JP5034678B2 - Fuel injection control device - Google Patents
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Description
本発明は、燃料噴射制御装置に関し、特に、圧縮自着火式の内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device, and more particularly to a fuel injection control device that controls a fuel injection device that injects fuel into a compression ignition type internal combustion engine.
圧縮自着火式の内燃機関においては、筒内に噴射された燃料が筒内の熱(圧縮熱)により着火して燃焼する。このため、内燃機関の広い運転領域にわたって圧縮自着火燃焼を適用しようとした場合に、以下に説明するような制約が生じることがある。 In a compression self-ignition internal combustion engine, the fuel injected into the cylinder is ignited and burned by the heat (compression heat) in the cylinder. For this reason, when it is going to apply compression auto-ignition combustion over the wide operation area | region of an internal combustion engine, the restrictions which are demonstrated below may arise.
例えば、内燃機関の負荷が低負荷で筒内に噴射される燃料が少量となると、着火性能が低下するため、圧縮自着火燃焼が安定して行われなくなることがある。このため、圧縮自着火燃焼の適用領域を低負荷側に広げることが困難となる。一方、内燃機関の負荷が高負荷で筒内に多量の燃料が噴射される場合には、噴射された燃料が短時間のうちに一斉に着火し燃焼することで、大きな燃焼音(騒音)が発生してしまうことがある。このため、圧縮自着火燃焼の適用領域を高負荷側に広げることが困難となる。 For example, if the load of the internal combustion engine is low and the amount of fuel injected into the cylinder is small, the ignition performance deteriorates, and compression autoignition combustion may not be performed stably. For this reason, it becomes difficult to expand the application area | region of compression auto-ignition combustion to the low load side. On the other hand, when the load of the internal combustion engine is high and a large amount of fuel is injected into the cylinder, the injected fuel ignites and burns all at once in a short time, resulting in a loud combustion noise (noise). May occur. For this reason, it becomes difficult to expand the application area | region of compression auto-ignition combustion to the high load side.
特開2001−234778号公報(特許文献1)には、ターボ過給機を装備したエンジンが低回転ないし中回転域で加速運転状態になったときに、排気有害成分の増大を抑えながら、十分な加速性能を得られるターボ過給機付エンジンの制御装置が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-234778 (Patent Document 1) discloses that an engine equipped with a turbocharger is sufficiently accelerated while suppressing an increase in harmful exhaust components when the engine is in an acceleration operation state in a low or medium rotation range. A control device for an engine with a turbocharger capable of obtaining a high acceleration performance is disclosed.
上記特許文献1に記載されたターボ過給機付エンジンの制御装置は、エンジンの気筒内燃焼室に燃料を直接、噴射供給する燃料噴射弁と、エンジンの排気により吸気を加給するターボ過給機とを備え、前記燃料噴射弁による燃料の噴射量をエンジンの負荷状態に応じて制御するようにしたターボ過給機付エンジンの制御装置において、エンジンが低回転域にあるとき、前記燃料噴射弁により燃料を、予混合燃焼状態になるように気筒の圧縮行程で副噴射させるとともに、この副噴射作動の終了後に、拡散燃焼状態になるように燃料を主噴射させる燃料噴射制御手段を備え、前記燃料噴射制御手段は、エンジンが低回転域における部分負荷の設定運転領域にあるとき、前記燃料噴射弁の主噴射の噴射作動を複数回に分割し、かつこの噴射作動の回数が少なくともエンジン全負荷域に比べて多くなるように制御する主噴射制御部を有する。
The control device for an engine with a turbocharger described in
圧縮自着火式の内燃機関において、内燃機関のより広い負荷領域にわたって圧縮自着火燃焼を適用できることが望まれている。 In a compression auto-ignition internal combustion engine, it is desired that compression auto-ignition combustion can be applied over a wider load region of the internal combustion engine.
本発明の目的は、圧縮自着火式の内燃機関において、内燃機関のより広い負荷領域にわたって圧縮自着火燃焼を適用することを可能とする燃料噴射制御装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel injection control device capable of applying compression auto-ignition combustion over a wider load region of an internal combustion engine in a compression auto-ignition internal combustion engine.
本発明の燃料噴射制御装置は、予混合圧縮着火燃焼式の内燃機関の筒内に燃料を噴射するように構成され、所要噴射量の前記燃料を複数の噴射回数に分割して噴射することが可能に構成された燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置であって、前記噴射回数は、前記内燃機関の筒内圧の圧力上昇率が予め定められた所定値を超えない範囲で最大の値に設定され、前記内燃機関の負荷が低負荷である場合には、前記内燃機関の負荷が高負荷である場合に比べて、前記噴射回数が大きな値として設定され、前記内燃機関の筒内温度が低い場合、前記筒内温度が高い場合よりも前記内燃機関の負荷が高負荷である場合の前記噴射回数が大きな値として設定されることを特徴とする。 The fuel injection control device of the present invention is configured to inject fuel into a cylinder of a premixed compression ignition combustion type internal combustion engine, and can inject the fuel in a required injection amount by dividing it into a plurality of injection times. A fuel injection control device that controls a fuel injection device configured to be capable of performing the injection, wherein the number of injections is maximized within a range in which the pressure increase rate of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine does not exceed a predetermined value. When the load of the internal combustion engine is low and the load of the internal combustion engine is high, the number of times of injection is set as a large value, and the in-cylinder temperature of the internal combustion engine is When the temperature is low, the number of injections when the load of the internal combustion engine is higher than when the in-cylinder temperature is high is set as a larger value .
本発明の燃料噴射制御装置において、前記所要噴射量の前記燃料の噴射が終了するタイミングは、前記噴射回数にかかわらず同じタイミングであることを特徴とする。 The fuel injection control device of the present invention is characterized in that the timing at which the fuel injection of the required injection amount ends is the same timing regardless of the number of injections .
本発明の燃料噴射制御装置において、混合気の空燃比を前記噴射回数に応じたリーン側のリミットとすることを特徴とする。 In the fuel injection control device according to the present invention, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to a lean limit corresponding to the number of injections .
本発明の燃料噴射制御装置において、前記噴射回数は、前記内燃機関の機関温度に基づいて補正されることを特徴とする。 In the fuel injection control device of the present invention, the number of injections is corrected based on an engine temperature of the internal combustion engine.
本発明の燃料噴射制御装置によれば、圧縮自着火式の内燃機関において、内燃機関のより広い負荷領域にわたって圧縮自着火燃焼を適用することができる。 According to the fuel injection control device of the present invention, compression self-ignition combustion can be applied over a wider load region of the internal combustion engine in a compression self-ignition internal combustion engine.
以下、本発明の燃料噴射制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of a fuel injection control device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1から図6を参照して、第1実施形態について説明する。本実施形態は、圧縮自着火式の内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射装置を制御する燃料噴射制御装置に関する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. The present embodiment relates to a fuel injection control device that controls a fuel injection device that injects fuel into a compression self-ignition internal combustion engine.
本実施形態では、圧縮自着火式の内燃機関の一例として、予混合圧縮着火燃焼(Homogeneous Charge Compression Ignition)方式の内燃機関(図1の符号1参照)において、燃料の噴射方法が制御される。予混合圧縮着火燃焼とは、燃焼室(図1の符号5参照)に供給された燃料と空気を混ぜ合わせ、これにより形成された予混合気をピストン(図1の符号4参照)で圧縮して自己着火させる燃焼形態である。希薄な混合気を燃焼させることができるため、燃焼温度が低くなり、低NOx燃焼が可能となる。
In the present embodiment, as an example of a compression self-ignition internal combustion engine, a fuel injection method is controlled in a premixed compression ignition combustion (Homogeneous Charge Compression Ignition) internal combustion engine (see
前述したように、圧縮自着火式の内燃機関では、圧縮自着火燃焼が適用可能な負荷域を拡大することが困難であった。低負荷時においては、混合気の着火性能が低下する。特に、筒内における燃料(温度分布)の均一性が低いと着火性能が大幅に低下する問題がある。一方、高負荷時において、筒内の温度分布の均一性が高いと、以下に図2を参照して説明するように、大きな燃焼音が発生するという問題がある。 As described above, in a compression self-ignition internal combustion engine, it has been difficult to expand a load range to which compression self-ignition combustion can be applied. When the load is low, the ignition performance of the air-fuel mixture decreases. In particular, if the uniformity of the fuel (temperature distribution) in the cylinder is low, there is a problem that ignition performance is greatly reduced. On the other hand, when the temperature distribution in the cylinder is high when the load is high, there is a problem that a loud combustion noise is generated as described below with reference to FIG.
図2は、筒内圧の推移を示す図である。図2において、横軸はクランク角、縦軸は筒内圧を示す。符号300は、筒内圧を示す。符号300aは、燃焼時における筒内圧300を示す。また、符号dp/dθは、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率を示す。高負荷時において筒内の温度分布の均一性が高いと、燃料が一斉に着火して燃焼するため、燃焼速度が大きくなる。このため、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθは、大きな値となる。燃焼時に発生する燃焼音は、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθと直接関係しており、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが大きくなると大きな燃焼音が発生してしまう。
FIG. 2 is a diagram showing a transition of in-cylinder pressure. In FIG. 2, the horizontal axis represents the crank angle, and the vertical axis represents the in-cylinder pressure.
本実施形態では、圧縮自着火燃焼をより広い負荷領域に適用できるようにするため、筒内温度の分布がコントロールされる。その手段として、内燃機関の負荷域に応じて筒内に直接噴射される燃料の噴射回数が制御される。 In the present embodiment, in-cylinder temperature distribution is controlled so that compression auto-ignition combustion can be applied to a wider load region. As the means, the number of fuel injections directly injected into the cylinder is controlled according to the load range of the internal combustion engine.
高負荷域においては、少ない噴射回数で燃料を噴射することで筒内の温度分布にばらつき(低温スポット)を生じさせる。これにより燃焼速度を低下させて燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθを抑え、大きな燃焼音の発生を抑制する。一方、低負荷域では噴射回数を多くして筒内の温度分布を均一化させる。これにより、自着火性能を高めるとともに、リーン性能を上昇させる。
In the high load range, the fuel is injected with a small number of injections, thereby causing variation (cold spot) in the temperature distribution in the cylinder. As a result, the combustion speed is reduced to suppress the pressure increase rate dp / dθ of the in-
図1は、本実施形態に係る装置の概略構成図である。図1において、符号1は、予混合圧縮着火燃焼方式のエンジン(内燃機関)を示す。エンジン1は、シリンダブロック2を有する。シリンダブロック2には、シリンダブロック2の内部を往復動可能なピストン4が設けられている。ピストン4の上方には、燃焼室5が形成されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1,
シリンダブロック2の上方には、シリンダヘッド3が設けられている。シリンダヘッド3には、吸気ポート7及び排気ポート8が形成されている。吸気ポート7と燃焼室5との接続部には、吸気弁9が設けられている。排気ポート8と燃焼室5との接続部には、排気弁10が設けられている。シリンダヘッド3には、燃料噴射弁12が設けられている。燃料噴射弁12により、燃焼室5に燃料が噴射される。燃料噴射弁12は、エンジン1の1回の燃焼において必要とされる量(所要噴射量)の燃料を複数回に分けて噴射することが可能に構成されている。
A
エンジン1が搭載された車両(図示せず)には、車両各部を制御するECU(Electronic Control Unit)を有する車両制御部20が設けられている。燃料噴射弁12は、車両制御部20に接続されており、車両制御部20により噴射動作が制御される。
A vehicle (not shown) on which the
次に、本実施形態の燃料噴射制御の内容について説明する。本実施形態では、予混合圧縮着火燃焼をより広い負荷領域に適用することができるように、燃料の噴射制御が行われる。所要噴射量の燃料が、燃料噴射弁12により、1回または複数回に分割して燃焼室(筒内)5に噴射される。
Next, the contents of the fuel injection control of this embodiment will be described. In the present embodiment, fuel injection control is performed so that premixed compression ignition combustion can be applied to a wider load region. The required amount of fuel is injected into the combustion chamber (in-cylinder) 5 by the
エンジン1の負荷が小さな値である(低負荷の)場合には、高負荷時に比べて、所要噴射量の燃料を噴射する際の噴射回数(以下、単に噴射回数とする)が大きな値に設定される。これにより、噴射された燃料が筒内の空気に十分に拡散する。図3は、噴射回数が大きな値に設定された場合の筒内温度の確率密度分布を示す図である。図3において、符号200は、筒内温度の確率密度の分布を示す。噴射された燃料が筒内に十分に拡散して燃料(混合気)の均一性が高くなっている。このため、確率密度の分布200の分布範囲201は、狭い温度範囲となる。即ち、筒内における温度分布のばらつきが小さくなっている。これにより、混合気の着火性能が高くなる。よって、噴射回数が大きな値に設定されることにより、予混合圧縮着火燃焼の適用可能な負荷領域を、より低負荷の領域に拡大することができる。
When the load of the
温度分布のばらつきが小さくなり、着火性能が向上することで、低負荷時におけるリーン性能を向上させることが可能となる。図4は、噴射回数とリーンリミットとの関係を示す図である。リーンリミットとは、混合気の空燃比を設定する場合のリーン側のリミットを示す。リーンリミットが大きな値であるほど、よりリーンな空燃比において予混合圧縮着火燃焼が行われることができる。図4において、符号210は、それぞれの噴射回数におけるリーンリミットを示す。図3を参照して説明したように、噴射回数が多くされると着火性能が高まるため、図4に示すように、リーンリミット201は大きな値となる。噴射回数が大きな値とされることで空燃比をよりリーン側の値に設定することが可能となり、リーン性能が向上する。
The variation in temperature distribution is reduced and the ignition performance is improved, so that the lean performance at low load can be improved. FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the number of injections and the lean limit. The lean limit indicates a lean limit when the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set. The larger the lean limit, the more premixed compression ignition combustion can be performed at a leaner air-fuel ratio. In FIG. 4, the code |
一方、エンジン1の負荷が高負荷の場合には、低負荷時に比べて、噴射回数が小さな値に設定される。噴射回数が少ない場合には、噴射された燃料が筒内の空気に十分に拡散しにくくなる。図5は、噴射回数が小さな値に設定された場合の筒内温度の確率密度分布を示す図である。図5において、符号202は、筒内温度の確率密度の分布を示す。燃料の拡散が十分に行われないため、筒内における温度分布にばらつき(低温スポット)が生じる。従って、図5に示すように、確率密度の分布202の分布範囲203は、噴射回数が大きな値に設定された場合の確率密度の分布200の分布範囲201(図3)に比べて、広い温度範囲となる。その結果、筒内において周辺よりも高温となった部分でまず燃料(混合気)が着火し、低温の部分へ向けて順次燃焼が広がる。
On the other hand, when the load of the
これにより、噴射回数が大きな値に設定された場合に比べて、筒内圧の圧力上昇率が低下する。図6は、噴射回数が大きな値に設定された場合、及び小さな値に設定された場合のそれぞれの筒内圧の推移を示す図である。図6において、横軸はクランク角、縦軸は筒内圧を示す。符号220は、噴射回数が大きな値に設定された場合の筒内圧を示す。符号220aは、噴射回数が大きな値に設定された場合の燃焼時における筒内圧220を示す。符号221は、噴射回数が小さな値に設定された場合の筒内圧を示す。符号221aは、噴射回数が小さな値に設定された場合の燃焼時における筒内圧221を示す。
Thereby, compared with the case where the frequency | count of injection is set to a big value, the pressure increase rate of in-cylinder pressure falls. FIG. 6 is a diagram illustrating changes in in-cylinder pressure when the number of injections is set to a large value and when the number of injections is set to a small value. In FIG. 6, the horizontal axis represents the crank angle, and the vertical axis represents the in-cylinder pressure.
筒内で生成された混合気は、TDC付近で着火及び燃焼を開始する。噴射回数が大きな値に設定された場合には、筒内の温度分布のばらつきが小さいため、燃焼速度が速くなる。このため、噴射回数が大きな値に設定された場合の燃焼時における筒内圧220aの傾き(圧力上昇率)dp/dθ1は、大きな値となる。この場合、大きな燃焼音を発生してしまう。これに対して、噴射回数が小さな値に設定された場合には、筒内の温度分布にばらつきが生じるため、燃焼速度が遅くなる。このため、噴射回数が小さな値に設定された場合の燃焼時における筒内圧221aの傾き(圧力上昇率)dp/dθ2は、小さな値となる。よって、噴射回数が小さな値に設定されることにより、高負荷域であっても大きな燃焼音が発生することが抑制される。このため、噴射回数が小さな値に設定されることにより、予混合圧縮着火燃焼の適用可能な負荷領域を、より高負荷の領域に拡大することができる。
The air-fuel mixture generated in the cylinder starts to ignite and burn near TDC. When the number of injections is set to a large value, since the variation in temperature distribution in the cylinder is small, the combustion speed increases. For this reason, the inclination (pressure increase rate) dp / dθ1 of the in-
噴射回数は、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθ(図2)が、予め定められた所定値を超えない値に設定される。上記所定値は、例えば、燃焼時に大きな燃焼音が発生することを抑制する観点から設定される。上記所定値は、例えば、690kPa/degに設定されることができる。噴射回数は、例えば、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが上記所定値を超えない範囲で、最も大きな値に設定されることができる。
The number of injections is set such that the pressure increase rate dp / dθ (FIG. 2) of the in-
通常、圧縮自着火燃焼においては、筒内における燃料(混合気)の均質性が高い方が望ましい。この場合、噴射回数が大きな値とされる方が有利となる。一方で、筒内における燃料の均質性が高くなると、大きな燃焼音が発生しやすくなる。本実施形態では、燃焼音を抑制する観点から、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが予め定められた所定値を超えないように、噴射回数に上限値が設けられる。これにより、大きな燃焼音が発生することが抑制される。噴射回数が、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが上記所定値を超えない範囲で最も大きな値に設定された場合には、大きな燃焼音が発生することを抑制しつつ、筒内の燃料の均質性をより高めることが可能となる。
In general, in compression self-ignition combustion, it is desirable that the homogeneity of the fuel (air mixture) in the cylinder is high. In this case, it is advantageous to set the number of injections to a large value. On the other hand, when the homogeneity of the fuel in the cylinder is increased, a loud combustion noise is likely to be generated. In the present embodiment, from the viewpoint of suppressing combustion noise, an upper limit value is provided for the number of injections so that the pressure increase rate dp / dθ of the in-
噴射回数は、エンジン1の負荷領域に応じて、複数の負荷領域のそれぞれに対応する値として設定されることができる。この場合、例えば、エンジン1の負荷が高負荷となるほど噴射回数が小さな値として設定されることができる。
The number of injections can be set as a value corresponding to each of the plurality of load regions according to the load region of the
なお、エンジン1の運転状況によっては、例えば、低負荷であっても、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが大きな値となることがある。一方、高負荷であっても、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが小さな値となることがある。よって、負荷以外のエンジン1の運転状況に基づいて噴射回数が補正されることができる。例えば、エンジン1の運転状況によって、筒内の混合気の着火タイミングが変動し、その結果、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが変化する。
Depending on the operating condition of the
このため、例えば、着火タイミングに基づいて、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが上記所定値を超えると判定された場合には、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが上記所定値を超えない値に、噴射回数が補正されることができる。
For this reason, for example, when it is determined that the pressure increase rate dp / dθ of the in-
一方、着火タイミングによっては、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが低下し、噴射回数を増加する余地が生じる場合がある。着火タイミングに基づいて、筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが上記所定値を超えることを抑制しつつ噴射回数を増加することが可能であると判定された場合には、噴射回数が大きな値に補正されることができる。これにより、筒内における燃料(混合気)の均質性をより高めると共に、筒内の温度分布のばらつきをより小さくすることが可能となる。よって、予混合圧縮着火燃焼において、燃焼時に排出されるNOx(窒素酸化物)等の排出量を低減することができる。
On the other hand, depending on the ignition timing, the pressure increase rate dp / dθ of the in-
噴射回数が補正される場合の補正方法として、エンジン1の運転状況に基づく方法に代えて、筒内圧に基づいて補正が行われることができる。この場合、筒内圧センサ等の筒内圧を検出する手段が設けられ、筒内圧センサの検出結果に基づいて、噴射回数が補正される。
As a correction method when the number of injections is corrected, correction can be performed based on the in-cylinder pressure instead of the method based on the operating state of the
所要噴射量の燃料が噴射される場合の噴射タイミングの設定については、例えば、所要噴射量の燃料の噴射が終了するタイミングが、噴射回数(負荷)にかかわらず同じタイミング(クランク角)となるように設定されることができる。このように噴射が終了するタイミングが同じタイミングに設定された場合、噴射回数が小さな値に設定された場合には、大きな値に設定された場合に比べて、より遅角側のタイミングで燃料が噴射されることができる。この場合、筒内における温度分布のばらつきの程度が大きくなり、燃焼時における筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθが大きな値となることが抑制される。
Regarding the setting of the injection timing when the required injection amount of fuel is injected, for example, the timing at which the injection of the required injection amount of fuel ends is the same timing (crank angle) regardless of the number of injections (load). Can be set to In this way, when the timing at which injection ends is set to the same timing, when the number of injections is set to a small value, the fuel is discharged at a more retarded timing than when the injection number is set to a large value. Can be injected. In this case, the degree of variation in temperature distribution in the cylinder becomes large, and the pressure increase rate dp / dθ of the in-
(第2実施形態)
図7及び図8を参照して第2実施形態について説明する。第2実施形態については、上記第1実施形態と異なる点についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
The second embodiment will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, only differences from the first embodiment will be described.
上記第1実施形態では、エンジン1の負荷が低負荷となるほど噴射回数が大きな値に設定された。この場合、低負荷側へ向かうに連れて分割されたうちの1回あたりの燃料の噴射量は小さな値となる。ここで、燃料噴射弁12には、1回の噴射における燃料の噴射量の下限値(最小噴射量)が存在する。従って、所要噴射量の燃料が分割して噴射される場合に、噴射回数を際限なく増加させることはできず、噴射回数の最大値は、最小噴射量により制限されることとなる。
In the first embodiment, the number of injections is set to a larger value as the load on the
本実施形態では、エンジン1の負荷が特に小さい超軽負荷時においては、1回あたりの噴射量が最小噴射量となるように噴射回数が設定される。この場合、噴射回数は、設定可能な範囲で最も大きな値に設定されることができる。これにより、筒内の燃料の均質度を向上させて着火性能を向上させる。一方、燃焼音が大きくなる中負荷域から高負荷域へ向けては、上記第1実施形態と同様に、噴射回数を減少させて筒内の温度分布にばらつきを生じさせることで燃焼音を抑制する。
In the present embodiment, the number of injections is set so that the injection amount per one time becomes the minimum injection amount when the load on the
図7は、所要噴射量の燃料を複数回に分割して噴射する際の1回あたりの噴射量を示す図である。図8は、噴射回数を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing the injection amount per time when the required injection amount of fuel is divided into multiple injections. FIG. 8 is a diagram showing the number of injections.
図7において、符号230は、所要噴射量を示す。符号Fは、1回あたりの燃料の噴射量を示す。符号Fminは、燃料噴射弁12の最小噴射量を示す。所要噴射量230は、エンジン1の負荷が高負荷となるほど大きな値に設定されている。
In FIG. 7,
エンジン1が低負荷となるほど着火性能が低下しやすくなるため、筒内の温度分布における均質度を向上させて着火性能を高める必要がある。このため、符号KL2で示す値からKL1で示す値へと負荷が小さな値となるに連れて、噴射回数が大きな値として設定される。低負荷側へ向けて噴射回数が増加するに連れて、1回あたりの燃料の噴射量Fは、小さな値となっていく。
Since the ignition performance tends to decrease as the
符号KL1で示す負荷において、1回あたりの燃料の噴射量Fは、最小噴射量Fminまで低下している。従って、負荷がKL1よりも小さな値となっても、噴射回数を増加させることができない。即ち、KL1よりも低負荷の領域においては、噴射回数は、最小噴射量Fminに依存する。本実施形態では、KL1よりも低負荷の領域では、1回あたりの燃料の噴射量Fが、最小噴射量Fminに設定される。噴射回数は、最小噴射量Fminずつ燃料を噴射した場合に、所要噴射量230を満たすことのできる噴射回数に設定される。この場合、KL1よりも低負荷の領域においては、負荷が小さな値となるに連れて噴射回数が小さな値として設定される。
At the load indicated by the reference symbol KL1, the fuel injection amount F per time is reduced to the minimum injection amount Fmin. Therefore, the number of injections cannot be increased even when the load is smaller than KL1. That is, in the region where the load is lower than KL1, the number of injections depends on the minimum injection amount Fmin. In the present embodiment, the fuel injection amount F per time is set to the minimum injection amount Fmin in a region where the load is lower than KL1. The number of injections is set to the number of injections that can satisfy the required
これにより、噴射回数は、エンジン1の負荷に応じて以下に図8を参照して説明するように設定される。図8において、符号240は、噴射回数を示す。図7を参照して説明したように、KL1よりも低負荷の領域においては、1回あたりの燃料の噴射量Fが、最小噴射量Fminに設定される。このため、図8に符号R1で示すように、KL1よりも低負荷の領域においては、負荷の増加に伴って噴射回数が増加する。噴射回数は、最小噴射量Fminによる制約を受ける条件下において最も大きな値に設定される。よって、筒内の温度分布が可能な限り均質とされることができる。これにより、NOx(窒素酸化物)やCO(一酸化炭素)の排出量を低減させる燃焼状態を実現することが可能となる。
Thereby, the number of injections is set as described below with reference to FIG. 8 according to the load of the
中負荷領域から高負荷領域にかけては、燃焼音が大きくなりやすい。このため、符号R2で示すように、中負荷領域において、負荷の増加に連れて噴射回数が大きく減少される。さらに負荷が増加して符号KL2で示す負荷に達すると、燃料の噴射回数は1回に設定される。これにより、負荷が大きくなるに連れて筒内の温度分布においてばらつきの程度が大きくされるため、中負荷領域から高負荷領域において大きな燃焼音が発生することが抑制される。 Combustion noise tends to increase from the middle load region to the high load region. For this reason, as indicated by reference symbol R2, in the middle load region, the number of injections is greatly reduced as the load increases. When the load further increases and reaches the load indicated by the symbol KL2, the number of fuel injections is set to one. As a result, as the load increases, the degree of variation in the temperature distribution in the cylinder increases, so that a large combustion noise is suppressed from the middle load region to the high load region.
(第3実施形態)
図9を参照して第3実施形態について説明する。第3実施形態については、上記実施形態と異なる点についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, only differences from the above embodiment will be described.
上記各実施形態においては、負荷に基づいて噴射回数が設定された。ここで、予混合圧縮着火燃焼では、着火性能は筒内温度に影響される。エンジン1の始動時等の筒内温度が低い場合には、着火性能が低くなる。本実施形態では、筒内温度が低い運転状況においては、高負荷領域においても燃料を分割して噴射し、着火性能を向上させる。筒内温度が上昇した後の定常運転時における噴射回数は、例えば、上記第2実施形態(図7)と同様に設定される。
In the above embodiments, the number of injections is set based on the load. Here, in the premixed compression ignition combustion, the ignition performance is affected by the in-cylinder temperature. When the in-cylinder temperature at the time of starting the
図9は、筒内温度が低い場合に、所要噴射量の燃料を複数回に分割して噴射する際の1回あたりの噴射量及び噴射回数を示す図である。図9において、符号R3は、高負荷領域を示す。定常運転時(図7)と異なるのは、高負荷領域R3における噴射回数及び1回あたりの噴射量である。 FIG. 9 is a diagram showing the injection amount and the number of injections per time when the required injection amount of fuel is divided into multiple injections when the in-cylinder temperature is low. In FIG. 9, the symbol R3 indicates a high load region. What is different from that during steady operation (FIG. 7) is the number of injections and the injection amount per injection in the high load region R3.
本実施形態では、筒内温度が低い場合には、高負荷領域R3において、定常運転時(図7)に比べて噴射回数が大きな値に設定される。これにより、定常運転時に比べて、筒内の温度分布におけるばらつきの程度が減少される。よって、着火性能が向上し、安定して予混合圧縮着火燃焼が行われることができる。 In the present embodiment, when the in-cylinder temperature is low, the number of injections is set to a larger value in the high load region R3 than in the steady operation (FIG. 7). As a result, the degree of variation in the temperature distribution in the cylinder is reduced compared to during steady operation. Therefore, the ignition performance is improved, and the premixed compression ignition combustion can be performed stably.
なお、筒内温度が低い場合には、燃料の燃焼が生じにくい状態となる。このため、高負荷領域R3において噴射回数を増加させて筒内の温度分布のばらつきを小さくしたとしても、燃焼時の筒内圧300aの圧力上昇率dp/dθは大きな値となりにくい。よって、高負荷領域R3において燃焼音を抑制する効果は定常運転時と同等とされることができる。
Note that when the in-cylinder temperature is low, the fuel does not easily burn. For this reason, even if the number of injections is increased in the high load region R3 to reduce the variation in the temperature distribution in the cylinder, the pressure increase rate dp / dθ of the in-
本実施形態では、筒内温度が低い場合に、高負荷領域R3における噴射回数が補正されたが、高負荷領域R3に限らず、全ての負荷領域において噴射回数が補正されてもよい。 In this embodiment, when the in-cylinder temperature is low, the number of injections in the high load region R3 is corrected. However, the number of injections is not limited to the high load region R3, and the number of injections may be corrected in all load regions.
1 エンジン
2 シリンダブロック
3 シリンダヘッド
4 ピストン
5 燃焼室
7 吸気ポート
8 排気ポート
9 吸気弁
10 排気弁
12 燃料噴射弁
20 車両制御部
200 筒内温度の確率密度の分布
201 分布範囲
202 筒内温度の確率密度の分布
203 分布範囲
210 リーンリミット
220 筒内圧
221 筒内圧
230 所要噴射量
240 噴射回数
dp/dθ 筒内圧の圧力上昇率
dp/dθ1 筒内圧の圧力上昇率
dp/dθ2 筒内圧の圧力上昇率
F 1回あたりの燃料の噴射量
Fmin 最小噴射量
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記噴射回数は、前記内燃機関の筒内圧の圧力上昇率が予め定められた所定値を超えない範囲で最大の値に設定され、
前記内燃機関の負荷が低負荷である場合には、前記内燃機関の負荷が高負荷である場合に比べて、前記噴射回数が大きな値として設定され、
前記内燃機関の筒内温度が低い場合、前記筒内温度が高い場合よりも前記内燃機関の負荷が高負荷である場合の前記噴射回数が大きな値として設定される
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。 A fuel injection device configured to inject fuel into a cylinder of a premixed compression ignition combustion type internal combustion engine and configured to be able to divide and inject the required amount of the fuel into a plurality of injection times A fuel injection control device for controlling,
The number of injections is set to a maximum value within a range in which the pressure increase rate of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine does not exceed a predetermined value,
When the load of the internal combustion engine is a low load, the number of injections is set as a larger value than when the load of the internal combustion engine is a high load ,
When the in-cylinder temperature of the internal combustion engine is low, the number of injections when the load of the internal combustion engine is higher than when the in-cylinder temperature is high is set as a larger value. apparatus.
前記所要噴射量の前記燃料の噴射が終了するタイミングは、前記噴射回数にかかわらず同じタイミングである
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device according to claim 1,
The fuel injection control device characterized in that the timing at which the injection of the fuel of the required injection amount is the same regardless of the number of injections.
混合気の空燃比を前記噴射回数に応じたリーン側のリミットとする
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device according to claim 1 or 2,
A fuel injection control apparatus, wherein the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to a lean limit corresponding to the number of injections.
前記噴射回数は、前記内燃機関の機関温度に基づいて補正される
ことを特徴とする燃料噴射制御装置。 In the fuel-injection control apparatus of any one of Claim 1 to 3,
The fuel injection control device, wherein the number of injections is corrected based on an engine temperature of the internal combustion engine.
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