JP5582076B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

本発明は、ディーゼルエンジンに代表される圧縮自着火式の内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は、複数回の燃料噴射によって燃焼室内での燃焼を行わせる場合に、検査対象とする燃焼に対してその燃焼状態の悪化の有無を判定する手法の改良、及び、燃焼状態悪化時に燃焼状態の改善を図るための対策に関する。   The present invention relates to a control device for a compression ignition type internal combustion engine represented by a diesel engine. In particular, the present invention provides an improved method for determining whether or not the combustion state has deteriorated with respect to the combustion to be inspected, and the deterioration of the combustion state when combustion is performed in the combustion chamber by a plurality of fuel injections. Sometimes related to measures to improve the state of combustion.

従来、自動車用エンジン等として使用されるディーゼルエンジン(以下、単にエンジンと呼ぶ場合もある)において、燃焼室内での燃焼の安定性、発生トルク、燃料消費率等が適正に得られているか否かを判断するために、燃焼状態の評価を行うことが提案されている(下記の特許文献1及び特許文献2)。   Whether a diesel engine (hereinafter sometimes simply referred to as an engine) used as an automobile engine or the like has adequately obtained combustion stability, generated torque, fuel consumption rate, etc. in the combustion chamber. In order to determine the above, it has been proposed to evaluate the combustion state (Patent Document 1 and Patent Document 2 below).

この燃焼状態の評価手法として具体的には、燃焼室内での熱発生率(クランク軸の単位回転角度当たりの熱発生量)の変化である熱発生率波形や、燃料噴射率(クランク軸の単位回転角度当たりの燃料噴射量)の変化である燃料噴射率波形を用い、これら波形が理想的な波形となっているか否かを判断することで燃焼室内での燃焼状態を評価するようにしていた。   Specifically, this combustion state evaluation method includes a heat generation rate waveform that is a change in the heat generation rate (heat generation amount per unit rotation angle of the crankshaft) in the combustion chamber, and a fuel injection rate (unit of crankshaft). The fuel injection rate waveform, which is a change in the fuel injection amount per rotation angle), was used to evaluate the combustion state in the combustion chamber by determining whether these waveforms were ideal waveforms. .

例えば、特許文献1には、筒内圧センサの出力信号に基づいて燃焼室内での燃焼に伴う熱発生率を計算し、この熱発生率の変化を示す熱発生率波形を利用して熱発生率のピーク値を求めることで、燃焼状態の評価を行うことが開示されている。また、特許文献2には、燃焼室内の圧力に基づいて逐次求められる熱発生率から、燃料の着火時期、熱発生率のピーク値、熱発生率積分値(発生した熱量を累積した絶対量)を求めることで、燃焼状態の評価を行うことが開示されている。そして、燃焼状態の悪化が生じていると判断された場合には、燃料噴射形態を補正することにより燃焼状態の改善を図るようにしている。   For example, in Patent Document 1, a heat generation rate associated with combustion in a combustion chamber is calculated based on an output signal of an in-cylinder pressure sensor, and a heat generation rate waveform that indicates a change in the heat generation rate is used. It is disclosed that the combustion state is evaluated by obtaining the peak value of. Further, in Patent Document 2, from the heat generation rate sequentially obtained based on the pressure in the combustion chamber, the ignition timing of the fuel, the peak value of the heat generation rate, and the integral value of the heat generation rate (the absolute amount obtained by accumulating the generated heat amount). It is disclosed that the combustion state is evaluated by obtaining the above. When it is determined that the combustion state has deteriorated, the combustion state is improved by correcting the fuel injection mode.

特開2006−183466号公報JP 2006-183466 A 特開平11−173201号公報JP-A-11-173201

このように、従来では、熱発生率波形等を用い、燃焼室内での燃焼状態を逐次モニタしながら、つまり、燃焼室内での熱発生量(燃焼室内で発生している熱の絶対量)をモニタしながら燃焼状態を評価していた。例えば、インジェクタからの燃料噴射形態としてパイロット噴射及びメイン噴射が実行される場合、それぞれの燃料噴射で噴射された燃料の燃焼毎に熱発生率波形を作成し、予め作成したそれぞれの燃焼毎の理想的な熱発生率波形との対比(パターンマッチング)により燃焼状態を評価していた。このため、燃焼状態の評価に要する工数が多大となっていた。   As described above, conventionally, the heat generation rate waveform or the like is used to sequentially monitor the combustion state in the combustion chamber, that is, the amount of heat generated in the combustion chamber (the absolute amount of heat generated in the combustion chamber). The combustion state was evaluated while monitoring. For example, when pilot injection and main injection are executed as fuel injection forms from an injector, a heat release rate waveform is created for each combustion of fuel injected in each fuel injection, and the ideal for each combustion created in advance is created. The combustion state was evaluated by comparison (pattern matching) with a typical heat release rate waveform. For this reason, the man-hour required for the evaluation of a combustion state was great.

また、理想的な熱発生率波形と実際の熱発生率波形とを対比して燃焼状態が悪化しているか否かを判断するためには、理想的な熱発生率波形に対して実際の熱発生率波形がどのように相違しておれば燃焼状態が悪化していると判定できるのかといった判定基準をパイロット噴射での燃焼及びメイン噴射での燃焼それぞれに対して予め規定しておく必要があるが、波形同士を対比する場合に、その判定基準を設定することは難しく、様々な燃焼パターンを解析しながら、その判定基準を設定していく必要があるため、この判定基準の作成にも多大な労力が必要であった。   Also, in order to determine whether the combustion state has deteriorated by comparing the ideal heat generation rate waveform with the actual heat generation rate waveform, the actual heat generation rate waveform is compared with the actual heat generation rate waveform. It is necessary to predetermine a criterion for determining whether the occurrence rate waveform is different and determining that the combustion state is deteriorated for each of the combustion in the pilot injection and the combustion in the main injection. However, when comparing waveforms, it is difficult to set the criteria, and it is necessary to set the criteria while analyzing various combustion patterns. It took a lot of effort.

更には、エンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要がある。言い換えると、エンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に個別に、パイロット噴射及びメイン噴射における理想的な熱発生率波形を設定し、この理想的な熱発生率波形に対して実際のパイロット噴射及びメイン噴射における熱発生率波形がどのように相違しておれば燃焼状態が悪化していると判定できるのかといった判定基準をエンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に規定しておく必要がある。このように、これまで、種々のエンジン及び各燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準については未だ確立されておらず、この体系的な燃焼状態の評価基準(燃焼状態の評価を行うために定量化された指標)の提案が求められていた。つまり、燃焼状態を評価するための基準値の定量化が求められていた。   Furthermore, it is necessary to individually define the evaluation criteria for the combustion state for each type of engine and each fuel injection amount. In other words, ideal heat release rate waveforms in pilot injection and main injection are set individually for each type of engine and each fuel injection amount, and actual pilot injection and main injection are set for this ideal heat release rate waveform. It is necessary to define a criterion for each engine type and each fuel injection amount, such as how the heat generation rate waveform in the injection can be determined to be determined that the combustion state is deteriorated. Thus, a systematic combustion state evaluation standard common to various engines and fuel injection amounts has not yet been established, and this systematic combustion state evaluation standard (combustion state evaluation standard) Proposal of a quantified index) is required. That is, the quantification of the reference value for evaluating the combustion state has been demanded.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数回の燃料噴射によって燃焼室内での燃焼が行われる圧縮自着火式の内燃機関における燃焼状態の評価が容易に行えると共に、その評価に基づいて燃焼状態が悪化していると判定された場合にはその燃焼状態の改善を図ることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to easily evaluate a combustion state in a compression self-ignition internal combustion engine in which combustion in a combustion chamber is performed by a plurality of fuel injections. Another object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine capable of improving the combustion state when it is determined that the combustion state is deteriorated based on the evaluation.

−課題の解決原理−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、複数回の燃料噴射により行われる各燃焼期間を含む期間での燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値と、その期間において実際に燃焼室内で燃料が燃焼している際の燃料の単位体積当たりの発生熱量との比較、及び、検査対象期間での燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値と、その検査対象期間において実際に燃焼室内で燃料が燃焼している際の燃料の単位体積当たりの発生熱量との比較によって、燃焼室内での燃焼状態の悪化の有無を判定し、燃焼状態が悪化していると判定された場合には燃料噴射量等の補正動作を行うようにしている。
-Principle of solving the problem-
The solution principle of the present invention taken to achieve the above object is that the maximum amount of heat generated per unit volume of fuel in a period including each combustion period performed by multiple fuel injections, and the period Comparison with the amount of heat generated per unit volume of the fuel when the fuel is actually burning in the combustion chamber, and the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of the fuel during the inspection target period and the inspection target period By comparing with the amount of heat generated per unit volume of fuel when the fuel is actually burning in the combustion chamber, it is determined whether or not the combustion state in the combustion chamber has deteriorated, and it is determined that the combustion state has deteriorated. In such a case, a correction operation such as the fuel injection amount is performed.

−解決手段−
具体的に、本発明は、燃料噴射量指令値に従って燃料噴射弁から燃焼室内に向けて複数回の燃料噴射が行われ、これら噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関の制御装置を前提とする。この内燃機関の制御装置に対し、下記のトータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量、及び、検査対象燃焼基準熱発生効率に対する検査対象燃焼実熱発生効率の乖離量に基づいて、検査対象とする燃焼の悪化の有無を判定する燃焼悪化判定手段を設けている。上記トータル燃焼基準熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間それぞれの少なくとも一部を含む所定のトータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である。上記トータル燃焼実熱発生効率は、上記トータル燃焼期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値である。また、上記検査対象燃焼基準熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃焼のうち検査対象とする燃焼期間の少なくとも一部を含む所定の検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である。上記検査対象燃焼実熱発生効率は、上記検査対象期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値である。
-Solution-
Specifically, the present invention relates to a compression self-ignition internal combustion engine in which a plurality of fuel injections are performed from a fuel injection valve into a combustion chamber according to a fuel injection amount command value, and combustion is performed by self-ignition of these injected fuels. An engine control device is assumed. Based on the deviation amount of the total combustion actual heat generation efficiency with respect to the following total combustion reference heat generation efficiency and the deviation amount of the inspection target combustion actual heat generation efficiency with respect to the inspection target combustion reference heat generation efficiency for the control device of the internal combustion engine. Combustion deterioration determination means for determining whether or not the deterioration of the combustion subject to inspection is provided. The total combustion reference heat generation efficiency is the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of fuel during a predetermined total combustion period including at least a part of the combustion period of each fuel by the plurality of fuel injections. The total combustion actual heat generation efficiency is a value obtained by dividing the amount of heat actually generated in the total combustion period by the sum of the fuel injection amounts commanded by the fuel injection amount command value for each of the plurality of fuel injections. It is. The inspection target combustion reference heat generation efficiency is the amount of heat generated per unit volume of fuel in a predetermined inspection target period including at least a part of the combustion period to be inspected among the combustions by the plurality of fuel injections. It is the maximum value. The inspection target combustion actual heat generation efficiency is a value obtained by dividing the amount of heat actually generated in the inspection target period by the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value in order to perform combustion as the inspection target. .

ここで、「複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間それぞれの少なくとも一部を含む所定のトータル燃焼期間」とは、例えば複数回に亘って噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの全期間をトータル燃焼期間として設定する場合や、この燃料の燃焼開始から燃焼終了までの期間のうちの一部の期間をトータル燃焼期間として設定する場合の両方を含む概念である。この場合、噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの全期間をトータル燃焼期間として設定した場合の基準熱発生効率に対し、噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの期間のうちの一部の期間をトータル燃焼期間として設定した場合の基準熱発生効率の方が小さく設定されることになる。   Here, the “predetermined total combustion period including at least a part of the combustion period of each fuel by multiple fuel injections” means, for example, the entire period from the start of combustion to the end of combustion of fuel injected multiple times This is a concept that includes both the case where the period is set as the total combustion period and the case where a part of the period from the start of combustion of the fuel to the end of combustion is set as the total combustion period. In this case, one of the periods from the start of combustion of the injected fuel to the end of combustion is compared to the reference heat generation efficiency when the entire period from the start of combustion of the injected fuel to the end of combustion is set as the total combustion period. The reference heat generation efficiency when the period of the part is set as the total combustion period is set smaller.

また、「検査対象とする燃焼期間の少なくとも一部を含む所定の検査対象期間」とは、例えば噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの全期間を検査対象期間として設定する場合や、この燃料の燃焼開始から燃焼終了までの期間のうちの一部の期間を検査対象期間として設定する場合の両方を含む概念である。この場合、噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの全期間を検査対象期間として設定した場合の基準熱発生効率に対し、噴射された燃料の燃焼開始から燃焼終了までの期間のうちの一部の期間を検査対象期間として設定した場合の基準熱発生効率の方が小さく設定されることになる。   In addition, the “predetermined inspection target period including at least a part of the combustion period to be inspected” refers to, for example, the case where the entire period from the start of combustion of the injected fuel to the end of combustion is set as the inspection target period. It is a concept that includes both cases where a part of the period from the start of combustion of fuel to the end of combustion is set as the inspection target period. In this case, one of the periods from the start of combustion of the injected fuel to the end of combustion is compared to the reference heat generation efficiency when the entire period from the start of combustion of the injected fuel to the end of combustion is set as the inspection target period. The reference heat generation efficiency when the period of the section is set as the inspection target period is set smaller.

燃焼室内において理想的な燃焼が行われている場合、トータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量は最大値(トータル燃焼基準熱発生効率)となり、その最大値は、燃料噴射量や燃料噴射タイミングが異なっても上記トータル燃焼期間で燃焼する燃料量が一定であれば不変である。また、この場合、検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量は最大値(検査対象燃焼基準熱発生効率)となり、その最大値も、燃料噴射量や燃料噴射タイミングが異なっても上記検査対象期間で燃焼する燃料量が一定であれば不変である。このため、トータル燃焼期間における実際の燃焼での燃料の単位体積当たりの発生熱量(トータル燃焼期間において実際に発生した熱量を燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値)により得られたトータル燃焼実熱発生効率が、上記トータル燃焼基準熱発生効率からどの程度乖離しているかを判断し、また、上記検査対象期間における実際の燃焼での燃料の単位体積当たりの発生熱量(検査対象期間において実際に発生した熱量を燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値)により得られた検査対象燃焼実熱発生効率が、上記検査対象燃焼基準熱発生効率からどの程度乖離しているかを判断することにより、燃焼室内での燃焼状態の悪化の有無が判定できる。このような判定手法によれば、内燃機関の種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要がなくなり、種々の内燃機関及び各燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準を確立することが可能となる。このため、燃焼状態の評価基準の定量化を図ることができて、評価動作の簡素化を図ることができる。   When ideal combustion is performed in the combustion chamber, the amount of heat generated per unit volume of fuel during the total combustion period is the maximum value (total combustion reference heat generation efficiency), and the maximum value is the fuel injection amount or fuel injection. Even if the timing is different, it is unchanged if the amount of fuel burned in the total combustion period is constant. In this case, the amount of heat generated per unit volume of the fuel during the inspection target period is the maximum value (inspection target combustion reference heat generation efficiency), and the maximum value is the above inspection target even if the fuel injection amount and the fuel injection timing are different. If the amount of fuel burned in the period is constant, it will not change. Therefore, the amount of heat generated per unit volume of fuel during actual combustion during the total combustion period (the value obtained by dividing the amount of heat actually generated during the total combustion period divided by the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value). It is judged how much the generated total combustion actual heat generation efficiency deviates from the total combustion reference heat generation efficiency, and the amount of heat generated per unit volume of fuel in actual combustion during the inspection period (inspection How much the actual heat generation efficiency of the inspection target combustion obtained from the amount of heat actually generated in the target period divided by the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value) from the inspection target combustion reference heat generation efficiency By determining whether there is a divergence, it is possible to determine whether or not the combustion state in the combustion chamber has deteriorated. According to such a determination method, it is not necessary to individually define the evaluation criteria of the combustion state for each type of internal combustion engine and for each fuel injection amount, and a systematic system common to various internal combustion engines and each fuel injection amount. It is possible to establish an evaluation standard for a proper combustion state. For this reason, it is possible to quantify the evaluation criteria of the combustion state, and it is possible to simplify the evaluation operation.

また、基準熱発生効率と実熱発生効率との比較(数値同士の比較)により燃焼室内での燃焼状態の悪化の有無を判定することができるため、従来の熱発生率波形同士の比較(パターンマッチング)によって燃焼状態を評価するものに対して、比較的簡単な演算により燃焼状態の評価が可能になり、また、燃焼状態の悪化の有無を判定する判定基準の設定も容易である。   In addition, since it is possible to determine the presence or absence of deterioration of the combustion state in the combustion chamber by comparing the reference heat generation efficiency and the actual heat generation efficiency (comparison between numerical values), comparison of conventional heat generation rate waveforms (pattern) In contrast to the case where the combustion state is evaluated by matching), the combustion state can be evaluated by a relatively simple calculation, and the determination criteria for determining whether the combustion state has deteriorated can be easily set.

また、上記トータル燃焼期間としては、上記燃焼期間の全期間として設定してもよいし、燃焼期間の一部の期間として設定してもよい。   Further, the total combustion period may be set as the entire period of the combustion period, or may be set as a part of the combustion period.

上記トータル燃焼期間を、上記燃焼期間の全期間として設定する場合、上記トータル燃焼基準熱発生効率を、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値とする一方、上記トータル燃焼実熱発生効率を、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値とする。   When the total combustion period is set as the entire period of the combustion period, the total combustion reference heat generation efficiency is defined as the amount of heat generated per unit volume of fuel in the entire period of the combustion period of each fuel by the plurality of fuel injections. While the total combustion actual heat generation efficiency is set to the amount of heat actually generated during the entire combustion period of each fuel by the plurality of fuel injections for each of the plurality of fuel injections. A value obtained by dividing the sum of the fuel injection amounts commanded by the injection amount command value.

一方、上記トータル燃焼期間を、上記燃焼期間の一部の期間として設定する場合、上記トータル燃焼基準熱発生効率を、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値に対して所定の比率を乗算した値により規定する一方、上記トータル燃焼実熱発生効率を、上記燃焼期間の一部の期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値とする。   On the other hand, when the total combustion period is set as a part of the combustion period, the total combustion reference heat generation efficiency is set to the unit volume of fuel in the entire period of each fuel combustion period by the plurality of fuel injections. The total combustion actual heat generation efficiency is defined as a value obtained by multiplying the maximum amount of heat generated per unit of heat a plurality of times. A value obtained by dividing the fuel injection amount by the sum of fuel injection amounts commanded by the fuel injection amount command value.

また、検査対象期間としては、検査対象とする燃焼期間の全期間として設定してもよいし、その燃焼期間の一部の期間として設定してもよい。   Moreover, as an inspection object period, you may set as all the periods of the combustion period made into inspection object, and may set it as a part of period of the combustion period.

そして、上記検査対象期間を、検査対象とする燃焼期間の全期間として設定する場合、上記検査対象燃焼基準熱発生効率を、上記検査対象とする燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値とする一方、上記検査対象燃焼実熱発生効率を、上記検査対象とする燃焼期間の全期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値とする。   When the inspection target period is set as the entire period of the combustion period to be inspected, the inspection reference combustion reference heat generation efficiency is generated per unit volume of fuel in the entire period of the inspection target combustion period. While setting the maximum amount of heat, the fuel injection amount command for performing the combustion with the amount of heat actually generated during the entire combustion period to be inspected as the inspection target combustion actual heat generation efficiency. The value is divided by the fuel injection amount commanded by the value.

一方、上記検査対象期間を、検査対象とする燃焼期間の一部の期間として設定する場合、上記検査対象燃焼基準熱発生効率を、上記検査対象とする燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値に対して所定の比率を乗算した値により規定する一方、上記検査対象燃焼実熱発生効率を、上記検査対象期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値とする。   On the other hand, when the inspection target period is set as a part of the combustion period to be inspected, the inspection reference combustion reference heat generation efficiency is determined per unit volume of fuel in the entire combustion period to be inspected. On the other hand, the inspection target combustion actual heat generation efficiency is defined by a value obtained by multiplying the maximum value of the generated heat amount by a predetermined ratio. In order to carry out, it is set to a value divided by the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value.

上述したようにトータル燃焼期間や検査対象期間を燃焼期間の一部の期間として設定する場合、燃焼期間の一部の期間を対象として上記実熱発生効率の算出が行われるため、演算の簡素化が図れる。また、トータル燃焼期間及び検査対象期間を燃焼期間の比較的早期の期間に設定した場合には、実熱発生効率の取得時期を早期に得ることができて、燃焼室内での燃焼悪化の有無の判定を早期に行うことが可能になる。   As described above, when the total combustion period and the inspection target period are set as a part of the combustion period, the actual heat generation efficiency is calculated for a part of the combustion period, thus simplifying the calculation. Can be planned. In addition, when the total combustion period and the inspection target period are set to a relatively early period of the combustion period, the acquisition timing of the actual heat generation efficiency can be obtained early, and whether there is any deterioration in combustion in the combustion chamber. Judgment can be made early.

燃焼室内での燃焼状態が悪化していると判定された場合の燃焼状態の改善を行う構成としては以下のものが挙げられる。   Examples of the configuration for improving the combustion state when it is determined that the combustion state in the combustion chamber has deteriorated include the following.

上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射(第2噴射)と、この主噴射に先立って行われる副噴射(第1噴射)とが実行される場合において、上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には上記副噴射での燃料噴射量を増量補正する補正手段を設けている。   When at least main injection (second injection) and sub-injection (first injection) performed prior to the main injection are executed as fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, The deviation amount of the total combustion actual heat generation efficiency from the total combustion reference heat generation efficiency does not exceed a predetermined threshold, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the sub-injection is the inspection target combustion reference heat. Correcting means is provided for increasing the fuel injection amount in the sub-injection when the generation efficiency is lower and the deviation amount exceeds a predetermined threshold value.

また、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を上回っている場合には、上記副噴射での燃料噴射量を増量補正すると共に上記主噴射での燃料噴射量を減量補正する補正手段を設けている。   Further, as the fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when the main injection and the sub-injection performed prior to the main injection are executed, the total combustion reference heat generation efficiency The deviation amount of the actual combustion heat generation efficiency does not exceed a predetermined threshold value, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the sub-injection is lower than the inspection target combustion reference heat generation efficiency. When the deviation amount exceeds a predetermined threshold and the actual combustion heat generation efficiency of the fuel to be inspected in the combustion of the fuel injected by the main injection exceeds the reference heat generation efficiency of the inspection target combustion, Correcting means is provided for correcting the fuel injection amount to be increased and correcting the fuel injection amount in the main injection to be decreased.

このような状況の場合、副噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、副噴射で噴射された燃料の一部がその燃焼期間で燃焼できず、主噴射で噴射された燃料の燃焼期間で燃焼していると推定できる。従って、副噴射での燃料噴射量を増量補正すると共に、その増量補正量と略同量の補正量で主噴射での燃料噴射量を減量補正する。つまり、副噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、副噴射での燃焼期間における熱量を十分に確保し、主噴射での燃料噴射量を減量補正することにより、出力トルクの過上昇を防止する。   In such a situation, because the in-cylinder temperature at the injection timing of the sub-injection is not sufficiently obtained, a part of the fuel injected by the sub-injection cannot be burned during the combustion period, and is injected by the main injection. It can be estimated that the fuel is burned during the combustion period. Accordingly, the fuel injection amount in the sub-injection is increased and corrected, and the fuel injection amount in the main injection is corrected and decreased by the correction amount substantially the same as the increase correction amount. In other words, by increasing the fuel injection amount in the sub-injection, the heat amount during the combustion period in the sub-injection is sufficiently secured, and by reducing the fuel injection amount in the main injection, the output torque is increased excessively. To prevent.

また、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に増量補正する補正手段を設けている。   Further, as the fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when the main injection and the sub-injection performed prior to the main injection are executed, the total combustion reference heat generation efficiency The deviation amount of the actual combustion heat generation efficiency does not exceed a predetermined threshold value, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the sub-injection is lower than the inspection target combustion reference heat generation efficiency. The amount of deviation exceeds a predetermined threshold, the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the main injection is lower than the inspection target combustion reference heat generation efficiency, and the amount of deviation exceeds the predetermined threshold. When it exceeds, correction means is provided for correcting both the fuel injection amount in the sub-injection and the fuel injection amount in the main injection to increase.

このような状況の場合、副噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、副噴射で噴射された燃料の一部がその燃焼期間で燃焼できず、更に、主噴射で噴射された燃料の一部がその燃焼期間で燃焼できていない(主噴射で噴射された燃料の燃焼が完了すべき期間で燃焼できていない)と推定できる。従って、副噴射での燃料噴射量を増量補正する。つまり、副噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、副噴射での燃焼期間における熱量を十分に確保し、主噴射で噴射された燃料の着火遅れを解消し、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼が完了すべき期間内で適正な主燃焼が行われるようにする。これにより、出力トルクが適正に得られるようにする。   In such a situation, because the in-cylinder temperature at the injection timing of the sub-injection is not sufficiently obtained, a part of the fuel injected by the sub-injection cannot be combusted during the combustion period, and the main injection It can be estimated that a part of the injected fuel cannot be burned during the combustion period (it cannot be burned during the period when the fuel injected by the main injection should be completed). Therefore, the fuel injection amount in the sub injection is corrected to increase. In other words, by increasing the fuel injection amount in the sub-injection, the heat amount during the combustion period in the sub-injection is sufficiently secured, the ignition delay of the fuel injected in the main injection is eliminated, and the fuel is injected in the main injection. In order to ensure proper combustion within the period when combustion of the remaining fuel is to be completed. As a result, the output torque is appropriately obtained.

また、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には、上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に増量補正する補正手段を設けている。   In addition, as the fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when the main injection and the sub-injection performed prior to the main injection are executed, the total combustion actual heat generation efficiency is total. Combustion reference heat generation efficiency is below and the amount of deviation exceeds a predetermined threshold, and the actual combustion heat generation efficiency to be inspected in the combustion of fuel injected by the sub-injection is less than the inspection reference combustion reference heat generation efficiency. And the deviation amount exceeds a predetermined threshold value, the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the main injection is lower than the inspection target combustion reference heat generation efficiency, and the deviation amount is When a predetermined threshold value is exceeded, there is provided correction means for correcting both the fuel injection amount in the sub-injection and the fuel injection amount in the main injection.

このような状況の場合、副噴射及び主噴射での各燃料噴射量が不足していると判断できる。つまり、燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量が確保されていない可能性があると判断できる。従って、副噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、副噴射での燃焼期間における熱量を十分に確保し、主噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、出力トルクの確保を図るようにする。   In such a situation, it can be determined that each fuel injection amount in the sub-injection and main injection is insufficient. That is, it can be determined that the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value may not be ensured. Therefore, by increasing the fuel injection amount in the sub-injection, the heat amount during the combustion period in the sub-injection is sufficiently ensured, and by increasing the fuel injection amount in the main injection, the output torque is secured. Like that.

更に、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率の検査対象燃焼基準熱発生効率に対する乖離量が所定の閾値を超えていない場合には、上記副噴射での燃料噴射量を増量補正する補正手段を設けている。   Further, when the fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber is performed at least in the main injection and the sub-injection performed prior to the main injection, the total combustion actual heat generation efficiency is total. Combustion reference heat generation efficiency is below and the amount of deviation exceeds a predetermined threshold, and the actual combustion heat generation efficiency to be inspected in the combustion of fuel injected by the sub-injection is less than the inspection reference combustion reference heat generation efficiency. And the deviation amount exceeds a predetermined threshold value, and the deviation amount of the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the main injection exceeds the predetermined threshold value. If not, correction means for correcting the fuel injection amount in the sub-injection is provided.

このような状況の場合、副噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、副噴射で噴射された燃料の一部がその燃焼期間で燃焼できていないと推定できる。従って、副噴射での燃料噴射量を増量補正する。つまり、副噴射での燃料噴射量を増量補正することにより、副噴射での燃焼期間における熱量を十分に確保する。   In such a situation, since the in-cylinder temperature at the injection timing of the secondary injection is not sufficiently obtained, it can be estimated that a part of the fuel injected by the secondary injection cannot be combusted during the combustion period. Therefore, the fuel injection amount in the sub injection is corrected to increase. That is, by sufficiently correcting the fuel injection amount in the sub-injection, a sufficient amount of heat is ensured during the combustion period in the sub-injection.

また、上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合において、上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を上回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には、上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に減量補正する補正手段を設けている。   In addition, as the fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when the main injection and the sub-injection performed prior to the main injection are executed, the total combustion actual heat generation efficiency is total. When the combustion reference heat generation efficiency is exceeded and the deviation amount exceeds a predetermined threshold value, correction means for correcting the decrease in both the fuel injection amount in the sub-injection and the fuel injection amount in the main injection is provided. Provided.

このような状況の場合、副噴射及び主噴射での各燃料噴射量が過剰となっていると判断できる。つまり、燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量よりも過剰な燃料噴射が行われている可能性があると判断できる。従って、副噴射での燃料噴射量及び主噴射での燃料噴射量を共に減量補正することにより、燃焼室内での発生熱量の適正化を図るようにする。   In such a situation, it can be determined that each fuel injection amount in the sub-injection and the main injection is excessive. That is, it can be determined that there is a possibility that fuel injection is performed in excess of the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value. Accordingly, the amount of heat generated in the combustion chamber is optimized by correcting the decrease in both the fuel injection amount in the sub-injection and the fuel injection amount in the main injection.

本発明によれば、内燃機関の種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要がなくなり、種々の内燃機関及び各燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準を確立することが可能となる。また、熱発生率波形同士の比較(パターンマッチング)によって燃焼状態を評価するものに対し、比較的簡単な演算により燃焼状態の評価が可能になる。   According to the present invention, it is no longer necessary to individually define the evaluation criteria for the combustion state for each type of internal combustion engine and for each fuel injection amount, and systematic combustion states common to various internal combustion engines and each fuel injection amount. It becomes possible to establish the evaluation criteria. Further, the combustion state can be evaluated by a relatively simple calculation compared to the case where the combustion state is evaluated by comparison (pattern matching) between the heat release rate waveforms.

実施形態に係るエンジン及びその制御系統の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the engine which concerns on embodiment, and its control system. ディーゼルエンジンの燃焼室及びその周辺部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the combustion chamber of a diesel engine, and its peripheral part. ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of control systems, such as ECU. 燃焼行程時の熱発生率(クランク軸の単位回転角度当たりの熱発生量)の変化及び燃料噴射率(クランク軸の単位回転角度当たりの燃料噴射量)の変化をそれぞれ示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the change of the heat release rate (heat generation amount per unit rotation angle of a crankshaft) and the change of a fuel injection rate (fuel injection amount per unit rotation angle of a crankshaft) at the time of a combustion stroke, respectively. 燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat release rate waveform and fuel injection rate waveform for demonstrating the evaluation method of a combustion state. 種々の燃料噴射量で燃焼室内において燃焼を行わせた場合の実験結果を示しており、図6(a)は各燃料噴射量毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図6(b)は燃料噴射量と熱発生効率(燃料の単位体積当たりの発生熱量)との関係をそれぞれ示す図である。FIG. 6A shows the experimental results when combustion is performed in the combustion chamber with various fuel injection amounts. FIG. 6A shows the heat release rate waveform and the fuel injection rate waveform for each fuel injection amount. ) Is a diagram showing the relationship between the fuel injection amount and the heat generation efficiency (the amount of heat generated per unit volume of fuel). 種々の燃料噴射圧力で燃焼室内において燃焼を行わせた場合の実験結果を示しており、図7(a)は各燃料噴射圧力毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図7(b)は燃料噴射圧力と熱発生効率との関係をそれぞれ示す図である。FIG. 7A shows the experimental results when combustion is performed in the combustion chamber at various fuel injection pressures. FIG. 7A shows the heat release rate waveform and the fuel injection rate waveform for each fuel injection pressure. ) Is a diagram showing the relationship between the fuel injection pressure and the heat generation efficiency. 種々の燃料噴射タイミングで燃焼室内において燃焼を行わせた場合の実験結果を示しており、図8(a)は各燃料噴射タイミング毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図8(b)は燃料噴射タイミングと熱発生効率との関係をそれぞれ示す図である。FIG. 8A shows the experimental results when combustion is performed in the combustion chamber at various fuel injection timings. FIG. 8A shows the heat release rate waveform and the fuel injection rate waveform at each fuel injection timing. ) Is a diagram showing a relationship between fuel injection timing and heat generation efficiency. 種々の酸素過剰率で燃焼室内において燃焼を行わせた場合の実験結果を示しており、図9(a)は各酸素過剰率毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図9(b)は酸素過剰率と熱発生効率との関係をそれぞれ示す図である。FIG. 9A shows the experimental results when combustion is performed in the combustion chamber at various oxygen excess rates. FIG. 9A shows the heat release rate waveform and the fuel injection rate waveform for each oxygen excess rate. ) Is a diagram showing the relationship between the oxygen excess rate and the heat generation efficiency. 変形例1に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat release rate waveform and fuel injection rate waveform for demonstrating the combustion state evaluation method which concerns on the modification 1. FIG. 変形例2に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat release rate waveform and fuel injection rate waveform for demonstrating the combustion state evaluation method which concerns on the modification 2. FIG. 変形例3に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat release rate waveform and fuel injection rate waveform for demonstrating the combustion state evaluation method which concerns on the modification 3. FIG. 変形例4に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat release rate waveform and fuel injection rate waveform for demonstrating the combustion state evaluation method which concerns on the modification 4. FIG. 変形例5に係る燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat release rate waveform and fuel injection rate waveform for demonstrating the combustion state evaluation method which concerns on the modification 5. FIG.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒(例えば直列4気筒)ディーゼルエンジン(圧縮自着火式内燃機関)に本発明を適用した場合について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is applied to a common rail in-cylinder direct injection multi-cylinder (for example, in-line 4-cylinder) diesel engine (compression self-ignition internal combustion engine) mounted on an automobile will be described.

−エンジンの構成−
先ず、本実施形態に係るディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)の概略構成について説明する。図1は本実施形態に係るエンジン1及びその制御系統の概略構成図である。また、図2は、ディーゼルエンジンの燃焼室3及びその周辺部を示す断面図である。
-Engine configuration-
First, a schematic configuration of a diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine 1 and its control system according to the present embodiment. Moreover, FIG. 2 is sectional drawing which shows the combustion chamber 3 of a diesel engine, and its peripheral part.

図1に示すように、本実施形態に係るエンジン1は、燃料供給系2、燃焼室3、吸気系6、排気系7等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。   As shown in FIG. 1, the engine 1 according to the present embodiment is configured as a diesel engine system having a fuel supply system 2, a combustion chamber 3, an intake system 6, an exhaust system 7 and the like as main parts.

燃料供給系2は、サプライポンプ21、コモンレール22、インジェクタ(燃料噴射弁)23、遮断弁24、燃料添加弁26、機関燃料通路27、添加燃料通路28等を備えて構成されている。   The fuel supply system 2 includes a supply pump 21, a common rail 22, an injector (fuel injection valve) 23, a shutoff valve 24, a fuel addition valve 26, an engine fuel passage 27, an addition fuel passage 28, and the like.

上記サプライポンプ21は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路27を介してコモンレール22に供給する。コモンレール22は、サプライポンプ21から供給された高圧燃料を所定圧力に保持(蓄圧)する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ23に分配する。インジェクタ23は、その内部に圧電素子(ピエゾ素子)を備え、適宜開弁して燃焼室3内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。このインジェクタ23からの燃料噴射制御の詳細については後述する。   The supply pump 21 pumps fuel from the fuel tank, makes the pumped fuel high pressure, and supplies it to the common rail 22 via the engine fuel passage 27. The common rail 22 has a function as a pressure accumulation chamber that holds (accumulates) the high-pressure fuel supplied from the supply pump 21 at a predetermined pressure, and distributes the accumulated fuel to the injectors 23. The injector 23 includes a piezoelectric element (piezo element) therein, and is configured by a piezo injector that is appropriately opened to supply fuel into the combustion chamber 3. Details of the fuel injection control from the injector 23 will be described later.

また、上記サプライポンプ21は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路28を介して燃料添加弁26に供給する。添加燃料通路28には、緊急時において添加燃料通路28を遮断して燃料添加を停止するための上記遮断弁24が備えられている。   The supply pump 21 supplies a part of the fuel pumped from the fuel tank to the fuel addition valve 26 via the addition fuel passage 28. The added fuel passage 28 is provided with the shutoff valve 24 for shutting off the added fuel passage 28 and stopping fuel addition in an emergency.

また、上記燃料添加弁26は、ECU100による添加制御動作によって排気系7への燃料添加量が目標添加量(排気A/Fが目標A/Fとなるような添加量)となるように、また、燃料添加タイミングが所定タイミングとなるように開弁時期が制御される電子制御式の開閉弁により構成されている。つまり、この燃料添加弁26から所望の燃料が適宜のタイミングで排気系7(排気ポート71から排気マニホールド72)に噴射供給される構成となっている。   Further, the fuel addition valve 26 is configured so that the fuel addition amount to the exhaust system 7 becomes a target addition amount (addition amount at which the exhaust A / F becomes the target A / F) by the addition control operation by the ECU 100. The valve opening timing is controlled so that the fuel addition timing becomes a predetermined timing. That is, a desired fuel is injected and supplied from the fuel addition valve 26 to the exhaust system 7 (from the exhaust port 71 to the exhaust manifold 72) at an appropriate timing.

吸気系6は、シリンダヘッド15(図2参照)に形成された吸気ポート15aに接続される吸気マニホールド63を備え、この吸気マニホールド63に、吸気通路を構成する吸気管64が接続されている。また、この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ65、エアフローメータ43、スロットルバルブ(吸気絞り弁)62が配設されている。上記エアフローメータ43は、エアクリーナ65を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力するようになっている。   The intake system 6 includes an intake manifold 63 connected to an intake port 15a formed in the cylinder head 15 (see FIG. 2), and an intake pipe 64 that constitutes an intake passage is connected to the intake manifold 63. Further, an air cleaner 65, an air flow meter 43, and a throttle valve (intake throttle valve) 62 are arranged in this intake passage in order from the upstream side. The air flow meter 43 outputs an electrical signal corresponding to the amount of air flowing into the intake passage via the air cleaner 65.

また、この吸気系6には、燃焼室3内でのスワール流(水平方向の旋回流)を可変とするためのスワールコントロールバルブ(スワール速度可変機構)66が備えられている(図2参照)。具体的に、上記吸気ポート15aとしては、ノーマルポート及びスワールポートの2系統が各気筒毎に備えられており、そのうち図2に示されているノーマルポート15aに、開度調整可能なバタフライバルブで成るスワールコントロールバルブ66が配置されている。このスワールコントロールバルブ66には図示しないアクチュエータが連繋されており、このアクチュエータの駆動によって調整されるスワールコントロールバルブ66の開度に応じてノーマルポート15aを通過する空気の流量が変更できるようになっている。そして、スワールコントロールバルブ66の開度が大きいほど、ノーマルポート15aから気筒内に吸入される空気量が増加する。このため、スワールポート(図2では図示省略)により発生したスワールは相対的に弱まり、気筒内は低スワール(スワール速度が低い状態)となる。逆に、スワールコントロールバルブ66の開度が小さいほど、ノーマルポート15aから気筒内に吸入される空気量が減少する。このため、スワールポートにより発生したスワールは相対的に強められ、気筒内は高スワール(スワール速度が高い状態)となる。   Further, the intake system 6 is provided with a swirl control valve (swirl speed variable mechanism) 66 for making the swirl flow (horizontal swirl flow) in the combustion chamber 3 variable (see FIG. 2). . Specifically, as the intake port 15a, two systems, a normal port and a swirl port, are provided for each cylinder. Of these, a normal valve 15a shown in FIG. A swirl control valve 66 is disposed. An actuator (not shown) is connected to the swirl control valve 66, and the flow rate of air passing through the normal port 15a can be changed according to the opening of the swirl control valve 66 adjusted by driving the actuator. Yes. The larger the opening of the swirl control valve 66, the greater the amount of air taken into the cylinder from the normal port 15a. For this reason, the swirl generated by the swirl port (not shown in FIG. 2) becomes relatively weak, and the inside of the cylinder becomes low swirl (a state where the swirl speed is low). Conversely, the smaller the opening of the swirl control valve 66, the smaller the amount of air drawn into the cylinder from the normal port 15a. For this reason, the swirl generated by the swirl port is relatively strengthened, and the inside of the cylinder becomes a high swirl (a state where the swirl speed is high).

排気系7は、シリンダヘッド15に形成された上記排気ポート71に接続される排気マニホールド72を備え、この排気マニホールド72に対して、排気通路を構成する排気管73,74が接続されている。また、この排気通路には、NOx吸蔵触媒(NSR触媒:NOx Storage Reduction触媒)75及びDPNR触媒(Diesel Paticulate−NOx Reduction触媒)76を備えたマニバータ(排気浄化装置)77が配設されている。以下、これらNSR触媒75及びDPNR触媒76について説明する。   The exhaust system 7 includes an exhaust manifold 72 connected to the exhaust port 71 formed in the cylinder head 15, and exhaust pipes 73 and 74 constituting an exhaust passage are connected to the exhaust manifold 72. In addition, a maniverter (exhaust gas purification device) 77 including a NOx storage catalyst (NSR catalyst: NOx Storage Reduction catalyst) 75 and a DPNR catalyst (Diesel Particle-NOx Reduction catalyst) 76 is disposed in the exhaust passage. Hereinafter, the NSR catalyst 75 and the DPNR catalyst 76 will be described.

NSR触媒75は、吸蔵還元型NOx触媒であって、例えばアルミナ(Al23)を担体とし、この担体上に例えばカリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)のようなアルカリ金属、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)のようなアルカリ土類、ランタン(La)、イットリウム(Y)のような希土類と、白金(Pt)のような貴金属とが担持された構成となっている。 The NSR catalyst 75 is an NOx storage reduction catalyst. For example, alumina (Al 2 O 3 ) is used as a support, and potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), for example, is supported on this support. Alkali metal such as barium (Ba), alkaline earth such as calcium (Ca), rare earth such as lanthanum (La) and yttrium (Y), and noble metal such as platinum (Pt) were supported. It has a configuration.

このNSR触媒75は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはNOxを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分(例えば燃料の未燃成分(HC))が多量に存在している状態においてはNOxをNO2若しくはNOに還元して放出する。NO2やNOとして放出されたNOxは、排気中のHCやCOと速やかに反応することによってさらに還元されてN2となる。また、HCやCOは、NO2やNOを還元することで、自身は酸化されてH2OやCO2となる。即ち、NSR触媒75に導入される排気中の酸素濃度やHC成分を適宜調整することにより、排気中のHC、CO、NOxを浄化することができるようになっている。本実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やHC成分の調整を上記燃料添加弁26からの燃料添加動作によって行うことが可能となっている。 The NSR catalyst 75 occludes NOx in a state where a large amount of oxygen is present in the exhaust gas, has a low oxygen concentration in the exhaust gas, and a large amount of reducing component (for example, an unburned component (HC) of the fuel). In the existing state, NOx is reduced to NO 2 or NO and released. NO NOx released as NO 2 or NO, the N 2 is further reduced due to quickly reacting with HC or CO in the exhaust. Further, HC and CO are oxidized to H 2 O and CO 2 by reducing NO 2 and NO. That is, by appropriately adjusting the oxygen concentration and HC component in the exhaust gas introduced into the NSR catalyst 75, HC, CO, and NOx in the exhaust gas can be purified. In the present embodiment, the oxygen concentration and HC component in the exhaust gas can be adjusted by the fuel addition operation from the fuel addition valve 26.

一方、DPNR触媒76は、例えば多孔質セラミック構造体にNOx吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のPMは多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のNOxはNOx吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると、吸蔵したNOxは還元・放出される。さらに、DPNR触媒76には、捕集したPMを酸化・燃焼する触媒(例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒)が担持されている。   On the other hand, the DPNR catalyst 76 is, for example, a porous ceramic structure carrying a NOx storage reduction catalyst, and PM in the exhaust gas is collected when passing through the porous wall. Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, NOx in the exhaust gas is stored in the NOx storage reduction catalyst, and when the air-fuel ratio becomes rich, the stored NOx is reduced and released. Further, the DPNR catalyst 76 carries a catalyst that oxidizes and burns the collected PM (for example, an oxidation catalyst mainly composed of a noble metal such as platinum).

ここで、ディーゼルエンジンの燃焼室3及びその周辺部の構成について、図2を用いて説明する。この図2に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック11には、各気筒(4気筒)毎に円筒状のシリンダボア12が形成されており、各シリンダボア12の内部にはピストン13が上下方向に摺動可能に収容されている。   Here, the structure of the combustion chamber 3 of a diesel engine and its peripheral part is demonstrated using FIG. As shown in FIG. 2, a cylinder block 11 constituting a part of the engine body is formed with a cylindrical cylinder bore 12 for each cylinder (four cylinders), and a piston 13 is formed inside each cylinder bore 12. Is accommodated so as to be slidable in the vertical direction.

ピストン13の頂面13aの上側には上記燃焼室3が形成されている。つまり、この燃焼室3は、シリンダブロック11の上部にガスケット14を介して取り付けられたシリンダヘッド15の下面と、シリンダボア12の内壁面と、ピストン13の頂面13aとにより区画形成されている。そして、ピストン13の頂面13aの略中央部には、キャビティ(凹陥部)13bが凹設されており、このキャビティ13bも燃焼室3の一部を構成している。   The combustion chamber 3 is formed above the top surface 13 a of the piston 13. That is, the combustion chamber 3 is defined by the lower surface of the cylinder head 15 attached to the upper part of the cylinder block 11 via the gasket 14, the inner wall surface of the cylinder bore 12, and the top surface 13 a of the piston 13. A cavity (concave portion) 13 b is formed in a substantially central portion of the top surface 13 a of the piston 13, and this cavity 13 b also constitutes a part of the combustion chamber 3.

尚、このキャビティ13bの形状としては、その中央部分(シリンダ中心線P上)では凹陥寸法が小さく、外周側に向かうに従って凹陥寸法が大きくなっている。つまり、図2に示すようにピストン13が圧縮上死点付近にある際、このキャビティ13bによって形成される燃焼室3としては、中央部分では比較的容積の小さい狭小空間とされ、外周側に向かって次第に空間が拡大される(拡大空間とされる)構成となっている。   As for the shape of the cavity 13b, the concave dimension is small in the central portion (on the cylinder center line P), and the concave dimension is increased toward the outer peripheral side. That is, as shown in FIG. 2, when the piston 13 is in the vicinity of the compression top dead center, the combustion chamber 3 formed by the cavity 13b is a narrow space having a relatively small volume at the center portion, and is directed toward the outer peripheral side. Thus, the space is gradually enlarged (expanded space).

上記ピストン13は、コネクティングロッド18の小端部18aがピストンピン13cにより連結されており、このコネクティングロッド18の大端部はエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア12内でのピストン13の往復移動がコネクティングロッド18を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。また、燃焼室3に向けてグロープラグ19が配設されている。このグロープラグ19は、エンジン1の始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置として機能する。   The piston 13 has a small end portion 18a of a connecting rod 18 connected by a piston pin 13c, and a large end portion of the connecting rod 18 is connected to a crankshaft which is an engine output shaft. As a result, the reciprocating movement of the piston 13 in the cylinder bore 12 is transmitted to the crankshaft via the connecting rod 18, and the engine output is obtained by rotating the crankshaft. Further, a glow plug 19 is disposed toward the combustion chamber 3. The glow plug 19 functions as a start-up assisting device that is heated red when an electric current is applied immediately before the engine 1 is started and a part of the fuel spray is blown onto the glow plug 19 to promote ignition and combustion.

上記シリンダヘッド15には、燃焼室3へ空気を導入する上記吸気ポート15aと、燃焼室3から排気ガスを排出する上記排気ポート71とがそれぞれ形成されていると共に、吸気ポート15aを開閉する吸気バルブ16及び排気ポート71を開閉する排気バルブ17が配設されている。これら吸気バルブ16及び排気バルブ17はシリンダ中心線Pを挟んで対向配置されている。つまり、本エンジン1はクロスフロータイプとして構成されている。また、シリンダヘッド15には、燃焼室3の内部へ直接的に燃料を噴射する上記インジェクタ23が取り付けられている。このインジェクタ23は、シリンダ中心線Pに沿う起立姿勢で燃焼室3の略中央上部に配設されており、上記コモンレール22から導入される燃料を燃焼室3に向けて所定のタイミングで噴射するようになっている。   The cylinder head 15 is formed with the intake port 15a for introducing air into the combustion chamber 3 and the exhaust port 71 for exhausting exhaust gas from the combustion chamber 3, and intake air for opening and closing the intake port 15a. An exhaust valve 17 that opens and closes the valve 16 and the exhaust port 71 is provided. The intake valve 16 and the exhaust valve 17 are disposed to face each other with the cylinder center line P interposed therebetween. That is, the engine 1 is configured as a cross flow type. The cylinder head 15 is provided with the injector 23 that directly injects fuel into the combustion chamber 3. The injector 23 is disposed at a substantially upper center of the combustion chamber 3 in a standing posture along the cylinder center line P, and injects fuel introduced from the common rail 22 toward the combustion chamber 3 at a predetermined timing. It has become.

更に、図1に示す如く、このエンジン1には、過給機(ターボチャージャ)5が設けられている。このターボチャージャ5は、タービンシャフト51を介して連結されたタービンホイール52及びコンプレッサホイール53を備えている。コンプレッサホイール53は吸気管64内部に臨んで配置され、タービンホイール52は排気管73内部に臨んで配置されている。このためターボチャージャ5は、タービンホイール52が受ける排気流(排気圧)を利用してコンプレッサホイール53を回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行うようになっている。本実施形態におけるターボチャージャ5は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール52側に可変ノズルベーン機構(図示省略)が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン1の過給圧を調整することができる。   Furthermore, as shown in FIG. 1, the engine 1 is provided with a supercharger (turbocharger) 5. The turbocharger 5 includes a turbine wheel 52 and a compressor wheel 53 that are connected via a turbine shaft 51. The compressor wheel 53 is disposed facing the intake pipe 64, and the turbine wheel 52 is disposed facing the exhaust pipe 73. For this reason, the turbocharger 5 performs a so-called supercharging operation in which the compressor wheel 53 is rotated using the exhaust flow (exhaust pressure) received by the turbine wheel 52 to increase the intake pressure. The turbocharger 5 in the present embodiment is a variable nozzle type turbocharger, and a variable nozzle vane mechanism (not shown) is provided on the turbine wheel 52 side. By adjusting the opening of the variable nozzle vane mechanism, the engine 1 supercharging pressure can be adjusted.

吸気系6の吸気管64には、ターボチャージャ5での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ61が設けられている。   An intake pipe 64 of the intake system 6 is provided with an intercooler 61 for forcibly cooling the intake air whose temperature has been raised by supercharging in the turbocharger 5.

このインタークーラ61よりも更に下流側に設けられた上記スロットルバルブ62は、その開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整(低減)する機能を有している。   The throttle valve 62 provided further downstream than the intercooler 61 is an electronically controlled on-off valve whose opening degree can be adjusted steplessly. It has a function of narrowing down the area and adjusting (reducing) the supply amount of the intake air.

また、エンジン1には、吸気系6と排気系7とを接続する排気還流通路(EGR通路)8が設けられている。このEGR通路8は、排気の一部を適宜吸気系6に還流させて燃焼室3へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってNOx発生量を低減させるものである。また、このEGR通路8には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるEGRバルブ81と、EGR通路8を通過(還流)する排気を冷却するためのEGRクーラ82とが設けられている。これらEGR通路8、EGRバルブ81、EGRクーラ82等によってEGR装置(排気還流装置)が構成されている。   Further, the engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 8 that connects the intake system 6 and the exhaust system 7. The EGR passage 8 is configured to reduce the combustion temperature by recirculating a part of the exhaust gas to the intake system 6 and supplying it again to the combustion chamber 3, thereby reducing the amount of NOx generated. In addition, the EGR passage 8 is opened and closed steplessly by electronic control, and the exhaust gas passing through the EGR passage 8 (recirculating) is cooled by an EGR valve 81 that can freely adjust the exhaust flow rate flowing through the passage. An EGR cooler 82 is provided. The EGR passage 8, the EGR valve 81, the EGR cooler 82, and the like constitute an EGR device (exhaust gas recirculation device).

−センサ類−
エンジン1の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン1の運転状態に関する信号を出力する。
-Sensors-
Various sensors are attached to each part of the engine 1, and signals related to the environmental conditions of each part and the operating state of the engine 1 are output.

例えば、上記エアフローメータ43は、吸気系6内のスロットルバルブ62上流において吸入空気の流量(吸入空気量)に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ49は、吸気マニホールド63に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ48は、吸気マニホールド63に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。A/F(空燃比)センサ44は、排気系7のマニバータ77の下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ45は、同じく排気系7のマニバータ77の下流において排気ガスの温度(排気温度)に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ41はコモンレール22内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ42はスロットルバルブ62の開度を検出する。   For example, the air flow meter 43 outputs a detection signal corresponding to the flow rate of intake air (intake air amount) upstream of the throttle valve 62 in the intake system 6. The intake air temperature sensor 49 is disposed in the intake manifold 63 and outputs a detection signal corresponding to the temperature of the intake air. The intake pressure sensor 48 is disposed in the intake manifold 63 and outputs a detection signal corresponding to the intake air pressure. The A / F (air-fuel ratio) sensor 44 outputs a detection signal that continuously changes in accordance with the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the manipulator 77 of the exhaust system 7. Similarly, the exhaust temperature sensor 45 outputs a detection signal corresponding to the temperature of the exhaust gas (exhaust temperature) downstream of the manipulator 77 of the exhaust system 7. The rail pressure sensor 41 outputs a detection signal corresponding to the fuel pressure stored in the common rail 22. The throttle opening sensor 42 detects the opening of the throttle valve 62.

−ECU−
ECU100は、図3に示すように、CPU101、ROM102、RAM103及びバックアップRAM104などを備えている。ROM102は、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU101は、ROM102に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。RAM103は、CPU101での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリである。バックアップRAM104は、例えばエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
-ECU-
As shown in FIG. 3, the ECU 100 includes a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, a backup RAM 104, and the like. The ROM 102 stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU 101 executes various arithmetic processes based on various control programs and maps stored in the ROM 102. The RAM 103 is a memory that temporarily stores calculation results in the CPU 101, data input from each sensor, and the like. The backup RAM 104 is a non-volatile memory that stores data to be saved when the engine 1 is stopped, for example.

以上のCPU101、ROM102、RAM103及びバックアップRAM104は、バス107を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース105及び出力インターフェース106と接続されている。   The CPU 101, the ROM 102, the RAM 103, and the backup RAM 104 are connected to each other via the bus 107, and are connected to the input interface 105 and the output interface 106.

入力インターフェース105には、上記レール圧センサ41、スロットル開度センサ42、エアフローメータ43、A/Fセンサ44、排気温センサ45、吸気圧センサ48、吸気温センサ49が接続されている。さらに、この入力インターフェース105には、エンジン1の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ46、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ47、エンジン1の出力軸(クランクシャフト)が一定角度回転する毎に検出信号(パルス)を出力するクランクポジションセンサ40、外気の圧力を検出する外気圧センサ4A、及び、筒内圧力を検出する筒内圧センサ4Bなどが接続されている。   The input interface 105 is connected with the rail pressure sensor 41, the throttle opening sensor 42, the air flow meter 43, the A / F sensor 44, the exhaust temperature sensor 45, the intake pressure sensor 48, and the intake temperature sensor 49. Further, the input interface 105 includes a water temperature sensor 46 that outputs a detection signal corresponding to the cooling water temperature of the engine 1, an accelerator opening sensor 47 that outputs a detection signal corresponding to the depression amount of the accelerator pedal, and an output shaft of the engine 1. Connected are a crank position sensor 40 that outputs a detection signal (pulse) every time the (crankshaft) rotates by a certain angle, an external air pressure sensor 4A that detects the pressure of outside air, an in-cylinder pressure sensor 4B that detects in-cylinder pressure, and the like. Has been.

一方、出力インターフェース106には、上記サプライポンプ21、インジェクタ23、燃料添加弁26、スロットルバルブ62、スワールコントロールバルブ66、及び、EGRバルブ81などが接続されている。また、出力インターフェース106には、その他に、上記ターボチャージャ5の可変ノズルベーン機構に備えられたアクチュエータ(図示省略)も接続されている。   On the other hand, the output interface 106 is connected to the supply pump 21, the injector 23, the fuel addition valve 26, the throttle valve 62, the swirl control valve 66, the EGR valve 81, and the like. In addition, an actuator (not shown) provided in the variable nozzle vane mechanism of the turbocharger 5 is also connected to the output interface 106.

そして、ECU100は、上記した各種センサからの出力、その出力値を利用する演算式により求められた演算値、または、上記ROM102に記憶された各種マップに基づいて、エンジン1の各種制御を実行する。   Then, the ECU 100 executes various controls of the engine 1 based on outputs from the various sensors described above, calculated values obtained by arithmetic expressions using the output values, or various maps stored in the ROM 102. .

例えば、ECU100は、インジェクタ23の燃料噴射制御として、パイロット噴射(副噴射)とメイン噴射(主噴射)とを実行する。   For example, the ECU 100 executes pilot injection (sub-injection) and main injection (main injection) as fuel injection control of the injector 23.

上記パイロット噴射は、インジェクタ23からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する動作である。また、このパイロット噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。また、本実施形態におけるパイロット噴射は、上述したメイン噴射による初期燃焼速度を抑制する機能ばかりでなく、気筒内温度を高める予熱機能をも有するものとなっている。つまり、このパイロット噴射の実行後、燃料噴射を一旦中断し、メイン噴射が開始されるまでの間に圧縮ガス温度(気筒内温度)を十分に高めて燃料の自着火温度(例えば1000K)に到達させるようにし、これによってメイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保するようにしている。   The pilot injection is an operation for injecting a small amount of fuel in advance prior to the main injection from the injector 23. The pilot injection is an injection operation for suppressing the ignition delay of fuel due to the main injection and leading to stable diffusion combustion, and is also referred to as sub-injection. Further, the pilot injection in the present embodiment has not only a function of suppressing the initial combustion speed by the main injection described above but also a preheating function of increasing the in-cylinder temperature. That is, after the pilot injection is performed, the fuel injection is temporarily interrupted, and the compressed gas temperature (in-cylinder temperature) is sufficiently increased until the main injection is started to reach the fuel self-ignition temperature (for example, 1000 K). In this way, the ignitability of the fuel injected by the main injection is ensured satisfactorily.

上記メイン噴射は、エンジン1のトルク発生のための噴射動作(トルク発生用燃料の供給動作)である。このメイン噴射での噴射量は、基本的には、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じ、要求トルクが得られるように決定される。例えば、エンジン回転数(クランクポジションセンサ40の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数)が高いほど、また、アクセル操作量(アクセル開度センサ47により検出されるアクセルペダルの踏み込み量)が大きいほど(アクセル開度が大きいほど)エンジン1のトルク要求値としては高く得られ、それに応じてメイン噴射での燃料噴射量としても多く設定されることになる。また、上記パイロット噴射によって気筒内の予熱が十分に行われている場合には、メイン噴射で噴射された燃料は、直ちに自着火温度以上の温度環境下に晒されて熱分解が進み、噴射後は直ちに燃焼が開始されることになる。   The main injection is an injection operation (torque generation fuel supply operation) for generating torque of the engine 1. The injection amount in the main injection is basically determined so as to obtain the required torque according to the operation state such as the engine speed, the accelerator operation amount, the coolant temperature, the intake air temperature, and the like. For example, the higher the engine speed (the engine speed calculated based on the detection value of the crank position sensor 40), the larger the accelerator operation amount (the accelerator pedal depression amount detected by the accelerator opening sensor 47). As the accelerator opening becomes larger, the required torque value of the engine 1 is higher, and accordingly, the fuel injection amount in the main injection is also set higher. In addition, when the pre-injection in the cylinder is sufficiently performed by the pilot injection, the fuel injected by the main injection is immediately exposed to a temperature environment equal to or higher than the auto-ignition temperature, and the thermal decomposition proceeds. Will start burning immediately.

具体的に、ディーゼルエンジンにおける燃料の着火遅れとしては、物理的着火遅れと化学的着火遅れとがある。物理的着火遅れは、燃料液滴の蒸発・混合に要する時間であり、燃焼場のガス温度に左右される。一方、化学的着火遅れは、燃料蒸気の化学的結合・分解かつ酸化発熱に要する時間である。そして、上述した如く気筒内の予熱が十分になされている状況では上記物理的着火遅れを最小限に抑えることができ、その結果、着火遅れも最小限に抑えられることになる。従って、メイン噴射によって噴射された燃料の燃焼形態としては、予混合燃焼が殆ど行われないことになり、大部分が拡散燃焼となる。その結果、メイン噴射の噴射タイミングを制御することがそのまま拡散燃焼の開始タイミングを制御することに略等しくなり、燃焼の制御性を大幅に改善することができる。つまり、メイン噴射で噴射された燃料の予混合燃焼の割合を最小限に抑えることで、メイン噴射での燃料噴射タイミング及び燃料噴射量を制御することによる着火時期及び熱発生量の制御によって燃焼の制御性を大幅に改善することが可能になる。   Specifically, fuel ignition delay in a diesel engine includes physical ignition delay and chemical ignition delay. The physical ignition delay is the time required for evaporation / mixing of the fuel droplets and depends on the gas temperature of the combustion field. On the other hand, chemical ignition delay is the time required for chemical bonding and decomposition of fuel vapor and oxidation heat generation. In the situation where the cylinder is sufficiently preheated as described above, the physical ignition delay can be minimized, and as a result, the ignition delay can be minimized. Therefore, as a combustion mode of the fuel injected by the main injection, premixed combustion is hardly performed, and most of it is diffusion combustion. As a result, controlling the injection timing of the main injection is substantially equivalent to controlling the start timing of diffusion combustion as it is, and the controllability of combustion can be greatly improved. That is, by controlling the ignition timing and heat generation amount by controlling the fuel injection timing and fuel injection amount in the main injection by minimizing the proportion of premixed combustion of the fuel injected in the main injection, Controllability can be greatly improved.

尚、上述したパイロット噴射及びメイン噴射の他に、アフタ噴射やポスト噴射が必要に応じて行われる。アフタ噴射は、排気ガス温度を上昇させるための噴射動作である。具体的には、供給された燃料の燃焼エネルギがエンジン1のトルクに変換されることなく、その大部分が排気の熱エネルギとして得られるタイミングでアフタ噴射は実行される。また、ポスト噴射は、排気系7に燃料を直接的に導入して上記マニバータ77の昇温を図るための噴射動作である。例えば、DPNR触媒76に捕集されているPMの堆積量が所定量を超えた場合(例えばマニバータ77の前後の差圧を検出することにより検知)、ポスト噴射が実行されるようになっている。   In addition to the pilot injection and main injection described above, after injection and post injection are performed as necessary. After injection is an injection operation for increasing the exhaust gas temperature. Specifically, after injection is performed at a timing at which most of the combustion energy of the supplied fuel is obtained as thermal energy of the exhaust gas without being converted into torque of the engine 1. The post-injection is an injection operation for directly introducing fuel into the exhaust system 7 to increase the temperature of the manipulator 77. For example, when the accumulated amount of PM trapped in the DPNR catalyst 76 exceeds a predetermined amount (for example, detected by detecting a differential pressure before and after the manipulator 77), post injection is performed. .

また、ECU100は、エンジン1の運転状態に応じてEGRバルブ81の開度を制御し、吸気マニホールド63に向けての排気還流量(EGR量)を調整する。このEGR量は、上記ROM102に予め記憶されたEGRマップに従って設定される。具体的に、このEGRマップは、エンジン回転数及びエンジン負荷をパラメータとしてEGR量(EGR率)を決定するためのマップである。尚、このEGRマップは、予め実験やシミュレーション等によって作成されたものとなっている。つまり、上記クランクポジションセンサ40の検出値に基づいて算出されたエンジン回転数及びスロットル開度センサ42によって検出されたスロットルバルブ62の開度(エンジン負荷に相当)とをEGRマップに当て嵌めることでEGR量(EGRバルブ81の開度)が得られるようになっている。   Further, the ECU 100 controls the opening degree of the EGR valve 81 according to the operating state of the engine 1 to adjust the exhaust gas recirculation amount (EGR amount) toward the intake manifold 63. The EGR amount is set according to an EGR map stored in advance in the ROM 102. Specifically, this EGR map is a map for determining the EGR amount (EGR rate) using the engine speed and the engine load as parameters. This EGR map is created in advance by experiments, simulations, or the like. That is, by applying the engine speed calculated based on the detection value of the crank position sensor 40 and the opening of the throttle valve 62 (corresponding to the engine load) detected by the throttle opening sensor 42 to the EGR map. An EGR amount (opening degree of the EGR valve 81) is obtained.

更に、ECU100は、上記スワールコントロールバルブ66の開度制御を実行する。このスワールコントロールバルブ66の開度制御としては、燃焼室3内に噴射された燃料の噴霧の単位時間当たり(または単位クランク回転角度当たり)における気筒内の周方向の移動量を変更するように行われる。   Further, the ECU 100 executes the opening degree control of the swirl control valve 66. In order to control the opening degree of the swirl control valve 66, the amount of movement of the fuel spray injected into the combustion chamber 3 per unit time (or per unit crank rotation angle) in the circumferential direction in the cylinder is changed. Is called.

−燃料噴射圧−
燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール22の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール22からインジェクタ23へ供給される燃料圧力の目標値、即ち目標レール圧は、エンジン負荷(機関負荷)が高くなるほど、及び、エンジン回転数(機関回転数)が高くなるほど高いものとされる。即ち、エンジン負荷が高い場合には燃焼室3内に吸入される空気量が多いため、インジェクタ23から燃焼室3内に向けて多量の燃料を噴射しなければならず、よってインジェクタ23からの噴射圧力を高いものとする必要がある。また、エンジン回転数が高い場合には噴射可能な期間が短いため、単位時間当たりに噴射される燃料量を多くしなければならず、よってインジェクタ23からの噴射圧力を高いものとする必要がある。このように、目標レール圧は一般にエンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて設定される。尚、この目標レール圧は例えば上記ROM102に記憶された燃圧設定マップに従って設定される。つまり、この燃圧設定マップに従って燃料圧力を決定することで、インジェクタ23の開弁期間(噴射率波形)が制御され、その開弁期間中における燃料噴射量を規定することが可能になる。
-Fuel injection pressure-
The fuel injection pressure when executing the fuel injection is determined by the internal pressure of the common rail 22. As the common rail internal pressure, generally, the target value of the fuel pressure supplied from the common rail 22 to the injector 23, that is, the target rail pressure, increases as the engine load (engine load) increases and the engine speed (engine speed) increases. It will be expensive. That is, when the engine load is high, the amount of air sucked into the combustion chamber 3 is large. Therefore, a large amount of fuel must be injected from the injector 23 into the combustion chamber 3, and therefore the injection from the injector 23 is performed. The pressure needs to be high. Further, when the engine speed is high, the injection period is short, so the amount of fuel injected per unit time must be increased, and therefore the injection pressure from the injector 23 needs to be increased. . Thus, the target rail pressure is generally set based on the engine load and the engine speed. The target rail pressure is set according to a fuel pressure setting map stored in the ROM 102, for example. That is, by determining the fuel pressure according to this fuel pressure setting map, the valve opening period (injection rate waveform) of the injector 23 is controlled, and the fuel injection amount during the valve opening period can be defined.

尚、本実施形態では、エンジン負荷等に応じて燃料圧力が30MPa〜200MPaの間で調整されるようになっている。   In the present embodiment, the fuel pressure is adjusted between 30 MPa and 200 MPa according to the engine load and the like.

上記パイロット噴射やメイン噴射などの燃料噴射パラメータについて、その最適値はエンジン1や吸入空気等の温度条件によって異なるものとなる。   Regarding the fuel injection parameters such as the pilot injection and the main injection, the optimum values differ depending on the temperature conditions of the engine 1 and the intake air.

例えば、上記ECU100は、コモンレール圧がエンジン運転状態に基づいて設定される目標レール圧と等しくなるように、即ち燃料噴射圧が目標噴射圧と一致するように、サプライポンプ21の燃料吐出量を調量する。また、ECU100はエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量及び燃料噴射形態を決定する。具体的には、ECU100は、クランクポジションセンサ40の検出値に基づいてエンジン回転速度を算出するとともに、アクセル開度センサ47の検出値に基づいてアクセルペダルの踏み込み量(アクセル開度)を求め、このエンジン回転速度及びアクセル開度に基づいて総燃料噴射量(パイロット噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和)を決定する。   For example, the ECU 100 adjusts the fuel discharge amount of the supply pump 21 so that the common rail pressure becomes equal to the target rail pressure set based on the engine operating state, that is, the fuel injection pressure matches the target injection pressure. To measure. Further, the ECU 100 determines the fuel injection amount and the fuel injection form based on the engine operating state. Specifically, the ECU 100 calculates the engine rotation speed based on the detection value of the crank position sensor 40, obtains the amount of depression of the accelerator pedal (accelerator opening) based on the detection value of the accelerator opening sensor 47, The total fuel injection amount (the sum of the injection amount in pilot injection and the injection amount in main injection) is determined based on the engine speed and the accelerator opening.

−目標燃料圧力の設定−
次に、上記目標燃料圧力の設定手法について説明する。ディーゼルエンジン1においては、NOx発生量やスモーク発生量を削減することによる排気エミッションの改善、燃焼行程時の燃焼音の低減、エンジントルクの十分な確保といった各要求を連立することが重要である。これら要求を連立するための手法として、燃焼行程時における気筒内での熱発生率の変化状態(熱発生率波形で表される変化状態)を適切にコントロールすることが有効である。
-Setting of target fuel pressure-
Next, a method for setting the target fuel pressure will be described. In the diesel engine 1, it is important to meet various requirements such as improvement of exhaust emission by reducing NOx generation amount and smoke generation amount, reduction of combustion noise during combustion stroke, and sufficient securing of engine torque. As a method for simultaneously satisfying these requirements, it is effective to appropriately control the change state of the heat generation rate in the cylinder during the combustion stroke (change state represented by the heat generation rate waveform).

図4の上段に示す波形のうちの実線は、横軸をクランク角度、縦軸を熱発生率とし、パイロット噴射及びメイン噴射で噴射された燃料の燃焼に係る理想的な熱発生率波形を示している。図中のTDCはピストン13の圧縮上死点に対応したクランク角度位置を示している。また、図4の下段に示す波形は、インジェクタ23から噴射される燃料の噴射率(クランク軸の単位回転角度当たりの燃料噴射量)波形を示している。   The solid line of the waveforms shown in the upper part of FIG. 4 shows an ideal heat generation rate waveform related to the combustion of fuel injected in pilot injection and main injection, with the horizontal axis representing the crank angle and the vertical axis representing the heat generation rate. ing. TDC in the figure indicates the crank angle position corresponding to the compression top dead center of the piston 13. The waveform shown in the lower part of FIG. 4 shows the waveform of the injection rate of fuel injected from the injector 23 (fuel injection amount per unit rotation angle of the crankshaft).

上記熱発生率波形としては、例えば、ピストン13の圧縮上死点(TDC)付近からメイン噴射で噴射された燃料の燃焼が開始され、ピストン13の圧縮上死点後の所定ピストン位置(例えば、圧縮上死点後10度(ATDC10°)の時点)で熱発生率が極大値(ピーク値)に達し、更に、圧縮上死点後の所定ピストン位置(例えば、圧縮上死点後25度(ATDC25°)の時点)で上記メイン噴射において噴射された燃料の燃焼が終了するようになっている。このような熱発生率の変化状態で混合気の燃焼を行わせるようにすれば、例えば圧縮上死点後10度(ATDC10°)の時点で気筒内の混合気のうちの50%が燃焼を完了した状況となる。つまり、圧縮上死点後10度(ATDC10°)の時点が燃焼重心となって、膨張行程における総熱発生量の約50%がATDC10°までに発生し、高い熱効率でエンジン1を運転させることが可能となる。   As the heat release rate waveform, for example, combustion of fuel injected by main injection is started from the vicinity of the compression top dead center (TDC) of the piston 13, and a predetermined piston position after the compression top dead center of the piston 13 (for example, The heat generation rate reaches a maximum value (peak value) at 10 degrees after compression top dead center (ATDC 10 °), and a predetermined piston position after compression top dead center (for example, 25 degrees after compression top dead center ( At the time of ATDC 25 °), the combustion of the fuel injected in the main injection ends. If combustion of the air-fuel mixture is performed in such a state where the heat generation rate changes, for example, 50% of the air-fuel mixture in the cylinder burns at 10 degrees after compression top dead center (ATDC 10 °). Completed status. That is, the combustion center of gravity is 10 degrees after compression top dead center (ATDC 10 °), and about 50% of the total heat generation amount in the expansion stroke is generated by ATDC 10 °, and the engine 1 is operated with high thermal efficiency. Is possible.

また、この燃焼重心に到達した時点でのクランク角度と燃料噴射率波形との関係としては、インジェクタ23に対して燃料噴射停止信号を送信した時点から燃料噴射が完全に停止するまでの期間(図4における期間T)に燃焼重心が位置することになる。   The relationship between the crank angle and the fuel injection rate waveform when the combustion center of gravity is reached is the period from when the fuel injection stop signal is transmitted to the injector 23 until the fuel injection is completely stopped (see FIG. 4, the combustion center of gravity is located in the period T).

このような理想的な熱発生率波形による燃焼が行われる状況にあっては、パイロット噴射によって気筒内の予熱が十分に行われ、この予熱により、メイン噴射で噴射された燃料は、直ちに自着火温度以上の温度環境下に晒されて熱分解が進み、噴射後は直ちに燃焼が開始されることになる。   In such a situation in which combustion with an ideal heat generation rate waveform is performed, the cylinder is sufficiently preheated by pilot injection, and the fuel injected in the main injection is immediately self-ignited by this preheating. The thermal decomposition proceeds due to exposure to a temperature environment higher than the temperature, and combustion starts immediately after injection.

また、図4に二点鎖線αで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも高く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度及び熱発生率のピーク値が共に高くなりすぎており、燃焼音の増大やNOx発生量の増加が懸念される状態である。一方、図4に二点鎖線βで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも低く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度が低く且つ熱発生率のピークの現れるタイミングが大きく遅角側に移行していることで十分なエンジントルクが確保できないことが懸念される状態である。   The waveform indicated by the two-dot chain line α in FIG. 4 is a heat generation rate waveform when the fuel injection pressure is set higher than the appropriate value, and both the combustion rate and the peak value of the heat generation rate are too high. Therefore, there is a concern about an increase in combustion noise and an increase in the amount of NOx generated. On the other hand, a waveform indicated by a two-dot chain line β in FIG. 4 is a heat generation rate waveform when the fuel injection pressure is set lower than an appropriate value, and the timing at which the combustion rate is low and the peak of the heat generation rate appears. There is a concern that sufficient engine torque cannot be secured due to the large shift to the retard side.

−燃焼状態の評価手法−
次に、本実施形態の特徴である燃焼状態の評価手法(燃焼状態悪化の判定手法)について説明する。
-Evaluation method of combustion state-
Next, a combustion state evaluation method (combustion state deterioration determination method) that is a feature of the present embodiment will be described.

(評価手法の原理説明)
燃焼室3内に向けて上記パイロット噴射及びメイン噴射が順に実行され、それぞれの燃料の大部分が良好に燃焼して熱量を発生した場合、つまり、燃焼室3内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており(例えば、酸素濃度が17%以上で、酸素過剰率が1.5以上であり)、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており(例えば、パイロット噴射実行時の筒内温度が750K以上であり、且つメイン噴射実行時の筒内温度が1000K以上であり)、且つECU100からの燃料噴射量指令値に応じた適切な量の燃料がインジェクタ23から噴射されている場合には、その燃料の燃焼期間全体(パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼期間の開始からメイン噴射で噴射された燃料の燃焼期間の終了までの期間;以下、トータル燃焼期間と呼ぶ)における燃料の単位体積当たりの発生熱量は常に一定(燃料噴射量や燃料噴射タイミング等が異なっても一定)の値となる。また、この場合、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼期間(以下、パイロット燃焼期間と呼ぶ)における燃料の単位体積当たりの発生熱量も常に一定の値となり、更には、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼期間(以下、メイン燃焼期間と呼ぶ)における燃料の単位体積当たりの発生熱量も常に一定の値となる。つまり、それぞれの燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値(良好な燃焼が行われている際、燃料の大部分が熱量発生に寄与することになるので、この場合、単位体積当たりの発生熱量は最大となる)は常に一定の値となる。
(Explanation of the principle of evaluation method)
When the pilot injection and the main injection are sequentially performed toward the combustion chamber 3 and most of each fuel burns well to generate heat, that is, the oxygen concentration and the oxygen excess rate in the combustion chamber 3 are Sufficiently secured (for example, the oxygen concentration is 17% or more and the excess oxygen ratio is 1.5 or more), and the in-cylinder temperature has reached the self-ignition temperature of the fuel (for example, when the pilot injection is performed) The in-cylinder temperature is 750K or higher, and the in-cylinder temperature at the time of main injection is 1000K or higher), and an appropriate amount of fuel according to the fuel injection amount command value from the ECU 100 is injected from the injector 23. In this case, the entire combustion period of the fuel (the period from the start of the combustion period of fuel injected by pilot injection to the end of the combustion period of fuel injected by main injection; hereinafter, the total combustion period Amount of heat generated per unit volume of fuel in hereinafter) is always the value of the constant (constant different fuel injection amount and fuel injection timing, etc.). In this case, the amount of heat generated per unit volume of the fuel during the combustion period of fuel injected by pilot injection (hereinafter referred to as pilot combustion period) is always a constant value, and further, the fuel injected by main injection The amount of heat generated per unit volume of fuel during this combustion period (hereinafter referred to as the main combustion period) is always a constant value. In other words, the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of fuel during each combustion period (the majority of the fuel contributes to the generation of heat when good combustion is performed. The amount of heat generated is always a constant value.

そして、実際に燃焼室3内で燃料が燃焼している場合の上記各燃焼期間(トータル燃焼期間、パイロット燃焼期間、メイン燃焼期間)それぞれにおける燃料の単位体積当たりの発生熱量は、その燃焼が良好であれば上記最大値に略一致するのに対し、何らかの原因で燃焼状態が悪化しておれば、その燃料の単位体積当たりの発生熱量は、上記最大値から乖離することになる(例えば、上記最大値よりも小さくなる)。本発明では、この原理を利用することによって燃焼状態の悪化の有無を判定するようにしている。   The amount of heat generated per unit volume of the fuel in each of the combustion periods (total combustion period, pilot combustion period, main combustion period) when the fuel is actually burning in the combustion chamber 3 is good. If the combustion state deteriorates for some reason, the amount of heat generated per unit volume of the fuel deviates from the maximum value (for example, the above value). Less than the maximum). In the present invention, the presence or absence of deterioration of the combustion state is determined by utilizing this principle.

具体的には、上記トータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量、パイロット燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量、メイン燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量のそれぞれに対して、燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値(以下、「基準熱発生効率」と呼ぶ)を規定しておく。そして、実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量(以下、「実熱発生効率」と呼ぶ)と上記「基準熱発生効率」とを比較し、これらの差(上記基準熱発生効率に対する実熱発生効率の乖離量)に基づいて燃焼室3内での燃焼状態の悪化の有無(パイロット燃焼期間での燃焼状態の悪化の有無、及び、メイン燃焼期間での燃焼状態の悪化の有無)を判定するようにしている(燃焼悪化判定手段による燃焼悪化の有無の判定動作)。   Specifically, for each of the amount of heat generated per unit volume of fuel during the total combustion period, the amount of heat generated per unit volume of fuel during the pilot combustion period, and the amount of heat generated per unit volume of fuel during the main combustion period, The maximum value of the amount of heat generated per unit volume of fuel (hereinafter referred to as “reference heat generation efficiency”) is defined. Then, the amount of heat generated per unit volume of the actual fuel (hereinafter referred to as “actual heat generation efficiency”) is compared with the above “reference heat generation efficiency”, and the difference between them (actual heat generation relative to the above reference heat generation efficiency) The presence or absence of deterioration of the combustion state in the combustion chamber 3 (presence or absence of deterioration of the combustion state during the pilot combustion period and presence or absence of deterioration of the combustion state during the main combustion period) is determined based on the amount of deviation in efficiency) (Determining whether there is combustion deterioration by the combustion deterioration determining means).

以下では、上記トータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値を「トータル燃焼基準熱発生効率」と呼び、上記パイロット燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値を「パイロット燃焼基準熱発生効率」と呼び、上記メイン燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値を「メイン燃焼基準熱発生効率」と呼ぶこととする。また、上記トータル燃焼期間における実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量を「トータル燃焼実熱発生効率」と呼び、上記パイロット燃焼期間における実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量を「パイロット燃焼実熱発生効率」と呼び、上記メイン燃焼期間における実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量を「メイン燃焼実熱発生効率」と呼ぶこととする。   Hereinafter, the maximum value of the heat generation amount per unit volume of fuel during the total combustion period is referred to as “total combustion reference heat generation efficiency”, and the maximum value of the heat generation amount per unit volume of fuel during the pilot combustion period is referred to as “pilot”. It is referred to as “combustion reference heat generation efficiency”, and the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of fuel in the main combustion period is referred to as “main combustion reference heat generation efficiency”. The amount of heat generated per unit volume of the actual fuel during the total combustion period is referred to as “total combustion actual heat generation efficiency”, and the amount of heat generated per unit volume of the actual fuel during the pilot combustion period is referred to as “pilot combustion actual heat”. The amount of heat generated per unit volume of the actual fuel during the main combustion period is referred to as “main combustion actual heat generation efficiency”.

ここでいう燃料の単位体積当たりの発生熱量とは、検査対象とする燃焼期間(以下、検査対象期間と呼ぶ)の終了時点までにインジェクタ23から噴射された燃料(燃料噴射量指令値に応じた量の燃料)が上記検査対象期間中での燃焼によって発生した場合の熱量を、上記燃料噴射量指令値に応じた燃料量で除算した値である。言い換えると、上記検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の平均値である。また、この燃料の単位体積当たりの発生熱量を算出するためには上記燃料噴射量指令値に応じた燃料量が確定している必要がある。つまり、この燃料量での燃料噴射が完了している必要がある。このため、上記検査対象期間の終期は、この検査対象期間で燃焼を行う燃料の燃料噴射が完了している時点以降のタイミングとして設定されることになる。具体的に、パイロット燃焼期間を検査対象期間とする場合には、この検査対象期間の終期はパイロット噴射が完了した時点以降のタイミングとして設定される。また、この場合の検査対象期間の終期はメイン燃焼期間の開始時点以前のタイミングとして設定される。同様に、メイン燃焼期間を検査対象期間とする場合には、この検査対象期間の終期はメイン噴射が完了した時点以降のタイミングとして設定される。   The amount of heat generated per unit volume of fuel here refers to the fuel injected from the injector 23 until the end of the combustion period to be inspected (hereinafter referred to as the inspection target period) (according to the fuel injection amount command value). (Amount of fuel) is a value obtained by dividing the amount of heat generated by combustion during the inspection target period by the amount of fuel corresponding to the fuel injection amount command value. In other words, it is the average value of the amount of heat generated per unit volume of fuel in the inspection target period. Further, in order to calculate the amount of heat generated per unit volume of the fuel, it is necessary to determine the amount of fuel corresponding to the fuel injection amount command value. That is, it is necessary that the fuel injection with this fuel amount be completed. For this reason, the end of the inspection target period is set as a timing after the point in time when fuel injection of fuel that performs combustion in the inspection target period is completed. Specifically, when the pilot combustion period is set as the inspection target period, the end of the inspection target period is set as a timing after the time point when the pilot injection is completed. In this case, the end of the inspection target period is set as a timing before the start time of the main combustion period. Similarly, when the main combustion period is set as the inspection target period, the end of the inspection target period is set as a timing after the time when the main injection is completed.

また、上記トータル燃焼実熱発生効率は、上記パイロット燃焼期間での熱発生量と上記メイン燃焼期間での熱発生量と和を、パイロット噴射に対する燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量とメイン噴射に対する燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量との和(合算値)によって除算することにより求められる。同様に、上記パイロット燃焼実熱発生効率は、上記パイロット燃焼期間での熱発生量を、パイロット噴射に対する燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量によって除算することにより求められる。また、上記メイン燃焼実熱発生効率は、上記メイン燃焼期間での熱発生量を、メイン噴射に対する燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量によって除算することにより求められる。   Further, the total combustion actual heat generation efficiency is calculated by adding the heat generation amount during the pilot combustion period and the heat generation amount during the main combustion period to the fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount command value for the pilot injection and the main combustion amount. It is obtained by dividing by the sum (total value) of the fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount command value for injection. Similarly, the pilot combustion actual heat generation efficiency is obtained by dividing the heat generation amount during the pilot combustion period by the fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount command value for the pilot injection. The main combustion actual heat generation efficiency is obtained by dividing the heat generation amount in the main combustion period by the fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount command value for the main injection.

以下の説明では、本願発明の理解を容易にするために、1回のパイロット噴射及び1回のメイン噴射が実行される場合であって、上記検査対象期間を、パイロット燃焼期間の全期間(パイロット燃焼の開始時点から終了時点までの期間)及びメイン燃焼期間の全期間(メイン燃焼の開始時点から終了時点までの期間)の2つの期間として設定した場合における燃焼状態の評価手法について説明する。また、パイロット燃焼期間での熱発生率が「0」となった後に、メイン燃焼期間での熱発生率が生じている場合を例に挙げて説明する。尚、検査対象期間の終了時点を上記燃焼終了時点に代えて所定のクランク角度位置に設定する場合や、検査対象期間を燃焼開始時点から燃焼終了時点までの期間の一部の期間として設定する場合のそれぞれにおける燃焼状態の評価手法については後述する。   In the following description, in order to facilitate understanding of the present invention, it is assumed that one pilot injection and one main injection are performed, and the inspection target period is the entire period of the pilot combustion period (pilot An explanation will be given of a combustion state evaluation method in the case where two periods are set, that is, a period from the start point to the end point of combustion) and an entire period of the main combustion period (a period from the start point to the end point of main combustion). Further, the case where the heat generation rate in the main combustion period occurs after the heat generation rate in the pilot combustion period becomes “0” will be described as an example. When the end point of the inspection target period is set to a predetermined crank angle position instead of the above combustion end point, or when the inspection target period is set as a part of the period from the combustion start point to the combustion end point The evaluation method of the combustion state in each of these will be described later.

図5は、燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。この図5に示すように、パイロット噴射が実行されると、その噴射開始後、僅かな遅れ(着火遅れ)をもって燃料の燃焼が開始され(図5におけるタイミングT1)、燃焼重心に達するまでの期間にあっては熱発生率は次第に上昇していく。そして、燃焼重心に達した後、熱発生率は次第に低下していき、大部分の燃料の燃焼が完了すると、熱発生率は「0」となる(図5におけるタイミングT2)。また、メイン噴射が実行された場合にも、その噴射開始後、僅かな遅れ(着火遅れ)をもって燃料の燃焼が開始され(図5におけるタイミングT2;この場合、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼終了時点と、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼開始時点とが一致している)、燃焼重心に達するまでの期間にあっては熱発生率は次第に上昇していく。そして、燃焼重心に達した後、熱発生率は次第に低下していき、大部分の燃料の燃焼が完了すると、熱発生率は「0」となる(図5におけるタイミングT3)。上記各タイミングとして、例えば、タイミングT1(パイロット燃焼の開始時期)は圧縮上死点前6度(BTDC6°)であり、タイミングT2(メイン燃焼の開始時期)は圧縮上死点後3度(ATDC3°)であり、タイミングT3(メイン燃焼の終了時期)は圧縮上死点後25度(ATDC25°)である。   FIG. 5 is a diagram showing a heat release rate waveform and a fuel injection rate waveform for explaining a combustion state evaluation method. As shown in FIG. 5, when the pilot injection is executed, the combustion of the fuel is started with a slight delay (ignition delay) after the start of the injection (timing T1 in FIG. 5), and the period until the combustion center of gravity is reached. In that case, the heat generation rate gradually increases. Then, after reaching the combustion center of gravity, the heat generation rate gradually decreases, and when the combustion of most of the fuel is completed, the heat generation rate becomes “0” (timing T2 in FIG. 5). Also, when the main injection is executed, the combustion of the fuel is started with a slight delay (ignition delay) after the start of the injection (timing T2 in FIG. 5; in this case, the combustion of the fuel injected by the pilot injection) The end point of time coincides with the start point of combustion of the fuel injected in the main injection), and during the period until the center of gravity of combustion is reached, the heat generation rate gradually increases. Then, after reaching the combustion center of gravity, the heat generation rate gradually decreases, and when the combustion of most of the fuel is completed, the heat generation rate becomes “0” (timing T3 in FIG. 5). For example, the timing T1 (start timing of pilot combustion) is 6 degrees before compression top dead center (BTDC 6 °), and the timing T2 (start timing of main combustion) is 3 degrees after compression top dead center (ATDC3). The timing T3 (end timing of main combustion) is 25 degrees after compression top dead center (ATDC 25 °).

このような燃焼における燃焼状態を評価するに際し、トータル燃焼期間(図5におけるタイミングT1からタイミングT3の期間)における燃料の単位体積当たりの発生熱量が所定範囲内(上記トータル燃焼基準熱発生効率に基づいて予め設定された許容範囲内)に存在しているか否か、また、パイロット燃焼期間(図5におけるタイミングT1からタイミングT2の期間)における燃料の単位体積当たりの発生熱量が所定範囲内(上記パイロット燃焼基準熱発生効率に基づいて予め設定された許容範囲内)に存在しているか否か、更には、メイン燃焼期間(図5におけるタイミングT2からタイミングT3の期間)における燃料の単位体積当たりの発生熱量が所定範囲内(上記メイン燃焼基準熱発生効率に基づいて予め設定された許容範囲内)に存在しているか否かをそれぞれ判断することにより燃焼状態を評価するようにしている。   When evaluating the combustion state in such combustion, the amount of heat generated per unit volume of fuel in the total combustion period (period T1 to timing T3 in FIG. 5) is within a predetermined range (based on the total combustion reference heat generation efficiency). And the amount of heat generated per unit volume of fuel during the pilot combustion period (the period from timing T1 to timing T2 in FIG. 5) is within the predetermined range (the above-mentioned pilot range). The fuel generation per unit volume during the main combustion period (the period from timing T2 to timing T3 in FIG. 5), or not, within the allowable range set in advance based on the combustion reference heat generation efficiency The amount of heat is within a predetermined range (allowable range set in advance based on the main combustion reference heat generation efficiency) And so as to evaluate the combustion state by respectively determining whether present in).

尚、上記各燃焼開始タイミング(タイミングT1及びタイミングT2)及び燃焼終了タイミング(タイミングT3)の取得は、上記筒内圧センサ4Bによって検出された筒内圧力の変化に基づいて行われる。また、燃料噴射後の着火遅れ期間を筒内環境(各種センサのセンシング値)から算出し、それによって燃焼開始タイミング(タイミングT1及びタイミングT2)を取得するようにしてもよい。更には、事前に基準燃焼(上述した理想的な熱発生率波形による燃焼)で得られたタイミングを上記各タイミングT1,T2,T3として設定しておくようにしてもよい。   The combustion start timing (timing T1 and timing T2) and the combustion end timing (timing T3) are acquired based on the change in the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 4B. Further, the ignition delay period after fuel injection may be calculated from the in-cylinder environment (sensing values of various sensors), thereby obtaining the combustion start timing (timing T1 and timing T2). Furthermore, timings obtained in advance by reference combustion (combustion based on the ideal heat generation rate waveform described above) may be set as the timings T1, T2, and T3.

先ず、上述した如く、理想的な燃焼が行われている場合には、燃焼期間全体に亘る燃料の単位体積当たりの発生熱量は最大値となる。つまり、燃焼室3内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており、且つ燃料噴射量指令値に応じた適切な量の燃料がインジェクタ23から噴射されている場合には、噴射された燃料の大部分が良好に燃焼する。このため、各燃焼期間(トータル燃焼期間、パイロット燃焼期間、メイン燃焼期間)における燃料の単位体積当たりの発生熱量は最大値となる。つまり、トータル燃焼実熱発生効率はトータル燃焼基準熱発生効率に略一致し、パイロット燃焼実熱発生効率はパイロット燃焼基準熱発生効率に略一致し、メイン燃焼実熱発生効率はメイン燃焼基準熱発生効率に略一致することになる。   First, as described above, when ideal combustion is performed, the amount of heat generated per unit volume of fuel over the entire combustion period becomes the maximum value. That is, the oxygen concentration and oxygen excess rate in the combustion chamber 3 are sufficiently ensured, the in-cylinder temperature has reached the self-ignition temperature of the fuel, and an appropriate amount of fuel corresponding to the fuel injection amount command value is obtained. When injected from the injector 23, most of the injected fuel burns well. For this reason, the amount of heat generated per unit volume of the fuel in each combustion period (total combustion period, pilot combustion period, main combustion period) becomes a maximum value. In other words, the total combustion actual heat generation efficiency substantially matches the total combustion reference heat generation efficiency, the pilot combustion actual heat generation efficiency approximately matches the pilot combustion reference heat generation efficiency, and the main combustion actual heat generation efficiency is the main combustion reference heat generation efficiency. The efficiency is almost the same.

具体的な値として、軽油の場合、燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値(基準熱発生効率)は30J/mm3となる。この値は実験的に求められた値である。尚、軽油の単位質量当たりの発熱量は42.94kJ/gであり、軽油の密度は0.834×10-3g/mm3であるため、単位体積当たりの発生熱量の最大値は、理論上では35.8J/mm3となるが、実際の燃料(軽油)では、燃焼室3内での燃焼行程における熱発生に寄与しない燃料(例えば排気行程において燃焼を行う燃料や、排気系7において燃焼を行う燃料)が存在するため、実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値(基準熱発生効率)は30J/mm3となる。つまり、一般的なエンジン1は実行率が83.8%(=30/35.8)で稼働している。 As a specific value, in the case of light oil, the maximum value of heat generated per unit volume of fuel (reference heat generation efficiency) is 30 J / mm 3 . This value is an experimentally obtained value. In addition, since the calorific value per unit mass of light oil is 42.94 kJ / g and the density of light oil is 0.834 × 10 −3 g / mm 3 , the maximum value of generated heat per unit volume is theoretically Although the above is 35.8 J / mm 3 , the actual fuel (light oil) does not contribute to heat generation in the combustion stroke in the combustion chamber 3 (for example, fuel that burns in the exhaust stroke, Therefore, the maximum value of heat generated per unit volume of the actual fuel (reference heat generation efficiency) is 30 J / mm 3 . That is, the general engine 1 is operating at an execution rate of 83.8% (= 30 / 35.8).

ちなみに、上述の如く基準熱発生効率が規定できることから、この基準熱発生効率と燃料噴射量とに基づき、理想的な燃焼が行われている場合の発生熱量(発生熱量の最大値)を求めることもできる(発生熱量の最大値(J)=基準熱発生効率(J/mm3)×燃料噴射量(mm3))。このため、この発生熱量の最大値(基準熱発生効率と燃料噴射量とから求められる発生熱量;以下、基準熱発生量と呼ぶ)を基準とし、この基準熱発生量に対する実際の熱発生量の乖離量に基づいて燃焼室3内での燃焼悪化の有無を判定することも可能であり、本発明は、このような判定手法も技術的思想の範疇に含まれる。つまり、「基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較し、これらの乖離量に基づいて燃焼室内での燃焼悪化の有無を判定すること(請求項の記載)」は、「基準熱発生効率に燃料噴射量を乗算した値(基準熱発生量)と実熱発生効率に燃料噴射量を乗算した値(実熱発生量)とを比較し、これらの乖離量に基づいて燃焼室内での燃焼悪化の有無を判定すること」と同義である。具体的に、燃料噴射量が20mm3であった場合、基準熱発生量は600Jとなり、この基準熱発生量に対する実際の熱発生量の乖離量に基づいて燃焼室3内での燃焼悪化の有無を判定することになる。 Incidentally, since the reference heat generation efficiency can be defined as described above, the amount of generated heat (the maximum value of the generated heat amount) when ideal combustion is performed is obtained based on the reference heat generation efficiency and the fuel injection amount. (Maximum value of heat generation (J) = reference heat generation efficiency (J / mm 3 ) × fuel injection amount (mm 3 )). Therefore, based on the maximum value of this generated heat amount (the generated heat amount obtained from the reference heat generation efficiency and the fuel injection amount; hereinafter referred to as the reference heat generation amount), the actual heat generation amount relative to this reference heat generation amount It is also possible to determine the presence or absence of combustion deterioration in the combustion chamber 3 based on the amount of deviation, and the present invention includes such a determination method within the scope of the technical idea. That is, “comparing the reference heat generation efficiency with the actual heat generation efficiency and determining the presence or absence of deterioration of combustion in the combustion chamber based on the amount of deviation (the claims)” The value obtained by multiplying the fuel injection amount (reference heat generation amount) with the value obtained by multiplying the actual heat generation efficiency by the fuel injection amount (actual heat generation amount), and combustion in the combustion chamber based on these deviations It is synonymous with “determining the presence or absence of deterioration”. Specifically, when the fuel injection amount is 20 mm 3 , the reference heat generation amount is 600 J, and the presence or absence of deterioration in combustion in the combustion chamber 3 based on the amount of deviation of the actual heat generation amount from this reference heat generation amount Will be judged.

本発明の発明者は、上記基準熱発生効率が30J/mm3であることを確認するために実験を行った。 The inventor of the present invention conducted an experiment to confirm that the reference heat generation efficiency was 30 J / mm 3 .

図6は、燃料噴射量(パイロット噴射及びメイン噴射それぞれの噴射量)を異ならせて燃焼室3内で理想的な燃焼(燃焼室3内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており、燃料噴射量指令値に応じた量の燃料がインジェクタ23から噴射されている場合の燃焼)を行わせた場合の実験結果を示している。図6(a)は各燃料噴射毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図6(b)は燃料噴射量(パイロット噴射での燃料噴射量)と熱発生効率(トータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量)との関係をそれぞれ示している。この図6における実線はパイロット噴射量が16mm3でメイン噴射量が19mm3である場合を、破線はパイロット噴射量が12mm3でメイン噴射量が23mm3である場合を、一点鎖線はパイロット噴射量が8mm3でメイン噴射量が27mm3である場合をそれぞれ示している。図6(b)から明らかなように、各噴射の燃料噴射量が異なったとしても理想的な燃焼が行われた場合の燃料の単位体積当たりの発生熱量(基準熱発生効率)は約30J/mm3となっている。 FIG. 6 shows that ideal combustion (oxygen concentration and excess oxygen ratio in the combustion chamber 3 is sufficiently ensured in the combustion chamber 3 by varying the fuel injection amounts (injection amounts of pilot injection and main injection). The experiment results when the in-cylinder temperature reaches the self-ignition temperature of the fuel and combustion is performed when an amount of fuel corresponding to the fuel injection amount command value is injected from the injector 23 are shown. . 6A shows a heat generation rate waveform and a fuel injection rate waveform for each fuel injection, and FIG. 6B shows a fuel injection amount (fuel injection amount in pilot injection) and heat generation efficiency (fuel in the total combustion period). And the amount of heat generated per unit volume). The solid line in FIG. 6 indicates the case where the pilot injection amount is 16 mm 3 and the main injection amount is 19 mm 3 , the broken line indicates the case where the pilot injection amount is 12 mm 3 and the main injection amount is 23 mm 3 , and the alternate long and short dash line indicates the pilot injection amount Is 8 mm 3 and the main injection amount is 27 mm 3 . As is apparent from FIG. 6B, even if the fuel injection amount of each injection is different, the amount of heat generated per unit volume (reference heat generation efficiency) when ideal combustion is performed is about 30 J / It is mm 3 .

図7は、種々の燃料噴射圧力(レール圧)において燃焼室3内で理想的な燃焼を行わせた場合の実験結果を示している。図7(a)は各燃料噴射圧力毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図7(b)は燃料噴射圧力と熱発生効率との関係をそれぞれ示している。この図7(a)は、一点鎖線、破線、実線の順で燃料噴射圧力を高く設定していった場合の実験結果を示している。図7(b)から明らかなように、燃料噴射圧力が異なったとしても理想的な燃焼が行われた場合の燃料の単位体積当たりの発生熱量(基準熱発生効率)は約30J/mm3となっている。 FIG. 7 shows experimental results when ideal combustion is performed in the combustion chamber 3 at various fuel injection pressures (rail pressures). FIG. 7A shows a heat generation rate waveform and a fuel injection rate waveform for each fuel injection pressure, and FIG. 7B shows a relationship between the fuel injection pressure and the heat generation efficiency. FIG. 7A shows the experimental results when the fuel injection pressure is set higher in the order of the one-dot chain line, the broken line, and the solid line. As is clear from FIG. 7B, even if the fuel injection pressure is different, the amount of heat generated per unit volume of fuel (reference heat generation efficiency) when ideal combustion is performed is about 30 J / mm 3 . It has become.

また、図8は、燃料噴射タイミング(2回のパイロット噴射を実行する場合に第2回目のパイロット噴射の噴射タイミング)を異ならせて燃焼室3内で理想的な燃焼を行わせた場合の実験結果を示している。図8(a)は各燃料噴射タイミング毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図8(b)は燃料噴射タイミングと熱発生効率との関係をそれぞれ示している。この図8(a)は、一点鎖線、破線、実線の順で第2回目のパイロット噴射の噴射タイミングを進角させていった場合の実験結果を示している。図8(b)から明らかなように、燃料噴射タイミングが異なったとしても理想的な燃焼が行われた場合の燃料の単位体積当たりの発生熱量(基準熱発生効率)は約30J/mm3となっている。 FIG. 8 shows an experiment in which ideal combustion is performed in the combustion chamber 3 by varying the fuel injection timing (injection timing of the second pilot injection when two pilot injections are executed). Results are shown. FIG. 8A shows a heat generation rate waveform and a fuel injection rate waveform for each fuel injection timing, and FIG. 8B shows a relationship between the fuel injection timing and the heat generation efficiency. FIG. 8A shows an experimental result when the injection timing of the second pilot injection is advanced in the order of the one-dot chain line, the broken line, and the solid line. As is apparent from FIG. 8B, even if the fuel injection timing is different, the amount of heat generated per unit volume of fuel (reference heat generation efficiency) when ideal combustion is performed is about 30 J / mm 3 . It has become.

更に、図9は、種々の酸素過剰率において燃焼室3内で理想的な燃焼を行わせた場合の実験結果を示している。図9(a)は各酸素過剰率毎の熱発生率波形及び燃料噴射率波形を、図9(b)は酸素過剰率と熱発生効率との関係をそれぞれ示している。この図9(a)は、一点鎖線、破線、実線の順で酸素過剰率を高めていった場合の実験結果を示している。図9(b)から明らかなように、酸素過剰率が異なったとしても、その酸素過剰率が適正な範囲にあって理想的な燃焼が行われた場合の燃料の単位体積当たりの発生熱量(基準熱発生効率)は約30J/mm3となっている。 Further, FIG. 9 shows experimental results when ideal combustion is performed in the combustion chamber 3 at various oxygen excess rates. FIG. 9A shows a heat generation rate waveform and a fuel injection rate waveform for each oxygen excess rate, and FIG. 9B shows a relationship between the oxygen excess rate and the heat generation efficiency. FIG. 9A shows the experimental results when the oxygen excess rate is increased in the order of the one-dot chain line, the broken line, and the solid line. As is apparent from FIG. 9B, even if the oxygen excess rate is different, the amount of heat generated per unit volume of fuel when the oxygen excess rate is in an appropriate range and ideal combustion is performed ( The standard heat generation efficiency is about 30 J / mm 3 .

このように、軽油の場合、燃焼期間全体に亘る燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値は約30J/mm3となる。つまり、燃焼室3内での実際の燃料の燃焼における燃焼開始から燃焼終了までの期間全体に亘る燃料の単位体積当たりの発生熱量が約30J/mm3となっておれば、その燃焼は、噴射燃料の大部分が燃焼された理想的な燃焼であると判断できることになる。 Thus, in the case of light oil, the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of fuel over the entire combustion period is about 30 J / mm 3 . That is, if the amount of heat generated per unit volume of the fuel over the entire period from the start of combustion to the end of combustion in the actual combustion of fuel in the combustion chamber 3 is about 30 J / mm 3 , the combustion is injected. It can be determined that the most part of the fuel is an ideal combustion.

この原理を利用し、本実施形態では、上記各実熱発生効率(トータル燃焼実熱発生効率、パイロット燃焼実熱発生効率、メイン燃焼実熱発生効率)が、各基準熱発生効率(トータル燃焼基準熱発生効率、パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率;30J/mm3)に対して予め設定された許容範囲内(以下、単に「許容範囲内」と呼ぶ)に存在しているか否か(基準熱発生効率からの乖離量が許容範囲内に存在しているか否か)によって燃焼状態を評価するようにしている。この許容範囲としては、上記基準熱発生効率が30J/mm3である場合、例えば「25J/mm3≦実熱発生効率≦30J/mm3」の範囲として設定される。この場合、基準熱発生効率に対する実熱発生効率の乖離量の閾値としては、正側には「0J/mm3」であり、負側には「−5J/mm3」となっている。 Using this principle, in this embodiment, each actual heat generation efficiency (total combustion actual heat generation efficiency, pilot combustion actual heat generation efficiency, main combustion actual heat generation efficiency) is converted into each reference heat generation efficiency (total combustion standard). Whether the heat generation efficiency, pilot combustion reference heat generation efficiency, main combustion reference heat generation efficiency; 30 J / mm 3 ) are within a preset allowable range (hereinafter simply referred to as “permissible range”) The combustion state is evaluated based on whether or not (the amount of deviation from the reference heat generation efficiency is within an allowable range). As the allowable range, when the reference heat generation efficiency is 30 J / mm 3 , for example, a range of “25 J / mm 3 ≦ actual heat generation efficiency ≦ 30 J / mm 3 ” is set. In this case, the threshold value of the deviation amount of the actual heat generation efficiency from the reference heat generation efficiency is “0 J / mm 3 ” on the positive side and “−5 J / mm 3 ” on the negative side.

上述した如く、図5は、燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。この場合、トータル燃焼期間は、図中のタイミングT1からタイミングT3の期間である。この期間での燃料の燃焼による総発生熱量を検出し、この検出された総発生熱量を、燃料噴射量指令値に応じた燃料量(パイロット噴射での燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量とメイン噴射での燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量との和;燃料噴射量の合算値)で除算することで、上記トータル燃焼実熱発生効率が算出されることになる。また、上記トータル燃焼期間の総発生熱量は、上記筒内圧センサ4Bによって検出された筒内圧力に基づいて求められる。   As described above, FIG. 5 is a diagram showing a heat generation rate waveform and a fuel injection rate waveform for explaining the combustion state evaluation method. In this case, the total combustion period is a period from timing T1 to timing T3 in the figure. The total amount of heat generated by the combustion of the fuel during this period is detected, and the detected total amount of generated heat is determined as the fuel amount corresponding to the fuel injection amount command value (the fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount command value in pilot injection) The total combustion actual heat generation efficiency is calculated by dividing by the sum of the fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount command value in the main injection and the sum of the fuel injection amounts). The total amount of heat generated during the total combustion period is obtained based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 4B.

同様に、パイロット燃焼期間は、図中のタイミングT1からタイミングT2の期間である。この期間での燃料の燃焼による発生熱量を検出し、この検出された発生熱量を、燃料噴射量指令値に応じた燃料量(パイロット噴射での燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量)で除算することで、上記パイロット燃焼実熱発生効率が算出されることになる。また、上記パイロット燃焼期間の発生熱量も、上記筒内圧センサ4Bによって検出された筒内圧力に基づいて求められる。   Similarly, the pilot combustion period is a period from timing T1 to timing T2 in the figure. The amount of heat generated by the combustion of the fuel during this period is detected, and the detected amount of generated heat is determined by a fuel amount corresponding to the fuel injection amount command value (a fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount command value in pilot injection). The pilot combustion actual heat generation efficiency is calculated by dividing. The amount of heat generated during the pilot combustion period is also obtained based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 4B.

また、メイン燃焼期間は、図中のタイミングT2からタイミングT3の期間である。この期間での燃料の燃焼による発生熱量を検出し、この検出された発生熱量を、燃料噴射量指令値に応じた燃料量(メイン噴射での燃料噴射量指令値に応じた燃料噴射量)で除算することで、上記メイン燃焼実熱発生効率が算出されることになる。また、上記メイン燃焼期間の発生熱量も、上記筒内圧センサ4Bによって検出された筒内圧力に基づいて求められる。   The main combustion period is a period from timing T2 to timing T3 in the figure. The amount of heat generated by the combustion of the fuel during this period is detected, and the detected amount of generated heat is determined by the amount of fuel corresponding to the fuel injection amount command value (fuel injection amount corresponding to the fuel injection amount command value in main injection). By dividing, the main combustion actual heat generation efficiency is calculated. The amount of heat generated during the main combustion period is also obtained based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor 4B.

−燃焼状態の評価結果に応じた補正動作−
このようにして算出された実熱発生効率が上記許容範囲内に存在している場合には、燃焼室3内では理想的な燃焼が行われており、燃料噴射形態を補正する必要はないと判断する。つまり、上記トータル燃焼実熱発生効率、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率の全てが上記許容範囲内に存在している場合には、燃焼室3内では理想的な燃焼が行われているとして燃料噴射形態の補正は行わない。
-Corrective action according to the evaluation result of the combustion state-
When the actual heat generation efficiency calculated in this way is within the allowable range, ideal combustion is performed in the combustion chamber 3, and it is not necessary to correct the fuel injection mode. to decide. That is, when all of the total combustion actual heat generation efficiency, the pilot combustion actual heat generation efficiency, and the main combustion actual heat generation efficiency are within the allowable range, ideal combustion is performed in the combustion chamber 3. The fuel injection mode is not corrected.

これに対し、何れかの実熱発生効率が許容範囲から逸脱している場合には燃料噴射形態の補正を行うことになる(補正手段による燃料噴射形態の補正動作)。以下、具体的に説明する。   On the other hand, if any of the actual heat generation efficiencies deviates from the allowable range, the fuel injection mode is corrected (correction operation of the fuel injection mode by the correction unit). This will be specifically described below.

(トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にある場合)
トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にある場合、パイロット噴射及びメイン噴射での各燃料噴射量は適切に得られていると判断できる。しかし、このトータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にある場合であっても、パイロット燃焼実熱発生効率やメイン燃焼実熱発生効率が許容範囲から逸脱していることがある。この場合、以下のような補正動作が行われる。
(When total combustion actual heat generation efficiency is within the allowable range)
When the total combustion actual heat generation efficiency is within the allowable range, it can be determined that the fuel injection amounts in the pilot injection and the main injection are appropriately obtained. However, even if the total combustion actual heat generation efficiency is within the allowable range, the pilot combustion actual heat generation efficiency and the main combustion actual heat generation efficiency may deviate from the allowable range. In this case, the following correction operation is performed.

先ず、パイロット燃焼実熱発生効率が上記許容範囲よりも低く、メイン燃焼実熱発生効率が上記許容範囲よりも高い場合がある。この場合、パイロット噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、パイロット噴射で噴射された燃料の一部がパイロット燃焼期間で燃焼できず、メイン燃焼期間で燃焼していると推定できる。   First, the pilot combustion actual heat generation efficiency may be lower than the allowable range, and the main combustion actual heat generation efficiency may be higher than the allowable range. In this case, if the in-cylinder temperature at the injection timing of the pilot injection is not sufficiently obtained, a part of the fuel injected by the pilot injection cannot be burned in the pilot combustion period, and is burned in the main combustion period. Can be estimated.

従って、この場合には、パイロット噴射量を増量補正すると共に、その増量補正量と略同量の補正量でメイン噴射量を減量補正する。つまり、パイロット噴射量を増量補正することにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保し、メイン噴射量を減量補正(メイン燃焼期間で燃焼しているパイロット噴射量分だけ減量補正して燃料量を相殺)することにより、出力トルクの過上昇を防止する。   Accordingly, in this case, the pilot injection amount is corrected to increase, and the main injection amount is corrected to decrease by a correction amount substantially the same as the increase correction amount. That is, by correcting the pilot injection amount to increase, the heat amount during the pilot combustion period is sufficiently secured, and the main injection amount is corrected to decrease (the fuel amount is corrected by decreasing the amount of pilot injection combusted during the main combustion period). By offsetting), an excessive increase in output torque is prevented.

この場合の補正動作は、実熱発生効率が許容範囲よりも低くなっていた燃焼行程に対し、次に燃焼行程を迎える気筒に対して実行されることになる。また、同一気筒における次回の燃焼行程において燃料噴射量の補正動作を行うようにしてもよい。   The correction operation in this case is executed for the cylinder that reaches the next combustion stroke with respect to the combustion stroke in which the actual heat generation efficiency is lower than the allowable range. Further, the fuel injection amount correction operation may be performed in the next combustion stroke in the same cylinder.

パイロット噴射量の増量補正量及びメイン噴射量の減量補正量の算出式の一例としては以下の式(1)が挙げられる。   The following formula (1) is given as an example of a calculation formula for the increase correction amount of the pilot injection amount and the decrease correction amount of the main injection amount.

燃料補正量=現在のパイロット噴射指令燃料噴射量×{(1−(パイロット燃焼実熱発生効率/パイロット燃焼基準熱発生効率)} …(1)
このようにして算出した補正量だけパイロット噴射量を増量補正すると共にメイン噴射量を減量補正する。これにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保し、且つ出力トルクを適正に得ることが可能になる。
Fuel correction amount = Current pilot injection command fuel injection amount × {(1- (Pilot combustion actual heat generation efficiency / Pilot combustion reference heat generation efficiency)} (1)
The pilot injection amount is increased and corrected by the correction amount calculated in this way, and the main injection amount is decreased and corrected. As a result, it is possible to ensure a sufficient amount of heat during the pilot combustion period and to appropriately obtain the output torque.

一方、トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にあるにも拘わらず、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が共に上記許容範囲よりも低い場合がある。この場合、パイロット噴射の噴射時期における筒内温度が十分に得られていないことで、パイロット噴射で噴射された燃料の一部がパイロット燃焼期間で燃焼できず、更に、メイン噴射で噴射された燃料の一部がメイン燃焼期間(メイン噴射で噴射された燃料の燃焼が完了すべき期間;圧縮上死点後25度(ATDC25°)までの期間)で燃焼できていないと推定できる。   On the other hand, although the total combustion actual heat generation efficiency is within the allowable range, the pilot combustion actual heat generation efficiency and the main combustion actual heat generation efficiency may both be lower than the allowable range. In this case, because the in-cylinder temperature at the injection timing of the pilot injection is not sufficiently obtained, a part of the fuel injected by the pilot injection cannot be burned during the pilot combustion period, and further, the fuel injected by the main injection It can be presumed that a part of is not combusted in the main combustion period (period in which combustion of fuel injected by main injection should be completed; period up to 25 degrees after compression top dead center (ATDC 25 °)).

従って、この場合には、パイロット噴射量を増量補正する。つまり、パイロット噴射量を増量補正することにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保し、メイン噴射で噴射された燃料の着火遅れを解消し、上記メイン燃焼期間内(圧縮上死点後25度(ATDC25°)までの期間内)で適正なメイン燃焼が行われるようにする。これにより、出力トルクが適正に得られるようにする。   Therefore, in this case, the pilot injection amount is corrected to be increased. That is, by correcting the pilot injection amount to be increased, a sufficient amount of heat during the pilot combustion period is secured, the ignition delay of the fuel injected in the main injection is eliminated, and within the main combustion period (25 after compression top dead center). (Within a period up to ATDC 25 °) so that proper main combustion is performed. As a result, the output torque is appropriately obtained.

この場合の補正動作も、実熱発生効率が許容範囲よりも低くなっていた燃焼行程に対し、次に燃焼行程を迎える気筒に対して実行されることになる。また、同一気筒における次回の燃焼行程において燃料噴射量の補正動作を行うようにしてもよい。   The correction operation in this case is also executed for the cylinder that reaches the next combustion stroke with respect to the combustion stroke in which the actual heat generation efficiency is lower than the allowable range. Further, the fuel injection amount correction operation may be performed in the next combustion stroke in the same cylinder.

また、このようにトータル燃焼実熱発生効率が許容範囲内にあるにも拘わらず、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が共に上記許容範囲よりも低くなっている場合の対策として、燃料噴射圧力(レール圧)を低下させるようにしてもよい。これによれば、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼場体積を縮小化させ、この燃焼場に存在するノルマルセタン(低温酸化反応が可能な直鎖の分子構造)の密度を高めることで、その燃焼場での熱エネルギの密度を高めて、この燃焼場の高温化、つまり筒内の十分な予熱が図れることになり、メイン噴射で噴射された燃料の着火遅れを解消することが可能になる。   In addition, as a countermeasure when the pilot combustion actual heat generation efficiency and the main combustion actual heat generation efficiency are both lower than the above allowable range even though the total combustion actual heat generation efficiency is within the allowable range as described above. The fuel injection pressure (rail pressure) may be reduced. According to this, by reducing the volume of the combustion field of fuel injected by pilot injection and increasing the density of normal cetane (linear molecular structure capable of low-temperature oxidation reaction) present in this combustion field, By increasing the density of thermal energy in the combustion field, the combustion field can be heated to a high temperature, that is, the cylinder can be preheated sufficiently, and the ignition delay of the fuel injected in the main injection can be eliminated. .

(トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以下である場合)
トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以下である場合、パイロット噴射及びメイン噴射での各燃料噴射量のうち少なくとも一方の燃料噴射量が不足していると判断できる。この場合、以下のような補正動作が行われる。
(When total combustion actual heat generation efficiency is below the allowable range)
When the total combustion actual heat generation efficiency is less than or equal to the allowable range, it can be determined that at least one of the fuel injection amounts in the pilot injection and the main injection is insufficient. In this case, the following correction operation is performed.

先ず、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が共に上記許容範囲よりも低くなっている場合には、パイロット噴射量及びメイン噴射量を共に増量補正する。つまり、パイロット噴射量を増量補正することにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保し、メイン噴射量を増量補正することにより、出力トルクの確保を図るようにする。この増量補正量の算出は上記式(1)と同様の算出動作により行われる。   First, when both the pilot combustion actual heat generation efficiency and the main combustion actual heat generation efficiency are lower than the allowable range, the pilot injection amount and the main injection amount are both corrected to increase. That is, by increasing the pilot injection amount, a sufficient amount of heat is ensured during the pilot combustion period, and by increasing the main injection amount, the output torque is ensured. The calculation of the increase correction amount is performed by the same calculation operation as the above equation (1).

尚、このようなパイロット噴射量の増量補正及びメイン噴射量の増量補正を行ったにも拘わらず、パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が改善(基準熱発生効率に近付くように改善)されない場合には、上記パイロット燃焼実熱発生効率及びメイン燃焼実熱発生効率が共に上記許容範囲よりも低くなっていた原因は、吸気系6の異常にあると判断し、パイロット噴射量及びメイン噴射量を減量補正する(増量補正前の燃料噴射量に戻す)と共に、燃焼室3内への導入酸素量を増量する補正動作を行う。例えばEGRバルブ81の開度を小さくしてEGRガス量を減少させたり、過給機5の可変ノズルベーン機構を制御することで過給量の増量を行う。   Although the pilot injection amount increase correction and the main injection amount increase correction are performed, the pilot combustion actual heat generation efficiency and the main combustion actual heat generation efficiency are improved (so as to approach the reference heat generation efficiency). If not improved, it is determined that the cause of the fact that the pilot combustion actual heat generation efficiency and the main combustion actual heat generation efficiency are both lower than the allowable range is an abnormality in the intake system 6, and the pilot injection amount and A correction operation for increasing the amount of oxygen introduced into the combustion chamber 3 is performed while the main injection amount is corrected to decrease (return to the fuel injection amount before the increase correction). For example, the supercharging amount is increased by decreasing the EGR gas amount by decreasing the opening of the EGR valve 81 or by controlling the variable nozzle vane mechanism of the supercharger 5.

一方、トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以下である場合において、メイン燃焼実熱発生効率が上記許容範囲内にあるのに対し、パイロット燃焼実熱発生効率が上記許容範囲よりも低くなっている場合には、パイロット噴射量を増量補正する。つまり、パイロット噴射量を増量補正することにより、パイロット燃焼期間での熱量を十分に確保する。   On the other hand, when the total combustion actual heat generation efficiency is below the allowable range, the main combustion actual heat generation efficiency is within the allowable range, whereas the pilot combustion actual heat generation efficiency is lower than the allowable range. In this case, the pilot injection amount is corrected to increase. That is, the amount of heat during the pilot combustion period is sufficiently secured by correcting the pilot injection amount to be increased.

この場合にあっても、パイロット噴射量の増量補正を行ったにも拘わらず、パイロット燃焼実熱発生効率が改善(基準熱発生効率に近付くように改善)されない場合には、上記パイロット燃焼実熱発生効率が上記許容範囲よりも低くなっていた原因は、吸気系6の異常にあると判断し、パイロット噴射量を減量補正する(増量補正前の燃料噴射量に戻す)と共に、燃焼室3内への導入酸素量を増量する補正動作を行う。例えばEGRバルブ81の開度を小さくしてEGRガス量を減少させたり、過給機5の可変ノズルベーン機構を制御することで過給量の増量を行う。   Even in this case, if the pilot combustion actual heat generation efficiency is not improved (improved so as to approach the reference heat generation efficiency) despite the pilot injection amount increase correction, the pilot combustion actual heat The cause of the generation efficiency being lower than the allowable range is determined to be an abnormality in the intake system 6, and the pilot injection amount is corrected to decrease (return to the fuel injection amount before the increase correction) and the combustion chamber 3 A correction operation is performed to increase the amount of oxygen introduced into the. For example, the supercharging amount is increased by decreasing the EGR gas amount by decreasing the opening of the EGR valve 81 or by controlling the variable nozzle vane mechanism of the supercharger 5.

(トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以上である場合)
トータル燃焼実熱発生効率が許容範囲以上である場合、例えばトータル燃焼基準熱発生効率が30J/mm3であるのに対し、トータル燃焼実熱発生効率が32J/mm3である場合には、燃料噴射量指令値に対して実際に噴射された燃料量が多いと判断し、パイロット噴射量及びメイン噴射量の減量補正を行う。
(When the total combustion actual heat generation efficiency is above the allowable range)
When the total combustion actual heat generation efficiency is equal to or greater than the allowable range, for example, when the total combustion reference heat generation efficiency is 30 J / mm 3 , the total combustion actual heat generation efficiency is 32 J / mm 3. It is determined that the amount of fuel actually injected is larger than the injection amount command value, and the pilot injection amount and the main injection amount are corrected to decrease.

以上の如く、本実施形態では、トータル燃焼期間及び各検査対象期間(パイロット燃焼期間及びメイン燃焼期間)における基準熱発生効率と実熱発生効率とを対比することにより燃焼状態の悪化の有無を判定するようにしている。そして、これら基準熱発生効率及び実熱発生効率は、エンジンの種類や燃料噴射量が異なったとしても定量的に得ることができるものである。このため、本実施形態では、エンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要はなく、種々のエンジン及び種々の燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準を確立することが可能となる。その結果、燃焼状態の評価基準の定量化を図ることができて、評価動作の簡素化を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, the presence or absence of deterioration of the combustion state is determined by comparing the reference heat generation efficiency and the actual heat generation efficiency in the total combustion period and each inspection target period (pilot combustion period and main combustion period). Like to do. These reference heat generation efficiency and actual heat generation efficiency can be obtained quantitatively even if the type of engine and the fuel injection amount are different. For this reason, in this embodiment, it is not necessary to individually define the evaluation criteria of the combustion state for each type of engine and each fuel injection amount, and systematic combustion common to various engines and various fuel injection amounts. It is possible to establish a condition evaluation standard. As a result, the evaluation criteria for the combustion state can be quantified, and the evaluation operation can be simplified.

また、基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較(数値同士を比較)することにより燃焼室3内での燃焼状態の悪化の有無を判定するようにしているため、従来の熱発生率波形同士の比較(パターンマッチング)によって燃焼状態を評価するものに対し、比較的簡単な演算により燃焼状態の評価が可能になり、また、燃焼状態の悪化の有無を判定する判定基準の設定も容易になる。   Further, since the reference heat generation efficiency and the actual heat generation efficiency are compared (comparing numerical values), it is determined whether or not the combustion state in the combustion chamber 3 has deteriorated. Combustion conditions can be evaluated by relatively simple calculations, compared to those that evaluate combustion conditions by comparing each other (pattern matching), and determination criteria for determining the presence or absence of deterioration of combustion conditions can be set easily. Become.

また、上記基準熱発生効率及び実熱発生効率は、トータル燃焼期間及び各検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の平均値として得られているため、誤差の小さな値として取得され、その結果、燃焼状態の悪化の有無の判定精度を高く得ることができる。   In addition, the reference heat generation efficiency and the actual heat generation efficiency are obtained as an average value of the amount of heat generated per unit volume of the fuel in the total combustion period and each inspection target period. As a result, it is possible to obtain high accuracy in determining whether the combustion state has deteriorated.

更に、本実施形態によれば、パイロット噴射での燃料噴射量の適正化を図ることができる。つまり、微小噴射量の適正化を図るために従来から行われていた微小噴射量学習(微小Q学習とも呼ばれる)を不要にすることができる。この従来の微小噴射量学習は、インジェクタへの指令噴射量が零となる無噴射時(例えば走行中にアクセル開度が「0」となったときなど)にパイロット噴射量と同等の極少量の燃料を特定の気筒(ピストンが圧縮上死点付近にある気筒)に向けて噴射し(以下、この燃料噴射を「単発噴射」と呼ぶ)、この単発噴射に伴うエンジン回転数の変化量など(エンジン運転状態の変化量)を認識し、正確に所定量の単発噴射が実行された場合のエンジン運転状態の変化量データと、実際に単発噴射を行った場合のエンジン運転状態の変化量とを比較し、そのずれ量に応じてパイロット噴射量設定マップの学習値を補正していくものであった。つまり、学習の実行機会が限られたものであり、且つ無駄な燃料噴射を必要とするものであった。本実施形態によれば、エンジン1の通常運転中において上記基準熱発生効率と実熱発生効率とを対比することで微小噴射量(パイロット噴射量)の適正化を図ることができるため、従来の微小噴射量学習を不要とすることができる。尚、燃料噴射量を計測する手法としてインジェクタ内部の圧力変化を検出することも従来から提案されているが、この場合、燃焼室内での燃焼状態を認識していないため、その信頼性が低いものであった。本実施形態では、燃焼室3内の燃焼状態を評価して燃料噴射量を調整しているため、精度の高い燃料噴射量調整が可能となる。   Furthermore, according to the present embodiment, it is possible to optimize the fuel injection amount in the pilot injection. That is, it is possible to eliminate the need for the fine injection amount learning (also called the fine Q learning) that has been conventionally performed in order to optimize the fine injection amount. This conventional minute injection amount learning is performed with a very small amount equivalent to the pilot injection amount when there is no injection when the command injection amount to the injector becomes zero (for example, when the accelerator opening becomes “0” during traveling). Fuel is injected toward a specific cylinder (a cylinder where the piston is near compression top dead center) (hereinafter, this fuel injection is referred to as “single injection”), and the amount of change in engine speed associated with this single injection ( Engine operation state change amount), and the engine operation state change amount data when the single injection of a predetermined amount is accurately executed and the engine operation state change amount when the single injection is actually performed. In comparison, the learning value of the pilot injection amount setting map is corrected in accordance with the deviation amount. In other words, learning execution opportunities are limited and useless fuel injection is required. According to the present embodiment, since the reference heat generation efficiency and the actual heat generation efficiency can be compared during normal operation of the engine 1, the minute injection amount (pilot injection amount) can be optimized. The minute injection amount learning can be made unnecessary. In addition, detecting the pressure change in the injector as a method for measuring the fuel injection amount has been proposed in the past, but in this case, since the combustion state in the combustion chamber is not recognized, its reliability is low. Met. In the present embodiment, since the fuel injection amount is adjusted by evaluating the combustion state in the combustion chamber 3, it is possible to adjust the fuel injection amount with high accuracy.

−変形例−
上述した実施形態では、1回のパイロット噴射及び1回のメイン噴射が実行された場合であって、パイロット燃焼期間での熱発生率が「0」となった後に、メイン燃焼期間での熱発生率が生じている場合について説明した。以下では、その他の燃焼形態に対して燃焼状態の評価を行う場合について説明する。
-Modification-
In the above-described embodiment, one pilot injection and one main injection are performed, and after the heat generation rate in the pilot combustion period becomes “0”, heat generation in the main combustion period is performed. The case where the rate has occurred was explained. Below, the case where the combustion state is evaluated for other combustion modes will be described.

(変形例1)
本変形例は、パイロット噴射での熱発生率波形とメイン噴射での熱発生率波形とが重畳する場合、つまり、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼が終了するまでにメイン噴射で噴射された燃料の燃焼が開始される場合において、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼状態の評価、及び、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼状態の評価を行うものである。
(Modification 1)
In this modification, when the heat generation rate waveform in pilot injection and the heat generation rate waveform in main injection overlap, that is, until the combustion of fuel injected in pilot injection ends, the main injection is performed. When the combustion of the fuel is started, the combustion state of the fuel injected by the pilot injection and the combustion state of the fuel injected by the main injection are evaluated.

図10は、このような場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing a heat release rate waveform and a fuel injection rate waveform for explaining a combustion state evaluation method in such a case.

本例では、パイロット燃焼期間の終期を、メイン噴射実行開始時点として設定して、上記各基準熱発生効率(トータル燃焼基準熱発生効率、パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率)の設定、及び、各実熱発生効率(トータル燃焼実熱発生効率、パイロット燃焼実熱発生効率、メイン燃焼実熱発生効率)の算出を行うことになる。   In this example, the end of the pilot combustion period is set as the main injection execution start time, and each of the reference heat generation efficiencies (total combustion reference heat generation efficiency, pilot combustion reference heat generation efficiency, main combustion reference heat generation efficiency) Setting and calculation of each actual heat generation efficiency (total combustion actual heat generation efficiency, pilot combustion actual heat generation efficiency, main combustion actual heat generation efficiency) are performed.

この場合、メイン噴射実行開始時点以降にもパイロット噴射で噴射された燃料の燃焼が継続しているため、このパイロット燃焼期間におけるパイロット燃焼基準熱発生効率は30J/mm3よりも低い値として設定されることになる。例えば20J/mm3として設定される。この値は、予め実験やシミュレーション等により規定される。 In this case, since the combustion of the fuel injected by the pilot injection continues after the main injection execution start time, the pilot combustion reference heat generation efficiency in the pilot combustion period is set to a value lower than 30 J / mm 3. Will be. For example, it is set as 20 J / mm 3 . This value is defined in advance by experiments, simulations, or the like.

一方、メイン燃焼期間にあっては、上記パイロット噴射で噴射された燃料の一部も燃焼しているため、このメイン燃焼期間におけるメイン燃焼基準熱発生効率は30J/mm3よりも高い値として設定されることになる。例えば32J/mm3として設定される。この値も、予め実験やシミュレーション等により規定される。 On the other hand, in the main combustion period, part of the fuel injected by the pilot injection is also burned, so the main combustion reference heat generation efficiency in this main combustion period is set to a value higher than 30 J / mm 3. Will be. For example, it is set as 32 J / mm 3 . This value is also defined in advance through experiments, simulations, and the like.

その他の評価手法及び評価後の燃焼改善動作は上述した実施形態の場合と同様である。   Other evaluation methods and the combustion improvement operation after the evaluation are the same as those in the above-described embodiment.

(変形例2)
本変形例は、2回のパイロット噴射と1回のメイン噴射とが実行される場合において、パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼状態の評価、及び、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼状態の評価を行うものである。
(Modification 2)
In this modification, when two pilot injections and one main injection are executed, the combustion state of the fuel injected by the pilot injection is evaluated and the combustion state of the fuel injected by the main injection is evaluated. An evaluation is performed.

図11は、このような場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing a heat release rate waveform and a fuel injection rate waveform for explaining a combustion state evaluation method in such a case.

本例においても、パイロット燃焼期間の終期を、メイン噴射実行開始時点として設定して、上記各基準熱発生効率(トータル燃焼基準熱発生効率、パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率)の設定、及び、各実熱発生効率(トータル燃焼実熱発生効率、パイロット燃焼実熱発生効率、メイン燃焼実熱発生効率)の算出を行うことになる。   Also in this example, the end of the pilot combustion period is set as the main injection execution start time, and the above reference heat generation efficiency (total combustion reference heat generation efficiency, pilot combustion reference heat generation efficiency, main combustion reference heat generation efficiency) And actual heat generation efficiency (total combustion actual heat generation efficiency, pilot combustion actual heat generation efficiency, main combustion actual heat generation efficiency) are calculated.

この場合、メイン噴射実行開始時点以降にもパイロット噴射(特に、第2パイロット噴射)で噴射された燃料の燃焼が継続しているため、このパイロット燃焼期間におけるパイロット燃焼基準熱発生効率は30J/mm3よりも低い値として設定されることになる。例えば20J/mm3として設定される。この値は、予め実験やシミュレーション等により規定される。 In this case, since the combustion of the fuel injected by the pilot injection (particularly, the second pilot injection) continues even after the main injection execution start time, the pilot combustion reference heat generation efficiency in this pilot combustion period is 30 J / mm. It will be set as a value lower than 3 . For example, it is set as 20 J / mm 3 . This value is defined in advance by experiments, simulations, or the like.

一方、メイン燃焼期間にあっては、上記パイロット噴射で噴射された燃料の一部も燃焼しているため、このメイン燃焼期間におけるメイン燃焼基準熱発生効率は30J/mm3よりも高い値として設定されることになる。例えば32J/mm3として設定される。この値も、予め実験やシミュレーション等により規定される。 On the other hand, in the main combustion period, part of the fuel injected by the pilot injection is also burned, so the main combustion reference heat generation efficiency in this main combustion period is set to a value higher than 30 J / mm 3. Will be. For example, it is set as 32 J / mm 3 . This value is also defined in advance through experiments, simulations, and the like.

その他の評価手法及び評価後の燃焼改善動作は上述した実施形態の場合と同様である。   Other evaluation methods and the combustion improvement operation after the evaluation are the same as those in the above-described embodiment.

尚、2回のパイロット噴射それぞれで噴射された燃料の燃焼状態の評価を行うことも可能である。この場合、第1パイロット燃焼期間の終期を、第2パイロット噴射実行開始時点として設定して、各基準熱発生効率(トータル燃焼基準熱発生効率、第1パイロット燃焼基準熱発生効率、第2パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率)の設定、及び、各実熱発生効率(トータル燃焼実熱発生効率、第1パイロット燃焼実熱発生効率、第2パイロット燃焼実熱発生効率、メイン燃焼実熱発生効率)の算出を行うことになる。   It is also possible to evaluate the combustion state of the fuel injected in each of the two pilot injections. In this case, the end of the first pilot combustion period is set as the second pilot injection execution start time, and each reference heat generation efficiency (total combustion reference heat generation efficiency, first pilot combustion reference heat generation efficiency, second pilot combustion Setting of reference heat generation efficiency, main combustion reference heat generation efficiency) and each actual heat generation efficiency (total combustion actual heat generation efficiency, first pilot combustion actual heat generation efficiency, second pilot combustion actual heat generation efficiency, main combustion Actual heat generation efficiency) will be calculated.

この場合、第2パイロット噴射実行開始時点以降にも第1パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼が継続しているため、この第1パイロット燃焼期間における第1パイロット燃焼基準熱発生効率は30J/mm3よりも低い値として設定されることになる。例えば20J/mm3として設定される。この値は、予め実験やシミュレーション等により規定される。 In this case, since the combustion of the fuel injected in the first pilot injection continues after the second pilot injection execution start time, the first pilot combustion reference heat generation efficiency in this first pilot combustion period is 30 J / mm. It will be set as a value lower than 3 . For example, it is set as 20 J / mm 3 . This value is defined in advance by experiments, simulations, or the like.

その他の評価手法及び評価後の燃焼改善動作は上述した実施形態の場合と同様である。   Other evaluation methods and the combustion improvement operation after the evaluation are the same as those in the above-described embodiment.

(変形例3)
本変形例における検査対象期間は、その終了時点を所定のクランク角度位置に設定した場合であって、トータル燃焼基準熱発生効率及びメイン燃焼基準熱発生効率を上記30J/mm3よりも小さな値として設定するものである。例えば、圧縮上死点後18度(ATDC18°)の時点(メイン燃焼が完了する時点よりも進角側の時点)を検査対象期間の終了点として設定するものである。
(Modification 3)
The inspection target period in this modification is a case where the end point is set at a predetermined crank angle position, and the total combustion reference heat generation efficiency and the main combustion reference heat generation efficiency are set to values smaller than the above 30 J / mm 3. It is to set. For example, a time point 18 degrees after compression top dead center (ATDC 18 °) (a time point on the more advanced side than the time point when main combustion is completed) is set as the end point of the inspection target period.

図12は、検査対象期間の開始時点をパイロット噴射で噴射された燃料の燃焼開始時点(図12におけるタイミングT1)とし、検査対象期間の終了時点を圧縮上死点後18度(ATDC18°;図12におけるタイミングT4)とした場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。   In FIG. 12, the start time of the inspection target period is set as the combustion start time of fuel injected by pilot injection (timing T1 in FIG. 12), and the end time of the inspection target period is 18 degrees after compression top dead center (ATDC 18 °; FIG. 12 is a diagram showing a heat release rate waveform and a fuel injection rate waveform for explaining a combustion state evaluation method in the case of timing T4) in FIG.

燃焼室3内で良好な燃焼が行われている場合(図12に示す熱発生率波形を参照)であっても、検査対象期間の終了時点以降(タイミングT4以降)では未だ燃料の燃焼(メイン噴射で噴射された燃料の燃焼)は継続されるため、この場合におけるトータル燃焼期間及びメイン燃焼期間での燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値は30J/mm3(燃焼期間の全期間を検査対象期間(図5で示した検査対象期間)とした場合の基準熱発生効率)よりも低い値として設定されることになる。何故なら、熱発生効率は、検査対象期間での発生熱量を、燃料噴射量指令値に応じた燃料量で除算することで求められるが、上記の場合、検査対象期間での発生熱量は、燃料噴射量指令値に応じた燃料量の全量が燃焼したものではなく、その一部が燃焼したものであるため、燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値(基準熱発生効率)は30J/mm3よりも低い値となる。例えば25J/mm3として設定される。この値は、燃焼期間の全期間を検査対象期間とした場合の基準熱発生効率(30J/mm3)に対して所定の比率を乗算することにより設定される。例えば、理想的な燃焼が行われている場合の燃焼期間の全期間における熱発生量に対する上記検査対象期間での発生熱量の比率を乗算することにより求められる。また、実験やシミュレーション等により求めるようにしてもよい。 Even when good combustion is performed in the combustion chamber 3 (see the heat generation rate waveform shown in FIG. 12), the fuel is still burned after the end of the inspection target period (after timing T4) (main timing). In this case, the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of fuel in the total combustion period and the main combustion period is 30 J / mm 3 (the entire period of the combustion period). It is set as a value lower than the reference heat generation efficiency in the case of the inspection target period (inspection target period shown in FIG. 5). This is because the heat generation efficiency can be obtained by dividing the amount of heat generated during the inspection target period by the amount of fuel corresponding to the fuel injection amount command value. Since the entire amount of fuel corresponding to the injection amount command value is not combusted, but part of it is combusted, the maximum value of heat generated per unit volume of fuel (reference heat generation efficiency) is 30 J / mm The value is lower than 3 . For example, it is set as 25 J / mm 3 . This value is set by multiplying the reference heat generation efficiency (30 J / mm 3 ) when the entire period of the combustion period is the inspection target period by a predetermined ratio. For example, it is obtained by multiplying the ratio of the heat generation amount in the inspection target period to the heat generation amount in the entire combustion period when ideal combustion is performed. Further, it may be obtained by experiments or simulations.

つまり、燃焼室3内で理想的な燃焼(燃焼室3内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており、燃料噴射量指令値に応じた量の燃料がインジェクタ23から噴射されている場合の燃焼)を行わせた場合に、上記圧縮上死点後18度に達した時点での基準熱発生効率を予め求めておき、この基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較し、この実熱発生効率が25J/mm3に対して予め設定された許容範囲内(例えば、20J/mm3≦実熱発生効率≦25J/mm3)となっておれば、その燃焼は、理想的な燃焼であると判断できることになる。つまり、上記実熱発生効率が、この許容範囲内に存在しているか否か(基準熱発生効率からの乖離量が許容範囲内に存在しているか否か)によって燃焼状態が評価されることになる。 That is, ideal combustion in the combustion chamber 3 (the oxygen concentration and the oxygen excess rate in the combustion chamber 3 are sufficiently secured, the in-cylinder temperature has reached the self-ignition temperature of the fuel, and the fuel injection amount command value When the amount of fuel corresponding to the fuel is injected from the injector 23), the reference heat generation efficiency at the time when 18 degrees after the compression top dead center is reached is obtained in advance. The reference heat generation efficiency is compared with the actual heat generation efficiency, and the actual heat generation efficiency is within a preset allowable range for 25 J / mm 3 (for example, 20 J / mm 3 ≦ actual heat generation efficiency ≦ 25 J / mm If it is 3 ), it can be judged that the combustion is an ideal combustion. In other words, the combustion state is evaluated based on whether or not the actual heat generation efficiency is within this allowable range (whether or not the deviation from the reference heat generation efficiency is within the allowable range). Become.

本例における評価手法及び評価後の燃焼改善動作も上述した実施形態の場合と同様である。   The evaluation method and the combustion improvement operation after the evaluation in this example are the same as those in the above-described embodiment.

本例の場合、タイミングT4に達した時点で実熱発生効率の算出を開始できるため、この実熱発生効率の取得時期を早期に得ることができて、燃焼室3内での燃焼悪化の有無の判定を早期に行うことが可能になる。   In the case of this example, since the calculation of the actual heat generation efficiency can be started when the timing T4 is reached, the acquisition timing of the actual heat generation efficiency can be obtained at an early stage, and the presence or absence of combustion deterioration in the combustion chamber 3 It is possible to make an early determination.

(変形例4)
本変形例における検査対象期間は、その開始時点を所定のクランク角度位置に設定した場合であって、トータル燃焼基準熱発生効率及びパイロット燃焼基準熱発生効率を上記30J/mm3よりも小さな値として設定するものである。例えば、圧縮上死点前4度(BTDC4°)の時点を検査対象期間の開始点として設定するものである。
(Modification 4)
The inspection target period in this modification is a case where the start time is set at a predetermined crank angle position, and the total combustion reference heat generation efficiency and the pilot combustion reference heat generation efficiency are set to values smaller than the above 30 J / mm 3. It is to set. For example, a time point of 4 degrees before compression top dead center (BTDC 4 °) is set as the start point of the examination target period.

図13は、検査対象期間の開始時点を圧縮上死点前4度(BTDC4°;図13におけるタイミングT5)とし、検査対象期間の終了時点をメイン噴射で噴射された燃料の燃焼終了時点(図13におけるタイミングT3)とした場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。   In FIG. 13, the start time of the inspection target period is 4 degrees before compression top dead center (BTDC 4 °; timing T5 in FIG. 13), and the end time of the inspection target period is the combustion end time of the fuel injected by the main injection (FIG. 13). 13 is a diagram showing a heat generation rate waveform and a fuel injection rate waveform for explaining a combustion state evaluation method in the case of timing T3) in FIG.

燃焼室3内で良好な燃焼が行われている場合(図13に示す熱発生率波形を参照)であっても、検査対象期間の開始時点以前(タイミングT5以前)に既に燃料の燃焼(パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼)は開始されているため、この場合におけるトータル燃焼期間及びパイロット燃焼期間での燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値は30J/mm3よりも低い値として設定されることになる。例えば28J/mm3として設定される。この値も、燃焼期間の全期間を検査対象期間とした場合の基準熱発生効率(30J/mm3)に対して所定の比率を乗算することにより設定される。例えば、理想的な燃焼が行われている場合の燃焼期間の全期間における熱発生量に対する上記検査対象期間での発生熱量の比率を乗算することにより求められる。また、実験やシミュレーション等により求めるようにしてもよい。 Even when good combustion is performed in the combustion chamber 3 (see the heat generation rate waveform shown in FIG. 13), fuel combustion (pilot) has already occurred before the start of the inspection target period (before timing T5). In this case, the maximum amount of generated heat per unit volume of fuel during the total combustion period and pilot combustion period is set to a value lower than 30 J / mm 3. Will be. For example, it is set as 28 J / mm 3 . This value is also set by multiplying the reference heat generation efficiency (30 J / mm 3 ) when a whole period of the combustion period is the inspection target period by a predetermined ratio. For example, it is obtained by multiplying the ratio of the heat generation amount in the inspection target period to the heat generation amount in the entire combustion period when ideal combustion is performed. Further, it may be obtained by experiments or simulations.

つまり、燃焼室3内で理想的な燃焼(燃焼室3内の酸素濃度及び酸素過剰率が十分に確保されており、筒内温度が燃料の自着火温度に達しており、燃料噴射量指令値に応じた量の燃料がインジェクタ23から噴射されている場合の燃焼)を行わせた場合に、上記検査対象期間での基準熱発生効率を予め求めておき、この基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較し、この実熱発生効率が28J/mm3に対して予め設定された許容範囲内(例えば、24J/mm3≦実熱発生効率≦28J/mm3)となっておれば、その燃焼は、理想的な燃焼であると判断できることになる。つまり、上記実熱発生効率が、この許容範囲内に存在しているか否か(基準熱発生効率からの乖離量が許容範囲内に存在しているか否か)によって燃焼状態が評価されることになる。 That is, ideal combustion in the combustion chamber 3 (the oxygen concentration and the oxygen excess rate in the combustion chamber 3 are sufficiently secured, the in-cylinder temperature has reached the self-ignition temperature of the fuel, and the fuel injection amount command value When the amount of fuel corresponding to the fuel is injected from the injector 23), the reference heat generation efficiency in the inspection target period is obtained in advance, and the reference heat generation efficiency and actual heat generation are obtained. comparing the efficiency, the actual heat generation efficiency preset within an allowable range with respect to 28 J / mm 3 (for example, 24J / mm 3 ≦ actual heat generation efficiency ≦ 28J / mm 3) if I becomes, The combustion can be determined to be ideal combustion. In other words, the combustion state is evaluated based on whether or not the actual heat generation efficiency is within this allowable range (whether or not the deviation from the reference heat generation efficiency is within the allowable range). Become.

本例における評価手法及び評価後の燃焼改善動作も上述した実施形態の場合と同様である。   The evaluation method and the combustion improvement operation after the evaluation in this example are the same as those in the above-described embodiment.

(変形例5)
本変形例における検査対象期間は、その開始時点及び終了時点それぞれを所定のクランク角度位置に設定した場合であって、各基準熱発生効率(トータル燃焼基準熱発生効率、パイロット燃焼基準熱発生効率、メイン燃焼基準熱発生効率)を上記30J/mm3よりも小さな値として設定するものである。例えば、圧縮上死点前4度(BTDC4°)の時点を検査対象期間の開始点とし、圧縮上死点後18度(ATDC18°)の時点を検査対象期間の終了点として設定するものである。
(Modification 5)
The inspection target period in this modification is a case where the start time point and the end time point are set at predetermined crank angle positions, and each reference heat generation efficiency (total combustion reference heat generation efficiency, pilot combustion reference heat generation efficiency, Main combustion reference heat generation efficiency) is set as a value smaller than 30 J / mm 3 . For example, a time point of 4 degrees before compression top dead center (BTDC 4 °) is set as the start point of the inspection target period, and a time point of 18 degrees after compression top dead center (ATDC 18 °) is set as the end point of the inspection target period. .

図14は、検査対象期間の開始時点を圧縮上死点前4度(BTDC4°;図14におけるタイミングT5)とし、検査対象期間の終了時点を圧縮上死点後18度(ATDC18°;図14におけるタイミングT4)とした場合における燃焼状態の評価手法を説明するための熱発生率波形及び燃料噴射率波形を示す図である。   In FIG. 14, the start time of the examination target period is 4 degrees before compression top dead center (BTDC 4 °; timing T5 in FIG. 14), and the end time of the examination target period is 18 degrees after compression top dead center (ATDC 18 °; FIG. 14). It is a figure which shows the heat release rate waveform and fuel injection rate waveform for demonstrating the evaluation method of the combustion state in the case of setting to timing T4).

燃焼室3内で良好な燃焼が行われている場合(図14に示す熱発生率波形を参照)であっても、検査対象期間の開始時点以前(タイミングT5以前)に既に燃料の燃焼(パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼)は開始されており、且つ検査対象期間の終了時点以降(タイミングT4以降)では未だ燃料の燃焼(メイン噴射で噴射された燃料の燃焼)は継続されるため、この場合における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値(基準熱発生効率)は30J/mm3よりも低い値として設定されることになる。例えば20J/mm3として設定される。この値も、燃焼期間の全期間を検査対象期間とした場合の基準熱発生効率(30J/mm3)に対して所定の比率を乗算することにより設定される。例えば、理想的な燃焼が行われている場合の燃焼期間の全期間における熱発生量に対する上記検査対象期間での発生熱量の比率を乗算することにより求められる。また、実験やシミュレーション等により求めるようにしてもよい。 Even when good combustion is performed in the combustion chamber 3 (see the heat generation rate waveform shown in FIG. 14), fuel combustion (pilot) has already occurred before the start of the inspection target period (before timing T5). Since the combustion of the fuel injected by the injection) has started and the combustion of the fuel (combustion of the fuel injected by the main injection) is still continued after the end of the inspection period (after timing T4), In this case, the maximum value of heat generation per unit volume of fuel (reference heat generation efficiency) is set to a value lower than 30 J / mm 3 . For example, it is set as 20 J / mm 3 . This value is also set by multiplying the reference heat generation efficiency (30 J / mm 3 ) when a whole period of the combustion period is the inspection target period by a predetermined ratio. For example, it is obtained by multiplying the ratio of the heat generation amount in the inspection target period to the heat generation amount in the entire combustion period when ideal combustion is performed. Further, it may be obtained by experiments or simulations.

つまり、燃焼室3内で理想的な燃焼を行わせた場合に、上記検査対象期間での基準熱発生効率を予め求めておき、この基準熱発生効率と実熱発生効率とを比較し、この実熱発生効率が20J/mm3に対して予め設定された許容範囲内(例えば、16J/mm3≦実熱発生効率≦20J/mm3)となっておれば、その燃焼は、理想的な燃焼であると判断できることになる。つまり、上記実熱発生効率が、この許容範囲内に存在しているか否か(基準熱発生効率からの乖離量が許容範囲内に存在しているか否か)によって燃焼状態が評価されることになる。 That is, when ideal combustion is performed in the combustion chamber 3, the reference heat generation efficiency in the inspection target period is obtained in advance, and the reference heat generation efficiency is compared with the actual heat generation efficiency. If the actual heat generation efficiency is within a preset allowable range for 20 J / mm 3 (for example, 16 J / mm 3 ≦ actual heat generation efficiency ≦ 20 J / mm 3 ), the combustion is ideal. It can be judged that it is combustion. In other words, the combustion state is evaluated based on whether or not the actual heat generation efficiency is within this allowable range (whether or not the deviation from the reference heat generation efficiency is within the allowable range). Become.

本例における評価手法及び評価後の燃焼改善動作も上述した実施形態の場合と同様である。   The evaluation method and the combustion improvement operation after the evaluation in this example are the same as those in the above-described embodiment.

尚、上述した実施形態及び各変形例では、パイロット燃焼期間(パイロット燃焼の検査対象期間)の終了時期を、このパイロット燃焼での熱発生率が「0」となるタイミングに設定していたが、ピストン13の圧縮上死点(TDC)に設定するようにしてもよい。これによれば、ピストン13が圧縮上死点(TDC)に達した時点では、燃焼室3の容積が最小となって空気の圧縮による筒内温度が最高温度となり、筒内予熱の効率が最も高い状態であるため、このタイミングまでの期間をパイロット燃焼の検査対象期間とすることで、パイロット燃焼による筒内予熱の状態を正確に反映した燃焼状態の評価が可能となり、有効である。   In the above-described embodiment and each modification, the end timing of the pilot combustion period (the pilot combustion inspection period) is set to a timing at which the heat generation rate in the pilot combustion becomes “0”. The compression top dead center (TDC) of the piston 13 may be set. According to this, when the piston 13 reaches the compression top dead center (TDC), the volume of the combustion chamber 3 is minimized, the in-cylinder temperature due to the compression of air becomes the highest temperature, and the in-cylinder preheating efficiency is the highest. Since it is in a high state, it is possible to evaluate the combustion state accurately reflecting the state of in-cylinder preheating by pilot combustion by setting the period up to this timing as the inspection target period of pilot combustion, which is effective.

−基準値及び実値の変形例−
上述した実施形態及び各変形例では、検査対象期間において、燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値を基準熱発生効率とし、これを燃焼状態の評価のための基準値としていた。また、検査対象期間における実際の燃料の単位体積当たりの発生熱量を実熱発生効率とし、これを燃焼状態の評価のための実値としていた。
-Modification of reference value and actual value-
In the above-described embodiment and each modification, the maximum value of the amount of generated heat per unit volume of fuel in the inspection target period is set as the reference heat generation efficiency, and this is set as the reference value for evaluating the combustion state. In addition, the actual amount of heat generated per unit volume of fuel during the inspection target period was defined as the actual heat generation efficiency, and this was the actual value for evaluating the combustion state.

これに代えて、本変形例では、上記基準熱発生効率に燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量を乗算することにより得られた「基準熱発生量」を燃焼状態の評価のための基準値として規定し、この基準熱発生量と、検査対象期間において実際に発生した熱量(実熱発生量)とを対比することによって燃焼状態の評価を行うようにしている。   Instead, in this modification, the “reference heat generation amount” obtained by multiplying the reference heat generation efficiency by the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value is used to evaluate the combustion state. It is defined as a reference value, and the combustion state is evaluated by comparing the reference heat generation amount with the heat amount actually generated in the inspection target period (actual heat generation amount).

本例の場合、上記基準熱発生量は、基準熱発生効率に基づいて算出されているため、エンジンの種類に関わらず燃料噴射量に応じた定量的な値として算出されることになる。このため、エンジンの種類毎及び燃料噴射量毎に個別に燃焼状態の評価基準を規定しておく必要はなく、種々のエンジン及び種々の燃料噴射量に共通した体系的な燃焼状態の評価基準を確立することが可能となる。   In the case of this example, since the reference heat generation amount is calculated based on the reference heat generation efficiency, it is calculated as a quantitative value corresponding to the fuel injection amount regardless of the type of engine. For this reason, it is not necessary to prescribe the combustion condition evaluation criteria individually for each type of engine and each fuel injection amount, and systematic combustion state evaluation criteria common to various engines and various fuel injection amounts are not required. It becomes possible to establish.

−他の実施形態−
以上説明した実施形態及び各変形例は、自動車に搭載される直列4気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式(直列型エンジン、V型エンジン、水平対向型エンジン等の別)についても特に限定されるものではない。
-Other embodiments-
The embodiment and each modification described above have described the case where the present invention is applied to an in-line four-cylinder diesel engine mounted on an automobile. The present invention is applicable not only to automobiles but also to engines used for other purposes. Further, the number of cylinders and the engine type (separate type engine, V-type engine, horizontally opposed engine, etc.) are not particularly limited.

また、上記実施形態及び変形例では、検査対象期間の開始時期を燃焼期間の開始時期として規定していた。本発明はこれに限らず、燃料噴射の開始時期を検査対象期間の開始時期として規定するようにしてもよい。例えば、図5におけるタイミングTPをパイロット噴射で噴射された燃料の燃焼に対する検査対象期間の開始時期として規定したり、タイミングTMをメイン噴射で噴射された燃料の燃焼に対する検査対象期間の開始時期として規定したりしてもよい。   Moreover, in the said embodiment and modification, the start time of the test object period was prescribed | regulated as the start time of a combustion period. The present invention is not limited to this, and the fuel injection start time may be defined as the start time of the inspection target period. For example, the timing TP in FIG. 5 is defined as the start timing of the inspection target period for combustion of fuel injected by pilot injection, or the timing TM is defined as the start timing of the inspection target period for combustion of fuel injected by main injection. You may do it.

また、上記実施形態及び変形例では、通電期間においてのみ全開の開弁状態となることにより燃料噴射率を変更するピエゾインジェクタ23を適用したエンジン1について説明したが、本発明は、可変噴射率インジェクタを適用したエンジンへの適用も可能である。   Moreover, although the said embodiment and modification demonstrated the engine 1 which applied the piezo injector 23 which changes a fuel-injection rate by becoming a valve opening state of full open only during an electricity supply period, this invention is a variable injection-rate injector. It is also possible to apply to engines that apply

加えて、上記実施形態及び変形例では、マニバータ77として、NSR触媒75及びDPNR触媒76を備えたものとしたが、NSR触媒75及びDPF(Diesel Paticulate Filter)を備えたものとしてもよい。   In addition, although the NSR catalyst 75 and the DPNR catalyst 76 are provided as the manipulator 77 in the above-described embodiment and modification, the NSR catalyst 75 and a DPF (Diesel Particle Filter) may be provided.

また、上記実施形態及び変形例では、燃料の単位体積当たりの発生熱量を基準に燃焼悪化の有無を判定するようにしていたが、燃料の単位質量当たりの発生熱量を基準に燃焼悪化の有無を判定することも可能である。つまり、燃料の体積と質量とには相関があるため(質量=密度×体積)、「燃料の単位体積当たりの発生熱量(請求項の記載)」は、「燃料の単位質量当たりの発生熱量」と同義である。   Further, in the above embodiment and the modification, the presence or absence of combustion deterioration is determined based on the amount of heat generated per unit volume of the fuel, but the presence or absence of combustion deterioration is determined based on the amount of heat generated per unit mass of fuel. It is also possible to determine. In other words, since there is a correlation between the volume and the mass of the fuel (mass = density × volume), “the amount of heat generated per unit volume of fuel (claims)” is “the amount of heat generated per unit mass of fuel” It is synonymous with.

本発明は、自動車に搭載されるコモンレール式筒内直噴型多気筒ディーゼルエンジンにおいて、燃焼室内での発熱量の適正化を図る燃焼制御に適用可能である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to combustion control for optimizing the amount of heat generated in a combustion chamber in a common rail in-cylinder direct injection multi-cylinder diesel engine mounted on an automobile.

1 エンジン(内燃機関)
23 インジェクタ(燃料噴射弁)
3 燃焼室
4B 筒内圧センサ
5 過給機
8 排気還流通路
81 EGRバルブ
100 ECU
1 engine (internal combustion engine)
23 Injector (fuel injection valve)
3 Combustion chamber 4B In-cylinder pressure sensor 5 Supercharger 8 Exhaust gas recirculation passage 81 EGR valve 100 ECU

Claims (11)

燃料噴射量指令値に従って燃料噴射弁から燃焼室内に向けて複数回の燃料噴射が行われ、これら噴射された燃料の自着火による燃焼を行う圧縮自着火式の内燃機関の制御装置において、
上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間それぞれの少なくとも一部を含む所定のトータル燃焼期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値であるトータル燃焼基準熱発生効率と、上記トータル燃焼期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値であるトータル燃焼実熱発生効率とを比較すると共に、
上記複数回の燃料噴射による各燃焼のうち検査対象とする燃焼期間の少なくとも一部を含む所定の検査対象期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である検査対象燃焼基準熱発生効率と、上記検査対象期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値である検査対象燃焼実熱発生効率とを比較し、
上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量、及び、検査対象燃焼基準熱発生効率に対する検査対象燃焼実熱発生効率の乖離量に基づいて、上記検査対象とする燃焼の悪化の有無を判定する燃焼悪化判定手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In a control device for a compression self-ignition internal combustion engine in which fuel injection is performed a plurality of times from a fuel injection valve into a combustion chamber according to a fuel injection amount command value, and combustion is performed by self-ignition of these injected fuels.
The total combustion reference heat generation efficiency which is the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of the fuel in a predetermined total combustion period including at least a part of each of the fuel combustion periods by the plurality of fuel injections, and the total combustion period And compared with the total combustion actual heat generation efficiency, which is a value obtained by dividing the amount of heat actually generated by the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value for each of the plurality of fuel injections. ,
Inspection target combustion reference heat generation efficiency which is the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of fuel in a predetermined inspection target period including at least a part of the combustion period to be inspected among each combustion by the plurality of fuel injections The actual combustion heat generation efficiency, which is a value obtained by dividing the amount of heat actually generated in the inspection target period by the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value in order to perform combustion as the inspection target. Compare and
Deterioration of combustion to be inspected based on the deviation amount of the total combustion actual heat generation efficiency with respect to the total combustion reference heat generation efficiency and the deviation amount of the inspection target combustion actual heat generation efficiency with respect to the inspection target combustion reference heat generation efficiency A control device for an internal combustion engine, characterized in that combustion deterioration determining means for determining the presence or absence of combustion is provided.
請求項1記載の内燃機関の制御装置において、
上記トータル燃焼期間は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間として設定されており、
上記トータル燃焼基準熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である一方、上記トータル燃焼実熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値であることを特徴とする内燃機関の制御装置装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The total combustion period is set as the entire period of the combustion period of each fuel by the plurality of fuel injections,
The total combustion reference heat generation efficiency is the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of the fuel in the entire combustion period of each fuel by the plurality of fuel injections, while the total combustion actual heat generation efficiency is The amount of heat actually generated during the entire combustion period of each fuel by multiple fuel injections is divided by the total amount of fuel injections commanded by the fuel injection amount command value for each of the multiple fuel injections. A control device for an internal combustion engine, characterized in that it is a value.
請求項1記載の内燃機関の制御装置において、
上記トータル燃焼期間は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の一部の期間として設定されており、
上記トータル燃焼基準熱発生効率は、上記複数回の燃料噴射による各燃料の燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値に対して所定の比率を乗算した値により規定されている一方、上記トータル燃焼実熱発生効率は、上記燃焼期間の一部の期間において実際に発生した熱量を、上記複数回の燃料噴射それぞれに対して燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量の合算量で除算した値であることを特徴とする内燃機関の制御装置装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The total combustion period is set as a part of the combustion period of each fuel by the plurality of fuel injections,
The total combustion reference heat generation efficiency is defined by a value obtained by multiplying the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of fuel during the entire combustion period of each fuel by the multiple fuel injections by a predetermined ratio. On the other hand, the total combustion actual heat generation efficiency is calculated based on the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value for each of the plurality of fuel injections. A control device for an internal combustion engine, wherein the control device is a value obtained by dividing the sum by the total amount.
請求項1記載の内燃機関の制御装置において、
上記検査対象期間は、検査対象とする燃焼期間の全期間として設定されており、
上記検査対象燃焼基準熱発生効率は、上記検査対象とする燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値である一方、上記検査対象燃焼実熱発生効率は、上記検査対象とする燃焼期間の全期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値であることを特徴とする内燃機関の制御装置装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The above inspection period is set as the entire period of the combustion period to be inspected,
While the inspection target combustion reference heat generation efficiency is the maximum value of the amount of heat generated per unit volume of the fuel during the entire combustion period to be inspected, the inspection target combustion actual heat generation efficiency is the same as the inspection target. An internal combustion engine having a value obtained by dividing the amount of heat actually generated during the entire combustion period by the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value in order to perform the combustion to be inspected Control device device.
請求項1記載の内燃機関の制御装置において、
上記検査対象期間は、検査対象とする燃焼期間の一部の期間として設定されており、
上記検査対象燃焼基準熱発生効率は、上記検査対象とする燃焼期間の全期間における燃料の単位体積当たりの発生熱量の最大値に対して所定の比率を乗算した値により規定されている一方、上記検査対象燃焼実熱発生効率は、上記検査対象期間において実際に発生した熱量を、その検査対象とする燃焼を行うために燃料噴射量指令値により指令された燃料噴射量で除算した値であることを特徴とする内燃機関の制御装置装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
The inspection period is set as a part of the combustion period to be inspected,
The inspection target combustion reference heat generation efficiency is defined by a value obtained by multiplying the maximum value of the amount of generated heat per unit volume of fuel in the entire combustion period to be inspected by a predetermined ratio, The inspection target combustion actual heat generation efficiency is a value obtained by dividing the amount of heat actually generated in the inspection target period by the fuel injection amount commanded by the fuel injection amount command value in order to perform combustion as the inspection target. An internal combustion engine control device apparatus.
請求項1〜5のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には上記副噴射での燃料噴射量を増量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
As fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when main injection and sub-injection performed prior to the main injection are executed,
The deviation amount of the total combustion actual heat generation efficiency with respect to the total combustion reference heat generation efficiency does not exceed a predetermined threshold, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the sub-injection is the inspection target combustion standard. Control of an internal combustion engine, characterized in that a correction means is provided for increasing and correcting the fuel injection amount in the sub-injection when the heat generation efficiency is lower and the deviation amount exceeds a predetermined threshold value. apparatus.
請求項1〜5のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を上回っている場合には、上記副噴射での燃料噴射量を増量補正すると共に上記主噴射での燃料噴射量を減量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
As fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when main injection and sub-injection performed prior to the main injection are executed,
The deviation amount of the total combustion actual heat generation efficiency with respect to the total combustion reference heat generation efficiency does not exceed a predetermined threshold, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the sub-injection is the inspection target combustion standard. The heat generation efficiency is below and the amount of deviation exceeds a predetermined threshold, and the actual combustion heat generation efficiency of the inspection target in the combustion of the fuel injected by the main injection is higher than the inspection target combustion reference heat generation efficiency. In this case, the control device for the internal combustion engine is provided with a correction means for correcting the increase in the fuel injection amount in the sub-injection and correcting the decrease in the fuel injection amount in the main injection.
請求項1〜5のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼基準熱発生効率に対するトータル燃焼実熱発生効率の乖離量が所定の閾値を超えておらず、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に増量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
As fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when main injection and sub-injection performed prior to the main injection are executed,
The deviation amount of the total combustion actual heat generation efficiency with respect to the total combustion reference heat generation efficiency does not exceed a predetermined threshold, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the sub-injection is the inspection target combustion standard. The heat generation efficiency is lower than the predetermined threshold, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the main injection is lower than the inspection target combustion reference heat generation efficiency. In addition, the internal combustion engine is provided with correction means for correcting both the fuel injection amount in the sub-injection and the fuel injection amount in the main injection when the deviation amount exceeds a predetermined threshold. Engine control device.
請求項1〜5のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には、上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に増量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
As fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when main injection and sub-injection performed prior to the main injection are executed,
The total combustion actual heat generation efficiency is lower than the total combustion reference heat generation efficiency, and the amount of deviation exceeds a predetermined threshold, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the sub-injection is The inspection target combustion reference heat generation efficiency is lower than the inspection target combustion reference heat generation efficiency and the deviation amount exceeds a predetermined threshold, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the main injection is the inspection target combustion reference heat generation efficiency. And when the deviation exceeds a predetermined threshold value, there is provided correction means for correcting the increase in both the fuel injection amount in the sub-injection and the fuel injection amount in the main injection. A control device for an internal combustion engine.
請求項1〜5のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記副噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率が検査対象燃焼基準熱発生効率を下回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えており、上記主噴射で噴射された燃料の燃焼における検査対象燃焼実熱発生効率の検査対象燃焼基準熱発生効率に対する乖離量が所定の閾値を超えていない場合には、上記副噴射での燃料噴射量を増量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
As fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when main injection and sub-injection performed prior to the main injection are executed,
The total combustion actual heat generation efficiency is lower than the total combustion reference heat generation efficiency, and the amount of deviation exceeds a predetermined threshold, and the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the sub-injection is The inspection target combustion reference heat generation efficiency of the inspection target combustion actual heat generation efficiency in the combustion of the fuel injected by the main injection is less than the inspection target combustion reference heat generation efficiency and the deviation amount exceeds a predetermined threshold. A control device for an internal combustion engine, characterized in that a correction means for increasing the fuel injection amount in the sub-injection is provided when the amount of deviation from the engine does not exceed a predetermined threshold.
請求項1〜5のうち何れか一つに記載の内燃機関の制御装置において、
上記燃料噴射弁から燃焼室内に向けての燃料噴射として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行される場合に、
上記トータル燃焼実熱発生効率がトータル燃焼基準熱発生効率を上回っており且つその乖離量が所定の閾値を超えている場合には、上記副噴射での燃料噴射量及び上記主噴射での燃料噴射量を共に減量補正する補正手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
As fuel injection from the fuel injection valve into the combustion chamber, at least when main injection and sub-injection performed prior to the main injection are executed,
When the total combustion actual heat generation efficiency exceeds the total combustion reference heat generation efficiency and the deviation amount exceeds a predetermined threshold, the fuel injection amount in the sub-injection and the fuel injection in the main injection A control device for an internal combustion engine, characterized in that a correction means for correcting the amount to decrease is provided.
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