JP4946900B2 - Combustion control device and engine control system for compression ignition type cylinder injection engine - Google Patents

Combustion control device and engine control system for compression ignition type cylinder injection engine Download PDF

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本発明は、圧縮着火式エンジンと筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも1つのアクチュエータの動作を制御する圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムに関する。   The present invention is applied to an engine system including a compression ignition engine and a fuel injection valve for in-cylinder injection, and controls the combustion of a compression ignition in-cylinder injection engine that controls the operation of at least one actuator in the system. And an engine control system.

周知のように、例えば自動車等の動力源として用いられるエンジン(特に内燃機関)では、適宜の燃料噴射弁(インジェクタ)により噴射供給された燃料を、所定シリンダ内の燃焼室で、着火、燃焼して、所定の出力軸(クランク軸)にトルク(動力)を生成している。そして近年、自動車用のディーゼルエンジン等では、1燃焼サイクル中において出力トルクを生成するためのメイン噴射を行う前又は後に、該メイン噴射よりも少量の噴射量(通常は微小量)にてサブ噴射を行う噴射方式、いわゆる多段噴射方式が採用されるようになってきている。例えば今日、燃料燃焼時の騒音やNOx排出量の増大が問題視されており、その改善のため、メイン噴射の前に少量の噴射量にてパイロット噴射やプレ噴射を行うことがある。また、メイン噴射の後においても、拡散燃焼の活性化、ひいてはPM排出の低減等を目的として、アフタ噴射(噴射時期はメイン噴射に近接した燃料燃焼中)を行ったり、あるいは排気温度の昇温や還元成分供給による触媒の活性化等を目的として、ポスト噴射(噴射時期はメイン噴射に対して大きく遅角した燃焼終了後)を行ったりすることがある。近年のエンジン制御では、これら各種の噴射の1つ又は任意の組み合わせをもって、様々な状況に対してより適した噴射態様(噴射パターン)で、エンジンに対する燃料の供給が行われている。   As is well known, for example, an engine (particularly an internal combustion engine) used as a power source of an automobile or the like ignites and burns fuel supplied by an appropriate fuel injection valve (injector) in a combustion chamber in a predetermined cylinder. Thus, torque (power) is generated on a predetermined output shaft (crankshaft). In recent years, in diesel engines for automobiles, etc., sub-injection with a smaller injection amount (usually minute amount) than the main injection before or after performing main injection for generating output torque in one combustion cycle The so-called multi-stage injection method has been adopted. For example, today, noise during fuel combustion and an increase in NOx emission amount are regarded as problems, and for the improvement, pilot injection and pre-injection may be performed with a small injection amount before main injection. In addition, after the main injection, after-injection (injection timing is during fuel combustion close to the main injection) or activation of the exhaust temperature is performed for the purpose of activating diffusion combustion and thus reducing PM emission. In some cases, post-injection (the injection timing is after the end of combustion, which is greatly retarded with respect to the main injection), for the purpose of activating the catalyst by supplying a reducing component, or the like. In recent engine control, the fuel is supplied to the engine in one or any combination of these various injections in an injection mode (injection pattern) more suitable for various situations.

しかしながら、こうした多段噴射方式のシステムでは、サブ噴射が微小量で行われることから、環境条件による影響を受け易い。例えばPCCI燃焼やHCCI燃焼のような不安定な燃焼では、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼量(パイロット燃焼量)が変化し易くなる。例えば外乱(燃料性状や吸気温度の変化等)により影響を受けることで、このパイロット燃焼量は変動する。そして、こうしたパイロット燃焼量の変動が生じると、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼特性(メイン燃焼量やメイン燃焼時期等)にも、その影響が及ぼされる。このため、多段噴射制御を行う場合には、メイン燃焼の燃焼特性に誤差(ずれ)が生じ易くなる。そして、このような燃焼特性の誤差が生じた場合には、エミッションの悪化や燃焼状態の不安定化が懸念されるようになる。   However, in such a multi-stage injection system, the sub-injection is performed in a minute amount, and thus is easily affected by environmental conditions. For example, in unstable combustion such as PCCI combustion or HCCI combustion, the combustion amount of fuel injected by pilot injection (pilot combustion amount) is likely to change. For example, the pilot combustion amount fluctuates due to being influenced by disturbance (change in fuel properties, intake air temperature, etc.). When such a variation in the pilot combustion amount occurs, it also affects the combustion characteristics (main combustion amount, main combustion timing, etc.) of the fuel injected by the main injection. For this reason, when performing multi-stage injection control, an error (deviation) tends to occur in the combustion characteristics of the main combustion. When such an error in combustion characteristics occurs, there is a concern about deterioration of emission and instability of the combustion state.

そこで従来、例えば特許文献1に記載されるように、燃焼室の圧力(筒内圧力)に対応した検出信号を出力する筒内圧センサ(CPS)を用いて、メイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期(燃焼開始時期)を算出(検出)する装置なども提案されている。この装置では、ディーゼルエンジン(圧縮着火式筒内噴射エンジン)を対象にして、筒内圧センサによりエンジン運転中の筒内圧力を測定するとともに、そのセンサ出力に基づいて、詳しくは筒内圧力と熱発生率との間に相関があることを利用してメイン着火時期を検出する。そして、そのメイン着火時期の検出値と時々の目標値との偏差を小さくするように、メイン着火時期に作用するパラメータ、すなわち筒内噴射用の燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値を可変設定することで、時々のメイン着火時期を所望の値へフィードバック制御するようにしている。
特開2004−100559号公報
Therefore, conventionally, as described in Patent Document 1, for example, an in-cylinder pressure sensor (CPS) that outputs a detection signal corresponding to the pressure in the combustion chamber (in-cylinder pressure) is used to detect the main fuel injected by main injection. An apparatus that calculates (detects) a main ignition timing (combustion start timing) that is an ignition timing has also been proposed. In this device, in-cylinder pressure during engine operation is measured by a cylinder pressure sensor for a diesel engine (compression ignition type cylinder injection engine), and in detail, the cylinder pressure and heat are measured based on the sensor output. The main ignition timing is detected by utilizing the correlation between the occurrence rate and the occurrence rate. Then, the parameter that acts on the main ignition timing, that is, the command value of the main injection execution timing for the fuel injection valve for in-cylinder injection, is varied so as to reduce the deviation between the detected value of the main ignition timing and the target value from time to time. By setting, feedback control of the occasional main ignition timing to a desired value is performed.
JP 2004-1000055 A

図17に、上記特許文献1に記載の装置について発明者が実験等を行って得たメイン噴射の燃焼特性(熱発生率の推移)を示す。なお、同図17において、(a)は、燃料噴射弁に対する噴射指令(パルス幅が噴射時間に相当するパルス信号)の推移を、また(b)は、燃料が燃焼して発生する単位クランク角度(単位出力軸回転角度)あたりの熱量である熱発生率の推移を、それぞれ示すタイミングチャートである。   FIG. 17 shows the combustion characteristics (transition of the heat generation rate) of the main injection obtained by the inventor through experiments and the like for the apparatus described in Patent Document 1. In FIG. 17, (a) shows the transition of the injection command (pulse signal whose pulse width corresponds to the injection time) for the fuel injection valve, and (b) shows the unit crank angle generated by burning the fuel. It is a timing chart which shows transition of the heat release rate which is the amount of heat per (unit output shaft rotation angle), respectively.

同図17に示されるように、メイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期(燃焼開始時期)であるメイン着火時期(例えば熱発生率の波形中、燃料噴射タイミング近傍で熱発生率が正側に急変するタイミングとして検出可能)は、燃料性状(例えば軽油燃料におけるセタン価)によって変化する。具体的には、特に低負荷のように燃焼室温度が比較的低い条件では、例えば図中に一点鎖線L51aで示す高セタン価燃料よりも図中に二点鎖線L51bで示す低セタン価燃料の方が、着火遅れ時間が長く、且つ、熱発生率が低くなる。これは、燃料着火までに要する時間が高セタン価燃料よりも低セタン価燃料の方が長いこと、及び、燃料が燃焼して発生する単位燃料量あたりの熱量である燃焼率(燃焼し易さに相当)が、低セタン価燃料の場合よりも高セタン価燃料の場合の方が高くなることによる。そしてこれにより、低セタン価燃料の場合では、燃料自体の着火性に加えて、パイロット噴射により発生する熱量が、高セタン価燃料の場合よりも少なくなり、ひいてはシリンダ内(厳密には燃焼室)の雰囲気が、高セタン価燃料の場合よりも着火しにくい雰囲気となる。このため、低セタン価燃料の場合には、メイン噴射による燃焼の着火時期(メイン着火時期)が、高セタン価燃料の場合のタイミングt50よりも遅いタイミングt50bとなる。また、パイロット燃料の着火(タイミングt50a)からメイン燃料の着火(タイミングt50b)までの時間(両タイミングの間隔)や、メイン噴射を実行(開始)してから燃焼が開始する(着火する)までの時間(メイン着火遅れ時間)についても、これらは共に、高セタン価燃料の場合よりも長くなる。そして、メイン着火遅れ時間が長くなることで、メイン着火時期における燃焼室の圧力(筒内圧力)、ひいては燃焼率(燃焼し易さ)が低下して、メイン噴射に関する最大熱発生率(例えば熱発生率の波形中、上記メイン着火時期近傍での極大点として検出可能)についてもこれが、高セタン価燃料の場合と比較して低くなる。   As shown in FIG. 17, the main ignition timing that is the ignition timing (combustion start timing) of the main fuel injected by the main injection (eg, the heat generation rate is positive in the vicinity of the fuel injection timing in the waveform of the heat generation rate). (Which can be detected as the timing of sudden change) changes depending on fuel properties (for example, cetane number in light oil fuel). Specifically, under conditions where the combustion chamber temperature is relatively low, such as a low load, for example, the low cetane number fuel indicated by the two-dot chain line L51b in the figure is higher than the high cetane number fuel indicated by the one-dot chain line L51a in the figure. However, the ignition delay time is longer and the heat generation rate is lower. This is because the time required for fuel ignition is longer for low cetane fuel than for high cetane fuel, and the combustion rate (ease of combustion) Is equivalent to higher cetane number fuel than low cetane number fuel. As a result, in the case of a low cetane number fuel, in addition to the ignitability of the fuel itself, the amount of heat generated by pilot injection is less than that in the case of a high cetane number fuel, and consequently in the cylinder (strictly, the combustion chamber) This atmosphere is more difficult to ignite than in the case of a high cetane fuel. For this reason, in the case of low cetane number fuel, the ignition timing of combustion by main injection (main ignition timing) becomes timing t50b later than timing t50 in the case of high cetane number fuel. Also, the time from pilot fuel ignition (timing t50a) to main fuel ignition (timing t50b) (interval between both timings), and from the start (start) of main injection to the start of combustion (ignition) Both of these times (main ignition delay times) are longer than in the case of the high cetane number fuel. As the main ignition delay time becomes longer, the pressure in the combustion chamber (in-cylinder pressure), and thus the combustion rate (ease of combustion) at the main ignition timing decreases, and the maximum heat generation rate (for example, heat This can also be detected as a maximum point in the vicinity of the main ignition timing in the occurrence rate waveform) as compared to the case of high cetane number fuel.

このように、通常、セタン価が低いほど、上記メイン噴射に関する最大熱発生率は低くなる。したがって、セタン価が低過ぎる燃料を用いた場合には、そのメイン噴射により、十分な燃焼量(熱発生率)、ひいては十分なトルクが得られなくなる。そしてこれにより、エミッションの悪化(HC発生量の増大による白煙発生等)や、運転性(ドライバビリティ)悪化等が懸念されるようになり、悪くすると、失火に至る。   Thus, normally, the lower the cetane number, the lower the maximum heat generation rate related to the main injection. Therefore, when a fuel having a cetane number that is too low is used, a sufficient combustion amount (heat generation rate) and thus a sufficient torque cannot be obtained by the main injection. As a result, there is a concern about the deterioration of emissions (white smoke generation due to an increase in the amount of HC generated), the deterioration of drivability (drivability), etc., and worsening will result in misfire.

そこで発明者は、上記特許文献1に記載の装置により、メイン噴射実行時期(噴射開始タイミング)の可変設定に基づくメイン着火時期のフィードバック制御を行って、低セタン価燃料の場合にも、メイン着火時期を、高セタン価燃料の場合のタイミングと同程度に早いタイミング(図17中のタイミングt50)に制御するようにした。具体的には、筒内圧センサの出力から求めたメイン着火時期の検出値(上記タイミングt50b)が、より進角側のタイミングt50になるように、上記メイン噴射実行時期に関する指令値(例えば図17(a)中に示すパルス信号)を、補正前のタイミングt51よりも進角側のタイミングt52へ補正するようにした。こうすることで、低セタン価燃料の場合にも、メイン着火時期をタイミングt50に制御することが可能になる(図17中の実線L52)。なお、上記メイン噴射実行時期(厳密にはその指令値)の補正に際しては、そのメイン噴射実行時期の変更(補正)に対応してパイロット噴射の実行時期についてもこれを、例えば両噴射のインターバルを一定(又は所定間隔)に保つように、より進角側のタイミングへ変更(補正)するようにした。   Therefore, the inventor performs feedback control of the main ignition timing based on the variable setting of the main injection execution timing (injection start timing) using the apparatus described in Patent Document 1, and the main ignition is performed even in the case of low cetane number fuel. The timing is controlled to be as early as the timing for the high cetane fuel (timing t50 in FIG. 17). Specifically, a command value (for example, FIG. 17) related to the main injection execution timing is set so that the detection value (the timing t50b) of the main ignition timing obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor is the timing t50 on the more advanced side. (Pulse signal shown in (a)) is corrected to a timing t52 on the advance side of the timing t51 before correction. By doing so, the main ignition timing can be controlled at the timing t50 even in the case of low cetane number fuel (solid line L52 in FIG. 17). When correcting the main injection execution timing (strictly, its command value), the pilot injection execution timing corresponding to the change (correction) of the main injection execution timing is used, for example, the interval between both injections is set. The timing is changed (corrected) to a more advanced timing so as to maintain a constant (or predetermined interval).

しかしながら、低セタン価燃料について上記のような制御(メイン着火時期のフィードバック制御)を行った場合でも、パイロット噴射により燃焼率が十分に高められないことで、高セタン価燃料の場合よりもメイン着火遅れ時間が長くなることに変わりはない。このため、上記メイン噴射の実行時期(噴射開始タイミング)を早め過ぎてしまうと、パイロット噴射の未燃燃料と共にメイン噴射開始からそれまでに噴射された大量の燃料が、図17中に実線L52にて示されるように、メイン着火時期(図17中のタイミングt50)で一気に着火、燃焼して、過剰な熱発生、ひいては過剰な筒内圧力の上昇を引き起こしてしまう可能性がある。そして、このように過剰な筒内圧力の上昇が発生すると、騒音や振動が発生したり、あるいは上記燃料の燃焼が行われるシリンダに対してその機械的強度を超えるような衝撃を与えたりして、悪くすると、シリンダ寿命の低下や破損に至る懸念がある。   However, even when the above control (feedback control of the main ignition timing) is performed on the low cetane number fuel, the combustion rate is not sufficiently increased by the pilot injection, so that the main ignition is higher than the case of the high cetane number fuel. There will be no change in the delay time. For this reason, if the execution timing (injection start timing) of the main injection is made too early, a large amount of fuel that has been injected from the start of the main injection together with the unburned fuel of the pilot injection to the solid line L52 in FIG. As shown in the figure, there is a possibility that ignition and combustion will occur at a stroke at the main ignition timing (timing t50 in FIG. 17), and excessive heat generation, and thus excessive increase in in-cylinder pressure may occur. If an excessive increase in in-cylinder pressure occurs, noise or vibration is generated, or an impact exceeding the mechanical strength is given to the cylinder where the fuel is burned. If worse, there is a concern that the life of the cylinder may be reduced or it may be damaged.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、内燃機関の燃焼特性、特にメイン噴射により供給されたメイン燃料のメイン着火時期に関する燃焼特性を改善することのできる圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムを提供することを主たる目的とするものである。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is a compression ignition type in-cylinder injection engine that can improve the combustion characteristics of an internal combustion engine, particularly the combustion characteristics related to the main ignition timing of the main fuel supplied by the main injection. The main object is to provide a combustion control device and an engine control system.

以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.

第1の構成では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力(例えばトルク)を生成する圧縮着火式エンジン(内燃機関)と、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも1つのアクチュエータの動作を制御する圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置において、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期(燃焼開始時期)であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータ(例えば所定時間あたりの発生熱量である熱発生率の波形中の所定ポイントを示すタイミング)を検出する着火時期検出手段と、前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲(例えば固定の範囲、あるいはその時のエンジン運転状態等に応じて可変設定される範囲)内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第1指令値を補正する第1の補正手段と、前記第1の補正手段により補正された第1指令値が所定の範囲である第1許容範囲内にあるか否かを判断(例えば第1指令値自体又はこの第1指令値に応じて変化するパラメータの値等から判断)する判断手段と、前記判断手段により第1指令値が第1許容範囲内にない旨判断された場合に、それら第1指令値と第1許容範囲とについて第1指令値が第1許容範囲の遅い側(いわゆる遅角側)及び早い側(いわゆる進角側)のいずれにあるかに応じて前記着火時期検出手段による検出値をその同一方向の遅い側(いわゆる遅角側)又は早い側(いわゆる進角側)へ移動させるように、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第1指令値以外の所定の指令値(1種類の指令値でも複数種の指令値でもよい)である第2指令値を補正する第2の補正手段と、を備えることを特徴とする。 In the first configuration , a compression ignition type engine (internal combustion engine) that ignites and burns fuel based on compression in a combustion chamber in a cylinder and generates power (for example, torque) on an output shaft by the combustion, and the combustion chamber Combustion control of a compression ignition type in-cylinder injection engine that is applied to an engine system that includes a fuel injection valve for in-cylinder injection that directly injects the fuel into the system and that controls the operation of at least one actuator in the system In the apparatus, the main ignition timing which is the ignition timing (combustion start timing) of the main fuel injected by the main injection for mainly generating power on the output shaft, or a parameter (for example, per predetermined time) Ignition timing detection means for detecting a predetermined point in the waveform of the heat generation rate that is the amount of generated heat), and detection by the ignition timing detection means A command value for the main injection execution timing for the fuel injection valve in a direction toward a value that falls within a predetermined range (for example, a fixed range or a range that is variably set according to the engine operating state at that time). A first correction unit that corrects one command value and whether or not the first command value corrected by the first correction unit is within a first allowable range that is a predetermined range (for example, the first command value) A determination unit that determines the value itself or a parameter value that changes according to the first command value), and the determination unit determines that the first command value is not within the first allowable range. With respect to one command value and the first permissible range, the ignition timing detecting means depends on whether the first command value is on the slow side (so-called retard side) or the fast side (so-called advance side) of the first permissible range. The detected value by Among command values for actuators in the system so as to move to the side (so-called retard side) or the fast side (so-called advance side), a predetermined command value (one type of command value) other than the first command value Or a plurality of types of command values), a second correction unit that corrects the second command value.

発明者は、システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、燃料噴射弁に対するメイン噴射時期の指令値(第1指令値)だけでなく、該指令値以外の所定指令値(第2指令値)も補正してメイン着火時期を制御することで、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を、前述した騒音等の不都合の生じない範囲(第1許容範囲)に収めることができることを見出し、上記装置を発明した。すなわち、こうした構成であれば、例えばメイン着火時期を早める(又は遅くする)べくメイン噴射時期を早め過ぎて(又は遅くし過ぎて)しまい、判断手段により第1指令値が第1許容範囲内にない(想定していた位置から過剰にずれている)旨判断された場合には、他のパラメータにより補助的にメイン着火時期をそのメイン噴射時期のずれ方向と同一の方向へ可変制御することが可能になる。そして、こうした他のパラメータによる補助的な制御を行うことで、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を許容範囲内へ戻すことが可能になる。このように、上記第1の構成の装置によれば、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を所定の範囲(第1許容範囲)近傍に収めたままメイン着火時期の制御を行うことが可能になり、ひいては内燃機関の燃焼特性、特にメイン噴射により供給されたメイン燃料のメイン着火時期に関する燃焼特性を改善することができるようになる。 The inventor corrects not only the command value (first command value) of the main injection timing for the fuel injection valve but also a predetermined command value (second command value) other than the command value among the command values for the actuator in the system. Then, by controlling the main ignition timing, it was found that the main injection timing by the fuel injection valve can be within a range (first permissible range) in which the above-described inconvenience such as noise does not occur, and invented the apparatus. That is, with such a configuration, for example, the main injection timing is advanced too early (or too late) to advance (or delay) the main ignition timing, and the first command value falls within the first allowable range by the determination means. If it is determined that there is no difference (excessive deviation from the assumed position), the main ignition timing can be variably controlled in the same direction as the deviation direction of the main injection timing according to other parameters. It becomes possible. Then, by performing auxiliary control based on these other parameters, the main injection timing by the fuel injection valve can be returned to the allowable range. Thus, according to the apparatus of the first configuration , it is possible to control the main ignition timing while keeping the main injection timing by the fuel injection valve in the vicinity of the predetermined range (first allowable range), As a result, the combustion characteristics of the internal combustion engine, particularly the combustion characteristics related to the main ignition timing of the main fuel supplied by the main injection can be improved.

そして、特にこの場合、第2の構成のように、前記第1の補正手段による補正処理、及び、前記判断手段による判断処理、といった一連の処理を、所定条件(例えばエンジン運転中は常時)が成立している間、繰り返し行う手段を備える構成とすることが有効である。こうすることで、第1指令値(燃料噴射弁によるメイン噴射時期に相当)が第1許容範囲から出る度に同指令値が第1許容範囲へ戻されるようになる。すなわちこうした構成によれば、燃料噴射弁によるメイン噴射時期が自動的に所定の許容範囲内に収束されるようになる。 In this case, in particular, as in the second configuration, a series of processes such as the correction process by the first correction unit and the determination process by the determination unit are performed under predetermined conditions (for example, always during engine operation). It is effective to have a configuration that includes means for repeating while it is established. By doing so, every time the first command value (corresponding to the main injection timing by the fuel injection valve) goes out of the first allowable range, the command value is returned to the first allowable range. That is, according to such a configuration, the main injection timing by the fuel injection valve is automatically converged within a predetermined allowable range.

また、こうした構成に関しては、第3の構成のように、前記第2の補正手段が、前記判断手段により第1指令値が第1許容範囲内にない旨判断される都度、前記第2指令値を所定変化量(例えば固定値、又は所定のパラメータに応じた可変値等)ずつ累積的に変化させるものである構成とすることが有効である。こうすることで、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を的確に所定の許容範囲内に収束することが可能になる。 With regard to such a configuration, as in the third configuration , each time the second correction unit determines that the first command value is not within the first allowable range by the determination unit, the second command value It is effective to adopt a configuration in which is changed cumulatively by a predetermined change amount (for example, a fixed value or a variable value according to a predetermined parameter). By doing so, it becomes possible to accurately converge the main injection timing by the fuel injection valve within a predetermined allowable range.

さらに、第4の構成のように、この第3の構成の装置において、前記第2の補正手段により累積される変化量の積算値が許容上限を超えたか否かを判断する累積判断手段と、前記累積判断手段により変化量の積算値が許容上限を超えた旨判断された場合に、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第1指令値でも前記第2指令値でもない所定の指令値の補正によるメイン着火時期制御、及び、所定のフェイルセーフ処理のいずれか一方を行う手段と、を備える構成とすることが有効である。こうした構成であれば、前記第2の補正手段の制御ずれに起因した不都合についてもこれを、より好適に防止又は抑制することが可能になる。そして、第1・第2指令値以外の指令値でメイン着火時期を適正値へ制御することができる場合には、メイン着火時期制御を実行するとともに、制御することができない(そういった指令値がない)場合には、所定のフェイルセーフ処理を実行することで、その旨を報知したり何らかの対策を施したりすることが可能になる。なお、フェイルセーフ処理としては、例えばダイアグコードを不揮発性メモリに記憶させる処理や、所定の警告灯を点灯する処理、警告音を鳴らす処理(所定の音楽やメッセージ等を流す処理も含む)等を採用することができる。 Further, as in the fourth configuration , in the apparatus of the third configuration , an accumulation determination unit that determines whether or not an integrated value of the amount of change accumulated by the second correction unit exceeds an allowable upper limit; A predetermined command that is neither the first command value nor the second command value among the command values for the actuators in the system when the cumulative determination means determines that the integrated value of the change amount exceeds the allowable upper limit. It is effective to include a means for performing either one of main ignition timing control by value correction and predetermined fail-safe processing. With such a configuration, it is possible to more suitably prevent or suppress inconvenience caused by the control deviation of the second correction unit. When the main ignition timing can be controlled to an appropriate value with a command value other than the first and second command values, the main ignition timing control is executed and cannot be controlled (there is no such command value). ), A predetermined fail-safe process is executed, so that it is possible to notify that fact or take some measures. The failsafe process includes, for example, a process for storing a diagnosis code in a nonvolatile memory, a process for lighting a predetermined warning light, a process for sounding a warning sound (including a process for playing a predetermined music or message), and the like. Can be adopted.

ところで、前述した大量の燃料が一度に燃焼することによる急激な熱発生、ひいては騒音等の不都合は、先に述べたとおり、エンジンの1燃焼サイクル中にあってメイン噴射の実行に先立って燃料(例えば、メイン噴射よりも少量の噴射量)を噴射する事前サブ噴射(例えばいわゆるパイロット噴射)の未燃燃料に起因するところがある。このため、上記1〜4のいずれか一の構成は、第5の構成のように、そうした事前サブ噴射(例えばパイロット噴射やプレ噴射等)を行う事前サブ噴射実行手段(例えば噴射マップにパイロット噴射を有する噴射手段)を備える構成に適用して特に有効である。 By the way, the above-mentioned inconveniences such as rapid heat generation due to the combustion of a large amount of fuel at a time, and noise, etc., as described above, can occur in one combustion cycle of the engine prior to the main injection (see FIG. For example, there is a place caused by unburned fuel of prior sub-injection (for example, so-called pilot injection) that injects a smaller amount of injection than main injection. Therefore, the first to fourth any one of the configuration of, as in the fifth configuration, the pilot pre sub injection execution means (e.g., injection map for performing such a pre-sub-injection (e.g., the pilot injection and pre-injection, etc.) The present invention is particularly effective when applied to a configuration including an injection unit having injection.

そしてこの場合、第6の構成のように、前記第2指令値として、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記事前サブ噴射実行手段により行われる事前サブ噴射(例えばいわゆるパイロット噴射)の噴射態様(例えば噴射段数、噴射時期、噴射量等)に関する指令値を用いることが有効である。こうした構成であれば、前記第2の補正手段を、より容易且つ的確に実現することが可能になる。 In this case, as in the sixth configuration , as the second command value, the injection of the preliminary sub-injection (for example, so-called pilot injection) performed by the preliminary sub-injection execution unit among the command values for the fuel injection valve. It is effective to use a command value relating to an aspect (for example, the number of injection stages, injection timing, injection amount, etc.). With such a configuration, the second correction means can be realized more easily and accurately.

さらにこの場合、第7の構成のように、前記第2指令値が、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記事前サブ噴射実行手段により行われる単段の事前サブ噴射の噴射量に関する指令値である構成とすることが有効である。 Further, in this case, as in the seventh configuration , the second command value is a command related to the injection amount of single-stage pre-sub-injection performed by the pre-sub-injection execution means among the command values for the fuel injection valve. It is effective to adopt a configuration that is a value.

発明者の実験等によれば、メイン噴射の前に行う事前サブ噴射として単段噴射(例えば前述のパイロット噴射)を行った場合において特に、メイン着火時期と事前サブ噴射の噴射量とがよく相関する(図4参照)。このため、前記第2の補正手段をより容易且つ的確に実現する上では、上記第6の構成の装置を、この第7の構成とすることが有効である。 According to the inventor's experiment and the like, there is a good correlation between the main ignition timing and the injection amount of the preliminary sub-injection, particularly when single-stage injection (for example, the aforementioned pilot injection) is performed as the preliminary sub-injection performed before the main injection. (See FIG. 4). For this reason, in order to realize the second correction means more easily and accurately, it is effective to use the seventh configuration as the sixth configuration .

また、第8の構成のように、前記第1の補正手段によりメイン噴射実行時期を進角側又は遅角側に補正する場合において、その進遅角方向と同じ方向に前記事前サブ噴射の実行時期を変更するとよい。この場合、例えば、メイン噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけ、事前サブ噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更することが望ましい。 Further, as in the eighth configuration, when the main injection execution timing is corrected to the advance side or the retard side by the first correction unit, the preliminary sub-injection is performed in the same direction as the advance / retard direction. Change the execution time. In this case, for example, it is desirable to change the execution timing of the preliminary sub-injection to the advance side or the retard side by the same amount as the change amount on the advance side or the retard side of the main injection execution timing.

第8の構成によれば、事前サブ噴射とメイン噴射との間隔(噴射インターバル)を所望の間隔に保持することができ、事前サブ噴射の実行に伴い燃料噴射弁内部で圧力変動が生じる場合においてその圧力変動によるメイン噴射量の変動を抑制できる。これにより、事前サブ噴射とメイン噴射とが共に実行される場合においてメイン噴射の着火時期を制御するために同メイン噴射の実行時期が変更されたとしても、メイン噴射量を適正に制御でき、安定した燃料噴射制御を実現できる。 According to the eighth configuration , the interval between the preliminary sub-injection and the main injection (injection interval) can be maintained at a desired interval, and when pressure fluctuation occurs inside the fuel injection valve with the execution of the preliminary sub-injection. The fluctuation of the main injection amount due to the pressure fluctuation can be suppressed. As a result, when both the preliminary sub-injection and the main injection are executed, the main injection amount can be properly controlled and stable even if the execution timing of the main injection is changed to control the ignition timing of the main injection. The fuel injection control can be realized.

前記第2指令値としては、上記事前サブ噴射以外のパラメータも用いることができる。第9の構成では、上記1〜5のいずれか一の構成の装置において、前記第2指令値が、前記燃焼室での燃料の着火し易さ(燃焼率)に作用するパラメータであることを特徴とする。 As the second command value, parameters other than the preliminary sub-injection can be used. In a ninth configuration , in the apparatus having any one of the first to fifth configurations , the second command value is a parameter that affects the ease of fuel ignition (combustion rate) in the combustion chamber. It is characterized by.

こうしたパラメータとしては、例えば着火時の筒内圧力(圧力が大きいほど着火し易さは大)、着火時の筒内温度(高温ほど着火し易さは大)、着火時の混合気のガス成分(可燃性のガスであるほど着火し易さは大)、着火時の混合気の混合度合(混合度合が十分な値に近いほど着火し易さは大)、着火補助装置(例えばグロープラグ等)の駆動量(駆動量が大きいほど着火し易さは大)、及び噴射弁の噴霧形態、の少なくとも1つに作用するパラメータ等を用いることができる。   These parameters include, for example, the in-cylinder pressure at ignition (the higher the pressure, the easier it is to ignite), the in-cylinder temperature at ignition (the higher the temperature, the easier it is to ignite), and the gas composition of the gas mixture at ignition (The easier it is to ignite, the easier it is to ignite), the degree of mixture of the air-fuel mixture at the time of ignition (the easier it is to ignite, the easier it is to ignite), and the ignition assist device (eg, glow plug) ), The parameters that affect at least one of the spray amount of the injection valve, and the like.

第10の構成では、上記1〜9のいずれか一の構成の装置において、前記判断手段にて用いられる第1許容範囲が、所定の第1基準値とその第1基準値からの許容乖離量とによって規定される範囲であり、前記判断手段が、前記第1の補正手段により補正された第1指令値と前記第1基準値との乖離量が前記許容乖離量よりも小さいか否かを判断(例えば所定の閾値と比較して判断)して乖離量が許容乖離量よりも小さかった場合にその第1指令値が第1許容範囲内にある旨判断するものであることを特徴とする。 10 in the structure of the apparatus of any one of the configurations described above first to ninth, the first permissible range used by the determining means, the allowable deviation from the first reference value of a predetermined first reference value that Whether or not a deviation amount between the first command value corrected by the first correction means and the first reference value is smaller than the allowable deviation amount. (E.g., judging by comparing with a predetermined threshold value) and determining that the first command value is within the first allowable range when the deviation amount is smaller than the allowable deviation amount. To do.

一般に、メイン噴射実行時期には目標値(所定の基準値)があり、メイン噴射実行時期が目標値に近いほど、すなわち目標値との乖離量(ずれ量)が小さいほど、好ましい燃焼特性が得られる。したがって、前記第1許容範囲を容易且つ適切に設定する上では、このような構成とすることが有効である。   In general, the main injection execution timing has a target value (predetermined reference value). The closer the main injection execution timing is to the target value, that is, the smaller the deviation (deviation amount) from the target value, the better the combustion characteristics. It is done. Therefore, such a configuration is effective for setting the first allowable range easily and appropriately.

そしてこの場合、第11の構成のように、前記判断手段にて用いられる第1基準値が、前記燃料噴射弁に対する指令値が前記エンジンに関する所定パラメータに対して関連付けられた噴射制御用マップの初期値である構成とすることが有効である。一般的な車載エンジンの制御では、噴射制御用マップ(一般にROMに記憶される、いわゆる適合マップ)が用いられている。このため、前記第1許容範囲を設定する構成としては、こうしたマップを利用するものの実用性が高い。 In this case, as in the eleventh configuration , the first reference value used in the determination means is the initial value of the injection control map in which the command value for the fuel injection valve is associated with the predetermined parameter for the engine. It is effective to adopt a configuration that is a value. In general in-vehicle engine control, an injection control map (a so-called adaptation map generally stored in a ROM) is used. For this reason, as a configuration for setting the first allowable range, the use of such a map is highly practical.

上記1〜11のいずれか一の構成の装置における前記着火時期検出手段に関しては、第12の構成のように、前記シリンダに対して前記燃焼室の圧力(筒内圧力)に対応した検出信号を出力する筒内圧センサが設けられている構成に適用し、前記着火時期検出手段として、前記筒内圧センサの出力に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するものを用いることが有効である。こうした構成であれば、実用性の高い構成でありながら、上記メイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを高い精度で検出することができる。 Above for the first 1 to 11 wherein the ignition timing detection means in the apparatus of any one of the configuration of, as in the twelfth configuration, the detection signal corresponding to the pressure (cylinder pressure) of the combustion chamber with respect to said cylinder Is applied to a configuration in which an in-cylinder pressure sensor is provided, and as the ignition timing detection means, one that detects a main ignition timing or a parameter correlated with this timing based on the output of the in-cylinder pressure sensor is used. It is valid. With such a configuration, the main ignition timing or a parameter correlated with this timing can be detected with high accuracy while having a highly practical configuration.

さらにこの第12の構成の装置について実用性や検出精度を高める上では、例えば第13の構成のように、前記着火時期検出手段が、前記筒内圧センサの出力に基づいて、所定時間(例えば単位時間や単位出力軸回転数等)あたりの発生熱量である熱発生率のデータ推移(いわゆる波形)を求めるとともに、その求めたデータ推移に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するものである構成とすることが有効である。 Further, in order to increase the practicality and detection accuracy of the device of the twelfth configuration, the ignition timing detection means is operated for a predetermined time (for example, a unit) based on the output of the in-cylinder pressure sensor as in the thirteenth configuration. Obtain the data transition (so-called waveform) of the heat generation rate, which is the amount of heat generated per unit time (such as time and unit output shaft rotation speed), and detect the main ignition timing or parameters correlated with this timing based on the obtained data transition It is effective to adopt a configuration that is a thing.

また発明者は、上記各装置に準ずる機能を有する装置(燃焼制御装置)として、14〜18の構成の装置を発明した。以下、これら各装置について説明する。 The inventor has invented the devices of the fourteenth to eighteenth configurations as a device (combustion control device) having a function equivalent to each of the above devices. Hereinafter, each of these devices will be described.

まず第14の構成では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも1つのアクチュエータの動作を制御する装置において、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出手段と、所定の許可条件の成否を判断する許可条件判断手段と、前記許可条件判断手段により許可条件が成立している旨判断された場合にのみ、前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第1指令値を補正する第1の補正手段と、を備えることを特徴とする。 First, in the fourteenth configuration , a fuel is ignited and burned based on compression in a combustion chamber in a cylinder, and power is generated in the output shaft by the combustion, and the fuel is directly supplied to the combustion chamber. A main injection for mainly generating power in the output shaft in an apparatus for controlling an operation of at least one actuator in the system, which is applied to an engine system including an in-cylinder fuel injection valve for injection. Ignition timing detection means for detecting a main ignition timing that is the ignition timing of the main fuel injected by the engine, or a parameter correlated with this timing, permission condition determination means for determining whether or not a predetermined permission condition is satisfied, and the permission condition determination Only when it is determined by the means that the permission condition is satisfied, in the direction of the detection value by the ignition timing detection means within the predetermined range, Serial characterized by comprising: a first correction means for correcting the first command value is a command value of the main injection execution timing, the relative fuel injection valve.

また、第15の構成では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも1つのアクチュエータの動作を制御する装置において、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出手段と、前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第1指令値を補正する第1の補正手段と、所定の許可条件の成否を判断する許可条件判断手段と、前記許可条件判断手段により許可条件が成立していない旨判断された場合に、前記第1の補正手段による補正係数の更新を所定の条件(例えば前記許可条件)が成立するまで禁止又は制限する手段と、を備えることを特徴とする。 Further, in the fifteenth configuration , the fuel is ignited and burned based on the compression in the combustion chamber in the cylinder, and power is generated in the output shaft by the combustion, and the fuel is directly supplied to the combustion chamber. A device for controlling the operation of at least one actuator in the system, which is applied to an engine system including a fuel injection valve for in-cylinder injection that supplies fuel to a main body for mainly generating power in the output shaft Main ignition timing, which is the ignition timing of the main fuel injected by injection, or ignition timing detection means for detecting a parameter correlated with this timing, and a direction in which the detection value by the ignition timing detection means falls within a predetermined range The first correction means for correcting the first command value, which is the command value of the main injection execution timing for the fuel injection valve, and the success or failure of a predetermined permission condition are determined. When the permission condition determining unit and the permission condition determining unit determine that the permission condition is not satisfied, a predetermined condition (for example, the permission condition) is satisfied when the correction coefficient is updated by the first correcting unit. And a means for prohibiting or limiting up to.

これらの装置であれば、許可条件が成立していない場合には、第1指令値(燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値)の補正(補正係数の更新)が禁止又は制限される。このため、過剰な補正に起因した燃焼特性の悪化(騒音等)がより確実に防止又は抑制されるようになる。   With these devices, when the permission condition is not satisfied, the correction (update of the correction coefficient) of the first command value (the command value of the main injection execution timing for the fuel injection valve) is prohibited or restricted. For this reason, the deterioration (noise etc.) of the combustion characteristic resulting from excessive correction | amendment comes to be prevented or suppressed more reliably.

より具体的には、第16の構成のように、上記14又は15の構成の装置において、前記許可条件判断手段が、前記第1の補正手段により補正された第1指令値が所定の範囲である第1許容範囲内にあるか否かを判断して第1指令値が第1許容範囲内にある場合に許可条件が成立している旨判断するものである構成とすることで、メイン着火時期ずれに起因した燃焼特性の悪化(騒音等)を好適に防止又は抑制することが可能になる。 More specifically, as in the sixteenth configuration , in the apparatus configured as described above in the fourteenth or fifteenth configuration , the permission condition determination unit determines that the first command value corrected by the first correction unit is within a predetermined range. And determining whether the permission condition is satisfied when the first command value is within the first allowable range. It is possible to suitably prevent or suppress the deterioration of combustion characteristics (noise, etc.) due to the ignition timing shift.

また、第17の構成では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも1つのアクチュエータの動作を制御することによって、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期を制御する装置において、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第1指令値を可変設定することによりメイン着火時期を目標値へ近づける第1の制御と、前記第1指令値に加え、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第1指令値以外の所定の指令値である第2指令値も可変設定することにより、メイン着火時期を目標値へ近づける第2の制御との各制御則が予め実行可能な態様で用意され(例えば記憶装置にプログラムとして記憶され)、その時のメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出して、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さい場合には、前記第1の制御を行ってメイン着火時期を目標値へ近づけるとともに、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さくない場合には、前記第2の制御を行ってメイン着火時期を目標値へ近づける制御手段を備えることを特徴とする。 In the seventeenth configuration , the fuel is ignited and burned based on the compression in the combustion chamber in the cylinder, and the fuel is directly supplied to the combustion chamber. And a fuel injection valve for in-cylinder injection to be supplied to the engine. The main system for mainly generating power in the output shaft by controlling the operation of at least one actuator in the system. In a device for controlling a main ignition timing which is an ignition timing of main fuel injected by injection, a main ignition timing is set by variably setting a first command value which is a command value of a main injection execution timing for the fuel injection valve. In addition to the first control value and the first command value, among command values for actuators in the system, other than the first command value By variably setting the second command value, which is a predetermined command value, each control law with the second control for bringing the main ignition timing closer to the target value is prepared in a manner that can be executed in advance (for example, as a program in the storage device) If the difference between the main ignition timing at that time and a target value is sufficiently small, the first control is performed to perform main ignition. Control means for bringing the timing closer to the target value, and when the difference between the main ignition timing at that time and the target value is not sufficiently small, the second control is performed to bring the main ignition timing closer to the target value. And

こうした構成であれば、前記第1指令値のずれを小さく抑えて、過剰な制御ずれに起因した燃焼特性の悪化(騒音等)を好適に防止又は抑制することが可能になる。   With such a configuration, it is possible to suppress or suppress the deterioration of combustion characteristics (noise or the like) due to excessive control deviation by suppressing the deviation of the first command value to a small value.

そしてこの場合、第18の構成のように、前記制御手段が、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さくない場合には、前記第1指令値の制御量を(例えば所定の範囲内に)制限した状態で前記第2の制御を行ってメイン着火時期を目標値へ近づけるものである構成とすることで、燃焼特性の悪化(騒音等)をより確実に防止又は抑制することができるようになる。 In this case, as in the eighteenth configuration , when the difference between the main ignition timing at that time and the target value is not sufficiently small, the control amount of the first command value is set (for example, within a predetermined range). (2) By performing the second control in a restricted state and setting the main ignition timing close to the target value, it is possible to more reliably prevent or suppress deterioration of combustion characteristics (noise, etc.). become able to.

前述したように、メイン噴射を実行(開始)してから燃焼が開始する(着火する)までの時間(メイン着火遅れ時間)が長くなり過ぎると、大量の燃料が一度に燃焼することによる急激な熱発生、ひいては騒音等の不都合が生じるようになる。また一方、筒内噴射エンジンでは、シリンダ内へ直接的に燃料が噴射されるため、メイン着火遅れ時間が短くなり過ぎると、燃焼室での吸入空気と燃料との混合時間(予混合時間)として十分な時間を確保することができず、所望の燃焼特性が得られないという不都合が生じる。19〜25の構成の装置は、メイン着火遅れ時間に注目して、こうした不都合を回避すべく発明された装置である。 As described above, if the time (main ignition delay time) from the execution (start) of main injection to the start of combustion (ignition) becomes too long, a large amount of fuel is burnt at once. Inconveniences such as heat generation and eventually noise occur. On the other hand, in the cylinder injection engine, since the fuel is directly injected into the cylinder, if the main ignition delay time becomes too short, the mixing time of the intake air and fuel in the combustion chamber (premixing time) Insufficient time cannot be secured and desired combustion characteristics cannot be obtained. The devices of the nineteenth to twenty- fifth configurations are devices invented to avoid such inconvenience by paying attention to the main ignition delay time.

まず第19の構成の発明では、シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも1つのアクチュエータの動作を制御する装置において、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射によりメイン燃料が噴射されてからそのメイン燃料が着火する(燃焼を開始する)までの時間であるメイン着火遅れ時間、又はこの時間に相関するパラメータを検出する着火遅れ時間検出手段と、前記着火遅れ時間検出手段による検出値に基づいて、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、メイン着火遅れ時間に作用する所定の指令値(1種類の指令値でも複数種の指令値でもよい)である着火遅れ指令値を可変設定する着火遅れ時間制御手段と、を備えることを特徴とする。 First, in the nineteenth aspect of the invention, a fuel is ignited and combusted based on compression in a combustion chamber in a cylinder, and power is generated in the output shaft by the combustion, and the fuel is directly supplied to the combustion chamber. In an apparatus for controlling the operation of at least one actuator in the system, which is applied to an engine system including an in-cylinder fuel injection valve for injecting and supplying the engine in order to mainly generate power for the output shaft An ignition delay time detection means for detecting a main ignition delay time which is a time from when main fuel is injected by main injection until the main fuel is ignited (combustion is started), or a parameter related to this time; Based on the detected value by the ignition delay time detection means, it affects the main ignition delay time among the command values for the actuators in the system. Characterized in that it and a ignition delay time control means for variably setting the ignition delay command value is (which may be a plurality of kinds of command values in one command value) predetermined command value.

こうした構成であれば、着火遅れ時間制御手段によりメイン着火遅れ時間を適正な値に制御して、上記過剰な着火遅れ時間ずれに起因した不都合を好適に防止又は抑制することが可能になる。   With such a configuration, the main ignition delay time is controlled to an appropriate value by the ignition delay time control means, and the inconvenience due to the excessive ignition delay time deviation can be suitably prevented or suppressed.

なお、前記着火遅れ指令値としては、例えば前記燃焼室での燃料の燃焼し易さ(燃焼率)に作用するパラメータ、例えば着火時の筒内圧力(圧力が大きいほど着火し易さは大)、着火時の筒内温度(高温ほど着火し易さは大)、着火時の混合気のガス成分(可燃性のガスであるほど着火し易さは大)、着火時の混合気の混合度合(混合度合が十分な値に近いほど着火し易さは大)、着火補助装置(例えばグロープラグ等)の駆動量(駆動量が大きいほど着火し易さは大)、及び燃料噴射弁の噴霧形態、の少なくとも1つに作用するパラメータ等を用いることができる。ただし、前記着火遅れ時間制御手段をより容易且つ的確に実現する上では、第20の構成のように、第19の構成の装置において、前記着火遅れ指令値が、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記エンジンの1燃焼サイクル中にあって前記メイン噴射の実行に先立って燃料(例えば、メイン噴射よりも少量の噴射量)を噴射する事前サブ噴射(例えばいわゆるパイロット噴射)の噴射態様(例えば噴射段数、噴射時期、噴射量等)に関する指令値である構成とすることが有効である。 The ignition delay command value is, for example, a parameter that affects the ease of combustion of the fuel in the combustion chamber (combustion rate), such as the in-cylinder pressure during ignition (the greater the pressure, the greater the ease of ignition). In-cylinder temperature at ignition (the higher the temperature, the easier it is to ignite), the gas component of the air-fuel mixture at ignition (the more combustible gas, the easier it is to ignite), the degree of mixture of the air-fuel mixture at ignition (The closer the mixing degree is to a sufficient value, the easier it is to ignite), the driving amount of the ignition assisting device (for example, a glow plug) (the larger the driving amount, the easier it is to ignite), and the spray of the fuel injection valve Parameters that affect at least one of the forms can be used. However, in order to more easily and accurately realize the ignition delay time control means, as in the twentieth configuration , in the apparatus of the nineteenth configuration , the ignition delay command value is equal to the command value for the fuel injection valve. Of these, prior sub-injection (for example, so-called pilot injection) injection mode (for example, so-called pilot injection) that injects fuel (for example, an injection amount smaller than main injection) prior to execution of the main injection in one combustion cycle of the engine (for example, It is effective to adopt a configuration that is a command value relating to the number of injection stages, injection timing, injection amount, and the like.

さらにこの場合、第21の構成のように、前記事前サブ噴射の噴射態様に関する指令値が、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、単段の事前サブ噴射の噴射量に関する指令値である構成とすることが有効である。 Further, in this case, as in the twenty-first configuration , the command value related to the injection mode of the preliminary sub-injection is a command value related to the injection amount of the single-stage preliminary sub-injection among the command values for the fuel injection valve. Is effective.

発明者の実験等によれば、メイン噴射の前に行う事前サブ噴射として単段噴射(例えば前述のパイロット噴射)を行った場合において特に、メイン着火遅れ時間と事前サブ噴射の噴射量とがよく相関する(図4参照)。このため、前記着火遅れ時間制御手段をより容易且つ的確に実現する上では、上記第20の構成の装置を、この第21の構成とすることが有効である。 According to the inventor's experiment and the like, the main ignition delay time and the injection amount of the preliminary sub-injection are particularly good when single-stage injection (for example, the aforementioned pilot injection) is performed as the preliminary sub-injection performed before the main injection. Correlate (see FIG. 4). Therefore, the in realizing ignition delay time control means easily and appropriately has a device structure of the first 20, it is effective to adopt a configuration of the first 21.

第22の構成では、上記19〜21のいずれか一の構成の装置において、前記着火遅れ時間検出手段が、前記燃料噴射弁によりメイン噴射が開始されたタイミングであるメイン噴射開始時期、又はこの時期に相関するパラメータ(例えば所定時間あたりの発生熱量である熱発生率の波形中の所定ポイントの時期)を検出する噴射時期検出部と、前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出部と、これら噴射時期検出部及び着火時期検出部による各検出値に基づいて、メイン着火遅れ時間、又はこの時間に相関するパラメータを算出する着火遅れ時間算出部と、を有して構成されるものであることを特徴とする。 In a twenty- second configuration , in the apparatus according to any one of the nineteenth to twenty- first configurations , the ignition delay time detecting means is a main injection start timing that is a timing at which main injection is started by the fuel injection valve, or this An injection timing detection unit that detects a parameter that correlates to the timing (for example, a timing at a predetermined point in the waveform of the heat generation rate, which is the amount of heat generated per predetermined time), and a main injection for mainly generating power in the output shaft The main ignition timing, which is the ignition timing of the main fuel injected by the engine, or an ignition timing detection unit that detects a parameter related to this timing, and based on the detection values by these injection timing detection unit and ignition timing detection unit, An ignition delay time calculating unit that calculates an ignition delay time or a parameter correlated with this time.

こうした構成であれば、前記着火遅れ時間検出手段をより容易且つ的確に実現することが可能になる。   With such a configuration, the ignition delay time detecting means can be realized more easily and accurately.

特に、この第22の構成の装置における前記噴射時期検出部としては、第23の構成のように、前記燃料噴射弁に対する指令値、及び、前記燃料噴射弁の動作状態を示すパラメータ(例えば噴射弁のニードルリフト量や、コモンレールシステムにおけるレール圧力等)、の少なくとも一方に基づいて、メイン噴射開始時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出するものを採用することが有効である。 In particular, as this first 22 the injection timing detecting section in the apparatus of the configuration of, as in the configuration of the 23, the command value for the fuel injection valve, and a parameter (e.g. injection valve indicating the operating state of the fuel injection valve It is effective to employ one that detects the main injection start timing or a parameter that correlates with this timing based on at least one of the needle lift amount and the rail pressure in the common rail system.

一方、上記第22の構成の装置における前記着火時期検出部としては、前記着火時期検出手段(第1〜18の構成)に準ずる構成のものを採用することができる。すなわち、例えば筒内圧センサの出力に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するもの等が有効である。 On the other hand, as the ignition timing detection unit in the twenty-second configuration , a configuration similar to the ignition timing detection means ( first to eighteenth configurations ) can be adopted. That is, for example, it is effective to detect the main ignition timing or a parameter correlated with this timing based on the output of the in-cylinder pressure sensor.

これら19〜23のいずれか一の構成の装置における前記着火遅れ時間制御手段としては、例えば第24の構成のように、
・前記着火遅れ時間検出手段による検出値が所定の基準値へ近づくように、前記着火遅れ指令値を可変設定する手段。
あるいは第25の構成のように、
・前記着火遅れ時間検出手段による検出値が所定の許容範囲(例えば基準値からの距離として設定)内に収まっているか否かを判断して、検出値がその許容範囲内に収まっていない場合には、その検出値を許容範囲内に収める側の方向へ、前記着火遅れ指令値を補正する手段。
等々の手段を採用することが有効である。これらの構成であれば、メイン着火遅れ時間(厳密にはその検出値)が許容範囲から出てしまっても、着火遅れ時間制御手段により、メイン着火遅れ時間が所定の基準値又は許容範囲へ制御され、上述の着火遅れ時間ずれに起因した不都合を好適に防止又は抑制することが可能になる。そしてこの場合も、上記第2〜4の構成の装置と同様、こうした処理を繰り返し行うことで、メイン着火遅れ時間が自動的に基準値や許容範囲内に収束されるようになる。
As the ignition delay time control means in the device of any one of these 19th to 23rd configurations , for example, as in the 24th configuration ,
Means for variably setting the ignition delay command value so that the detection value by the ignition delay time detection means approaches a predetermined reference value;
Or like the 25th configuration ,
When it is determined whether or not the detected value by the ignition delay time detecting means is within a predetermined allowable range (for example, set as a distance from the reference value), and the detected value is not within the allowable range Means for correcting the ignition delay command value in a direction in which the detected value falls within an allowable range.
It is effective to adopt such means. With these configurations, even if the main ignition delay time (strictly, the detected value) falls outside the allowable range, the main ignition delay time is controlled to a predetermined reference value or allowable range by the ignition delay time control means. Thus, it is possible to suitably prevent or suppress inconvenience due to the above-described ignition delay time shift. In this case as well, as in the devices having the second to fourth configurations , the main ignition delay time is automatically converged within the reference value and the allowable range by repeatedly performing such processing.

また、第26の構成では、圧縮着火式エンジンの燃焼室へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁を備えるエンジンシステムに適用され、前記エンジンの1燃焼サイクル中に前記燃料噴射弁による複数回の燃料噴射(いわゆる多段噴射)を実行するとともに、その複数回の燃料噴射のうち2回目以降の燃料噴射である特定噴射について燃料の着火時期を目標に収束させるべく着火時期フィードバック制御を実行する圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置において、前記特定噴射について実着火時期とその目標との着火時期偏差、又は同偏差に基づき算出される着火時期フィードバック制御量の少なくともいずれかが所定値以上であることを判定する判定手段と、前記判定手段により着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量のいずれかが所定値以上である旨判定された場合に、前記特定噴射の直前の前噴射について噴射量を変更する前噴射制御手段と、を備えることを特徴とする。 In the twenty-sixth configuration , the present invention is applied to an engine system including a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber of a compression ignition engine, and a plurality of fuel injections by the fuel injection valve during one combustion cycle of the engine. A compression ignition type cylinder that executes (so-called multi-stage injection) and executes ignition timing feedback control so as to converge the ignition timing of the fuel with respect to a specific injection that is the second or subsequent fuel injection among the plurality of fuel injections In the internal combustion engine combustion control device, the ignition timing deviation between the actual ignition timing and its target for the specific injection, or at least one of the ignition timing feedback control amounts calculated based on the deviation is equal to or greater than a predetermined value. A determination means for determining, and either the ignition timing deviation or the ignition timing feedback control amount is determined by the determination means; When it is determined that it is value or more, characterized in that it comprises, before the injection control means for changing the injection amount for the previous injection immediately before the specific injection.

上記構成によれば、特定噴射(例えばメイン噴射)の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量の少なくともいずれかが所定値以上である場合において、特定噴射の直前の前噴射(例えばパイロット噴射)について噴射量が変更されることにより、特定噴射の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量が小さくなる。これにより、内燃機関の燃焼特性、特に特定噴射(メイン噴射)による供給燃料の着火時期に関する燃焼特性を改善することができるようになる。   According to the above configuration, when at least one of the ignition timing deviation of the specific injection (for example, main injection) or the ignition timing feedback control amount is equal to or greater than the predetermined value, the injection is performed for the previous injection (for example, pilot injection) immediately before the specific injection. By changing the amount, the ignition timing deviation of the specific injection or the ignition timing feedback control amount becomes small. As a result, the combustion characteristics of the internal combustion engine, particularly the combustion characteristics related to the ignition timing of the supplied fuel by the specific injection (main injection) can be improved.

第27の構成では、特定噴射(例えばメイン噴射)の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量が、実着火時期が目標よりも遅いことに相当するものである場合に、前噴射の噴射量を増量し、実着火時期が目標よりも早いことに相当するものである場合に、前噴射の噴射量を減量する。要するに、本願発明者らによれば、前噴射の噴射量を増量することによりその直後の特定噴射の燃料着火時期が早くなり、逆に前噴射の噴射量を減量することによりその直後の特定噴射の燃料着火時期が遅くなることが確認されている。したがって、第27の構成によれば、特定噴射の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量を小さくする上で好適なる構成を実現できる。 In the twenty-seventh configuration , when the ignition timing deviation or ignition timing feedback control amount of the specific injection (for example, main injection) is equivalent to that the actual ignition timing is later than the target, the injection amount of the previous injection is increased. However, when the actual ignition timing is equivalent to being earlier than the target, the injection amount of the previous injection is reduced. In short, according to the inventors of the present application, by increasing the injection amount of the previous injection, the fuel ignition timing of the specific injection immediately after that is advanced, and conversely, by reducing the injection amount of the previous injection, the specific injection immediately after that It has been confirmed that the fuel ignition timing is delayed. Therefore, according to the twenty-seventh configuration , a configuration suitable for reducing the ignition timing deviation or ignition timing feedback control amount of the specific injection can be realized.

ここで、第28の構成のように、特定噴射(例えばメイン噴射)の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量を比較判定するための前記所定値を、前記特定噴射の目標着火時期に基づいて可変に設定するとよい。これにより、都度のエンジン運転状態等に応じて特定噴射の目標着火時期が変更されたとしても、都度適正な燃焼特性を実現できる。 Here, as in the twenty-eighth configuration , the predetermined value for comparing and determining the ignition timing deviation of specific injection (for example, main injection) or the ignition timing feedback control variable is variable based on the target ignition timing of the specific injection. It is good to set to. Thereby, even if the target ignition timing of the specific injection is changed in accordance with the engine operating state or the like every time, an appropriate combustion characteristic can be realized each time.

第29の構成のように、前記特定噴射の着火時期フィードバック制御において当該特定噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更する場合に、その進遅角方向と同じ方向に前記前噴射の実行時期を変更するとよい。この場合、例えば、特定噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけ、前噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更することが望ましい。 As in the 29th configuration, when the execution timing of the specific injection is changed to the advance side or the retard side in the ignition timing feedback control of the specific injection, the previous injection is performed in the same direction as the advance / retard direction. Change the execution time. In this case, for example, it is desirable to change the execution timing of the previous injection to the advance side or the retard side by the same amount as the change amount of the advance side or the retard side of the specific injection execution time.

第29の構成によれば、前噴射と特定噴射との間隔(噴射インターバル)を所望の間隔に保持することができ、前噴射の実行に伴い燃料噴射弁内部で圧力変動が生じる場合においてその圧力変動による特定噴射の燃料噴射量の変動を抑制できる。これにより、前噴射と特定噴射とが共に実行される場合において特定噴射の着火時期を制御するために同特定噴射の実行時期が変更されたとしても、特定噴射の燃料噴射量を適正に制御でき、安定した燃料噴射制御を実現できる。 According to the twenty-ninth configuration , the interval between the pre-injection and the specific injection (injection interval) can be maintained at a desired interval, and when the pressure fluctuation occurs inside the fuel injection valve with the execution of the pre-injection, the pressure The fluctuation of the fuel injection amount of the specific injection due to the fluctuation can be suppressed. As a result, even when the pre-injection and the specific injection are executed together, the fuel injection amount of the specific injection can be properly controlled even if the execution timing of the specific injection is changed to control the ignition timing of the specific injection. Stable fuel injection control can be realized.

ところで、業種や用途等によっては、上記燃焼制御装置の単位ではなく、より大きな単位で、例えばこの装置をエンジン制御に用いる場合には、該燃焼制御装置だけでなく他の関連装置(例えばセンサやアクチュエータ等の制御に係る各種装置)も含んで構築されるエンジン制御システムとして扱われる場合がある。上記1〜29のいずれか一の構成の装置も、用途の1つとして、エンジン制御システムに組み込んで用いられることが想定される。第30の構成は、そうした用途に対応するものであり、すなわちエンジン制御システムとして、上記1〜29のいずれか一の構成の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置と、該燃焼制御装置の制御対象とされる前記エンジンシステム内のアクチュエータと、該アクチュエータの作動に基づいて、前記エンジンに関する所定の制御を行うエンジン制御手段(例えばエンジン出力軸のトルク制御や回転速度制御など)と、を備えることを特徴とする。上記1〜29のいずれか一の構成の装置は、エンジン制御システムに組み込んで用いて特に有益である。 By the way, depending on the type of business, application, etc., when this device is used for engine control instead of the unit of the combustion control device, for example, in the engine control, not only the combustion control device but also other related devices (for example, sensors In some cases, it is handled as an engine control system constructed including various devices related to control of actuators and the like. The apparatus of any one of the configurations of the first 1 to 29 also, as one of the applications, it is envisioned to be used incorporated in the engine control system. Configuration of the 30, which corresponds to such applications, namely as an engine control system, a combustion control apparatus of the first 1 to 29 any one of the configurations HCCI injection engine of, combustion control device Actuators in the engine system to be controlled, and engine control means (for example, engine output shaft torque control or rotational speed control) for performing predetermined control related to the engine based on the operation of the actuators. It is characterized by providing. The apparatus of any one of the configurations of the first 1-29 is particularly beneficial with integrated into the engine control system.

(第1の実施形態)
以下、図1〜図9を参照して、本発明に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムを具体化した第1の実施形態について説明する。なお、本実施形態のエンジン制御システムは、自動車用動力源としての圧縮着火式ディーゼルエンジン(内燃機関)を制御対象にしたコモンレール式燃料噴射制御システム(高圧燃料供給システム)である。このシステムでも、前述した特許文献1に記載のシステム同様、エンジンシリンダ内の燃焼室(燃料燃焼を行う部分)に直接的に高圧燃料(例えば噴射圧力「1000気圧」以上の軽油)を噴射供給(直噴供給)するようにしている。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a combustion control device and an engine control system of a compression ignition type cylinder injection engine according to the present invention are embodied will be described with reference to FIGS. The engine control system of the present embodiment is a common rail fuel injection control system (high pressure fuel supply system) that controls a compression ignition type diesel engine (internal combustion engine) as a power source for automobiles. In this system as well, as in the system described in Patent Document 1 described above, high-pressure fuel (for example, light oil having an injection pressure of “1000 atm” or more) is directly supplied to the combustion chamber in the engine cylinder (portion where fuel combustion is performed) ( Direct injection).

はじめに、図1を参照して、本実施形態に係るエンジン制御システムの概略構成について説明する。同図1中の信号線は配線レイアウトに相当する。なお、このシステムの制御対象とするエンジン(図中のエンジン10)としては、4輪自動車用の多気筒(例えば直列4気筒)エンジンを想定している。ただし、この図1においては、説明の便宜上、1つのシリンダ(図中のシリンダ12)のみを図示している。このエンジン10は、4ストロークのレシプロ式筒内噴射エンジン(内燃機関)である。すなわちこのエンジン10では、吸排気弁21,22のカム軸(図示略)に設けられた気筒判別センサ(電磁ピックアップ)にてその時の対象シリンダが逐次判別され、例えば図中のシリンダ12をシリンダ#1とする4つのシリンダ#1〜#4について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の4行程による1燃焼サイクルが「720°CA」周期で、詳しくは例えば各シリンダ間で「180°CA」ずらして、シリンダ#1,#3,#4,#2の順に逐次実行される。これら4つのシリンダ#1〜#4の構成は基本的には同様の構成となっているため、ここでは1つのシリンダ(気筒)12に注目して、当該システムについての説明を行う。   First, the schematic configuration of the engine control system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The signal lines in FIG. 1 correspond to a wiring layout. As an engine to be controlled by this system (engine 10 in the figure), a multi-cylinder (for example, in-line 4-cylinder) engine for a four-wheel automobile is assumed. However, in FIG. 1, only one cylinder (cylinder 12 in the figure) is shown for convenience of explanation. The engine 10 is a 4-stroke reciprocating in-cylinder injection engine (internal combustion engine). That is, in this engine 10, a cylinder discrimination sensor (electromagnetic pickup) provided on the camshafts (not shown) of the intake / exhaust valves 21 and 22 sequentially discriminates the target cylinder at that time. For each of the four cylinders # 1 to # 4, one combustion cycle by four strokes of intake, compression, combustion, and exhaust is a “720 ° CA” period, specifically, for example, “180 ° CA” is shifted between the cylinders. The cylinders # 1, # 3, # 4, and # 2 are sequentially executed. Since the configuration of these four cylinders # 1 to # 4 is basically the same, here, the system will be described with a focus on one cylinder (cylinder) 12.

同図1に示されるように、このエンジン制御システムは、コモンレール式の燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジン10を制御対象として、該エンジン10を制御するための各種センサ及びECU(電子制御ユニット)80等を有して構築されている。   As shown in FIG. 1, this engine control system uses a diesel engine 10 equipped with a common rail fuel injection device as a control target, and various sensors and ECU (electronic control unit) 80 for controlling the engine 10. Etc. are built.

ここで制御対象とされるエンジン10は、基本的には、シリンダブロック11に形成されたシリンダ12内にピストン13が収容されて構成されており、このピストン13の往復動により、図示しない出力軸としてのクランク軸が回転するようになっている。   The engine 10 to be controlled here basically includes a piston 13 housed in a cylinder 12 formed in a cylinder block 11, and an output shaft (not shown) is reciprocated by the piston 13. As the crankshaft rotates.

シリンダブロック11には、冷却水がエンジン10内を循環するための冷却水路(ウォータージャケット)14と、同水路14内の冷却水の温度(冷却水温)を検出する冷却水温センサ14aとが設けられており、その冷却水によりエンジン10が冷却されている。また、シリンダブロック11の上端面にはシリンダヘッド15が固定されており、そのシリンダヘッド15とピストン13冠面との間には燃焼室16が形成されている。   The cylinder block 11 is provided with a cooling water passage (water jacket) 14 for circulating the cooling water through the engine 10 and a cooling water temperature sensor 14 a for detecting the temperature (cooling water temperature) of the cooling water in the water passage 14. The engine 10 is cooled by the cooling water. A cylinder head 15 is fixed to the upper end surface of the cylinder block 11, and a combustion chamber 16 is formed between the cylinder head 15 and the crown surface of the piston 13.

シリンダヘッド15には、燃焼室16に開口する吸気ポート17(吸気口)と排気ポート18(排気口)とが例えば1つのシリンダに対して2つずつ(計4ポート)形成されている。そして、これら吸気ポート17及び排気ポート18が、それぞれ図示しないカム(詳しくはクランク軸と連動するカム軸に取り付けられたカム)によって駆動される吸気弁(吸気バルブ)21と排気弁(排気バルブ)22とにより開閉されるようになっている。さらに、これら各ポートを通じてシリンダ12内の燃焼室16と車外(外気)との連通を可能とすべく、吸気ポート17には、各シリンダに外気(新気)を吸入するための吸気管(吸気マニホールド)23が接続され、排気ポート18には、各シリンダから燃焼ガス(排気)を排出するための排気管(排気マニホールド)24が接続されている。   In the cylinder head 15, for example, two intake ports 17 (intake ports) and exhaust ports 18 (exhaust ports) that open to the combustion chamber 16 are formed, for example, two for each cylinder (a total of four ports). The intake port 17 and the exhaust port 18 are respectively driven by an intake valve (intake valve) 21 and an exhaust valve (exhaust valve) that are driven by a cam (not shown) (specifically, a cam attached to a camshaft interlocked with the crankshaft). 22 is opened and closed. Further, in order to enable communication between the combustion chamber 16 in the cylinder 12 and the outside of the vehicle (outside air) through each of these ports, an intake pipe (intake air) for sucking outside air (fresh air) into each cylinder is provided in the intake port 17. A manifold) 23 is connected, and an exhaust pipe (exhaust manifold) 24 for discharging combustion gas (exhaust gas) from each cylinder is connected to the exhaust port 18.

エンジン10の吸気系を構成する吸気管23には、吸気管23最上流部のエアクリーナ31と、このエアクリーナ31を通じて空気中の異物が除去されつつ吸入される空気量(新気量)を、エアクリーナ31よりも下流側で検出して電気信号として出力するエアフロメータ32(例えばホットワイヤ式エアフロメータ)と、が設けられている。そして、このエアフロメータ32の下流側には、吸入空気を冷却するインタークーラ33が設けられている。さらにこのインタークーラ33の下流側には、DCモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁34と、このスロットル弁34の開度や動き(開度変動)を検出するためのスロットル開度センサ34aとが設けられている。また、さらに下流の吸気ポート17付近には、吸気圧力を検出して電気信号として出力する吸気圧センサ35と、吸気温度を検出して電気信号として出力する吸気温センサ36とが設けられている。   The intake pipe 23 constituting the intake system of the engine 10 includes an air cleaner 31 at the most upstream portion of the intake pipe 23 and an air amount (new air amount) sucked in while removing foreign substances in the air through the air cleaner 31. An air flow meter 32 (for example, a hot wire type air flow meter) that detects and outputs an electrical signal downstream from 31 is provided. An intercooler 33 for cooling the intake air is provided on the downstream side of the air flow meter 32. Further, on the downstream side of the intercooler 33, an electronically controlled throttle valve 34 whose opening degree is electronically adjusted by an actuator such as a DC motor, and the opening degree and movement (opening degree fluctuation) of the throttle valve 34 are detected. A throttle opening sensor 34a is provided. Further, in the vicinity of the intake port 17 further downstream, an intake pressure sensor 35 that detects intake pressure and outputs it as an electrical signal, and an intake air temperature sensor 36 that detects intake temperature and outputs it as an electrical signal are provided. .

他方、エンジン10の排気系を構成する排気管24において、排気ポート18付近には、排気圧力を検出して電気信号として出力する排気圧センサ24aと、排気温度を検出して電気信号として出力する排気温センサ24bとが設けられている。また、さらにその下流側には、排気浄化を行うための排気後処理システムとして、排気中のPMを捕集するためのDPF(Diesel Particulate Filter)38と、排気中のNOxを浄化するためのNOx吸蔵還元型の触媒39(以下、NOx触媒39という)と、が設けられている。本実施形態では、DPF38がNOx触媒39よりも排気上流側に設けられている。   On the other hand, in the exhaust pipe 24 that constitutes the exhaust system of the engine 10, an exhaust pressure sensor 24a that detects the exhaust pressure and outputs it as an electrical signal in the vicinity of the exhaust port 18, and detects the exhaust temperature and outputs it as an electrical signal. An exhaust temperature sensor 24b is provided. Further, on the downstream side, a DPF (Diesel Particulate Filter) 38 for collecting PM in the exhaust and NOx for purifying NOx in the exhaust are provided as an exhaust aftertreatment system for purifying the exhaust. An occlusion reduction type catalyst 39 (hereinafter referred to as NOx catalyst 39) is provided. In the present embodiment, the DPF 38 is provided on the exhaust upstream side of the NOx catalyst 39.

このうちDPF38は、排気中のPM(Particulate Matter、粒子状物質)を捕集する連続再生式のPM除去用フィルタであり、例えばポスト噴射等で捕集PMを繰り返し燃焼除去する(再生処理に相当)ことにより継続的に使用することができる。また、同DPF38は、図示しない白金系の酸化触媒を担持しており、PM成分の1つである可溶性有機成分(SOF)と共に、HCやCOを除去することができるようになっている。   Among these, the DPF 38 is a continuous regeneration type PM removal filter that collects PM (Particulate Matter, particulate matter) in the exhaust, and repeatedly burns and removes the collected PM by post injection or the like (corresponding to regeneration processing). ) Can be used continuously. The DPF 38 carries a platinum-based oxidation catalyst (not shown) and can remove HC and CO together with a soluble organic component (SOF) which is one of the PM components.

他方、NOx触媒39は、例えばアルカリ土類系材料(吸蔵材)と白金とからなり、排気の雰囲気が空燃比リーン(理論空燃比よりも燃料比率の低い空燃比)の時には排気中のNOxを吸蔵し、空燃比がリッチ(理論空燃比よりも燃料比率の高い空燃比)になった時には排気中のHCやCOといった還元成分により吸蔵NOxを還元除去する特性を有している。そして、このNOx触媒39によりNOxの吸蔵・還元(放出)を繰り返すことで、排気中のNOxを浄化し、NOx排出量の削減を図ることが可能になる。   On the other hand, the NOx catalyst 39 is made of, for example, an alkaline earth material (occlusion material) and platinum. When the exhaust atmosphere has an air-fuel ratio lean (an air-fuel ratio having a fuel ratio lower than the stoichiometric air-fuel ratio), NOx in the exhaust is removed. When the air-fuel ratio is occluded and the air-fuel ratio becomes rich (the air-fuel ratio higher in fuel ratio than the stoichiometric air-fuel ratio), it has the characteristic of reducing and removing the stored NOx by reducing components such as HC and CO in the exhaust. By repeating NOx occlusion / reduction (release) by the NOx catalyst 39, it becomes possible to purify NOx in the exhaust gas and reduce the NOx emission amount.

また、排気管24においてDPF38の上流側には、排気温度を検出するための排気温度センサ38a、及び、排気中酸素濃度を検出するためのA/Fセンサ38bが設けられている。また一方、NOx触媒39の上流側及び下流側にも、それぞれA/Fセンサ39a,39bが設けられている。ここで、これらA/Fセンサ38b,39a,39bは、いずれも時々の排気中酸素濃度に応じた酸素濃度検出信号を出力する酸素濃度センサであり、この酸素濃度検出信号に基づいて空燃比の算出が逐次行われる。そして、これらA/Fセンサ38b,39a,39bのセンサ出力としての酸素濃度検出信号は、酸素濃度に応じてリニアに変化するように調整される。なお、これら排気温度センサ38a及びA/Fセンサ38b,39a,39bは、上記DPF38やNOx触媒39の再生処理において特に重要な役割を果たし、主にその再生処理の開始・終了タイミング等の検出に用いられる。   An exhaust temperature sensor 38a for detecting the exhaust temperature and an A / F sensor 38b for detecting the oxygen concentration in the exhaust are provided upstream of the DPF 38 in the exhaust pipe 24. On the other hand, A / F sensors 39a and 39b are also provided on the upstream side and the downstream side of the NOx catalyst 39, respectively. Here, these A / F sensors 38b, 39a, and 39b are all oxygen concentration sensors that output an oxygen concentration detection signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas from time to time. Calculations are performed sequentially. The oxygen concentration detection signals as sensor outputs of these A / F sensors 38b, 39a, 39b are adjusted so as to change linearly in accordance with the oxygen concentration. The exhaust temperature sensor 38a and the A / F sensors 38b, 39a, 39b play a particularly important role in the regeneration process of the DPF 38 and the NOx catalyst 39, mainly for detecting the start / end timing of the regeneration process. Used.

さらに、このシステムにおいて、吸気管23と排気管24との間にはターボチャージャ50が配設されている。このターボチャージャ50は、吸気管23の中途(エアフロメータ32とインタークーラ33との間)に設けられた吸気コンプレッサ51と、排気管24の中途(排気温度センサ38aの上流側)に設けられた排気タービン52とを有し、これらコンプレッサ51及びタービン52がシャフト53にて連結されている。すなわち、排気管24を流れる排気によって排気タービン52が回転し、その回転力がシャフト53を介して吸気コンプレッサ51へ伝達され、この吸気コンプレッサ51により、吸気管23内を流れる空気が圧縮されて過給が行われる。そしてこの過給により、各シリンダに対する吸入空気の充填効率が高められるとともに、その際、過給された空気が上記インタークーラ33にて冷却されることで、各シリンダに対する充填効率がさらに高められることになる。   Further, in this system, a turbocharger 50 is disposed between the intake pipe 23 and the exhaust pipe 24. The turbocharger 50 is provided in the middle of the intake pipe 23 (between the air flow meter 32 and the intercooler 33) and in the middle of the exhaust pipe 24 (upstream of the exhaust temperature sensor 38a). The compressor 51 and the turbine 52 are connected by a shaft 53. That is, the exhaust turbine 52 is rotated by the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 24, and the rotational force is transmitted to the intake compressor 51 via the shaft 53, and the air flowing through the intake pipe 23 is compressed by the intake compressor 51 and excessively discharged. Pay is done. This supercharging increases the charging efficiency of the intake air to each cylinder, and at that time, the supercharged air is cooled by the intercooler 33, thereby further increasing the charging efficiency to each cylinder. become.

またさらに、排気の一部をEGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスとして吸気系に再循環(還流)させるEGR装置60も、同じく吸気管23と排気管24との間に配設されている。このEGR装置60は、大きくは、吸排気ポート付近で吸気管23と排気管24とを連通するように設けられたEGR配管61と、スロットル弁34よりも下流側に設けられた電磁弁等からなるEGR弁62とによって構成されている。そして、EGR弁62のバルブ開度により、EGR配管61の通路面積、ひいてはEGR率(排気全体に対してシリンダに戻されるEGRガスの占める割合)が調節可能とされている。例えばEGR弁62が全閉された状態では、EGR配管61が遮断され、EGR量は「0」となる。より詳しくは、ここでEGR配管61(吸排気通路の連結路)は、排気側の所定部位にて2本(分岐通路61a,61b)に分岐して排気下流側(吸気側)で再び合流して上記EGR弁62を介して吸気通路に接続されている。このうち、分岐通路61aには、同通路61a内を通過するEGRガスを冷却水で冷却する水冷式のEGRクーラ63(冷却装置)が設けられている。そしてこれにより、2つの分岐通路61a,61bで、分岐部分(排気側)から合流部分(吸気側)までの気体流通による放熱量が互いに相違するようになっている。また、2つの分岐通路61a,61bの合流部分には、それら分岐通路61a,61bの一方の流通面積(閉鎖度合)を可変として他方を開放するバイパス弁61cが設けられている。そして、当該EGR装置60では、このバイパス弁61cの状態によって排気の還流経路が決定されるようになっている。すなわち、例えば排気温度が「500℃」であるとすると、還流経路として分岐通路61aが選択された場合には、EGRクーラ63により冷却され、EGRガスが「100℃」程度になる。他方、分岐通路61bが選択された場合には、EGRガスはEGRクーラ63により冷却されず、「300℃」程度になる。このEGR装置60では、こうした構成に基づき、EGR配管61を通じて排気の一部を吸気系に再循環することにより燃焼温度を下げてNOxの発生を低減することができるようになっている。さらに、上記バイパス弁61cによる還流経路の選択(切替)や流通面積の可変制御を通じて、吸気温度の調整(可変制御)も可能になっている。   Furthermore, an EGR device 60 that recirculates (recirculates) part of the exhaust gas as an exhaust gas recirculation (EGR) gas to the intake system is also disposed between the intake pipe 23 and the exhaust pipe 24. The EGR device 60 is roughly composed of an EGR pipe 61 provided so as to communicate the intake pipe 23 and the exhaust pipe 24 in the vicinity of the intake / exhaust port, an electromagnetic valve provided on the downstream side of the throttle valve 34, and the like. And an EGR valve 62. The passage area of the EGR pipe 61 and thus the EGR rate (the ratio of the EGR gas returned to the cylinder with respect to the entire exhaust gas) can be adjusted by the valve opening of the EGR valve 62. For example, in a state where the EGR valve 62 is fully closed, the EGR pipe 61 is shut off and the EGR amount becomes “0”. More specifically, here, the EGR pipe 61 (the connection path of the intake and exhaust passages) branches into two (branch passages 61a and 61b) at a predetermined portion on the exhaust side and joins again on the exhaust downstream side (intake side). The EGR valve 62 is connected to the intake passage. Among these, the branch passage 61a is provided with a water-cooled EGR cooler 63 (cooling device) that cools EGR gas passing through the passage 61a with cooling water. As a result, in the two branch passages 61a and 61b, the heat radiation amounts due to the gas flow from the branch portion (exhaust side) to the merge portion (intake side) are different from each other. In addition, a bypass valve 61c is provided at the joining portion of the two branch passages 61a and 61b so that the flow area (closing degree) of one of the branch passages 61a and 61b is variable and the other is opened. In the EGR device 60, the exhaust gas recirculation path is determined by the state of the bypass valve 61c. That is, for example, assuming that the exhaust temperature is “500 ° C.”, when the branch passage 61a is selected as the recirculation path, the EGR cooler 63 cools the EGR gas to about “100 ° C.”. On the other hand, when the branch passage 61b is selected, the EGR gas is not cooled by the EGR cooler 63 and reaches about “300 ° C.”. In this EGR device 60, based on such a configuration, a part of the exhaust gas is recirculated to the intake system through the EGR pipe 61, so that the combustion temperature can be lowered and the generation of NOx can be reduced. Further, the intake air temperature can be adjusted (variable control) through selection (switching) of the recirculation path by the bypass valve 61c and variable control of the flow area.

また一方、シリンダ12内において燃焼室16には、同燃焼室16での燃焼に供される燃料(軽油)を直接的にシリンダ12内(筒内)へ噴射供給する電磁駆動式のインジェクタ(燃料噴射弁)27と、同燃焼室16に位置する検出部(燃焼室16に差し込まれたプローブの先端部)にてシリンダ12内の圧力(筒内圧力)を測定してその測定値に対応した検出信号(電気信号)を出力する筒内圧センサ28とが、さらに設けられている。なお、ここでは便宜上1つのシリンダ(シリンダ12)に設けられたインジェクタ27及び筒内圧センサ28のみを図示しているが、このようなインジェクタ及びセンサは、エンジン10の各シリンダに対して設けられている。そして、上記インジェクタ27を含めたエンジン10の各インジェクタは、燃料配管41、コモンレール42、及び燃料ポンプ43を介して、燃料タンク44に接続されている。すなわち、燃料ポンプ43によりフィルタ(図示略)を介して汲み上げられた燃料タンク44内の燃料が、蓄圧配管としてのコモンレール42内で所定の燃料圧力(例えば「1000気圧」以上)まで加圧され、燃料配管41を通じて、各インジェクタへ分配(供給)されるようになっている。また、同コモンレール42には、コモンレール42内の燃料圧(コモンレール圧)を検出するための燃圧センサ42aが設けられており、エンジン10の各インジェクタの燃料噴射圧力の管理が可能とされている。   On the other hand, an electromagnetically driven injector (fuel) that supplies fuel (light oil) for combustion in the combustion chamber 16 directly into the cylinder 12 (in-cylinder) in the combustion chamber 16 in the cylinder 12. The pressure in the cylinder 12 (in-cylinder pressure) was measured by an injection valve 27 and a detection part (tip end of the probe inserted into the combustion chamber 16) located in the combustion chamber 16 and corresponded to the measured value. An in-cylinder pressure sensor 28 that outputs a detection signal (electric signal) is further provided. Here, for the sake of convenience, only the injector 27 and the in-cylinder pressure sensor 28 provided in one cylinder (cylinder 12) are illustrated, but such an injector and sensor are provided for each cylinder of the engine 10. Yes. Each injector of the engine 10 including the injector 27 is connected to a fuel tank 44 via a fuel pipe 41, a common rail 42, and a fuel pump 43. That is, the fuel in the fuel tank 44 pumped up by the fuel pump 43 through a filter (not shown) is pressurized to a predetermined fuel pressure (for example, “1000 atmospheres” or more) in the common rail 42 as a pressure accumulation pipe, It is distributed (supplied) to each injector through the fuel pipe 41. Further, the common rail 42 is provided with a fuel pressure sensor 42a for detecting the fuel pressure in the common rail 42 (common rail pressure), and the fuel injection pressure of each injector of the engine 10 can be managed.

図2に、上記インジェクタ27の詳細構造を示す。なお、本実施形態のインジェクタ27は、燃焼用のエンジン燃料(燃料タンク44内の燃料)を利用した油圧駆動式の燃料噴射弁であり、燃料噴射に際しての駆動動力の伝達が油圧室(コマンド室)を介して行われる。   FIG. 2 shows the detailed structure of the injector 27. The injector 27 according to the present embodiment is a hydraulically driven fuel injection valve that uses engine fuel for combustion (fuel in the fuel tank 44). ) Is done through.

同図2に示されるように、このインジェクタ27は、内開弁タイプの燃料噴射弁であり、非通電時に閉弁状態となる、いわゆるノーマリクローズ型の燃料噴射弁として構成されている。すなわち、このインジェクタ27では、二方電磁弁を構成するソレノイド27aに対する通電状態(通電/非通電)に応じて、油圧室Cdの密閉度合、ひいては同油圧室Cdの圧力(ニードル27bの背圧に相当)が増減され、その圧力の増減により、スプリング27c(コイルばね)の伸張力に従って又は抗して、ニードル27bが弁筒内(ハウジング27d内)を往復動(上下)する。そしてこれにより、噴孔27e(必要な数だけ穿設)までの燃料供給通路が、その中途(詳しくは往復動に基づきニードル27bが着座又は離座するテーパ状のシート面)で開閉される。この際、ニードル27bの駆動制御は、いわゆるPWM(Pulse Width Modulation)制御を通じて行われる。すなわち、ニードル27bの駆動部(上記二方電磁弁)には、ECU80からパルス信号(通電信号)が送られる。そして、ニードル27bのリフト量(シート面からの離間度合)が、そのパルス幅(通電時間に相当)に基づいて可変制御され、その制御に際しては、通電時間が長いほどリフト量が大きくなり、リフト量が大きくなるほど噴射率(単位時間あたりに噴射される燃料量)が大きくなる。ちなみに、上記油圧室Cdの増圧処理は、コモンレール42からの燃料供給によって行われる。他方、油圧室Cdの減圧処理は、当該インジェクタ27と燃料タンク44とを接続する配管(図示略)を通じてその油圧室Cd内の燃料が上記燃料タンク44へ戻されることによって行われる。   As shown in FIG. 2, the injector 27 is an inner open type fuel injection valve, and is configured as a so-called normally closed type fuel injection valve that is closed when not energized. That is, in this injector 27, the degree of sealing of the hydraulic chamber Cd and the pressure in the hydraulic chamber Cd (the back pressure of the needle 27b) are changed according to the energized state (energized / non-energized) of the solenoid 27a constituting the two-way solenoid valve. The needle 27b reciprocates (up and down) in the valve cylinder (inside the housing 27d) according to or against the extension force of the spring 27c (coil spring). As a result, the fuel supply passage up to the injection holes 27e (perforated as many as necessary) is opened and closed halfway (specifically, a tapered seat surface on which the needle 27b is seated or separated based on the reciprocating motion). At this time, the drive control of the needle 27b is performed through so-called PWM (Pulse Width Modulation) control. That is, a pulse signal (energization signal) is sent from the ECU 80 to the drive unit (the two-way electromagnetic valve) of the needle 27b. The lift amount (the degree of separation from the seat surface) of the needle 27b is variably controlled based on the pulse width (corresponding to the energization time). In this control, the lift amount increases as the energization time increases. As the amount increases, the injection rate (the amount of fuel injected per unit time) increases. Incidentally, the pressure increasing process of the hydraulic chamber Cd is performed by supplying fuel from the common rail 42. On the other hand, the decompression process of the hydraulic chamber Cd is performed by returning the fuel in the hydraulic chamber Cd to the fuel tank 44 through a pipe (not shown) connecting the injector 27 and the fuel tank 44.

このように、上記インジェクタ27は、弁本体(ハウジング27d)内部での所定の往復動作に基づいて噴孔27eまでの燃料供給通路を開閉(開放・閉鎖)することにより当該インジェクタ27の開弁及び閉弁を行うニードル27bを備える。そして、非駆動状態では、定常的に付与される閉弁側への力(スプリング27cによる伸張力)でニードル27bが閉弁側へ変位するとともに、駆動状態では、駆動力が付与されることにより上記スプリング27cの伸張力に抗してニードル27bが開弁側へ変位するようになっている。そしてこの際、それら非駆動状態と駆動状態とでは、ニードル27bのリフト量が略対称に変化する。   As described above, the injector 27 opens and closes the injector 27 by opening and closing (opening / closing) the fuel supply passage to the injection hole 27e based on a predetermined reciprocating motion inside the valve body (housing 27d). A needle 27b for closing the valve is provided. In the non-driving state, the needle 27b is displaced toward the valve closing side by a force constantly applied to the valve closing side (extension force by the spring 27c), and in the driving state, a driving force is applied. The needle 27b is displaced toward the valve opening side against the extension force of the spring 27c. At this time, the lift amount of the needle 27b changes approximately symmetrically between the non-driven state and the driven state.

エンジン10においては、これらインジェクタ27の開弁駆動により各シリンダに対して所要の量の燃料が随時噴射供給されている。すなわち、同エンジン10の運転時には、吸気弁21の開動作により吸入空気が吸気管23からシリンダ12の燃焼室16へ導入され、これがインジェクタ27から噴射供給された燃料と混ざり、混合気の状態でシリンダ12内のピストン13により圧縮されて着火(自己着火)、燃焼し、排気弁22の開動作により燃焼後の排気が排気管24へ排出されることになる。   In the engine 10, a required amount of fuel is injected and supplied to each cylinder at any time by the valve opening drive of these injectors 27. That is, when the engine 10 is operated, intake air is introduced into the combustion chamber 16 of the cylinder 12 from the intake pipe 23 by the opening operation of the intake valve 21, and this is mixed with the fuel injected and supplied from the injector 27. Compressed by the piston 13 in the cylinder 12 and ignited (self-ignited) and combusted, and the exhaust valve 22 is opened to discharge the combusted exhaust gas to the exhaust pipe 24.

また図示しない車両には、上記各センサのほかにもさらに、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば、エンジン10の出力軸であるクランク軸の外周側には、所定クランク角毎に(例えば30°CA周期で)クランク角信号を出力するクランク角センサ71(例えば電磁ピックアップ)が、同クランク軸の回転角度位置や回転速度(エンジン回転速度)等を検出するために設けられている。また、アクセルペダル(運転操作部)には、同ペダルの状態(変位量)に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ72が、運転者によるアクセルペダルの操作量(踏み込み量)を検出するために設けられている。   In addition to the above sensors, the vehicle (not shown) is further provided with various sensors for vehicle control. For example, a crank angle sensor 71 (for example, an electromagnetic pickup) that outputs a crank angle signal at every predetermined crank angle (for example, at a cycle of 30 ° CA) is provided on the outer peripheral side of the crank shaft that is the output shaft of the engine 10. Are provided for detecting the rotational angle position, rotational speed (engine rotational speed), and the like. In addition, an accelerator sensor 72 that outputs an electric signal corresponding to the state (displacement amount) of the pedal to the accelerator pedal (driving operation unit) detects an operation amount (depression amount) of the accelerator pedal by the driver. Is provided.

こうしたシステムの中で、本実施形態の燃焼制御装置として機能するとともに、電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がECU80である。このECU80(エンジン制御用ECU)は、周知のマイクロコンピュータ(図示略)を備えて構成され、上記各種センサの検出信号に基づいてエンジン10の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記スロットル弁34やインジェクタ27等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン10に係る各種の制御を行っている。   In such a system, the ECU 80 is a part that functions as a combustion control device of the present embodiment and performs engine control mainly as an electronic control unit. The ECU 80 (engine control ECU) includes a well-known microcomputer (not shown), grasps the operating state of the engine 10 and user requests based on the detection signals of the various sensors, and according to the above, By operating various actuators such as the throttle valve 34 and the injector 27, various controls related to the engine 10 are performed in an optimum manner according to the situation at that time.

また、このECU80に搭載されるマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うCPU(基本処理装置)、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのRAM(Random Access Memory)、プログラムメモリとしてのROM(読み出し専用記憶装置)、データ保存用メモリとしてのEEPROM(電気的に書換可能な不揮発性メモリ)やバックアップRAM(ECUの主電源停止後も車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているメモリ)、さらにはA/D変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、通信装置、及び電源回路等によって構成されている。さらに本実施形態では、上記CPUとは別に、高速デジタル処理プロセッサ(DSP)を設けることによって、制御上で行う信号処理(特に筒内圧センサ28の出力に係る信号処理)について処理速度の向上を図るようにしている。そして、ROMには、当該着火時期制御に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラム(制御則)や制御マップ等が、またデータ保存用メモリ(例えばEEPROM)には、エンジン10の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。   The microcomputer mounted on the ECU 80 basically includes a CPU (basic processing unit) for performing various calculations, and a RAM (main memory for temporarily storing data and calculation results during the calculation). Random Access Memory (ROM), ROM as a program memory (read-only storage device), EEPROM (electrically rewritable non-volatile memory) as data storage memory, and backup RAM (on-vehicle battery etc. even after main power supply of ECU is stopped) Memory that is constantly powered by a backup power supply), signal processing devices such as A / D converters and clock generation circuits, various arithmetic devices such as input / output ports for inputting / outputting signals to / from the outside, A storage device, a signal processing device, a communication device, a power supply circuit, and the like are included. Furthermore, in the present embodiment, by providing a high-speed digital processing processor (DSP) separately from the CPU, the processing speed of signal processing (especially signal processing related to the output of the in-cylinder pressure sensor 28) performed on control is improved. I am doing so. The ROM stores various programs (control laws) related to engine control including a program related to the ignition timing control, a control map, and the like, and a data storage memory (for example, EEPROM) stores design data of the engine 10. Various control data including the above are stored in advance.

本実施形態では、ECU80が、随時入力される各種のセンサ出力(検出信号)に基づいて、その時に出力軸(クランク軸)に生成すべきトルク(要求トルク)、ひいてはその要求トルクを満足するための燃料噴射量を算出する。こうして、インジェクタ27の燃料噴射量を可変設定することで、上記シリンダ内(燃焼室)での燃料燃焼を通じて生成される図示トルク(生成トルク)、ひいては実際に出力軸(クランク軸)へ出力される軸トルク(出力トルク)を制御する(要求トルクへ一致させる)ようになっている。すなわち、このECU80は、例えば時々のエンジン運転状態や運転者によるアクセルペダルの操作量等に応じた燃料噴射量を算出し、所望の噴射時期に同期して、その燃料噴射量での燃料噴射を指示する噴射制御信号(駆動量)を上記インジェクタ27へ出力する。そしてこれにより、すなわち同インジェクタ27の駆動量(例えば開弁時間)に基づいて、上記エンジン10の出力トルクが目標値へ制御されることになる。本実施形態では、こうしたトルク制御を行う部分(詳しくはECU80内のプログラム)が「エンジン制御手段」に相当する。   In the present embodiment, the ECU 80 satisfies the torque (required torque) to be generated on the output shaft (crankshaft) at that time, based on various sensor outputs (detection signals) input as needed, and thus satisfies the required torque. The fuel injection amount is calculated. In this way, by variably setting the fuel injection amount of the injector 27, the indicated torque (generated torque) generated through fuel combustion in the cylinder (combustion chamber), and thus actually output to the output shaft (crankshaft). The shaft torque (output torque) is controlled (matched to the required torque). That is, the ECU 80 calculates a fuel injection amount corresponding to, for example, the engine operating state from time to time and the amount of operation of the accelerator pedal by the driver, and injects fuel at that fuel injection amount in synchronization with a desired injection timing. An instructing injection control signal (drive amount) is output to the injector 27. Thus, that is, based on the drive amount (for example, valve opening time) of the injector 27, the output torque of the engine 10 is controlled to the target value. In the present embodiment, a portion for performing such torque control (specifically, a program in the ECU 80) corresponds to “engine control means”.

なお周知のように、ディーゼルエンジンにおいては、定常運転時、新気量増大やポンピングロス低減等の目的で、同エンジン10の吸気通路に設けられた吸気絞り弁(スロットル弁34)が略全開状態に保持される。したがって、定常運転時の燃焼制御(特にトルク調整に係る燃焼制御)としては燃料噴射量のコントロールが主となっている。以下、図3を参照して、本実施形態に係る燃料噴射制御の基本的な手順について説明する。なお、この図3の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばECU80に搭載されたRAMやEEPROM、あるいはバックアップRAM等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。そして、これら各図の一連の処理は、基本的には、ECU80でROMに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン10の各シリンダについてそれぞれ1燃焼サイクルにつき1回の頻度で順に実行される。すなわち、このプログラムにより、1燃焼サイクルで休止シリンダを除く全てのシリンダに燃料の供給が行われることになる。   As is well known, in a diesel engine, the intake throttle valve (throttle valve 34) provided in the intake passage of the engine 10 is substantially fully open for the purpose of increasing the amount of fresh air and reducing pumping loss during steady operation. Retained. Therefore, control of the fuel injection amount is mainly used as combustion control during steady operation (particularly combustion control related to torque adjustment). Hereinafter, the basic procedure of the fuel injection control according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Note that the values of various parameters used in the processing of FIG. 3 are stored as needed in a storage device such as a RAM, EEPROM, or backup RAM mounted on the ECU 80, and updated as necessary. The series of processes shown in these drawings is basically executed in order at a frequency of once per combustion cycle for each cylinder of the engine 10 by executing a program stored in the ROM by the ECU 80. The That is, with this program, fuel is supplied to all the cylinders except the idle cylinder in one combustion cycle.

同図3に示すように、この一連の処理においては、まずステップS11で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度(クランク角センサ71による実測値)及びレール圧力(燃圧センサ42aによる実測値)、さらには運転者によるその時のアクセル操作量(アクセルセンサ72による実測値)等を読み込む。そして、続くステップS12では、上記ステップS11で読み込んだ各種パラメータに基づいて(必要に応じて外部負荷による損失等も含めた要求トルクを別途算出して)噴射パターンを設定する。例えば単段噴射の場合にはその噴射の噴射量(噴射時間)が、また多段噴射の噴射パターンの場合にはトルクに寄与する各噴射の総噴射量(総噴射時間)が、それぞれ上記出力軸(クランク軸)に生成すべきトルク(要求トルク、いわばその時のエンジン負荷に相当)に応じて可変設定される。そして、その噴射パターンに基づいて、上記インジェクタ27に対する指令値(指令信号)が設定されることになる。これにより、車両の状況等に応じて、前述したパイロット噴射、プレ噴射、アフタ噴射、ポスト噴射等が適宜メイン噴射と共に実行されることになる。   As shown in FIG. 3, in this series of processes, first, in step S11, predetermined parameters, for example, the engine speed at that time (actually measured value by the crank angle sensor 71) and rail pressure (actually measured value by the fuel pressure sensor 42a) are used. Furthermore, the accelerator operation amount (actual value measured by the accelerator sensor 72) at that time by the driver is read. In the subsequent step S12, an injection pattern is set based on the various parameters read in step S11 (calculating the required torque including the loss due to the external load as necessary). For example, in the case of single-stage injection, the injection amount (injection time) of the injection, and in the case of multi-stage injection pattern, the total injection amount (total injection time) of each injection that contributes to torque is the output shaft. It is variably set according to the torque to be generated on the (crankshaft) (required torque, corresponding to the engine load at that time). Based on the injection pattern, a command value (command signal) for the injector 27 is set. As a result, the pilot injection, pre-injection, after-injection, post-injection and the like described above are appropriately performed together with the main injection in accordance with the vehicle conditions and the like.

なお、この噴射パターンは、例えば上記ROMに記憶保持された所定の基本噴射マップ(噴射制御用マップ、数式でも可)及び補正係数に基づいて取得される。詳しくは、例えば予め上記所定パラメータ(ステップS11)の想定される範囲について実験等により最適噴射パターン(適合値)を求めてそれを、基本噴射マップに書き込んでおく。ちなみに、この噴射パターンは、例えば噴射段数(1燃焼サイクル中の噴射回数)、並びにそれら各噴射の噴射時期(噴射タイミング)及び噴射時間(噴射量に相当)等のパラメータにより定められるものである。こうして、上記基本噴射マップは、それらパラメータと最適噴射パターンとの関係を示すものとなっている。そして、このマップで取得された噴射パターンを、別途更新(詳しくは後述)されている補正係数(例えばECU80内のEEPROMに記憶)に基づいて補正する(例えば「設定値=マップ上の値+補正係数」なる演算を行う)ことで、その時に噴射すべき噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応した上記インジェクタ27に対する指令信号を得る。なお、上記噴射パターンの設定(ステップS12)には、同噴射パターンの要素(上記噴射段数等)ごと別々に設けられた各マップを用いるようにしても、あるいはこれら噴射パターンの各要素を幾つか(例えば全て)まとめて作成したマップを用いるようにしてもよい。   The injection pattern is acquired based on, for example, a predetermined basic injection map (an injection control map or a mathematical expression) stored in the ROM and a correction coefficient. Specifically, for example, an optimum injection pattern (adapted value) is obtained in advance by experiments or the like with respect to an assumed range of the predetermined parameter (step S11) and written in the basic injection map. Incidentally, this injection pattern is determined by parameters such as the number of injection stages (the number of injections in one combustion cycle) and the injection timing (injection timing) and injection time (corresponding to the injection amount) of each injection. Thus, the basic injection map shows the relationship between these parameters and the optimal injection pattern. Then, the injection pattern acquired in this map is corrected based on a correction coefficient (for example, stored in the EEPROM in the ECU 80) that is separately updated (details will be described later) (for example, “set value = value on the map + correction”). By performing the calculation “coefficient”, an injection pattern to be injected at that time, and thus a command signal for the injector 27 corresponding to the injection pattern is obtained. It should be noted that, for the setting of the injection pattern (step S12), each map provided separately for each element of the injection pattern (the number of injection stages, etc.) may be used, or some elements of these injection patterns may be used. You may make it use the map produced collectively (for example, all).

こうして設定された噴射パターン、ひいてはその噴射パターンに対応する指令値(指令信号)は、続くステップS13で使用される。すなわち、同ステップS13では、その指令値(指令信号)に基づいて(詳しくは上記インジェクタ27へその指令信号を出力して)、同インジェクタ27の駆動を制御する。そして、このインジェクタ27の駆動制御をもって、図3の一連の処理を終了する。   The injection pattern thus set, and thus the command value (command signal) corresponding to the injection pattern, is used in the subsequent step S13. That is, in step S13, based on the command value (command signal) (specifically, the command signal is output to the injector 27), the drive of the injector 27 is controlled. Then, with the drive control of the injector 27, the series of processes in FIG.

本実施形態では、こうした燃料噴射制御を通じてエンジン10に対して燃料が供給されている。そして、エンジン10の1燃焼サイクル中にあって出力トルクを主に生成するためのメイン噴射の実行に先立ち、パイロット噴射、すなわちメイン噴射よりも少量の噴射量(微小量)による事前サブ噴射を実行するようにしている。こうすることで、燃焼騒音の抑制や、NOxの低減を図っている。また、本実施形態の燃焼制御装置も、先の図17に示した装置と同様、上記インジェクタ27に対する指令信号のうち、メイン噴射実行時期の指令値(第1指令値)を可変設定(補正)することで、筒内圧センサ28の出力から求めたメイン着火時期の検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ移動させるプログラム(第1の補正手段)を備える。ただし本実施形態では、このプログラムにより補正された指令値(補正後の第1指令値)が所定の許容範囲(第1許容範囲)内にあるか否かを判断するプログラム(判断手段)と、この判断により、同指令値が許容範囲内にない旨判断された場合に、同指令値が許容範囲の遅い側及び早い側のいずれにあるかに応じてメイン着火時期(厳密にはその検出値)をその同一方向の遅い側又は早い側へ移動させるように、上記パイロット噴射の噴射量を補正するプログラム(第2の補正手段)と、をさらに備える。以下、図4〜図6を併せ参照して、本実施形態の燃焼制御装置による着火時期制御について説明する。ここでは一例として、パイロット噴射、メイン噴射によって構成される噴射パターンの噴射(2段噴射)を行う場合について言及する。なお、本実施形態では、パイロット噴射を行う部分(詳しくはECU80内のプログラムのうち、図3の処理を行うプログラム)が「事前サブ噴射実行手段」に相当する。   In the present embodiment, fuel is supplied to the engine 10 through such fuel injection control. Then, prior to execution of main injection for mainly generating output torque in one combustion cycle of engine 10, preliminary sub-injection is executed with a small amount of injection (small amount) than main injection. Like to do. In this way, combustion noise is suppressed and NOx is reduced. Further, the combustion control apparatus of the present embodiment also variably sets (corrects) the command value (first command value) of the main injection execution timing among the command signals to the injector 27, similarly to the device shown in FIG. Thus, a program (first correction means) is provided that moves the detected value of the main ignition timing obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor 28 in a direction that falls within a predetermined range. However, in the present embodiment, a program (determination means) for determining whether or not the command value (first command value after correction) corrected by this program is within a predetermined allowable range (first allowable range); When it is determined by this determination that the command value is not within the allowable range, the main ignition timing (strictly, the detected value is determined depending on whether the command value is on the slow side or the early side of the allowable range. ) Is further provided with a program (second correction means) for correcting the injection amount of the pilot injection so as to be moved to the slow side or the fast side in the same direction. Hereinafter, the ignition timing control by the combustion control device of the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, as an example, a case where injection (two-stage injection) of an injection pattern constituted by pilot injection and main injection is performed will be mentioned. In the present embodiment, the portion that performs pilot injection (specifically, the program that performs the processing of FIG. 3 among the programs in the ECU 80) corresponds to “pre-sub-injection execution means”.

まず図4を参照して、パイロット噴射(事前サブ噴射)の噴射量と、メイン噴射時の燃焼特性(メイン着火時期やメイン噴射開始時期等)との関係について説明する。なお、この図4において、(a)は上記インジェクタ27に対する噴射指令、(b)は上記インジェクタ27の状態(ニードル27bのリフト量)、の各推移を示すタイミングチャートである。また、(c)〜(e)は、異なる3種類の噴射量によるパイロット噴射(増量噴射、基準噴射、減量噴射)を行った場合について、それぞれシリンダ12内での燃焼による熱発生率(単位時間あたりの熱発生量)の推移を示すタイミングチャートである。   First, the relationship between the injection amount of pilot injection (pre-sub-injection) and the combustion characteristics at the time of main injection (main ignition timing, main injection start timing, etc.) will be described with reference to FIG. In FIG. 4, (a) is a timing chart showing each transition of the injection command to the injector 27, and (b) the state of the injector 27 (lift amount of the needle 27b). Further, (c) to (e) show the heat generation rates (unit time) due to combustion in the cylinder 12 respectively when pilot injection (increase injection, reference injection, and decrease injection) with three different injection amounts is performed. It is a timing chart which shows transition of the amount of heat generation around.

この図4に示される例では、上記インジェクタ27に対して(a)に示されるようなパルス信号Psが与えられることで、(b)中の実線Lfに示されるように、同インジェクタ27のリフト量(ニードル27bのリフト量)が変化する。ちなみに、上記インジェクタ27に対する通電が開始(パルス信号Psの立ち上がり)されてから実際に燃料が噴射されるまでの時間は、無効噴射期間(いわば同インジェクタ27の動作遅れ)に相当する。そして、図4(c)〜(e)に示されるように、パイロット噴射の噴射量に応じて、その後のメイン噴射による燃焼の着火時期、ひいてはメイン噴射を実行(開始)してから燃焼が開始する(着火する)までの時間(メイン着火遅れ時間)が変化する。詳しくは、図4(d)中に実線L1にて示されるように、基準となる噴射量(所望の燃焼状態が得られる噴射量)でパイロット噴射Ptを行う基準噴射では、メイン噴射Mnによる燃焼がタイミングt2で始まる(着火する)。これに対し、図4(c)中に実線L2にて示されるように、基準(破線L1)よりも多い噴射量でパイロット噴射Ptを行う増量噴射では、メイン噴射Mnによる燃焼が、基準噴射時よりも早いタイミングt1で始まる(着火する)。さらに他方、図4(e)中に実線L3にて示されるように、基準(破線L1)よりも少ない噴射量でパイロット噴射Ptを行う減量噴射では、メイン噴射Mnによる燃焼が、基準噴射時よりも遅いタイミングt3で始まる(着火する)。このように、発明者の実験等により、パイロット噴射の噴射量が大きくなるほど、メイン噴射による燃焼の着火時期が早くなり、メイン着火遅れ時間についてもこれが、より短くなることが確認された。   In the example shown in FIG. 4, when the pulse signal Ps as shown in (a) is given to the injector 27, the lift of the injector 27 as shown by the solid line Lf in (b). The amount (the lift amount of the needle 27b) changes. Incidentally, the time from when energization to the injector 27 is started (rising of the pulse signal Ps) to when the fuel is actually injected corresponds to an invalid injection period (so-called operation delay of the injector 27). Then, as shown in FIGS. 4C to 4E, in accordance with the injection amount of the pilot injection, the ignition timing of the combustion by the subsequent main injection, and thus the combustion starts after the main injection is executed (started). The time until main ignition (ignition) (main ignition delay time) changes. Specifically, as shown by a solid line L1 in FIG. 4D, in the reference injection in which the pilot injection Pt is performed with the reference injection amount (the injection amount that obtains a desired combustion state), the combustion by the main injection Mn Starts at timing t2 (ignites). On the other hand, as shown by the solid line L2 in FIG. 4C, in the increase injection in which the pilot injection Pt is performed with the injection amount larger than the reference (broken line L1), the combustion by the main injection Mn It starts at an earlier timing t1 (ignitions). On the other hand, as shown by a solid line L3 in FIG. 4E, in the reduced injection in which the pilot injection Pt is performed with the injection amount smaller than the reference (broken line L1), the combustion by the main injection Mn is less than that at the reference injection. Also starts at a late timing t3 (ignitions). As described above, it has been confirmed by experiments of the inventor that the ignition timing of combustion by the main injection becomes earlier and the main ignition delay time becomes shorter as the injection amount of the pilot injection becomes larger.

また、パイロット噴射のように微小領域の噴射量でなされる噴射については、その噴射の燃料噴射量とその噴射された燃料が燃焼して発生する単位クランク角度(単位出力軸回転角度)あたりの熱量(熱発生率)との関係が、図5に示すような関係になる。すなわち、燃料噴射量が大きくなるほど熱発生率は大きくなる。   In addition, as for pilot injection, which is performed with a small region injection amount, the fuel injection amount of the injection and the amount of heat per unit crank angle (unit output shaft rotation angle) generated by combustion of the injected fuel The relationship with (heat generation rate) is as shown in FIG. That is, the heat generation rate increases as the fuel injection amount increases.

図6に、本実施形態の着火時期制御態様をタイミングチャートとして示す。なお、この図6は、先の図17に対応するタイミングチャートである。なおここでも、高セタン価燃料を用いた比較例と対比しつつ、低セタン価燃料を用いた場合に着火時期制御を行う例について説明する。   In FIG. 6, the ignition timing control mode of this embodiment is shown as a timing chart. FIG. 6 is a timing chart corresponding to FIG. Here, an example in which ignition timing control is performed when a low cetane number fuel is used will be described in comparison with a comparative example using a high cetane number fuel.

同図6に示されるように、本実施形態でも、先の図17に示した装置と同様、筒内圧センサ28の出力から求めたメイン着火時期の検出値(タイミングt10)を所定の範囲(閾値TH11〜閾値TH12)内に収めるように、メイン噴射Mnの実行時期(噴射開始タイミング)に関する指令値(図6(a))を補正するようにしている。ただし本実施形態では、その補正された指令値(メイン噴射実行時期)と所定の基準値(例えば図3のステップS12で用いられる基本噴射マップ上の値)との乖離量が十分小さくない(図6中の判定値TH13に対応する許容範囲内にない)旨判断された場合には、同指令値がその許容範囲の遅角側及び進角側のいずれにあるかに応じてメイン着火時期(厳密にはその検出値)をその同一方向の遅角側又は進角側へ移動させるように、パイロット噴射Ptの噴射量を補正するようにしている。すなわち、同図6(a)に示されるように、メイン噴射Mnの実行時期に関する指令値が進角補正(例えばタイミングt11からタイミングt12へ補正)され、許容範囲(判定値TH13に対応する範囲)よりも進角側へ出てしまった場合には、パイロット噴射Ptの増量補正(噴射時間D11から噴射時間D12への変更)を実行することで、メイン着火時期を進角側(指令値のずれ方向と同一の方向)へ補正して、そのメイン噴射Mnの実行時期に関する指令値を許容範囲内へ戻すようにしている。こうすることで、前述したメイン噴射の実行時期(噴射開始タイミング)を早め過ぎてしまうようなことは好適に抑制され、図6(b)に示されるように、高セタン価燃料の熱発生率の波形(図中の破線L11)に準ずる熱発生率の波形(図中の実線L12)が得られるようになる。   As shown in FIG. 6, in the present embodiment as well, the detected value (timing t10) of the main ignition timing obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor 28 is set within a predetermined range (threshold value) as in the apparatus shown in FIG. The command value (FIG. 6A) relating to the execution timing (injection start timing) of the main injection Mn is corrected so as to be within the range of TH11 to threshold value TH12. However, in this embodiment, the deviation amount between the corrected command value (main injection execution timing) and a predetermined reference value (for example, the value on the basic injection map used in step S12 in FIG. 3) is not sufficiently small (FIG. 6 is not within the allowable range corresponding to the determination value TH13 in FIG. 6, the main ignition timing (depending on whether the command value is on the retard side or the advance side of the allowable range) Strictly speaking, the injection amount of the pilot injection Pt is corrected so that the detected value) is moved to the retard side or the advance side in the same direction. That is, as shown in FIG. 6A, the command value related to the execution timing of the main injection Mn is advanced (for example, corrected from timing t11 to timing t12), and is within an allowable range (a range corresponding to the determination value TH13). In the case where the engine has come to the advance side, the correction of the pilot injection Pt is increased (change from the injection time D11 to the injection time D12), so that the main ignition timing is set to the advance side (the deviation of the command value). The command value related to the execution timing of the main injection Mn is returned to the allowable range. By doing so, it is suitably suppressed that the execution timing (injection start timing) of the main injection described above is advanced too early, and as shown in FIG. 6B, the heat generation rate of the high cetane number fuel The waveform of the heat generation rate (solid line L12 in the figure) according to the waveform (broken line L11 in the figure) can be obtained.

次に、図7及び図8を参照して、上記着火時期制御に係る処理について詳述する。なお、これら図7及び図8は、いずれも同処理の処理手順を示すフローチャートであり、これら各図に示す処理も、基本的には、ECU80でROMに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定の条件が成立している間は(例えばエンジン運転中は常時)、所定処理間隔で(図3の処理の間隔と同等の周期、又はそれよりも速い周期で)逐次実行される。これら図7及び図8の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばECU80に搭載されたRAMやEEPROM、あるいはバックアップRAM等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。   Next, the process related to the ignition timing control will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8 are flowcharts showing the processing procedure of the same processing. The processing shown in each of these drawings is basically performed by the ECU 80 executing a program stored in the ROM. While the predetermined condition is satisfied (for example, always during engine operation), the processing is sequentially performed at a predetermined processing interval (a cycle equivalent to the processing interval in FIG. 3 or a cycle faster than that). The values of various parameters used in the processes of FIGS. 7 and 8 are also stored as needed in a storage device such as a RAM, EEPROM, or backup RAM mounted on the ECU 80, and updated as necessary.

図7に示されるように、この一連の処理では、まずステップS21で、メイン着火時期(図6中のタイミングt10)が検出されたか否かを判断し、このステップS21でメイン着火時期が検出された旨判断された場合にのみ、ステップS22以降の処理を実行する。なお、メイン着火時期は、この図7の処理とは別途に(別ルーチンで)算出されている。図9に、本実施形態に係る燃焼制御装置(ECU80)の、特に筒内圧センサ28の出力の信号処理に係る部分を、機能別のブロック図として示し、この図9を併せ参照して、メイン着火時期の算出処理について説明する。   As shown in FIG. 7, in this series of processes, first, at step S21, it is determined whether or not the main ignition timing (timing t10 in FIG. 6) has been detected, and the main ignition timing is detected at this step S21. Only when it is determined that the process has been performed, the processes after step S22 are executed. The main ignition timing is calculated separately (in a separate routine) separately from the processing of FIG. FIG. 9 shows a part related to the signal processing of the output of the in-cylinder pressure sensor 28 of the combustion control apparatus (ECU 80) according to the present embodiment as a functional block diagram. An ignition timing calculation process will be described.

この算出処理は、大きくは、図9中の熱発生率算出部B1及びメイン着火時期算出部B11によって行われる。ここで、熱発生率算出部B1は、その時のエンジン回転速度(クランク角センサ71による実測値)及び筒内圧力(筒内圧センサ28による実測値)を取得して、
dQ/dθ={κ・P・(dV/dθ)+V(dP/dθ)}/(κ−1)…(式1)
なる関係式(式1)に基づいて、その時の熱発生率「dQ/dθ」を算出するものである。なお、(式1)中、Qは発生熱量を、θはクランク角度を、Pは燃焼室16の圧力(筒内圧力)を、κは比熱比を、それぞれ示している。本実施形態の燃焼制御装置では、この熱発生率算出部B1により、時々の熱発生率が所定間隔(短いほど処理負荷は大きくなるが熱発生率波形の検出精度は高くなる)で逐次算出されるようになっている。
This calculation process is largely performed by the heat generation rate calculation unit B1 and the main ignition timing calculation unit B11 in FIG. Here, the heat generation rate calculation unit B1 acquires the engine rotation speed (measured value by the crank angle sensor 71) and the in-cylinder pressure (actual value by the in-cylinder pressure sensor 28) at that time,
dQ / dθ = {κ · P · (dV / dθ) + V (dP / dθ)} / (κ−1) (Equation 1)
Based on the relational expression (Formula 1), the heat generation rate “dQ / dθ” at that time is calculated. In (Expression 1), Q represents the amount of heat generated, θ represents the crank angle, P represents the pressure in the combustion chamber 16 (in-cylinder pressure), and κ represents the specific heat ratio. In the combustion control apparatus of the present embodiment, the heat generation rate calculation unit B1 sequentially calculates the heat generation rate from time to time at a predetermined interval (the shorter the processing load is, the higher the detection accuracy of the heat generation rate waveform is). It has become so.

一方、図9中のメイン着火時期算出部B11は、こうした熱発生率算出部B1により逐次算出された時々の熱発生率を受け取って、それら熱発生率の算出値に基づいてメイン着火時期(タイミングt10)を算出(検出)するものである。詳しくは、例えば熱発生率の波形(データ推移)中、メイン噴射Mnの燃料噴射タイミング近傍で熱発生率が正側に急変するタイミングとして、上記メイン着火時期を検出する。なお、このメイン着火時期は、その他、メイン噴射Mnの燃料噴射タイミング近傍で熱発生率の推移(時間変化)が負から正へ変わるタイミング等としても高い精度で検出することができる。   On the other hand, the main ignition timing calculation unit B11 in FIG. 9 receives the occasional heat generation rate sequentially calculated by the heat generation rate calculation unit B1, and based on the calculated value of the heat generation rate, the main ignition timing (timing) t10) is calculated (detected). Specifically, for example, the main ignition timing is detected as a timing at which the heat generation rate suddenly changes to the positive side in the vicinity of the fuel injection timing of the main injection Mn in the waveform of the heat generation rate (data transition). In addition, the main ignition timing can be detected with high accuracy even when the transition of the heat generation rate (time change) changes from negative to positive in the vicinity of the fuel injection timing of the main injection Mn.

また、上記熱発生率算出部B1により逐次算出された時々の熱発生率は、図9のパイロット発生熱量算出部B21でも用いられている。すなわち、このパイロット発生熱量算出部B21は、上記熱発生率算出部B1により逐次算出された時々の熱発生率に基づいて、パイロット噴射Ptによる発生熱量(総熱量)を算出している。このパラメータは、図8の処理(ステップS34)で使用されるものであり、詳しくは後述する。   Further, the occasional heat generation rate sequentially calculated by the heat generation rate calculation unit B1 is also used in the pilot heat generation amount calculation unit B21 of FIG. That is, the pilot heat generation amount calculation unit B21 calculates the heat generation amount (total heat amount) generated by the pilot injection Pt based on the heat generation rate at each time sequentially calculated by the heat generation rate calculation unit B1. This parameter is used in the process of FIG. 8 (step S34), and will be described in detail later.

こうしてメイン着火時期t10が検出され、上記ステップS21でメイン着火時期が検出された旨判断された場合には、続くステップS22へ進む。このステップS22では、メイン噴射についての都度の目標着火時期に基づいて、閾値TH11,TH12を決定(設定)する。詳しくは、予め実験等により許容範囲(下限及び上限の閾値)の適合値(最適値)を時間単位(例えば「秒(sec)」単位)で求め、所定の記憶装置(例えばECU80内のEEPROM)に格納しておく。上記ステップS22では、この時間単位の許容範囲(下限及び上限の閾値TH11,TH12)を記憶装置から読み出すとともに、その時のエンジン回転速度に基づいてクランク角度単位に変換して、上記目標着火時期の進角側及び遅角側にそれぞれ設定する。   Thus, when the main ignition timing t10 is detected and it is determined in step S21 that the main ignition timing is detected, the process proceeds to the subsequent step S22. In this step S22, thresholds TH11 and TH12 are determined (set) based on the target ignition timing for each main injection. Specifically, an appropriate value (optimum value) within an allowable range (lower and upper threshold values) is obtained in advance by experiments or the like in time units (for example, “second (sec)” units), and a predetermined storage device (for example, EEPROM in ECU 80). Store it in. In step S22, the time unit allowable ranges (lower and upper thresholds TH11 and TH12) are read from the storage device and converted into crank angle units on the basis of the engine speed at that time to advance the target ignition timing. Set the angle side and retard side respectively.

続くステップS23では、先のステップS21で検出されたメイン着火時期(タイミングt10)が、上記ステップS22にて設定された許容範囲(TH11〜TH12)内に収まっている(閾値TH11≦t10≦閾値TH12)か否かを判断する。そして、このステップS23で同範囲内に収まっていない旨判断された場合には、続くステップS24で、図9のメイン噴射時期制御部B12(第1の補正手段)により、筒内圧センサ28の出力から求めたメイン着火時期の検出値(タイミングt10)を上記許容範囲(TH11〜TH12)内に収める側の方向へ、メイン噴射Mnの実行時期(噴射開始タイミング)に関する指令値(図6(a))を補正する(詳しくは補正係数K11を更新する)。そして、続くステップS25で、着火時期制御実行フラグF1に「0」を設定して、この図7の一連の処理を終了する。なお、上記補正係数K11の更新処理(ステップS24)は、補正係数K11が所定量(所定の変化量)ずつ累積的に増量又は減量(変更)されるかたちで行われる。具体的には、例えばステップS23でメイン着火時期が上記許容範囲内に収まっていない旨判断された最初の更新では、所定のマップ(例えばエンジン回転速度及びエンジン負荷をパラメータとする変化量マップ)に基づいて変化量を設定する。そして、その後も連続的にステップS23で範囲内にない旨判断された場合には、同ステップS23での判断(特に範囲内にない旨の判断)の回数を重ねるほど、すなわち連続更新回数が増えるほど、変化量を小さくする。例えば上記マップの値に所定の倍率を掛け合わせた値として変化量を設定(逐次更新)するように構成し、その倍率を、「1/2」「1/4」「1/8」、…((1/2)^n、nは連続更新回数)のように、連続更新回数が増えるほど小さな倍率とすることで、補正係数K11の変化量(更新量)を逐次小さくする。   In the subsequent step S23, the main ignition timing (timing t10) detected in the previous step S21 is within the allowable range (TH11 to TH12) set in step S22 (threshold value TH11 ≦ t10 ≦ threshold value TH12). ) Or not. If it is determined in step S23 that it is not within the same range, in the subsequent step S24, the main injection timing control unit B12 (first correction means) in FIG. 9 outputs the output of the in-cylinder pressure sensor 28. A command value relating to the execution timing (injection start timing) of the main injection Mn in a direction in which the detected value (timing t10) of the main ignition timing obtained from the above is within the allowable range (TH11 to TH12) (FIG. ) Is corrected (specifically, the correction coefficient K11 is updated). In step S25, the ignition timing control execution flag F1 is set to “0”, and the series of processes in FIG. The correction coefficient K11 update process (step S24) is performed in such a manner that the correction coefficient K11 is cumulatively increased or decreased (changed) by a predetermined amount (predetermined change amount). Specifically, for example, in the first update in which it is determined in step S23 that the main ignition timing is not within the allowable range, a predetermined map (for example, a variation map using the engine speed and the engine load as parameters) is displayed. Set the amount of change based on this. Then, when it is continuously determined in step S23 that it is not within the range, the number of continuous updates increases as the number of determinations in step S23 (particularly, determination that it is not in the range) is repeated. The smaller the amount of change. For example, the change amount is set (sequentially updated) as a value obtained by multiplying the map value by a predetermined magnification, and the magnification is set to “1/2”, “1/4”, “1/8”,. As ((1/2) ^ n, n is the number of continuous updates), the amount of change (update amount) of the correction coefficient K11 is successively decreased by setting the magnification to be smaller as the number of continuous updates increases.

この図7の処理が繰り返し行われることで、先のステップS21で検出されたメイン着火時期が上記許容範囲(TH11〜TH12)内に収まるまでは、基本噴射マップ及び補正係数(補正係数K11等)により設定された指令値に基づいて先の図3に示したステップS13を通じてメイン噴射がなされ、先のステップS21でメイン着火時期が検出される都度、上記ステップS22〜S24を通じて補正係数K11が更新されることになる。そして、この補正係数K11により、先の図3のステップS12でメイン噴射実行時期の指令値(第1指令値)が補正されることになる。   By repeatedly performing the process of FIG. 7, until the main ignition timing detected in the previous step S21 falls within the allowable range (TH11 to TH12), the basic injection map and the correction coefficient (such as the correction coefficient K11). The main injection is performed through the step S13 shown in FIG. 3 based on the command value set in step S13, and the correction coefficient K11 is updated through the steps S22 to S24 each time the main ignition timing is detected in the previous step S21. Will be. Then, the command value (first command value) of the main injection execution timing is corrected by the correction coefficient K11 in step S12 of FIG.

このように、先のステップS23でメイン着火時期が上記許容範囲内に収まっていない旨判断された場合にも、上記ステップS24の処理を繰り返し行うことにより、メイン着火時期が許容範囲内へフィードバック制御されることになる。そして、同ステップS23でメイン着火時期が上記許容範囲内に収まっている旨判断された場合には、続くステップS231で、着火時期制御実行フラグF1に「1」を設定した後、この図7の一連の処理を終了する。   As described above, even when it is determined in the previous step S23 that the main ignition timing is not within the allowable range, the process of step S24 is repeatedly performed, so that the main ignition timing is controlled to be within the allowable range. Will be. If it is determined in step S23 that the main ignition timing is within the allowable range, in step S231, the ignition timing control execution flag F1 is set to “1”, and the process shown in FIG. A series of processing ends.

一方、図8の処理では、まずステップS31〜S33を通じて、
・着火時期制御実行フラグF1に「1」が設定されていること(ステップS31)。
・先のステップS24で更新された補正係数K11が、所定の許容範囲(第1許容範囲)内に収まっていないこと(絶対値|K11|>判定値TH13、ステップS32)。判定値TH13は、上記閾値TH11,TH12の場合(図7のステップS22)に準ずる態様で、あるいは所定の固定値等として設定する。
・ステップS34(後述)で更新された補正係数K12が、所定の許容範囲(第2許容範囲)内に収まっていること(絶対値|K12|≦判定値TH14、ステップS33)。判定値TH14は、上記閾値TH11,TH12の場合(図7のステップS22)に準ずる態様で、あるいは所定の固定値等として設定する。
の3つの条件を同時に満足するか否かを判断し、これらの条件を同時に満足すると判断された場合には、当該メイン着火時期制御の実行が必要であるとして、ステップS34へ進む。
On the other hand, in the process of FIG. 8, first, through steps S31 to S33,
-"1" is set to the ignition timing control execution flag F1 (step S31).
The correction coefficient K11 updated in the previous step S24 is not within the predetermined allowable range (first allowable range) (absolute value | K11 |> determination value TH13, step S32). The determination value TH13 is set in a manner according to the above threshold values TH11 and TH12 (step S22 in FIG. 7) or as a predetermined fixed value.
The correction coefficient K12 updated in step S34 (described later) is within a predetermined allowable range (second allowable range) (absolute value | K12 | ≦ determination value TH14, step S33). The determination value TH14 is set in a manner according to the above-described threshold values TH11 and TH12 (step S22 in FIG. 7) or as a predetermined fixed value.
It is determined whether or not these three conditions are satisfied at the same time. If it is determined that these conditions are satisfied at the same time, it is determined that execution of the main ignition timing control is necessary, and the process proceeds to step S34.

続くステップS34では、図9のパイロット噴射量制御部B22(第2の補正手段)により、補正係数K11が許容範囲(第1許容範囲)の遅角側及び進角側のいずれにあるか、すなわち補正係数K11の符号(「正=遅角側への補正係数」又は「負=進角側への補正係数」)に応じて、筒内圧センサ28の出力から求めたメイン着火時期の検出値(タイミングt10)をその同一方向の遅角側又は進角側へ移動させるように、パイロット噴射Ptの噴射量に関する指令値(第2指令値)を補正する(詳しくは補正係数K12を更新する)。すなわち、補正係数K11の符号が「正(+)」なら、メイン着火時期を遅角側へ移動させるべくパイロット噴射Ptの噴射量を減量補正し、補正係数K11の符号が「負(−)」なら、メイン着火時期を進角側へ移動させるべくパイロット噴射Ptの噴射量を増量補正する。そして、続くステップS39で、着火時期制御実行フラグF1に「0」を設定して、この図8の一連の処理を終了する。なお、上記補正係数K12の更新は、同補正係数K12が所定量(所定の変化量)ずつ累積的に増量又は減量(変更)されるかたちで行われる。具体的には、例えばステップS33で補正係数K12が上記許容範囲内に収まっている旨判断された最初の更新では、所定のマップ、例えば前述した図9のパイロット発生熱量算出部B21により算出されたパイロット噴射Ptによる発生熱量をパラメータとする変化量マップに基づいて、その時の変化量を設定する。そして、その後も連続的にステップS33で範囲内にある旨判断された場合には、例えば前述の図7のステップS24に準ずる態様で、連続更新回数が増えるほど、変化量を小さくする。   In subsequent step S34, the pilot injection amount control unit B22 (second correction unit) in FIG. 9 determines whether the correction coefficient K11 is on the retard side or the advance side of the allowable range (first allowable range), that is, The detection value of the main ignition timing obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor 28 according to the sign of the correction coefficient K11 (“positive = correction coefficient to the retard side” or “negative = correction coefficient to the advance side”) ( The command value (second command value) related to the injection amount of the pilot injection Pt is corrected so as to move the timing t10) to the retard side or the advance side in the same direction (specifically, the correction coefficient K12 is updated). That is, if the sign of the correction coefficient K11 is “positive (+)”, the injection amount of the pilot injection Pt is corrected to decrease to move the main ignition timing to the retard side, and the sign of the correction coefficient K11 is “negative (−)”. Then, the injection amount of the pilot injection Pt is increased and corrected so as to move the main ignition timing to the advance side. In step S39, the ignition timing control execution flag F1 is set to “0”, and the series of processes in FIG. 8 ends. The correction coefficient K12 is updated in such a manner that the correction coefficient K12 is cumulatively increased or decreased (changed) by a predetermined amount (predetermined change amount). Specifically, for example, in the first update in which it is determined in step S33 that the correction coefficient K12 is within the allowable range, it is calculated by a predetermined map, for example, the pilot heat generation amount calculation unit B21 of FIG. The amount of change at that time is set based on a change amount map using the amount of heat generated by the pilot injection Pt as a parameter. Then, if it is continuously determined in step S33 that it is within the range after that, for example, in a manner similar to step S24 of FIG. 7, the amount of change is reduced as the number of continuous updates increases.

他方、上記ステップS31,S32において、各ステップの条件を満たさない旨判断された場合には、当該メイン着火時期制御の実行は必要ないとして、ステップS39にて、着火時期制御実行フラグF1に「0」を設定(F1=0)した後、この図8の一連の処理を終了する。また、上記ステップS33において、同ステップS33の条件を満たさない旨判断された場合には、続くステップS35で、メイン噴射実行時期でもパイロット噴射量でもない別のパラメータ(所定アクチュエータの所定指令値)によりメイン着火時期制御を行うことが可能であるか否かを判断する。詳しくは、例えば1乃至複数の所定のパラメータについて、パラメータごとに許容範囲を予め設けておき、それらパラメータについて、それぞれその許容範囲内で必要とするメイン着火時期制御を行うことができるか否かを判断する。なお、このパラメータとしては、例えばバイパス弁61c(図1)等に対する指令値などを用いることができる。すなわち、このバイパス弁61cの状態(選択経路や弁開度)を可変として吸気温度を調整(可変設定)することで、着火時の筒内温度(高温ほどメイン着火時期は進角側へ移動)を可変制御することができる。   On the other hand, if it is determined in steps S31 and S32 that the conditions of each step are not satisfied, the execution of the main ignition timing control is not necessary, and in step S39, the ignition timing control execution flag F1 is set to “0”. ”Is set (F1 = 0), and the series of processes in FIG. If it is determined in step S33 that the condition in step S33 is not satisfied, in step S35, another parameter (predetermined command value of a predetermined actuator) that is neither the main injection execution timing nor the pilot injection amount is used. It is determined whether or not the main ignition timing control can be performed. Specifically, for example, for one or a plurality of predetermined parameters, a permissible range is provided for each parameter, and whether or not the main ignition timing control required within each permissible range can be performed for each parameter. to decide. For example, a command value for the bypass valve 61c (FIG. 1) or the like can be used as this parameter. That is, by adjusting (variably setting) the intake air temperature while varying the state of the bypass valve 61c (selection path and valve opening), the in-cylinder temperature at the time of ignition (the main ignition timing moves to the advance side as the temperature increases) Can be variably controlled.

そして、このステップS35でメイン着火時期制御を行うことが可能である(メイン着火時期制御を可能とするパラメータがある)旨判断された場合には、続くステップS351で、そのパラメータ(複数ある場合には予め設定しておいた優先順位の高いもの)によりメイン着火時期制御を行う。他方、ステップS35でメイン着火時期制御を行うことができない旨判断された場合には、続くステップS352で、所定のフェイルセーフ処理(例えばダイアグコードをEEPROM等に記憶させる処理や所定の警告灯を点灯する処理等)を実行する。   If it is determined in step S35 that the main ignition timing control can be performed (there is a parameter that enables the main ignition timing control), in the subsequent step S351, the parameter (if there are a plurality of parameters). The main ignition timing control is performed in accordance with a preset high priority order). On the other hand, if it is determined in step S35 that the main ignition timing control cannot be performed, in a subsequent step S352, a predetermined fail-safe process (for example, a process for storing a diagnosis code in an EEPROM or the like or a predetermined warning light is turned on) To execute the process.

この図8の処理によれば、図7の処理で更新される補正係数K11が許容範囲内に収まっていない場合に上記ステップS34の処理が行われることで、補正係数K12が更新される。そのため、同補正係数K12により、先の図3のステップS12でパイロット噴射Ptの噴射量に関する指令値(第2指令値)が補正され、補正係数K11に対応したメイン噴射実行時期で噴射されるメイン噴射Mnについて、そのメイン着火時期が補正係数K11の符号と同一の方向(進角側又は遅角側)へ移動することになる。そしてこれにより、先の図7のステップS23では、基本噴射マップ(図3のステップS12)の適合値に、より近い補正係数K11(より小さな絶対値|K11|)で、メイン着火時期の検出値(タイミングt10)が許容範囲内に収まっている(TH11≦t10≦TH12)旨判断されるようになる。したがって、上記図7及び図8の処理を繰り返し行うことで、補正係数K11(ひいては上記インジェクタ27によるメイン噴射時期)が自動的に許容範囲内に収束されるようになる。   According to the process of FIG. 8, when the correction coefficient K11 updated in the process of FIG. 7 is not within the allowable range, the process of step S34 is performed, whereby the correction coefficient K12 is updated. Therefore, the command value (second command value) relating to the injection amount of the pilot injection Pt is corrected in step S12 of FIG. 3 by the correction coefficient K12, and the main injection is performed at the main injection execution timing corresponding to the correction coefficient K11. For the injection Mn, the main ignition timing moves in the same direction (advanced angle side or retarded angle side) as the sign of the correction coefficient K11. Accordingly, in step S23 of FIG. 7, the detected value of the main ignition timing with a correction coefficient K11 (smaller absolute value | K11 |) closer to the matching value of the basic injection map (step S12 of FIG. 3). It is determined that (timing t10) is within an allowable range (TH11 ≦ t10 ≦ TH12). Therefore, by repeatedly performing the processes of FIGS. 7 and 8, the correction coefficient K11 (and thus the main injection timing by the injector 27) is automatically converged within the allowable range.

以上説明したように、本実施形態に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムによれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。   As described above, according to the combustion control device and the engine control system of the compression ignition type cylinder injection engine according to the present embodiment, the following excellent effects can be obtained.

(1)シリンダ12内の燃焼室16で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸(クランク軸)に動力(トルク)を生成する圧縮着火式エンジン10(内燃機関)と、燃焼室16へ燃料を直接的に噴射供給するインジェクタ27(筒内噴射用の燃料噴射弁)とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の各種アクチュエータの動作を制御する。こうした圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置(エンジン制御用ECU80)として、出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射Mnにより噴射されたメイン燃料の着火時期(燃焼開始時期)であるメイン着火時期を検出するプログラム(着火時期検出手段、図7のステップS21)と、そのメイン着火時期の検出値(タイミングt10)を所定の範囲(閾値TH11〜閾値TH12)内に収める側の方向へ、上記インジェクタ27に対するメイン噴射実行時期の指令値(第1指令値)の補正係数K11を更新する(第1指令値を補正する)プログラム(第1の補正手段、図7のステップS24)と、同ステップS24において更新された補正係数K11が所定の範囲(第1許容範囲、−TH13〜+TH13)内にあるか否か(ひいては補正係数K11により補正された第1指令値が所定の範囲内にあるか否か)を判断するプログラム(判断手段、図8のステップS32)と、同ステップS32において補正係数K11が範囲内にない(第1指令値が第1許容範囲内にない)旨判断された場合に、補正係数K11(ひいては第1指令値)が許容範囲の遅角側及び進角側のいずれにあるかに応じて、メイン着火時期の検出値(タイミングt10)をその同一方向の遅角側又は進角側へ移動させるように、パイロット噴射Ptの噴射量に関する指令値(第2指令値)の補正係数K12を更新する(第2指令値を補正する)プログラム(第2の補正手段、図8のステップS34)と、を備える構成とした。こうした装置であれば、ロバスト性が高まり、燃料噴射弁によるメイン噴射時期を基本的には所定の範囲(第1許容範囲)近傍に収めたままメイン着火時期の制御を行うことが可能になる。そしてこれにより、エンジン10(内燃機関)の燃焼特性、特にメイン噴射により供給されたメイン燃料のメイン着火時期に関する燃焼特性を改善することができるようになる。   (1) a compression ignition engine 10 (internal combustion engine) that ignites and burns fuel in the combustion chamber 16 in the cylinder 12 based on compression and generates power (torque) on the output shaft (crankshaft) by the combustion; The present invention is applied to an engine system including an injector 27 (fuel injection valve for in-cylinder injection) that directly injects fuel into the combustion chamber 16 and controls the operation of various actuators in the system. This is the ignition timing (combustion start timing) of the main fuel injected by the main injection Mn for mainly generating power on the output shaft as a combustion control device (engine control ECU 80) of the compression ignition type cylinder injection engine. A program for detecting the main ignition timing (ignition timing detection means, step S21 in FIG. 7) and a detection value (timing t10) of the main ignition timing in a direction within a predetermined range (threshold value TH11 to threshold value TH12). A program (first correction means, step S24 in FIG. 7) for updating a correction coefficient K11 of a command value (first command value) of the main injection execution timing for the injector 27 (correcting the first command value); Whether or not the correction coefficient K11 updated in step S24 is within a predetermined range (first allowable range, -TH13 to + TH13) ( And a program for determining whether or not the first command value corrected by the correction coefficient K11 is within a predetermined range (determination means, step S32 in FIG. 8), and the correction coefficient K11 is within the range at step S32. If it is determined that the correction coefficient K11 (and thus the first command value) is on the retard side or the advance side of the tolerance range, when it is determined that the correction value K11 is not within the first tolerance range. Accordingly, the correction value K12 of the command value (second command value) related to the injection amount of the pilot injection Pt is so moved that the detection value (timing t10) of the main ignition timing is moved to the retard side or the advance side in the same direction. And a program for correcting the second command value (second correction means, step S34 in FIG. 8). With such a device, the robustness is enhanced, and it is possible to control the main ignition timing while keeping the main injection timing by the fuel injection valve in the vicinity of a predetermined range (first allowable range) basically. As a result, the combustion characteristics of the engine 10 (internal combustion engine), particularly the combustion characteristics related to the main ignition timing of the main fuel supplied by the main injection can be improved.

(2)図7のステップS24の処理(補正係数K11を更新する処理)、及び、図8のステップS32の処理(補正係数K11が所定の範囲内にあるか否かの判断)、といった一連の処理を、所定条件(例えばエンジン運転中は常時)が成立している間、繰り返し行うプログラムを備える構成とした。こうすることで、補正係数K11(ひいては第1指令値)が許容範囲から出る度に(ステップS32にて判断)同補正係数K11が許容範囲へ戻されるようになり、メイン噴射時期が自動的に所定の許容範囲(判定値TH13に対応した範囲)内に収束されるようになる。   (2) A series of processes such as the process in step S24 in FIG. 7 (process for updating the correction coefficient K11) and the process in step S32 in FIG. 8 (determination as to whether or not the correction coefficient K11 is within a predetermined range). The processing is configured to include a program that is repeated while a predetermined condition (for example, always during engine operation) is established. By doing so, every time the correction coefficient K11 (and hence the first command value) goes out of the allowable range (determined in step S32), the correction coefficient K11 is returned to the allowable range, and the main injection timing is automatically set. It converges within a predetermined allowable range (a range corresponding to the determination value TH13).

(3)図8のステップS34においては、ステップS32において補正係数K11(ひいては第1指令値)が許容範囲内にない旨判断される都度、パイロット噴射Ptの噴射量に関する指令値(第2指令値)を所定変化量ずつ累積的に変化させるようにした。こうすることで、メイン噴射時期を的確に所定の許容範囲(判定値TH13に対応した範囲)内に収束することが可能になる。   (3) In step S34 of FIG. 8, whenever it is determined in step S32 that the correction coefficient K11 (and thus the first command value) is not within the allowable range, a command value (second command value) regarding the injection amount of the pilot injection Pt. ) Is changed cumulatively by a predetermined change amount. In this way, the main injection timing can be accurately converged within a predetermined allowable range (a range corresponding to the determination value TH13).

(4)図8のステップS34において累積される変化量の積算値が許容上限を超えたか否かを判断するプログラム(累積判断手段、図8のステップS33)と、同ステップS33において変化量の積算値が許容上限を超えた旨判断された場合に、メイン噴射実行時期でもパイロット噴射量でもない別のパラメータ(例えばバイパス弁61cに対する指令値)の補正によるメイン着火時期制御、及び、所定のフェイルセーフ処理のいずれか一方を行うプログラム(図8のステップS35,S351,S352)と、を備える構成とすることが有効である。こうした構成であれば、パイロット噴射量ずれに起因した不都合についてもこれを、より好適に防止又は抑制することが可能になる。そして、他のパラメータでメイン着火時期を適正値へ制御することができる場合には、メイン着火時期制御を実行するとともに、制御することができない(そういった指令値がない)場合には、所定のフェイルセーフ処理を実行してその旨を報知したり何らかの対策を施したりすることが可能になる。   (4) A program (cumulative determination means, step S33 in FIG. 8) for determining whether or not the integrated value of the change amount accumulated in step S34 in FIG. 8 exceeds the allowable upper limit, and the change amount integration in step S33 When it is determined that the value exceeds the allowable upper limit, main ignition timing control by correcting another parameter (for example, a command value for the bypass valve 61c) that is neither the main injection execution timing nor the pilot injection amount, and a predetermined failsafe It is effective to have a configuration including a program (steps S35, S351, and S352 in FIG. 8) that performs any one of the processes. With such a configuration, it is possible to more appropriately prevent or suppress inconvenience caused by the pilot injection amount deviation. When the main ignition timing can be controlled to an appropriate value with other parameters, the main ignition timing control is executed and when the control cannot be performed (there is no such command value), a predetermined failure is performed. It is possible to execute the safe process and notify the fact or take some countermeasures.

(5)図8のステップS34では、インジェクタ27(燃料噴射弁)に対する指令値のうち、パイロット噴射(単段の事前サブ噴射)の噴射態様に関する指令値、詳しくは噴射量に関する指令値を補正するようにした。こうすることで、メイン着火時期制御をより容易且つ的確に行うことが可能になる。   (5) In step S34 of FIG. 8, among the command values for the injector 27 (fuel injection valve), the command value related to the injection mode of pilot injection (single stage preliminary sub-injection), more specifically, the command value related to the injection amount is corrected. I did it. By doing so, the main ignition timing control can be performed more easily and accurately.

(6)図8のステップS32にて用いられる許容範囲(第1許容範囲)を、所定の基準値(第1基準値、図3のステップS12に用いられる基本噴射マップ上の値)とその第1基準値からの許容乖離量(判定値TH13)とによって規定される範囲とした。そして、同ステップS32においては、図7のステップS24において更新された補正係数K11(ひいては同補正係数K11により補正される第1指令値)と第1基準値との乖離量(補正係数K11の値に相当)が許容乖離量よりも小さいか否かを判断して乖離量が許容乖離量よりも小さかった場合に第1指令値が第1許容範囲内にある(パイロット噴射量の補正は必要ない)旨判断するようにした。こうすることで、第1許容範囲を容易且つ適切に設定することが可能になる。   (6) The permissible range (first permissible range) used in step S32 in FIG. 8 is a predetermined reference value (first reference value, value on the basic injection map used in step S12 in FIG. 3) and its first. It was set as the range prescribed | regulated by the allowable deviation | shift amount (judgment value TH13) from 1 reference value. In step S32, the difference between the correction coefficient K11 updated in step S24 of FIG. 7 (and thus the first command value corrected by the correction coefficient K11) and the first reference value (value of the correction coefficient K11). The first command value is within the first allowable range when the deviation is smaller than the allowable deviation (correction of the pilot injection amount is not necessary). ) Judgment was made. In this way, the first allowable range can be set easily and appropriately.

(7)上記第1基準値として、インジェクタ27に対する指令値がエンジン10に関する所定パラメータ(エンジン回転速度やエンジン負荷等)に対して関連付けられた噴射制御用マップ(基本噴射マップ)の初期値(本実施形態では固定値)を用いるようにした。このように、一般にROMに格納される噴射制御用マップ(いわゆる適合マップ)を利用することで、第1基準値を容易且つ適切に設定することが可能になる。   (7) As the first reference value, the initial value (the main injection map) of the injection control map (basic injection map) in which the command value for the injector 27 is associated with predetermined parameters (engine speed, engine load, etc.) related to the engine 10 In the embodiment, a fixed value) is used. As described above, the first reference value can be easily and appropriately set by using an injection control map (so-called adaptation map) generally stored in the ROM.

(8)図7のステップS21においては、筒内圧センサ28の出力に基づいてメイン着火時期を検出するようにした。こうした構成であれば、実用性の高い構成で、メイン着火時期を高い精度で検出することができる。   (8) In step S21 of FIG. 7, the main ignition timing is detected based on the output of the in-cylinder pressure sensor. With such a configuration, the main ignition timing can be detected with high accuracy with a highly practical configuration.

(9)またこの際、筒内圧センサ28の出力に基づいて、所定時間(例えば単位時間や単位出力軸回転数等)あたりの発生熱量である熱発生率のデータ推移(いわゆる波形)を求める(図9、関係式(式1))とともに、その求めたデータ推移に基づいてメイン着火時期を検出する(例えばメイン噴射Mnの燃料噴射タイミング近傍で熱発生率が正側に急変するタイミングとして検出する)ようにした。こうした構成であれば、高い検出精度でのメイン着火時期の検出が可能になる。   (9) At this time, based on the output of the in-cylinder pressure sensor 28, the data transition (so-called waveform) of the heat generation rate, which is the amount of heat generated per predetermined time (for example, unit time, unit output shaft rotational speed, etc.) is obtained ( 9, the main ignition timing is detected based on the obtained data transition together with the relational expression (formula 1) (for example, detected as the timing at which the heat generation rate suddenly changes to the positive side in the vicinity of the fuel injection timing of the main injection Mn). ) With such a configuration, it is possible to detect the main ignition timing with high detection accuracy.

(10)上記各プログラムと共に、エンジンシステム内の各種アクチュエータ(図1参照)の作動に基づいてエンジン10に関する所定の制御(トルク制御等)を行うプログラム(エンジン制御手段)を、上記ECU80に搭載して、エンジン制御システムとして、このECU80の他に、各種センサ及びアクチュエータ(図1参照)をさらに備える構成とした。こうした構成では、上述のように燃焼特性が改善されることで、より信頼性の高いエンジン制御を行うことが可能になる。   (10) A program (engine control means) for performing predetermined control (torque control or the like) related to the engine 10 based on the operation of various actuators (see FIG. 1) in the engine system is mounted on the ECU 80 together with the above programs. In addition to the ECU 80, the engine control system further includes various sensors and actuators (see FIG. 1). In such a configuration, the combustion characteristics are improved as described above, so that more reliable engine control can be performed.

ここで、メイン噴射実行時期の指令値を進角側又は遅角側に変更する場合(補正係数K11を進角側又は遅角側に更新する場合)において、その進遅角方向と同じ方向に同じ量だけパイロット噴射の実行時期を変更するとよい。具体的には、図10の(a)(b)に示すように、メイン噴射実行時期を図のx1だけ進角させる場合に、パイロット噴射実行時期もx1と同量のx2だけ進角させる(すなわち、x1=x2である)。   Here, when the command value for the main injection execution timing is changed to the advance side or the retard side (when the correction coefficient K11 is updated to the advance side or the retard side), the command is set in the same direction as the advance / retard direction. It is preferable to change the execution time of pilot injection by the same amount. Specifically, as shown in FIGS. 10A and 10B, when the main injection execution timing is advanced by x1 in the figure, the pilot injection execution timing is also advanced by x2 which is the same amount as x1 ( That is, x1 = x2.)

本構成によれば、パイロット噴射とメイン噴射との間隔(噴射インターバル)を所望の間隔に保持することができ、パイロット噴射の実行に伴いインジェクタ27内部で圧力変動が生じる場合においてその圧力変動によるメイン噴射量の変動を抑制できる。メイン噴射時期を遅角させる場合も同様である。   According to this configuration, the interval between the pilot injection and the main injection (injection interval) can be maintained at a desired interval. Variations in the injection amount can be suppressed. The same applies when retarding the main injection timing.

これにより、パイロット噴射とメイン噴射とが共に実行される場合においてメイン噴射の着火時期を制御するために同メイン噴射の実行時期が変更されたとしても、メイン噴射量を適正に制御でき、安定した燃料噴射制御を実現できる。また、メイン噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけパイロット噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更する場合、エンジン運転条件ごとにインターバルを設定する必要がないため、制御を簡易に実施できるという効果も実現できる。   As a result, even when the pilot injection and the main injection are executed together, the main injection amount can be properly controlled and stabilized even if the execution timing of the main injection is changed to control the ignition timing of the main injection. Fuel injection control can be realized. In addition, when changing the execution timing of pilot injection to the advance side or the retard side by the same amount as the advance amount or retard side change amount of the main injection execution timing, it is necessary to set an interval for each engine operating condition. Therefore, the effect that the control can be easily performed can be realized.

ただし、パイロット噴射には、燃焼性を確保するために最大進角時期(進角側ガード値)が設定されている。したがって、パイロット噴射時期がその最大進角時期に達する場合には、それ以上進角させず、パイロット噴射時期を最大進角時期で制限することが望ましい。つまり、かかる場合には、図10においてx1<x2となることが許容される。   However, the maximum advance timing (advance side guard value) is set for pilot injection in order to ensure combustibility. Therefore, when the pilot injection timing reaches its maximum advance timing, it is desirable not to advance further, but to limit the pilot injection timing with the maximum advance timing. That is, in such a case, x1 <x2 is allowed in FIG.

(第2の実施形態)
次に、図11〜図13を参照して、本発明に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムを具体化した第2の実施形態について説明する。なお、本実施形態の装置及びシステムも、基本的な構成は、先の図1に示した第1の実施形態の構成に準ずる。そのため、ここでは説明の便宜上、共通の構成及び動作に関する説明は割愛し、主に上記第1の実施形態との相違点について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which a combustion control device and an engine control system for a compression ignition type cylinder injection engine according to the present invention are embodied will be described with reference to FIGS. Note that the basic configuration of the apparatus and system of this embodiment also conforms to the configuration of the first embodiment shown in FIG. Therefore, here, for convenience of explanation, descriptions regarding common configurations and operations are omitted, and differences from the first embodiment are mainly described.

前述したように、メイン噴射を実行(開始)してから燃焼が開始する(着火する)までの時間(メイン着火遅れ時間)が長くなり過ぎると、大量の燃料が一度に燃焼することによる急激な熱発生、ひいては騒音等の不都合が生じるようになる。また一方、筒内噴射エンジンでは、シリンダ内へ直接的に燃料が噴射されるため、メイン着火遅れ時間が短くなり過ぎると、燃焼室での吸入空気と燃料との混合時間(予混合時間)として十分な時間を確保することができず、所望の燃焼特性が得られないという不都合が生じる。本実施形態では、図11に示すように、メイン噴射Mnの噴射開始時期(メイン噴射実行時期、タイミングt21)からメイン噴射Mnの燃焼開始時期(メイン着火時期、タイミングt22)までのメイン着火遅れ時間(時間D20)に注目して、上記不都合を回避すべく、この時間D20の検出値が適正な値になる(所定の許容範囲内に収まる)ように、上記インジェクタ27に対する指令値のうち、パイロット噴射Ptの噴射量に関する指令値を可変設定するようにしている。なおここで、メイン着火遅れ時間は、図12にグラフとして示されるように、パイロット噴射Ptの噴射量(ひいてはその燃焼量)が大きくなるほど短くなる。   As described above, if the time (main ignition delay time) from the execution (start) of main injection to the start of combustion (ignition) becomes too long, a large amount of fuel is burnt at once. Inconveniences such as heat generation and eventually noise occur. On the other hand, in the cylinder injection engine, since the fuel is directly injected into the cylinder, if the main ignition delay time becomes too short, the mixing time of the intake air and fuel in the combustion chamber (premixing time) Insufficient time cannot be secured and desired combustion characteristics cannot be obtained. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the main ignition delay time from the injection start timing of the main injection Mn (main injection execution timing, timing t21) to the combustion start timing of the main injection Mn (main ignition timing, timing t22). Paying attention to (time D20), in order to avoid the above inconvenience, pilots among the command values for the injector 27 are set so that the detected value at this time D20 becomes an appropriate value (contains within a predetermined allowable range). A command value related to the injection amount of the injection Pt is variably set. Here, the main ignition delay time becomes shorter as the injection amount (and hence the combustion amount) of the pilot injection Pt increases as shown in the graph of FIG.

本実施形態では、第1の実施形態の図7及び図8の処理に代えて、図13の処理を実行することとする。以下、同図13を参照して、本実施形態の燃焼制御について説明する。なお、この図13に示す一連の処理も、基本的には、ECU80でROMに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で(図3の処理の間隔と同等の周期、又はそれよりも速い周期で)逐次実行される。そして、この図13の処理において用いられる各種パラメータの値も、例えばECU80に搭載されたRAMやEEPROM、あるいはバックアップRAM等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。   In the present embodiment, the process of FIG. 13 is executed instead of the processes of FIGS. 7 and 8 of the first embodiment. Hereinafter, the combustion control of this embodiment will be described with reference to FIG. Note that the series of processing shown in FIG. 13 is also basically performed at a predetermined processing interval (a period equivalent to the processing interval in FIG. (Sequentially). The values of various parameters used in the processing of FIG. 13 are also stored in a storage device such as a RAM, EEPROM, or backup RAM mounted on the ECU 80 as needed, and updated as needed.

同図13に示すように、この一連の処理に際しては、まずステップS41で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度(クランク角センサ71による実測値)、及び運転者によるその時のアクセル操作量(アクセルセンサ72による実測値)、さらにはメイン噴射時期(図11中のタイミングt21、例えば無効噴射期間を加味してインジェクタ27に対する指令値に基づき検出)等を読み込む。そして、続くステップS42では、上記ステップS41で読み込んだ各種パラメータに含まれる所定のパラメータに基づいて(必要に応じて外部負荷による損失等も含めた要求トルクを別途算出して)、メイン着火遅れ時間の基準値DT1(所望の値)を取得する。詳しくは、例えばROM等に格納された所定のマップ(数式でも可)を用いて取得される。そしてこのマップとしては、例えばエンジン回転速度及びアクセル操作量(又は同アクセル操作量に基づいて算出される要求トルク)の各々について、その大きさに応じた上記基準値DT1の適合値(最適値)が、予め実験等により書き込まれたものなどを用いることができる。   As shown in FIG. 13, in this series of processing, first in step S41, predetermined parameters, for example, the engine speed at that time (actually measured value by the crank angle sensor 71) and the accelerator operation amount at that time by the driver ( Further, the main injection timing (timing t21 in FIG. 11, for example, detected based on a command value for the injector 27) is read. In the subsequent step S42, the main ignition delay time is calculated based on the predetermined parameters included in the various parameters read in step S41 (the required torque including the loss due to the external load is separately calculated as necessary). The reference value DT1 (desired value) is acquired. Specifically, it is acquired using, for example, a predetermined map (which may be a mathematical expression) stored in a ROM or the like. As this map, for example, for each of the engine speed and the accelerator operation amount (or the required torque calculated based on the accelerator operation amount), the reference value DT1 conforming value (optimum value) corresponding to the magnitude thereof. However, what has been written in advance through experiments or the like can be used.

続くステップS43では、メイン着火時期(図11中のタイミングt22)を検出する。なお、このメイン着火時期の検出(算出)も、第1の実施形態と同様、時々の筒内圧力(筒内圧センサ28による実測値)を取得しつつ、先の図9の構成と関係式(式1)とに基づいて行われる。   In subsequent step S43, the main ignition timing (timing t22 in FIG. 11) is detected. Note that the detection (calculation) of the main ignition timing is similar to that in the first embodiment, while acquiring the in-cylinder pressure (actually measured value by the in-cylinder pressure sensor 28) and the relational expression ( Based on equation 1).

続くステップS44では、先のステップS41で取得したメイン噴射時期(タイミングt21)とステップS43で算出したメイン着火時期(タイミングt22)とに基づいて、メイン着火遅れ時間の検出値DT2(図11中の時間D20)を算出する。そして、続くステップS45では、先のステップS42で取得した基準値DT1とその検出値DT2との差(絶対値|DT1−DT2|)を所定の判定値TH21と比較して、検出値DT2が所定の許容範囲内に収まっている(|DT1−DT2|≦判定値TH21)か否かを判断する。なお、判定値TH21は、先の第1の実施形態での閾値TH11,TH12の場合(図7のステップS22)に準ずる態様で、あるいは所定の固定値等として設定する。   In the subsequent step S44, based on the main injection timing (timing t21) acquired in the previous step S41 and the main ignition timing (timing t22) calculated in step S43, the detected value DT2 of the main ignition delay time (in FIG. 11). Time D20) is calculated. In the subsequent step S45, the difference (absolute value | DT1-DT2 |) between the reference value DT1 acquired in the previous step S42 and the detected value DT2 is compared with a predetermined determination value TH21, and the detected value DT2 is determined to be predetermined. Is determined to be within the allowable range (| DT1-DT2 | ≦ determination value TH21). The determination value TH21 is set in a manner according to the case of the threshold values TH11 and TH12 (step S22 in FIG. 7) in the first embodiment, or as a predetermined fixed value.

そして、このステップS45で検出値DT2が許容範囲内に収まっていない旨判断された場合には、続くステップS451で、検出値DT2が基準値DT1へ近づくように、パイロット噴射Ptの噴射量に関する指令値(図6(a))を補正する(詳しくは補正係数K21を更新する)。すなわち、検出値DT2が基準値DT1よりも早い(進角側に位置する)場合には、両者を近づけるべくパイロット噴射Ptの噴射量を減量補正し、検出値DT2が基準値DT1よりも遅い(遅角側に位置する)場合には、両者を近づけるべくパイロット噴射Ptの噴射量を増量補正する(図4参照)。そして、この補正係数更新の処理をもって、この一連の処理を終了する。なお、この補正係数K21の更新は、例えば先の第1の実施形態における図8のステップS34に準ずる態様で、同補正係数K21が所定量(所定の変化量)ずつ累積的に増量又は減量(変更)されるかたちで行われる。   If it is determined in step S45 that the detected value DT2 is not within the allowable range, in a subsequent step S451, a command related to the injection amount of the pilot injection Pt is set so that the detected value DT2 approaches the reference value DT1. The value (FIG. 6A) is corrected (specifically, the correction coefficient K21 is updated). That is, when the detection value DT2 is earlier than the reference value DT1 (positioned on the advance side), the injection amount of the pilot injection Pt is corrected to decrease so as to bring them closer together, and the detection value DT2 is later than the reference value DT1 ( If it is located on the retard side), the injection amount of the pilot injection Pt is corrected to increase (see FIG. 4). Then, with this correction coefficient update processing, this series of processing ends. The update of the correction coefficient K21 is, for example, in a manner similar to step S34 of FIG. 8 in the previous first embodiment, and the correction coefficient K21 is cumulatively increased or decreased by a predetermined amount (predetermined change amount). Changed).

他方、上記ステップS44で検出値DT2が許容範囲内に収まっている旨判断された場合には、補正係数K21の更新を行わずに、この図13の一連の処理を終了する。   On the other hand, if it is determined in step S44 that the detected value DT2 is within the allowable range, the series of processes in FIG. 13 is terminated without updating the correction coefficient K21.

この図13の処理によれば、ステップS43で更新される検出値DT2が許容範囲内に収まっていない場合に上記ステップS451の処理が行われることで、補正係数K21が更新される。そのため、同補正係数K21により、先の図3のステップS12でパイロット噴射Ptの噴射量に関する指令値(着火遅れ指令値)が補正されることで、検出値DT2(ひいてはメイン着火遅れ時間)が基準値DT1へ近づけられるようになる。そして、上記図13の処理を繰り返し行うことで、検出値DT2(ひいてはメイン着火遅れ時間)が自動的に許容範囲内に収束されるようになる。   According to the process of FIG. 13, the correction coefficient K21 is updated by performing the process of step S451 when the detection value DT2 updated in step S43 is not within the allowable range. For this reason, the command value (ignition delay command value) related to the injection amount of the pilot injection Pt is corrected in step S12 of FIG. 3 by the correction coefficient K21, so that the detected value DT2 (and thus the main ignition delay time) is the reference. It becomes possible to approach the value DT1. Then, by repeatedly performing the process of FIG. 13, the detection value DT2 (and thus the main ignition delay time) is automatically converged within the allowable range.

以上説明したように、本実施形態に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置及びエンジン制御システムによれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。   As described above, according to the combustion control device and the engine control system of the compression ignition type cylinder injection engine according to the present embodiment, the following excellent effects can be obtained.

(11)メイン噴射Mnによりメイン燃料が噴射されてからそのメイン燃料が着火する(燃焼を開始する)までの時間であるメイン着火遅れ時間を検出するプログラム(着火遅れ時間検出手段、図13のステップS41,S43,S44)と、その検出値に基づいて、パイロット噴射Ptの噴射量に関する指令値(着火遅れ指令値)を可変設定する、より詳しくは補正係数K21を更新する(着火遅れ指令値を補正する)プログラム(着火遅れ時間制御手段、図13のステップS451)と、を備える構成とした。こうした構成であれば、ステップS451でメイン着火遅れ時間を適正な値に制御して、過剰な着火遅れ時間ずれに起因した不都合(騒音や予混合時間不足など)を好適に防止又は抑制することが可能になる。   (11) Program for detecting a main ignition delay time which is a time from when main fuel is injected by main injection Mn until the main fuel is ignited (combustion is started) (ignition delay time detecting means, step of FIG. 13) S41, S43, S44) and a command value (ignition delay command value) regarding the injection amount of pilot injection Pt are variably set based on the detected value, more specifically, the correction coefficient K21 is updated (ignition delay command value is changed). A program for correcting (ignition delay time control means, step S451 in FIG. 13). In such a configuration, the main ignition delay time is controlled to an appropriate value in step S451, and inconveniences (such as noise and insufficient premixing time) caused by excessive ignition delay time can be suitably prevented or suppressed. It becomes possible.

(12)図13のステップS451では、インジェクタ27(燃料噴射弁)に対する指令値のうち、パイロット噴射(単段の事前サブ噴射)の噴射態様に関する指令値、詳しくは噴射量に関する指令値を補正するようにした。こうすることで、メイン着火遅れ時間の制御をより容易且つ的確に行うことが可能になる。   (12) In step S451 of FIG. 13, among the command values for the injector 27 (fuel injection valve), the command value related to the injection mode of pilot injection (single stage preliminary sub-injection), more specifically, the command value related to the injection amount is corrected. I did it. By doing so, it becomes possible to control the main ignition delay time more easily and accurately.

(13)メイン着火遅れ時間を検出するプログラムとして、メイン噴射開始時期を検出するプログラム(噴射時期検出部、図13のステップS41)とメイン着火時期を検出するプログラム(着火時期検出部、図13のステップS43)と、それらプログラムによる各検出値に基づいてメイン着火遅れ時間を算出するプログラム(着火遅れ時間算出部、図13のステップS44)と、を有して構成されるものを用いるようにした。こうした構成であれば、メイン着火遅れ時間の検出を、より容易且つ的確に行うことが可能になる。   (13) As a program for detecting the main ignition delay time, a program for detecting the main injection start timing (injection timing detection unit, step S41 in FIG. 13) and a program for detecting the main ignition timing (ignition timing detection unit, in FIG. 13) Step S43) and a program for calculating the main ignition delay time (ignition delay time calculation unit, step S44 in FIG. 13) based on each detected value by these programs are used. . With such a configuration, it becomes possible to detect the main ignition delay time more easily and accurately.

(14)図13のステップS41では、インジェクタ27に対する指令値に基づいて、メイン噴射開始時期を検出するようにした。こうすることで、メイン噴射開始時期の検出を、より容易且つ的確に行うことが可能になる。   (14) In step S41 of FIG. 13, the main injection start timing is detected based on the command value for the injector 27. This makes it possible to detect the main injection start timing more easily and accurately.

(15)図13のステップS43では、筒内圧センサ28の出力に基づいてメイン着火時期を検出するようにした。こうした構成であれば、実用性の高い構成で、メイン着火時期を高い精度で検出することができる。   (15) In step S43 of FIG. 13, the main ignition timing is detected based on the output of the in-cylinder pressure sensor. With such a configuration, the main ignition timing can be detected with high accuracy with a highly practical configuration.

(16)図13のステップS451では、メイン着火遅れ時間の検出値DT2が所定の基準値(基準値DT1)へ近づくように、パイロット噴射Ptの噴射量に関する指令値(着火遅れ指令値)を可変設定するようにした。詳しくは、図13のステップS45で、検出値DT2が所定の許容範囲(基準値DT1と判定値TH21とで定まる範囲)内に収まっているか否かを判断して、検出値がその許容範囲内に収まっていない場合には、ステップS451で、その検出値を許容範囲内に収める側の方向へ、同パイロット噴射量に関する指令値を補正するようにした。こうした構成であれば、メイン着火遅れ時間(厳密にはその検出値DT2)が許容範囲から出てしまっても、ステップS451の処理により、メイン着火遅れ時間が所定の許容範囲内へ可変制御され、上述の着火遅れ時間ずれに起因した不都合を好適に防止又は抑制することが可能になる。   (16) In step S451 of FIG. 13, the command value (ignition delay command value) regarding the injection amount of pilot injection Pt is varied so that the detection value DT2 of the main ignition delay time approaches the predetermined reference value (reference value DT1). I set it. Specifically, in step S45 of FIG. 13, it is determined whether or not the detection value DT2 is within a predetermined allowable range (a range determined by the reference value DT1 and the determination value TH21), and the detection value is within the allowable range. If not, in step S451, the command value related to the pilot injection amount is corrected in the direction in which the detected value falls within the allowable range. With such a configuration, even if the main ignition delay time (strictly, the detected value DT2) is out of the allowable range, the main ignition delay time is variably controlled within the predetermined allowable range by the process of step S451. It is possible to suitably prevent or suppress inconvenience due to the above-described ignition delay time shift.

(17)図13の一連の処理を、所定条件(例えばエンジン運転中は常時)が成立している間、繰り返し行うプログラムを備える構成とした。こうすることで、メイン着火遅れ時間が自動的に所定の許容範囲内に収束されるようになる。   (17) A series of processes in FIG. 13 is configured to include a program that is repeatedly performed while a predetermined condition (for example, always during engine operation) is established. By doing so, the main ignition delay time is automatically converged within a predetermined allowable range.

(18)上記各プログラムと共に、エンジンシステム内の各種アクチュエータ(図1参照)の作動に基づいてエンジン10に関する所定の制御(トルク制御等)を行うプログラム(エンジン制御手段)を、上記ECU80に搭載して、エンジン制御システムとして、このECU80の他に、各種センサ及びアクチュエータ(図1参照)をさらに備える構成とした。こうした構成では、上述のように燃焼特性が改善されることで、より信頼性の高いエンジン制御を行うことが可能になる。   (18) A program (engine control means) for performing predetermined control (torque control or the like) related to the engine 10 based on the operation of various actuators (see FIG. 1) in the engine system is mounted on the ECU 80 together with the above programs. In addition to the ECU 80, the engine control system further includes various sensors and actuators (see FIG. 1). In such a configuration, the combustion characteristics are improved as described above, so that more reliable engine control can be performed.

(第3の実施形態)
次に、本発明における第3の実施形態について説明する。本実施形態の装置及びシステムも、基本的な構成は先の図1に示した第1の実施形態の構成に準ずるため、共通の構成及び動作に関する説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. Since the basic configuration of the apparatus and system of the present embodiment is similar to the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, the description regarding the common configuration and operation is omitted.

本実施形態では、メイン噴射の実着火時期が目標着火時期に一致するよう着火時期フィードバック制御を実施する構成としており、メイン噴射の実着火時期と目標着火時期との偏差に基づいて、同メイン噴射の噴射時期を制御する。そして、かかる着火時期フィードバック制御において、メイン噴射の着火時期偏差が所定値以上である場合、あるいは同着火時期偏差に基づいて算出される噴射時期フィードバック制御量が所定値以上である場合に、パイロット噴射の噴射量に関して補正を実施する。   In this embodiment, the ignition timing feedback control is performed so that the actual ignition timing of the main injection coincides with the target ignition timing. Based on the deviation between the actual ignition timing of the main injection and the target ignition timing, Control the injection timing. In such ignition timing feedback control, when the ignition timing deviation of the main injection is greater than or equal to a predetermined value, or when the injection timing feedback control amount calculated based on the ignition timing deviation is greater than or equal to the predetermined value, pilot injection The correction is performed with respect to the injection amount.

図14は、本実施形態における燃料噴射制御処理の処理手順を示すフローチャートであり、図14に示す一連の処理は、基本的には、ECU80でROMに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定処理間隔で(図3の処理の間隔と同等の周期、又はそれよりも速い周期で)逐次実行される。なお、図示は省略するが、別の演算処理により、都度のエンジン運転状態(アクセル操作量やエンジン回転速度)に基づいてメイン噴射量とパイロット噴射量とが算出されるようになっている。   FIG. 14 is a flowchart showing the processing procedure of the fuel injection control process in the present embodiment. The series of processes shown in FIG. 14 is basically executed by the ECU 80 executing a program stored in the ROM. Sequentially executed at a predetermined processing interval (with a cycle equal to or faster than the processing interval of FIG. 3). Although illustration is omitted, the main injection amount and the pilot injection amount are calculated based on the engine operating state (accelerator operation amount and engine rotation speed) by different calculation processing.

図14において、ステップS51ではメイン噴射の実着火時期を検出する。なお、この実着火時期の検出(算出)は、第1の実施形態におけるメイン着火時期の検出値(t10)と同様、時々の筒内圧力(筒内圧センサ28による実測値)を取得しつつ、先の図9の構成と関係式(式1)とに基づいて行われる。続くステップS52では、メイン噴射の目標着火時期を算出する。このとき、例えば、あらかじめ用意されているマップデータを用い、都度のエンジン回転速度と要求負荷(例えば、アクセル操作量)とに基づいてメイン噴射の目標着火時期が算出される。   In FIG. 14, in step S51, the actual ignition timing of the main injection is detected. Note that the detection (calculation) of the actual ignition timing is similar to the detection value (t10) of the main ignition timing in the first embodiment, while obtaining the in-cylinder pressure (measured value by the in-cylinder pressure sensor 28) from time to time. This is performed based on the configuration of FIG. 9 and the relational expression (formula 1). In the subsequent step S52, a target ignition timing for main injection is calculated. At this time, for example, using the map data prepared in advance, the target ignition timing of the main injection is calculated based on the engine speed and the required load (for example, accelerator operation amount).

また、ステップS53では、メイン噴射の実着火時期と目標着火時期との偏差に基づいてフィードバック制御量としてのメイン噴射時期補正量Kmを算出するとともに、続くステップS54では、メイン噴射時期補正量Kmに基づいてメイン噴射の噴射時期指令値を算出する。フィードバック演算としては、周知のPI演算やPID演算等が用いられる。   In step S53, the main injection timing correction amount Km as a feedback control amount is calculated based on the deviation between the actual ignition timing of the main injection and the target ignition timing, and in the subsequent step S54, the main injection timing correction amount Km is calculated. Based on this, an injection timing command value for main injection is calculated. As the feedback calculation, a known PI calculation, PID calculation, or the like is used.

ここで、メイン噴射について実着火時期が目標着火時期よりも遅角側にあれば、メイン噴射時期補正量Kmとしてメイン噴射時期を進角側に移行させるための補正量が設定される。また、実着火時期が目標着火時期よりも進角側にあれば、メイン噴射時期補正量Kmとしてメイン噴射時期を遅角側に移行させるための補正量が設定される。例えば、噴射時期補正量Kmが噴射時期を進角補正するものであれば、Km値として負の値が設定され、噴射時期補正量Kmが噴射時期を遅角補正するものであれば、Km値として正の値が設定される。   Here, if the actual ignition timing of the main injection is on the retard side of the target ignition timing, a correction amount for shifting the main injection timing to the advance side is set as the main injection timing correction amount Km. If the actual ignition timing is closer to the advance side than the target ignition timing, a correction amount for shifting the main injection timing to the retard side is set as the main injection timing correction amount Km. For example, if the injection timing correction amount Km is to advance the injection timing, a negative value is set as the Km value. If the injection timing correction amount Km is to correct the injection timing, the Km value is set. Is set to a positive value.

その後、ステップS55では、ステップS53で算出したメイン噴射時期補正量Km(フィードバック補正量)の絶対値が所定の閾値THx以上であるか否かを判定する。このとき、閾値THxは、その時々におけるメイン噴射の目標着火時期に基づいて設定される。ただし、閾値THxを固定値とすることも可能である。   Thereafter, in step S55, it is determined whether or not the absolute value of the main injection timing correction amount Km (feedback correction amount) calculated in step S53 is greater than or equal to a predetermined threshold value THx. At this time, the threshold value THx is set based on the target ignition timing of the main injection at that time. However, the threshold value THx can be a fixed value.

そして、|Km|≧THxである場合、ステップS56に進み、メイン噴射時期補正量Kmに基づいてパイロット噴射に関する噴射量補正を実行する。このとき、既に設定済みのパイロット噴射量が減量補正又は増量補正されて噴射量指令値が算出される。この噴射量補正について具体的には、メイン噴射時期補正量Kmが負値(実着火時期が目標よりも遅く、進角補正する値)であれば、パイロット噴射量が増量補正される。また、メイン噴射時期補正量Kmが正値(実着火時期が目標よりも早く、遅角補正する値)であれば、パイロット噴射量が減量補正される。   If | Km | ≧ THx, the process proceeds to step S56, and injection amount correction related to pilot injection is executed based on the main injection timing correction amount Km. At this time, the already set pilot injection amount is corrected to decrease or increase, and the injection amount command value is calculated. Specifically, with regard to this injection amount correction, if the main injection timing correction amount Km is a negative value (the actual ignition timing is later than the target and a value for advance correction), the pilot injection amount is corrected to increase. Further, if the main injection timing correction amount Km is a positive value (the actual ignition timing is earlier than the target and the value for delay correction), the pilot injection amount is corrected to decrease.

その後、ステップS57では、メイン噴射に関する指令値データ(上述した噴射時期指令値を含む)と、パイロット噴射に関する指令値データ(上述した噴射量指令値を含む)とに基づいてメイン噴射とパイロット噴射とを実行する。   Thereafter, in step S57, main injection and pilot injection are performed based on command value data (including the above-described injection timing command value) related to main injection and command value data (including the above-described injection amount command value) related to pilot injection. Execute.

ステップS55において、|Km|<THxである場合には、メイン噴射時期補正量Kmに基づくパイロット噴射の噴射量補正が実行されることなく、メイン噴射及びパイロット噴射がそれぞれ実行される。   In step S55, if | Km | <THx, the main injection and the pilot injection are performed without executing the injection amount correction of the pilot injection based on the main injection timing correction amount Km.

なお、メイン噴射時期補正量Km(フィードバック補正量)に代えて、メイン噴射の着火時期偏差(=実着火時期−目標着火時期)に基づいてパイロット噴射量の補正の要否を判定することも可能である。すなわち、メイン噴射の着火時期偏差が所定値以上である旨判定された場合に、パイロット噴射量の増量補正又は減量補正を実行する。このとき、メイン噴射の着火時期偏差が、実着火時期が目標よりも遅いことに相当するものであれば、パイロット噴射量を増量し、実着火時期が目標よりも早いことに相当するものであれば、パイロット噴射量を減量する。   Instead of the main injection timing correction amount Km (feedback correction amount), it is also possible to determine whether or not the pilot injection amount needs to be corrected based on the ignition timing deviation of the main injection (= actual ignition timing−target ignition timing). It is. That is, when it is determined that the ignition timing deviation of the main injection is greater than or equal to a predetermined value, the pilot injection amount increase correction or decrease correction is executed. At this time, if the deviation in the ignition timing of the main injection corresponds to the actual ignition timing being later than the target, the pilot injection amount should be increased and the actual ignition timing to be earlier than the target. If so, the pilot injection amount is reduced.

以上第3の実施形態では、パイロット噴射量の増量補正又は減量補正によって、メイン噴射の実着火時期を早くしたり遅くしたりすることができる。したがって、メイン噴射の着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量が大きい状態であってもそれを小さくすることができる。これにより、エンジンの燃焼特性、特にメイン噴射による供給燃料の着火時期に関する燃焼特性を改善することができる。   As described above, in the third embodiment, the actual ignition timing of the main injection can be advanced or delayed by increasing or decreasing the pilot injection amount. Therefore, even if the ignition timing deviation of the main injection or the ignition timing feedback control amount is large, it can be reduced. Thereby, it is possible to improve the combustion characteristics of the engine, particularly the combustion characteristics related to the ignition timing of the supplied fuel by the main injection.

メイン噴射時期補正量Km(フィードバック補正量)を大小比較するための閾値THxをメイン噴射の目標着火時期に基づいて設定する構成としたため、都度のエンジン運転状態等に応じてメイン噴射の目標着火時期が変更されたとしても、都度適正な燃焼特性を実現できる。   Since the threshold value THx for comparing the main injection timing correction amount Km (feedback correction amount) is set based on the target ignition timing of the main injection, the target ignition timing of the main injection is determined according to the engine operating state etc. Even if is changed, appropriate combustion characteristics can be realized each time.

ここで、メイン噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更する場合に、その進遅角方向と同じ方向にパイロット噴射の実行時期を変更するとよい(上述した図10を参照のこと)。この場合、例えば、メイン噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけ、パイロット噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更することが望ましい。   Here, when the execution timing of the main injection is changed to the advance angle side or the retard angle side, the execution timing of the pilot injection may be changed in the same direction as the advance / retard angle direction (see FIG. 10 described above). . In this case, for example, it is desirable to change the execution timing of pilot injection to the advance side or the retard side by the same amount as the advance amount or the retard side change amount of the main injection execution timing.

本構成によれば、パイロット噴射とメイン噴射との間隔(噴射インターバル)を所望の間隔に保持することができ、パイロット噴射の実行に伴いインジェクタ27内部で圧力変動が生じる場合においてその圧力変動によるメイン噴射量の変動を抑制できる。メイン噴射時期を遅角させる場合も同様である。   According to this configuration, the interval between the pilot injection and the main injection (injection interval) can be maintained at a desired interval. Variations in the injection amount can be suppressed. The same applies when retarding the main injection timing.

これにより、パイロット噴射とメイン噴射とが共に実行される場合においてメイン噴射の着火時期を制御するために同メイン噴射の実行時期が変更されたとしても、メイン噴射量を適正に制御でき、安定した燃料噴射制御を実現できる。また、メイン噴射実行時期の進角側又は遅角側の変更量と同じ量だけパイロット噴射の実行時期を進角側又は遅角側に変更する場合、エンジン運転条件ごとにインターバルを設定する必要がないため、制御を簡易に実施できるという効果も実現できる。   As a result, even when the pilot injection and the main injection are executed together, the main injection amount can be properly controlled and stabilized even if the execution timing of the main injection is changed to control the ignition timing of the main injection. Fuel injection control can be realized. In addition, when changing the execution timing of pilot injection to the advance side or the retard side by the same amount as the advance amount or retard side change amount of the main injection execution timing, it is necessary to set an interval for each engine operating condition. Therefore, the effect that the control can be easily performed can be realized.

(他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・図7の処理において、図8のステップS32の処理に準ずる処理を、図7のステップS24での補正係数K11の更新処理に先立って行い、更新予定の値が所定の許容範囲(第1許容範囲)内に収まっていない場合、すなわち更新すると補正係数K11が許容範囲から出てしまう場合には、同ステップS24での補正係数K11の更新処理は行わないように構成してもよい。この場合、ステップS24の処理に先立ってステップS32の処理に準ずる処理を行うプログラムが、「許可条件判断手段」に相当する。   In the process of FIG. 7, a process similar to the process of step S32 of FIG. 8 is performed prior to the update process of the correction coefficient K11 in step S24 of FIG. If the correction coefficient K11 is out of the allowable range when updated, the correction coefficient K11 may not be updated in step S24. In this case, a program that performs a process similar to the process of step S32 prior to the process of step S24 corresponds to the “permission condition determination unit”.

また、補正係数K11の更新処理を禁止まではせず、所定の条件が成立する(例えば更新予定の値が第1許容範囲内に収まる)まで更新処理を制限する(例えば更新量を少なくする)ようにしてもよい。こうすることで、過剰な補正に起因した燃焼特性の悪化(騒音等)がより確実に防止又は抑制されるようになる。   Further, the update process of the correction coefficient K11 is not prohibited, and the update process is limited (for example, the update amount is reduced) until a predetermined condition is satisfied (for example, the scheduled update value falls within the first allowable range). You may do it. By doing so, deterioration of combustion characteristics (noise, etc.) due to excessive correction can be prevented or suppressed more reliably.

またこの場合、図7のステップS24での補正係数K11の更新に先立って行う判断処理は、上記の判断処理(ステップS32の処理に準ずる処理)に限られず、用途等に応じて最適な所定の許可条件の成否を判断する処理とすることができる。   Further, in this case, the determination process performed prior to the update of the correction coefficient K11 in step S24 in FIG. 7 is not limited to the above determination process (a process similar to the process in step S32), and an optimum predetermined value according to the application or the like. It can be set as the process which judges the success or failure of permission conditions.

・図8の処理は行わず、図7の処理において、図7のステップS24の処理に先立って、ステップS23で用いた許容範囲(閾値TH11〜閾値TH12)よりも広い所定範囲内にメイン着火時期が収まっているか否かを判断するようにして、その範囲内にメイン着火時期が収まっている場合には、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さいとして、図7のステップS24の処理(第1の制御)を行ってメイン着火時期を目標値へ近づける一方で、その範囲内にメイン着火時期が収まっていない場合には、その時のメイン着火時期と目標値との差が十分小さくないとして、図7のステップS24の処理を行う(ただし必要に応じて補正係数K11の更新量を制限する)とともに図8のステップS34の処理も行って(すなわち第2の制御を行って)メイン着火時期を目標値へ近づけるようにしてもよい。この場合には、上記制御に係る一連の処理を行うプログラムが「制御手段」に相当する。こうした構成であれば、過剰な制御ずれに起因した燃焼特性の悪化(騒音等)を好適に防止又は抑制することが可能になる。   8 is not performed. In the process of FIG. 7, prior to the process of step S24 of FIG. 7, the main ignition timing falls within a predetermined range wider than the allowable range (threshold value TH11 to threshold value TH12) used in step S23. If the main ignition timing falls within the range, it is determined that the difference between the main ignition timing at that time and the target value is sufficiently small, and step S24 in FIG. While processing (first control) is performed to bring the main ignition timing closer to the target value, if the main ignition timing is not within that range, the difference between the main ignition timing and the target value at that time is sufficiently small If not, the process of step S24 in FIG. 7 is performed (however, the update amount of the correction coefficient K11 is limited if necessary) and the process of step S34 in FIG. Control is performed) may be closer to the main ignition timing to the target value. In this case, a program for performing a series of processes related to the control corresponds to a “control unit”. With such a configuration, it becomes possible to suitably prevent or suppress deterioration in combustion characteristics (noise, etc.) due to excessive control deviation.

・上記各実施形態における補正係数K11,K12,K21の更新態様は、上記の態様の限られず任意である。例えばプログラムの簡素化を図るべく、固定の変化量ずつ累積的に変化させるようにしてもよい。   The update mode of the correction coefficients K11, K12, and K21 in the above embodiments is not limited to the above mode and is arbitrary. For example, in order to simplify the program, it may be changed cumulatively by a fixed change amount.

・上記各実施形態では、筒内圧センサを各シリンダに対して設けるようにしたが、このセンサを一部のシリンダ(例えば1つのシリンダ)だけに設け、他のシリンダについてはそのセンサ出力に基づく推定値を用いるようにしてもよい。なお、上記筒内圧センサを全てのシリンダには設けずに一部のシリンダだけに設ける場合には、筒内圧センサを設けたシリンダで求めた筒内圧力の実測値を用いて他のシリンダの筒内圧力を推定するような構成とすることが有効である。こうすることで、センサの数や演算負荷を極力抑えつつ、多くのシリンダについて、その筒内圧力を測定することができるようになる。   In each of the above embodiments, the in-cylinder pressure sensor is provided for each cylinder, but this sensor is provided only for some cylinders (for example, one cylinder), and other cylinders are estimated based on the sensor output. A value may be used. If the cylinder pressure sensor is not provided in all cylinders but only in some cylinders, the cylinder pressures of other cylinders are measured using the measured values of cylinder pressures obtained with the cylinders with cylinder pressure sensors. It is effective to adopt a configuration that estimates the internal pressure. By doing so, the in-cylinder pressure of many cylinders can be measured while suppressing the number of sensors and calculation load as much as possible.

・また、筒内圧センサを全く設けずに他のパラメータから筒内圧力を推定するようにしてもよい。例えばシリンダ12内の圧力(筒内圧力)は一般に、1燃焼サイクル中で、図15に示すように変化する。すなわち筒内圧力は、TDC(上死点)近傍で最も高くなり、少なくともTDC近辺ではその圧力ピーク(極大点)から離れるほど小さくなる。こうしたクランク角度と共に、筒内圧力に影響を与えるその他のパラメータ(特に影響の大きいものを任意に抜粋)の値で定義される状態ごとにその状態に応じた筒内圧力を関連付けてマップ化するなどすれば、そのマップ化されたパラメータの各値に基づいて、筒内圧力を推定することが可能になる。ちなみに、筒内圧力が大きくなるほど、燃料が燃焼して発生する単位燃料量あたりの熱量である燃焼率(燃焼し易さに相当)も大きくなる。   In addition, the in-cylinder pressure may be estimated from other parameters without providing the in-cylinder pressure sensor at all. For example, the pressure in the cylinder 12 (cylinder pressure) generally changes as shown in FIG. 15 in one combustion cycle. That is, the in-cylinder pressure becomes the highest in the vicinity of TDC (top dead center), and decreases at a distance from the pressure peak (maximum point) at least in the vicinity of TDC. Along with such a crank angle, the in-cylinder pressure corresponding to each state is mapped for each state defined by the values of other parameters that affect the in-cylinder pressure (particularly those that have a large effect). Then, the in-cylinder pressure can be estimated based on each value of the mapped parameter. Incidentally, as the in-cylinder pressure increases, the combustion rate (corresponding to the ease of combustion), which is the amount of heat per unit fuel amount generated by burning the fuel, also increases.

・上記第1の実施形態においては、許容範囲をより適切な範囲に設定すべく、閾値TH11,TH12を時間単位で記憶装置に用意しておき、ステップS22で、クランク角度単位に変換するようにした。しかしこれに限られず、最初からクランク角度単位で閾値TH11,TH12を用意しておくようにしてもよい。こうすることで、クランク角度単位への変換処理を割愛することが可能になる。   In the first embodiment, in order to set the allowable range to a more appropriate range, threshold values TH11 and TH12 are prepared in the storage device in units of time, and converted into units of crank angle in step S22. did. However, the present invention is not limited to this, and thresholds TH11 and TH12 may be prepared in units of crank angle from the beginning. By doing so, it is possible to omit the conversion processing to the crank angle unit.

また、熱発生率のデータ推移(いわゆる波形)は、図16に示すように、エンジン負荷(例えばトルク制御において各種アクチュエータの指令値を決める基となる要求トルクとして検出)に応じて変化する。すなわち、高負荷時には、図中の実線L31にて示されるように、メイン着火時期で熱発生率の急峻な変化(増大側への変化)が見られるが、低負荷時には、その変化が緩やかになる。したがって、低負荷時には、メイン着火時期を高い精度で検出することが困難になる。このため、上記閾値TH11,TH12を、その時のエンジン負荷に基づいて可変設定する、例えばエンジン負荷が低いほど許容範囲を広くする構成なども有効である。なお、第2の実施形態のメイン着火遅れ時間に関する許容範囲についても、同様のことがいえる。   Further, as shown in FIG. 16, the data transition (so-called waveform) of the heat release rate changes according to the engine load (for example, detected as a required torque that is a basis for determining command values of various actuators in torque control). That is, when the load is high, as shown by the solid line L31 in the figure, a rapid change in the heat generation rate is observed at the main ignition timing (change to the increase side), but at a low load, the change is gentle. Become. Therefore, it becomes difficult to detect the main ignition timing with high accuracy at low load. Therefore, it is also effective to variably set the thresholds TH11 and TH12 based on the engine load at that time, for example, a configuration in which the allowable range is widened as the engine load is lower. The same applies to the allowable range related to the main ignition delay time of the second embodiment.

・上記各実施形態では、通常制御を行うべきでないと判断した場合には、次の制御として、インジェクタ27に対する指令値のうち、パイロット噴射量に関する指令値を補正(変更)することによって、メイン着火時期やメイン着火遅れ時間を可変制御するようにした。しかしこれに限られず、別のパラメータによって、これらを可変制御するようにしてもよい。例えば同じ事前サブ噴射の噴射態様でも、噴射量以外のパラメータ、すなわち噴射段数(パイロット噴射のほかにプレ噴射等も含ませるなど)や、噴射時期、噴射インターバル等に関する指令値を補正(変更)するようにしてもよい。   In each of the above embodiments, when it is determined that normal control should not be performed, main ignition is performed by correcting (changing) the command value related to the pilot injection amount among the command values for the injector 27 as the next control. The timing and main ignition delay time are variably controlled. However, the present invention is not limited to this, and these may be variably controlled by another parameter. For example, even with the same prior sub-injection mode, parameters other than the injection amount, that is, command values related to the number of injection stages (including pre-injection in addition to pilot injection, etc.), injection timing, injection interval, etc. are corrected (changed). You may do it.

・また、インジェクタ27以外のアクチュエータに対する指令値を、メイン着火時期やメイン着火遅れ時間を可変とする第2指令値や着火遅れ指令値として用いるようにしてもよい。基本的には、メイン噴射時の燃焼率(燃焼室16での燃料の着火し易さ)に係る指令値であれば任意のものを第2指令値や着火遅れ指令値として採用することができる。   Further, the command value for the actuators other than the injector 27 may be used as a second command value or an ignition delay command value in which the main ignition timing and the main ignition delay time are variable. Basically, any command value related to the combustion rate during the main injection (ease of fuel ignition in the combustion chamber 16) can be adopted as the second command value or the ignition delay command value. .

例えば着火時の筒内温度に作用する指令値、あるいは着火時の筒内圧力に作用する指令値を用いることができる。そして、吸気温度を可変制御する場合には、前述のように、バイパス弁61cの状態(選択経路や弁開度)を可変とする指令値を採用することが有効である。また、本発明の適用対象とするシステム構成が変更され、そのシステム内に同様の弁がある場合には、その弁の状態を可変とする指令値を用いることもできる。すなわち、例えばEGR配管61(吸排気通路の連結路)に代えて、吸気通路や排気通路に分岐通路を形成した構成としてもよい。また、例えばインタークーラ33(EGRクーラ63と同じく冷却装置に相当)に対してバイパス通路(迂回通路)を設けるようにしてもよい。また、2本の分岐通路にも限られず、3本以上の分岐通路を形成するようにしてもよい。さらに、冷却装置の有無以外(例えば配管の種類等)の条件により、それら分岐通路の放熱量を相違させるようにしてもよい。また、分岐通路の流通面積(閉鎖度合)を可変とする際には、閉鎖及び開放の切替えを2値的に行うようにしてもよい。あるいは、排気を吸気側コンプレッサ上流に還流させて低温な不活性ガスを導入する技術(低圧EGR)を適用するようにしてもよい。またさらに、こうしたバイパス通路によらずとも、他の方式で吸気温度を可変制御することもできる。例えばサブラジエータや適宜のヒータ(例えばニクロム線)等を用いて、吸気温度を可変としてもよい。また、直接的に吸気の温度を調整せずに、EGRガスの温度やEGR率を可変とすることで、間接的に吸気の温度を調整するようにしてもよい。なおこの場合も、EGRガスの温度は、例えばサブラジエータや適宜のヒータ等を用いて可変とすることができる。   For example, a command value that affects the in-cylinder temperature at the time of ignition or a command value that affects the in-cylinder pressure at the time of ignition can be used. When the intake air temperature is variably controlled, it is effective to employ a command value that makes the state of the bypass valve 61c (selection path or valve opening) variable as described above. In addition, when the system configuration to which the present invention is applied is changed and there is a similar valve in the system, a command value that makes the state of the valve variable can be used. That is, for example, instead of the EGR pipe 61 (the connection path of the intake / exhaust passage), a branch passage may be formed in the intake passage or the exhaust passage. Further, for example, a bypass passage (a bypass passage) may be provided for the intercooler 33 (corresponding to the cooling device similarly to the EGR cooler 63). Further, the present invention is not limited to two branch paths, and three or more branch paths may be formed. Furthermore, you may make it vary the heat radiation amount of those branch passages by conditions other than the presence or absence of a cooling device (for example, the kind of piping etc.). Further, when the distribution area (degree of closure) of the branch passage is variable, switching between closing and opening may be performed in a binary manner. Alternatively, a technique (low pressure EGR) that introduces a low-temperature inert gas by returning the exhaust gas upstream of the intake side compressor may be applied. Furthermore, the intake air temperature can be variably controlled by other methods without using the bypass passage. For example, the intake air temperature may be variable using a sub-radiator, an appropriate heater (for example, nichrome wire), or the like. In addition, the temperature of the intake air may be indirectly adjusted by changing the temperature of the EGR gas or the EGR rate without directly adjusting the temperature of the intake air. Also in this case, the temperature of the EGR gas can be made variable by using, for example, a sub-radiator or an appropriate heater.

着火時の筒内圧力に係るパラメータとしては、例えば近年開発されている偏心クランク軸等による可変圧縮比機構を備えるエンジンであれば、その機構の駆動量に関する指令値などを採用することができる。またこの他にも、例えば対象シリンダに対する吸気充填効率に係るパラメータ(例えば新気量など)に作用する指令値などが有効であり、その中でも対象シリンダに対する吸気の圧力(吸気圧力)に作用する指令値を用いることが特に有効である。なお、吸気圧力を可変制御する場合には、例えば過給量を可変とする過給器等を通じて、対象シリンダに対する吸気の過給量を可変とする指令値を用いることが有効である。そして、過給量を可変とする装置(過給器)としては、例えば幾何学的な機構で過給圧(厳密にいえばタービンの回転による過給量)を可変とする可変ノズル機構等をターボチャージャに装着した可変ジオメトリ機構付きターボチャージャや、電動式アシストモータを備えるターボチャージャ、コンプレッサの上流側又は下流側に補助コンプレッサを備えるターボチャージャなどを用いることが有効である。   As the parameter related to the in-cylinder pressure at the time of ignition, for example, an engine having a variable compression ratio mechanism that has been developed recently, such as an eccentric crankshaft, can employ a command value related to the drive amount of the mechanism. In addition, for example, a command value that acts on a parameter (for example, a fresh air amount) related to the intake charging efficiency for the target cylinder is effective, and among them, a command that affects the intake pressure (intake pressure) for the target cylinder. It is particularly effective to use a value. When the intake pressure is variably controlled, it is effective to use a command value that makes the intake air supercharging amount variable, for example, through a supercharger that makes the supercharging amount variable. As a device (supercharger) that makes the supercharging amount variable, for example, a variable nozzle mechanism that makes the supercharging pressure (strictly speaking, the supercharging amount by the rotation of the turbine) variable by a geometric mechanism, etc. It is effective to use a turbocharger with a variable geometry mechanism attached to the turbocharger, a turbocharger equipped with an electric assist motor, a turbocharger equipped with an auxiliary compressor upstream or downstream of the compressor, and the like.

また、グロープラグ等からなる着火補助装置の駆動量に関する指令値を用いることも有効である。グロープラグは、シリンダ内の所定部位に設けられた発熱体を熱してシリンダ内の雰囲気を局所的に高温にする電気ヒータであり、一般にディーゼルエンジン等において始動時の着火を補助するために用いられている。このため、こうした構成の実用性は高い。また近年、シリンダ内の雰囲気を局所的に、レーザ等の電磁的な作用によりにエネルギーレベル増大側に変化させて着火を生じ易くする着火補助装置なども検討されている。そのため、こうした着火補助装置を採用するようにしてもよい。   It is also effective to use a command value relating to the drive amount of the ignition assist device composed of a glow plug or the like. A glow plug is an electric heater that heats a heating element provided at a predetermined part in a cylinder to locally raise the atmosphere in the cylinder, and is generally used to assist ignition at the start of a diesel engine or the like. ing. For this reason, the practicality of such a configuration is high. In recent years, an ignition auxiliary device that makes it easy to generate ignition by locally changing the atmosphere in the cylinder to the energy level increasing side by electromagnetic action of a laser or the like has been studied. Therefore, you may make it employ | adopt such an ignition assistance apparatus.

またこの他にも、例えばスワール制御弁の弁開度や、燃料ポンプ43の吐出量、さらには可変バルブ装置によるバルブタイミングやバルブリフト量等の可変制御によって、燃焼率を所望の値に制御するようにしてもよい。   In addition to this, for example, the combustion rate is controlled to a desired value by variable control of the valve opening of the swirl control valve, the discharge amount of the fuel pump 43, and the valve timing and valve lift amount by the variable valve device. You may do it.

さらに、上述の事前サブ噴射の噴射態様に関する指令値も含め、上記各種指令値を適宜に組み合わせたものを、メイン着火時期やメイン着火遅れ時間を可変とする第2指令値や着火遅れ指令値として用いるようにしてもよい。そしてこの場合には、例えば燃焼率に係る指令値として複数種の指令値を予め用意しておく構成なども有効である。すなわち、図8のステップS34や図13のステップS451、あるいは図8のステップS351では、その時のエンジン運転条件に基づいてそれら複数種の指令値のうちの一部(1つ又は複数)を選択するとともに、その選択された1乃至複数の指令値について上述の補正を行う構成などが有効である。   Further, a combination of the above-mentioned various command values including the command value related to the injection mode of the above-described preliminary sub-injection is appropriately used as the second command value and the ignition delay command value that make the main ignition timing and the main ignition delay time variable. You may make it use. In this case, for example, a configuration in which a plurality of types of command values are prepared in advance as command values related to the combustion rate is also effective. That is, in step S34 in FIG. 8, step S451 in FIG. 13, or step S351 in FIG. 8, some (one or more) of these plural types of command values are selected based on the engine operating conditions at that time. In addition, a configuration in which the above-described correction is performed on the selected one or more command values is effective.

・上記各実施形態では、筒内圧力に基づいてメイン着火時期を検出するようにした。しかしこれに限られず、筒内温度や筒内ガス組成を測定するセンサをシリンダに設け、そのセンサ出力に基づいて、熱発生率、ひいてはメイン着火時期を検出する構成などが考えられる。また、所定の吸気パラメータ(例えば吸気温度や、吸気圧力、吸気成分情報等)及び排気パラメータ(例えば排気温度や、排気圧力、排気成分情報等)の少なくとも1つに基づいて、熱発生率、ひいてはメイン着火時期を検出(例えばマップ推定)する構成なども可能である。   In each of the above embodiments, the main ignition timing is detected based on the in-cylinder pressure. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which a sensor for measuring the in-cylinder temperature and the in-cylinder gas composition is provided in the cylinder, and the heat generation rate and thus the main ignition timing is detected based on the sensor output. Further, based on at least one of predetermined intake parameters (for example, intake temperature, intake pressure, intake component information, etc.) and exhaust parameters (for example, exhaust temperature, exhaust pressure, exhaust component information, etc.), the heat generation rate, and thus A configuration for detecting the main ignition timing (for example, map estimation) is also possible.

また、第2の実施形態では、図13のステップS41で、インジェクタ27に対する指令値に基づいて、メイン噴射開始時期を検出するようにした。しかしメイン噴射開始時期の検出態様は、このような態様に限られず任意であり、例えば指令値を決める際に参照するエンジン運転状態等(指令値の相当値)を、上記指令値の代わりに用いるようにしてもよい。また、燃料噴射弁(インジェクタ27)の動作状態を示すパラメータに基づいて検出を行うようにしてもよい。例えばニードル27b(図2)のリフト量を測定するセンサを燃料噴射弁(インジェクタ27)に設け、そのセンサ出力に基づいて、メイン噴射開始時期を検出する構成などが考えられる。あるいは、燃料噴射に伴うレール圧力の変動度合に基づいてメイン噴射開始時期を検出する構成や、より検出精度を高めるべくインジェクタ27自体(又はその近傍)に燃圧センサを設け、同インジェクタ27の燃料噴射に伴う燃料圧力の変動度合に基づいてメイン噴射開始時期を検出する構成なども考えられる。   In the second embodiment, the main injection start timing is detected based on the command value for the injector 27 in step S41 of FIG. However, the detection mode of the main injection start timing is not limited to such a mode, and is arbitrary. For example, an engine operation state or the like (equivalent value of the command value) referred to when determining the command value is used instead of the command value. You may do it. Alternatively, detection may be performed based on a parameter indicating the operating state of the fuel injection valve (injector 27). For example, a configuration is conceivable in which a sensor for measuring the lift amount of the needle 27b (FIG. 2) is provided in the fuel injection valve (injector 27) and the main injection start timing is detected based on the sensor output. Alternatively, a configuration in which the main injection start timing is detected based on the degree of variation in rail pressure due to fuel injection, or a fuel pressure sensor is provided in the injector 27 itself (or in the vicinity thereof) in order to improve detection accuracy, and the fuel injection of the injector 27 is performed. A configuration is also conceivable in which the main injection start timing is detected based on the degree of fluctuation of the fuel pressure accompanying the.

また、第2の実施形態では、メイン噴射開始時期とメイン着火時期とに基づいて、メイン着火遅れ時間を検出するようにした。しかしこれに限られず、例えば所定の吸気パラメータ(例えば吸気温度や、吸気圧力、吸気成分情報等)に基づいて、メイン着火遅れ時間を直接的に検出(例えばマップ推定)する構成なども可能である。   In the second embodiment, the main ignition delay time is detected based on the main injection start timing and the main ignition timing. However, the present invention is not limited to this. For example, a configuration in which main ignition delay time is directly detected (for example, map estimation) based on predetermined intake parameters (for example, intake temperature, intake pressure, intake component information, etc.) is also possible. .

なお、上記各センサ(筒内温度検出用センサや、筒内ガス組成検出用センサ、ニードルリフト量検出用センサ、インジェクタ近傍の燃圧センサ等)は、現状においてはまだ十分なセンサ寿命等が得られず実用化には至っていない(ただし試験等では使用されているものもある)ものの、将来的には、実用化される(市販の自動車等に搭載される)可能性がある。   Each of the above sensors (in-cylinder temperature detection sensor, in-cylinder gas composition detection sensor, needle lift amount detection sensor, fuel pressure sensor in the vicinity of the injector, etc.) still has a sufficient sensor life. Although it has not yet been put into practical use (although some are used in tests, etc.), there is a possibility that it will be put into practical use (installed in commercially available automobiles, etc.) in the future.

・上記各実施形態及び変形例において検出対象とした各タイミング及び時間(メイン噴射開始時期、メイン着火時期、メイン着火遅れ時間等)は、そのタイミングや時間に相関するパラメータで代用することができる。具体的には、例えば熱発生率の波形中の所定ポイント(特にメイン燃焼中の所定ポイント)を示すタイミング、すなわち極大点・極小点(データ値の変化の向きが正から負又は負から正へ変わるタイミング)や、所定期間においてデータ値が最大又は最小となるタイミング、データ値が正側又は負側に急変する(又は安定する)タイミング、データ値が所定閾値を超えた(又は下回った)タイミング(例えばゼロクロス点)等で代用することができる。   The timings and times (main injection start timing, main ignition timing, main ignition delay time, etc.) targeted for detection in each of the above embodiments and modifications can be substituted with parameters that correlate with the timing and time. Specifically, for example, a timing indicating a predetermined point (particularly, a predetermined point during main combustion) in the waveform of the heat generation rate, that is, a maximum point / minimum point (the direction of change of the data value from positive to negative or from negative to positive) Timing when the data value becomes maximum or minimum in a predetermined period, timing when the data value suddenly changes (or stabilizes) to the positive side or negative side, timing when the data value exceeds (or falls below) a predetermined threshold value (For example, a zero cross point) can be substituted.

・上記実施形態では、エンジンの1燃焼サイクル中に実行される複数回の燃料噴射(多段噴射)として、メイン噴射とそれよりも少量のパイロット噴射とを実行する事例を説明したが、これ以外に、1燃焼サイクル中に各々同量の燃料噴射を複数回実行する構成であってもよい。かかる構成において、複数回の燃料噴射のうち2回目以降の燃料噴射である特定噴射について燃料の着火時期を目標に収束させるべく着火時期フィードバック制御を実行する。そして、特定噴射について実着火時期とその目標との着火時期偏差(又は同偏差に基づき算出される着火時期フィードバック制御量)が所定値以上であることを判定し、着火時期偏差又は着火時期フィードバック制御量のいずれかが所定値以上である旨判定された場合に、特定噴射の直前の前噴射について噴射量を変更するとよい。詳細は、第3の実施形態で説明したとおりである。   In the above embodiment, an example in which main injection and a smaller amount of pilot injection are executed as a plurality of fuel injections (multi-stage injection) executed during one combustion cycle of the engine has been described. The configuration may be such that the same amount of fuel injection is executed a plurality of times during one combustion cycle. In such a configuration, the ignition timing feedback control is executed to converge the fuel ignition timing to the target for the specific injection that is the second and subsequent fuel injections among the plurality of fuel injections. Then, it is determined that the ignition timing deviation between the actual ignition timing and the target for the specific injection (or the ignition timing feedback control amount calculated based on the deviation) is a predetermined value or more, and the ignition timing deviation or ignition timing feedback control is performed. When it is determined that any of the amounts is equal to or greater than a predetermined value, the injection amount may be changed for the previous injection immediately before the specific injection. Details are as described in the third embodiment.

・図1に示したシステム構成は、あくまで本発明の適用可能な構成の一例であり、圧縮着火式筒内噴射エンジン(混合圧縮着火のPCCIエンジンやHCCIエンジン等も含む)の制御システムであれば、図1の構成を適宜に変更した場合にも、基本的には上記各実施形態と同様にして、本発明を適用することができる。例えば上記各実施形態では、図2に示すような構造のインジェクタ27を採用するようにしたが、燃料噴射弁の構造は用途等に応じて任意のものを選択することができる。すなわち電磁ソレノイドをアクチュエータとする電磁駆動式の燃料噴射弁には限られず、例えば圧電素子をニードルのアクチュエータとするピエゾインジェクタを採用するようにしてもよい。またパルス信号で二値的に制御される油圧駆動式の燃料噴射弁にも限られず、駆動電流の供給量に応じて、ニードルのリフト量、ひいては噴射率を連続的且つ直接的に可変とする直動式の燃料噴射弁(例えば近年開発されつつある直動式ピエゾインジェクタ)を採用するようにしてもよい。さらには、ニードルにより噴孔自体を開閉するものであっても、外開弁タイプの燃料噴射弁であってもよい。そして、上記各実施形態についてこうした構成の変更を行う場合には、上述した各種の処理(プログラム)についても、その細部を、実際の構成に応じて適宜最適なかたちに変更(設計変更)することが好ましい。   The system configuration shown in FIG. 1 is merely an example of a configuration to which the present invention can be applied, and is a control system for a compression ignition type in-cylinder injection engine (including a mixed compression ignition PCCI engine, an HCCI engine, and the like). Even when the configuration of FIG. 1 is changed as appropriate, the present invention can be applied basically in the same manner as the above embodiments. For example, in each of the above-described embodiments, the injector 27 having the structure as shown in FIG. 2 is employed. However, any structure of the fuel injection valve can be selected according to the application. That is, the present invention is not limited to an electromagnetically driven fuel injection valve using an electromagnetic solenoid as an actuator, and for example, a piezo injector using a piezoelectric element as a needle actuator may be employed. Further, the present invention is not limited to a hydraulically driven fuel injection valve that is binary-controlled by a pulse signal, and the needle lift amount, and hence the injection rate, can be continuously and directly variable according to the amount of drive current supplied. A direct-acting fuel injection valve (for example, a direct-acting piezo injector being developed in recent years) may be employed. Further, it may be a nozzle that opens and closes the injection hole itself with a needle, or may be a fuel injection valve of an outer opening type. When such a configuration change is made for each of the above-described embodiments, the details of the various processes (programs) described above are appropriately changed (design change) to an optimum form according to the actual configuration. Is preferred.

・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア(プログラム)を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。   In the embodiment and the modification, it is assumed that various kinds of software (programs) are used. However, similar functions may be realized by hardware such as a dedicated circuit.

本発明に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置、及び同装置の搭載されたエンジン制御システムの第1の実施形態について、該システムの概略を示す構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which shows the outline of this system about 1st Embodiment of the combustion control apparatus of the compression ignition type cylinder injection engine which concerns on this invention, and the engine control system by which the apparatus is mounted. 同システムに用いられる燃料噴射弁の内部構造を模式的に示す内部側面図。The internal side view which shows typically the internal structure of the fuel injection valve used for the system. 同実施形態に係る燃料噴射制御の基本的な処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the basic process sequence of the fuel-injection control which concerns on the same embodiment. (a)は燃料噴射弁に対する噴射指令、(b)は燃料噴射弁の状態(ニードルリフト量)、の各推移を示すタイミングチャート。(c)〜(e)は、異なる3種類の噴射量によるパイロット噴射(増量噴射、基準噴射、減量噴射)を行った場合について、それぞれ熱発生率の推移を示すタイミングチャート。(A) is a timing chart which shows each transition of the injection command with respect to a fuel injection valve, (b) is the state (needle lift amount) of a fuel injection valve. (C)-(e) is a timing chart which shows transition of a heat release rate, respectively, about the case where pilot injection (increase injection, reference injection, reduction injection) by three different types of injection is performed. 微小噴射量領域における燃料噴射量と熱発生率との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the fuel injection amount in a micro injection amount area | region, and a heat release rate. (a)及び(b)は、それぞれ同第1の実施形態の着火時期制御態様を示すタイミングチャート。(A) And (b) is a timing chart which shows the ignition timing control aspect of 1st Embodiment, respectively. 同実施形態の着火時期制御に係る処理の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the process which concerns on the ignition timing control of the embodiment. 同実施形態の着火時期制御に係る処理の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the process which concerns on the ignition timing control of the embodiment. 同第1の実施形態に係る燃焼制御装置の、特に筒内圧センサの出力の信号処理に係る部分を機能別に示すブロック図。The block diagram which shows the part which concerns on the signal processing of the output of the in-cylinder pressure sensor of the combustion control apparatus which concerns on the 1st Embodiment according to a function. パイロット噴射とメイン噴射との噴射指令信号を示すタイムチャート。The time chart which shows the injection command signal of pilot injection and main injection. 本発明に係る圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置、及び同装置の搭載されたエンジン制御システムの第2の実施形態について、(a)及び(b)は、それぞれ同第2の実施形態の着火時期制御態様を示すタイミングチャート。Regarding the second embodiment of the combustion control device for a compression ignition type in-cylinder injection engine and the engine control system on which the device is mounted according to the present invention, (a) and (b) are the same as those of the second embodiment. The timing chart which shows the ignition timing control mode. 同第2の実施形態の着火時期制御態様を示すグラフ。The graph which shows the ignition timing control aspect of the 2nd embodiment. 同実施形態の燃焼制御に係る処理の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the process which concerns on the combustion control of the embodiment. 第3の実施形態における燃料噴射制御処理の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the fuel-injection control process in 3rd Embodiment. 上記各実施形態の変形例を示すグラフ。The graph which shows the modification of each said embodiment. 上記各実施形態の変形例を示すグラフ。The graph which shows the modification of each said embodiment. 従来の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置の一例について、(a)及び(b)は、それぞれその動作態様を示すタイミングチャート。(A) And (b) is a timing chart which shows the operation | movement aspect about an example of the combustion control apparatus of the conventional compression ignition type cylinder injection engine.

符号の説明Explanation of symbols

10…エンジン、16…燃焼室、27…インジェクタ(燃料噴射弁)、28…筒内圧センサ、27b…ニードル、60…EGR装置、61c…バイパス弁、80…ECU(電子制御ユニット)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine, 16 ... Combustion chamber, 27 ... Injector (fuel injection valve), 28 ... In-cylinder pressure sensor, 27b ... Needle, 60 ... EGR apparatus, 61c ... Bypass valve, 80 ... ECU (electronic control unit).

Claims (14)

シリンダ内の燃焼室で燃料を圧縮に基づき着火して燃焼させ、その燃焼により出力軸に動力を生成する圧縮着火式エンジンと、前記燃焼室へ前記燃料を直接的に噴射供給する筒内噴射用の燃料噴射弁とを備えるエンジンシステムに適用され、同システム内の少なくとも1つのアクチュエータの動作を制御する装置において、
前記出力軸に動力を主に生成するためのメイン噴射により噴射されたメイン燃料の着火時期であるメイン着火時期、又はこの時期に相関するパラメータを検出する着火時期検出手段と、
前記着火時期検出手段による検出値を所定の範囲内に収める側の方向へ、前記燃料噴射弁に対するメイン噴射実行時期の指令値である第1指令値を補正する第1の補正手段と、
前記第1の補正手段により補正された第1指令値が所定の範囲である第1許容範囲内にあるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段により第1指令値が第1許容範囲内にない旨判断された場合に、それら第1指令値と第1許容範囲とについて第1指令値が第1許容範囲の遅い側及び早い側のいずれにあるかに応じて前記着火時期検出手段による検出値をその同一方向の遅い側又は早い側へ移動させるように、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第1指令値以外の所定の指令値である第2指令値を補正する第2の補正手段と、
を備えることを特徴とする圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
A compression ignition engine that ignites and burns fuel based on compression in a combustion chamber in a cylinder and generates power on the output shaft by the combustion, and for in-cylinder injection that directly injects the fuel into the combustion chamber An apparatus for controlling an operation of at least one actuator in the engine system, comprising:
An ignition timing detection means for detecting a main ignition timing which is an ignition timing of main fuel injected by main injection for mainly generating power on the output shaft, or a parameter correlated with this timing;
First correction means for correcting a first command value, which is a command value of the main injection execution timing for the fuel injection valve, in a direction toward the side where the detection value by the ignition timing detection means falls within a predetermined range;
Determining means for determining whether or not the first command value corrected by the first correcting means is within a first allowable range which is a predetermined range;
When it is determined by the determination means that the first command value is not within the first allowable range, the first command value for the first command value and the first allowable range is the late side and the early side of the first allowable range. Of the command values for the actuators in the system other than the first command value so as to move the detection value by the ignition timing detection means to the slow side or the fast side in the same direction according to which Second correction means for correcting a second command value which is a predetermined command value;
A combustion control apparatus for a compression ignition type in-cylinder injection engine.
前記第1の補正手段による補正処理、及び、前記判断手段による判断処理、といった一連の処理を、所定条件が成立している間、繰り返し行う手段を備える請求項1に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。   The compression ignition type in-cylinder according to claim 1, further comprising means for repeatedly performing a series of processes such as a correction process by the first correction unit and a determination process by the determination unit while a predetermined condition is satisfied. Injection engine combustion control device. 前記第2の補正手段は、前記判断手段により第1指令値が第1許容範囲内にない旨判断される都度、前記第2指令値を所定変化量ずつ累積的に変化させるものである請求項2に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。   The second correction unit is configured to cumulatively change the second command value by a predetermined change amount each time the determination unit determines that the first command value is not within the first allowable range. 2. A combustion control device for a compression ignition type cylinder injection engine according to 2. 前記第2の補正手段により累積される変化量の積算値が許容上限を超えたか否かを判断する累積判断手段と、
前記累積判断手段により変化量の積算値が許容上限を超えた旨判断された場合に、前記システム内のアクチュエータに対する指令値のうち、前記第1指令値でも前記第2指令値でもない所定の指令値の補正によるメイン着火時期制御、及び、所定のフェイルセーフ処理のいずれか一方を行う手段と、
を備える請求項3に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
Cumulative determination means for determining whether or not an integrated value of the amount of change accumulated by the second correction means exceeds an allowable upper limit;
A predetermined command that is neither the first command value nor the second command value among the command values for the actuators in the system when the cumulative determination means determines that the integrated value of the change amount exceeds the allowable upper limit. Means for performing either one of main ignition timing control by value correction and predetermined fail-safe processing;
A combustion control device for a compression ignition type cylinder injection engine according to claim 3.
前記エンジンの1燃焼サイクル中にあって前記メイン噴射の実行に先立って燃料を噴射する事前サブ噴射を行う事前サブ噴射実行手段を備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。   The compression ignition type according to any one of claims 1 to 4, further comprising pre-sub-injection execution means for performing pre-sub-injection for injecting fuel prior to execution of the main injection in one combustion cycle of the engine. In-cylinder injection engine combustion control device. 前記第2指令値は、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記事前サブ噴射実行手段により行われる事前サブ噴射の噴射態様に関する指令値である請求項5に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。   6. The compression ignition type in-cylinder injection according to claim 5, wherein the second command value is a command value related to an injection mode of preliminary sub-injection performed by the preliminary sub-injection execution unit among command values for the fuel injection valve. Engine combustion control device. 前記第2指令値は、前記燃料噴射弁に対する指令値のうち、前記事前サブ噴射実行手段により行われる単段の事前サブ噴射の噴射量に関する指令値である請求項6に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。   The compression ignition type according to claim 6, wherein the second command value is a command value related to an injection amount of single-stage pre-sub-injection performed by the pre-sub-injection execution unit among command values for the fuel injection valve. In-cylinder injection engine combustion control device. 前記第1の補正手段によりメイン噴射実行時期を進角側又は遅角側に補正する場合に、その進遅角方向と同じ方向に前記事前サブ噴射の実行時期を変更する手段を備える請求項5〜7のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。   A means for changing the execution timing of the preliminary sub-injection in the same direction as the advance / retard direction when the main injection execution timing is corrected to the advance side or the retard side by the first correction unit. A combustion control apparatus for a compression ignition type cylinder injection engine according to any one of claims 5 to 7. 前記第2指令値は、前記燃焼室での燃料の着火し易さに作用するパラメータである請求項1〜5のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。   The combustion control device for a compression ignition type in-cylinder injection engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the second command value is a parameter that affects the ease of fuel ignition in the combustion chamber. 前記判断手段にて用いられる第1許容範囲は、所定の第1基準値とその第1基準値からの許容乖離量とによって規定される範囲であり、
前記判断手段は、前記第1の補正手段により補正された第1指令値と前記第1基準値との乖離量が前記許容乖離量よりも小さいか否かを判断して乖離量が許容乖離量よりも小さかった場合にその第1指令値が第1許容範囲内にある旨判断するものである請求項1〜9のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
The first allowable range used in the determination means is a range defined by a predetermined first reference value and an allowable deviation amount from the first reference value,
The determination means determines whether or not a deviation amount between the first command value corrected by the first correction means and the first reference value is smaller than the allowable deviation amount, and the deviation amount is an allowable deviation amount. The combustion control device for a compression ignition type in-cylinder injection engine according to any one of claims 1 to 9, wherein the first command value is determined to be within a first permissible range when the value is smaller than.
前記判断手段にて用いられる第1基準値は、前記燃料噴射弁に対する指令値が前記エンジンに関する所定パラメータに対して関連付けられた噴射制御用マップの初期値である請求項10に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。   The compression ignition system according to claim 10, wherein the first reference value used in the determination means is an initial value of an injection control map in which a command value for the fuel injection valve is associated with a predetermined parameter relating to the engine. In-cylinder injection engine combustion control device. 前記シリンダには、前記燃焼室の圧力に対応した検出信号を出力する筒内圧センサが設けられており、
前記着火時期検出手段は、前記筒内圧センサの出力に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するものである請求項1〜11のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。
The cylinder is provided with an in-cylinder pressure sensor that outputs a detection signal corresponding to the pressure in the combustion chamber,
The compression ignition type in-cylinder according to any one of claims 1 to 11, wherein the ignition timing detection means detects a main ignition timing or a parameter correlated with the timing based on an output of the in-cylinder pressure sensor. Injection engine combustion control device.
前記着火時期検出手段は、前記筒内圧センサの出力に基づいて、所定時間あたりの発生熱量である熱発生率のデータ推移を求めるとともに、その求めたデータ推移に基づいてメイン着火時期又はこの時期に相関するパラメータを検出するものである請求項12に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置。   The ignition timing detection means obtains the data transition of the heat generation rate, which is the amount of heat generated per predetermined time, based on the output of the in-cylinder pressure sensor, and at the main ignition timing or this timing based on the obtained data transition. The combustion control device for a compression ignition type in-cylinder injection engine according to claim 12, which detects a correlated parameter. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の圧縮着火式筒内噴射エンジンの燃焼制御装置と、該燃焼制御装置の制御対象とされる前記エンジンシステム内のアクチュエータと、該アクチュエータの作動に基づいて、前記エンジンに関する所定の制御を行うエンジン制御手段と、を備えることを特徴とするエンジン制御システム。 A combustion control device for a compression ignition type cylinder injection engine according to any one of claims 1 to 13 , an actuator in the engine system to be controlled by the combustion control device, and an operation of the actuator Engine control means for performing predetermined control related to the engine.
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