JP5098938B2 - Fuel injection control device - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to an engine fuel injection control device.
従来、ディーゼルエンジンの失火抑制を目的とした燃料噴射装置が知られている。例えば、ディーゼルエンジンの運転状態に応じて燃料噴射時期制御を行うディーゼルエンジンの燃料噴射時期制御装置が知られている(特許文献1参照)。この燃料噴射時期制御装置は、ディーゼルエンジンの運転状態、すなわち、エンジン回転数、エンジン負荷、吸気圧、冷却水温度、吸気温を参照して失火を抑制するための燃料噴射時期を決定している。 Conventionally, a fuel injection device for the purpose of suppressing misfire of a diesel engine is known. For example, a fuel injection timing control device for a diesel engine that performs fuel injection timing control according to the operating state of the diesel engine is known (see Patent Document 1). This fuel injection timing control device determines the fuel injection timing for suppressing misfire by referring to the operating state of the diesel engine, that is, the engine speed, engine load, intake pressure, cooling water temperature, and intake air temperature. .
ところで、ディーゼルエンジンには、EGR(Exhaust Gas Recirculation)装置が装備されることがある。EGR装置は、エキゾース側とインテーク側との間にEGR配管を有し、筒内に排気を導入する。ディーゼルエンジンがEGR装置を装備する目的のひとつに、筒内の酸素濃度を低減し、NOxを低減させることがある。このため、EGR装置は、EGR配管に設けたEGRバルブの開閉制御を行い、排気(EGRガス)の導入量の調節を行っている。 By the way, a diesel engine may be equipped with an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device. The EGR device has an EGR pipe between the exhaust side and the intake side, and introduces exhaust into the cylinder. One purpose of a diesel engine equipped with an EGR device is to reduce the oxygen concentration in the cylinder and reduce NOx. For this reason, the EGR device controls the opening and closing of an EGR valve provided in the EGR pipe, and adjusts the introduction amount of exhaust gas (EGR gas).
このようなEGR装置は、配管中のEGRガス流の遅れや、EGRバルブの応答遅れなどに起因して、不可避的に筒内酸素濃度の過渡遅れが生じ、この過渡遅れが筒内での失火の原因となることがある。すなわち、筒内における失火は、筒内の酸素濃度の影響を受けるため、筒内酸素濃度に過渡遅れが生じると、これが燃料噴射制御に影響を与え、失火を生じさせることがある。 Such an EGR device inevitably causes a transient delay in the in-cylinder oxygen concentration due to a delay in the EGR gas flow in the pipe, a response delay in the EGR valve, and the like, and this transient delay causes a misfire in the cylinder. It may cause. That is, misfire in the cylinder is affected by the oxygen concentration in the cylinder, so if a transient delay occurs in the cylinder oxygen concentration, this may affect the fuel injection control and cause misfire.
また、ディーゼルエンジンにおいて、筒内の酸素量が不足するとスモークが発生しやすいという問題もある。EGR装置による過渡遅れは、筒内の酸素量不足も招くことになる。 In addition, in a diesel engine, there is also a problem that smoke is likely to occur if the amount of oxygen in the cylinder is insufficient. The transient delay caused by the EGR device also causes a shortage of oxygen in the cylinder.
前記特許文献1に開示された燃料噴射時期制御装置は、前記のように失火抑制を目的としている。しかしながら、その燃料噴射時期制御において筒内の酸素濃度は考慮されていない。また、スモーク発生の抑制も考慮されていない。このように、特許文献1に開示された燃料噴射時期制御装置は、さらなる改良の余地を有していた。
The fuel injection timing control device disclosed in
そこで、本発明は、EGR装置を備えるディーゼルエンジンのEGRガス導入に伴う筒内酸素濃度の過渡遅れに起因する失火の抑制、スモーク発生の抑制をすることができる燃料噴射装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel injection device capable of suppressing misfire and smoke from being caused by a transient delay of in-cylinder oxygen concentration due to introduction of EGR gas in a diesel engine equipped with an EGR device. And
かかる課題を解決するための、本発明の燃料噴射制御装置は、エンジンの運転状態把握手段と、エンジンの目標筒内酸素濃度取得手段と、筒内酸素濃度を当該目標筒内酸素濃度取得手段により取得した目標筒内酸素濃度に近づけるEGR制御手段と、前記運転状態把握手段によって把握されたエンジンの運転状態に基づいて基本噴射時期を算出する基本噴射時期算出手段と、エンジンの筒内酸素濃度取得手段と、前記筒内酸素濃度取得手段によって取得された筒内酸素濃度の値に基づいて失火を抑制する燃料噴射時期を設定する失火噴射時期設定手段と、前記失火噴射時期に対応する失火ガード噴射量を設定する失火ガード噴射量設定手段と、前記基本噴射時期に対応する基本燃料噴射量と、前記失火ガード噴射量とを比較して噴射量の少ない方を最適噴射量として選択する最適噴射量選択手段と、を、備えたことを特徴としている。 In order to solve this problem, the fuel injection control device of the present invention includes an engine operating state grasping means, an engine target in-cylinder oxygen concentration acquisition means, and an in-cylinder oxygen concentration obtained by the target in-cylinder oxygen concentration acquisition means. EGR control means for approaching the acquired target in-cylinder oxygen concentration, basic injection timing calculation means for calculating basic injection timing based on the operating state of the engine ascertained by the operating state grasping means, and acquisition of in-cylinder oxygen concentration of the engine Means, a misfire injection timing setting means for setting a fuel injection timing for suppressing misfire based on a value of the in-cylinder oxygen concentration acquired by the in-cylinder oxygen concentration acquisition means, and a misfire guard injection corresponding to the misfire injection timing The misfire guard injection amount setting means for setting the amount, the basic fuel injection amount corresponding to the basic injection timing, and the misfire guard injection amount are compared to reduce the injection amount. And the optimum injection quantity selecting means for selecting whichever is the optimum injection amount, a, is characterized by comprising.
運転状態把握手段は、エンジン回転数やエンジン負荷に関する情報を取得することができる。エンジン負荷からは要求噴射量を算出することができる。目標筒内酸素濃度取得手段は、これらの運転状態に関する情報に基づいて目標筒内酸素濃度の値を取得する。EGR制御手段は、筒内酸素濃度を目標筒内酸素濃度に近づけるようにEGR装置を制御する。そして、基本噴射時期算出手段は、前記運転状態把握手段によって把握されたエンジンの運転状態に基づいて基本噴射時期を算出する。ただし、算出された基本噴射時期は、EGR装置によるEGRガス導入の影響が考慮されていない。このためエンジンの運転状態にのみ基づいて算出されている基本噴射時期に燃料噴射を行うと、過渡遅れが生じている筒内の実際の酸素濃度との間で不整合が生じ、失火を招くおそれがある。 The operating state grasping means can acquire information related to the engine speed and the engine load. The required injection amount can be calculated from the engine load. The target in-cylinder oxygen concentration acquisition unit acquires the value of the target in-cylinder oxygen concentration based on the information related to these operating states. The EGR control means controls the EGR device so that the in-cylinder oxygen concentration approaches the target in-cylinder oxygen concentration. Then, the basic injection timing calculation means calculates the basic injection timing based on the engine operating state grasped by the operation state grasping means. However, the calculated basic injection timing does not take into account the effect of EGR gas introduction by the EGR device. For this reason, if fuel injection is performed at the basic injection timing calculated based only on the operating state of the engine, a mismatch may occur with the actual oxygen concentration in the cylinder in which the transient delay occurs, leading to misfire. There is.
そこで、本明細書開示の燃料噴射制御装置は、エンジンの筒内酸素濃度取得手段を備え、この筒内酸素濃度取得手段によって取得された値を燃料噴射制御に反映させている。筒内酸素濃度取得手段は、その時点での実際の酸素濃度の値を取得するものである。失火噴射時期設定手段は、筒内酸素濃度取得手段によって取得された筒内酸素濃度の値に基づいて失火を抑制する燃料噴射時期を設定する。これにより、実際の筒内酸素濃度を加味した燃料噴射とし、失火を抑制することができる。 Therefore, the fuel injection control device disclosed in this specification includes an in-cylinder oxygen concentration acquisition unit of the engine, and reflects the value acquired by the in-cylinder oxygen concentration acquisition unit in the fuel injection control. The in-cylinder oxygen concentration acquisition means acquires the actual oxygen concentration value at that time. The misfire injection timing setting means sets a fuel injection timing for suppressing misfire based on the value of the in-cylinder oxygen concentration acquired by the in-cylinder oxygen concentration acquisition means. Thereby, it is set as the fuel injection which considered the actual in-cylinder oxygen concentration, and misfire can be suppressed.
本明細書開示の燃料噴射制御装置は、最適噴射量選択手段を有する。最適噴射量選択手段は、前記基本噴射時期に対応する基本燃料噴射量と、前記失火噴射時期に対応する失火ガード噴射量とを比較して噴射量の少ない方を最適噴射量として選択する。これにより、エンジン稼動中の広範囲において失火を抑制することができる。 The fuel injection control device disclosed in the present specification has an optimal injection amount selection means. The optimum injection amount selection means compares the basic fuel injection amount corresponding to the basic injection timing with the misfire guard injection amount corresponding to the misfire injection timing, and selects the smaller injection amount as the optimal injection amount. Thereby, misfire can be suppressed in a wide range during engine operation.
また、噴射時期に対応させて燃料の噴射量を設定するので、スモークの発生も同時に抑制することができる。スモークは、筒内の酸素量の影響を受け、筒内の酸素量が不足すると発生し易くなる。このため、仮に噴射時期だけを制御し、噴射時期を進角させることによって失火抑制を図ろうとすると、空気量の低下に起因してスモークの発生が悪化することが懸念される。そこで、前記のように噴射時期に対応させて燃料の噴射量を設定すれば、スモークの発生を抑制することができる。 Further, since the fuel injection amount is set in correspondence with the injection timing, the occurrence of smoke can be suppressed at the same time. Smoke is affected by the amount of oxygen in the cylinder, and is easily generated when the amount of oxygen in the cylinder is insufficient. For this reason, if it is attempted to suppress misfire by controlling only the injection timing and advancing the injection timing, there is a concern that the generation of smoke may be worsened due to a decrease in the air amount. Therefore, if the fuel injection amount is set in accordance with the injection timing as described above, the occurrence of smoke can be suppressed.
本明細書開示の燃料噴射制御装置は、さらに、空気過剰率算出手段を備え、当該空気過剰率算出段によって算出された空気過剰率に基づいてスモークの発生を抑制するスモークガード噴射量を算出するスモークガード噴射量設定手段を備え、前記最適噴射量選択手段は、前記基本燃料噴射時期に対応する基本燃料噴射量と、前記スモークガード噴射量とを比較して噴射量の少ない方を最適噴射量として選択する構成とすることができる。これにより、効果的にスモークの発生を抑制することができる。 The fuel injection control device disclosed in the present specification further includes an excess air ratio calculation unit, and calculates a smoke guard injection amount that suppresses the generation of smoke based on the excess air ratio calculated by the excess air ratio calculation stage. A smoke guard injection amount setting means, wherein the optimum injection amount selection means compares the basic fuel injection amount corresponding to the basic fuel injection timing with the smoke guard injection amount, and selects the smaller injection amount as the optimal injection amount; It can be set as the structure selected as. Thereby, generation | occurrence | production of smoke can be suppressed effectively.
本発明によれば、EGR装置を備えるディーゼルエンジンの過渡遅れに起因する失火の抑制、スモーク発生の抑制をすることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the misfire resulting from the transient delay of a diesel engine provided with an EGR apparatus can be suppressed, and smoke generation can be suppressed.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の燃料噴射制御装置1が組み込まれたエンジン100の吸気系及び排気系周辺の概略構成を示す説明図である。エンジン100は水冷式の4サイクルディーゼルエンジンである。エンジン100の気筒5の内部にはピストン3が摺動自在に挿入されており、ピストン3の上面と気筒5の内壁とによって燃焼室2が形成されている。燃焼室2の上部には、燃焼室2の内部に燃料を直接噴射する燃料噴射弁6が設けられている。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration around an intake system and an exhaust system of an
燃焼室2は吸気ポート20を介して吸気管22に連通している。また、燃焼室2は排気ポート30を介して排気管32に連通している。気筒5には、燃焼室2と吸気ポート20との接続箇所における開口部を開閉する吸気弁23、及び、燃焼室2と排気ポート30との接続箇所における開口部を開閉する排気弁33が設けられている。
The
エンジン100には排気の一部を燃焼室2に再循環させるEGR装置40が設けられている。EGR装置40はEGR配管41及びEGRバルブ42を備えて構成されている。EGR配管41は排気管32と吸気管22とを接続する配管であり、EGR配管41を通って排気管32を流れる排気の一部が吸気管22に流入し、吸気ポート20を通って燃焼室2に吸入される。EGRバルブ42は、EGR配管41の流路断面積を変更することにより、EGR配管41を流れるEGRガス量を変更可能な流量調節弁である。EGRバルブ42の開度を調節することによりEGRガス量を調節することができる。
The
エンジン100は、エンジン100の種々の制御を行うECU(Electronic control unit)8を有している。ECU8は、リードオンリーメモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)、中央演算装置(CPU)、入出力ポート、デジタルアナログコンバータ(DAコンバータ)、アナログデジタルコンバータ(ADコンバータ)等を双方向バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。
The
ECU8は、本発明における「運転状態把握手段」、「目標筒内酸素濃度取得手段」、「EGR制御手段」、「基本噴射時期算出手段」、「失火噴射時期設定手段」、「失火ガード噴射量設定手段」、「最適噴射量選択手段」、「空気過剰率算出手段」、「スモークガード噴射量設定手段」の各手段としての機能を果たす。
The
そして、ECU8は、エンジン100の運転状態や運転者による要求に応じて、燃料噴射弁6による燃料噴射量や燃料噴射時期の制御等の制御を行う。
Then, the
このため、ECU8には、エンジン回転数NEを取得するエンジン回転数センサ70、運転者によるアクセルペダル7の踏み込み量(アクセル開度)Accpを検出するアクセル開度センサ71が電気的に接続されている。また、本発明における筒内酸素濃度取得手段に相当し、実際にエンジンの筒内酸素濃度を検知する筒内酸素濃度センサ72もECU8に電気的に接続されている。さらに、エアフロメータ73もECU8に電気的に接続されている。
Therefore, the
その他、特に図示及び説明を省略するが、エンジン100が一般的に備えているセンサ類が設けられ、これらのセンサは電気配線を介してECU8に接続され、各センサからの出力信号がECU8に入力されるようになっている。
In addition, although illustration and description are omitted, sensors that are generally provided in the
また、ECU8には、燃料噴射弁6、EGRバルブ42を駆動するための駆動装置等の機器が電気配線を介して接続されている。ECU8は、前記各種センサによる検出値に基づいてエンジン100の運転状態や運転者の要求を把握し、エンジン100の運転状態や運転者の要求に応じて燃料噴射弁6やEGRバルブ42等の各種制御対象機器に制御信号を送信してこれらの機器を制御する。このような制御を行うための各種運転パラメータ(例えば、燃料噴射量、燃料噴射時期、吸入空気量、EGR率等)は、これらの機関特性が所定の目標値や規制を満たすように予め適合作業により決定され、ECU8のROMにマップや演算式等の形で記憶されている。
The
次に、このような燃料噴射制御装置1により行われる燃料噴射制御の方針、制御のイメージを図2に示したチャートを参照しつつ説明する。
Next, a policy of fuel injection control performed by the fuel
図2は、横軸を時間軸とし、「エンジン回転数」、燃料の「要求噴射量」、「筒内酸素濃度」、「噴射時期」、「指令噴射量」の変化を示したチャートとなっている。なお、「エンジン回転数」は、説明を簡単にするため、エンジン回転数NE=N1の定常状態としている。 FIG. 2 is a chart showing changes in “engine speed”, “requested injection amount”, “in-cylinder oxygen concentration”, “injection timing”, and “command injection amount” with the horizontal axis as the time axis. ing. Note that the “engine speed” is a steady state where the engine speed NE = N1 in order to simplify the explanation.
t1のタイミングでアクセル7が踏み込まれると、瞬時に要求噴射量QrがQr1からQr2へ上昇する。ECU8は、この要求噴射量Qr2、エンジン回転数N1とに基づいて、目標筒内酸素濃度Roxctrgの値を決定する。目標筒内酸素濃度Roxctrgは、図2中、破線で示すように要求噴射量のQr1からQr2への上昇に同期して、R1からR2へ上昇する。すなわち、R1からR2への移行は、t1のタイミングで瞬時に行われ、その波形は垂直に立ち上がる。
When the
ECU8は、このような目標筒内酸素濃度RoxctrgとなるようにEGRバルブ42の開度調整を行い、燃焼室2内にEGRガスを導入する。ところが、ECU8がEGRバルブ42に対し指令を発した後、実際にEGRバルブ42が所望の開度になるまでにはタイムラグが存在する。さらに、EGR配管41を通過するEGRガスが燃焼室2に到達するまでのガス流れの遅れも生じる。このため、実際の筒内酸素濃度は、図2中、実線で描かれた曲線のように目標酸素濃度に徐々に近づく。すなわち、過渡遅れが生じる。
The
ECU8は、このようなにエンジンの運転状態に基づいて目標筒内酸素濃度を算出し、さらに、この目標筒内酸素濃度Roxctrgから、基本噴射時期ainjmbseを算出する。このようにして算出された基本噴射時期ainjmbseは、図2中、破線で示されている。ECU8は、実際の筒内酸素濃度Roxcに基づく噴射時期の算出も行う。実際の筒内酸素濃度に基づいて算出される噴射時期は、失火噴射時期ainjmaxである。失火噴射時期ainjmaxは、この時期よりも遅角側で噴射されると失火を生じるおそれがある噴射時期として設定される。失火噴射時期ainjmaxは、図2中、実線で示されている。図2より明らかなように、時間t1からt2のタイミングで基本噴射時期ainjmbseが失火噴射時期ainjmaxよりも遅い、すなわち、遅角側となる。このように基本噴射時期ainjmbseが失火噴射時期ainjmaxよりも遅いタイミングである場合に、基本噴射時期ainjmbseで燃料を噴射すると、失火を生じると判断できる。そこで、このように基本噴射時期ainjmbseが失火噴射時期ainjmaxよりも遅いタイミングとなる場合には、基本噴射時期ainjmbseに代えて失火噴射時期ainjmaxで噴射するようにする。これにより、失火を抑制することができる。
The
さらに、ECU8は、設定した噴射時期に応じた燃料の噴射量を設定する。基本噴射時期ainjmbseで噴射するときは、この基本噴射時期ainjmaxに対応する基本燃料噴射量を最適噴射量として採用する。ここで、基本燃料噴射量は、先に求めた要求噴射量ということになり、図2に示すQr、すなわち、Qr1またはQr2が最適噴射量として採用される。一方、失火噴射時期ainjmaxを選択したタイミングでは、最適噴射量として失火ガード噴射量Qxを選択する。すなわち、QrとQxとを比較して小さい方を最適噴射量として採用する。これにより、酸素量不足、言い換えれば燃料量過多の状態を回避してスモークの発生を抑制することができる。
Further, the
以上のような制御方針のもと行われる、燃料噴射制御の一例につき、図3に示したフロー図を参照しつつ説明する。 An example of fuel injection control performed under the above control policy will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
ECU8は、ステップS1において、エンジン回転数センサ70よりエンジン回転数NEを取得する。また、アクセル開度センサ71からAccpを検出し、この検出値より要求噴射量Qrを取得する。
In step S1, the
ステップS1に引き続き行われるステップS2では、目標筒内酸素濃度Roxctrgを算出する。図4は、目標筒内酸素濃度Roxctrgを算出するためのマップの一例を示すものである。図4に示すマップは、エンジン回転数NEと要求噴射量Qrをパラメータに有し、その組み合わせ毎に目標筒内酸素濃度Roxctrgが導かれるようになっている。図4において、目標筒内酸素濃度Roxctrgは、レベル“N”のNの値が大きい程、濃度が高いことを示している。図5は、図4に示すマップの一部分を抜き出して示した図であり、エンジン回転数NE=N1(rpm)のときの要求噴射量Qrと目標筒内酸素濃度Roxctrgとの関係を示した図である。図5の横軸には要求噴射量Qr(mm3/st)が取られ、縦軸には目標筒内酸素濃度Roxctrg(%(wt))が取られている。ここで、仮にエンジン100のトルク要求から実現したい運転条件の要求噴射量QrがN1(rpm)、Qa(mm3/st)であるとすると、目標筒内酸素濃度Roxctrgは、Ra(%(wt))である。
In step S2 performed subsequent to step S1, the target in-cylinder oxygen concentration Roxctrg is calculated. FIG. 4 shows an example of a map for calculating the target in-cylinder oxygen concentration Roxctrg. The map shown in FIG. 4 has the engine speed NE and the required injection amount Qr as parameters, and the target in-cylinder oxygen concentration Roxctrg is derived for each combination. In FIG. 4, the target in-cylinder oxygen concentration Roxctrg indicates that the concentration is higher as the value of N of the level “N” is larger. FIG. 5 is a diagram showing a part of the map shown in FIG. 4 and showing the relationship between the required injection amount Qr and the target in-cylinder oxygen concentration Roxctrg when the engine speed NE = N1 (rpm). It is. The required injection amount Qr (mm 3 / st) is taken on the horizontal axis in FIG. 5, and the target in-cylinder oxygen concentration Roxctrg (% (wt)) is taken on the vertical axis. Here, if the required injection amount Qr of the operating condition desired to be realized from the torque request of the
ECU8は、ステップS2に引き続き行われるステップS3において、ステップS2で取得した目標筒内酸素濃度RoxctrgとなるようにEGR制御を実施すべく、EGRバルブ42に駆動指令を発する。
In step S3 performed subsequent to step S2, the
ステップS3の処理を終えた後は、ステップS4において、現時点での実際の筒内酸素濃度Roxcを取得する。実際の筒内酸素濃度Roxc(%(wt))は、筒内酸素濃度センサ72によって直接測定され、取得される。
ここで、実際の筒内酸素濃度Roxc(%(wt))は、目標筒内酸素濃度Ra(%(wt))よりも小さいRb(%(wt))であったとする。この場合、実際の筒内酸素濃度は、目標筒内酸素濃度は、(Ra−Rb)(%(wt))だけ不足することになる。
なお、筒内酸素濃度Roxcは、種々のパラメータを用いて算出した値を用いることもできる。また、本実施例では、筒内酸素濃度センサ72を備えた構成としているが、例えば、インテークマニホールドに酸素濃度センサを装着し、この酸素濃度センサにより取得された値を用いて筒内酸素濃度Roxcを算出するようにしていもよい。
After the process of step S3 is completed, the actual in-cylinder oxygen concentration Roxc at the present time is acquired in step S4. The actual in-cylinder oxygen concentration Roxc (% (wt)) is directly measured and acquired by the in-cylinder
Here, it is assumed that the actual in-cylinder oxygen concentration Roxc (% (wt)) is Rb (% (wt)) smaller than the target in-cylinder oxygen concentration Ra (% (wt)). In this case, the actual in-cylinder oxygen concentration is deficient in the target in-cylinder oxygen concentration by (Ra−Rb) (% (wt)).
The in-cylinder oxygen concentration Roxc can be a value calculated using various parameters. In this embodiment, the in-cylinder
ステップS4で実際の筒内酸素濃度Roxcを取得した後は、ステップS5へ進む。ステップS5では、エンジン回転数NEと要求噴射量Qrより求められる基本噴射時期ainjmbseを設定する。図6は、基本噴射時期ainjmbseを算出するためのマップの一例を示すものである。図6に示すマップは、エンジン回転数NEと要求噴射量Qrをパラメータに有し、その組み合わせ毎に基本噴射時期ainjmbseが導かれるようになっている。図6において、基本噴射時期ainjmbaseは、レベル“N”のNの値が大きい程、進角側に設定されることを示している。図7は、図6に示すマップの一部分を抜き出して示した図であり、エンジン回転数NE=N1(rpm)のときの要求噴射量Qrと基本噴射時期ainjmbseとの関係を示した図である。図7の横軸には要求噴射量Qrが取られ、縦軸には基本噴射時期ainjmbseが取られている。ここで、仮にエンジン100のトルク要求から実現したい運転条件のエンジン回転数NEがN1、要求噴射量QrがQaであるとすると、基本噴射時期ainjmbseは、θaである。
After acquiring the actual in-cylinder oxygen concentration Roxc in step S4, the process proceeds to step S5. In step S5, the basic injection timing ainjmbse obtained from the engine speed NE and the required injection amount Qr is set. FIG. 6 shows an example of a map for calculating the basic injection timing ainjmbse. The map shown in FIG. 6 has the engine speed NE and the required injection amount Qr as parameters, and the basic injection timing ainjmbse is derived for each combination. In FIG. 6, the basic injection timing ainjmbase indicates that the larger the value of N of the level “N” is, the more the advanced injection side is set. FIG. 7 is a diagram showing a part of the map shown in FIG. 6 and showing the relationship between the required injection amount Qr and the basic injection timing ainjmbse when the engine speed NE = N1 (rpm). . The required injection amount Qr is taken on the horizontal axis of FIG. 7, and the basic injection timing ainjmbse is taken on the vertical axis. Here, if the engine speed NE of the operating condition desired to be realized from the torque request of the
ECU8は、ステップS5に引き続き行われるステップS6において、失火噴射時期ainjmaxを設定する。図8は、失火噴射時期ainjmaxを算出するためのマップの一例を示すものである。失火噴射時期ainjmaxは、筒内酸素濃度に基づいて算出される。本実施例では、ステップS4で取得した実際の筒内酸素濃度Roxc=Rbに基づいて失火噴射時期ainjmaxが算出され、θbが求められる。このθbは、基本噴射時期ainjmbseとして算出されたθaよりも進角側の値である。このように失火噴射時期ainjmaxが基本噴射時期ainjmbseよりも進角側にくる場合は、噴射時期として失火噴射時期ainjmaxが設定される。
このように、基本噴射時期ainjmbseと失火噴射時期ainjmaxとを比較してより進角側の噴射時期が選定されることにより、失火を抑制することができる。
In step S6 performed subsequent to step S5, the
Thus, misfire can be suppressed by comparing the basic injection timing ainjmbse with the misfire injection timing ainjmax and selecting the more advanced injection timing.
ステップS6に引き続き行われるステップS7の処理では、失火噴射時期ainjmaxに対応した失火ガード噴射量Qxが設定される。失火ガード噴射量Qxは、図7に示したマップを利用して算出される。図7に示したマップの縦軸は、前記のように基本噴射時期ainjmbseとなっているのが、この縦軸に失火噴射時期ainjmaxの値を当てはめ、そこから求められた要求噴射量の値を失火ガード噴射量とする。図7に示すように、本実施例場合、失火噴射時期ainjmaxとしてθbが設定されている場合は、このθbに対応するQxが失火ガード噴射量として設定される。 In the process of step S7 performed subsequent to step S6, the misfire guard injection amount Qx corresponding to the misfire injection timing ainjmax is set. The misfire guard injection amount Qx is calculated using the map shown in FIG. The vertical axis of the map shown in FIG. 7 is the basic injection timing ainjmbse as described above. The value of the misfire injection timing ainjmax is applied to this vertical axis, and the value of the required injection amount obtained therefrom is calculated. Misfire guard injection amount. As shown in FIG. 7, in this embodiment, when θb is set as the misfire injection timing ainjmax, Qx corresponding to θb is set as the misfire guard injection amount.
ECU8は、ステップ7に引き続き行われるステップS8において、最適噴射量Qを算出する。最適噴射量Qは、
Q=MIN(Qr,Qx)によって求められる。
すなわち、ステップS1で求めた要求噴射量QrとステップS7で求めた失火ガード噴射量Qxとを比較して、値が小さい方を最適噴射量Qとして設定する。このように基本噴射時期に対応する基本噴射量と、失火噴射時期に対応する失火ガード噴射量のうち、値の小さい方を最適噴射量Qとして設定することにより、酸素不足に起因するスモークの発生を抑制することができる。
The
Q = MIN (Qr, Qx).
That is, the required injection amount Qr obtained in step S1 is compared with the misfire guard injection amount Qx obtained in step S7, and the smaller one is set as the optimum injection amount Q. As described above, by setting the smaller one of the basic injection amount corresponding to the basic injection timing and the misfire guard injection amount corresponding to the misfire injection timing as the optimum injection amount Q, the occurrence of smoke due to oxygen shortage Can be suppressed.
次に、本発明の実施例2について説明する。エンジン100の構成は実施例1と同様であるので、その詳細な説明は省略する。実施例2が実施例と1と異なる点は、実施例1では、筒内酸素濃度に着目して燃料噴射制御を行っているのに対し、実施例2では、筒内の空気量に着目して燃料噴射制御を行う点である。このような実施例2は、筒内の空気量を適切に制御することによって、スモークの発生をより適切に抑制することを目的としている。その制御方針は以下の如くである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. Since the configuration of the
ECU8は、本発明における空気過剰率算出手段に相当する。ECU8は、空気過剰率を算出し、この空気過剰率に基づいてスモークの発生を抑制するスモークガード噴射量Qyを算出する。スモークガード噴射量の算出は、スモークガード噴射量設定手段に相当するECU8が行う。
そして、最適噴射量選択手段に相当するECU8は、基本燃料噴射時期ainjmbseに対応する基本燃料噴射量、すなわち、要求噴射量Qrと、スモークガード噴射量Qyとを比較して噴射量の少ない方を最適噴射量Qとして選択する。
このような燃料噴射制御を行うことにより、スモークの発生を抑制することができる。
The
Then, the
By performing such fuel injection control, the generation of smoke can be suppressed.
以上のような方針で行われる燃料噴射制御の一例につき、図9に示したフロー図を参照しつつ説明する。 An example of the fuel injection control performed according to the above policy will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
ECU8は、ステップS11において、エンジン回転数センサ70よりエンジン回転数NEを取得する。また、アクセル開度センサ71からAccpを検出し、この検出値より要求噴射量Qrを取得する。この行程は実施例1のステップS1と同様の処理である。
In step S11, the
ステップS11に引き続き行われるステップS12では、目標筒内酸素濃度Roxctrgを算出する。この処理は実施例1におけるステップS2の処理に対応するもので、図4に示すマップを参照することによって目標筒内酸素濃度Roxctrgを算出する。仮にエンジン100のトルク要求から実現したい運転条件の要求噴射量QrがN1(rpm)、Qa(mm3/st)であるとすると、目標筒内酸素濃度Roxctrgは、実施例1の場合と同様に、Ra(%(wt))となる。
In step S12 performed subsequent to step S11, the target in-cylinder oxygen concentration Roxctrg is calculated. This process corresponds to the process of step S2 in the first embodiment, and the target in-cylinder oxygen concentration Roxctrg is calculated by referring to the map shown in FIG. Assuming that the required injection amount Qr of the operating condition to be realized from the torque request of the
ECU8は、ステップS12に引き続き行われるステップS13において、ステップS12で取得した目標筒内酸素濃度RoxctrgとなるようにEGR制御を実施すべく、EGRバルブ42に駆動指令を発する。この処理も実施例1におけるステップS3の処理と共通する。
In step S13 performed subsequent to step S12, the
ステップS13の処理を終えた後は、ステップS14において、現時点での実際の筒内酸素濃度Roxcを取得する。実際の筒内酸素濃度Roxc(%(wt))は、筒内酸素濃度センサ72によって直接測定され、取得される。
ここで、実際の筒内酸素濃度Roxc(%(wt))は、目標筒内酸素濃度Ra(%(wt))よりも小さいRb(%(wt))であったとする。この場合、実際の筒内酸素濃度は、目標筒内酸素濃度は、(Ra−Rb)(%(wt))だけ不足することになる。
After the process of step S13 is completed, the actual in-cylinder oxygen concentration Roxc at the present time is acquired in step S14. The actual in-cylinder oxygen concentration Roxc (% (wt)) is directly measured and acquired by the in-cylinder
Here, it is assumed that the actual in-cylinder oxygen concentration Roxc (% (wt)) is Rb (% (wt)) smaller than the target in-cylinder oxygen concentration Ra (% (wt)). In this case, the actual in-cylinder oxygen concentration is deficient in the target in-cylinder oxygen concentration by (Ra−Rb) (% (wt)).
このようなステップS14における処理は、実施例1における処理と共通する。ただし、実施例2では、筒内酸素濃度Roxcの取得とあわせて吸入空気量gnを取得する。吸入空気量gnは、エアフロメータ73の測定値から把握する。
Such processing in step S14 is common to the processing in the first embodiment. However, in the second embodiment, the intake air amount gn is acquired together with the acquisition of the in-cylinder oxygen concentration Roxc. The intake air amount gn is grasped from the measured value of the
ステップS14で実際の筒内酸素濃度Roxc、吸入空気量gnを取得した後は、ステップS15へ進む。ステップS15では、エンジン回転数NEと要求噴射量Qrより求められる基本噴射時期ainjmbseを設定する。この処理は実施例1におけるステップS5の処理に対応するもので、図6に示すマップを参照することによって基本噴射時期ainjmbseを算出する。仮にエンジン100のトルク要求から実現したい運転条件のエンジン回転数NEがN1、要求噴射量QrがQaであるとすると、基本噴射時期ainjmbseは、θaである。
After acquiring the actual in-cylinder oxygen concentration Roxc and the intake air amount gn in step S14, the process proceeds to step S15. In step S15, a basic injection timing ainjmbse obtained from the engine speed NE and the required injection amount Qr is set. This process corresponds to the process of step S5 in the first embodiment, and the basic injection timing ainjmbse is calculated by referring to the map shown in FIG. If the engine speed NE is N1 and the required injection amount Qr is Qa under the operating conditions desired to be realized from the torque request of the
ECU8は、ステップS15に引き続き行われるステップS16において、失火噴射時期ainjmaxを設定する。この処理は実施例1におけるステップS6と同様の処理であり、図8に示したマップを参照することによって失火噴射時期ainjmaxを算出する。本実施例では、実施例1の場合と同様に、ステップS14で取得した実際の筒内酸素濃度Rbに基づいて失火噴射時期ainjmaxが算出され、θbが求められる。このθbは、基本噴射時期ainjmbseとして算出されたθaよりも進角側の値である。このように失火噴射時期ainjmaxが基本噴射時期ainjmbseよりも進角側にくる場合は、噴射時期として失火噴射時期ainjmaxが設定される。
このように、基本噴射時期ainjmbseと失火噴射時期ainjmaxとを比較してより進角側の噴射時期が選定されることにより、失火を抑制することができる。
In step S16 performed subsequent to step S15, the
Thus, misfire can be suppressed by comparing the basic injection timing ainjmbse with the misfire injection timing ainjmax and selecting the more advanced injection timing.
ステップS16に引き続き行われるステップS17の処理では、空気過剰率のスモーク限界λminからスモークガード噴射量Qyを算出する。スモークガード噴射量Qyは以下の式1によって求められる。
式1
ここで、ρf[g/cm3]は燃料密度である。
また、空気過剰率のスモーク限界λminは、図10に示すマップを参照することによって決定される。図10に示すマップは、スモーク限界λminを決定するためのマップの一例を示すものであるが、パラメータとしてエンジン回転NE(rpm)、要求噴射量Qr(mm3/st)を有している。スモーク限界λminは、エンジン回転数が小さく、要求噴射量が小さいほど値が大きくなり、エンジン回転数が大きく、要求噴射量が大きいほど値が小さくなる。
このようにして算出された値がスモークガード噴射量Qyとして設定される。
In the process of step S17 performed subsequent to step S16, the smoke guard injection amount Qy is calculated from the smoke limit λmin of the excess air ratio. The smoke guard injection amount Qy is obtained by the
Here, ρf [g / cm 3 ] is the fuel density.
Also, the smoke limit λmin of the excess air ratio is determined by referring to the map shown in FIG. The map shown in FIG. 10 shows an example of a map for determining the smoke limit λmin, and has the engine rotation NE (rpm) and the required injection amount Qr (mm 3 / st) as parameters. The smoke limit λmin increases as the engine speed decreases and the required injection amount decreases, and decreases as the engine speed increases and the required injection amount increases.
The value calculated in this way is set as the smoke guard injection amount Qy.
ECU8は、ステップ17に引き続き行われるステップS18において、最適噴射量Qを算出する。最適噴射量Qは、
Q=MIN(Qr,Qy)によって求められる。
すなわち、ステップS11で求めた要求噴射量QrとステップS17で求めたスモークガード噴射量Qyとを比較して、値が小さい方を最適噴射量Qとして設定する。このように基本噴射時期に対応する基本噴射量と、スモークガード噴射量のうち、値の小さい方を最適噴射量Qとして設定することにより、酸素不足に起因するスモークの発生を効果的に抑制することができる。
The
Q = MIN (Qr, Qy).
That is, the required injection amount Qr obtained in step S11 is compared with the smoke guard injection amount Qy obtained in step S17, and the smaller value is set as the optimum injection amount Q. Thus, by setting the smaller one of the basic injection amount corresponding to the basic injection timing and the smoke guard injection amount as the optimum injection amount Q, the generation of smoke due to oxygen shortage is effectively suppressed. be able to.
なお、実施例1と同様に、失火ガード噴射量Qxを算出し、失火ガード噴射量Qx、スモークガード噴射量Qy、要求噴射量Qrの中から最適噴射量Rを選択するようにしてもよい。 As in the first embodiment, the misfire guard injection amount Qx may be calculated, and the optimum injection amount R may be selected from the misfire guard injection amount Qx, the smoke guard injection amount Qy, and the required injection amount Qr.
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope.
1…燃料噴射制御装置 2…燃焼室
3…ピストン 5…気筒
7…アクセルペダル 8…ECU
20…吸気ポート 22…吸気管
23…吸気弁 30…排気ポート
32…排気管 33…排気弁
40…EGR装置 41…EGR配管
42…EGRバルブ 70…エンジン回転数センサ
71…アクセル開度センサ 72…筒内酸素濃度センサ
73…エアフロメータ
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ...
Claims (2)
エンジンの目標筒内酸素濃度取得手段と、
筒内酸素濃度を当該目標筒内酸素濃度取得手段により取得した目標筒内酸素濃度に近づけるEGR制御手段と、
前記運転状態把握手段によって把握されたエンジンの運転状態に基づいて基本噴射時期を算出する基本噴射時期算出手段と、
エンジンの筒内酸素濃度取得手段と、
前記筒内酸素濃度取得手段によって取得された筒内酸素濃度の値に基づいて失火を抑制する燃料噴射時期を設定する失火噴射時期設定手段と、
前記失火噴射時期に対応する失火ガード噴射量を設定する失火ガード噴射量設定手段と、
前記基本噴射時期算出手段によって算出された基本噴射時期と、前記失火噴射時期設定手段によって設定された失火噴射時期とを比較して、進角側の噴射時期を選定し、選定された噴射時期に応じた燃料の噴射量を最適噴射量として選択する最適噴射量選択手段と、
を、備えたことを特徴とした燃料噴射制御装置。 Engine operating state grasping means,
Engine in-cylinder oxygen concentration acquisition means;
EGR control means for bringing the in-cylinder oxygen concentration close to the target in-cylinder oxygen concentration acquired by the target in-cylinder oxygen concentration acquisition means;
Basic injection timing calculating means for calculating basic injection timing based on the operating state of the engine ascertained by the operating condition grasping means;
In-cylinder oxygen concentration acquisition means of the engine;
Misfire injection timing setting means for setting a fuel injection timing for suppressing misfire based on the value of the in-cylinder oxygen concentration acquired by the in-cylinder oxygen concentration acquisition means;
Misfire guard injection amount setting means for setting a misfire guard injection amount corresponding to the misfire injection timing;
The basic injection timing calculated by the basic injection timing calculation means and the misfire injection timing set by the misfire injection timing setting means are compared to select the advance side injection timing, and to the selected injection timing An optimal injection amount selecting means for selecting the corresponding fuel injection amount as the optimal injection amount;
A fuel injection control device comprising:
当該空気過剰率算出段によって算出された空気過剰率に基づいてスモークの発生を抑制するスモークガード噴射量を算出するスモークガード噴射量設定手段を備え、
前記最適噴射量選択手段は、前記基本噴射時期算出手段によって算出された基本噴射時期と、前記失火噴射時期設定手段によって設定された失火噴射時期とを比較して選定した進角側の噴射時期に応じた燃料の噴射量と前記スモークガード噴射量とを比較して噴射量の少ない方を最適噴射量として選択することを特徴とした請求項1記載の燃料噴射制御装置。 An excess air ratio calculating means,
Smoke guard injection amount setting means for calculating a smoke guard injection amount that suppresses the generation of smoke based on the excess air ratio calculated by the excess air ratio calculation stage,
The optimum injection amount selection means has an advanced injection timing selected by comparing the basic injection timing calculated by the basic injection timing calculation means with the misfire injection timing set by the misfire injection timing setting means. 2. The fuel injection control device according to claim 1 , wherein a fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount and the smoke guard injection amount are compared, and the smaller injection amount is selected as the optimum injection amount.
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