JP5071271B2 - Compression self-ignition internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、燃料の着火性を推定し、その推定した着火性に基づいて機関制御をおこなう圧縮自着火式内燃機関に関する。   The present invention relates to a compression self-ignition internal combustion engine that estimates ignitability of fuel and performs engine control based on the estimated ignitability.

内燃機関の運転に用いられる燃料は、セタン価によって着火性が異なる。燃料の着火性が異なると、着火時期にズレが生じるため、着火性に応じた内燃機関の制御を行うことが必要となる。   The fuel used for the operation of the internal combustion engine has different ignitability depending on the cetane number. If the ignitability of the fuel is different, a deviation occurs in the ignition timing, so it is necessary to control the internal combustion engine in accordance with the ignitability.

特開2007−187148号公報には、機関運転状態において、燃料のセタン価を推定する内燃機関の制御装置が記載されている。より具体的には、この装置は気筒内に筒内圧センサを設け、筒内の単位時間当たりの圧力変化から着火時期を検出し、その着火時期に基づいてセタン価を推定している。この装置によれば、的確にセタン価を検出することで、上記問題を解決することができる。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-187148 describes a control device for an internal combustion engine that estimates the cetane number of fuel in an engine operating state. More specifically, this apparatus is provided with an in-cylinder pressure sensor in the cylinder, detects the ignition timing from the pressure change per unit time in the cylinder, and estimates the cetane number based on the ignition timing. According to this apparatus, the above problem can be solved by accurately detecting the cetane number.

特開2007−187148号公報JP 2007-187148 A 特開2005−344557号公報JP 2005-344557 A

しかし、気筒内に筒内圧センサを設けることは、スペースが限られるため、設計上の困難を招くことがある。   However, providing an in-cylinder pressure sensor in a cylinder may cause design difficulties because space is limited.

本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、気筒内に筒内圧センサを設けることなく、使用している燃料の着火性を的確に推定し、機関制御に反映するものである。   The present invention has been made in view of this point, and accurately estimates the ignitability of the fuel being used without reflecting the in-cylinder pressure sensor in the cylinder, and reflects it in the engine control.

請求項1の発明は、筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、筒内から排出される排ガスの温度を検出する温度検出手段と、所定の運転状態において検出される排ガスの温度と使用されている燃料のセタン価との関係を、排ガスの温度が高いほど燃料のセタン価が低くなるものとして記憶した記憶手段と、前記所定の運転状態において検出される排ガスの温度と前記関係に基づいて燃料のセタン価を推定する着火性推定手段と、推定されたセタン価に応じて機関を制御する機関制御手段と、を備えることを特徴とする圧縮自着火式内燃機関である。 The invention of claim 1 is a fuel injection means for directly injecting fuel into a cylinder, a temperature detection means for detecting the temperature of exhaust gas discharged from the cylinder, and the temperature and use of the exhaust gas detected in a predetermined operating state. The storage means storing the relationship between the cetane number of the fuel being determined as the cetane number of the fuel being lower as the temperature of the exhaust gas is higher, and the temperature of the exhaust gas detected in the predetermined operating state and the relationship An ignitability estimation means for estimating the cetane number of the fuel and an engine control means for controlling the engine in accordance with the estimated cetane number are a compression self-ignition internal combustion engine.

請求項2の発明は、前記所定の運転状態は、アイドル運転状態であることを特徴とする請求項1に記載の圧縮自着火式内燃機関である。   The invention according to claim 2 is the compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined operation state is an idle operation state.

請求項3の発明は、燃料の噴射時期を制御する噴射時期制御手段を更に備え、前記所定の運転状態は、燃料噴射時期を圧縮上死点よりも遅角側の所定時期に制御した運転状態であることを特徴とする請求項1または2にいずれか記載の圧縮自着火式内燃機関である。   The invention of claim 3 further includes an injection timing control means for controlling the fuel injection timing, and the predetermined operating state is an operating state in which the fuel injection timing is controlled to a predetermined timing that is retarded from the compression top dead center. 3. The compression self-ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is a compression self-ignition type engine.

請求項4の発明は、排ガスの一部を筒内へ還流する還流手段と、前記還流手段により筒内へ還流する還流量を制御する還流量制御手段を更に備え、前記還流量制御手段は、予め定められた第1規則に従って還流量を制御する第1規則制御手段と、前記第1規則よりも還流量が多く設定される第2規則に従って還流量を制御する第2規則制御手段とを備え、前記所定の運転状態は、還流量を第2規則に従った所定還流量に制御した運転状態であることを特徴とする請求項1乃至3にいずれか記載の圧縮自着火式内燃機関である。   The invention of claim 4 further includes a reflux means for refluxing a part of the exhaust gas into the cylinder, and a reflux amount control means for controlling a reflux amount to be refluxed into the cylinder by the reflux means, First rule control means for controlling the reflux amount in accordance with a predetermined first rule, and second rule control means for controlling the reflux amount in accordance with a second rule in which the reflux amount is set to be larger than the first rule. 4. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined operating state is an operating state in which the recirculation amount is controlled to a predetermined recirculation amount according to the second rule. .

請求項5の発明は、前記温度検出手段は、排気通路の内燃機関近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4にいずれか記載の圧縮自着火式内燃機関である。   A fifth aspect of the present invention is the compression self-ignition internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, wherein the temperature detecting means is provided in the exhaust passage in the vicinity of the internal combustion engine.

請求項1の発明によれば、気筒内に筒内圧センサを設けることなく燃料のセタン価を推定することができる。
According to the first aspect of the present invention, the cetane number of the fuel can be estimated without providing an in-cylinder pressure sensor in the cylinder.

請求項2の発明によれば、アイドル運転時は燃料の着火性の違いによる排ガス温度の差が生じやすいので、より高い精度で着火性の推定を行うことができる。   According to the invention of claim 2, since the difference in the exhaust gas temperature due to the difference in the ignitability of the fuel tends to occur during the idling operation, the ignitability can be estimated with higher accuracy.

請求項3の発明によれば、燃料噴射時期を圧縮上死点よりも遅角側の所定時期にすることで、燃料の着火性の違いによる排ガス温度の差が生じやすくなるので、より高い精度で着火性の推定を行うことができる。   According to the invention of claim 3, since the fuel injection timing is set to a predetermined timing that is retarded from the compression top dead center, a difference in exhaust gas temperature due to a difference in fuel ignitability is likely to occur. Can be used to estimate ignitability.

請求項4の発明によれば、還流量が多いほど、燃料の着火性の違いによる排ガス温度の差が生じやすくなるため、より高い精度で着火性の推定を行うことができる。   According to the invention of claim 4, as the recirculation amount increases, the difference in the exhaust gas temperature due to the difference in the ignitability of the fuel is likely to occur, so that the ignitability can be estimated with higher accuracy.

請求項5の発明によれば、温度検出手段が内燃機関の近くに配置されているので、筒内から排出された排ガスの温度をより正確に検出することができる。   According to the invention of claim 5, since the temperature detecting means is disposed near the internal combustion engine, the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder can be detected more accurately.

以下に、本発明の実施形態を述べる。   Embodiments of the present invention will be described below.

[内燃機関の構成]
図1は圧縮自着火式内燃機関の全体図について示したものである。
機関本体11には、吸気通路12と、排気通路13が繋がっている。また、吸気通路12と排気通路13には、通路の途中に過給機14が設けられている。
[Configuration of internal combustion engine]
FIG. 1 shows an overall view of a compression self-ignition internal combustion engine.
An intake passage 12 and an exhaust passage 13 are connected to the engine body 11. The intake passage 12 and the exhaust passage 13 are provided with a supercharger 14 in the middle of the passage.

機関本体11の各気筒15には、筒内に直接燃料を噴射する電磁式燃料噴射弁16が備えられている。電磁式燃料噴射弁16の開閉制御を行うことで、燃料の噴射時期及び燃料噴射量を制御することができる。電磁式燃料噴射弁16で噴射する燃料は燃料タンク17から供給される。燃料タンク17の給油口には、給油口の開閉を検出する給油センサ18が備えられている。   Each cylinder 15 of the engine body 11 is provided with an electromagnetic fuel injection valve 16 that injects fuel directly into the cylinder. By performing opening / closing control of the electromagnetic fuel injection valve 16, the fuel injection timing and the fuel injection amount can be controlled. The fuel injected by the electromagnetic fuel injection valve 16 is supplied from the fuel tank 17. A fuel supply port 18 of the fuel tank 17 is provided with a fuel supply sensor 18 that detects opening and closing of the fuel supply port.

また、内燃機関には、吸気通路12と排気通路13を繋ぐ還流通路19が備えられている。還流通路19を介して、筒内から排出された排ガスの一部を吸気通路12へ還流することができる。還流通路19には還流弁20が設けられており、還流弁20の開度を制御することによって還流量を制御することができる。   The internal combustion engine is also provided with a recirculation passage 19 that connects the intake passage 12 and the exhaust passage 13. A part of the exhaust gas discharged from the cylinder can be recirculated to the intake passage 12 via the recirculation passage 19. A reflux valve 20 is provided in the reflux passage 19, and the amount of reflux can be controlled by controlling the opening degree of the reflux valve 20.

排気通路13の排気マニホールドには温度センサ21が備えられている。温度センサ21により筒内から排出された排ガスの温度を検出することができる。   A temperature sensor 21 is provided in the exhaust manifold of the exhaust passage 13. The temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder can be detected by the temperature sensor 21.

内燃機関の制御は、ECU(Electron Control Unit)22によって行われる。ECU22には温度センサ21、アクセル開度センサ23、クランク角センサ24、エンジン水温センサ25、吸気量センサ26、給油センサ18それぞれから出力された信号が入力する。入力された信号に基づいて、ECU22で所定のプログラムに従った演算処理がなされる。そして、演算処理に基づいて得られた信号を、吸気通路12に設けられた吸気弁28、還流弁20、電磁式燃料噴射弁16に出力する。この出力信号に基づいて内燃機関の制御が行われる。   The internal combustion engine is controlled by an ECU (Electron Control Unit) 22. The ECU 22 receives signals output from the temperature sensor 21, accelerator opening sensor 23, crank angle sensor 24, engine water temperature sensor 25, intake air amount sensor 26, and oil supply sensor 18. Based on the input signal, the ECU 22 performs arithmetic processing according to a predetermined program. Then, a signal obtained based on the arithmetic processing is output to the intake valve 28, the recirculation valve 20, and the electromagnetic fuel injection valve 16 provided in the intake passage 12. The internal combustion engine is controlled based on this output signal.

[燃料の着火性]
内燃機関に用いられる燃料は、セタン価によって着火性が異なる。セタン価が高い燃料、つまり着火性が高い燃料を用いると、筒内に燃料を噴射してから着火するまでの時間が短くなる。よって、筒内に噴射した燃料が空気と十分に混合し切る前に着火する場合がある。これにより、機関出力の低下やスモークの発生を招くことがある。
[Fuel ignitability]
The fuel used for the internal combustion engine has different ignitability depending on the cetane number. When a fuel having a high cetane number, that is, a fuel having high ignitability is used, the time from when the fuel is injected into the cylinder until ignition is shortened. Therefore, the fuel injected into the cylinder may be ignited before it is sufficiently mixed with air. As a result, engine output may be reduced and smoke may be generated.

それに対し、セタン価が低い燃料、つまり着火性が低い燃料を用いると、筒内に燃料を噴射してから着火するまでの時間が長くなる。よって、燃料が完全に燃焼し切る前に排気ガスが筒内から排出されてしまうことがある。これにより、機関出力の低下や失火、未燃燃料の排出が生じやすくなる。   On the other hand, when a fuel with a low cetane number, that is, a fuel with low ignitability is used, the time from when the fuel is injected into the cylinder until ignition is increased. Therefore, the exhaust gas may be discharged from the cylinder before the fuel is completely burned. As a result, engine output is reduced, misfires, and unburned fuel are easily discharged.

以上の理由から、燃料の着火性に応じて機関制御を行う必要がある。   For these reasons, it is necessary to perform engine control according to the ignitability of the fuel.

[着火性の推定方法]
図2、3を参照して、筒内から排出される排ガスの温度に基づく燃料の着火性の推定方法について述べる。
[Ignition method]
A method for estimating the ignitability of the fuel based on the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder will be described with reference to FIGS.

図2は、機関運転中の筒内の圧力変化について示したものである。図2中の実線で示されるのは、セタン価が高い燃料を用いて機関を運転させた場合の筒内圧変化であり、破線で示されるのは、セタン価の低い燃料を用いて機関を運転させた場合の筒内圧変化である。実線と破線では、燃料のセタン価以外の運転条件(例えば、燃料噴射量、燃料噴射時期、エンジン回転数など)は同じものとする。また、太線矢印は、筒内に燃料を噴射する時期を示したものである。   FIG. 2 shows the pressure change in the cylinder during engine operation. A solid line in FIG. 2 shows a change in the in-cylinder pressure when the engine is operated using a fuel having a high cetane number, and a broken line shows an operation of the engine using a fuel having a low cetane number. This is a change in in-cylinder pressure. In the solid line and the broken line, the operating conditions other than the cetane number of fuel (for example, fuel injection amount, fuel injection timing, engine speed, etc.) are the same. A thick arrow indicates the time when fuel is injected into the cylinder.

実線及び破線の双方において、燃料噴射後に筒内圧が急増している。この筒内圧の急増は、噴射した燃料の燃焼によるものである。それぞれ圧力の急増が開始している点で、噴射した燃料が着火している。   In both the solid line and the broken line, the cylinder pressure rapidly increases after fuel injection. This sudden increase in in-cylinder pressure is due to the combustion of the injected fuel. The injected fuel is ignited at the point where the pressure suddenly increases.

燃料の着火時期を比較すると、セタン価が高い燃料は、セタン価が低い燃料に比べて燃料が早期に着火していることがわかる。燃料が早期に着火した分、セタン価が高い燃料の場合、燃焼も早期に終了してしまう。なお、一般に燃料の燃焼が早期に終了すると排ガス温度が低くなることが知られている。
したがって、燃料のセタン価が高いと、筒内から排出される排ガス温度は低くなる。
Comparing the ignition timing of the fuel, it can be seen that the fuel having a high cetane number ignites earlier than the fuel having a low cetane number. In the case of a fuel having a high cetane number, combustion is also completed early because the fuel is ignited early. In general, it is known that the exhaust gas temperature is lowered when the combustion of fuel is completed at an early stage.
Therefore, when the cetane number of the fuel is high, the exhaust gas temperature discharged from the cylinder becomes low.

これに対し、燃料のセタン価が低い場合は、セタン価が高い燃料に比べて噴射した燃料の着火が遅い。よって、その分燃料の燃焼の終了も遅くなるため、筒内から排出される排ガスの温度は、セタン価が高い燃料に比べて高くなる。   On the other hand, when the cetane number of the fuel is low, the ignition of the injected fuel is slower than the fuel having a high cetane number. Accordingly, the end of the combustion of the fuel is accordingly delayed, and the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder becomes higher than that of the fuel having a high cetane number.

図3は、所定運転状態での燃料のセタン価FCNTexと筒内から排出される排ガスの温度Texとの関係について示したマップであり、以下のように作成されたものである。
まず、マップ作成における運転条件(燃料噴射時期、還流量、エンジン回転数など)を決める。そして、セタン価が既知の燃料を用いて上記運転条件の下で内燃機関を運転し、その時の排ガスの温度を検出する。
次に、上記とは異なるセタン価の燃料に入れ替え、上記運転条件と同じ運転条件の下で運転し、排ガスの温度を検出する。
これを繰り返し、燃料のセタン価と排ガスの温度との関係を図3のマップのようにまとめる。上記運転条件を固定して、セタン価のみを変化させることにより、セタン価の違いに応じた排ガスの温度を求めることができる。
FIG. 3 is a map showing the relationship between the cetane number FCNTex of fuel in a predetermined operation state and the temperature Tex of exhaust gas discharged from the cylinder, and is created as follows.
First, the operating conditions (fuel injection timing, recirculation amount, engine speed, etc.) in map creation are determined. Then, the internal combustion engine is operated under the above operating conditions using a fuel having a known cetane number, and the temperature of the exhaust gas at that time is detected.
Next, the fuel is replaced with a fuel having a cetane number different from that described above, the fuel is operated under the same operating conditions as the above operating conditions, and the temperature of the exhaust gas is detected.
This is repeated, and the relationship between the cetane number of the fuel and the temperature of the exhaust gas is summarized as shown in the map of FIG. By fixing only the cetane number while fixing the above operating conditions, the temperature of the exhaust gas according to the difference in cetane number can be obtained.

なお、燃料のセタン価の推定は、ECU22に記憶させた上記図3のマップを用いることにより行う。
まず、内燃機関を、上記マップ作成時と同じ条件に制御し、その時の排ガスの温度を検出する。運転条件が作成時と同じであれば、図3のマップの関係性が成り立つ。よって、マップより、検出した排ガスの温度に対応した燃料のセタン価が、機関に用いられている燃料であると推定することができる。
Note that the estimation of the cetane number of the fuel is performed by using the map of FIG. 3 stored in the ECU 22.
First, the internal combustion engine is controlled under the same conditions as those when the map is created, and the temperature of the exhaust gas at that time is detected. If the operating conditions are the same as those at the time of creation, the relationship of the map in FIG. 3 is established. Therefore, it can be estimated from the map that the cetane number of the fuel corresponding to the detected temperature of the exhaust gas is the fuel used in the engine.

[具体的処理1]
以下、図4のフローチャートに沿って、燃料の着火性の推定の具体的処理について述べる。
まずS101において、ECU22で、エンジン回転数、燃料噴射量、エンジン水温などの機関の運転状態を読み込む。
[Specific processing 1]
Hereinafter, specific processing for estimating the ignitability of fuel will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, in S101, the ECU 22 reads the engine operating state such as the engine speed, the fuel injection amount, and the engine water temperature.

そしてS102に進み、燃料の給油が行われたか否かを判断する。燃料の給油後は、新たな燃料が給油されることにより、セタン価の変動が生じる。よって、給油した燃料のセタン価に応じた機関制御を行うため、本実施形態では、燃料給油が行われたと判断した時にセタン価の推定を行うこととしている。
なお、給油直後の運転で筒内に噴射される燃料は、配管に残った給油前の燃料である可能性があるため、給油したと判断してから所定時間の運転後に燃料の着火性の推定を行うことがより好ましい。
燃料の給油は燃料タンク17の給油口に設けられた給油センサ18の信号に基づいて判断する。給油センサ18の信号から、前回の着火性推定時から今回の着火性推定までに給油口が開いたと判断された場合には、新たな燃料が給油されたとみなしてS103へ進む。給油口が閉じたままであると判断された場合には、燃料の給油がされていないものとみなしてフローチャートを終了する。
In step S102, it is determined whether fuel has been supplied. After refueling, the cetane number fluctuates as new fuel is refueled. Therefore, in order to perform engine control according to the cetane number of the fuel that has been refueled, in this embodiment, the cetane number is estimated when it is determined that fuel refueling has been performed.
Note that the fuel injected into the cylinder in the operation immediately after refueling may be the fuel before refueling remaining in the pipe. Therefore, the fuel ignitability is estimated after a predetermined time of operation after it is determined that fuel has been refueled. It is more preferable to carry out.
Fuel supply is determined based on a signal from a fuel supply sensor 18 provided at a fuel supply port of the fuel tank 17. If it is determined from the signal from the fuel supply sensor 18 that the fuel filler port has been opened from the time of the previous ignitability estimation to the time of the current ignitability estimation, it is assumed that new fuel has been supplied and the routine proceeds to S103. If it is determined that the refueling port remains closed, it is considered that no fuel has been refueled, and the flowchart ends.

S103では、S101で検出したデータに基づいて機関がアイドル運転か否かを判断する。上記図3のマップ作成時の運転条件は、アイドル運転とする。本実施形態では、本ステップで、内燃機関の運転状態がマップ作成時と同じアイドル運転であると判断したときに、燃料の推定を行う。運転条件が同じなので、マップで示される燃料のセタン価と排ガスの温度との関係性が成立し、燃料のセタン価を推定することが可能となるためである。   In S103, it is determined based on the data detected in S101 whether or not the engine is idling. The operation condition at the time of creating the map in FIG. 3 is idle operation. In this embodiment, in this step, when it is determined that the operating state of the internal combustion engine is the same idle operation as that at the time of creating the map, the fuel is estimated. This is because since the operating conditions are the same, the relationship between the cetane number of the fuel and the temperature of the exhaust gas shown in the map is established, and the cetane number of the fuel can be estimated.

また、燃料のセタン価の推定を行う時の条件としてアイドル運転を挙げているのは、以下の理由によるものである。
機関が高負荷の時には、低負荷の時に比べて筒内の温度が高くなる。よって、セタン価の低い燃料を噴射したとしても、燃料の噴射後すぐに着火してしまい、セタン価が高い燃料を用いた時との着火時期の差が生じない場合がある。この場合、着火性の違いによる排ガス温度の差が生じず、正確な着火性の推定を行うことができない。
本実施形態では、機関が安定して筒内の温度が低いアイドル運転時にセタン価を推定することにより、精度の高い推定を行うことが可能となる。
S103でアイドル運転状態であると判断した場合にはS104へ進み、アイドル運転状態でないと判断した場合は、フローチャートを終了する。
The reason why the idling operation is cited as a condition for estimating the cetane number of the fuel is as follows.
When the engine is heavily loaded, the temperature inside the cylinder is higher than when the engine is lightly loaded. Therefore, even if fuel with a low cetane number is injected, it may ignite immediately after fuel injection, and there may be no difference in ignition timing from when a fuel with a high cetane number is used. In this case, there is no difference in exhaust gas temperature due to the difference in ignitability, and accurate ignitability cannot be estimated.
In the present embodiment, it is possible to perform highly accurate estimation by estimating the cetane number during idle operation where the engine is stable and the temperature in the cylinder is low.
If it is determined in S103 that the engine is in the idle operation state, the process proceeds to S104. If it is determined that the engine is not in the idle operation state, the flowchart ends.

S104では、燃料の噴射時期InjTmを圧縮上死点よりも遅角側の所定噴射時期InjT1に設定する。この所定噴射時期InjT1は、ECU22に記憶させた、燃料のセタン価と排ガスの温度との関係を示すマップの作成時の噴射時期と同じ時期であるものとする。その理由は、運転状態がマップ作成時と異なると、燃料のセタン価と排ガスの温度との対応関係が成り立たなくなり、推定を行うことができないためである。
なお、噴射時期を圧縮上死点よりも遅角側にするのは、以下の理由によるものである。
ピストンが圧縮上死点近傍にあるときは、筒内は高温かつ高圧の状態にあるため、燃料のセタン価が低くても燃料噴射後すぐに着火してしまい、セタン価が高い燃料を用いた時との着火時期の差が生じない場合がある。この場合、着火性の違いによる排ガスの温度の差が生じず、正確な着火性の推定を行うことができない。
また、圧縮上死点よりも進角側で燃料を噴射する場合、噴射した燃料の燃焼終了から排ガスが筒内から排出されるまでに時間がかかるため、排ガスの温度差が生じづらくなる。
よって上記問題を鑑み、精度の高い推定を行うため、燃料の噴射時期を上記時期としている。
なお、燃料の噴射時期を、圧縮上死点よりも所定時期以上遅角側に設定すると、筒内の温度・圧力の低下により燃料が着火しない場合が想定される。よって、燃料の噴射は、少なくとも燃料の着火が起こる上記所定時期より進角側に設定しなければならない。
S104で、燃料の噴射時期InjTmを圧縮上死点よりも遅角側の所定噴射時期InjT1に設定したら、S105へ進む。
In S104, the fuel injection timing InjTm is set to a predetermined injection timing InjT1 that is retarded from the compression top dead center. The predetermined injection timing InjT1 is assumed to be the same as the injection timing stored in the ECU 22 when the map indicating the relationship between the cetane number of the fuel and the temperature of the exhaust gas is created. The reason is that if the operating state is different from that at the time of creating the map, the correspondence relationship between the cetane number of the fuel and the temperature of the exhaust gas does not hold and estimation cannot be performed.
The reason why the injection timing is retarded from the compression top dead center is as follows.
When the piston is near compression top dead center, the cylinder is in a high temperature and high pressure state, so even if the cetane number of the fuel is low, it ignites immediately after fuel injection, and fuel with a high cetane number was used. There may be no difference in ignition timing with time. In this case, there is no difference in exhaust gas temperature due to the difference in ignitability, and accurate ignitability cannot be estimated.
In addition, when fuel is injected on the advance side from the compression top dead center, it takes time from the end of combustion of the injected fuel until the exhaust gas is discharged from the cylinder, so that a temperature difference between the exhaust gases hardly occurs.
Therefore, in view of the above problem, the fuel injection timing is set to the above timing in order to perform highly accurate estimation.
If the fuel injection timing is set to be retarded by a predetermined time or more from the compression top dead center, it is assumed that the fuel does not ignite due to a decrease in temperature and pressure in the cylinder. Therefore, the fuel injection must be set to the advance side at least from the predetermined time at which the fuel ignition occurs.
When the fuel injection timing InjTm is set to the predetermined injection timing InjT1 that is retarded from the compression top dead center in S104, the process proceeds to S105.

S105では、還流量EGRRを通常の運転状態(燃料の着火性の推定を行わない運転状態)よりも多めの所定還流量EGR1に設定する。つまり、本実施形態では、燃料の着火性の推定を行わない運転状態では、還流量制御は予め定められた第1規則に従って行われる。それに対して、燃料の着火性の推定を行うときには、上記第1規則よりも還流量が多く設定される第2規則にしたがって還流量の制御が行われる。
この所定還流量EGR1は、ECU22に記憶させた、燃料のセタン価と排ガスの温度との関係を示すマップの作成時の還流量と同じ値であるものとする。理由は、S104で述べた理由と同様、運転状態がマップ作成時と異なると、燃料のセタン価と排ガスの温度との対応関係が成り立たなくなり、推定を行うことができなくなるためである。
In S105, the recirculation amount EGRR is set to a predetermined recirculation amount EGR1 that is larger than the normal operation state (operation state in which fuel ignitability is not estimated). That is, in the present embodiment, in the operating state in which the estimation of fuel ignitability is not performed, the recirculation amount control is performed according to a predetermined first rule. On the other hand, when estimating the ignitability of the fuel, the recirculation amount is controlled according to the second rule in which the recirculation amount is set larger than that of the first rule.
This predetermined recirculation amount EGR1 is assumed to be the same value as the recirculation amount stored in the ECU 22 when the map showing the relationship between the cetane number of the fuel and the temperature of the exhaust gas is created. The reason is that, similarly to the reason described in S104, if the operating state is different from that at the time of creating the map, the correspondence relationship between the cetane number of the fuel and the temperature of the exhaust gas is not established, and estimation cannot be performed.

還流量を通常の運転状態よりも多くしているのは、以下の理由によるものである。
内燃機関の運転で還流を行う場合、還流量が多いほど新規に筒内に流入してくる空気の量は減少するため、筒内の酸素濃度は低くなる。筒内の酸素濃度が低いと、噴射した燃料が着火しづらくなり、着火性の違いによる着火時期の差が生じやすくなる。
したがって、燃料の着火性の違いによる排ガスの温度差がより明確になり、精度の高い着火性の推定を行うことができるため、上記通常状態より多めの還流量に設定している。
S105で、還流量EGRRを所定還流量EGR1に設定したら、S106へ進む。
The reason why the reflux amount is made larger than that in the normal operating state is as follows.
When recirculation is performed during operation of the internal combustion engine, the amount of air newly flowing into the cylinder decreases as the recirculation amount increases, so that the oxygen concentration in the cylinder decreases. When the oxygen concentration in the cylinder is low, the injected fuel is difficult to ignite, and a difference in ignition timing due to a difference in ignitability tends to occur.
Therefore, the temperature difference of the exhaust gas due to the difference in the ignitability of the fuel becomes clearer, and the ignitability can be estimated with high accuracy. Therefore, the recirculation amount is set larger than that in the normal state.
If the recirculation amount EGRR is set to the predetermined recirculation amount EGR1 in S105, the process proceeds to S106.

S106では、筒内から排出される排ガスの温度を温度センサ21で検出する。排ガスの温度を検出したら、S107に進む。   In S106, the temperature sensor 21 detects the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder. If the temperature of exhaust gas is detected, it will progress to S107.

S107では、温度センサ21で検出した排ガスの温度に基づいて燃料のセタン価を推定する。ECU22に予め記憶させた、上記運転状態での燃料のセタン価FCNTexと筒内から排出される排ガスの温度Texとの関係をについて示したマップに、検出した排ガス温度を当てはめることでセタン価を推定する。   In S107, the cetane number of the fuel is estimated based on the temperature of the exhaust gas detected by the temperature sensor 21. Estimating the cetane number by applying the detected exhaust gas temperature to a map that shows the relationship between the cetane number FCNTex of the fuel and the temperature Tex of the exhaust gas discharged from the cylinder stored in the ECU 22 in advance. To do.

S108では、S107で推定した燃料のセタン価FCNTexをECU22に読み込ませる。   In S108, the ECU 22 reads the cetane number FCNTex of the fuel estimated in S107.

S109では、S108で読み込んだセタン価FCNTexを機関の制御に反映させる。機関の制御は、燃料の噴射時期、燃料噴射量などを燃料のセタン価に応じて補正することにより行う。
例えば、燃料のセタン価が低い場合は、燃料の着火時期が遅角化してしまうため、所望の着火時期となるように燃料の噴射時期を進角化させることで着火時期のズレを防ぐことができる。また、燃料のセタン価が高い場合は、燃料の着火時期が早期に着火してしまい所望の機関出力が得られないので、燃料噴射量をその分増加することにより機関出力の低下を防ぐことができる。
In S109, the cetane number FCNTex read in S108 is reflected in the engine control. The engine is controlled by correcting the fuel injection timing, the fuel injection amount, etc. according to the cetane number of the fuel.
For example, if the cetane number of the fuel is low, the ignition timing of the fuel will be retarded. Therefore, it is possible to prevent the deviation of the ignition timing by advancing the fuel injection timing so that the desired ignition timing is reached. it can. In addition, when the cetane number of the fuel is high, the ignition timing of the fuel is ignited early and the desired engine output cannot be obtained. Therefore, it is possible to prevent the engine output from decreasing by increasing the fuel injection amount accordingly. it can.

[具体的処理2]
図4のフローチャートでは、ある所定運転状態での燃料のセタン価と着火性の関係を示すマップをECU22記憶させておき、そのマップ作成時と同じ運転状態を再現することによって、燃料の着火性の推定を行っている。
これに対し、図5のフローチャートは、様々な運転状態ごとの燃料のセタン価と着火性の関係を示すマップをECU22に予め記憶させておくことにより、運転状態の再現を図ることなく燃料の着火性の推定を行うものである。
[Specific processing 2]
In the flowchart of FIG. 4, a map showing the relationship between the cetane number of fuel and the ignitability in a predetermined operating state is stored in the ECU 22, and the same operating state as that at the time of creating the map is reproduced. Estimating.
On the other hand, in the flowchart of FIG. 5, the ECU 22 stores in advance a map showing the relationship between the cetane number and the ignitability of the fuel for each of various operating states, so that the ignition of the fuel can be performed without reproducing the operating state. This is to estimate sex.

図5のフローチャートは、図4のフローチャートのS104とS105のステップを削除し、S107で行っているセタン価の推定方法をS207による方法に置き換えたものである。なお、前述のとおり、図4の場合とは異なり、ECU22は、様々な運転状態ごとのマップを記憶しているものとする。   The flowchart of FIG. 5 is obtained by deleting steps S104 and S105 of the flowchart of FIG. 4 and replacing the cetane number estimation method performed in S107 with the method of S207. As described above, unlike the case of FIG. 4, the ECU 22 is assumed to store maps for various operating states.

図5のS207では、ECU22に記憶された複数のマップの中から、S101で読み込んだ機関の運転状態と同一の運転状態で作成されたマップを選択する。そして、選択したマップと、検出した排ガスの温度に基づいて、燃料のセタン価FCNTexを推定する。これにより、運転状態を再現することなく、より簡易なセタン価の推定をすることが可能となっている。   In S207 of FIG. 5, a map created in the same operating state as the engine operating state read in S101 is selected from a plurality of maps stored in the ECU 22. Then, the cetane number FCNTex of the fuel is estimated based on the selected map and the detected temperature of the exhaust gas. This makes it possible to estimate the cetane number more simply without reproducing the operating state.

図5に示すフローチャートは、上記点以外は図4に示すフローチャートと同様であるため、他の説明に関しては省略する。   The flowchart shown in FIG. 5 is the same as the flowchart shown in FIG. 4 except for the above points, and the other description is omitted.

以上が本発明における実施形態を示したものである。
上述した実施形態では、温度センサ21は排気通路13の排気マニホールドに設けられているが排気通路に設けられていればよく、これに限られるわけではない。
なお、温度センサを設けるのであれば、排気通路の過給機14より上流に設けることがより好ましい。排ガスの熱エネルギーが過給機14で運動エネルギーとして消費され、その分が排ガス温度を検出する際の誤差となることを考慮したものである。
The above is the embodiment of the present invention.
In the above-described embodiment, the temperature sensor 21 is provided in the exhaust manifold of the exhaust passage 13, but it is not limited to this as long as it is provided in the exhaust passage.
If a temperature sensor is provided, it is more preferable to provide the exhaust passage upstream of the supercharger 14. This is because the thermal energy of the exhaust gas is consumed as kinetic energy in the supercharger 14, and this amount becomes an error when detecting the exhaust gas temperature.

また、燃料を給油したか否かを判断するのに給油口に給油センサ18を設け、その信号により判断しているが、燃料タンク内の燃料の液面高さを検出する液面センサを用いてもよいものとする。前回の燃料の着火性の推定から今回の推定までに所定以上液面の上昇が検出された場合に燃料が給油されたものとみなし、上記検出がされなかった場合は給油がされなかったものと判断する。   Further, in order to determine whether or not fuel has been supplied, a fuel supply sensor 18 is provided at the fuel supply port, and the determination is based on the signal, but a liquid level sensor that detects the level of the fuel in the fuel tank is used. It may be. It is considered that the fuel has been refueled when a rise in the liquid level above a predetermined level is detected between the previous estimation of the ignitability of the fuel and the current estimation. to decide.

圧縮自着火式内燃機関の全体図を示す図である。1 is an overall view of a compression self-ignition internal combustion engine. 機関運転中の筒内の圧力変化を示す図である。It is a figure which shows the pressure change in the cylinder during engine operation. 所定運転状態での燃料のセタン価と筒内から排出される排ガスの温度の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cetane number of the fuel in a predetermined driving | running state, and the temperature of the waste gas discharged | emitted from a cylinder. 本発明を実施するにあたり実行されるフローチャートである。It is a flowchart performed in implementing this invention. 本発明を実施するにあたり実行されるフローチャートである。It is a flowchart performed in implementing this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 機関本体
15 気筒
16 電磁式燃料噴射弁
17 燃料タンク
18 給油センサ
19 還流通路
20 還流弁
21 温度センサ
11 Engine body 15 Cylinder 16 Electromagnetic fuel injection valve 17 Fuel tank 18 Refueling sensor 19 Recirculation passage 20 Recirculation valve 21 Temperature sensor

Claims (5)

筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射手段と、
筒内から排出される排ガスの温度を検出する温度検出手段と、
所定の運転状態において検出される排ガスの温度と使用されている燃料のセタン価との関係を、排ガスの温度が高いほど燃料のセタン価が低くなるものとして記憶した記憶手段と、
前記所定の運転状態において検出される排ガスの温度と前記関係に基づいて燃料のセタン価を推定する着火性推定手段と、
推定されたセタン価に応じて機関を制御する機関制御手段と、
を備えることを特徴とする圧縮自着火式内燃機関。
Fuel injection means for directly injecting fuel into the cylinder;
Temperature detecting means for detecting the temperature of the exhaust gas discharged from the cylinder;
Storage means for storing the relationship between the temperature of the exhaust gas detected in a predetermined operation state and the cetane number of the fuel being used, as the higher the temperature of the exhaust gas, the lower the cetane number of the fuel ;
Ignitability estimating means for estimating the cetane number of the fuel based on the temperature of the exhaust gas detected in the predetermined operating state and the relationship;
Engine control means for controlling the engine according to the estimated cetane number ;
A compression self-ignition internal combustion engine comprising:
前記所定の運転状態は、アイドル運転状態であることを特徴とする請求項1に記載の圧縮自着火式内燃機関。   The compression self-ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined operation state is an idle operation state. 燃料の噴射時期を制御する噴射時期制御手段を更に備え、
前記所定の運転状態は、燃料噴射時期を圧縮上死点よりも遅角側の所定時期に制御した運転状態であることを特徴とする請求項1または2にいずれか記載の圧縮自着火式内燃機関。
An injection timing control means for controlling the fuel injection timing;
3. The compression ignition type internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined operation state is an operation state in which the fuel injection timing is controlled to a predetermined timing that is retarded from the compression top dead center. organ.
排ガスの一部を筒内へ還流する還流手段と、
前記還流手段により筒内へ還流する還流量を制御する還流量制御手段を更に備え、
前記還流量制御手段は、予め定められた第1規則に従って還流量を制御する第1規則制御手段と、
前記第1規則よりも還流量が多く設定される第2規則に従って還流量を制御する第2規則制御手段を備え、
前記所定の運転状態は、還流量を第2規則に従った所定還流量に制御した運転状態であることを特徴とする請求項1乃至3にいずれか記載の圧縮自着火式内燃機関。
Recirculation means for recirculating part of the exhaust gas into the cylinder;
A recirculation amount control means for controlling a recirculation amount recirculated into the cylinder by the recirculation means;
The reflux amount control means includes first rule control means for controlling the reflux amount according to a predetermined first rule;
A second rule control means for controlling the reflux amount according to a second rule in which the reflux amount is set to be larger than the first rule;
4. The compression self-ignition internal combustion engine according to claim 1, wherein the predetermined operating state is an operating state in which the recirculation amount is controlled to a predetermined recirculation amount according to the second rule.
前記温度検出手段は、排気通路の内燃機関近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至4にいずれか記載の圧縮自着火式内燃機関。   The compression self-ignition internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature detection means is provided in the exhaust passage in the vicinity of the internal combustion engine.
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