JP5158245B1 - 燃焼制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジンの低回転域・低負荷域においてHCやCOを低減することができる燃焼制御装置を提供する。
【解決手段】燃焼制御装置のECUは、1回目のメイン燃料噴射及びこの後に実施される2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定した後、クランク角センサにより検出されたエンジン回転数が所定回転数よりも低く且つアクセルセンサにより検出されたエンジン負荷が所定負荷よりも低いときに、2回目のメイン燃料噴射の後に実施される補助的なアフター燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する。そして、ECUは、決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って1回目のメイン燃料噴射、2回目のメイン燃料噴射及びアフター燃料噴射を順次実施するように、インジェクタを制御する。
【選択図】図2
【解決手段】燃焼制御装置のECUは、1回目のメイン燃料噴射及びこの後に実施される2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定した後、クランク角センサにより検出されたエンジン回転数が所定回転数よりも低く且つアクセルセンサにより検出されたエンジン負荷が所定負荷よりも低いときに、2回目のメイン燃料噴射の後に実施される補助的なアフター燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する。そして、ECUは、決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って1回目のメイン燃料噴射、2回目のメイン燃料噴射及びアフター燃料噴射を順次実施するように、インジェクタを制御する。
【選択図】図2
Description
本発明は、予混合圧縮着火(PCCI)燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置に関するものである。
予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置としては、例えば特許文献1に記載されているものが知られている。特許文献1に記載の燃焼制御装置は、エンジンの低負荷域において、圧縮行程の比較的早期に燃料噴射弁により第1噴射量の燃料噴射を行った後、圧縮行程終盤における予混合気の冷炎反応が開始する頃に燃料噴射弁により第2噴射量の燃料噴射を行うというものである。
ところで、エンジンの低回転域・低負荷域では、燃料噴射量が比較的少ないので、燃焼室内の温度があまり上昇せず、未燃分のHCやCOが発生しやすくなる。しかし、上記従来技術においては、煤やNOxの低減が図られるものの、そのようなHCやCOの発生抑制については何ら考慮されていない。
本発明の目的は、エンジンの低回転域・低負荷域においてHCやCOを低減することができる燃焼制御装置を提供することである。
本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、第1のメイン燃料噴射を実施してから第2のメイン燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御する第1の噴射弁制御手段と、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、回転数検出手段により検出されたエンジンの回転数が所定回転数よりも低く且つ負荷検出手段により検出されたエンジンの負荷が所定負荷よりも低いかどうかを判断する判断手段と、判断手段によりエンジンの回転数が所定回転数よりも低く且つエンジンの負荷が所定負荷よりも低いと判断されたときに、第2のメイン燃料噴射が実施された後に補助的なアフター燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御する第2の噴射弁制御手段とを備え、第2の噴射弁制御手段は、第2のメイン燃料噴射の実施によって燃焼室内に存在する燃料が高温酸化反応を生じている間に着火可能となる時期にアフター燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御することを特徴とするものである。
このように本発明の燃焼制御装置においては、第1のメイン燃料噴射及び第2のメイン燃料噴射を順次実施した後、エンジンの回転数が所定回転数よりも低く且つエンジンの負荷が所定負荷よりも低いときは、更に補助的なアフター燃料噴射を実施することにより、アフター燃料噴射による燃焼が行われ、燃焼室内の温度が上昇するため、未燃分の酸化反応が促進され、HCやCOが発生しにくくなる。これにより、エンジンの低回転域・低負荷域においてHCやCOを低減することができる。
また、アフター燃料噴射を上述した適切な時期に実施することにより、アフター燃料噴射による燃焼が活発化し、燃焼室内の温度が十分上昇するようになる。これにより、エンジンの低回転域・低負荷域においてHCやCOを一層低減することができる。
また、好ましくは、第2の噴射弁制御手段は、アフター燃料噴射による燃料噴射量を設定する噴射量設定手段を有し、噴射量設定手段により設定された燃料噴射量に応じてアフター燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御する。この場合には、条件に応じた最適な燃料噴射量を設定することで、アフター燃料噴射を適切に実施することができる。
このとき、好ましくは、第2の噴射弁制御手段は、噴射量設定手段によりアフター燃料噴射による燃料噴射量が設定されたときに、第2のメイン燃料噴射による燃料噴射量を減量する噴射量減量手段を有する。第2のメイン燃料噴射を実施すると、その時の吸熱反応によって第1のメイン燃料噴射の酸化反応が抑制される。しかし、第2のメイン燃料噴射による燃料噴射量を減量することにより、そのような吸熱反応による抑制効果が低減されるため、第1のメイン燃料噴射による燃焼が活発になる。
このとき、好ましくは、噴射量減量手段は、第2のメイン燃料噴射による燃料噴射量から噴射量設定手段により設定されたアフター燃料噴射による燃料噴射量分を減量する。この場合には、第2のメイン燃料噴射による燃料噴射量が十分減量されることになるため、上記第1のメイン燃料噴射による燃焼が一層活発になる。
また、好ましくは、エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を更に備え、噴射量設定手段は、水温検出手段により検出されたエンジンの冷却水温が第1の所定温度よりも低いかどうかを判断する手段と、水温検出手段により検出されたエンジンの冷却水温が第1の所定温度と同等以上の第2の所定温度よりも高いかどうかを判断する手段と、エンジンの冷却水温が第1の所定温度よりも低いと判断されたときは、アフター燃料噴射による燃料噴射量を増加させ、エンジンの冷却水温が第2の所定温度よりも高いと判断されたときは、アフター燃料噴射による燃料噴射量を減少させる手段とを有する。エンジンの冷却水温が低いときに、空燃比をリーン側に補正する場合は、空気量の増大によりスモークが発生しにくくなる。そこで、エンジンの冷却水温が第1の所定温度よりも低いときは、アフター燃料噴射による燃料噴射量を増加させることにより、スモークの発生を少なくしつつ、エンジンの低回転域・低負荷域においてHCやCOを低減することができる。一方、エンジンの冷却水温が高いときに、空燃比をリッチ側に補正する場合は、空気量の低下等によりスモークが発生しやすくなる。そこで、エンジンの冷却水温が第2の所定温度よりも高いときは、アフター燃料噴射による燃料噴射量を減少させることにより、スモークの発生を抑制することができる。
本発明によれば、エンジンの低回転域・低負荷域においてHCやCOを低減することができる。これにより、優れた予混合圧縮着火燃焼を実現することが可能となる。
以下、本発明に係わる燃焼制御装置の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係わる燃焼制御装置の一実施形態を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。同図において、本実施形態に係るディーゼルエンジン1は、コモンレール式の燃料噴射装置を備えた4気筒直列ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン1はエンジン本体2を備え、このエンジン本体2には4つのシリンダ3が設けられている。
各シリンダ3には、燃焼室4内に燃料を噴射するインジェクタ(燃料噴射弁)5がそれぞれ配設されている。インジェクタ5は、噴射ノズル5aから放射状に燃料を噴射する。各インジェクタ5はコモンレール6に接続されており、コモンレール6に貯留された高圧燃料が各インジェクタ5に常時供給されている。
エンジン本体2には、燃焼室4内に空気を吸入するための吸気通路7がインテークマニホールド8を介して接続されている。また、エンジン本体2には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路9がエキゾーストマニホールド10を介して接続されている。
吸気通路7には、上流側から下流側に向けてエアクリーナー11、ターボ過給機12のコンプレッサ13、インタークーラー14及びスロットルバルブ15が設けられている。スロットルバルブ15は、吸気通路7の通路面積を絞り、下流側に負圧を発生させることで、後述する排気再循環(EGR)を可能とする。排気通路9には、ターボ過給機12のタービン16及び触媒付きDPF17が設けられている。
また、ディーゼルエンジン1は、燃焼後の排気ガスの一部を燃焼室4内に還流する排気再循環(EGR)装置18を備えている。EGR装置18は、吸気通路7とエキゾーストマニホールド10とを繋ぐEGR通路19と、エキゾーストマニホールド10から吸気通路7への排気再循環ガス(EGRガス)の還流量を調整するEGRバルブ20と、EGR通路19を通るEGRガスを冷却するEGRクーラ21と、このEGRクーラ21をバイパスするようにEGR通路19に接続されたバイパス通路22と、EGRガスの流路をEGRクーラ21側またはバイパス通路22側に切り替える切替弁23とを有している。
上記の各インジェクタ5、スロットルバルブ15、EGRバルブ20及び切替弁23は、電子制御ユニット(ECU)24によって制御される。ECU24には、クランク角センサ25、アクセルセンサ26及び水温センサ27が接続されている。
クランク角センサ25は、図示しないピストンが連結されるクランク軸の回転角度(クランク角)を検出することで、エンジン本体2の回転数(エンジン回転数)を算出可能とする回転数検出手段を構成している。アクセルセンサ26は、エンジン本体2の負荷(エンジン負荷)の代替値として、アクセルペダルの踏込み角(アクセル開度)を検出する負荷検出手段を構成している。なお、コモンレール式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンでは、燃料噴射量を電子制御しており、エンジン負荷の代替値として、燃料噴射量を用いることも可能である。水温センサ27は、エンジン本体2の冷却水温(エンジン冷却水温)を検出する水温検出手段を構成しており、例えばエンジン本体2のシリンダヘッドに取り付けられ、シリンダヘッド内のウォータジャケットの水温を検出している。
ECU24は、クランク角センサ25、アクセルセンサ26及び水温センサ27の検出信号を入力し、所定の処理を行い、インジェクタ5、スロットルバルブ15、EGRバルブ20及び切替弁23を制御する。
ここで、インジェクタ5、ECU24及びセンサ25〜27は燃焼制御装置28を構成し、更に本実施形態では、燃焼制御装置28にスロットルバルブ15、EGRバルブ20及び切替弁23が含まれている。このような燃焼制御装置28は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という1サイクルにおいて、各インジェクタ5から燃料を複数回に分けて噴射する分割噴射の予混合圧縮着火(PCCI)燃焼を行うように制御する。
本実施形態では、上記の如く、ディーゼルエンジンにおいて、分割噴射する燃料の量及び時期を制御することで、予混合圧縮着火燃焼を行う。ここで、予混合圧縮着火燃焼について、補足する。予混合圧縮着火燃焼は、その燃焼過程において、燃焼室4内に噴射された燃料より、熱発生が緩やかに生じる低温酸化反応と、低温酸化反応後に熱発生が急激に高まる高温酸化反応を伴う。本実施形態では、燃料噴射完了後に高温酸化反応が生じる場合、すなわち、高温酸化反応前に予混合時間が存在する場合を、予混合圧縮着火燃焼とする。以下に記載するメイン燃料噴射は、予混合圧縮着火燃焼を行うための燃料噴射である。
図2は、ECU24により実行される処理手順を示すフローチャートである。本処理は、センサ25〜27の検出信号に基づいてインジェクタ5及びEGRバルブ20を制御する処理である。
同図において、まずアフター燃料噴射フラグFを0に初期設定する(手順S101)。続いて、クランク角センサ25により検出されたエンジン回転数とアクセルセンサ26により検出されたエンジン負荷とに基づいて、図3に示すように、1回目のメイン燃料噴射及びこの後に実施される2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する(手順S102)。このとき、2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量は、例えば1回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量よりも少なくする。また、2回目のメイン燃料噴射の開始時期は、例えばクランク角が圧縮上死点(TDC)直前とする。
続いて、クランク角センサ25により検出されたエンジン回転数が所定回転数よりも低いかどうかを判断する(手順S103)。ここで、所定回転数は、最高回転数の1/2よりも低い回転数(例えば2000rpm程度)とする。エンジン回転数が所定回転数よりも低いと判断されたときは、アクセルセンサ26により検出されたエンジン負荷が所定負荷よりも低いかどうかを判断する(手順S104)。ここで、所定負荷は、アクセルペダルの踏込み角に置き換えた場合に、例えば踏込み角の最大値に対し、20%程度の踏込み角とする。
エンジン負荷が所定負荷よりも低いと判断されたときは、図3に示すように、2回目のメイン燃料噴射の後に実施される補助的なアフター燃料噴射の燃料噴射時期を決定する(手順S105)。具体的には、アフター燃料噴射の燃料噴射時期は、2回目のメイン燃料噴射の実施によって燃焼室4内に存在する噴射燃料が燃焼している間に燃料と空気との予混合気が着火可能となるような時期とするのが好ましい。
続いて、アフター燃料噴射の燃料噴射量を決定する(手順S106)。このアフター燃料噴射の燃料噴射量の決定処理手順の詳細を図4に示す。
同図において、まずアフター燃料噴射の燃料噴射量を設定する(手順S201)。アフター燃料噴射の燃料噴射量は、クランク角センサ25により検出されたエンジン回転数とアクセルセンサ26により検出されたエンジン負荷とに基づいて求めても良いし、予め一定値として決めておいても良い。
続いて、水温センサ27により検出されたエンジン冷却水温が第1の所定温度よりも低いかどうかを判断する(手順S202)。エンジン冷却水温が第1の所定温度よりも低いと判断されたときは、燃焼室4内の空燃比(A/F)をリーン側に補正すべく、吸気通路7へのEGRガスの還流量を減少させることで燃焼室4内への吸入空気量を増加させるように、EGRバルブ20を制御する(手順S203)。なお、空燃比をリーン側に補正するときは、燃焼室4内への燃料噴射量を変えずに、燃焼室4内への吸入空気量を増やすようにする。
続いて、エンジン冷却水温に応じて、手順S201で設定されたアフター燃料噴射の燃料噴射量を増加させる(手順S204)。このとき、例えばエンジン冷却水温が低くなるほど、アフター燃料噴射の燃料噴射量を多くする。
手順S202でエンジン冷却水温が第1の所定温度よりも低くないと判断されたときは、エンジン冷却水温が第2の所定温度よりも高いかどうかを判断する(手順S205)。なお、第2の所定温度は、第1の所定温度よりも高いのが望ましいが、第1の所定温度と同じでも良い。
エンジン冷却水温が第2の所定温度よりも高いと判断されたときは、燃焼室4内の空燃比をリッチ側に補正すべく、吸気通路7へのEGRガスの還流量を増加させることで燃焼室4内への吸入空気量を減少させるように、EGRバルブ20を制御する(手順S206)。なお、空燃比をリッチ側に補正するときは、燃焼室4内への燃料噴射量を変えずに、燃焼室4内への吸入空気量を減らすようにする。
なお、手順S203および手順S206によっても、燃焼室4内の空燃比はリーン環境下にある。上述するリーン側への補正、あるいはリッチ側への補正は、エンジン冷却水温が、第1の所定温度及び第2の所定温度の間にあるときに設定される空燃比(A/F)の値を標準とし、その標準に対し、リーン側またはリッチ側に補正することを意味する。
続いて、エンジン冷却水温に応じて、手順S201で設定されたアフター燃料噴射の燃料噴射量を減少させる(手順S207)。このとき、例えばエンジン冷却水温が高くなるほど、アフター燃料噴射の燃料噴射量を少なくする。
手順S205でエンジン冷却水温が第2の所定温度よりも高くないと判断されたときは、手順S201で設定されたアフター燃料噴射の燃料噴射量を変えることは無い。
その後、図3に示すように、2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からアフター燃料噴射の燃料噴射量分を減量することで、上記手順102で決定された2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量を変更する(手順S208)。
ただし、2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からアフター燃料噴射の燃料噴射量分を減量したときに、2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量がインジェクタ5の噴射ノズル5aの最低噴射量を下回る場合には、アフター燃料噴射の燃料噴射量の残り分を1回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量から減量する。それでも、アフター燃料噴射の燃料噴射量が不足する場合は、インジェクタ5の噴射ノズル5aの最低噴射量を下回らない範囲内でアフター燃料噴射の燃料噴射量を減らすようにする。これにより、全燃料噴射量は、一定に維持される。
図2に戻り、上記のようにアフター燃料噴射の燃料噴射量を決定した後、アフター燃料噴射フラグFを1にセットする(手順S107)。
そして、その手順S107が実行された後、或いは手順S103でエンジン回転数が所定回転数よりも低くないと判断されたとき、手順S104でエンジン負荷が所定負荷よりも低くないと判断されたときは、手順S102で決定された燃料噴射時期において、手順S102で決定された燃料噴射量に従って1回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S108)。
続いて、手順S102で決定された燃料噴射時期において、手順S102で決定された燃料噴射量または手順S208で変更された燃料噴射量に従って2回目のメイン燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御する(手順S109)。具体的には、後のアフター燃料噴射を実施しないときは、手順S102で決定された燃料噴射量に従って2回目のメイン燃料噴射を実施し、後のアフター燃料噴射を実施するときは、手順S208で変更された燃料噴射量に従って2回目のメイン燃料噴射を実施する。
続いて、アフター燃料噴射フラグFが1であるかどうかを判断し(手順S110)、アフター燃料噴射フラグFが1でないときは、アフター燃料噴射を実施すること無く、本処理を終了する。アフター燃料噴射フラグFが1であるときは、手順S105で決定された燃料噴射時期において、手順S106で決定された燃料噴射量に従ってアフター燃料噴射を実施するように、インジェクタ5を制御し(手順S111)、本処理を終了する。
ここで、2回目のメイン燃料噴射を実施すると、燃料の吸熱反応によって1回目のメイン燃料噴射の高温酸化反応が抑制される。しかし、アフター燃料噴射を実施するときは、アフター燃料噴射の燃料噴射量分だけ2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が減少するので、2回目のメイン燃料噴射における燃料の吸熱反応による1回目のメイン燃料噴射の抑制効果が低減され、1回目のメイン燃料噴射の高温酸化反応が活発になる。
以上において、第1のメイン燃料噴射を実施してから第2のメイン燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁5を制御する第1の噴射弁制御手段は、ECU24よりなり、上記手順S102,S108,S109がその機能にあたる。回転数検出手段25により検出されたエンジンの回転数が所定回転数よりも低く且つ負荷検出手段26により検出されたエンジンの負荷が所定負荷よりも低いかどうかを判断する判断手段は、ECU24よりなり、上記手順S103,S104がその機能にあたる。判断手段によりエンジンの回転数が所定回転数よりも低く且つエンジンの負荷が所定負荷よりも低いと判断されたときに、第2のメイン燃料噴射が実施された後に補助的なアフター燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁5を制御する第2の噴射弁制御手段は、ECU24よりなり、上記手順S105,S106,S111がその機能にあたる。
また、アフター燃料噴射による燃料噴射量を設定する噴射量設定手段は、ECU24よりなり、上記手順S201〜S207がその機能にあたる。噴射量設定手段によりアフター燃料噴射による燃料噴射量が設定されたときに、第2のメイン燃料噴射による燃料噴射量を減量する噴射量減量手段は、ECU24よりなり、上記手順S208がその機能にあたる。
以上のように構成した本実施形態においては、エンジン回転数が所定回転数よりも低く且つエンジン負荷が所定負荷よりも低いときは、1回目のメイン燃料噴射及び2回目のメイン燃料噴射に続いて、アフター燃料噴射を実施するようにしたので、燃焼室4内(筒内)における燃焼の後期にアフター燃料噴射による燃焼が行われ、燃焼室4内の温度(筒内温度)が上昇する。従って、未燃分の酸化反応が促進され、HCやCOが発生しにくくなる。これにより、エンジン1の低回転域及び低負荷域において、HCやCOを低減することができる。
図5は、アフター燃料噴射を実施した場合及びアフター燃料噴射を実施しない場合の熱発生率波形の一例を示したものである。図5において、破線Pは、アフター燃料噴射を実施しない場合の熱発生率波形を示し、1点鎖線Q及び実線Rは、アフター燃料噴射を異なるタイミングで実施した場合の熱発生率波形を示している。アフター燃料噴射を実施した場合には、アフター燃料噴射に相当する熱発生領域(山形形状)が、1点鎖線Qでは10°ATDC付近にて発生し、実線Rでは15°ATDC付近にて発生している。また、アフター燃料噴射を実施した場合には、アフター燃料噴射の燃料噴射量分だけ2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量が減量されているため、アフター燃料噴射を実施しない場合に比べて熱発生率のピークが抑えられている。
図6(a)は、アフター燃料噴射の燃料噴射時期とCO発生量との関係の一例を示し、図6(b)は、アフター燃料噴射の燃料噴射時期とHC発生量との関係の一例を示し、図6(c)は、アフター燃料噴射の燃料噴射時期とスモーク発生率との関係の一例を示している。図6(a),(b)に示すように、アフター燃料噴射を実施した場合(実線S参照)には、アフター燃料噴射を実施しない場合(破線T参照)に比べてCOやHCが低減されることが明らかである。
このとき、2回目のメイン燃料噴射の実施による噴射燃料が燃焼している間に予混合気が着火可能となる時期にアフター燃料噴射を実施することにより、アフター燃料噴射による燃焼が活発化し、筒内温度が十分上昇する。従って、未燃分の酸化反応が促進され、HCやCOが更に発生しにくくなるため、HCやCOを一層低減することができる。
図5において、1点鎖線Qは、アフター燃料噴射の燃料噴射時期を2回目のメイン燃料噴射の実施による噴射燃料が燃焼している間に着火可能となる時期(5°ATDC)とした場合の熱発生率波形を示し、実線Rは、アフター燃料噴射の燃料噴射時期を2回目のメイン燃料噴射の実施による噴射燃料の燃焼が終了した後に着火可能となる時期(8°ATDC)とした場合の熱発生率波形を示している。
図6(a)、(b)に示すように、アフター燃料噴射の燃料噴射時期を5°ATDCとした場合には、8°ATDCとした場合に比べてCOやHCが低減されることが明らかである。また、図6(c)に示すように、アフター燃料噴射の燃料噴射時期を5°ATDCとした場合には、8°ATDCとした場合に比べてスモークの発生率が低くなっている。従って、アフター燃料噴射の燃料噴射時期を2回目のメイン燃料噴射の実施による噴射燃料が燃焼している間に着火可能となる時期とすることにより、スモークの増大を抑制しつつ、HCやCOを低減することができる。
また、エンジン冷却水温が第1の所定温度よりも低いときは、上記のように空燃比をリーン側に補正することで、燃焼室4内へ吸入される空気量が多くなるため、スモークが発生しにくくなる。従って、エンジン冷却水温が第1の所定温度よりも低いときは、アフター燃料噴射の燃料噴射量を増加させることにより、スモークの発生を抑えつつ、HCやCOを低減することができる。
図7(a)は、アフター燃料噴射の燃料噴射量とCO発生量との関係の一例を示し、図7(b)は、アフター燃料噴射の燃料噴射量とスモーク発生率との関係の一例を示している。いずれのグラフも、エンジン冷却水温が20℃のときの特性を示している。なお、エンジン冷却水温が80℃のときの燃料噴射量は、1.1mm3/st程度である。
図7(a)から分かるように、アフター燃料噴射の燃料噴射量を1.1mm3/stから増加させるに従い、COが少なくなる。また、図7(b)から分かるように、アフター燃料噴射の燃料噴射量を1.1mm3/stから2.0mm3/stまで増加させても、スモークは殆ど増加しない。従って、アフター燃料噴射の燃料噴射量を1.1〜2.0mm3/stの範囲内で増加させることで、スモークの発生を抑えつつ、COを低減することが可能となる。
一方、エンジン冷却水温が第2の所定温度よりも高いときは、上記のように空燃比をリッチ側に補正することで、燃焼室4内へ吸入される空気量が少なくなり、予混合気の着火遅れが短縮されるため、スモークが発生しやすくなる。従って、エンジン冷却水温が第2の所定温度よりも高いときは、アフター燃料噴射の燃料噴射量を減少させることにより、スモークの発生を抑えることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、エンジン回転数が所定回転数よりも低く且つエンジン負荷が所定負荷よりも低いときは、1回目のメイン燃料噴射、2回目のメイン燃料噴射及びアフター燃料噴射を順次実施するようにしたが、更に1回目のメイン燃料噴射を実施する前に、補助的なプレ燃料噴射を実施しても良い。
また、上記実施形態では、アフター燃料噴射を実施するときは、基本的には2回目のメイン燃料噴射の燃料噴射量からアフター燃料噴射の燃料噴射量分を減量するようにしたが、2回目のメイン燃料噴射の燃料減少量としては、特にアフター燃料噴射の燃料噴射量分には限られない。
さらに、上記実施形態では、水温センサ27により検出されたエンジン冷却水温に応じて、アフター燃料噴射の燃料噴射量を増減させるようにしたが、水温センサ27に加えて、外気温度を検出する外気温センサを設け、エンジン冷却水温及び外気温度に基づいてアフター燃料噴射の燃料噴射量を増減させるようにしても良い。例えば、エンジン冷却水温及び外気温度について補正係数をそれぞれ予め設定しておき、エンジン冷却水温及び外気温度に基づいてエンジン冷却水温の補正係数及び外気温度の補正係数のうち大きいほうを選択し、その選択した補正係数を先に得られた基本燃料噴射量に掛けることで、アフター燃料噴射の燃料噴射量を求めるようにする。
また、上記実施形態では、エンジン水温に応じて、EGRバルブ20によりEGRガスの流量を調整することで、燃焼室4内の空燃比を制御するようにしたが、特にその手法には限られず、エンジン水温に応じて、スロットルバルブ15により空気の吸入量を調整することで、燃焼室4内の空燃比を制御しても良い。また、エンジン水温に応じてEGRバルブ20及びスロットルバルブ15の両方を制御しても良い。
さらに、上記実施形態では、1サイクル毎に2回のメイン燃料噴射を実施しているが、1サイクル毎にメイン燃料噴射を3回以上実施しても良い。なお、メイン燃料噴射を3回以上実施する場合には、最後のメイン燃料噴射が第2のメイン燃料噴射に相当し、その一つ前のメイン燃料噴射が第1のメイン燃料噴射に相当する。
1…ディーゼルエンジン、4…燃焼室、5…インジェクタ(燃料噴射弁)、24…ECU(第1の噴射弁制御手段、判断手段、第2の噴射弁制御手段、噴射量設定手段、噴射量減量手段)、25…クランク角センサ(回転数検出手段)、26…アクセルセンサ(負荷検出手段)、27…水温センサ(水温検出手段)、28…燃焼制御装置。
Claims (5)
- 予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置において、
前記エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
第1のメイン燃料噴射を実施してから第2のメイン燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御する第1の噴射弁制御手段と、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
前記回転数検出手段により検出された前記エンジンの回転数が所定回転数よりも低く且つ前記負荷検出手段により検出された前記エンジンの負荷が所定負荷よりも低いかどうかを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記エンジンの回転数が前記所定回転数よりも低く且つ前記エンジンの負荷が前記所定負荷よりも低いと判断されたときに、前記第2のメイン燃料噴射が実施された後に補助的なアフター燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御する第2の噴射弁制御手段とを備え、
前記第2の噴射弁制御手段は、前記第2のメイン燃料噴射の実施によって前記燃焼室内に存在する燃料が高温酸化反応を生じている間に着火可能となる時期に前記アフター燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする燃焼制御装置。 - 前記第2の噴射弁制御手段は、前記アフター燃料噴射による燃料噴射量を設定する噴射量設定手段を有し、前記噴射量設定手段により設定された燃料噴射量に応じて前記アフター燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項1記載の燃焼制御装置。
- 前記第2の噴射弁制御手段は、前記噴射量設定手段により前記アフター燃料噴射による燃料噴射量が設定されたときに、前記第2のメイン燃料噴射による燃料噴射量を減量する噴射量減量手段を有することを特徴とする請求項2記載の燃焼制御装置。
- 前記噴射量減量手段は、前記第2のメイン燃料噴射による燃料噴射量から前記噴射量設定手段により設定された前記アフター燃料噴射による燃料噴射量分を減量することを特徴とする請求項3記載の燃焼制御装置。
- 前記エンジンの冷却水温を検出する水温検出手段を更に備え、
前記噴射量設定手段は、前記水温検出手段により検出された前記エンジンの冷却水温が第1の所定温度よりも低いかどうかを判断する手段と、前記水温検出手段により検出された前記エンジンの冷却水温が前記第1の所定温度と同等以上の第2の所定温度よりも高いかどうかを判断する手段と、前記エンジンの冷却水温が前記第1の所定温度よりも低いと判断されたときは、前記アフター燃料噴射による燃料噴射量を増加させ、前記エンジンの冷却水温が前記第2の所定温度よりも高いと判断されたときは、前記アフター燃料噴射による燃料噴射量を減少させる手段とを有することを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項記載の燃焼制御装置。
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