JP5720479B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関の制御装置に係る。特に、本発明は、運転者の運転特性(例えば、アクセルペダルの踏み込み速度の個人差等)に応じて内燃機関の制御パラメータを可変とする制御に関する。   The present invention relates to a control device for an internal combustion engine represented by a diesel engine. In particular, the present invention relates to control in which a control parameter of an internal combustion engine is variable in accordance with a driver's driving characteristics (for example, individual differences in accelerator pedal depression speed, etc.).

従来から周知のように、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では、排気エミッションの改善、高いエンジントルクの確保、燃料消費率の改善等を実現するために、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等に応じて、各種制御機器の制御パラメータが調整される。例えば、燃料噴射弁(以下、「インジェクタ」と呼ぶ場合もある)からの燃料噴射量や燃料噴射タイミングが調整される。また、NOx排出量を削減することを目的として排気ガスを吸気系に還流させるEGR(Exhaust Gas Recirculation)装置に備えられたEGRバルブの開度を制御して排気還流率(EGR率)が調整される。   As is well known in the art, in a diesel engine used as an automobile engine or the like, in order to improve exhaust emission, secure high engine torque, improve fuel consumption rate, etc., the engine speed, accelerator operation amount, Control parameters of various control devices are adjusted according to the cooling water temperature, the intake air temperature, and the like. For example, the fuel injection amount and fuel injection timing from a fuel injection valve (hereinafter also referred to as “injector”) are adjusted. Further, the exhaust gas recirculation rate (EGR rate) is adjusted by controlling the opening of an EGR valve provided in an EGR (Exhaust Gas Recirculation) device that recirculates exhaust gas to the intake system for the purpose of reducing NOx emissions. The

また、エンジンの過渡運転に応じて制御パラメータを調整するものとして下記の特許文献1及び特許文献2がある。   Further, there are Patent Document 1 and Patent Document 2 described below that adjust control parameters according to the transient operation of the engine.

特許文献1では、アクセル開度の時間変化割合からエンジンの運転状態を判定し、エンジンが定常運転領域以外のとき(エンジンの過渡運転時)にはEGRガスの還流を停止(EGRカット)してドライバビリティの改善を図る一方、エンジンが定常運転領域のときには大量のEGRガスを吸気系に還流させて排気エミッションの改善を図るようにしている。   In Patent Document 1, the operating state of the engine is determined from the time change rate of the accelerator opening, and when the engine is outside the steady operation range (during engine transient operation), the EGR gas recirculation is stopped (EGR cut). While improving drivability, a large amount of EGR gas is recirculated to the intake system when the engine is in a steady operation region to improve exhaust emission.

また、特許文献2では、吸気系に備えられた過給機(スーパーチャージャ)を迂回するバイパス通路にバイパス弁を備えさせ、エンジンの過渡運転時であって急減速時には、バイパス弁の開作動を速めることによる吸気逆流により(過給機から吐出された空気の一部を、バイパス通路を逆流させて過給機上流に戻すことで)過給機の温度上昇を抑制するようにしている。   Further, in Patent Document 2, a bypass valve is provided in a bypass passage that bypasses a supercharger (supercharger) provided in an intake system, and the bypass valve is opened during a transient operation of the engine during sudden deceleration. An increase in the temperature of the supercharger is suppressed by reverse intake air flow caused by accelerating (by returning a part of the air discharged from the supercharger to the upstream of the supercharger by causing the bypass passage to flow backward).

ところで、一般に、車両を運転する運転者にあっては運転特性に個人差がある。例えば、車両の加速要求時等であって定常運転から過渡運転に移行する際におけるアクセルペダルの踏み込み速度(アクセルペダルの単位時間当たりの開方向への変化量)に個人差がある。つまり、同一加速要求時であっても、アクセルペダルの踏み込み速度が比較的低い運転者や、踏み込み速度が比較的高い運転者が存在している。   By the way, in general, a driver who drives a vehicle has individual differences in driving characteristics. For example, there is an individual difference in the depression speed of the accelerator pedal (amount of change in the opening direction per unit time of the accelerator pedal) when the vehicle is requested to accelerate, for example, when shifting from steady operation to transient operation. That is, even when the same acceleration is requested, there are drivers with a relatively low accelerator pedal depression speed and drivers with a relatively high depression speed.

エンジンの制御システムとしては、どのような運転者が車両を運転する場合であっても気筒内での失火等の不具合を招くことがないように、所謂ロバスト性の高いシステムとして構築しておくことが必要である。つまり、アクセルペダルの踏み込み速度が比較的高い運転者の場合、アクセル開度が小さい状態でのエンジン動作点(要求出力が小さい動作点)からアクセル開度が大きい状態でのエンジン動作点(要求出力が大きい動作点)への遷移時に、制御遅れが生じたとしても駆動に支障を来さない(失火等を招かない)ように各種制御量を調整しておく必要がある。   As an engine control system, a so-called robust system should be constructed so that no matter what kind of driver drives the vehicle, it does not cause problems such as misfire in the cylinder. is necessary. In other words, for a driver with a relatively high accelerator pedal depressing speed, the engine operating point with a large accelerator opening (the required output) from the engine operating point with a small accelerator opening (the operating point with a small required output). It is necessary to adjust various control amounts so that there is no trouble in driving even if a control delay occurs at the time of transition to a large operating point).

一例について説明すると、アクセル開度が比較的小さい状態での定常運転では、EGRガスの還流量が比較的多く(気筒内の酸素濃度が比較的少なく)、インジェクタからの燃料噴射量が比較的少なく、その噴射タイミングは比較的進角側(気筒内の酸素濃度が比較的少ないため、噴射タイミングを進角側に設定して燃焼の遅れを防止している)に設定されている。この状態から、高い踏み込み速度でアクセルペダルが踏み込まれて過渡運転に移行した際、本来であれば、上記EGRバルブの開度を急速に小さくしてEGRガスの還流量を少なくして気筒内の酸素濃度を高め、インジェクタからの燃料噴射量を急速に多く設定し、その噴射タイミングを急速に遅角側に移行させ、アクセル開度変化後の(アクセル開度が比較的大きい状態での)エンジン動作点に早期に移行させる制御を行うことが必要となる。ところが、EGRバルブの開度の変更に遅れが生じた場合には、気筒内の酸素濃度が低い状態のまま、インジェクタからの燃料噴射量が多くなり、且つその噴射タイミングが遅角側に変化することになる。その結果、気筒内の燃焼場にあっては、増量された燃料噴射量に対する適正な酸素量よりも実際の酸素量が不足し、また、酸素濃度(制御遅れによって低くなっている酸素濃度)に適した燃料噴射タイミングよりも実際の燃料噴射タイミングが遅角側に設定されており、これらに起因して、気筒内での燃焼が悪化して失火に至ってしまうことが懸念される状況となる。   For example, in steady operation with a relatively small accelerator opening, the recirculation amount of the EGR gas is relatively large (the oxygen concentration in the cylinder is relatively small), and the fuel injection amount from the injector is relatively small. The injection timing is set to a relatively advanced angle side (since the oxygen concentration in the cylinder is relatively small, the injection timing is set to the advanced angle side to prevent combustion delay). From this state, when the accelerator pedal is depressed at a high depression speed and transition is made to a transient operation, the opening of the EGR valve is reduced rapidly to reduce the recirculation amount of the EGR gas. Increase the oxygen concentration, rapidly set the fuel injection amount from the injector, rapidly shift the injection timing to the retarded side, and change the accelerator opening (with a relatively large accelerator opening) It is necessary to perform control to shift to the operating point early. However, when there is a delay in changing the opening of the EGR valve, the fuel injection amount from the injector increases while the oxygen concentration in the cylinder remains low, and the injection timing changes to the retard side. It will be. As a result, in the combustion field in the cylinder, the actual oxygen amount is less than the appropriate oxygen amount for the increased fuel injection amount, and the oxygen concentration (the oxygen concentration that is lowered due to the control delay) is reduced. The actual fuel injection timing is set to the retarded side rather than the suitable fuel injection timing, and due to these, there is a concern that the combustion in the cylinder may deteriorate and lead to misfire.

このような状況が生じる可能性があることを考慮し、実際のエンジンの制御システムとしては、例えば、定常運転時における排気還流量を予め少なめに設定しておき、上記過渡運転時における気筒内の酸素濃度不足を回避して、仮にEGRバルブの開度の変更に遅れが生じた場合であっても十分な酸素濃度を確保して失火を招かないようにしている。   Considering the possibility that such a situation may occur, an actual engine control system may, for example, set an exhaust gas recirculation amount during steady operation to be small in advance and Insufficient oxygen concentration is avoided, and even if there is a delay in changing the opening of the EGR valve, a sufficient oxygen concentration is secured to prevent misfire.

特開平7−158514号公報JP-A-7-158514 特開平6−193457号公報JP-A-6-193457

このように制御遅れが生じたとしても失火を招かないように制御量(上記の場合には排気還流量)を調整した場合、アクセルペダルの踏み込み速度が比較的高い運転者が運転している場合には、失火の発生を防止することができて有効である。しかしながら、アクセルペダルの踏み込み速度が比較的低い運転者が運転している場合には、必要以上に気筒内の酸素濃度が高く設定されていることになる。つまり、気筒内の酸素濃度をより低く設定しても、過渡運転時(アクセルペダルの踏み込み速度が比較的低い過渡運転時)に失火を招くことがないにも拘わらず、また、この気筒内の酸素濃度をより低く設定することで排気エミッションの改善(NOx発生量の削減)や燃料消費率の改善が図れる状況にあるにも拘わらず、そのような効果を奏することができる酸素濃度には設定されていない(アクセルペダルの踏み込み速度が比較的高い運転者が運転する可能性があることを考慮して酸素濃度が予め高く設定されている)のが実状であった。   When the control amount (exhaust recirculation amount in the above case) is adjusted so that misfire does not occur even if a control delay occurs in this way, a driver with a relatively high accelerator pedal depression speed is driving It is effective in preventing the occurrence of misfire. However, when a driver whose driving speed of the accelerator pedal is relatively low is driving, the oxygen concentration in the cylinder is set higher than necessary. In other words, even if the oxygen concentration in the cylinder is set to a lower value, there will be no misfire in transient operation (transitional operation where the accelerator pedal is depressed at a relatively low speed). Although the oxygen concentration is set lower, the exhaust emission can be improved (reduction of NOx generation) and the fuel consumption rate can be improved. The actual situation is that the oxygen concentration is set to be high in advance in consideration of the possibility that a driver having a relatively high accelerator pedal depression speed may drive.

本発明の発明者は、この点に鑑み、運転者の運転特性を学習していき、その学習された運転特性に従ってエンジンの制御パラメータを変更すれば、様々な運転者の運転特性に対して制御パラメータを最適化できることを見出し本発明に至った。   In view of this point, the inventor of the present invention learns the driving characteristics of the driver, and controls the various driving characteristics of the driver by changing the engine control parameters in accordance with the learned driving characteristics. The inventors have found that the parameters can be optimized and have arrived at the present invention.

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、運転者の運転特性に応じて内燃機関の制御パラメータを最適化す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 such points, and an object of the present invention is to provide a control device for an internal combustion engine that can optimize the control parameters of the internal combustion engine in accordance with the driving characteristics of the driver. There is to do.

−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の概要は、運転者の運転過渡度を、内燃機関の定常運転時における筒内状態と、実際の筒内状態との比較によって求め、この求められた運転過渡度に応じて内燃機関の制御パラメータを補正するようにしている。つまり、運転者の運転過渡度が高い場合には、内燃機関のロバスト性を優先した制御パラメータの補正を行う一方、運転者の運転過渡度が低い場合には、内燃機関の排気エミッションや燃料消費率の改善を優先した制御パラメータの補正を行うようにしている。
-Summary of invention-
The outline of the present invention taken in order to achieve the above object is to obtain the driving transient degree of the driver by comparing the in-cylinder state during the steady operation of the internal combustion engine with the actual in-cylinder state. The control parameters of the internal combustion engine are corrected according to the determined operating transient. In other words, when the driver's driving transient is high, the control parameters are corrected with priority given to the robustness of the internal combustion engine, while when the driver's driving transient is low, the exhaust emission and fuel consumption of the internal combustion engine are corrected. The control parameters are corrected so as to give priority to the improvement of the rate.

−解決手段−
具体的に、本発明は、内燃機関の過渡運転時、その運転過渡度に応じて制御パラメータを調整する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、排気エミッション及び燃料消費率が共に要求値を満たすように内燃機関の制御パラメータを適合させた状態で定常運転を実施した場合における筒内状態量の適合値情報である筒内状態量基準値(Xb)と、実際の内燃機関の運転状態における筒内状態量の情報である実筒内状態量(Xr)とから、上記適合された定常運転での筒内状態量に対する実際の内燃機関の運転状態における筒内状態量の偏差である状態量偏差(ΔX)を算出し、過去に算出された上記状態量偏差(ΔX)の平均値に対して、今回の状態量偏差(ΔX)をなまし演算により反映させることにより状態量偏差平均値(ΔXave)を算出し、予め規定されたテストモードで車両を走行させた場合におけるテストモードでの状態量偏差(ΔX)を、上記状態量偏差(ΔX)の算出動作と同様にして求め、これを状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)として設定し、上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)に対する上記状態量偏差平均値(ΔXave)の比、または、上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)と上記状態量偏差平均値(ΔXave)との偏差によって、運転者の運転過渡度を学習していき、この学習された運転者の運転過渡度に応じて上記制御パラメータを調整する構成としている。
-Solution-
Specifically, the present invention presupposes a control apparatus for an internal combustion engine that adjusts control parameters according to the degree of transient operation during transient operation of the internal combustion engine. Information on the value of the in-cylinder state quantity when the steady state operation is performed with the control parameters of the internal combustion engine adapted so that the exhaust emission and the fuel consumption rate both satisfy the required values. The in-cylinder state in the above-mentioned adapted steady operation from a certain in-cylinder state quantity reference value (Xb) and the actual in-cylinder state quantity (Xr) that is information of the in-cylinder state quantity in the actual operating state of the internal combustion engine A state quantity deviation (ΔX) that is a deviation of the in-cylinder state quantity in the actual operating state of the internal combustion engine with respect to the quantity is calculated, and the current state is calculated with respect to the average value of the state quantity deviation (ΔX) calculated in the past The state quantity deviation average value (ΔXave) is calculated by reflecting the quantity deviation (ΔX) by the smoothing calculation, and the state quantity deviation (ΔX) in the test mode when the vehicle is driven in the predetermined test mode. Is obtained in the same manner as the operation for calculating the state quantity deviation (ΔX), is set as the state quantity change maximum reference value (ΔXb-ave), and the state with respect to the state quantity change maximum reference value (ΔXb-ave) is determined. The driver's driving transient degree is learned by the ratio of the quantity deviation average value (ΔXave) or the deviation between the state quantity change maximum reference value (ΔXb-ave) and the state quantity deviation average value (ΔXave) . The control parameter is adjusted in accordance with the learned driving transient level of the driver.

この特定事項により、内燃機関の運転状態が過渡である場合であって、その運転過渡度が比較的低い場合には、制御遅れは僅かであるため、状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)状態量偏差平均値(ΔXave)との差は小さく、これにより、運転者の運転過渡度は低いと認識される。例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み速度が低い場合が挙げられる。この場合、筒内状態量の目標値に対して実際の筒内状態量を早期に近付けることが可能な状況であり、内燃機関は失火などの燃焼状態の悪化は生じにくいため、内燃機関のロバスト性を確保しながらも、制御パラメータとしては、排気エミッションや燃料消費率の改善を優先する側の補正が可能となる。 Due to this specific matter, when the operation state of the internal combustion engine is transient and the operation transient degree is relatively low, the control delay is small, so the state quantity change maximum reference value (ΔXb-ave) And the state quantity deviation average value (ΔXave) are small, and it is recognized that the driving transient degree of the driver is low. For example, there is a case where the accelerator pedal is depressed at a low speed. In this case, the actual in-cylinder state quantity can be brought closer to the target value of the in-cylinder state quantity at an early stage, and the internal combustion engine is less susceptible to deterioration of the combustion state such as misfire. As a control parameter, it is possible to perform correction on the side giving priority to exhaust emission and improvement of the fuel consumption rate.

一方、内燃機関の運転状態が過渡である場合であって、その運転過渡度が比較的高い場合には、制御遅れが大きいため、状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)状態量偏差平均値(ΔXave)との差は大きく、これにより、運転者の運転過渡度は高いと認識される。例えば、運転者によるアクセルペダルの踏み込み速度が高い場合が挙げられる。この場合、筒内状態量の目標値に対して実際の筒内状態量は大きく乖離している状況であるので、失火などの燃焼状態の悪化が生じないように、内燃機関の制御パラメータとしては、ロバスト性を優先した補正が行われる。 On the other hand, when the operation state of the internal combustion engine is transient and the operation transient degree is relatively high, the control delay is large, so the state quantity change maximum reference value (ΔXb-ave) and the state quantity deviation average The difference from the value (ΔXave) is large, and it is recognized that the driver's driving transient is high. For example, there is a case where the accelerator pedal is depressed at a high speed. In this case, since the actual in-cylinder state quantity is greatly deviated from the target value of the in-cylinder state quantity, as a control parameter of the internal combustion engine, the deterioration of the combustion state such as misfire does not occur. Correction is performed with priority given to robustness.

このようにして、運転者の運転過渡度に応じた制御パラメータの調整が行われることで、制御パラメータを最適化でき、運転者の運転過渡度が高い場合であっても失火を招くことがなく、また、運転者の運転過渡度が低い場合には排気エミッションの改善や燃料消費率の改善を図ることが可能になる。
尚、一般に、規定された車両走行テストモード(例えば欧州におけるECモードや、日本におけるJC08モード等)は、平均的ユーザ(一般的な運転者)が車両を運転した場合の走行パターンでテストを行うものとなっている。つまり、平均的な過渡運転を模したものとなっている。このため、このテストモードで車両を走行させた場合の筒内状態量の変化に対して、実際の車両走行時の筒内状態量の変化を比較することで、状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)に対する状態量偏差平均値(ΔXave)の差を求めることができ、これによって、一般的な走行状態(平均的な運転過渡度)に対して実際の走行状態(実際の運転過渡度)を求めることとなり、運転過渡度の判定基準を確立することができる。
In this way, the control parameters are adjusted according to the driving transient of the driver, so that the control parameters can be optimized, and even if the driving transient of the driver is high, no misfire is caused. In addition, when the driver's driving transient is low, it is possible to improve exhaust emission and improve the fuel consumption rate.
In general, a specified vehicle running test mode (for example, EC mode in Europe, JC08 mode in Japan, etc.) is tested with a running pattern when an average user (a general driver) drives the vehicle. It has become a thing. That is, it simulates average transient operation. For this reason, the state quantity change maximum reference value (ΔXb) is obtained by comparing the change in the in-cylinder state quantity during the actual vehicle travel with the change in the in-cylinder state quantity when the vehicle is driven in this test mode. -ave) can be obtained as a difference of the state quantity deviation average value (ΔXave), so that the actual running state (actual driving transient) with respect to the general running state (average driving transient) Therefore, it is possible to establish the criteria for determining the operation transient.

上記制御パラメータを筒内酸素濃度とした場合の具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、上記学習された運転者の運転過渡度に応じて制御パラメータとしての筒内酸素濃度を補正する。 Specific configurations in the case where the control parameter is the in-cylinder oxygen concentration include the following. That is, the in-cylinder oxygen concentration as a control parameter is corrected according to the learned driving transient level of the driver.

この場合、上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)に対する上記状態量偏差平均値(ΔXave)の比が「1」未満である場合、または、上記状態量偏差平均値(ΔXave)から上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)を減算した値が「0」未満である場合には、その値が小さいほど、制御パラメータとしての筒内酸素濃度を低くするよう補正する。 In this case, when the ratio of the state quantity deviation average value (ΔXave) to the state quantity change maximum reference value (ΔXb-ave) is less than “1”, or from the state quantity deviation average value (ΔXave) , the state When the value obtained by subtracting the maximum amount change reference value (ΔXb-ave) is less than “0”, the smaller the value, the lower the in-cylinder oxygen concentration as the control parameter is corrected.

これによれば、運転者の運転過渡度が低いほど、筒内酸素濃度は低く設定され、排気エミッションの改善(特に、NOx排出量の削減)が図れる方向への補正量が大きくなっていくことになる。これにより、運転者の運転過渡度に応じた最適な筒内酸素濃度の調整を実現することができる。   According to this, as the driver's driving transient is lower, the in-cylinder oxygen concentration is set lower, and the correction amount in the direction in which the exhaust emission can be improved (particularly, the reduction of NOx emissions) becomes larger. become. Thereby, the optimal adjustment of the in-cylinder oxygen concentration according to the driving transient degree of the driver can be realized.

一方、上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)に対する上記状態量偏差平均値(ΔXave)の比が「1」以上である場合、または、上記状態量偏差平均値(ΔXave)から上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)を減算した値が「0」以上である場合には、その値が大きくなっても、制御パラメータとしての筒内酸素濃度を、排気エミッションが規制値を満たす一定の値に維持する。 On the other hand, when the ratio of the state quantity deviation average value (ΔXave) to the state quantity change maximum reference value (ΔXb-ave) is “1” or more, or from the state quantity deviation average value (ΔXave) , the state quantity When the value obtained by subtracting the maximum change reference value (ΔXb-ave) is equal to or greater than “0”, the in-cylinder oxygen concentration as the control parameter is constant so that the exhaust emission satisfies the regulation value even if the value increases. Keep the value of.

これは、運転者の運転過渡度が高い場合に、その運転過渡度が高いほど筒内酸素濃度を高くしてしまうと、燃料消費率は改善されるものの、NOx排出量が規制値を超えてしまう可能性があるので、これを回避するためである。つまり、運転者の運転過渡度が高い場合には、NOx排出量を規制値未満に抑えながらも、可能な限り燃料消費率の改善が図れるようにしている。   This is because if the in-cylinder oxygen concentration is increased as the driving transient is high, the fuel consumption rate is improved, but the NOx emission exceeds the regulation value. This is to avoid this. That is, when the driver's driving transient is high, the fuel consumption rate can be improved as much as possible while keeping the NOx emission amount below the regulation value.

上記制御パラメータを燃料着火時期とした場合の具体的な構成としては以下のものが挙げられる。つまり、上記学習された運転者の運転過渡度に応じて制御パラメータとしての燃料着火時期を補正する。 Specific configurations when the control parameter is the fuel ignition timing include the following. That is, the fuel ignition timing as a control parameter is corrected according to the learned driving transient level of the driver.

この場合、上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)に対する上記状態量偏差平均値(ΔXave)の比が「1」未満である場合、または、上記状態量偏差平均値(ΔXave)から上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)を減算した値が「0」未満である場合には、その値が小さいほど、制御パラメータとしての燃料着火時期を進角側に補正する。 In this case, when the ratio of the state quantity deviation average value (ΔXave) to the state quantity change maximum reference value (ΔXb-ave) is less than “1”, or from the state quantity deviation average value (ΔXave) , the state When the value obtained by subtracting the maximum reference value (ΔXb-ave) of the amount change is less than “0”, the smaller the value is, the more the fuel ignition timing as the control parameter is corrected to the advance side.

これによれば、運転者の運転過渡度が低いほど、燃料着火時期は進角側に設定され、燃料消費率の改善が図れる方向への補正量が大きくなっていくことになる。これにより、運転者の運転過渡度に応じた最適な燃料着火時期の調整を実現することができる。   According to this, as the driver's driving transient is lower, the fuel ignition timing is set to the advance side, and the correction amount in the direction in which the fuel consumption rate can be improved increases. Thereby, adjustment of the optimal fuel ignition timing according to the driving | running | working transient degree of a driver | operator is realizable.

一方、上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)に対する上記状態量偏差平均値(ΔXave)の比が「1」以上である場合、または、上記状態量偏差平均値(ΔXave)から上記状態量変化最大基準値(ΔXb-ave)を減算した値が「0」以上である場合には、その値が大きくなっても、制御パラメータとしての燃料着火時期を、排気エミッションが規制値を満たす一定の値、または、要求出力を満たす一定の値に維持する。 On the other hand, when the ratio of the state quantity deviation average value (ΔXave) to the state quantity change maximum reference value (ΔXb-ave) is “1” or more, or from the state quantity deviation average value (ΔXave) , the state quantity When the value obtained by subtracting the maximum change reference value (ΔXb-ave) is equal to or greater than “0”, the fuel ignition timing as a control parameter is set to a constant value that satisfies the regulation value even when the value increases. Value or a constant value that satisfies the required output.

これは、運転者の運転過渡度が高い場合に、その運転過渡度が高いほど燃料着火時期を遅角側に移行させてしまうと、着火遅れに伴う燃焼の悪化を招き、排気エミッションの悪化を招いたり、要求出力が得られなかったりしてしまう可能性があるので、これを回避するためである。   This is because if the driver's driving transient is high, the higher the driving transient, the more the fuel ignition timing shifts to the retarded side, which leads to deterioration of combustion due to the ignition delay and deterioration of exhaust emission. In order to avoid this, there is a possibility of inviting or failing to obtain the required output.

また、上記筒内状態量としては、筒内圧力、筒内温度、筒内酸素濃度のうちの少なくとも一つである。   The in-cylinder state quantity is at least one of in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, and in-cylinder oxygen concentration.

内燃機関の運転状態が過渡であった場合には、制御遅れ分だけ、定常運転時における筒内状態量(筒内圧力、筒内温度、筒内酸素濃度のうちの少なくとも一つ)に対して実際の筒内状態量が乖離することになり(例えば、EGRバルブの開度制御に遅れが生じた場合には筒内酸素濃度に乖離が生じることになり)、この乖離量を検知することで、現在の内燃機関の運転状態が定常運転であるのか過渡運転であるのか、また、過渡運転である場合にはその過渡運転の程度(運転過渡度)を判別することができる。つまり、筒内状態量の比較によって状態量偏差平均値(ΔXave)を算出でき、単にアクセル開度の検出値等といった絶対量のみで運転過渡度を認識する場合に比べて、より高い精度で運転過渡度を認識することが可能となる。 When the operating state of the internal combustion engine is transient, the amount of in-cylinder state during steady operation (at least one of in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, and in-cylinder oxygen concentration) by the amount of control delay The actual in-cylinder state amount will deviate (for example, if there is a delay in the opening control of the EGR valve, the in-cylinder oxygen concentration will deviate). By detecting this deviation amount, Whether the current operation state of the internal combustion engine is a steady operation or a transient operation, and if it is a transient operation, the degree of the transient operation (operation transient degree) can be determined. That is, the state quantity deviation average value (ΔXave) can be calculated by comparing the in-cylinder state quantity, and the driving transient can be calculated with higher accuracy than when only the absolute amount such as the detected value of the accelerator opening is recognized. It becomes possible to recognize the degree of transient.

本発明では、内燃機関の運転状態における筒内状態量に基づいて求められた状態量偏差平均値と、筒内状態量の基準値として規定された状態量変化最大基準値との比較によって運転者の運転過渡度を認識し、この認識された運転者の運転過渡度に応じて制御パラメータを調整している。このため、制御パラメータを最適化でき、失火を招くことがなく、且つ排気エミッションの改善や燃料消費率の改善を図ることが可能になる。 In the present invention, the driver is compared by comparing the state quantity deviation average value obtained based on the in-cylinder state quantity in the operating state of the internal combustion engine and the state quantity change maximum reference value defined as the reference value of the in-cylinder state quantity. And the control parameter is adjusted according to the recognized driver's driving transient. For this reason, the control parameters can be optimized, no misfire is caused, and the exhaust emission and the fuel consumption rate can be improved.

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. 燃焼室内での燃焼形態の概略を説明するための吸排気系及び燃焼室の模式図である。It is a schematic diagram of the intake / exhaust system and the combustion chamber for explaining the outline of the combustion mode in the combustion chamber. 燃料噴射時における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 a combustion chamber at the time of fuel injection and its peripheral part. 燃料噴射時における燃焼室の平面図である。It is a top view of the combustion chamber at the time of fuel injection. 運転過渡度判定動作の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of driving | running | working transient degree determination operation | movement. 過渡運転時におけるアクセル開度の変化、目標酸素濃度の変化及び実酸素濃度の変化を示すタイミングチャート図であって、図8(a)はアクセル開度の変化速度が比較的低い場合を、図8(b)はアクセル開度の変化速度が比較的高い場合をそれぞれ示す図である。FIG. 8A is a timing chart showing a change in accelerator opening, a change in target oxygen concentration, and a change in actual oxygen concentration during transient operation, and FIG. 8A shows a case where the change speed of the accelerator opening is relatively low. 8 (b) is a diagram showing a case where the change rate of the accelerator opening is relatively high. 第1実施形態における筒内酸素濃度補正動作の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of the cylinder oxygen concentration correction | amendment operation | movement in 1st Embodiment. 第1実施形態において、状態量変化最大基準値ΔXb-aveに対する状態量偏差平均値ΔXaveの比として運転者過渡度Rtを求めた場合に採用される酸素濃度目標補正値マップを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an oxygen concentration target correction value map that is employed when the driver transient degree Rt is obtained as the ratio of the state quantity deviation average value ΔXave to the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave in the first embodiment. 第1実施形態において、状態量変化最大基準値ΔXb-aveと状態量偏差平均値ΔXaveとの差として運転者過渡度Rtを求めた場合に採用される酸素濃度目標補正値マップを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an oxygen concentration target correction value map that is employed when the driver transient degree Rt is obtained as the difference between the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave and the state quantity deviation average value ΔXave in the first embodiment. . 第2実施形態における制御パラメータ補正動作の手順を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the procedure of the control parameter correction | amendment operation | movement in 2nd Embodiment. 第2実施形態において、状態量変化最大基準値ΔXb-aveに対する状態量偏差平均値ΔXaveの比として運転者過渡度Rtを求めた場合に採用される着火時期目標補正値マップを示す図である。In a 2nd embodiment, it is a figure showing ignition timing target amendment value map adopted when driver transient Rt is calculated as a ratio of state quantity deviation average value deltaXave with state quantity change maximum reference value deltaXb-ave. 第2実施形態において、状態量変化最大基準値ΔXb-aveと状態量偏差平均値ΔXaveとの差として運転者過渡度Rtを求めた場合に採用される着火時期目標補正値マップを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an ignition timing target correction value map that is employed when the driver transient degree Rt is obtained as the difference between the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave and the state quantity deviation average value ΔXave in the second embodiment. . 第2実施形態におけるNOx排出量及び燃料消費率の変化を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the change of NOx discharge | emission amount and fuel consumption rate in 2nd Embodiment.

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. Further, 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、及び、筒内圧力を検出する筒内圧センサ4A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. A crank position sensor 40 that outputs a detection signal (pulse) every time the (crankshaft) rotates by a certain angle, an in-cylinder pressure sensor 4A that detects in-cylinder pressure, and the like are connected.

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、EGRバルブ81、及び、上記ターボチャージャ5の可変ノズルベーン機構(可変ノズルベーンの開度を調整するアクチュエータ)54も接続されている。   On the other hand, the output interface 106 includes 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 variable nozzle vane mechanism of the turbocharger 5 (the opening degree of the variable nozzle vane). Is also connected.

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.

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.

−燃焼形態の概略説明−
次に、本実施形態に係るエンジン1における燃焼室3内での燃焼形態の概略について説明する。
-Outline of combustion mode-
Next, the outline of the combustion mode in the combustion chamber 3 in the engine 1 according to the present embodiment will be described.

図4は、エンジン1の一つの気筒に対して吸気マニホールド63及び吸気ポート15aを経てガス(空気)が吸入され、燃焼室3内へインジェクタ23からの燃料噴射によって燃焼が行われると共に、その燃焼後のガスが排気ポート71を経て排気マニホールド72へ排出される様子を模式的に示した図である。   In FIG. 4, gas (air) is sucked into one cylinder of the engine 1 through the intake manifold 63 and the intake port 15 a, and combustion is performed by fuel injection from the injector 23 into the combustion chamber 3. FIG. 6 is a diagram schematically showing how the subsequent gas is discharged to the exhaust manifold 72 through the exhaust port 71.

この図4に示すように、気筒内に吸入されるガスには、吸気管64からスロットルバルブ62を介して吸入された新気と、上記EGRバルブ81が開弁された場合にEGR通路8から吸入されるEGRガスとが含まれる。吸入される新気量(質量)と吸入されるEGRガス量(質量)との和に対するEGRガス量の割合(即ち、EGR率)は、運転状態に応じて上記ECU100により適宜制御されるEGRバルブ81の開度に応じて変化する。   As shown in FIG. 4, the gas sucked into the cylinder includes fresh air sucked from the intake pipe 64 through the throttle valve 62 and from the EGR passage 8 when the EGR valve 81 is opened. Inhaled EGR gas is included. The ratio of the amount of EGR gas to the sum of the amount of fresh air (mass) to be sucked and the amount of mass of EGR (mass) to be sucked (that is, the EGR rate) is appropriately controlled by the ECU 100 according to the operating state. It changes according to the opening degree of 81.

このようにして気筒内に吸入された新気及びEGRガスは、吸気行程において開弁している吸気バルブ16を介し、ピストン13(図4では図示省略)の下降に伴って気筒内に吸入されて筒内ガスとなる。この筒内ガスは、エンジン1の運転状態に応じて決定されるバルブ閉弁時にて吸気バルブ16が閉弁することにより筒内に密閉され(筒内ガスの閉じ込め状態)、その後の圧縮行程においてピストン13の上昇に伴って圧縮される。そして、ピストン13が上死点近傍に達すると、上述したECU100による噴射量制御によって所定時間だけインジェクタ23が開弁されることで燃料を燃焼室3内に直接噴射する。具体的には、ピストン13が上死点に達する前に上記パイロット噴射が実行され、燃料噴射が一旦停止された後、所定のインターバルを経て、ピストン13が上死点近傍に達した時点で上記メイン噴射が実行されることになる。   The fresh air and EGR gas sucked into the cylinder in this way are sucked into the cylinder as the piston 13 (not shown in FIG. 4) descends via the intake valve 16 which is opened in the intake stroke. It becomes in-cylinder gas. This in-cylinder gas is sealed in the cylinder by closing the intake valve 16 when the valve is determined according to the operating state of the engine 1 (in-cylinder gas confinement state), and in the subsequent compression stroke The piston 13 is compressed as the piston 13 moves up. When the piston 13 reaches the vicinity of the top dead center, the injector 23 is opened for a predetermined time by the injection amount control by the ECU 100 described above, so that the fuel is directly injected into the combustion chamber 3. Specifically, the pilot injection is performed before the piston 13 reaches the top dead center, and after the fuel injection is temporarily stopped, the piston 13 reaches the vicinity of the top dead center after a predetermined interval. Main injection will be executed.

図5は、この燃料噴射時における燃焼室3及びその周辺部を示す断面図であり、図6は、この燃料噴射時における燃焼室3の平面図(ピストン13の上面を示す図)である。図6に示すように、本実施形態に係るエンジン1のインジェクタ23には、周方向に亘って等間隔に8個の噴孔が設けられており、これら噴孔からそれぞれ均等に燃料が噴射されるようになっている。尚、この噴孔数としては8個に限るものではない。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the combustion chamber 3 and its peripheral portion at the time of fuel injection, and FIG. 6 is a plan view of the combustion chamber 3 at the time of fuel injection (a view showing the upper surface of the piston 13). As shown in FIG. 6, the injector 23 of the engine 1 according to the present embodiment is provided with eight injection holes at equal intervals in the circumferential direction, and fuel is injected equally from these injection holes. It has become so. The number of nozzle holes is not limited to eight.

そして、この各噴孔から噴射された燃料の噴霧A,A,…は略円錐状に拡散していく。また、各噴孔からの燃料噴射(上記パイロット噴射やメイン噴射)は、ピストン13が圧縮上死点近傍に達した時点で行われるため、図5に示すように、各燃料の噴霧A,A,…は上記キャビティ13b内で拡散していくことになる。   The fuel sprays A, A,... Injected from the nozzle holes diffuse in a substantially conical shape. In addition, since fuel injection from each nozzle hole (the pilot injection and main injection) is performed when the piston 13 reaches the vicinity of the compression top dead center, as shown in FIG. ,... Diffuses in the cavity 13b.

このように、インジェクタ23に形成されている各噴孔から噴射された燃料の噴霧A,A,…は、時間の経過に伴って筒内ガスと混ざり合いながら混合気となって筒内においてそれぞれ円錐状に拡散していき、自己着火によって燃焼する。つまり、この各燃料の噴霧A,A,…は、それぞれ筒内ガスと共に略円錐状の燃焼場を形成し、その燃焼場(本実施形態では8箇所の燃焼場)でそれぞれ燃焼が開始されることになる。   As described above, the fuel sprays A, A,... Injected from the respective injection holes formed in the injector 23 are mixed with the in-cylinder gas with the passage of time and become air-fuel mixtures in the cylinder. It diffuses in a conical shape and burns by self-ignition. That is, each of the fuel sprays A, A,... Forms a substantially conical combustion field together with the in-cylinder gas, and combustion is started in each of the combustion fields (eight combustion fields in this embodiment). It will be.

そして、この燃焼により発生したエネルギは、ピストン13を下死点に向かって押し下げるための運動エネルギ(エンジン出力となるエネルギ)、燃焼室3内を温度上昇させる熱エネルギ、シリンダブロック11やシリンダヘッド15を経て外部(例えば冷却水)に放熱される熱エネルギとなる。   The energy generated by this combustion is kinetic energy for pushing down the piston 13 toward the bottom dead center (energy serving as engine output), thermal energy for raising the temperature in the combustion chamber 3, cylinder block 11 and cylinder head 15 It becomes the heat energy radiated to the outside (for example, cooling water) through.

そして、燃焼後の筒内ガスは、排気行程において開弁する排気バルブ17を介し、ピストン13の上昇に伴って排気ポート71及び排気マニホールド72へ排出されて排ガスとなる。   The in-cylinder gas after combustion is discharged to the exhaust port 71 and the exhaust manifold 72 as the piston 13 rises through the exhaust valve 17 that opens in the exhaust stroke, and becomes exhaust gas.

−運転過渡度学習制御−
次に、本実施形態の特徴とする制御である運転過渡度学習制御について説明する。この運転過渡度学習制御は、車両を運転している運転者の運転特性(過渡運転時におけるアクセルペダルの踏み込み速度;運転過渡度)を学習し、その学習結果に応じてエンジン1の制御パラメータ(筒内酸素濃度や燃料着火時期など)を制御するものである。
-Driving transient learning control-
Next, the driving transient learning control which is the characteristic feature of this embodiment will be described. This driving transient learning control learns the driving characteristics of the driver who is driving the vehicle (accelerator pedal depression speed during transient driving; driving transient) and controls the engine 1 control parameters ( In-cylinder oxygen concentration, fuel ignition timing, etc.) are controlled.

この運転過渡度学習制御では、車両を運転している運転者の運転特性(運転過渡度)を判定するための「運転過渡度判定動作」と、その判定された運転過渡度に応じてエンジン1の制御パラメータの制御値を補正する「制御パラメータ補正動作」とが行われる。以下、それぞれの動作について説明する。   In this driving transient learning control, the “driving transient determination operation” for determining the driving characteristics (driving transient) of the driver who is driving the vehicle, and the engine 1 according to the determined driving transient. A “control parameter correction operation” for correcting the control value of the control parameter is performed. Hereinafter, each operation will be described.

(運転過渡度判定動作)
先ず、運転過渡度判定動作について説明する。この運転過渡度判定動作の手順としては、図7に示すように、「筒内状態量基準値Xb」の読み込み動作(ステップST1)、「実筒内状態量Xr」の検知動作(ステップST2)、「状態量偏差ΔX」の算出動作(ステップST3)、「状態量偏差平均値ΔXave」の算出動作(ステップST4)、「状態量変化最大基準値ΔXb-ave」の読み込み動作(ステップST5)、「運転者過渡度Rt(本発明でいう運転者の運転過渡度)」の算出動作(ステップST6)が順に行われる。この運転過渡度判定動作はエンジン1の始動後、所定時間間隔毎または所定クランク回転角度毎に実行される。以下、各動作について順に説明する。
(Operation transient judgment operation)
First, the operation transient determination operation will be described. As shown in FIG. 7, the procedure for determining the operation transient degree is as follows: “In-cylinder state quantity reference value Xb” reading operation (step ST1), “actual in-cylinder state quantity Xr” detection operation (step ST2) , “State quantity deviation ΔX” calculation operation (step ST3), “state quantity deviation average value ΔXav e” calculation operation (step ST4), “state quantity change maximum reference value ΔXb-ave reading operation (step ST5) ), “Driver Transient Rt (Driver Transient Transient in the Present Invention)” is calculated (step ST6) in order. This operation transient degree determination operation is executed at predetermined time intervals or predetermined crank rotation angles after the engine 1 is started. Hereinafter, each operation will be described in order.

<筒内状態量基準値Xbの読み込み動作>
上記筒内状態量基準値Xbは、エンジン1の定常運転時における筒内状態量としての筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成(酸素濃度)の適合値情報である。これら情報は、シャシダイナモメータやエンジンベンチ試験器等の車両試験器による実際のエンジン運転状態において、要求エンジン回転数及びエンジン負荷に応じた各種の定常運転(エンジン回転数及びエンジン負荷を略一定に維持した状態での運転)を実施し、これら定常運転でのエンジン1の各種制御パラメータ(燃料噴射量、燃料噴射タイミング、燃料噴射圧力、EGR率など)を適合させた際に取得される筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成の情報である。また、コンピュータシミュレーションによって各定常運転での適合状態における筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成の情報であってもよい。
<In-cylinder state quantity reference value Xb reading operation>
The in-cylinder state quantity reference value Xb is adaptive value information of the in-cylinder pressure, the in-cylinder temperature, and the in-cylinder gas composition (oxygen concentration) as the in-cylinder state quantity during the steady operation of the engine 1. This information is based on various steady-state operations according to the required engine speed and the engine load (the engine speed and the engine load are substantially constant) in the actual engine operating state by a vehicle tester such as a chassis dynamometer or an engine bench tester. In-cylinder acquired when various control parameters (fuel injection amount, fuel injection timing, fuel injection pressure, EGR rate, etc.) of the engine 1 in the steady operation are adapted. Pressure, temperature in the cylinder, and gas composition in the cylinder. Further, it may be information on the pressure in the cylinder, the temperature in the cylinder, and the gas composition in the cylinder in the conforming state in each steady operation by computer simulation.

より具体的には、排気エミッションや燃料消費率が共に要求値を満たすようにエンジン1の各種制御パラメータを適合させた状態で定常運転を実施し、その運転状態において、ピストン13が圧縮上死点(TDC;Top Dead Center)に達した時点での筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成(酸素濃度)を計測または推定することによって、これら値に基づいた筒内状態量基準値Xbが取得されることになる。この筒内状態量基準値Xbとしては、上記筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成のそれぞれについて個別の筒内状態量基準値Xbを求めるようにしてもよいし、これら筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成の情報のうちの2つ又は全てから所定の演算式や予め作成されたマップ等を用いて定常運転毎に一つの筒内状態量基準値Xbを求めるようにしてもよい。尚、筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成のそれぞれについて個別の筒内状態量基準値Xbを求める場合には、後述する各値の算出動作及び読み込み動作においても筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成のそれぞれについて個別に行われることになる。   More specifically, steady operation is performed in a state where various control parameters of the engine 1 are adapted so that the exhaust emission and the fuel consumption rate both satisfy the required values, and in that operating state, the piston 13 is compression top dead center. In-cylinder state quantity reference based on these values by measuring or estimating in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, and in-cylinder gas composition (oxygen concentration) when (TDC; Top Dead Center) is reached. The value Xb is acquired. As the in-cylinder state quantity reference value Xb, individual in-cylinder state quantity reference values Xb may be obtained for each of the pressure in the cylinder, the temperature in the cylinder, and the gas composition in the cylinder. One in-cylinder state quantity reference value for each steady operation using a predetermined calculation formula or a map created in advance from two or all of the information on the pressure in the cylinder, the temperature in the cylinder, and the gas composition in the cylinder Xb may be obtained. In the case of obtaining individual in-cylinder state quantity reference values Xb for the in-cylinder pressure, the in-cylinder temperature, and the in-cylinder gas composition, the in-cylinder state calculation value and the reading operation described later are also included in the in-cylinder state amount reference value Xb. The pressure, the temperature in the cylinder, and the gas composition in the cylinder are individually performed.

また、これら情報(筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成)を計測または推定するタイミングとしては、上記ピストン13が圧縮上死点に達した時点に限らず、インジェクタ23から燃料噴射が開始された時点や吸気バルブ16が開弁状態から閉弁状態となった時点(筒内ガスが閉じ込め状態となった時点)であってもよい。これら筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成を計測または推定する手法としては従来から周知の手法が採用可能である。例えば、各種センサからの検知信号に基づいて計測したり、または、検出された吸入空気量、制御指示値に応じた燃料噴射量、エンジン1の諸元である圧縮比等から推定される。   The timing for measuring or estimating the information (in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, in-cylinder gas composition) is not limited to the point in time when the piston 13 reaches the compression top dead center. It may be the time when injection is started or the time when the intake valve 16 changes from the open state to the closed state (the time when the in-cylinder gas becomes confined). As a technique for measuring or estimating the pressure in the cylinder, the temperature in the cylinder, and the gas composition in the cylinder, conventionally known techniques can be employed. For example, it is measured based on detection signals from various sensors, or is estimated from the detected intake air amount, the fuel injection amount according to the control instruction value, the compression ratio that is the specification of the engine 1, and the like.

これら計測または推定される筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成は、筒内で燃焼が開始されると、その燃焼の影響を受けて大きく変化してしまうため、各種の定常運転に対して共通した指標として筒内状態量基準値Xbを扱うためには、燃焼の影響を受けていないガス状態での値としてこの筒内状態量基準値Xbを求めることが好ましい。このため、この筒内状態量基準値Xbは、未だ燃料の燃焼が開始されていない時点、または、燃料の燃焼がなされないと仮定して取得するものとする。例えばピストン13が圧縮上死点に達した時点を情報の取得タイミングとする場合には、このピストン13が圧縮上死点に達した時点で燃料の燃焼が開始されていない状態で各情報を取得するか、または、ピストン13が圧縮上死点に達した時点で燃料の燃焼(例えばパイロット噴射で噴射された燃料の燃焼)が開始されていないと仮定した状態(吸入空気量、燃料噴射量、圧縮比等から、ピストン13が圧縮上死点に達した時点での筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成を推定すること)で各情報を取得することになる。また、インジェクタ23からの燃料噴射開始時期を情報の取得タイミングとする場合には、同一燃焼行程において先行する燃料噴射または燃料の燃焼がなされていないことが条件となる。例えばメイン噴射に先立ってパイロット噴射が実行される場合には、このパイロット噴射の開始時点がこの情報の取得タイミングとして設定され、パイロット噴射が実行されない場合には、メイン噴射の開始時点がこの情報の取得タイミングとして設定されることになる。また、パイロット噴射が実行される場合であっても、このパイロット噴射による燃焼がされないと仮定してメイン噴射の開始時点での筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成を推定するようにしてもよい。   These measured or estimated in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, and in-cylinder gas composition change greatly under the influence of combustion when combustion is started in the cylinder. In order to handle the in-cylinder state quantity reference value Xb as an index common to the operation, it is preferable to obtain the in-cylinder state quantity reference value Xb as a value in a gas state not affected by combustion. For this reason, this in-cylinder state quantity reference value Xb is obtained when fuel combustion has not yet started, or on the assumption that fuel combustion is not performed. For example, when the time when the piston 13 reaches the compression top dead center is set as the information acquisition timing, each information is acquired in a state where the combustion of the fuel is not started when the piston 13 reaches the compression top dead center. Or when it is assumed that combustion of fuel (for example, combustion of fuel injected by pilot injection) has not started when the piston 13 reaches compression top dead center (intake air amount, fuel injection amount, Each information is acquired by estimating the pressure in the cylinder, the temperature in the cylinder, and the gas composition in the cylinder when the piston 13 reaches the compression top dead center from the compression ratio or the like. Further, when the fuel injection start timing from the injector 23 is set as the information acquisition timing, it is a condition that the preceding fuel injection or fuel combustion is not performed in the same combustion stroke. For example, when pilot injection is executed prior to main injection, the start time of this pilot injection is set as the acquisition timing of this information, and when pilot injection is not executed, the start time of main injection is It will be set as the acquisition timing. Further, even when pilot injection is executed, the pressure in the cylinder, the temperature in the cylinder, and the gas composition in the cylinder at the start of the main injection are estimated on the assumption that combustion by the pilot injection is not performed. You may do it.

そして、これら情報(筒内状態量基準値Xbである筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成の情報)は予め上記ROM102に記憶されている。従って、この筒内状態量基準値Xbの読み込み動作では、エンジン1の運転時において、現在の運転状態(要求回転数及びエンジン負荷により決定される運転状態)に合致した定常運転時の情報を上記ROM102から読み出すことになる。つまり、現在の運転状態(要求回転数及びエンジン負荷により決定される運転状態)が定常運転状態であると仮定した場合の情報が上記ROM102から読み出されることになる。具体的には、現在のエンジン回転数を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すると共に、現在のアクセル開度(エンジン負荷に相当)を上記アクセル開度センサ47から検出し、これらエンジン回転数及びアクセル開度での定常運転時における筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成が上記筒内状態量基準値XbとしてROM102から読み出されることになる。   These pieces of information (in-cylinder state quantity reference value Xb in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, in-cylinder gas composition information) are stored in the ROM 102 in advance. Therefore, in the operation of reading the in-cylinder state quantity reference value Xb, the information on the steady operation that matches the current operation state (the operation state determined by the required rotational speed and the engine load) during the operation of the engine 1 is described above. The data is read from the ROM 102. That is, information on the assumption that the current operation state (the operation state determined by the required rotation speed and the engine load) is a steady operation state is read from the ROM 102. Specifically, the current engine speed is calculated based on the detected value of the crank position sensor 40, and the current accelerator opening (corresponding to the engine load) is detected from the accelerator opening sensor 47, and these engines are detected. The in-cylinder pressure, the in-cylinder temperature, and the in-cylinder gas composition are read from the ROM 102 as the in-cylinder state quantity reference value Xb during steady operation at the rotational speed and the accelerator opening.

尚、上記筒内状態量基準値Xbとしては、筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成の全ての情報に限らず、これら情報のうち一つまたは二つであってもよい。   The in-cylinder state quantity reference value Xb is not limited to all information on the in-cylinder pressure, the in-cylinder temperature, and the in-cylinder gas composition, and may be one or two of these pieces of information. .

<実筒内状態量Xrの検知動作>
上記実筒内状態量Xrは、実際のエンジン1の運転状態における筒内状態量としての筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成(酸素濃度)の情報である。これら情報は、各種センサからの検知信号から検知されたり、または、吸入空気量、燃料噴射量、圧縮比等から推定される。例えば、筒内の圧力は、上記筒内圧センサ4Aの検知信号や、吸気圧センサ48の検知信号及び圧縮比等に基づいて算出される。また、筒内の温度は、上記吸気温センサ49の検知信号及び圧縮比等に基づいて算出される。更に、筒内のガス組成は、エアフローメータ43により検出される吸入空気量やEGRマップに従って設定される現在のEGRバルブ81の開度に基づいて算出される。また、特開2009−30453号公報に開示されているような酸素濃度推定手法を用いるようにしてもよい。また、その他の周知の手法によって筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成を計測または推定するようにしてもよい。
<Detection Operation of Actual In-Cylinder State Quantity Xr>
The actual in-cylinder state quantity Xr is information on the in-cylinder pressure, the in-cylinder temperature, and the in-cylinder gas composition (oxygen concentration) as the in-cylinder state quantity in the actual operating state of the engine 1. These pieces of information are detected from detection signals from various sensors, or estimated from intake air amount, fuel injection amount, compression ratio, and the like. For example, the in-cylinder pressure is calculated based on the detection signal of the in-cylinder pressure sensor 4A, the detection signal of the intake pressure sensor 48, the compression ratio, and the like. The temperature in the cylinder is calculated based on the detection signal of the intake air temperature sensor 49 and the compression ratio. Further, the gas composition in the cylinder is calculated based on the intake air amount detected by the air flow meter 43 and the current opening degree of the EGR valve 81 set according to the EGR map. Moreover, you may make it use the oxygen concentration estimation method as disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-30453. Further, the pressure in the cylinder, the temperature in the cylinder, and the gas composition in the cylinder may be measured or estimated by other known methods.

この情報の取得タイミングとしては、上述した筒内状態量基準値Xbの取得タイミングと一致している。つまり、筒内状態量基準値Xbの取得タイミングが、ピストン13が圧縮上死点に達した時点であった場合には、実筒内状態量Xrの取得タイミングも、ピストン13が圧縮上死点に達した時点とする。また、筒内状態量基準値Xbの取得タイミングが、インジェクタ23から燃料噴射が開始された時点であった場合には、実筒内状態量Xrの取得タイミングも、インジェクタ23から燃料噴射が開始された時点とする。更に、筒内状態量基準値Xbの取得タイミングが、吸気バルブ16が開弁状態から閉弁状態となった時点であった場合には、実筒内状態量Xrの取得タイミングも、吸気バルブ16が開弁状態から閉弁状態となった時点とする。   The acquisition timing of this information coincides with the acquisition timing of the in-cylinder state quantity reference value Xb described above. That is, when the acquisition timing of the in-cylinder state quantity reference value Xb is the time when the piston 13 reaches the compression top dead center, the acquisition timing of the actual in-cylinder state quantity Xr is also the compression top dead center of the piston 13. When the time is reached. When the acquisition timing of the in-cylinder state quantity reference value Xb is the time when fuel injection is started from the injector 23, the acquisition timing of the actual in-cylinder state quantity Xr is also started from the injector 23. And when Further, when the acquisition timing of the in-cylinder state quantity reference value Xb is the time when the intake valve 16 changes from the open state to the closed state, the acquisition timing of the actual in-cylinder state quantity Xr is also the intake valve 16. Is the time when the valve is opened from the open state.

また、その他の情報の取得タイミングとしては、メイン噴射で噴射された燃料の着火時期であってもよい。この場合も、同一燃焼行程において、このメイン噴射で噴射された燃料の着火時期よりも先行する燃料噴射または燃料の燃焼がなされていないことが条件となる。また、メイン噴射を多段噴射とする場合には、最も進角側の第1メイン噴射で噴射された燃料の着火時期となる。この場合も、同一燃焼行程において、この第1メイン噴射で噴射された燃料の着火時期よりも先行する燃料噴射または燃料の燃焼がなされていないことが条件となる。このように、先行する燃料の燃焼等の影響を排除することで、筒内ガス状態として純粋に過渡を判断することが可能となる。   The other information acquisition timing may be the ignition timing of the fuel injected in the main injection. Also in this case, it is a condition that fuel injection or fuel combustion preceding the ignition timing of the fuel injected in the main injection is not performed in the same combustion stroke. Further, when the main injection is multistage injection, it is the ignition timing of the fuel injected by the first main injection on the most advanced side. In this case as well, it is a condition that fuel injection or fuel combustion preceding the ignition timing of the fuel injected in the first main injection is not performed in the same combustion stroke. In this way, by eliminating the influence of the preceding fuel combustion or the like, it is possible to purely determine the transient as the in-cylinder gas state.

尚、上記筒内圧センサ4Aの設置が困難な場合や十分な検出精度が得られない可能性がある場合には、吸気バルブ16が開弁状態から閉弁状態となった時点での吸気温度や吸気圧力を用い、圧縮行程時のポリトロープ指数の変化など、冷却損失を考慮して各種情報を取得するようにしてもよい。   If it is difficult to install the in-cylinder pressure sensor 4A or there is a possibility that sufficient detection accuracy may not be obtained, the intake air temperature at the time when the intake valve 16 changes from the open state to the closed state or Various information may be acquired in consideration of cooling loss such as a change in the polytropic index during the compression stroke using the intake pressure.

また、上述した筒内状態量基準値Xbの場合と同様に、実筒内状態量Xrとしては、筒内の圧力、筒内の温度、筒内のガス組成の全ての情報に限らず、これら情報のうち一つまたは二つであってもよい。   Further, as in the case of the in-cylinder state quantity reference value Xb described above, the actual in-cylinder state quantity Xr is not limited to all information on the in-cylinder pressure, the in-cylinder temperature, and the in-cylinder gas composition. One or two pieces of information may be used.

<状態量偏差ΔXの算出動作>
上記筒内状態量基準値Xbの読み込み動作により取得された筒内状態量基準値Xb、及び、上記実筒内状態量Xrの検知動作により取得された実筒内状態量Xrから状態量偏差ΔXを算出する。この状態量偏差ΔXの算出動作は、適合された定常運転での筒内状態量に対する現在のエンジン1の運転状態における筒内状態量の偏差(乖離量)を求めるものである。つまり、過渡運転である場合には、制御遅れ分だけ上記定常運転での筒内状態量に対して実際の筒内状態量が乖離しており、その乖離量は運転過渡度が高いほど大きくなるため、それを検知することで、現在のエンジン1の運転状態が定常運転であるのか過渡運転であるのか、また、過渡運転である場合にはその運転過渡度の大きさを判別し、その指数として状態量偏差ΔXを求めるようにしている。
<Calculation of state quantity deviation ΔX>
The state quantity deviation ΔX from the in-cylinder state quantity reference value Xb acquired by the reading operation of the in-cylinder state quantity reference value Xb and the actual in-cylinder state quantity Xr acquired by the detection operation of the actual in-cylinder state quantity Xr. Is calculated. This calculation operation of the state quantity deviation ΔX is to obtain a deviation (deviation amount) of the in-cylinder state quantity in the current operating state of the engine 1 with respect to the in-cylinder state quantity in the adapted steady operation. In other words, in the case of transient operation, the actual in-cylinder state quantity deviates from the in-cylinder state quantity in the steady operation by the control delay, and the deviation amount increases as the operating transient degree increases. Therefore, by detecting this, it is determined whether the current operation state of the engine 1 is a steady operation or a transient operation, and if it is a transient operation, the magnitude of the operation transient is determined, and the index As described above, the state quantity deviation ΔX is obtained.

具体的には、以下の式(1)により状態量偏差ΔXが算出される。   Specifically, the state quantity deviation ΔX is calculated by the following equation (1).

状態量偏差ΔX=筒内状態量基準値Xb−実筒内状態量Xr …(1)
つまり、現在のエンジン1の運転状態が定常運転であった場合には、制御パラメータの遅れ等は生じていないため、要求エンジン回転数及びエンジン負荷に応じた実筒内状態量Xrは、筒内状態量基準値Xbに略等しくなり、状態量偏差ΔXは「0」または比較的小さな値となる。
State quantity deviation ΔX = cylinder state quantity reference value Xb−actual cylinder state quantity Xr (1)
That is, when the current operation state of the engine 1 is a steady operation, there is no control parameter delay or the like, so the actual in-cylinder state quantity Xr corresponding to the requested engine speed and the engine load is in-cylinder. It becomes substantially equal to the state quantity reference value Xb, and the state quantity deviation ΔX is “0” or a relatively small value.

これに対し、現在のエンジン1の運転状態が過渡運転であった場合には、要求エンジン回転数及びエンジン負荷に応じた筒内状態量基準値Xbに対して、実際の筒内状態を現す値である実筒内状態量Xrとしては小さな値となる(制御遅れ(例えばEGRバルブ81の開度変更の遅れ等)に相当する分だけ小さな値となる)。そして、運転者の運転過渡度が大きいほど要求エンジン回転数及びエンジン負荷に応じた筒内状態量(目標となる筒内状態量)は、過渡運転開始前の筒内状態量に対して乖離が大きいため、制御遅れが生じている場合には、運転者の運転過渡度が大きいほど、要求エンジン回転数及びエンジン負荷に応じた筒内状態量(目標となる筒内状態量)に対する実筒内状態量Xrの偏差は大きくなる。その結果、運転者の運転過渡度が比較的小さい場合には、上記状態量偏差ΔXも比較的小さい値として算出される一方、運転者の運転過渡度が比較的大きい場合には、上記状態量偏差ΔXも比較的大きな値として算出されることになる。   On the other hand, when the current operation state of the engine 1 is a transient operation, the value representing the actual in-cylinder state with respect to the in-cylinder state amount reference value Xb corresponding to the required engine speed and the engine load. The actual in-cylinder state quantity Xr is a small value (a small value corresponding to a control delay (for example, a delay in changing the opening of the EGR valve 81)). As the driver's driving transient degree increases, the in-cylinder state quantity (target in-cylinder state quantity) corresponding to the required engine speed and the engine load is more different from the in-cylinder state quantity before the start of transient operation. Therefore, when the control delay occurs, the actual in-cylinder state relative to the in-cylinder state quantity (target in-cylinder state quantity) corresponding to the required engine speed and engine load increases as the driver's driving transient degree increases. The deviation of the state quantity Xr increases. As a result, when the driver's driving transient degree is relatively small, the state quantity deviation ΔX is also calculated as a relatively small value, while when the driver's driving transient degree is relatively large, the state quantity deviation The deviation ΔX is also calculated as a relatively large value.

図8は、エンジン1の過渡運転時におけるアクセル開度の変化、筒内状態量基準値Xbに相当する目標酸素濃度の変化、及び、実筒内状態量Xrに相当する実酸素濃度の変化を示すタイミングチャート図であって、図8(a)はアクセル開度の変化速度が比較的低い場合を、図8(b)はアクセル開度の変化速度が比較的高い場合をそれぞれ示している。尚、図8(a)では、タイミングt1でアクセルペダルの踏み込みが開始され、このタイミングt1からの経過時間が比較的長いタイミングt3で所定のアクセル開度(過渡運転から定常運転に移行した後のアクセル開度)に達している。これに対し、図8(b)では、タイミングt1でアクセルペダルの踏み込みが開始され、このタイミングt1からの経過時間が比較的短いタイミングt2で所定のアクセル開度(過渡運転から定常運転に移行した後のアクセル開度)に達している。尚、酸素濃度の変化において、図中の実線が目標酸素濃度の変化を示し、一点鎖線が実酸素濃度の変化を示している。   FIG. 8 shows changes in the accelerator opening during transient operation of the engine 1, changes in the target oxygen concentration corresponding to the in-cylinder state quantity reference value Xb, and changes in the actual oxygen concentration corresponding to the actual in-cylinder state quantity Xr. FIG. 8A shows a case where the change rate of the accelerator opening is relatively low, and FIG. 8B shows a case where the change rate of the accelerator opening is relatively high. In FIG. 8A, depression of the accelerator pedal is started at timing t1, and a predetermined accelerator opening (after transition from transient operation to steady operation is performed at timing t3, in which the elapsed time from timing t1 is relatively long. Accelerator opening) has been reached. On the other hand, in FIG. 8B, the depression of the accelerator pedal is started at the timing t1, and the predetermined accelerator opening (the transition from the transient operation to the steady operation is performed at the timing t2 in which the elapsed time from the timing t1 is relatively short. The later accelerator opening) has been reached. In the oxygen concentration change, the solid line in the figure indicates the change in the target oxygen concentration, and the alternate long and short dash line indicates the change in the actual oxygen concentration.

図8(a)に示すようにアクセル開度の変化速度が比較的低い場合には、目標酸素濃度の変化速度も低く、EGRバルブ81の開度変更に遅れが生じたとしても、このEGRバルブ81の開度に応じて変更される気筒内酸素濃度(実酸素濃度)と目標酸素濃度との乖離は比較的小さい。例えば図中のタイミングt2では、実酸素濃度と目標酸素濃度との偏差は図中のΔX1となっており、このΔX1が、このアクセル開度の変化速度が比較的低い場合における上記状態量偏差ΔXに相当する。   As shown in FIG. 8 (a), when the change rate of the accelerator opening is relatively low, the change rate of the target oxygen concentration is also low, and even if there is a delay in changing the opening of the EGR valve 81, this EGR valve The difference between the in-cylinder oxygen concentration (actual oxygen concentration) and the target oxygen concentration that are changed according to the opening of 81 is relatively small. For example, at the timing t2 in the figure, the deviation between the actual oxygen concentration and the target oxygen concentration is ΔX1 in the figure, and this ΔX1 is the state quantity deviation ΔX when the change rate of the accelerator opening is relatively low. It corresponds to.

これに対し、図8(b)に示すようにアクセル開度の変化速度が比較的高い場合には、目標酸素濃度の変化速度も高く、EGRバルブ81の開度変更に遅れが生じた場合には、このEGRバルブ81の開度に応じて変更される気筒内酸素濃度(実酸素濃度)と目標酸素濃度との乖離は比較的大きくなる。例えば図中のタイミングt2では、上述した如くアクセル開度の変化速度が比較的低い場合には図中のΔX1となっており比較的小さい値であったものの、アクセル開度の変化速度が高い場合には図中のΔX2となっており比較的大きな値となっている。この図中のΔX2が、このアクセル開度の変化速度が比較的高い場合における上記状態量偏差ΔXに相当する。このように、アクセル開度の変化速度が高いほど(運転過渡度が高いほど)上記状態量偏差ΔXとしては大きな値として算出されることになる。言い換えると、この状態量偏差ΔXが運転者のアクセル操作の過渡度を現す指標として算出されている。   On the other hand, as shown in FIG. 8B, when the change rate of the accelerator opening is relatively high, the change rate of the target oxygen concentration is also high, and when the change in the opening of the EGR valve 81 is delayed. The difference between the in-cylinder oxygen concentration (actual oxygen concentration) and the target oxygen concentration, which are changed according to the opening degree of the EGR valve 81, is relatively large. For example, at the timing t2 in the figure, when the change rate of the accelerator opening is relatively low as described above, ΔX1 in the figure is a relatively small value, but the change rate of the accelerator opening is high. Is a relatively large value, ΔX2 in the figure. ΔX2 in this figure corresponds to the state quantity deviation ΔX when the change rate of the accelerator opening is relatively high. As described above, the higher the change rate of the accelerator opening (the higher the operation transient degree), the larger the state quantity deviation ΔX is calculated. In other words, this state quantity deviation ΔX is calculated as an index representing the degree of transient of the driver's accelerator operation.

図8では、エンジン1の過渡運転時におけるアクセル開度の変化、目標酸素濃度の変化、及び、実酸素濃度の変化について説明したが、エンジン1の過渡運転時に筒内圧力の制御遅れが生じる場合や、筒内温度の制御遅れが生じる場合においても上述と同様に、上記状態量偏差ΔXに相当する値がアクセル開度の変化速度に応じて異なることになる。   In FIG. 8, the change in the accelerator opening, the change in the target oxygen concentration, and the change in the actual oxygen concentration during the transient operation of the engine 1 have been described. However, a control delay of the in-cylinder pressure occurs during the transient operation of the engine 1. Even when a control delay of the in-cylinder temperature occurs, the value corresponding to the state quantity deviation ΔX differs according to the change rate of the accelerator opening, as described above.

また、この状態量偏差ΔXとしては、時間的な平均を考慮して以下の式(2)により算出するようにしてもよい。   The state quantity deviation ΔX may be calculated by the following equation (2) in consideration of a temporal average.

状態量偏差ΔX=(筒内状態量基準値Xb−実筒内状態量Xr)/Δt …(2)
この場合、Δt=1/{(Ne/60)×2π} …(3)
Neはエンジン回転数(rpm)である。
State quantity deviation ΔX = (in-cylinder state quantity reference value Xb−actual in-cylinder state quantity Xr) / Δt (2)
In this case, Δt = 1 / {(Ne / 60) × 2π} (3)
Ne is the engine speed (rpm).

この場合にも、アクセル開度の変化速度が高いほど(運転過渡度が高いほど)上記状態量偏差ΔXとしては大きな値として算出されることになるため、この状態量偏差ΔXが運転者のアクセル操作の過渡度を現す指標として算出されることになる。   In this case as well, the higher the change rate of the accelerator opening (the higher the driving transient degree), the larger the state quantity deviation ΔX is calculated. Therefore, this state quantity deviation ΔX is calculated by the driver's accelerator. It is calculated as an index representing the transient degree of operation.

<状態量偏差平均値ΔXaveの算出動作>
上述の如く状態量偏差ΔXが求められた後、過去に算出された状態量偏差ΔXの平均値(状態量偏差平均値ΔXaveの前回値)と、今回の状態量偏差ΔXとを用いて、今回の状態量偏差平均値ΔXaveが算出される。
<Calculation of State Quantity Deviation Average Value ΔXave>
After the state quantity deviation ΔX is obtained as described above, this time using the average value of the state quantity deviation ΔX calculated in the past (the previous value of the state quantity deviation average value ΔXave) and the current state quantity deviation ΔX. The state quantity deviation average value ΔXave of is calculated.

具体的には、以下の式(4)により状態量偏差平均値ΔXaveが算出される。   Specifically, the state quantity deviation average value ΔXave is calculated by the following equation (4).

状態量偏差平均値ΔXave=(状態量偏差平均値ΔXave(前回値)+状態量偏差ΔX(今回値))/2 …(4)
ここで、上記前回値としての状態量偏差平均値ΔXaveは、図7のルーチンにおける前回までのルーチンにおいて算出された状態量偏差平均値ΔXaveである。この値は、前回のルーチンまでの期間中における運転者の運転過渡度の指標を現すものとなっている。尚、この前回値としての状態量偏差平均値ΔXaveは、車両の過去の走行の全期間における状態量偏差ΔXの平均値であってもよいし、現在から過去に遡った所定走行距離(例えば1万km)の走行期間における状態量偏差ΔXの平均値であってもよい。
State quantity deviation average value ΔXave = (State quantity deviation average value ΔXave (previous value) + state quantity deviation ΔX (current value)) / 2 (4)
Here, the state quantity deviation average value ΔXave as the previous value is the state quantity deviation average value ΔXave calculated in the routine up to the previous time in the routine of FIG. This value represents an indicator of the driver's driving transient during the period up to the previous routine. The state quantity deviation average value ΔXave as the previous value may be an average value of the state quantity deviation ΔX over the entire period of past travel of the vehicle, or a predetermined travel distance (for example, 1 The average value of the state quantity deviation ΔX during the traveling period of 10,000 km) may be used.

そして、上記式(4)では、前回値としての状態量偏差平均値ΔXaveに対して今回の状態量偏差ΔXを反映させた(なまし演算により反映させた)状態量偏差平均値ΔXaveが求められる。つまり、前回までのルーチンにおいて算出された状態量偏差平均値ΔXaveに対して、今回の状態量偏差ΔXが大きい場合、つまり、今回のアクセル開度の変化速度が過去の平均値よりも高い場合には、上記式(4)により算出される状態量偏差平均値ΔXaveは大きな値となる。一方、前回までのルーチンにおいて算出された状態量偏差平均値ΔXaveに対して、今回の状態量偏差ΔXが小さい場合、つまり、今回のアクセル開度の変化速度が過去の平均値よりも低い場合には、上記式(4)により算出される状態量偏差平均値ΔXaveは小さな値となる。   In the above equation (4), the state quantity deviation average value ΔXave in which the current state quantity deviation ΔX is reflected on the state quantity deviation average value ΔXave as the previous value (reflected by the annealing calculation) is obtained. . That is, when the current state quantity deviation ΔX is larger than the state quantity deviation average value ΔXave calculated in the routine up to the previous time, that is, when the change rate of the current accelerator opening is higher than the past average value. The state quantity deviation average value ΔXave calculated by the above equation (4) is a large value. On the other hand, when the current state quantity deviation ΔX is smaller than the state quantity deviation average value ΔXave calculated in the previous routine, that is, when the change rate of the current accelerator opening is lower than the past average value. The state quantity deviation average value ΔXave calculated by the above equation (4) is a small value.

<状態量変化最大基準値ΔXb-aveの読み込み動作>
状態量変化最大基準値ΔXb-aveとは、エンジン1の過渡運転が実施された場合に基準となる過度運転の指標である。
<Reading operation of state quantity change maximum reference value ΔXb-ave>
The state quantity change maximum reference value ΔXb-ave is an indicator of excessive operation that becomes a reference when the transient operation of the engine 1 is performed.

具体的には、例えば対象とする車両が欧州仕様であった場合には、この欧州のテストモード(ECモード)で車両を走行させた場合が基準過渡度となって状態量変化最大基準値ΔXb-aveが規定される。つまり、欧州で規定されているテストモードで車両を走行させた場合の実筒内状態量Xrを、上述した実筒内状態量Xrの検知動作と同様にして取得し、また、この欧州のテストモードでの状態量偏差ΔXを、上述した状態量偏差ΔXの算出動作と同様にして求め、これを状態量変化最大基準値ΔXb-aveとして設定する。これにより、欧州のテストモードで走行させた場合の運転者の運転過渡度(基準となる運転過渡度)が取得されることになる。   Specifically, for example, when the target vehicle is European specification, the case where the vehicle is driven in the European test mode (EC mode) becomes the reference transient degree and the state quantity change maximum reference value ΔXb. -ave is specified. In other words, the actual in-cylinder state quantity Xr when the vehicle is driven in the test mode defined in Europe is obtained in the same manner as the above-described detection operation of the in-cylinder state quantity Xr. The state quantity deviation ΔX in the mode is obtained in the same manner as the calculation operation of the state quantity deviation ΔX described above, and this is set as the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave. As a result, the driver's driving transient (standard driving transient) when the vehicle is driven in the European test mode is acquired.

また、この欧州のテストモードでの走行によって取得された状態量変化最大基準値ΔXb-aveに対して、部品公差による過渡度の変化のし易さを考慮した安全率を乗算し、これにより求められた値を状態量変化最大基準値ΔXb-aveとして設定するようにしてもよい。つまり、各部品の慣性等に応じて過渡度の変化のしやすさは異なるため、これを考慮して状態量変化最大基準値ΔXb-aveを設定するものである。   In addition, the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave obtained by running in this European test mode is multiplied by a safety factor that takes into account the ease of changes in transients due to component tolerances, and is thus obtained. The obtained value may be set as the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave. That is, since the ease of change of the transient degree differs depending on the inertia of each component, the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave is set in consideration of this.

尚、テストモード(車両走行テストモード)としては、上述した欧州のテストモード(ECモード)に限らず、10・15モード、JC08モード、ディーゼル13モード、米国LA−4モード等の任意のもの(例えば車両が対象とする販売国で規定されているテストモード)が採用可能である。   The test mode (vehicle running test mode) is not limited to the above-described European test mode (EC mode), but can be any mode such as 10.15 mode, JC08 mode, diesel 13 mode, US LA-4 mode ( For example, a test mode defined in the sales country targeted by the vehicle can be employed.

更に、上述したテストモード(規定されたテストモード)に限らず、標準的な運転者の運転特性を車両メーカー独自に規定しておき、その規定した運転特性に従って状態量変化最大基準値ΔXb-aveを取得するようにしてもよいし、多数の運転者の平均的な運転特性に従って状態量変化最大基準値ΔXb-aveを規定するようにしてもよい。   Further, not only the test mode described above (specified test mode) but also standard driving characteristics of the vehicle driver are specified by the vehicle manufacturer, and the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave is determined according to the specified driving characteristics. Or the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave may be defined according to the average driving characteristics of a large number of drivers.

<運転者過渡度Rtの算出動作>
上記状態量偏差平均値ΔXaveの算出動作で得られた状態量偏差平均値ΔXave、及び、上記状態量変化最大基準値ΔXb-aveの読み込み動作で得られた状態量変化最大基準値ΔXb-aveから運転者過渡度Rtを算出する。この運転者過渡度Rtは、基準となる運転過渡度(上記状態量変化最大基準値ΔXb-aveに相当)に対して実際の運転過渡度(状態量偏差平均値ΔXaveに相当)が高いか否かを求めるものである。言い換えると、規定されたテストモード(上述の場合には欧州のテストモード)での運転過渡度に対して、実際の運転過渡度が、それよりも高いか否かを判定し、この規定されたテストモードでの運転過渡度に対する実際の運転過渡度の乖離度合いを運転者過渡度Rtとして算出するものである。
<Calculation operation of driver transient Rt>
From the state quantity deviation average value ΔXave obtained by the calculation operation of the state quantity deviation average value ΔXave and the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave obtained by the reading operation of the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave. A driver transient degree Rt is calculated. Whether the driver transient degree Rt is higher than the reference driving transient degree (corresponding to the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave) is higher than the actual driving transient degree (corresponding to the state quantity deviation average value ΔXave). It is what you want. In other words, it is determined whether the actual operating transient is higher than the operating transient in the specified test mode (European test mode in the above case). The degree of deviation of the actual driving transient from the driving transient in the test mode is calculated as the driver transient Rt.

具体的には、以下の式(5)により運転者過渡度Rtが算出される。   Specifically, the driver transient degree Rt is calculated by the following equation (5).

運転者過渡度Rt=
状態量偏差平均値ΔXave/状態量変化最大基準値ΔXb-ave …(5)
これにより、状態量変化最大基準値ΔXb-aveに対する状態量偏差平均値ΔXaveの比として運転者過渡度Rtが算出されることになる。このため、状態量偏差平均値ΔXaveが状態量変化最大基準値ΔXb-aveに一致している場合には、運転者過渡度Rtは「1」として算出され、状態量偏差平均値ΔXaveが状態量変化最大基準値ΔXb-aveよりも大きい場合には、運転者過渡度Rtは「1よりも大きな値」として算出され、状態量偏差平均値ΔXaveが状態量変化最大基準値ΔXb-aveよりも小さい場合には、運転者過渡度Rtは「1よりも小さな正の値」として算出されることになる。
Driver transient Rt =
State quantity deviation average value ΔXave / state quantity change maximum reference value ΔXb-ave (5)
Accordingly, the driver transient degree Rt is calculated as the ratio of the state quantity deviation average value ΔXave to the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave. Therefore, if the state quantity deviation average value ΔXave matches the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave, the driver transient Rt is calculated as “1”, and the state quantity deviation average value ΔXave is calculated as the state quantity. When the change maximum reference value ΔXb-ave is larger, the driver transient Rt is calculated as “a value greater than 1”, and the state quantity deviation average value ΔXave is smaller than the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave. In this case, the driver transient degree Rt is calculated as “a positive value smaller than 1”.

また、以下の式(6)により運転者過渡度Rtを算出するようにしてもよい。   Further, the driver transient degree Rt may be calculated by the following equation (6).

運転者過渡度Rt=
状態量偏差平均値ΔXave−状態量変化最大基準値ΔXb-ave …(6)
これにより、状態量変化最大基準値ΔXb-aveと状態量偏差平均値ΔXaveとの差(偏差)として運転者過渡度Rtが算出されることになる。このため、状態量偏差平均値ΔXaveが状態量変化最大基準値ΔXb-aveに一致している場合には、運転者過渡度Rtは「0」として算出され、状態量偏差平均値ΔXaveが状態量変化最大基準値ΔXb-aveよりも大きい場合には、運転者過渡度Rtは「正の値」として算出され、状態量偏差平均値ΔXaveが状態量変化最大基準値ΔXb-aveよりも小さい場合には、運転者過渡度Rtは「負の値」として算出されることになる。
Driver transient Rt =
State quantity deviation average value ΔXave−state quantity change maximum reference value ΔXb-ave (6)
Thus, the driver transient degree Rt is calculated as the difference (deviation) between the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave and the state quantity deviation average value ΔXave. Therefore, if the state quantity deviation average value ΔXave matches the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave, the driver transient Rt is calculated as “0”, and the state quantity deviation average value ΔXave is calculated as the state quantity. When the change maximum reference value ΔXb-ave is larger than the maximum change amount reference value ΔXb-ave, the driver transient degree Rt is calculated as a “positive value”, and when the state quantity deviation average value ΔXave is smaller than the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave. Therefore, the driver transient degree Rt is calculated as a “negative value”.

以上のようにして運転過渡度判定動作が行われることにより、運転者の運転特性(運転過渡度)に応じた値としての運転者過渡度Rtが算出される。   By performing the driving transient determination operation as described above, the driver transient Rt as a value corresponding to the driving characteristics (driving transient) of the driver is calculated.

(制御パラメータ補正動作)
次に、上述した運転過渡度判定動作によって算出された運転者過渡度Rtを利用した制御パラメータ補正動作について説明する。この制御パラメータ補正動作としては、筒内酸素濃度を補正する動作(以下、「筒内酸素濃度補正動作」と呼ぶ)と、筒内酸素濃度及び燃料着火時期の両方の制御パラメータを補正する動作(以下、「複数制御パラメータ補正動作」と呼ぶ)とが挙げられる。
(Control parameter correction operation)
Next, a control parameter correction operation using the driver transient degree Rt calculated by the above-described driving transient degree determination operation will be described. As this control parameter correction operation, an operation for correcting the in-cylinder oxygen concentration (hereinafter referred to as “in-cylinder oxygen concentration correction operation”) and an operation for correcting the control parameters for both the in-cylinder oxygen concentration and the fuel ignition timing ( Hereinafter, it is referred to as “multiple control parameter correction operation”).

以下では、「筒内酸素濃度補正動作」を第1実施形態として、「複数制御パラメータ補正動作」を第2実施形態としてそれぞれ説明する。   Hereinafter, “cylinder oxygen concentration correction operation” will be described as the first embodiment, and “multiple control parameter correction operation” will be described as the second embodiment.

また、以下の各実施形態では、運転者過渡度Rtを、状態量変化最大基準値ΔXb-aveに対する状態量偏差平均値ΔXaveの比として算出した場合を主に説明する。つまり、状態量偏差平均値ΔXaveが状態量変化最大基準値ΔXb-aveに一致している場合には、運転者過渡度Rtは「1」として算出され、状態量偏差平均値ΔXaveが状態量変化最大基準値ΔXb-aveよりも大きい場合には、運転者過渡度Rtは「1よりも大きな値」として算出され、状態量偏差平均値ΔXaveが状態量変化最大基準値ΔXb-aveよりも小さい場合には、運転者過渡度Rtは「1よりも小さな正の値」として算出される場合である。   In the following embodiments, a case where the driver transient degree Rt is calculated as a ratio of the state quantity deviation average value ΔXave to the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave will be mainly described. That is, when the state quantity deviation average value ΔXave matches the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave, the driver transient Rt is calculated as “1”, and the state quantity deviation average value ΔXave is changed to the state quantity change. When it is larger than the maximum reference value ΔXb-ave, the driver transient Rt is calculated as “a value greater than 1”, and the state quantity deviation average value ΔXave is smaller than the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave. In this case, the driver transient degree Rt is calculated as “a positive value smaller than 1”.

<第1実施形態>
先ず、運転者過渡度Rtを利用して筒内酸素濃度を補正する第1実施形態について説明する。この筒内酸素濃度補正動作の概略としては、上記運転者過渡度Rtが「1」または「1よりも大きな値」として算出されている場合には、運転過渡度としては比較的高い、つまり、運転者によるアクセルペダルの踏み込み速度が比較的高いとして、筒内酸素濃度を高くするようにEGRバルブ81の開度を比較的小さく設定しておく。これにより、アクセル開度が小さい状態でのエンジン動作点からアクセル開度が大きい状態でのエンジン動作点への遷移時に、EGRバルブ81の開度制御(EGRバルブ81の開度を小さくする制御)に遅れが生じたとしても十分な筒内酸素濃度を確保可能とすることで失火等を招かないようにする。
<First Embodiment>
First, a first embodiment in which the in-cylinder oxygen concentration is corrected using the driver transient degree Rt will be described. As an outline of the in-cylinder oxygen concentration correction operation, when the driver transient degree Rt is calculated as “1” or “a value greater than 1,” the driving transient degree is relatively high. The opening degree of the EGR valve 81 is set to be relatively small so as to increase the in-cylinder oxygen concentration on the assumption that the depression speed of the accelerator pedal by the driver is relatively high. Thereby, the opening degree control of the EGR valve 81 (control for reducing the opening degree of the EGR valve 81) at the time of transition from the engine operating point with the accelerator opening degree being small to the engine operating point with the accelerator opening degree being large. Even if a delay occurs, it is possible to prevent misfires by ensuring a sufficient in-cylinder oxygen concentration.

一方、上記運転者過渡度Rtが「1よりも小さな正の値」として算出されている場合には、運転過渡度としては比較的低い、つまり、運転者によるアクセルペダルの踏み込み速度が比較的低いとして、この運転者過渡度Rtが小さいほど、筒内酸素濃度を低くするようにEGRバルブ81の開度を比較的大きく設定しておく。これにより、過渡運転時(アクセルペダルの踏み込み速度が比較的低い過渡運転時)に失火を招くことがなく、且つ気筒内の酸素濃度をより低く設定することで排気エミッションの改善(NOx発生量の削減)が図れるようにしている。   On the other hand, when the driver transient degree Rt is calculated as “a positive value smaller than 1”, the driver transient degree is relatively low, that is, the accelerator pedal depression speed by the driver is relatively low. As the driver transient degree Rt is smaller, the opening degree of the EGR valve 81 is set to be relatively large so that the in-cylinder oxygen concentration is lowered. As a result, misfires are not caused during transient operation (transient operation where the accelerator pedal depression speed is relatively low), and the exhaust gas emission is improved (by reducing the NOx generation amount) by setting the oxygen concentration in the cylinder lower. Reduction).

図9は、本実施形態における筒内酸素濃度補正動作の手順を示すフローチャート図である。この筒内酸素濃度補正動作は、上述した運転過渡度判定動作によって運転者過渡度Rtが算出される度に実行される。   FIG. 9 is a flowchart showing the procedure of the in-cylinder oxygen concentration correction operation in the present embodiment. This in-cylinder oxygen concentration correction operation is executed every time the driver transient degree Rt is calculated by the above-described driving transient degree determining operation.

先ず、ステップST11において、運転者過渡度Rtを読み込む。つまり、上記運転過渡度判定動作によって算出された運転者過渡度Rtを読み込む。   First, in step ST11, the driver transient degree Rt is read. That is, the driver transient degree Rt calculated by the driving transient degree determining operation is read.

その後、ステップST12に移り、車両の走行距離が「過渡度更新距離」に到達したか否かを判定する。これは、筒内酸素濃度の目標値が短期間のうちに変化してしまうことを防止するためである。この過渡度更新距離としては任意の値が設定可能であるが、上記テストモードで規定されている走行距離に比べて十分に長い距離(例えば1000km)として設定される。   Thereafter, the process proceeds to step ST12, and it is determined whether or not the travel distance of the vehicle has reached the “transient update distance”. This is to prevent the target value of the in-cylinder oxygen concentration from changing in a short period. Although an arbitrary value can be set as this transient degree update distance, it is set as a sufficiently long distance (for example, 1000 km) compared to the travel distance defined in the test mode.

車両の走行距離が「過渡度更新距離」に到達しておらず、ステップST12でNO判定された場合には、一旦リターンされる。そして、車両の走行距離が「過渡度更新距離」に到達し、ステップST12でYES判定されると、ステップST13に移り、酸素濃度目標補正値の算出を行う。具体的には、図10に示す酸素濃度目標補正値マップに従って酸素濃度目標補正値ΔO2の算出を行う。この酸素濃度目標補正値マップは、運転者過渡度Rtと酸素濃度目標補正値ΔO2との関係を規定している。具体的に、運転者過渡度Rtが「1」以上である場合には、酸素濃度目標補正値ΔO2としては「0」に設定される。つまり、筒内酸素濃度を補正しないことになる。一方、運転者過渡度Rtが「1」未満である場合には、この運転者過渡度Rtが小さいほど酸素濃度目標補正値ΔO2としては大きく設定される。この酸素濃度目標補正値ΔO2は、現在の筒内酸素濃度に対する酸素濃度の減算量を規定するものである。このため、酸素濃度目標補正値ΔO2が大きく設定されるに伴い、筒内酸素濃度の目標値としては小さく設定されることになる。言い換えると、EGRバルブ81の開度を大きくして排気ガスの還流量を増大させて、筒内酸素濃度を低く設定することになる。 If the travel distance of the vehicle has not reached the “transient update distance” and a NO determination is made in step ST12, the process is temporarily returned. When the travel distance of the vehicle reaches the “transient degree update distance” and a YES determination is made in step ST12, the process proceeds to step ST13, where the oxygen concentration target correction value is calculated. Specifically, the oxygen concentration target correction value ΔO 2 is calculated according to the oxygen concentration target correction value map shown in FIG. This oxygen concentration target correction value map defines the relationship between the driver transient degree Rt and the oxygen concentration target correction value ΔO 2 . Specifically, when the driver transient Rt is “1” or more, the oxygen concentration target correction value ΔO 2 is set to “0”. That is, the in-cylinder oxygen concentration is not corrected. On the other hand, when the driver transient Rt is less than “1”, the oxygen concentration target correction value ΔO 2 is set to be larger as the driver transient Rt is smaller. This oxygen concentration target correction value ΔO 2 defines the subtraction amount of the oxygen concentration with respect to the current in-cylinder oxygen concentration. For this reason, as the oxygen concentration target correction value ΔO 2 is set larger, the target value of the in-cylinder oxygen concentration is set smaller. In other words, the in-cylinder oxygen concentration is set low by increasing the opening degree of the EGR valve 81 and increasing the recirculation amount of the exhaust gas.

このようにして酸素濃度目標補正値マップより酸素濃度目標補正値ΔO2を求めた後、ステップST14に移り、筒内酸素濃度目標値を算出する。上述した如く、上記酸素濃度目標補正値ΔO2は、現在の筒内酸素濃度に対する酸素濃度の減算量を規定するものであるため、この筒内酸素濃度目標値の算出は以下の式(7)によって行われる。 After obtaining the oxygen concentration target correction value ΔO 2 from the oxygen concentration target correction value map in this way, the process proceeds to step ST14, where the in-cylinder oxygen concentration target value is calculated. As described above, since the oxygen concentration target correction value ΔO 2 defines the subtraction amount of the oxygen concentration with respect to the current in-cylinder oxygen concentration, the in-cylinder oxygen concentration target value is calculated using the following equation (7). Is done by.

2trg=O2trgb−ΔO2 …(7)
ここで、O2trgは更新された筒内酸素濃度目標値、O2trgbは更新前の筒内酸素濃度目標値、ΔO2は上記ステップST13で求められた酸素濃度目標補正値である。
O 2trg = O 2trgb −ΔO 2 (7)
Here, O 2trg is the updated in-cylinder oxygen concentration target value, O 2trgb is the in-cylinder oxygen concentration target value before the update, and ΔO 2 is the oxygen concentration target correction value obtained in step ST13.

このようにして筒内酸素濃度目標値が算出された後、ステップST15に移り、この筒内酸素濃度目標値が得られるようにEGRバルブ81の開度を制御する。つまり、筒内酸素濃度目標値が大きいほどEGRバルブ81の開度を小さくするように制御する。   After the in-cylinder oxygen concentration target value is calculated in this way, the process proceeds to step ST15, and the opening degree of the EGR valve 81 is controlled so that the in-cylinder oxygen concentration target value is obtained. That is, control is performed so that the opening degree of the EGR valve 81 is reduced as the in-cylinder oxygen concentration target value increases.

以上のようにして、車両を運転している運転者の運転特性(過渡運転時におけるアクセルペダルの踏み込み速度;運転過渡度)を学習していき、その学習結果に応じてエンジン1の制御パラメータ(筒内酸素濃度)を制御するようになっている。   As described above, the driving characteristics of the driver who is driving the vehicle (accelerator pedal depression speed during transient operation; driving transient degree) are learned, and the control parameters of the engine 1 ( In-cylinder oxygen concentration) is controlled.

従来では、運転者の運転特性に関わりなく、制御遅れが生じたとしても失火を招かないように制御量を調整していたため、運転特性が低い(例えばアクセルペダルの踏み込み速度が比較的低い)運転者が運転している場合には、必要以上に気筒内の酸素濃度が高く設定され、気筒内の酸素濃度をより低く設定しても、過渡運転時(アクセルペダルの踏み込み速度が比較的低い過渡運転時)に失火を招くことがないにも拘わらず、また、この気筒内の酸素濃度をより低く設定することで排気エミッションの改善(NOx発生量の削減)や燃料消費率の改善が図れる状況にあるにも拘わらず、そのような効果を奏することができる酸素濃度には設定されていなかった。   Conventionally, regardless of the driver's driving characteristics, the controlled variable is adjusted so as not to cause misfire even if a control delay occurs, so driving with low driving characteristics (for example, accelerator pedal depression speed is relatively low) When the driver is driving, even if the oxygen concentration in the cylinder is set higher than necessary and the oxygen concentration in the cylinder is set lower, the transient operation (transient with a relatively low accelerator pedal depression speed) In spite of not causing misfire during operation, the oxygen concentration in this cylinder can be set lower to improve exhaust emissions (reduce NOx generation) and improve fuel consumption. In spite of the above, the oxygen concentration capable of exhibiting such an effect was not set.

本実施形態では、運転者の運転特性を学習していき、その学習された運転特性に従ってエンジンの制御パラメータ(筒内酸素濃度)を制御することにより、この制御パラメータを最適化でき、失火を招くことがなく、且つ気筒内の酸素濃度をより低く設定可能とすることで排気エミッションの改善(NOx発生量の削減)や燃料消費率の改善を図ることが可能になる。   In this embodiment, by learning the driving characteristics of the driver and controlling the engine control parameter (in-cylinder oxygen concentration) in accordance with the learned driving characteristics, the control parameter can be optimized, resulting in misfire. In addition, by making it possible to set the oxygen concentration in the cylinder lower, it is possible to improve exhaust emission (reduction of NOx generation amount) and fuel consumption rate.

また、NOx発生量の削減に伴い、上述した燃料添加弁26の使用頻度を削減して燃料消費量の削減を図ったり、この燃料添加弁26や添加燃料通路28等で成る燃料添加システムを廃止したりすることが可能である。また、周知の尿素添加システムを備えたものにあっては、その使用頻度を削減して尿素添加剤の消費量の削減を図ったり、そのシステムを廃止したりすることが可能である。   Further, along with the reduction in the amount of NOx generated, the frequency of use of the fuel addition valve 26 described above is reduced to reduce fuel consumption, or the fuel addition system including the fuel addition valve 26 and the added fuel passage 28 is abolished. It is possible to do. In addition, in the case of a device equipped with a well-known urea addition system, it is possible to reduce the consumption frequency of the urea additive by reducing the frequency of use or to eliminate the system.

尚、運転者過渡度Rtを、状態量変化最大基準値ΔXb-aveと状態量偏差平均値ΔXaveとの差として算出した場合には、図11に示す酸素濃度目標補正値マップに従って酸素濃度目標補正値ΔO2の算出を行うことになる。この酸素濃度目標補正値マップも、運転者過渡度Rtと酸素濃度目標補正値ΔO2との関係を規定するものである。具体的に、運転者過渡度Rtが「0」以上である場合には、酸素濃度目標補正値ΔO2としては「0」に設定される。つまり、筒内酸素濃度を補正しないことになる。一方、運転者過渡度Rtが「0」未満である場合には、この運転者過渡度Rtが小さいほど酸素濃度目標補正値ΔO2としては大きく設定される。この酸素濃度目標補正値ΔO2による筒内酸素濃度目標値の算出動作、及び、この筒内酸素濃度目標値によるEGRバルブ81の開度制御は上述したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。 When the driver transient degree Rt is calculated as the difference between the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave and the state quantity deviation average value ΔXave, the oxygen concentration target correction is performed according to the oxygen concentration target correction value map shown in FIG. The value ΔO 2 is calculated. This oxygen concentration target correction value map also defines the relationship between the driver transient degree Rt and the oxygen concentration target correction value ΔO 2 . Specifically, when the driver transient Rt is “0” or more, the oxygen concentration target correction value ΔO 2 is set to “0”. That is, the in-cylinder oxygen concentration is not corrected. On the other hand, when the driver transient degree Rt is less than “0”, the smaller the driver transient degree Rt, the larger the oxygen concentration target correction value ΔO 2 is set. The calculation operation of the in-cylinder oxygen concentration target value based on the oxygen concentration target correction value ΔO 2 and the opening degree control of the EGR valve 81 based on the in-cylinder oxygen concentration target value are the same as those described above. Is omitted.

このように、運転者過渡度Rtを、状態量変化最大基準値ΔXb-aveと状態量偏差平均値ΔXaveとの差として算出した場合においても、上述した場合(運転者過渡度Rtを、状態量変化最大基準値ΔXb-aveに対する状態量偏差平均値ΔXaveの比として算出した場合)と同様の効果を奏することができる。   Thus, even when the driver transient degree Rt is calculated as the difference between the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave and the state quantity deviation average value ΔXave, as described above (the driver transient degree Rt The same effect as in the case of calculating the ratio of the state quantity deviation average value ΔXave to the maximum change reference value ΔXb-ave) can be obtained.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態について説明する。本実施形態は、上述した第1実施形態の制御パラメータ補正動作(筒内酸素濃度の補正動作)に、他の制御パラメータ補正動作(燃料着火時期の補正動作)を加えたものである。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, another control parameter correction operation (fuel ignition timing correction operation) is added to the control parameter correction operation (in-cylinder oxygen concentration correction operation) of the first embodiment described above.

本実施形態における制御パラメータ補正動作の概略としては、先ず、上述した第1実施形態の場合と同様にして、筒内酸素濃度目標値を求め、それに従って、EGRバルブ81の開度を制御する。それに加えて、上記運転者過渡度Rtが「1」または「1よりも大きな値」として算出されている場合(運転者過渡度Rtを、状態量変化最大基準値ΔXb-aveに対する状態量偏差平均値ΔXaveの比として算出した場合において、運転者過渡度Rtが「1」または「1よりも大きな値」として算出されている場合)には、運転過渡度としては比較的高い、つまり、運転者によるアクセルペダルの踏み込み速度が比較的高いとして、燃料着火時期を遅角側に移行させるようにインジェクタの燃料噴射を制御する。   As an outline of the control parameter correction operation in the present embodiment, first, as in the case of the first embodiment described above, the in-cylinder oxygen concentration target value is obtained, and the opening degree of the EGR valve 81 is controlled accordingly. In addition, when the driver transient degree Rt is calculated as “1” or “a value greater than 1” (the driver transient degree Rt is the state quantity deviation average with respect to the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave) When the driver transient degree Rt is calculated as “1” or “a value greater than 1” when calculated as the ratio of the value ΔXave), the driver transient degree is relatively high, that is, the driver The fuel injection of the injector is controlled so that the fuel ignition timing is shifted to the retard side, assuming that the accelerator pedal depressing speed is relatively high.

一方、上記運転者過渡度Rtが「1よりも小さな正の値」として算出されている場合には、運転過渡度としては比較的低い、つまり、運転者によるアクセルペダルの踏み込み速度が比較的低いとして、燃料着火時期を進角側に移行させるようにインジェクタの燃料噴射を制御する。これにより、過渡運転時(アクセルペダルの踏み込み速度が比較的低い過渡運転時)に失火を招くことがなく、且つ燃料着火時期を進角側に設定することで燃料消費率の改善が図れるようにしている。   On the other hand, when the driver transient degree Rt is calculated as “a positive value smaller than 1”, the driver transient degree is relatively low, that is, the accelerator pedal depression speed by the driver is relatively low. The fuel injection of the injector is controlled so that the fuel ignition timing is shifted to the advance side. This prevents misfire during transient operation (transitional operation with a relatively low accelerator pedal depression speed) and improves the fuel consumption rate by setting the fuel ignition timing to the advance side. ing.

図12は、本実施形態における制御パラメータ補正動作の手順を示すフローチャート図である。この制御パラメータ補正動作は、上述した運転過渡度判定動作によって運転者過渡度Rtが算出される度に実行される。   FIG. 12 is a flowchart showing the procedure of the control parameter correction operation in the present embodiment. This control parameter correction operation is executed every time the driver transient degree Rt is calculated by the above-described driving transient degree determining operation.

図12におけるステップST11〜ステップST15の動作は、上述した第1実施形態の図9におけるステップST11〜ステップST15の動作と同様であるため、ここでの説明は省略する。   The operations in steps ST11 to ST15 in FIG. 12 are the same as the operations in steps ST11 to ST15 in FIG. 9 of the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted here.

ステップST15においてEGRバルブ81の開度が制御された後、ステップST16に移り、着火時期目標補正値の算出を行う。具体的には、図13に示す着火時期目標補正値マップに従って着火時期目標補正値Δθの算出を行う。この着火時期目標補正値マップは、運転者過渡度Rtと着火時期目標補正値Δθとの関係を規定している。具体的に、運転者過渡度Rtが「1」以上である場合には、着火時期目標補正値Δθとしては「0」に設定される。つまり、着火時期を補正しないことになる。一方、運転者過渡度Rtが「1」未満である場合には、この運転者過渡度Rtが小さいほど着火時期目標補正値Δθとしては大きく設定される。この着火時期目標補正値Δθは、現在の着火時期を進角側に補正する補正量を規定するものである。このため、着火時期目標補正値Δθが大きく設定されるに伴い、着火時期が進角側に設定されることになる。例えば、インジェクタ23の燃料噴射タイミングを進角側に補正することで着火時期を進角側に設定することになる。   After the opening degree of the EGR valve 81 is controlled in step ST15, the process proceeds to step ST16, and the ignition timing target correction value is calculated. Specifically, the ignition timing target correction value Δθ is calculated according to the ignition timing target correction value map shown in FIG. This ignition timing target correction value map defines the relationship between the driver transient degree Rt and the ignition timing target correction value Δθ. Specifically, when the driver transient Rt is “1” or more, the ignition timing target correction value Δθ is set to “0”. That is, the ignition timing is not corrected. On the other hand, when the driver transient degree Rt is less than “1”, the ignition timing target correction value Δθ is set larger as the driver transient degree Rt is smaller. This ignition timing target correction value Δθ defines a correction amount for correcting the current ignition timing to the advance side. For this reason, as the ignition timing target correction value Δθ is set larger, the ignition timing is set to the advance side. For example, the ignition timing is set to the advance side by correcting the fuel injection timing of the injector 23 to the advance side.

このようにして着火時期目標補正値マップより着火時期目標補正値Δθを求めた後、ステップST17に移り、着火時期目標値を算出する。上述した如く、上記着火時期目標補正値Δθは、現在の着火時期を進角側に補正する補正量を規定するものであるため、この着火時期目標値の算出は以下の式(8)によって行われる。   After obtaining the ignition timing target correction value Δθ from the ignition timing target correction value map in this way, the process proceeds to step ST17, where the ignition timing target value is calculated. As described above, since the ignition timing target correction value Δθ defines a correction amount for correcting the current ignition timing to the advance side, the calculation of the ignition timing target value is performed by the following equation (8). Is called.

θtrg=θtrgb−Δθ …(8)
ここで、θtrgは更新された着火時期目標値、θtrgbは更新前の着火時期目標値、Δθは上記ステップST17で求められた着火時期目標補正値である。
θ trg = θ trgb −Δθ (8)
Here, θ trg is the updated ignition timing target value, θ trgb is the ignition timing target value before the update, and Δθ is the ignition timing target correction value obtained in step ST17.

このようにして着火時期目標値が算出された後、ステップST18に移り、この着火時期目標値が得られるようにインジェクタ23を制御する。   After the ignition timing target value is calculated in this way, the process proceeds to step ST18, and the injector 23 is controlled so that this ignition timing target value is obtained.

この着火時期目標値を得るためのインジェクタ23の制御として、具体的には、燃料噴射タイミングや、燃料噴射量や、燃料噴射圧の制御が挙げられる。例えば、着火時期目標値を進角側に補正する場合には、燃料噴射タイミングを進角側に補正したり、燃料噴射量や燃料噴射圧を燃焼し易い燃焼場が形成されるように補正したりする。具体的には、パイロット噴射の噴射量を増量させて筒内予熱量を高めることでメイン噴射で噴射された燃料の着火時期を進角側に補正したり、燃焼場での空気過剰率が高い場合には燃料噴射圧を低く補正して空気過剰率を適正化(着火し易い燃焼場を形成)したりすることが挙げられる。   Specifically, the control of the injector 23 for obtaining the ignition timing target value includes control of fuel injection timing, fuel injection amount, and fuel injection pressure. For example, when the ignition timing target value is corrected to the advance side, the fuel injection timing is corrected to the advance side, or the fuel injection amount and the fuel injection pressure are corrected so as to form a combustion field that is easy to burn. Or Specifically, by increasing the injection amount of pilot injection to increase the in-cylinder preheating amount, the ignition timing of fuel injected by main injection is corrected to the advance side, or the excess air ratio in the combustion field is high In some cases, the fuel injection pressure is corrected to be low so that the excess air ratio is optimized (a combustion field that easily ignites) is formed.

以上のようにして、車両を運転している運転者の運転特性(過渡運転時におけるアクセルペダルの踏み込み速度;運転過渡度)を学習していき、その学習結果に応じてエンジン1の制御パラメータ(筒内酸素濃度及び着火時期)を制御するようになっている。   As described above, the driving characteristics of the driver who is driving the vehicle (accelerator pedal depression speed during transient operation; driving transient degree) are learned, and the control parameters of the engine 1 ( In-cylinder oxygen concentration and ignition timing) are controlled.

このように本実施形態においても上記第1実施形態の場合と同様に、運転者の運転特性を学習していき、その学習された運転特性に従ってエンジンの制御パラメータ(筒内酸素濃度及び着火時期)を制御することにより、この制御パラメータを最適化でき、失火を招くことがなく、且つ気筒内の酸素濃度をより低く設定可能とすることで排気エミッションの改善(NOx発生量の削減)や燃料消費率の改善を図ることが可能になる。   As described above, in this embodiment as well, in the same manner as in the first embodiment, the driver's driving characteristics are learned, and the engine control parameters (in-cylinder oxygen concentration and ignition timing) are determined according to the learned driving characteristics. By controlling the engine, this control parameter can be optimized, without causing misfire, and by making it possible to set the oxygen concentration in the cylinder lower, exhaust emission is improved (reducing NOx generation) and fuel consumption It becomes possible to improve the rate.

また、本実施形態おいても、燃料添加弁26の使用頻度を削減したり、この燃料添加弁26や添加燃料通路28等で成る燃料添加システムを廃止したりすることが可能である。また、周知の尿素添加システムを備えたものにあっても、その使用頻度を削減したり、そのシステムを廃止したりすることが可能である。   Also in the present embodiment, the frequency of use of the fuel addition valve 26 can be reduced, or the fuel addition system including the fuel addition valve 26 and the added fuel passage 28 can be eliminated. In addition, even with a known urea addition system, it is possible to reduce the frequency of use or abolish the system.

尚、運転者過渡度Rtを、状態量変化最大基準値ΔXb-aveと状態量偏差平均値ΔXaveとの差として算出した場合には、図14に示す着火時期目標補正値マップに従って着火時期目標補正値Δθの算出を行うことになる。この着火時期目標補正値マップも、運転者過渡度Rtと着火時期目標補正値Δθとの関係を規定するものである。具体的に、運転者過渡度Rtが「0」以上である場合には、着火時期目標補正値Δθとしては「0」に設定される。つまり、着火時期を補正しないことになる。一方、運転者過渡度Rtが「0」未満である場合には、この運転者過渡度Rtが小さいほど着火時期目標補正値Δθとしては大きく設定される。この着火時期目標補正値Δθによる着火時期目標値の算出動作、及び、この着火時期目標値によるインジェクタ23の燃料噴射制御は上述したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。   When the driver transient degree Rt is calculated as the difference between the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave and the state quantity deviation average value ΔXave, the ignition timing target correction is performed according to the ignition timing target correction value map shown in FIG. The value Δθ is calculated. This ignition timing target correction value map also defines the relationship between the driver transient degree Rt and the ignition timing target correction value Δθ. Specifically, when the driver transient degree Rt is “0” or more, the ignition timing target correction value Δθ is set to “0”. That is, the ignition timing is not corrected. On the other hand, when the driver transient degree Rt is less than “0”, the ignition timing target correction value Δθ is set larger as the driver transient degree Rt is smaller. Since the calculation operation of the ignition timing target value based on this ignition timing target correction value Δθ and the fuel injection control of the injector 23 based on this ignition timing target value are the same as those described above, description thereof will be omitted here.

このように、運転者過渡度Rtを、状態量変化最大基準値ΔXb-aveと状態量偏差平均値ΔXaveとの差として算出した場合においても、上述した場合(運転者過渡度Rtを、状態量変化最大基準値ΔXb-aveに対する状態量偏差平均値ΔXaveの比として算出した場合)と同様の効果を奏することができる。   Thus, even when the driver transient degree Rt is calculated as the difference between the state quantity change maximum reference value ΔXb-ave and the state quantity deviation average value ΔXave, as described above (the driver transient degree Rt The same effect as in the case of calculating the ratio of the state quantity deviation average value ΔXave to the maximum change reference value ΔXb-ave) can be obtained.

図15は、第2実施形態におけるNOx排出量及び燃料消費率の変化を説明するための図である。この第2実施形態の制御の非実行時には、図中のIに示すようにNOx排出量としてはNOx排出量規制値の限界量となっている。   FIG. 15 is a diagram for explaining changes in the NOx emission amount and the fuel consumption rate in the second embodiment. When the control of the second embodiment is not executed, the NOx emission amount is the limit amount of the NOx emission restriction value as indicated by I in the figure.

この状態で、運転者の運転過渡度が低い場合(上記運転者過渡度Rtが小さい場合)には、先ず、筒内酸素濃度補正動作(図12におけるステップST13〜ステップST15の動作)を実行して筒内酸素濃度を補正(筒内酸素濃度を低くする側に補正)すると、NOx排出量は削減されることになる(図中の状態IIを参照)。この場合、筒内酸素濃度の不足による燃焼の若干の悪化によって燃料消費率は僅かに悪化する可能性がある。   In this state, when the driver's driving transient is low (when the driver transient Rt is small), first, an in-cylinder oxygen concentration correction operation (the operation from step ST13 to step ST15 in FIG. 12) is executed. Thus, when the in-cylinder oxygen concentration is corrected (corrected toward the side where the in-cylinder oxygen concentration is lowered), the NOx emission amount is reduced (see state II in the figure). In this case, there is a possibility that the fuel consumption rate slightly deteriorates due to a slight deterioration of combustion due to a lack of in-cylinder oxygen concentration.

そして、着火時期補正動作(図12におけるステップST16〜ステップST18の動作)を実行して着火時期を補正(着火時期を進角側に補正)すると、燃焼の改善によって燃料消費率が改善されることになる(図中の状態IIIを参照)。この場合、燃焼の改善に伴って燃焼温度が上昇するためNOx排出量は僅かに悪化する可能性がある。尚、図15中における一点鎖線αは着火時期補正動作前における燃料消費率とNOx排出量との関係を示しており(上記筒内酸素濃度の補正では、燃料消費率及びNOx排出量はこのラインα上を移動する)、一点鎖線βは着火時期補正動作後における燃料消費率とNOx排出量との関係を示している。   Then, by executing the ignition timing correction operation (the operation from step ST16 to step ST18 in FIG. 12) and correcting the ignition timing (correcting the ignition timing to the advance side), the fuel consumption rate is improved by improving combustion. (See state III in the figure). In this case, since the combustion temperature rises with the improvement of combustion, the NOx emission amount may be slightly deteriorated. 15 indicates the relationship between the fuel consumption rate and the NOx emission amount before the ignition timing correction operation (in the above-mentioned correction of the in-cylinder oxygen concentration, the fuel consumption rate and the NOx emission amount correspond to this line. 1), the alternate long and short dash line β indicates the relationship between the fuel consumption rate and the NOx emission amount after the ignition timing correction operation.

このように、本実施形態によれば、筒内酸素濃度の補正動作及び燃料着火時期の補正動作を行うことで、図15中の状態Iから状態IIIに移行させることができるため、NOx排出量の削減及び燃料消費率の改善を両立することができる。   As described above, according to this embodiment, by performing the correction operation of the in-cylinder oxygen concentration and the correction operation of the fuel ignition timing, it is possible to shift from the state I to the state III in FIG. It is possible to achieve both a reduction in fuel consumption and an improvement in fuel consumption rate.

−他の実施形態−
以上説明した各実施形態は、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-
Each embodiment described above demonstrated the case where this invention was applied to the in-line 4 cylinder diesel engine mounted in a motor vehicle. 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、上記第2実施形態では、制御パラメータ補正動作として、筒内酸素濃度の補正動作、及び、燃料着火時期の補正動作の両方を行うようにしていた。本発明はこれに限らず、筒内酸素濃度の補正動作を行うことなく燃料着火時期の補正動作のみを行うようにしてもよい。但し、この場合、NOx排出量が僅かに増加する可能性があるため、この増加後のNOx排出量を排出量規制値以下に抑えるようにしておく必要がある。また、燃料着火時期の補正動作の実行後に筒内酸素濃度の補正動作を行うようにしてもよい。   In the second embodiment, both the in-cylinder oxygen concentration correction operation and the fuel ignition timing correction operation are performed as the control parameter correction operation. The present invention is not limited to this, and only the correction operation of the fuel ignition timing may be performed without performing the correction operation of the in-cylinder oxygen concentration. However, in this case, since the NOx emission amount may slightly increase, it is necessary to keep the NOx emission amount after the increase below the emission amount regulation value. Further, the correction operation of the in-cylinder oxygen concentration may be performed after the execution of the fuel ignition timing correction operation.

また、上記各実施形態における筒内酸素濃度の補正動作としてはEGRバルブ81の開度を制御するものであった。本発明はこれに限らず、過給機5の可変ノズルベーン機構54を制御することによって筒内酸素濃度の補正動作を行うようにしてもよい。具体的には、運転者過渡度Rtが比較的大きく、筒内酸素濃度を高める必要がある場合には、可変ノズルベーン機構54におけるノズルベーンの開度を小さくして過給効率を高めるようにする。逆に、運転者過渡度Rtが比較的小さく、筒内酸素濃度を低くすることが許容される場合には、可変ノズルベーン機構54におけるノズルベーンの開度を大きく過給効率を低くする。これにより、排気効率が上昇し燃料消費率の改善が図れることになる。   Further, the correction operation of the in-cylinder oxygen concentration in each of the above embodiments is to control the opening degree of the EGR valve 81. The present invention is not limited to this, and the in-cylinder oxygen concentration correction operation may be performed by controlling the variable nozzle vane mechanism 54 of the supercharger 5. Specifically, when the driver transient degree Rt is relatively large and the in-cylinder oxygen concentration needs to be increased, the opening degree of the nozzle vane in the variable nozzle vane mechanism 54 is decreased to increase the supercharging efficiency. On the contrary, when the driver transient degree Rt is relatively small and it is allowed to reduce the in-cylinder oxygen concentration, the opening degree of the nozzle vane in the variable nozzle vane mechanism 54 is increased and the supercharging efficiency is lowered. As a result, the exhaust efficiency increases and the fuel consumption rate can be improved.

更に、上記各実施形態では、制御遅れとしてEGRバルブ81の開度制御に遅れが生じる場合について説明した。本発明はこれに限らず、その他のアクチュエータの制御遅れに対しても対応が可能である。具体的に、上記EGRバルブ81の開度制御に遅れが生じている場合には、上記実筒内状態量Xrとしては主に筒内のガス組成の調整に遅れが生じることになり、このガス組成の調整の遅れが上記状態量偏差ΔXに反映されることになるのに対し、インジェクタ23の燃料噴射に遅れが生じている場合には、上記実筒内状態量Xrとしては主に筒内の温度の調整に遅れが生じることになり、この筒内の温度の調整の遅れが上記状態量偏差ΔXに反映されることになる。   Further, in each of the above-described embodiments, the case where a delay occurs in the opening control of the EGR valve 81 as a control delay has been described. The present invention is not limited to this, and can cope with control delays of other actuators. Specifically, when there is a delay in the opening control of the EGR valve 81, the actual in-cylinder state quantity Xr is mainly delayed in adjusting the gas composition in the cylinder. Whereas the delay in adjusting the composition is reflected in the state quantity deviation ΔX, when the fuel injection of the injector 23 is delayed, the actual in-cylinder state quantity Xr is mainly in the cylinder. Therefore, the delay in adjusting the temperature in the cylinder is reflected in the state quantity deviation ΔX.

また、上記各実施形態では、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。   Further, in each of the above embodiments, the engine 1 to which the piezo injector 23 that changes the fuel injection rate by being in a fully opened valve state only during the energization period has been described. However, the present invention applies a variable injection rate injector. It can also be applied to the engine.

加えて、上記各実施形態では、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, in each of the above-described embodiments, the NSR catalyst 75 and the DPNR catalyst 76 are provided as the manipulator 77, but the NSR catalyst 75 and a DPF (Diesel Particle Filter) may be provided.

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、EGR率や燃料着火時期の制御に適用可能である。   The present invention can be applied to control of the EGR rate and fuel ignition timing 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
47 アクセル開度センサ
48 吸気圧センサ
49 吸気温センサ
4A 筒内圧センサ
81 EGRバルブ
100 ECU
Xb 筒内状態量基準値
Xr 実筒内状態量
ΔX 状態量偏差
ΔXave 状態量偏差平均
ΔXb-ave 状態量変化最大基準
Rt 運転者過渡度(運転者の運転過渡度)
1 engine (internal combustion engine)
23 Injector 47 Accelerator opening sensor 48 Intake pressure sensor 49 Intake temperature sensor 4A In-cylinder pressure sensor 81 EGR valve 100 ECU
Xb In-cylinder state quantity reference value Xr Actual in-cylinder state quantity ΔX State quantity deviation ΔXave State quantity deviation average value ΔXb-ave State quantity change maximum reference value Rt Driver transient (driver's driving transient)

Claims (8)

内燃機関の過渡運転時、その運転過渡度に応じて制御パラメータを調整する内燃機関の制御装置において、
排気エミッション及び燃料消費率が共に要求値を満たすように内燃機関の制御パラメータを適合させた状態で定常運転を実施した場合における筒内状態量の適合値情報である筒内状態量基準値と、実際の内燃機関の運転状態における筒内状態量の情報である実筒内状態量とから、上記適合された定常運転での筒内状態量に対する実際の内燃機関の運転状態における筒内状態量の偏差である状態量偏差を算出し、
過去に算出された上記状態量偏差の平均値に対して、今回の状態量偏差をなまし演算により反映させることにより状態量偏差平均値を算出し、
予め規定されたテストモードで車両を走行させた場合におけるテストモードでの状態量偏差を、上記状態量偏差の算出動作と同様にして求め、これを状態量変化最大基準値として設定し、
上記状態量変化最大基準値に対する上記状態量偏差平均値の比、または、上記状態量変化最大基準値と上記状態量偏差平均値との偏差によって、運転者の運転過渡度を学習していき、この学習された運転者の運転過渡度に応じて上記制御パラメータを調整するよう構成さ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 an internal combustion engine that adjusts control parameters according to the degree of operation transient during transient operation of the internal combustion engine,
An in-cylinder state quantity reference value that is information on the in-cylinder state quantity when the steady operation is performed in a state where the control parameters of the internal combustion engine are adapted so that the exhaust emission and the fuel consumption rate both satisfy the required values; From the actual in-cylinder state quantity which is information of the in-cylinder state quantity in the actual operating state of the internal combustion engine, the in-cylinder state quantity in the actual operating state of the internal combustion engine with respect to the in-cylinder state quantity in the above-described adapted steady operation Calculate the state quantity deviation, which is the deviation,
The state quantity deviation average value is calculated by reflecting the current state quantity deviation by smoothing calculation with respect to the average state quantity deviation calculated in the past,
The state quantity deviation in the test mode when the vehicle is driven in the predetermined test mode is obtained in the same manner as the state quantity deviation calculating operation, and this is set as the state quantity change maximum reference value.
According to the ratio of the state quantity deviation average value to the state quantity change maximum reference value or the deviation between the state quantity change maximum reference value and the state quantity deviation average value, the driver's driving transient degree is learned, A control apparatus for an internal combustion engine, characterized in that the control parameter is adjusted in accordance with the learned driving transient degree of the driver.
請求項1記載の内燃機関の制御装置において、
上記学習された運転者の運転過渡度に応じて制御パラメータとしての筒内酸素濃度を補正する構成とされていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
A control apparatus for an internal combustion engine, wherein the in-cylinder oxygen concentration as a control parameter is corrected in accordance with the learned driving transient degree of the driver.
請求項2記載の内燃機関の制御装置において、
上記状態量変化最大基準値に対する上記状態量偏差平均値の比が「1」未満である場合、または、上記状態量偏差平均値から上記状態量変化最大基準値を減算した値が「0」未満である場合には、その値が小さいほど、制御パラメータとしての筒内酸素濃度を低くするよう補正する構成とされていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 2,
If the ratio of the state variable deviation mean value for the state quantity change maximum reference value is less than "1", or a value obtained by subtracting the state variable changes the maximum reference value from the state variable deviation average value is less than "0" In such a case, the control device for the internal combustion engine is configured such that the smaller the value is, the lower the in-cylinder oxygen concentration as the control parameter is corrected.
請求項3記載の内燃機関の制御装置において、
上記状態量変化最大基準値に対する上記状態量偏差平均値の比が「1」以上である場合、または、上記状態量偏差平均値から上記状態量変化最大基準値を減算した値が「0」以上である場合には、その値が大きくなっても、制御パラメータとしての筒内酸素濃度を、排気エミッションが規制値を満たす一定の値に維持する構成とされていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 3,
If the ratio of the state variable deviation mean value for the state quantity change maximum reference value is not less than "1", or a value obtained by subtracting the state variable changes the maximum reference value from the state variable deviation average value is "0" or more In this case, the in-cylinder oxygen concentration as the control parameter is maintained at a constant value that satisfies the regulation value even when the value increases. Control device.
請求項1記載の内燃機関の制御装置において、
上記学習された運転者の運転過渡度に応じて制御パラメータとしての燃料着火時期を補正する構成とされていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1,
A control device for an internal combustion engine, characterized in that the fuel ignition timing as a control parameter is corrected according to the learned driving transient degree of the driver.
請求項5記載の内燃機関の制御装置において、
上記状態量変化最大基準値に対する上記状態量偏差平均値の比が「1」未満である場合、または、上記状態量偏差平均値から上記状態量変化最大基準値を減算した値が「0」未満である場合には、その値が小さいほど、制御パラメータとしての燃料着火時期を進角側に補正する構成とされていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5,
If the ratio of the state variable deviation mean value for the state quantity change maximum reference value is less than "1", or a value obtained by subtracting the state variable changes the maximum reference value from the state variable deviation average value is less than "0" In such a case, the control apparatus for an internal combustion engine is configured to correct the fuel ignition timing as a control parameter to the advance side as the value is smaller.
請求項6記載の内燃機関の制御装置において、
上記状態量変化最大基準値に対する上記状態量偏差平均値の比が「1」以上である場合、または、上記状態量偏差平均値から上記状態量変化最大基準値を減算した値が「0」以上である場合には、その値が大きくなっても、制御パラメータとしての燃料着火時期を、排気エミッションが規制値を満たす一定の値、または、要求出力を満たす一定の値に維持する構成とされていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 6,
If the ratio of the state variable deviation mean value for the state quantity change maximum reference value is not less than "1", or a value obtained by subtracting the state variable changes the maximum reference value from the state variable deviation average value is "0" or more In this case, the fuel ignition timing as a control parameter is maintained at a constant value that satisfies the regulation value or a constant value that satisfies the required output even if the value increases. A control device for an internal combustion engine.
請求項1〜7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、In the control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7,
上記筒内状態量は、筒内圧力、筒内温度、筒内酸素濃度のうちの少なくとも一つであることを特徴とする内燃機関の制御装置。The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the in-cylinder state quantity is at least one of in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, and in-cylinder oxygen concentration.
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