより確実に抑制され得、また予混合圧縮着火燃焼を実行する機会が増大し得る。   When the total required fuel injection amount changes, the temperature of the gas in the combustion chamber changes with a certain delay with respect to the change. According to the above configuration, when the total required fuel injection amount changes, the change in the value after delaying the upper limit amount can be brought close to the degree of change in the temperature of the gas in the combustion chamber. Therefore, when determining the first fuel injection amount, the value after delay processing of the upper limit amount is used instead of the upper limit amount, so that the reaction rate of premixed compression ignition combustion exceeds the upper limit reaction rate. Can be more reliably suppressed, and the opportunity to perform premixed compression ignition combustion can be increased.

以下、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の実施形態の一つについて図面を参照しつつ説明する。   Hereinafter, one embodiment of a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置を4気筒内燃機関(ディーゼル機関)10に適用したシステム全体の概略構成を示している。このシステムは、燃料供給系統を含むエンジン本体20、エンジン本体20の各気筒の燃焼室(筒内)にガスを導入するための吸気系統30、エンジン本体20からの排ガスを放出するための排気系統40、排気還流を行うためのEGR装置50、及び電気制御装置60を含んでいる。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a whole system in which a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to the present invention is applied to a four-cylinder internal combustion engine (diesel engine) 10. This system includes an engine main body 20 including a fuel supply system, an intake system 30 for introducing gas into a combustion chamber (in a cylinder) of each cylinder of the engine main body 20, and an exhaust system for discharging exhaust gas from the engine main body 20. 40, an EGR device 50 for performing exhaust gas recirculation, and an electric control device 60.

エンジン本体20の各気筒の上部には燃料噴射弁(噴射弁、インジェクタ)21が配設されている。各燃料噴射弁21は、図示しない燃料タンクと接続された燃料噴射用ポンプ22に燃料配管23を介して接続されている。燃料噴射用ポンプ22は、電気制御装置60と電気的に接続されていて、同電気制御装置60からの駆動信号(後述する指令燃料噴射圧力Pcrに応じた指令信号)により燃料の実際の噴射圧力(吐出圧力)が同指令燃料噴射圧力Pcrになるように同燃料を昇圧するようになっている。   A fuel injection valve (injection valve, injector) 21 is disposed above each cylinder of the engine body 20. Each fuel injection valve 21 is connected to a fuel injection pump 22 connected to a fuel tank (not shown) via a fuel pipe 23. The fuel injection pump 22 is electrically connected to the electric control device 60, and the actual injection pressure of the fuel by a drive signal (command signal corresponding to a command fuel injection pressure Pcr described later) from the electric control device 60. The fuel is boosted so that (discharge pressure) becomes the command fuel injection pressure Pcr.

これにより、燃料噴射弁21には、燃料噴射用ポンプ22から上記指令燃料噴射圧力Pcrまで昇圧された燃料が供給されるようになっている。また、燃料噴射弁21は、電気制御装置60と電気的に接続されていて、同電気制御装置60からの駆動信号(予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量qhcci(、及び/又は拡散燃焼用の第2燃料噴射量qdiff)に応じた指令信号)により所定時間だけ開弁し、これにより各気筒の燃焼室内に前記指令燃料噴射圧力Pcrにまで昇圧された燃料を第1燃料噴射量qhcci(、及び/又は第2燃料噴射量qdiff)だけ直接噴射するようになっている。なお、本例において、「〜燃料噴射量」は、噴射された燃料の体積を意味するものとする。   As a result, the fuel injection valve 21 is supplied with fuel whose pressure has been increased from the fuel injection pump 22 to the command fuel injection pressure Pcr. Further, the fuel injection valve 21 is electrically connected to the electric control device 60, and a drive signal from the electric control device 60 (first fuel injection amount qhcci for premixed compression ignition combustion (and / or diffusion). Is opened for a predetermined time in response to a command signal corresponding to the second fuel injection amount qdiff) for combustion, and thereby the fuel boosted to the command fuel injection pressure Pcr in the combustion chamber of each cylinder is supplied to the first fuel injection amount. Only qhcci (and / or the second fuel injection amount qdiff) is directly injected. In this example, “˜fuel injection amount” means the volume of injected fuel.

吸気系統30は、エンジン本体20の各気筒の燃焼室にそれぞれ接続された吸気マニホールド31、吸気マニホールド31の上流側集合部に接続され同吸気マニホールド31とともに吸気通路を構成する吸気管32、吸気管32内に回動可能に保持されたスロットル弁33、電気制御装置60からの駆動信号に応答してスロットル弁33を回転駆動するスロットル弁アクチュエータ33a、スロットル弁33の上流において吸気管32に順に介装されたインタクーラー34とターボチャージャ35のコンプレッサ35a、及び吸気管32の先端部に配設されたエアクリーナ36とを含んでいる。   The intake system 30 includes an intake manifold 31 connected to a combustion chamber of each cylinder of the engine body 20, an intake pipe 32 connected to an upstream side assembly of the intake manifold 31 and constituting an intake passage together with the intake manifold 31, an intake pipe A throttle valve 33 rotatably held in the throttle 32, a throttle valve actuator 33a for rotating the throttle valve 33 in response to a drive signal from the electric control device 60, and an intake pipe 32 upstream of the throttle valve 33. The mounted intercooler 34, the compressor 35a of the turbocharger 35, and the air cleaner 36 disposed at the tip of the intake pipe 32 are included.

排気系統40は、エンジン本体20の各気筒にそれぞれ接続された排気マニホールド41、排気マニホールド41の下流側集合部に接続された排気管42、排気管42に配設されたターボチャージャ35のタービン35b、ターボチャージャ絞り弁35c及び排気管42に介装されたディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、「DPNR」と称呼する。)43を含んでいる。排気マニホールド41及び排気管42は排気通路を構成している。   The exhaust system 40 includes an exhaust manifold 41 connected to each cylinder of the engine body 20, an exhaust pipe 42 connected to a downstream gathering portion of the exhaust manifold 41, and a turbine 35 b of a turbocharger 35 disposed in the exhaust pipe 42. , A turbocharger throttle valve 35 c and a diesel particulate filter (hereinafter referred to as “DPNR”) 43 interposed in the exhaust pipe 42. The exhaust manifold 41 and the exhaust pipe 42 constitute an exhaust passage.

ターボチャージャ絞り弁35cは、電気制御装置60と接続されていて、同電気制御装置60からの駆動信号に応答してターボチャージャ35の容量を実質的に可変とするようにタービン35bに流入する排ガス通路面積を可変とする弁である。このターボチャージャ絞り弁35cが閉じられてタービン35bに流入する排ガス通路面積を小さくすると過給圧が増大し、逆にターボチャージャ絞り弁35cが開かれてタービン35bに流入する排ガス通路面積を大きくすると過給圧が低下する。   The turbocharger throttle valve 35c is connected to the electric control device 60, and in response to a drive signal from the electric control device 60, the exhaust gas flowing into the turbine 35b so as to make the capacity of the turbocharger 35 substantially variable. This valve has a variable passage area. When the turbocharger throttle valve 35c is closed and the exhaust gas passage area flowing into the turbine 35b is reduced, the supercharging pressure is increased, and conversely, when the turbocharger throttle valve 35c is opened and the exhaust gas passage area flowing into the turbine 35b is increased. The supercharging pressure decreases.

DPNR43は、コージライト等の多孔質材料から形成されたフィルタ43aを備え、通過する排気ガス中のパティキュレートを細孔表面にて捕集するフィルタである。DPNR43は、担体としてのアルミナに、カリウムK,ナトリウムNa,リチウムLi,セシウムCsのようなアルカリ金属、バリウムBa,カルシウムCaのようなアルカリ土類金属、及びランタンLa、イットリウムYのような希土類金属から選ばれた少なくとも一つを白金とともに担持し、NOxを吸収した後に同吸収したNOxを放出して還元する吸蔵還元型NOx触媒としても機能するようになっている。   The DPNR 43 is a filter that includes a filter 43a formed of a porous material such as cordierite and collects particulates in exhaust gas that passes through the surface of the pores. DPNR43 includes alumina as a carrier, alkali metal such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, alkaline earth metal such as barium Ba and calcium Ca, and rare earth metal such as lanthanum La and yttrium Y. At least one selected from the above is supported together with platinum and functions as an NOx storage reduction catalyst that absorbs NOx and then releases and reduces the absorbed NOx.

EGR装置50は、排気ガスを還流させる通路(EGR通路)を構成する排気還流管51と、排気還流管51に介装されたEGR制御弁52と、EGRクーラー53とを備えている。排気還流管51はタービン35bの上流側排気通路(排気マニホールド41)とスロットル弁33の下流側吸気通路(吸気マニホールド31)を連通している。EGR制御弁52は電気制御装置60からの駆動信号に応答し、再循環される排気ガス量(排気還流量、EGRガス流量)を変更し得るようになっている。   The EGR device 50 includes an exhaust recirculation pipe 51 that constitutes a passage for recirculating exhaust gas (EGR passage), an EGR control valve 52 interposed in the exhaust recirculation pipe 51, and an EGR cooler 53. The exhaust gas recirculation pipe 51 communicates the upstream exhaust passage (exhaust manifold 41) of the turbine 35b and the downstream intake passage (intake manifold 31) of the throttle valve 33. The EGR control valve 52 can change the amount of exhaust gas to be recirculated (exhaust gas recirculation amount, EGR gas flow rate) in response to a drive signal from the electric control device 60.

電気制御装置60は、互いにバスで接続されたCPU61、CPU61が実行するプログラム、テーブル(ルックアップテーブル、マップ)、及び定数等を予め記憶したROM62、CPU61が必要に応じてデータを一時的に格納するRAM63、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップRAM64、並びにADコンバータを含むインターフェース65等からなるマイクロコンピュータである。   The electrical control device 60 is connected to each other via a bus 61, a ROM 62 that stores programs executed by the CPU 61, tables (look-up tables, maps), constants, and the like, and the CPU 61 temporarily stores data as necessary. The microcomputer includes a RAM 63, a backup RAM 64 that stores data while the power is on, and holds the stored data while the power is shut off, an interface 65 including an AD converter, and the like.

インターフェース65は、空気流量(新気流量)計測手段であって吸気管32に配置された熱線式エアフローメータ71、スロットル弁33の下流であって排気還流管51が接続された部位よりも下流の吸気通路に設けられた吸気温センサ72、スロットル弁33の下流であって排気還流管51が接続された部位よりも下流の吸気通路に配設された吸気管圧力センサ73、クランクポジションセンサ74、アクセル開度センサ75、燃料噴射用ポンプ22の吐出口の近傍の燃料配管23に配設された燃料温度センサ76、スロットル弁33の下流であって排気還流管51が接続された部位よりも下流の吸気通路に設けられた吸気酸素濃度センサ77、水温センサ78、排気マニホールド41の下流側集合部に設けられた排気酸素濃度センサ81、排気マニホールド41の下流側集合部に設けられた排気温センサ82、及び排気マニホールド41の下流側集合部に設けられた排気圧力センサ83、内燃機関10の外側の所定の位置に配設された図示しない外気温度センサ、及び外気圧力センサと接続されていて、これらのセンサからの信号をCPU61に供給するようになっている。また、インターフェース65は、燃料噴射弁21、燃料噴射用ポンプ22、スロットル弁アクチュエータ33a、ターボチャージャ絞り弁35c、及びEGR制御弁52と接続されていて、CPU61の指示に応じてこれらに駆動信号を送出するようになっている。   The interface 65 is an air flow rate (fresh air flow rate) measuring means, and is downstream of the hot-wire air flow meter 71 and the throttle valve 33 disposed in the intake pipe 32 and downstream of the portion to which the exhaust gas recirculation pipe 51 is connected. An intake air temperature sensor 72 provided in the intake passage, an intake pipe pressure sensor 73 disposed in the intake passage downstream of the throttle valve 33 and downstream of the portion to which the exhaust gas recirculation pipe 51 is connected, a crank position sensor 74, An accelerator opening sensor 75, a fuel temperature sensor 76 disposed in the fuel pipe 23 near the discharge port of the fuel injection pump 22, and a downstream of the throttle valve 33 and a portion where the exhaust gas recirculation pipe 51 is connected. The intake oxygen concentration sensor 77, the water temperature sensor 78, and the exhaust oxygen concentration sensor 8 provided in the downstream manifold of the exhaust manifold 41 are provided in the intake passage. The exhaust temperature sensor 82 provided at the downstream gathering portion of the exhaust manifold 41, the exhaust pressure sensor 83 provided at the downstream gathering portion of the exhaust manifold 41, and a predetermined position outside the internal combustion engine 10. It is connected to an outside air temperature sensor and an outside air pressure sensor (not shown), and signals from these sensors are supplied to the CPU 61. The interface 65 is connected to the fuel injection valve 21, the fuel injection pump 22, the throttle valve actuator 33a, the turbocharger throttle valve 35c, and the EGR control valve 52. In response to an instruction from the CPU 61, a drive signal is sent to these. It is supposed to be sent out.

熱線式エアフローメータ71は、吸気通路内を通過する吸入空気の質量流量(単位時間当りの吸入空気量、単位時間あたりの新気量)を計測し、同質量流量Ga(空気流量Ga)を表す信号を発生するようになっている。吸気温センサ72は、エンジン10のシリンダ(即ち、燃焼室、筒内)に吸入されるガスの温度(即ち、吸気温度)を検出し、同吸気温度Tbを表す信号を発生するようになっている。吸気管圧力センサ73は、エンジン10のシリンダに吸入されるガスの圧力(即ち、吸気管圧力)を検出し、同吸気管圧力Pbを表す信号を発生するようになっている。   The hot-wire air flow meter 71 measures the mass flow rate of intake air (intake air amount per unit time, fresh air amount per unit time) passing through the intake passage and represents the same mass flow rate Ga (air flow rate Ga). A signal is generated. The intake air temperature sensor 72 detects the temperature of the gas drawn into the cylinder (ie, the combustion chamber, the cylinder) of the engine 10 (ie, the intake air temperature), and generates a signal representing the intake air temperature Tb. Yes. The intake pipe pressure sensor 73 detects the pressure of gas taken into the cylinder of the engine 10 (that is, the intake pipe pressure) and generates a signal representing the intake pipe pressure Pb.

クランクポジションセンサ74は、各気筒の絶対クランク角度を検出し、実クランク角度CAactを表すとともにエンジン10の回転速度である運転速度NEをも表す信号を発生するようになっている。アクセル開度センサ75は、アクセルペダルAPの操作量(開度)を検出し、アクセル開度Accpを表す信号を発生するようになっている。燃料温度センサ76は、燃料配管23を通過する燃料の温度を検出し、燃料温度Tcrを表す信号を発生するようになっている。   The crank position sensor 74 detects the absolute crank angle of each cylinder and generates a signal that represents the actual crank angle CAact and also represents the operating speed NE that is the rotational speed of the engine 10. The accelerator opening sensor 75 detects the operation amount (opening) of the accelerator pedal AP, and generates a signal representing the accelerator opening Accp. The fuel temperature sensor 76 detects the temperature of the fuel passing through the fuel pipe 23 and generates a signal representing the fuel temperature Tcr.

吸気酸素濃度センサ77は、吸気中の酸素濃度を検出し、吸気酸素濃度RO2inを表す信号を発生するようになっている。水温センサ78は、機関10を冷却するための冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を発生するようになっている。排気酸素濃度センサ81は、排気中の酸素濃度を検出し、排気酸素濃度RO2exを表す信号を発生するようになっている。排気温センサ82は、排ガスの温度を検出し、排気温度Texを表す信号を発生するようになっている。排気圧力センサ83は、排ガスの圧力を検出し、排気圧力Pexを表す信号を発生するようになっている。外気温度センサ、及び外気圧力センサは、内燃機関10を取巻く環境における空気の温度、及び圧力を検出し、外気の温度THatm、及び外気の圧力Patmを表す信号を発生するようになっている。   The intake oxygen concentration sensor 77 detects the oxygen concentration in the intake air and generates a signal representing the intake oxygen concentration RO2in. The water temperature sensor 78 detects the temperature of the cooling water for cooling the engine 10 and generates a signal representing the cooling water temperature THW. The exhaust oxygen concentration sensor 81 detects the oxygen concentration in the exhaust gas and generates a signal representing the exhaust oxygen concentration RO2ex. The exhaust gas temperature sensor 82 detects the temperature of the exhaust gas and generates a signal representing the exhaust gas temperature Tex. The exhaust pressure sensor 83 detects the pressure of the exhaust gas and generates a signal representing the exhaust pressure Pex. The outside air temperature sensor and the outside air pressure sensor detect the temperature and pressure of air in the environment surrounding the internal combustion engine 10 and generate signals representing the outside air temperature THatm and the outside air pressure Patm.

(2段噴射形態の概要)
次に、上記のように構成されたシステムが採用する2段噴射形態の概要と、上記内燃機関の燃料噴射量制御装置(以下、「本装置」と云うこともある。)による予混合圧縮着火用の第1燃料噴射量qhcci、及び拡散燃焼用の第2燃料噴射量qdiffの決定方法の概要について説明する。
(Outline of two-stage injection mode)
Next, the outline of the two-stage injection mode adopted by the system configured as described above, and the premixed compression ignition by the fuel injection amount control device for the internal combustion engine (hereinafter also referred to as “this device”). An outline of a method for determining the first fuel injection amount qhcci for use and the second fuel injection amount qdiff for diffusion combustion will be described.

図2は、或る一つの気筒のシリンダ内(筒内)に吸気マニホールド31からガスが吸入され、燃焼室内に吸入されたガスが排気マニホールド41へ排出される様子を模式的に示した図である。   FIG. 2 is a diagram schematically showing a state in which gas is sucked from the intake manifold 31 into a cylinder (cylinder) of one cylinder, and the gas sucked into the combustion chamber is discharged to the exhaust manifold 41. is there.

図2に示したように、燃焼室内に吸入されるガス(従って、筒内ガス)には、吸気管32の先端部からスロットル弁33を介して吸入された新気と、排気還流管51からEGR制御弁52を介して吸入された(外部)EGRガスが含まれる。吸入される新気量(質量)と吸入されるEGRガス量(質量)の和に対するEGRガス量の割合(即ち、EGR率)は、運転状態に応じて電気制御装置60(CPU61)により適宜制御されるEGR制御弁52の開度に応じて変化する。   As shown in FIG. 2, the gas sucked into the combustion chamber (accordingly, in-cylinder gas) includes fresh air sucked from the tip of the intake pipe 32 through the throttle valve 33, and exhaust gas recirculation pipe 51. The (external) EGR gas sucked through the EGR control valve 52 is included. The ratio of the amount of EGR gas to the sum of the amount of fresh air (mass) to be sucked and the amount of mass of EGR (mass) to be sucked (that is, the EGR rate) is appropriately controlled by the electric control device 60 (CPU 61) according to the operating state. It changes according to the opening degree of the EGR control valve 52 to be performed.

本システムでは、同一のサイクルにおいて、第1燃料噴射量qhcciの燃料を圧縮上死点近傍よりも早期に噴射するとともに、第2燃料噴射量qdiffの燃料を圧縮上死点近傍で噴射するされるようになっている。本装置は、後に詳述するように、運転状態に基づいて今回の作動サイクルにおける総要求燃料噴射量qfinを決定し、総要求燃料噴射量qfinのうち、第1燃料噴射量qhcciを、HCCI燃焼による騒音が過度に大きくならない範囲でできるだけ大きい量に決定する。また、第2燃料噴射量qdiffを、総要求燃料噴射量qfinのうちHCCI燃焼に用いられない燃料の量に決定する。即ち、本装置は、適切なHCCI燃焼が達成されるように、2段噴射形態に係る第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffを決定するようになっている。   In this system, in the same cycle, the fuel of the first fuel injection amount qhcci is injected earlier than the vicinity of the compression top dead center, and the fuel of the second fuel injection amount qdiff is injected near the compression top dead center. It is like that. As will be described in detail later, this device determines the total required fuel injection amount qfin in the current operation cycle based on the operating state, and uses the first fuel injection amount qhcci in the total required fuel injection amount qfin as HCCI combustion. Decrease the volume as much as possible without causing excessive noise. Further, the second fuel injection amount qdiff is determined to be the amount of fuel not used for HCCI combustion out of the total required fuel injection amount qfin. That is, the present apparatus determines the first and second fuel injection amounts qhcci, qdiff according to the two-stage injection mode so that appropriate HCCI combustion is achieved.

上記新気、及びEGRガスは、吸気行程において開弁している吸気弁Vinを介してピストンの下降に伴って燃焼室内に吸入されて筒内ガスとなる。筒内ガスは、ピストンが圧縮下死点に達した後の圧縮行程中の所定の時点で吸気弁Vinが閉弁することにより筒内に密閉され、その時点以降、ピストンの上昇に伴って圧縮されていく。この結果、筒内ガスの温度(以下、「筒内温度Tg」と称呼する。)が増大していく。   The fresh air and EGR gas are sucked into the combustion chamber as the piston descends via the intake valve Vin that is open in the intake stroke, and becomes in-cylinder gas. The in-cylinder gas is sealed in the cylinder by closing the intake valve Vin at a predetermined time during the compression stroke after the piston reaches compression bottom dead center, and after that time, the gas is compressed as the piston rises. It will be done. As a result, the temperature of the in-cylinder gas (hereinafter referred to as “in-cylinder temperature Tg”) increases.

そして、圧縮行程中における圧縮上死点よりも早期の所定の時期が到来すると(具体的には、クランク角度CAが後述するHCCI燃焼用燃料噴射開始時クランク角度CAqhcciに一致すると)、前記第1燃料噴射量qhcciに応じた所定時間だけ燃料噴射弁21が開弁されることで燃料が筒内に直接噴射される。この場合、噴射された燃料(燃料噴霧。従って、予混合気)は直ちに自着火することなく燃焼室内で略均一になるまで十分に分散していく。このように燃焼室内に広く分散していく予混合気はピストンの上昇に伴って圧縮により高温・高圧となっていき、圧縮上死点近傍になると予混合気全体が略同時に自着火する(従って、HCCI燃焼が達成される)。なお、第1燃料噴射量qhcciが「0」に決定された場合、HCCI燃焼は実行されない。   When a predetermined time earlier than the compression top dead center during the compression stroke arrives (specifically, when the crank angle CA matches a crank angle CAqhcci at the start of fuel injection for HCCI combustion described later), the first The fuel injection valve 21 is opened for a predetermined time corresponding to the fuel injection amount qhcci, so that the fuel is directly injected into the cylinder. In this case, the injected fuel (fuel spray, therefore, the premixed gas) does not immediately self-ignite but is sufficiently dispersed until it becomes substantially uniform in the combustion chamber. In this way, the premixed gas that is widely dispersed in the combustion chamber becomes high temperature and high pressure due to compression as the piston rises, and when the vicinity of the compression top dead center is reached, the entire premixed gas self-ignites almost simultaneously (therefore, HCCI combustion is achieved). Note that when the first fuel injection amount qhcci is determined to be “0”, HCCI combustion is not executed.

続いて、圧縮行程中における圧縮上死点近傍の所定の時期が到来すると(具体的には、クランク角度CAが後述する拡散燃焼用燃料噴射開始時クランク角度CAqdiffに一致すると)、前記第2燃料噴射量qdiffに応じた所定時間だけ燃料噴射弁21が開弁されることで燃料が筒内に直接噴射される。この結果、噴射された(液体の)燃料は、圧縮により既に高温になっている筒内ガスから受ける熱により直ちに燃料蒸気になるとともに、時間の経過に伴って同筒内ガスと混ざり合いながら混合気となって順次自着火していく(従って、拡散燃焼が達成される)。なお、第2燃料噴射量qdiffが「0」に決定された場合、拡散燃焼は実行されない。以上が2段噴射形態の概要である。   Subsequently, when a predetermined time in the vicinity of the compression top dead center during the compression stroke arrives (specifically, when the crank angle CA coincides with the crank angle CAqdiff at the start of diffusion fuel injection described later), the second fuel The fuel injection valve 21 is opened for a predetermined time corresponding to the injection amount qdiff, so that fuel is directly injected into the cylinder. As a result, the injected (liquid) fuel immediately becomes fuel vapor due to the heat received from the in-cylinder gas that has already become high temperature due to compression, and is mixed while being mixed with the in-cylinder gas over time. Spontaneous self-ignition takes place (thus, diffusion combustion is achieved). When the second fuel injection amount qdiff is determined to be “0”, diffusion combustion is not executed. The above is the outline of the two-stage injection mode.

(第1燃料噴射量の上限量、及び第1、第2燃料噴射量の決定方法)
ところで、上述した2段噴射形態のうちHCCI燃焼においては、HCCI燃焼の反応速度Vが大きいほど、HCCI燃焼による筒内ガスの圧力Pgの増大勾配(dPg/dCA。単位クランク角度CAあたりの筒内ガスの圧力Pgの増大量)の増大に伴い、HCCI燃焼による騒音がより大きくなる傾向がある。
(Method for determining the upper limit of the first fuel injection amount and the first and second fuel injection amounts)
By the way, in the HCCI combustion in the above-described two-stage injection mode, as the reaction speed V of HCCI combustion increases, the increasing gradient (dPg / dCA. Cylinder in unit cylinder angle CA) As the gas pressure Pg increases, noise due to HCCI combustion tends to increase.

従って、HCCI燃焼による騒音が過度に大きくなることを抑制するためには、HCCI燃焼による騒音の程度(例えば、音圧)が過度に大きくない範囲の上限(即ち、HCCI燃焼による筒内ガスの圧力Pgの増大勾配dPg/dCAが過度に大きくない範囲の上限)となる場合に対応する反応速度である上限反応速度Vmaxを超えることが抑制される必要がある。   Therefore, in order to suppress an excessive increase in noise due to HCCI combustion, the upper limit of the range in which the degree of noise due to HCCI combustion (for example, sound pressure) is not excessively large (that is, the pressure of in-cylinder gas due to HCCI combustion). It is necessary to suppress exceeding the upper limit reaction rate Vmax, which is the reaction rate corresponding to the case where the increase gradient dPg / dCA of Pg becomes an upper limit in a range where it is not excessively large.

本例では、HCCI燃焼による騒音が過度に大きくなることを抑制し、且つ、できるだけ大きい量の燃料をHCCI燃焼させるために、予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量qhcciの上限量qhccimaxが、HCCI燃焼の反応速度Vが上限反応速度Vmaxと等しい反応速度となる場合に対応する量に決定されるようになっている。   In this example, the upper limit qhccimax of the first fuel injection amount qhcci for premixed compression ignition combustion is set in order to suppress an excessive increase in noise due to HCCI combustion and to burn as much fuel as possible to HCCI. The amount corresponding to the case where the reaction rate V of HCCI combustion becomes a reaction rate equal to the upper limit reaction rate Vmax is determined.

また、HCCI燃焼の反応速度Vは、筒内温度Tgが高いほど、また予混合気中の燃料濃度[hcci]が大きいほどより大きくなる。このことを鑑みて、本装置は、HCCI燃焼の反応速度Vに関するパラメータである、筒内温度Tgと、燃料濃度[hcci]と考慮して、上記上限量qhccimaxを決定する。以下、本装置による第1燃料噴射量qhcciの上限量qhccimaxの決定方法について説明する。   Further, the reaction rate V of HCCI combustion increases as the in-cylinder temperature Tg increases and as the fuel concentration [hcci] in the premixed gas increases. In view of this, the present apparatus determines the upper limit qhccimax in consideration of the in-cylinder temperature Tg and the fuel concentration [hcci], which are parameters related to the reaction rate V of HCCI combustion. Hereinafter, a method of determining the upper limit amount qhccimax of the first fuel injection amount qhcci by this device will be described.

図3は、内燃機関10が定常状態である場合における、総要求燃料噴射量qfin及び運転速度NEと、HCCI燃焼の反応速度Vに影響を与える筒内温度Tgとの関係を示したグラフである。1サイクルあたりの総要求燃料噴射量qfin(即ち、第1燃料噴射量qhcciのみ、第1、第2燃料噴射量の和qhcci+qdiff、及び第2燃料噴射量qdiffのみ、のうち何れかの燃料噴射量)が大きいほど、1サイクルあたりでの総燃料の燃焼により発生する熱量が増大することに伴い、筒内温度Tgがより高くなる傾向がある。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the total required fuel injection amount qfin and the operation speed NE and the in-cylinder temperature Tg that affects the reaction speed V of HCCI combustion when the internal combustion engine 10 is in a steady state. . Total required fuel injection amount qfin per cycle (that is, only the first fuel injection amount qhcci, the sum qhcci + qdiff of the first and second fuel injection amounts, and only the second fuel injection amount qdiff) As the injection amount) increases, the in-cylinder temperature Tg tends to increase as the amount of heat generated by the combustion of the total fuel per cycle increases.

他方、1サイクルあたりの総要求燃料噴射量qfinが同一の場合であっても、運転速度NEが大きいほど、同一期間内におけるサイクル数(即ち、総要求燃料噴射量qfinの燃料の噴射回数)が増大することで、同一期間内において燃料の燃焼により発生する総熱量が増大することに伴い、筒内温度Tgがより高くなる傾向がある。従って、総要求燃料噴射量qfin及び、運転速度NEは、筒内温度Tgを表す値となり得る。   On the other hand, even if the total required fuel injection amount qfin per cycle is the same, the greater the operation speed NE, the more the number of cycles in the same period (that is, the number of fuel injections of the total required fuel injection amount qfin). By increasing, the in-cylinder temperature Tg tends to become higher as the total amount of heat generated by the combustion of the fuel in the same period increases. Therefore, the total required fuel injection amount qfin and the operation speed NE can be values representing the in-cylinder temperature Tg.

ここで、第1燃料噴射量qhcciが総要求燃料噴射量qfinと等しい量に決定されると仮定した場合を考える。この場合、総要求燃料噴射量qfin(即ち、第1燃料噴射量qhcci)が大きいほど、予混合気中の燃料濃度[hcci]がより大きくなり、また、上述したように筒内温度Tgがより高くなる(図3を参照)。従って、この場合、総要求燃料噴射量qfinが増大するほど、HCCI燃焼の反応速度Vが増大していき、上記上限反応速度Vmaxを超えてしまう事態が発生し得る。   Here, consider a case where it is assumed that the first fuel injection amount qhcci is determined to be equal to the total required fuel injection amount qfin. In this case, the larger the total required fuel injection amount qfin (that is, the first fuel injection amount qhcci), the higher the fuel concentration [hcci] in the premixed gas, and the more the in-cylinder temperature Tg as described above. Higher (see FIG. 3). Therefore, in this case, as the total required fuel injection amount qfin increases, the reaction speed V of HCCI combustion increases, and a situation may occur where the upper limit reaction speed Vmax is exceeded.

上記事態が発生することを抑制するためには、筒内温度Tgが高いほど、予混合気中の燃料濃度[hcci]をより小さくすることが考えられる。従って、本装置では、図4に示したような、内燃機関10が定常状態である場合における、総要求燃料噴射量qfinと上限量qhccimaxとの関係を規定する1次関数funcqhccimaxを利用して上限量qhccimaxを決定するようになっている。   In order to suppress the occurrence of the above situation, it is conceivable that the higher the in-cylinder temperature Tg, the smaller the fuel concentration [hcci] in the premixed gas. Therefore, the present apparatus uses the linear function funcqhccimax that defines the relationship between the total required fuel injection amount qfin and the upper limit amount qhccimax when the internal combustion engine 10 is in a steady state as shown in FIG. The limit qhccimax is determined.

より具体的には、本例では、1次関数funcqhccimaxは、第1燃料噴射量qhcciが総要求燃料噴射量qfinと等しい量に決定されると仮定した場合における仮総要求燃料噴射量qfin(hcci)を独立変数、上限量qhccimaxを従属変数として作成され、仮総要求燃料噴射量qfin(hcci)が大きいほど、上限量qhccimaxがより小さい量に決定されるようになっている。   More specifically, in this example, the linear function funcqhccimax is assumed to be a temporary total required fuel injection amount qfin (hcci when it is assumed that the first fuel injection amount qhcci is determined to be equal to the total required fuel injection amount qfin. ) As an independent variable and the upper limit amount qhccimax as a dependent variable. The larger the provisional total required fuel injection amount qfin (hcci), the smaller the upper limit amount qhccimax is determined.

また、上記仮総要求燃料噴射量qfin(hcci)が一定の場合であっても、運転速度NEが大きいほど筒内温度Tgがより高くなるから(図3を参照)、上限量qhccimaxがより小さい量に決定される必要がある。即ち、本例では、1次関数funcqhccimaxの勾配-A(値Aは正の値)、及び切片Bは、HCCI燃焼の反応速度Vが上記上限反応速度Vmaxと等しい値となる場合に対応する値に設定され、特に、切片Bは、運転速度NEが大きいほどより小さい値に決定されるようになっている。なお、1次関数funcqhccimaxの勾配-A、及び切片Bは、冷却水温THW、外気の温度THatm、及び外気の圧力Patmが、値THW1、値THatm1、及び値Patm1とそれぞれ等しい値である場合において適合されたものである。   Even if the provisional total required fuel injection amount qfin (hcci) is constant, the in-cylinder temperature Tg increases as the operating speed NE increases (see FIG. 3), so the upper limit amount qhccimax is smaller. The amount needs to be determined. That is, in this example, the slope −A (value A is a positive value) of the linear function funcqhccimax and the intercept B are values corresponding to the case where the reaction rate V of HCCI combustion is equal to the upper limit reaction rate Vmax. In particular, the intercept B is determined to be smaller as the operation speed NE is larger. The slope -A and intercept B of the linear function funcqhccimax are adapted when the cooling water temperature THW, the outside air temperature THatm, and the outside air pressure Patm are equal to the value THW1, the value THatm1, and the value Patm1, respectively. It has been done.

図5は、内燃機関10が定常状態である場合における、本装置により決定される総要求燃料噴射量qfinと、第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffとの関係を示すグラフである。また、図6は、内燃機関10が定常状態である場合における、第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffの燃料がそれぞれの噴射時期にて噴射された場合に対応する、筒内温度Tg、予混合気中の燃料濃度[hcci]、及びHCCI燃焼の反応速度Vを示す、図5に対応するグラフである。図5、及び図6を参照しながら、第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffが決定されていく様子を説明する。なお、図5、及び図6においては、運転速度NEは一定であるものとする。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the total required fuel injection amount qfin determined by the present apparatus and the first and second fuel injection amounts qhcci, qdiff when the internal combustion engine 10 is in a steady state. FIG. 6 shows the in-cylinder temperature Tg corresponding to the case where the fuel of the first and second fuel injection amounts qhcci, qdiff is injected at the respective injection timings when the internal combustion engine 10 is in a steady state. 6 is a graph corresponding to FIG. 5 showing the fuel concentration [hcci] in the premixed gas and the reaction rate V of HCCI combustion. The manner in which the first and second fuel injection amounts qhcci, qdiff are determined will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In FIGS. 5 and 6, it is assumed that the operation speed NE is constant.

先ず、総要求燃料噴射量qfinが、1次関数funcqhccimaxに基づいて決定される上限量qhccimax以下である場合について説明する。この場合は、総要求燃料噴射量qfinが、図5(A)に示した、qhcci=qfinの関係を表す破線で示した直線と1次関数funcqhccimaxを表す1点鎖線で示した直線の交点に対応する総要求燃料噴射量qfin1以下である場合に対応する。   First, the case where the total required fuel injection amount qfin is equal to or less than the upper limit amount qhccimax determined based on the linear function funcqhccimax will be described. In this case, the total required fuel injection amount qfin is at the intersection of the straight line indicated by the broken line indicating the relationship of qhcci = qfin and the straight line indicated by the one-dot chain line indicating the linear function funcqhccimax shown in FIG. This corresponds to the case where the corresponding total required fuel injection amount qfin1 or less.

この場合、第1燃料噴射量qhcciが総要求燃料噴射量qfinと等しい量に決定される。従って、図5(A)の実線にて示すように、第1燃料噴射量qhcciは、qhcci=qfinの関係を表す破線で示した直線に沿うように総要求燃料噴射量qfinが大きいほどより大きい量に決定される。一方、図5(B)の実線にて示すように、第2燃料噴射量qdiffは「0」に決定される。   In this case, the first fuel injection amount qhcci is determined to be equal to the total required fuel injection amount qfin. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 5A, the first fuel injection amount qhcci is larger as the total required fuel injection amount qfin is larger along the straight line shown by the broken line representing the relationship of qhcci = qfin. Determined in quantity. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 5B, the second fuel injection amount qdiff is determined to be “0”.

従って、この場合、図6(A),(B)の実線にて示すように、総要求燃料噴射量qfinが大きいほど、筒内温度Tg、及び予混合気中の燃料濃度[hcci]が上記噴射量qfin1に対応する筒内温度Tg1、及び燃料濃度[hcci]1に向かってそれぞれ増大していくのに伴い、図6(C)の実線にて示すように、HCCI燃焼の反応速度Vが上限反応速度Vmaxに向かって増大していく。即ち、総要求燃料噴射量qfinが上記噴射量qfin1以下である場合、HCCI燃焼の反応速度Vは、上限反応速度Vmaxより小さい範囲で、総要求燃料噴射量qfinが大きいほど大きくなる。   Therefore, in this case, as shown by the solid lines in FIGS. 6A and 6B, the greater the total required fuel injection amount qfin, the higher the in-cylinder temperature Tg and the fuel concentration [hcci] in the premixed gas As the in-cylinder temperature Tg1 corresponding to the injection amount qfin1 and the fuel concentration [hcci] 1 increase, the reaction speed V of HCCI combustion becomes higher as shown by the solid line in FIG. It increases toward the upper limit reaction rate Vmax. That is, when the total required fuel injection amount qfin is equal to or less than the above injection amount qfin1, the reaction speed V of HCCI combustion becomes larger as the total required fuel injection quantity qfin is larger in a range smaller than the upper limit reaction speed Vmax.

次に、総要求燃料噴射量qfinが、1次関数funcqhccimaxに基づいて決定される上限量qhccimaxより大きい場合について説明する。この場合は、総要求燃料噴射量qfinが上記噴射量qfin1より大きい場合に対応する。この場合、第1燃料噴射量qhcciが上限量qhccimaxに決定される。従って、図5(A)の実線にて示すように、第1燃料噴射量qhcciは、1次関数funcqhccimaxを表す1点鎖線で示した直線に沿うように総要求燃料噴射量qfinが大きいほどより小さい量に決定される。一方、図5(B)の実線にて示すように、第2燃料噴射量qdiffは、総要求燃料噴射量qfinから第1燃料噴射量qhcci(即ち、上限量qhccimax)が減じられた量に決定される。   Next, the case where the total required fuel injection amount qfin is larger than the upper limit amount qhccimax determined based on the linear function funcqhccimax will be described. This case corresponds to the case where the total required fuel injection amount qfin is larger than the injection amount qfin1. In this case, the first fuel injection amount qhcci is determined as the upper limit amount qhccimax. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 5A, the first fuel injection amount qhcci becomes larger as the total required fuel injection amount qfin increases along the straight line shown by the one-dot chain line representing the linear function funcqhccimax. Decide on a small amount. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 5B, the second fuel injection amount qdiff is determined to be an amount obtained by subtracting the first fuel injection amount qhcci (that is, the upper limit amount qhccimax) from the total required fuel injection amount qfin. Is done.

ここで、本装置による上限量qhccimaxの決定方法との比較対象として、総要求燃料噴射量qfinが上記噴射量qfin1より大きい場合であっても、図5(A)の2点鎖線にて示すように、仮に、上限量qhccimaxが、上記噴射量qfin1に対応する上限量qhcci1と等しい量に決定される場合を考える。この場合において、総要求燃料噴射量qfinが、上記噴射量qfin1から同噴射量qfin1より所定量だけ大きい総要求燃料噴射量qfin2になった場合における状態に着目すると、第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffは、上記上限量qhcci1、及び噴射量(qfin2-qhcci1)にそれぞれ決定される(図5の2点鎖線を参照)。   Here, as a comparison object with the determination method of the upper limit amount qhccimax by the present apparatus, even when the total required fuel injection amount qfin is larger than the injection amount qfin1, as indicated by a two-dot chain line in FIG. Consider a case where the upper limit amount qhccimax is determined to be equal to the upper limit amount qhcci1 corresponding to the injection amount qfin1. In this case, paying attention to the state when the total required fuel injection amount qfin becomes the total required fuel injection amount qfin2 larger than the injection amount qfin1 by a predetermined amount from the injection amount qfin1, the first and second fuel injection amounts qhcci and qdiff are respectively determined as the upper limit amount qhcci1 and the injection amount (qfin2-qhcci1) (see the two-dot chain line in FIG. 5).

このため、図6(A)の2点鎖線にて示すように、筒内温度Tgは、上記噴射量qfin1に対応する上記温度Tg1より、噴射量(qfin2-qhcci1(=qifn2-qfin1))に相当する分だけ高い温度Tg2となる。また、図6(B)の2点鎖線にて示すように、燃料濃度[hcci]は上記濃度[hcci]1に維持される。従って、図6(C)の2点鎖線にて示すように、HCCI燃焼の反応速度Vは、上限反応速度Vmaxより大きい反応速度V2となり、この結果、HCCI燃焼による騒音が過度に大きくなる事態が発生する。   For this reason, as shown by the two-dot chain line in FIG. 6A, the in-cylinder temperature Tg is changed from the temperature Tg1 corresponding to the injection amount qfin1 to the injection amount (qfin2-qhcci1 (= qifn2-qfin1)). The temperature Tg2 is higher by a corresponding amount. Further, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 6B, the fuel concentration [hcci] is maintained at the above concentration [hcci] 1. Accordingly, as shown by the two-dot chain line in FIG. 6C, the reaction speed V of HCCI combustion becomes a reaction speed V2 that is larger than the upper limit reaction speed Vmax, and as a result, there is a situation in which noise due to HCCI combustion becomes excessively large. appear.

一方、本装置による上限量qhccimaxの決定方法によれば、総要求燃料噴射量qfinが上記噴射量qfin1から上記噴射量qfin2になると、図5(A)の実線にて示すように、上限量qhccimaxは、上記上限量qhcci1から1次関数funcqhccimaxにより求められる量dqだけ小さい上限量qhcci2に決定される。従って、第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffは、上限量(qhcci1-dq)、及び噴射量(qfin2-qhcci1+dq)にそれぞれ決定される(図5の実線を参照)。   On the other hand, according to the determination method of the upper limit amount qhccimax by the present apparatus, when the total required fuel injection amount qfin changes from the injection amount qfin1 to the injection amount qfin2, as shown by the solid line in FIG. Is determined to be an upper limit amount qhcci2 that is smaller than the upper limit amount qhcci1 by an amount dq obtained by a linear function funcqhccimax. Accordingly, the first and second fuel injection amounts qhcci, qdiff are respectively determined as an upper limit amount (qhcci1-dq) and an injection amount (qfin2-qhcci1 + dq) (see the solid line in FIG. 5).

このため、図6(A)の実線にて示すように、筒内温度Tgは、上述した2点鎖線における変化と同様、上記温度Tg1より噴射量(qfin2-qfin1)に相当する分だけ高い上記温度Tg2となる。一方、図6(B)の実線にて示すように、燃料濃度[hcci]は上記濃度[hcci]1から上記量dqに相当する分だけ小さい濃度[hcci]2となる。従って、図6(C)の実線にて示すように、HCCI燃焼の反応速度Vが、上限反応速度Vmaxを超えることなく上限反応速度Vmaxに維持され得、この結果、HCCI燃焼による騒音が過度に大きくなる事態が発生することを抑制できる。   Therefore, as shown by the solid line in FIG. 6A, the in-cylinder temperature Tg is higher than the temperature Tg1 by an amount corresponding to the injection amount (qfin2-qfin1), as in the change in the two-dot chain line described above. Temperature Tg2. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 6B, the fuel concentration [hcci] becomes a concentration [hcci] 2 that is smaller than the concentration [hcci] 1 by an amount corresponding to the amount dq. Therefore, as shown by the solid line in FIG. 6C, the reaction rate V of HCCI combustion can be maintained at the upper limit reaction rate Vmax without exceeding the upper limit reaction rate Vmax. As a result, the noise due to HCCI combustion is excessively high. It can suppress that the situation which becomes large generate | occur | produces.

なお、図5の実線にて示すように、総要求燃料噴射量qfinが、上限量qhccimaxが「0」となる場合に対応する総要求燃料噴射量qfin3以上である場合、第1燃料噴射量qhcciは「0」に決定され、第2燃料噴射量qdiffは総要求燃料噴射量qfinと等しい量に決定される。従って、第2燃料噴射量qdiffは、qdiff=qfinの関係を表す破線で示した直線に沿うように、総要求燃料噴射量qfinが大きいほどより大きい量に決定される。以上が、第1燃料噴射量qhcciの上限量qhccimax、及び第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffの決定方法である。   As shown by the solid line in FIG. 5, when the total required fuel injection amount qfin is equal to or larger than the total required fuel injection amount qfin3 corresponding to the case where the upper limit amount qhccimax is “0”, the first fuel injection amount qhcci Is determined to be “0”, and the second fuel injection amount qdiff is determined to be equal to the total required fuel injection amount qfin. Therefore, the second fuel injection amount qdiff is determined to be larger as the total required fuel injection amount qfin is larger, along the straight line indicated by the broken line representing the relationship of qdiff = qfin. The above is the method for determining the upper limit amount qhccimax of the first fuel injection amount qhcci and the first and second fuel injection amounts qhcci, qdiff.

(第1燃料噴射量の上限量の補正)
上述したように、1次関数funcqhccimaxは、冷却水温THW、外気の温度THatm、及び外気の圧力Patmが、値THW1、値THatm1、及び値Patm1とそれぞれ等しい値である場合において、上限量qhccimaxの燃料がHCCI燃焼した場合において同燃焼の反応速度Vが上記上限反応速度Vmaxと等しい反応速度となるように作成されたものである(図4を参照)。
(Correction of the upper limit of the first fuel injection amount)
As described above, the linear function funcqhccimax is the fuel of the upper limit amount qhccimax when the cooling water temperature THW, the outside air temperature THatm, and the outside air pressure Patm are equal to the value THW1, the value THatm1, and the value Patm1, respectively. Is produced so that the reaction rate V of the combustion becomes equal to the upper limit reaction rate Vmax when HCCI combustion is performed (see FIG. 4).

従って、総要求燃料噴射量qfin、及び運転速度NEがそれぞれ同一の場合であっても、冷却水温THW、外気の温度THatm、及び/又は外気の圧力Patmが、値THW1、値THatm1、及び/又は値Patm1からそれぞれ偏移した値となる場合(以下、この場合を単に「パラメータが基準値から偏移した場合」と称呼する。)、1次関数funcqhccimaxから決定された上限量qhccimaxそのものの燃料がHCCI燃焼すると、同燃焼の反応速度Vが上記偏移の程度に相当する分だけ上記上限反応速度Vmaxから偏移する。   Therefore, even when the total required fuel injection amount qfin and the operation speed NE are the same, the cooling water temperature THW, the outside air temperature THatm, and / or the outside air pressure Patm are the value THW1, the value THatm1, and / or When the value is shifted from the value Patm1 (hereinafter, this case is simply referred to as “parameter is shifted from the reference value”), the fuel of the upper limit amount qhccimax itself determined from the linear function funcqhccimax is When HCCI combustion is performed, the reaction rate V of the combustion shifts from the upper limit reaction rate Vmax by an amount corresponding to the degree of shift.

これは、総要求燃料噴射量qfin、及び運転速度NEがそれぞれ同一の場合において、冷却水温THW、及び/又は外気の温度THatmが高いほど筒内温度Tgがより高くなり(即ち、HCCI燃焼の反応速度Vが大きくなり)、他方、外気の圧力Patmが小さいほど、予混合気中の酸素濃度が減少することに伴い、予混合気中の燃料濃度[hcci]がより大きくなる(即ち、HCCI燃焼の反応速度Vが大きくなる)ことに基づく。   This is because when the total required fuel injection amount qfin and the operation speed NE are the same, the higher the coolant temperature THW and / or the outside air temperature THatm, the higher the in-cylinder temperature Tg (that is, the reaction of HCCI combustion). On the other hand, the smaller the outside air pressure Patm, the higher the fuel concentration [hcci] in the premixed gas (ie, HCCI combustion) as the oxygen concentration in the premixed gas decreases. The reaction rate V of the

従って、パラメータが基準値から偏移した場合、上限量qhccimaxの燃料がHCCI燃焼する場合の反応速度Vを、上記上限反応速度Vmaxに近づけるためには、1次関数funcqhccimaxから決定された上限量qhccimaxを、冷却水温THW、外気の温度THatm、及び/又は外気の圧力Patmの上記偏移の程度に応じて補正する必要がある。   Therefore, when the parameter deviates from the reference value, the upper limit amount qhccimax determined from the linear function funcqhccimax is used to bring the reaction rate V when the fuel of the upper limit amount qhccimax burns HCCI closer to the upper limit reaction rate Vmax. Needs to be corrected in accordance with the degree of the shift of the cooling water temperature THW, the outside air temperature THatm, and / or the outside air pressure Patm.

具体的には、本例では、冷却水温THWと、図7に示した冷却水温THWと1次関数funcqhccimaxから決定された上限量qhccimaxに乗じられる補正係数K1との関係を規定するテーブルMapK1とに基づいて、冷却水温THWが高いほど補正係数K1がより小さい値に決定される。なお、冷却水温THWが上記値THW1と等しい値である場合、補正係数K1は「1.0」に決定される。   Specifically, in this example, a table MapK1 that defines the relationship between the cooling water temperature THW and the correction coefficient K1 multiplied by the upper limit amount qhccimax determined from the cooling water temperature THW and the linear function funcqhccimax shown in FIG. Based on this, the correction coefficient K1 is determined to be smaller as the cooling water temperature THW is higher. When the cooling water temperature THW is equal to the above value THW1, the correction coefficient K1 is determined to be “1.0”.

また、外気の温度THatmと、図8に示した外気の温度THatmと1次関数funcqhccimaxから決定された上限量qhccimaxに乗じられる補正係数K2との関係を規定するテーブルMapK2とに基づいて、外気の温度THatmが高いほど補正係数K2がより小さい値に決定される。なお、外気の温度THatmが上記値THatm1と等しい値である場合、補正係数K2は「1.0」に決定される。   Further, based on the outside air temperature THatm and the table MapK2 that defines the relationship between the outside air temperature THatm shown in FIG. 8 and the correction coefficient K2 multiplied by the upper limit amount qhccimax determined from the linear function funcqhccimax, The higher the temperature THatm, the smaller the correction coefficient K2 is determined. When the outside air temperature THatm is equal to the value THatm1, the correction coefficient K2 is determined to be “1.0”.

加えて、外気の圧力Patmと、図9に示した外気の圧力Patmと1次関数funcqhccimaxから決定された上限量qhccimaxに乗じられる補正係数K3との関係を規定するテーブルMapK3とに基づいて、外気の圧力Patmが小さいほど補正係数K3がより小さい値に決定される。なお、外気の圧力Patmが上記値Patm1と等しい値である場合、補正係数K3は「1.0」に決定される。   In addition, based on the outside air pressure Patm and the table MapK3 that defines the relationship between the outside air pressure Patm and the correction coefficient K3 multiplied by the upper limit qhccimax determined from the linear function funcqhccimax shown in FIG. The smaller the pressure Patm is, the smaller the correction coefficient K3 is determined. When the outside air pressure Patm is equal to the value Patm1, the correction coefficient K3 is determined to be “1.0”.

以上のように上記テーブルMapK1,MapK2,MapK3に基づいて決定される補正係数K1,K2,K3が、1次関数funcqhccimaxから決定された上限量qhccimaxにそれぞれ乗じるられるようになっている。第1燃料噴射量qhcciを決定するに際し、補正後の上限量qhccimaxが用いられることで、パラメータが基準値から偏移した場合であっても、HCCI燃焼の反応速度Vをより精度良く上限反応速度Vmaxに近づけることができる。   As described above, the correction coefficients K1, K2, and K3 determined based on the tables MapK1, MapK2, and MapK3 are respectively multiplied by the upper limit amount qhccimax determined from the linear function funcqhccimax. When the first fuel injection amount qhcci is determined, the corrected upper limit amount qhccimax is used, so that the reaction rate V of HCCI combustion is more accurately determined even when the parameter deviates from the reference value. Can be close to Vmax.

(第1燃料噴射量の上限量の遅延処理)
ところで、総要求燃料噴射量qfinが或る量から所定量だけステップ的に増大する(減少する)場合を考える。ここで、上記1次関数funcqhccimaxによれば、総要求燃料噴射量qfinが大きいほど上限量qhccimaxがより小さい量に決定される(図4を参照)。従って、この場合、上限量qhccimaxは、上記総要求燃料噴射量qfinが変化するタイミングと等しいタイミングで、上記所定量に応じた分だけステップ的に減少する(増大する)。
(Delay processing of the upper limit amount of the first fuel injection amount)
Now, consider a case where the total required fuel injection amount qfin increases (decreases) stepwise from a certain amount by a predetermined amount. Here, according to the linear function funcqhccimax, the upper limit amount qhccimax is determined to be smaller as the total required fuel injection amount qfin is larger (see FIG. 4). Therefore, in this case, the upper limit amount qhccimax is decreased (increased) stepwise by an amount corresponding to the predetermined amount at the same timing as when the total required fuel injection amount qfin changes.

一方、この場合、筒内温度Tgは、上記総要求燃料噴射量qfinの変化に対して或る遅れをもって上記所定量に応じた分だけ上昇していく(低下していく)。即ち、筒内温度Tgの変化の程度は、上限量qhccimaxの変化の程度(即ち、総要求燃料噴射量qfinの変化の程度)と異なる。従って、この場合、上限量qhccimaxそのものを用いて決定された第1燃料噴射量qhcciの燃料がHCCI燃焼すると、上記変化の程度の差異に応じた分だけ、HCCI燃焼の反応速度Vが上記上限反応速度Vmaxより小さくなる(大きくなる)。   On the other hand, in this case, the in-cylinder temperature Tg rises (decreases) by an amount corresponding to the predetermined amount with a certain delay with respect to the change in the total required fuel injection amount qfin. That is, the degree of change in the in-cylinder temperature Tg is different from the degree of change in the upper limit amount qhccimax (that is, the degree of change in the total required fuel injection amount qfin). Therefore, in this case, when the fuel of the first fuel injection amount qhcci determined using the upper limit amount qhccimax itself is HCCI-combusted, the reaction rate V of HCCI combustion is increased by the amount corresponding to the difference in the change level. It becomes smaller (larger) than the speed Vmax.

従って、総要求燃料噴射量qfinが上述のようにステップ的に変化する場合、HCCI燃焼の反応速度Vを上限反応速度Vmaxに近づけるためには、上記変化の程度の差異を小さくするために、第1燃料噴射量qhcciを決定するに際し、上限量qhccimaxそのものを用いるのに代えて、上限量qhccimaxを遅延処理した後の値を用いることが考えられる。即ち、第1燃料噴射量qhcciの変化を、筒内温度Tgの変化を模擬し得るものとすることが考えられる。   Accordingly, when the total required fuel injection amount qfin changes stepwise as described above, in order to bring the reaction rate V of HCCI combustion close to the upper limit reaction rate Vmax, In determining the single fuel injection amount qhcci, it is conceivable to use a value after delay processing of the upper limit amount qhccimax instead of using the upper limit amount qhccimax itself. That is, it can be considered that the change in the first fuel injection amount qhcci can simulate the change in the in-cylinder temperature Tg.

以上のことから、本装置においては、上記補正係数K1,K2,K3を用いて補正された上限量qhccimaxをローパスフィルタ処理して遅延処理後上限量qhccimaxlowを取得し、上限量qhcciそのものを用いるのに代えて、遅延処理後上限量qhccimaxlowを用いて第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffがそれぞれ決定されるようになっている。   From the above, in this apparatus, the upper limit amount qhccimax corrected using the correction coefficients K1, K2, and K3 is low-pass filtered to obtain the post-delay upper limit amount qhccimaxlow, and the upper limit amount qhcci itself is used. Instead, the first and second fuel injection amounts qhcci and qdiff are respectively determined using the post-delay upper limit amount qhccimaxlow.

(実際の作動)
次に、上記のように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置の実際の作動について説明する。
(Actual operation)
Next, the actual operation of the fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured as described above will be described.

CPU61は、図10にフローチャートにより示した燃料噴射量等の計算を行うためのルーチンを所定時間の経過毎に、且つ気筒毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、CPU61はステップ1000から処理を開始し、ステップ1005に進んで、今回の総要求燃料噴射量qfinの計算時期(具体的には、圧縮下死点近傍)が到来したか否かを判定し、「No」と判定する場合、ステップ1095に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。   The CPU 61 is configured to repeatedly execute a routine for calculating the fuel injection amount and the like shown in the flowchart of FIG. 10 every elapse of a predetermined time and for each cylinder. Therefore, when the predetermined timing is reached, the CPU 61 starts processing from step 1000 and proceeds to step 1005 to arrive at the calculation time of the total required fuel injection amount qfin (specifically, near the compression bottom dead center). If it is determined as “No”, the process immediately proceeds to step 1095 to end the present routine tentatively.

いま、今回の総要求燃料噴射量qfinの計算時期が到来したものとすると、CPU61はステップ1005にて「Yes」と判定してステップ1010に進み、アクセル開度Accp、運転速度NE、及びテーブルMapqfinから総要求燃料噴射量qfinを求める。テーブルMapqfinは、アクセル開度Accp及び運転速度NEと総要求燃料噴射量qfinとの関係を規定するテーブルであり、ROM62内に格納されている。このステップ1010が前記総要求燃料噴射量決定手段の一部に対応する。   Assuming that the time for calculating the total required fuel injection amount qfin has arrived, the CPU 61 makes a “Yes” determination at step 1005 to proceed to step 1010, where the accelerator opening Accp, the operation speed NE, and the table Mapqfin are determined. To obtain the total required fuel injection amount qfin. The table Mapqfin is a table that defines the relationship between the accelerator opening degree Accp, the operation speed NE, and the total required fuel injection amount qfin, and is stored in the ROM 62. This step 1010 corresponds to a part of the total required fuel injection amount determining means.

次いで、CPU61はステップ1015に進み、総要求燃料噴射量qfin、運転速度NE、及びテーブルMapCAqhcciからHCCI燃焼用燃料噴射開始時クランク角度CAqhcciを決定する。テーブルMapCAqhcciは、総要求燃料噴射量qfin及び運転速度NEとHCCI燃焼用燃料噴射開始時クランク角度CAqhcciとの関係を規定するテーブルであり、ROM62内に格納されている。   Next, the CPU 61 proceeds to step 1015 and determines the crank angle CAqhcci at the start of fuel injection for HCCI combustion from the total required fuel injection amount qfin, the operation speed NE, and the table MapCAqhcci. The table MapCAqhcci is a table that defines the relationship between the total required fuel injection amount qfin and the operation speed NE and the HCCI combustion fuel injection start crank angle CAqhcci, and is stored in the ROM 62.

続いて、CPU61はステップ1020に進み、総要求燃料噴射量qfin、運転速度NE、及びテーブルMapCAqdiffから拡散燃焼用燃料噴射開始時クランク角度CAqdiffを決定する。テーブルMapCAqdiffは、総要求燃料噴射量qfin及び運転速度NEと拡散燃焼用燃料噴射開始時クランク角度CAqdiffとの関係を規定するテーブルであり、ROM62内に格納されている。   Subsequently, the CPU 61 proceeds to step 1020 to determine the crank angle CAqdiff at the start of diffusion combustion fuel injection from the total required fuel injection amount qfin, the operation speed NE, and the table MapCAqdiff. The table MapCAqdiff is a table that defines the relationship between the total required fuel injection amount qfin, the operation speed NE, and the diffusion combustion fuel injection start crank angle CAqdiff, and is stored in the ROM 62.

次に、CPU61はステップ1025に進んで、運転速度NE、及びテーブルMapBから1次関数funcqhccimaxの切片Bを決定する(図4を参照)。テーブルMapBは、運転速度NEと1次関数funcqhccimaxの切片Bとの関係を規定するテーブルであり、ROM62内に格納されている。   Next, the CPU 61 proceeds to step 1025 to determine the intercept B of the linear function funcqhccimax from the operation speed NE and the table MapB (see FIG. 4). The table MapB is a table that defines the relationship between the operation speed NE and the intercept B of the linear function funcqhccimax, and is stored in the ROM 62.

次いで、CPU61はステップ1030に進み、第1燃料噴射量qhcciを総要求燃料噴射量qfinと等しい量に決定した場合の仮総要求燃料噴射量qfin(hcci)、及び図4に示した1次関数funcqhccimaxから第1燃料噴射量qhcciの上限量qhccimaxを決定する。1次関数funcqhccimaxは、仮総要求燃料噴射量qfin(hcci)を独立変数、上限量qhccimaxを従属変数とする1次関数であり、ROM62内に格納されている。   Next, the CPU 61 proceeds to step 1030 to determine the temporary total required fuel injection amount qfin (hcci) when the first fuel injection amount qhcci is determined to be equal to the total required fuel injection amount qfin, and the linear function shown in FIG. The upper limit amount qhccimax of the first fuel injection amount qhcci is determined from funcqhccimax. The linear function funcqhccimax is a linear function having the temporary total required fuel injection amount qfin (hcci) as an independent variable and the upper limit amount qhccimax as a dependent variable, and is stored in the ROM 62.

続いて、CPU61はステップ1035に進み、冷却水温THW、及び図7に示したテーブルMapK1から補正係数K1を決定する。テーブルMapK1は、冷却水温THWと補正係数K1との関係を規定するテーブルであり、ROM62内に格納されている。   Subsequently, the CPU 61 proceeds to step 1035 to determine the correction coefficient K1 from the cooling water temperature THW and the table MapK1 shown in FIG. The table MapK1 is a table that defines the relationship between the cooling water temperature THW and the correction coefficient K1, and is stored in the ROM 62.

次に、CPU61はステップ1040に進んで、外気の温度THatm、及び図8に示したテーブルMapK2から補正係数K2を決定する。テーブルMapK2は、外気の温度THatmと補正係数K2との関係を規定するテーブルであり、ROM62内に格納されている。   Next, the CPU 61 proceeds to step 1040 to determine the correction coefficient K2 from the outside air temperature THatm and the table MapK2 shown in FIG. The table MapK2 is a table that defines the relationship between the outside air temperature THatm and the correction coefficient K2, and is stored in the ROM 62.

次いで、CPU61はステップ1045に進み、外気の圧力Patm、及び図9に示したテーブルMapK3から補正係数K3を決定する。テーブルMapK3は、外気の圧力Patmと補正係数K3との関係を規定するテーブルであり、ROM62内に格納されている。   Next, the CPU 61 proceeds to step 1045 to determine the correction coefficient K3 from the outside air pressure Patm and the table MapK3 shown in FIG. The table MapK3 is a table that defines the relationship between the outside air pressure Patm and the correction coefficient K3, and is stored in the ROM 62.

続いて、CPU61はステップ1050に進み、上限量qhccimaxを、ステップ1030にて求めた上限量qhccimaxに補正係数K1,K2,K3を乗じた値に書き換える。これらのステップ1025〜1050が前記上限量決定手段の一部に対応する。   Subsequently, the CPU 61 proceeds to step 1050 and rewrites the upper limit amount qhccimax to a value obtained by multiplying the upper limit amount qhccimax obtained in step 1030 by the correction coefficients K1, K2, and K3. These steps 1025 to 1050 correspond to a part of the upper limit amount determining means.

次に、CPU61はステップ1055に進んで、ステップ1050にて求めた上限量qhccimaxをローパスフィルタ処理して遅延処理後上限量qhccimaxlowを取得する。本例では、ローパスフィルタ処理の時定数は、予め実験等により求められる、総要求燃料噴射量qfinが変化する場合における筒内温度Tgの総要求燃料噴射量qfinの変化に対する遅れの程度に係る時定数と等しい値に設定されている。このステップ1055が前記上限量を遅延処理する手段の一部に対応する。   Next, the CPU 61 proceeds to step 1055 to obtain a post-delay upper limit qhccimaxlow by performing a low pass filter process on the upper limit qhccimax obtained in step 1050. In this example, the time constant of the low-pass filter processing is obtained in advance by experiments or the like, when the total required fuel injection amount qfin changes when the in-cylinder temperature Tg relates to the degree of delay relative to the change in the total required fuel injection amount qfin. The value is set equal to the constant. This step 1055 corresponds to a part of means for delaying the upper limit amount.

次いで、CPU61はステップ1060に進み、総要求燃料噴射量qfinが遅延処理後上限量qhccimaxlow以下であるか否かを判定し、「Yes」と判定する場合、ステップ1065に進んで予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量qhcciを、総要求燃料噴射量qfinと等しい量に設定するとともに、拡散燃焼用の第2燃料噴射量qdiffを「0」に設定した後、本ルーチンを一旦終了する。   Next, the CPU 61 proceeds to step 1060 to determine whether or not the total required fuel injection amount qfin is equal to or less than the post-delay processing upper limit amount qhccimaxlow. When determining “Yes”, the CPU 61 proceeds to step 1065 and performs premix compression ignition combustion The first fuel injection amount qhcci for use is set equal to the total required fuel injection amount qfin, and the second fuel injection amount qdiff for diffusion combustion is set to “0”, and then this routine is temporarily ended.

一方、CPU61はステップ1060にて「No」と判定する場合、ステップ1070に進んで、予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量qhcciを、遅延処理後上限量qhccimaxlowと等しい量に設定するとともに、拡散燃焼用の第2燃料噴射量qdiffを、総要求燃料噴射量qfinから上記設定された第1燃料噴射量qhcci(即ち、遅延処理後上限量qhccimaxlow)を減じた量に設定した後、本ルーチンを一旦終了する。これにより、第1燃料噴射量qhcciが上記遅延処理後上限量qhccimaxlowよりも大きい値に設定されることが防止される。これらのステップ1060,1065,1070が前記第1燃料噴射量決定手段、及び前記第2燃料噴射量決定手段の一部に対応する。   On the other hand, if the CPU 61 makes a “No” determination at step 1060, it proceeds to step 1070 to set the first fuel injection amount qhcci for premixed compression ignition combustion to an amount equal to the post-delay processing upper limit amount qhccimaxlow. After the second fuel injection amount qdiff for diffusion combustion is set to a value obtained by subtracting the set first fuel injection amount qhcci (that is, the post-delay processing upper limit amount qhccimaxlow) from the total required fuel injection amount qfin, The routine is temporarily terminated. This prevents the first fuel injection amount qhcci from being set to a value larger than the post-delay processing upper limit amount qhccimaxlow. These steps 1060, 1065, and 1070 correspond to a part of the first fuel injection amount determining means and the second fuel injection amount determining means.

以降、CPU61は、次回の作動サイクルにおいて総要求燃料噴射量qfinの計算時期が到来するまでの間、ステップ1000、1005、1095の処理を繰り返し実行する。このようにして、今回の予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量qhcci、及び今回の拡散燃焼用の第2燃料噴射量qdiffが圧縮下死点近傍にて決定される。   Thereafter, the CPU 61 repeatedly executes the processes of steps 1000, 1005, and 1095 until the calculation time of the total required fuel injection amount qfin comes in the next operation cycle. In this way, the first fuel injection amount qhcci for premixed compression ignition combustion this time and the second fuel injection amount qdiff for diffusion combustion this time are determined near the compression bottom dead center.

そして、CPU61は図示しない燃料噴射制御を行うためのルーチンにて、クランクポジションセンサ74により検出される実クランク角度CAactが、ステップ1015にて決定されているHCCI燃焼用燃料噴射開始時クランク角度CAqhcciに達したとき、ステップ1065、又はステップ1070にて設定されている予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量qhcciだけ燃料を噴射する指示を対応する燃料噴射弁21に対して行うとともに、実クランク角度CAactが、ステップ1020にて決定されている拡散燃焼用燃料噴射開始時クランク角度CAqdiffに達したとき、ステップ1065、又はステップ1070にて設定されている拡散燃焼用の第2燃料噴射量qdiffだけ燃料を噴射する指示を対応する燃料噴射弁21に対して行う。   Then, in the routine for performing fuel injection control (not shown), the CPU 61 sets the actual crank angle CAact detected by the crank position sensor 74 to the HCCI combustion fuel injection start crank angle CAqhcci determined in step 1015. When it has been reached, an instruction to inject the fuel by the first fuel injection amount qhcci for premixed compression ignition combustion set in step 1065 or step 1070 is given to the corresponding fuel injection valve 21, and the actual crank When the angle CAact reaches the diffusion combustion fuel injection start crank angle CAqdiff determined in step 1020, only the second fuel injection amount qdiff for diffusion combustion set in step 1065 or step 1070 is reached. An instruction to inject fuel is given to the corresponding fuel injection valve 21.

なお、第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffの何れかが「0」に設定されている場合、その燃焼形態に対応する燃料噴射指示は実行されない。   Note that when either the first or second fuel injection amount qhcci, qdiff is set to “0”, the fuel injection instruction corresponding to the combustion mode is not executed.

以上、説明したように本発明による内燃機関の燃料噴射量制御装置の実施形態は、同一サイクルにて予混合圧縮着火(HCCI)燃焼用の燃料、及び拡散燃焼用の燃料を噴射する2段噴射形態を採り得る内燃機関に適用される。上記実施形態によれば、HCCI燃焼の反応速度Vが、同燃焼による騒音の程度が過度に大きくない範囲の上限となる場合に対応する反応速度である上限反応速度Vmaxと等しい反応速度となるように、予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量qhcciの上限量qhccimaxが決定される。即ち、総要求燃料噴射量qfinが大きいほど、及び/又は運転速度NEが大きいほど(従って、筒内温度Tgが高いほど)上限量qhccimaxがより小さい量に決定される。   As described above, the embodiment of the fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is a two-stage injection that injects fuel for premixed compression ignition (HCCI) combustion and fuel for diffusion combustion in the same cycle. The present invention is applied to an internal combustion engine that can take a form. According to the above embodiment, the reaction rate V of HCCI combustion is equal to the upper limit reaction rate Vmax, which is the reaction rate corresponding to the case where the noise level due to the combustion is the upper limit of the range that is not excessively large. In addition, the upper limit amount qhccimax of the first fuel injection amount qhcci for premixed compression ignition combustion is determined. That is, the upper limit amount qhccimax is determined to be smaller as the total required fuel injection amount qfin is larger and / or as the operation speed NE is larger (thus, as the in-cylinder temperature Tg is higher).

また、第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffを決定する際、(補正後の)上限量qhccimaxをローパスフィルタ処理することで取得される遅延処理後上限量qhccimaxlowが用いられるようになっている。総要求燃料噴射量qfinが遅延処理後上限量qhccimaxlow以下である場合、第1燃料噴射量qhcciが総要求燃料噴射量qfinと等しい量に決定され、第2燃料噴射量qdiffが「0」に決定される。一方、総要求燃料噴射量qfinが遅延処理後上限量qhccimaxlowより大きい場合、第1燃料噴射量qhcciが遅延処理後上限量qhccimaxlowと等しい量に決定され、第2燃料噴射量qdiffが総要求燃料噴射量qfinから第1燃料噴射量qhcci(従って、遅延処理後上限量qhccimaxlow)を減じた量に決定される。   Further, when determining the first and second fuel injection amounts qhcci, qdiff, a post-delay upper limit amount qhccimaxlow obtained by low-pass filtering the corrected upper limit amount qhccimax is used. . When the total required fuel injection amount qfin is equal to or less than the delay-processed upper limit amount qhccimaxlow, the first fuel injection amount qhcci is determined to be equal to the total required fuel injection amount qfin, and the second fuel injection amount qdiff is determined to be “0”. Is done. On the other hand, when the total required fuel injection amount qfin is larger than the post-delay processing upper limit amount qhccimaxlow, the first fuel injection amount qhcci is determined to be equal to the post-delay processing upper limit amount qhccimaxlow, and the second fuel injection amount qdiff is set to the total required fuel injection amount The amount is determined by subtracting the first fuel injection amount qhcci (accordingly, the post-delay processing upper limit amount qhccimaxlow) from the amount qfin.

即ち、総要求燃料噴射量qfinが遅延処理後上限量qhccimaxlow以下である場合、総要求燃料噴射量qfinが大きいほど第1燃料噴射量qhcciがより大きい量に決定される。この場合、HCCI燃焼の反応速度Vは上限反応速度Vmaxより小さい(図5、及び図6のqfin≦qfin1の範囲を参照)。   That is, when the total required fuel injection amount qfin is equal to or less than the post-delay processing upper limit amount qhccimaxlow, the first fuel injection amount qhcci is determined to be larger as the total required fuel injection amount qfin is larger. In this case, the reaction rate V of HCCI combustion is smaller than the upper limit reaction rate Vmax (see the range of qfin ≦ qfin1 in FIGS. 5 and 6).

一方、総要求燃料噴射量qfinが遅延処理後上限量qhccimaxlowより大きい場合、総要求燃料噴射量qfinが大きいほど第1燃料噴射量qhcciがより小さい量に決定される。これにより、総要求燃料噴射量qfinが大きくなることで筒内温度Tgが高くなっても、予混合気中の燃料濃度[hcci]が小さくなることで、HCCI燃焼の反応速度Vが上限反応速度Vmaxと等しい反応速度となり得る(図5、及び図6のqfin>qfin1の範囲を参照)。以上のように、HCCI燃焼の反応速度Vに関するパラメータである筒内温度Tg、及び燃料濃度[hcci]が考慮されながら第1燃料噴射量qhcciの上限量qhccimaxが決定されることで、HCCI燃焼による騒音が過度に大きくなる事態を抑制することができる。   On the other hand, when the total required fuel injection amount qfin is larger than the post-delay processing upper limit amount qhccimaxlow, the first fuel injection amount qhcci is determined to be smaller as the total required fuel injection amount qfin is larger. As a result, even if the in-cylinder temperature Tg increases due to an increase in the total required fuel injection amount qfin, the fuel concentration [hcci] in the premixed gas decreases so that the reaction rate V of HCCI combustion becomes the upper limit reaction rate. The reaction rate can be equal to Vmax (see the range of qfin> qfin1 in FIGS. 5 and 6). As described above, by determining the upper limit qhccimax of the first fuel injection amount qhcci while taking into account the in-cylinder temperature Tg and the fuel concentration [hcci], which are parameters related to the reaction rate V of HCCI combustion, The situation where noise becomes excessively large can be suppressed.

また、上述のように遅延処理後上限量qhccimaxlowが用いられることで、総要求燃料噴射量qfinがステップ的に増大する場合であっても、総要求燃料噴射量qfinのステップ的な増大に対する筒内温度Tgの上昇の遅れが模擬されながら、遅延処理後上限量qhccimaxlowが減少していく。これにより、遅延処理を実行しない場合に比して、HCCI燃焼を実行する機会が増大し得、NOx等の発生量をより低減することができる。   Further, by using the post-delay upper limit amount qhccimaxlow as described above, even if the total required fuel injection amount qfin increases stepwise, the in-cylinder against the step increase of the total required fuel injection amount qfin While delaying the rise in temperature Tg is simulated, the upper limit amount qhccimaxlow after delay processing decreases. Thereby, compared with the case where delay processing is not performed, the opportunity to perform HCCI combustion can increase, and the generation amount of NOx etc. can be reduced more.

一方、総要求燃料噴射量qfinがステップ的に減少する場合であっても、総要求燃料噴射量qfinのステップ的な減少に対する筒内温度Tgの低下の遅れが模擬されながら、遅延処理後上限量qhccimaxlowが増大していく。これにより、この場合であっても、HCCI燃焼の反応速度Vが上記上限反応速度Vmaxを超えることが抑制され得、HCCI燃焼による騒音が過度に大きくなる事態が発生することを抑制することができる。   On the other hand, even if the total required fuel injection amount qfin decreases stepwise, the delay amount upper limit amount is simulated while the delay in the in-cylinder temperature Tg is reduced with respect to the stepwise decrease in the total required fuel injection amount qfin. qhccimaxlow increases. Thereby, even in this case, the reaction rate V of HCCI combustion can be suppressed from exceeding the upper limit reaction rate Vmax, and the occurrence of a situation in which noise due to HCCI combustion becomes excessively large can be suppressed. .

本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、総要求燃料噴射量qfinが大きいほど、及び/又は運転速度NEが大きいほど、1次関数funcqhccimaxを利用して上限量qhccimaxがより小さい量に決定され、上限量qhccimaxをローパスフィルタ処理して遅延処理後上限量qhccimaxlowが取得されるように構成されているが、これに代えて、総要求燃料噴射量qfin、燃料温度Tcr、燃焼室内に吸入されるガスの状態を表すパラメータ(例えば、吸気温度Tb、吸気管圧力Pb等)、排ガスの状態を表すパラメータ(例えば、排気温度Tex、排気圧力Pex等)等に基づいて筒内温度Tgを推定し、推定された筒内温度Tgが高いほど、また上記仮総要求燃料噴射量qfin(hcci)が大きいほど、上限量qhccimaxがより小さい量に決定され、遅延処理後上限量qhccimaxlowを用いるのに代えて、上記決定された上限量qhccimaxが用いられるように構成されてもよい。この場合、筒内温度Tgを推定するのに代えて、筒内温度Tgを検出するセンサを燃焼室の所定の位置に配設することで筒内温度Tgを直接検出し、検出された筒内温度Tgが用いられてもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the higher the total required fuel injection amount qfin and / or the higher the operation speed NE, the smaller the upper limit amount qhccimax is determined using the linear function funcqhccimax, and the upper limit amount qhccimax However, instead of this, the upper limit amount qhccimaxlow after delay processing is obtained, but instead, the total required fuel injection amount qfin, the fuel temperature Tcr, and the state of the gas sucked into the combustion chamber are The in-cylinder temperature Tg is estimated based on parameters (for example, intake air temperature Tb, intake pipe pressure Pb, etc.), parameters indicating exhaust gas conditions (for example, exhaust gas temperature Tex, exhaust gas pressure Pex, etc.), etc. The higher the internal temperature Tg and the larger the provisional total required fuel injection amount qfin (hcci), the smaller the upper limit amount qhccimax is determined.Instead of using the post-delay upper limit amount qhccimaxlow, the above determination is made. Upper limit qhcci It may be configured such that max is used. In this case, instead of estimating the in-cylinder temperature Tg, the in-cylinder temperature Tg is directly detected by arranging a sensor for detecting the in-cylinder temperature Tg at a predetermined position in the combustion chamber. A temperature Tg may be used.

また、上記実施形態においては、上限量qhccimaxを常時ローパスフィルタ処理して遅延処理後上限量qhccimaxlowを取得することで、上限量qhccimaxに遅延処理を施すように構成されているが、これに代えて、総要求燃料噴射量qfinの変化速度が所定変化速度より大きくなった時点を始期として、同始期から所定期間上限量qhccimaxを同始期において決定されていた上限量qhccimaxと等しい量に決定することで、遅延処理を施すように構成されてもよい。   In the above embodiment, the upper limit amount qhccimax is always subjected to low-pass filter processing to obtain the post-delay upper limit amount qhccimaxlow, so that the upper limit amount qhccimax is subjected to delay processing. Starting from the time when the change speed of the total required fuel injection amount qfin becomes larger than the predetermined change speed, the upper limit amount qhccimax for the predetermined period from the start time is determined to be equal to the upper limit amount qhccimax determined in the same start period. The delay processing may be performed.

この場合、上記所定期間を、総要求燃料噴射量qfinの変化速度が大きいほどより長い期間に決定することが好適である。また、上記所定期間の終期以降において、上限量qhccimaxを更にローパスフィルタ処理するように構成されてもよい。   In this case, it is preferable to determine the predetermined period as a longer period as the change rate of the total required fuel injection amount qfin is larger. Further, after the end of the predetermined period, the upper limit amount qhccimax may be further subjected to low-pass filter processing.

また、上記実施形態においては、上限量qhccimaxを常時ローパスフィルタ処理するように構成されているが、これに代えて、総要求燃料噴射量qfinの変化速度が所定変化速度より大きくなった時点を始期として、同始期から所定期間のみローパスフィルタ処理するように構成されてもよい。この場合においても、上記所定期間を、総要求燃料噴射量qfinの変化速度が大きいほどより長い期間に決定することが好適である。   In the above embodiment, the upper limit amount qhccimax is always subjected to the low-pass filter process. Instead, the time when the change rate of the total required fuel injection amount qfin becomes larger than the predetermined change rate is started. Alternatively, the low pass filter process may be performed only for a predetermined period from the beginning. Also in this case, it is preferable to determine the predetermined period as a longer period as the change rate of the total required fuel injection amount qfin is larger.

また、上記実施形態においては、上限量qhccimaxを遅延処理した後の値(即ち、遅延処理後上限量qhccimaxlow)を用いて第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffが決定されるように構成されているが、これに代えて、遅延処理を行うことなく上限量qhccimaxそのものを用いて第1、第2燃料噴射量qhcci,qdiffが決定されるように構成されてもよい。   In the above embodiment, the first and second fuel injection amounts qhcci, qdiff are determined using the value after the delay processing of the upper limit amount qhccimax (that is, the upper limit amount qhccimaxlow after delay processing). However, instead of this, the first and second fuel injection amounts qhcci, qdiff may be determined using the upper limit amount qhccimax itself without performing delay processing.

加えて、上記実施形態においては、3つの補正係数K1,K2,K3全てを用いて補正された上限量qhccimaxが用いられるように構成されていたが、これに代えて、補正係数K1,K2,K3のうち2つ、又は1つのみを用いて補正された上限量qhccimaxが用いられるように構成されてもよいし、上記補正係数により補正されていない上限量qhccimaxが用いられるように構成されてもよい。   In addition, in the above-described embodiment, the upper limit amount qhccimax corrected using all the three correction coefficients K1, K2, and K3 is used. Instead, the correction coefficients K1, K2, and K3 are used. The upper limit amount qhccimax corrected using two or only one of K3 may be used, or the upper limit amount qhccimax not corrected by the correction coefficient may be used. Also good.

本発明の実施形態に係る内燃機関の燃料噴射量制御装置を4気筒内燃機関(ディーゼル機関)に適用したシステム全体の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an entire system in which a fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention is applied to a four-cylinder internal combustion engine (diesel engine). 或る一つの気筒のシリンダ内(筒内)に吸気マニホールドからガスが吸入され、筒内に吸入されたガスが排気マニホールドへ排出される様子を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically a mode that the gas was suck | inhaled from the intake manifold in the cylinder (cylinder) of a certain cylinder, and the gas suck | inhaled in the cylinder was discharged | emitted to an exhaust manifold. 機関が定常運転状態にある場合における、総要求燃料噴射量及び運転速度と、筒内温度との関係の一例を示したグラフである。6 is a graph showing an example of the relationship between the total required fuel injection amount and the operating speed and the in-cylinder temperature when the engine is in a steady operation state. 図1に示したCPUが参照する、総要求燃料噴射量を予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量と等しい量とした場合における仮総要求燃料噴射量を独立変数、第1燃料噴射量の上限量を従属変数とする1次関数を示したグラフである。The temporary total required fuel injection amount when the total required fuel injection amount referred to by the CPU shown in FIG. 1 is equal to the first fuel injection amount for premixed compression ignition combustion is an independent variable, and the first fuel injection amount It is the graph which showed the linear function which uses the upper limit amount of as a dependent variable. 機関が定常運転状態にある場合における、総要求燃料噴射量と、予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量及び拡散燃焼用の第2燃料噴射量との関係の一例を示したグラフである。6 is a graph showing an example of a relationship between a total required fuel injection amount, a first fuel injection amount for premixed compression ignition combustion, and a second fuel injection amount for diffusion combustion when the engine is in a steady operation state. . 機関が定常運転状態にある場合における、総要求燃料噴射量と、筒内温度、予混合気中の燃料濃度、及びHCCI燃焼の反応速度との関係の一例を示したグラフである。6 is a graph showing an example of the relationship between the total required fuel injection amount, the in-cylinder temperature, the fuel concentration in the premixed gas, and the reaction rate of HCCI combustion when the engine is in a steady operation state. 図1に示したCPUが参照する、冷却水温と第1燃料噴射量の上限量を補正するための補正係数との関係を規定するテーブルを示したグラフである。3 is a graph showing a table that defines a relationship between a coolant temperature and a correction coefficient for correcting an upper limit amount of a first fuel injection amount, which is referred to by a CPU shown in FIG. 1. 図1に示したCPUが参照する、外気の温度と第1燃料噴射量の上限量を補正するための補正係数との関係を規定するテーブルを示したグラフである。3 is a graph showing a table that defines a relationship between a temperature of outside air and a correction coefficient for correcting an upper limit amount of a first fuel injection amount referred to by a CPU shown in FIG. 1. 図1に示したCPUが参照する、外気の圧力と第1燃料噴射量の上限量を補正するための補正係数との関係を規定するテーブルを示したグラフである。3 is a graph showing a table that defines a relationship between an external air pressure and a correction coefficient for correcting an upper limit amount of a first fuel injection amount, which is referred to by a CPU shown in FIG. 1. 図1に示したCPUが実行する燃料噴射量等を決定するためのプログラムを示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the program for determining the fuel injection quantity etc. which CPU shown in FIG. 1 performs.

符号の説明Explanation of symbols

21…燃料噴射弁、60…電気制御装置、61…CPU、74…クランクポジションセンサ、78…水温センサ   21 ... Fuel injection valve, 60 ... Electric control device, 61 ... CPU, 74 ... Crank position sensor, 78 ... Water temperature sensor

Claims (5)

圧縮上死点近傍よりも早期に燃焼室内に予混合圧縮着火燃焼用の燃料を噴射する手段と、
前記圧縮上死点近傍で前記燃焼室内に前記予混合圧縮着火燃焼用の燃料とは別に拡散燃焼用の燃料を噴射する手段と、
を備えた内燃機関に適用され、
前記内燃機関の運転状態に基づいて前記内燃機関の1サイクルあたりの総要求燃料噴射量を決定する総要求燃料噴射量決定手段と、
少なくとも前記燃焼室内におけるガスの温度に基づいて、前記予混合圧縮着火燃焼用の第1燃料噴射量の上限量を、前記第1燃料噴射量の燃料の燃焼による前記ガスの圧力の増大勾配が過度に大きくない範囲の上限となる場合に対応する量に決定する上限量決定手段と、
前記総要求燃料噴射量が前記上限量以下である場合、前記第1燃料噴射量を前記総要求燃料噴射量と等しい量に決定し、前記総要求燃料噴射量が前記上限量より大きい場合、前記第1燃料噴射量を前記上限量と等しい量に決定する第1燃料噴射量決定手段と、
前記拡散燃焼用の第2燃料噴射量を、前記総要求燃料噴射量から前記第1燃料噴射量が減じられた量に決定する第2燃料噴射量決定手段と、
を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
前記上限量決定手段は、
前記ガスの温度に影響を与える前記内燃機関の運転速度、及び前記総要求燃料噴射量を用いて、前記運転速度が大きいほど、又は前記総要求燃料噴射量が大きいほど、前記上限量をより小さい量に決定するよう構成され、
前記第1燃料噴射量決定手段は、
前記総要求燃料噴射量が前記上限量以下である場合、前記総要求燃料噴射量が大きいほど前記第1燃料噴射量をより大きい量に決定し、前記総要求燃料噴射量が前記上限量より大きい場合、前記総要求燃料噴射量が大きいほど前記第1燃料噴射量をより小さい量に決定するよう構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
Means for injecting fuel for premixed compression ignition combustion into the combustion chamber earlier than the vicinity of compression top dead center;
Means for injecting fuel for diffusion combustion separately from the fuel for premixed compression ignition combustion into the combustion chamber in the vicinity of the compression top dead center;
Applied to an internal combustion engine with
Total required fuel injection amount determining means for determining a total required fuel injection amount per cycle of the internal combustion engine based on an operating state of the internal combustion engine;
Based on at least the temperature of the gas in the combustion chamber, the upper limit of the first fuel injection amount for the premixed compression ignition combustion is set to an excessive increase in the pressure of the gas due to the combustion of the fuel of the first fuel injection amount. An upper limit amount determining means for determining an amount corresponding to an upper limit of a range that is not large,
When the total required fuel injection amount is less than or equal to the upper limit amount, the first fuel injection amount is determined to be equal to the total required fuel injection amount, and when the total required fuel injection amount is greater than the upper limit amount, First fuel injection amount determining means for determining a first fuel injection amount equal to the upper limit amount;
Second fuel injection amount determining means for determining the second fuel injection amount for diffusion combustion to an amount obtained by subtracting the first fuel injection amount from the total required fuel injection amount;
In a fuel injection amount control device for an internal combustion engine comprising :
The upper limit amount determining means includes
Using the operation speed of the internal combustion engine that affects the temperature of the gas and the total required fuel injection amount, the higher the operation speed or the greater the total required fuel injection amount, the smaller the upper limit amount. Configured to determine the quantity,
The first fuel injection amount determining means includes
When the total required fuel injection amount is less than or equal to the upper limit amount, the larger the total required fuel injection amount, the larger the first fuel injection amount is determined, and the total required fuel injection amount is larger than the upper limit amount. A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to determine the first fuel injection amount to be smaller as the total required fuel injection amount is larger .
請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
前記上限量決定手段は、
前記ガスの温度に影響を与える前記内燃機関の冷却水の温度を用いて、
前記冷却水の温度が高いほど、前記上限量をより小さい量に決定するよう構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
The fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 ,
The upper limit amount determining means includes
Using the temperature of the cooling water of the internal combustion engine that affects the temperature of the gas,
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to determine the upper limit amount to a smaller amount as the temperature of the cooling water is higher.
請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
前記上限量決定手段は、
前記ガスの温度に影響を与える外気の温度を用いて、
前記外気の温度が高いほど、前記上限量をより小さい量に決定するよう構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2 ,
The upper limit amount determining means includes
Using the temperature of the outside air that affects the temperature of the gas,
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to determine the upper limit amount to be smaller as the temperature of the outside air is higher.
請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
前記上限量決定手段は、
前記外気の圧力が小さいほど、前記上限量をより小さい量に決定するよう構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
The fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3 ,
The upper limit amount determining means includes
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine configured to determine the upper limit amount to be smaller as the pressure of the outside air is smaller.
請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置であって、
前記総要求燃料噴射量の変化速度が所定速度より大きい場合、前記上限量を遅延処理する手段を備え、
前記第1燃料噴射量決定手段は、前記上限量として、
前記遅延処理した後の値を使用して前記第1燃料噴射量を決定するように構成された内燃機関の燃料噴射量制御装置。
A fuel injection amount control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4 ,
Means for delaying the upper limit when the rate of change in the total required fuel injection amount is greater than a predetermined rate;
The first fuel injection amount determining means has the upper limit amount as
A fuel injection amount control apparatus for an internal combustion engine configured to determine the first fuel injection amount using a value after the delay processing.
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