JP7099183B2 - Internal combustion engine control device - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮自着火式の内燃機関に適用される内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine control device applied to a compression self-ignition type internal combustion engine.
特許文献1には、ピストンが圧縮上死点に達する前にパイロット噴射を燃料噴射弁に行わせ、その後にピストンが圧縮上死点の近傍に達したときにメイン噴射を燃料噴射弁に行わせる内燃機関の制御装置の一例が記載されている。 Patent Document 1 causes the fuel injection valve to perform pilot injection before the piston reaches the compression top dead center, and then causes the fuel injection valve to perform the main injection when the piston reaches the vicinity of the compression top dead center. An example of a control device for an internal combustion engine is described.
また、特許文献1に記載の制御装置では、パイロット噴射によって気筒内に噴射された燃料の燃焼、すなわち予混合燃焼に起因する燃焼騒音が大きくなることを抑制するために、気筒内の圧力の変化率が最大となる時期以降にパイロット噴射を行わせるようにしている。 Further, in the control device described in Patent Document 1, the change in the pressure in the cylinder is changed in order to suppress the combustion of the fuel injected into the cylinder by the pilot injection, that is, the increase in the combustion noise caused by the premixed combustion. Pilot injection is performed after the time when the rate is maximum.
パイロット噴射によって気筒内に噴射された燃料が燃焼すると、気筒内では燃料の燃焼に起因する熱が発生する。本件の発明者は、各種の実験やシミュレーションを行った結果、パイロット噴射によって気筒内に噴射された燃料の燃焼に伴う熱発生率のピーク値が高いほど、パイロット噴射に伴う燃焼騒音が大きくなるという知見を得た。この知見によれば、気筒内の圧力の変化率が最大となる時期以降にパイロット噴射を行わせたとしても、パイロット噴射によって気筒内に噴射された燃料の燃焼に伴う熱発生率のピーク値が高いと、燃焼騒音を小さくできないこととなる。 When the fuel injected into the cylinder by pilot injection burns, heat generated by the combustion of the fuel is generated in the cylinder. As a result of various experiments and simulations, the inventor of the present invention states that the higher the peak value of the heat generation rate associated with the combustion of the fuel injected into the cylinder by the pilot injection, the greater the combustion noise associated with the pilot injection. I got the knowledge. According to this knowledge, even if the pilot injection is performed after the time when the rate of change of the pressure in the cylinder becomes maximum, the peak value of the heat generation rate due to the combustion of the fuel injected into the cylinder by the pilot injection is If it is high, the combustion noise cannot be reduced.
上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、気筒内に区画された燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた圧縮自着火式の内燃機関に適用される。また、この制御装置は、前記燃料噴射弁にパイロット噴射を行わせ、その後に前記燃料噴射弁にメイン噴射を行わせる装置である。ピストンが圧縮上死点に達する時期、当該時期に応じた時期、又は、前記メイン噴射によって前記燃焼室内に噴射された燃料の燃焼の開始時期を規定時期とした場合、制御装置は、前記パイロット噴射によって前記燃焼室内に噴射された燃料が前記燃焼室の壁面に到達する時期であるパイロット到達時期が前記規定時期となるように、前記パイロット噴射を前記燃料噴射弁に行わせる弁制御部を備える。 The internal combustion engine control device for solving the above problems is applied to a compression self-ignition type internal combustion engine provided with a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber partitioned in a cylinder. Further, this control device is a device that causes the fuel injection valve to perform pilot injection and then causes the fuel injection valve to perform main injection. When the time when the piston reaches the compression top dead point, the time corresponding to the time, or the time when the combustion of the fuel injected into the combustion chamber by the main injection is set as the specified time, the control device performs the pilot injection. A valve control unit is provided for causing the fuel injection valve to perform the pilot injection so that the pilot arrival time, which is the time when the fuel injected into the combustion chamber reaches the wall surface of the combustion chamber, is the specified time.
パイロット噴射による燃料噴射の開始時点からパイロット噴射によって燃焼室内に噴射された燃料の燃焼が開始されるまでの期間の長さを着火遅れとする。この場合、本件の発明者は、着火遅れが長いほど、パイロット噴射によって燃焼室内に噴射された燃料の燃焼に伴う熱発生率のピーク値を小さくできる、すなわちパイロット噴射に伴う燃焼騒音を小さくできるという知見を得た。 The ignition delay is the length of the period from the start of fuel injection by pilot injection to the start of combustion of the fuel injected into the combustion chamber by pilot injection. In this case, the inventor of the present invention states that the longer the ignition delay, the smaller the peak value of the heat generation rate associated with the combustion of the fuel injected into the combustion chamber by the pilot injection, that is, the smaller the combustion noise associated with the pilot injection. I got the knowledge.
パイロット噴射の開始時期を進角させることにより、パイロット噴射によって燃焼室内に噴射された燃料の着火遅れを長くすることができる。しかし、パイロット噴射の開始時期を進角させすぎると、排気性状が悪化するおそれがある。すなわち、パイロット噴射の開始時期を進角させると、パイロット噴射によって燃焼室内に噴射された燃料が、燃焼室の壁面まで到達しやすくなる。そして、メイン噴射によって燃焼室内に噴射された燃料の燃焼が開始された時点での壁面への燃料の付着量が多いほど、排気性状が悪化しやすい。 By advancing the start time of the pilot injection, the ignition delay of the fuel injected into the combustion chamber by the pilot injection can be lengthened. However, if the start timing of the pilot injection is advanced too much, the exhaust properties may deteriorate. That is, if the start time of the pilot injection is advanced, the fuel injected into the combustion chamber by the pilot injection can easily reach the wall surface of the combustion chamber. The more the amount of fuel adhered to the wall surface at the time when the combustion of the fuel injected into the combustion chamber by the main injection is started, the more likely the exhaust property is deteriorated.
そこで、上記構成では、パイロット到達時期が規定時期となるようにパイロット噴射を燃料噴射弁に行わせるようにしている。これにより、パイロット噴射の開始時期を進角側に設定しつつも、パイロット噴射によって燃焼室内に噴射された燃料のうち、メイン噴射によって噴射された燃料の燃焼の開始時点で壁面に付着している燃料の量の増大を抑制できる。 Therefore, in the above configuration, the fuel injection valve is made to perform the pilot injection so that the pilot arrival time becomes the specified time. As a result, while setting the start time of the pilot injection to the advance side, among the fuel injected into the combustion chamber by the pilot injection, the fuel injected by the main injection adheres to the wall surface at the start of combustion. It is possible to suppress an increase in the amount of fuel.
したがって、排気性状の悪化を抑制しつつ、パイロット噴射に起因する燃焼騒音を低減することが可能となる。 Therefore, it is possible to reduce the combustion noise caused by the pilot injection while suppressing the deterioration of the exhaust property.
以下、内燃機関の制御装置の一実施形態を図1~図6に従って説明する。
図1には、本実施形態の制御装置60と、制御装置60によって制御される内燃機関10とが図示されている。内燃機関10は、圧縮自着火式の内燃機関である。内燃機関10は、複数の気筒11と、排気駆動式の過給器12とを備えている。内燃機関10の吸気通路21には、空気の流れ方向における上流から順に、エアクリーナ22、過給器12のコンプレッサ13、インタークーラ23及びスロットルバルブ24が配置されている。吸気通路21では、エアクリーナ22によって濾過された空気がコンプレッサ13に内蔵されているコンプレッサホイール13aによって圧縮された状態で送り出される。このように圧縮された空気は、インタークーラ23によって冷却される。そして、吸気通路21を介して気筒11内に導入される空気の量である吸入空気量は、スロットルバルブ24の開度の制御を通じて調整される。
Hereinafter, an embodiment of the control device for an internal combustion engine will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
FIG. 1 illustrates the
内燃機関10は、気筒11の数と同数の燃料噴射弁26を備えている。各燃料噴射弁26は、対応する気筒11内に燃料を直接噴射する。具体的には、図2に示すように、燃料噴射弁26は、気筒11内に区画形成されている燃焼室50内に燃料を噴射する。燃焼室50は、気筒11の周壁及びピストン51の頂面によって区画されている。そして、燃焼室50を区画する気筒11の周壁及びピストン51の頂面により、燃焼室50の壁面50aが構成されている。
The
図1に戻り、各燃料噴射弁26には、燃料供給装置27によって燃料が供給される。燃料供給装置27は、燃料タンクに貯留されている燃料を供給通路28を介して汲み上げるサプライポンプ29と、サプライポンプ29によって加圧された燃料が一時的に貯留されるコモンレール30とを有している。コモンレール30内の燃料が各燃料噴射弁26に供給される。そして、燃料噴射弁26から燃焼室50内に燃料が噴射されると、圧縮された空気に燃料が触れて着火及び燃焼する。このように燃料が燃焼室50内で燃焼すると、図2に示すピストン51が気筒11内で燃焼室50の容積を拡大させる方向に移動する。これにより、コネクティングロッド52を介してピストン51に連結されているクランク軸53が回転する。
Returning to FIG. 1, fuel is supplied to each
図1に戻り、各気筒11内での燃料の燃焼によって生じた排気は、排気通路36に排出される。排気通路36には、排気の流れ方向における上流から順に、過給器12のタービン14、排気浄化装置37が配置されている。排気浄化装置37は、排気中の粒子状物質を捕集し、排気を浄化する。
Returning to FIG. 1, the exhaust gas generated by the combustion of fuel in each cylinder 11 is discharged to the
タービン14に内蔵されているタービンホイール14aは、連結軸15を介してコンプレッサホイール13aに連結されている。そのため、排気の流勢によってタービンホイール14aが回転すると、タービンホイール14aの回転に同期してコンプレッサホイール13aが回転する。その結果、コンプレッサ13により空気が加圧される。なお、タービン14におけるタービンホイール14aへの排気吹付口には、ノズル開度の変更に応じて同排気吹付口の開口面積を変化させる可変ノズル16が設けられている。可変ノズル16のノズル開度を調整することにより、タービンホイール14aに吹き付けられる排気の流勢を調整することができる。
The
内燃機関10には、排気通路36を流れる排気の一部をEGRガスとして吸気通路21に還流させるEGR装置40が設けられている。EGR装置40は、排気通路36のうち、タービン14よりも上流側の部分から排気を取り出すEGR通路41と、EGR通路41を介した吸気通路21へのEGRガスの流量を調整するEGR流量調整装置42とを有している。EGR通路41は、吸気通路21においてスロットルバルブ24よりも下流側の部分と、排気通路36においてタービン14よりも上流側の部分とを接続する。こうしたEGR通路41には、EGR通路41を流れるEGRガスを冷却するEGRクーラ43が設けられている。そして、EGR流量調整装置42のバルブが開弁している場合、排気通路36からEGR通路41に流入したEGRガスは、EGRクーラ43によって冷却されてからEGR流量調整装置42を介して吸気通路21に導入される。
The
制御装置60には、吸気圧センサ101、吸気温センサ102、エアフロメータ103、水温センサ104、過給圧センサ105、クランク角センサ106及び燃料圧センサ107などの各種のセンサから信号が入力される。
Signals are input to the
吸気圧センサ101は、吸気通路21におけるスロットルバルブ24よりも下流の部分における空気の圧力である吸気圧Pimを検出し、検出した吸気圧Pimに応じた信号を出力する。吸気温センサ102は、吸気通路21におけるインタークーラ23よりも下流の部分における空気の温度である吸気温Thimを検出し、検出した吸気温Thimに応じた信号を出力する。エアフロメータ103は、吸気通路21におけるコンプレッサ13よりも上流の部分における空気の流量である吸入空気量GAを検出し、検出した吸入空気量GAに応じた信号を出力する。水温センサ104は、内燃機関10のシリンダブロック内を流れる機関冷却水の温度である水温Thwを検出し、検出した水温Thwに応じた信号を出力する。過給圧センサ105は、過給器12による過給圧BPを検出し、検出した過給圧BPに応じた信号を出力する。過給圧センサ105は、大気圧を基準とするゲージ圧を過給圧BPとして検出する。クランク角センサ106は、クランク軸53の回転速度である機関回転速度NEを検出し、検出した機関回転速度NEに応じた信号を出力する。燃料圧センサ107は、コモンレール30内の燃料の圧力であるコモンレール圧Pcrを検出し、検出したコモンレール圧Pcrに応じた信号を出力する。
The
そして、制御装置60は、各種のセンサ101~107の出力信号を基に、機関運転を制御する。こうした制御装置60は、機能部として、弁制御部61を有している。
弁制御部61は、燃料噴射弁26の駆動を制御する。具体的には、気筒11内で燃料を燃焼させるときに、パイロット噴射及びメイン噴射を燃料噴射弁26に行わせる。パイロット噴射とは、気筒11内で往復動するピストン51が圧縮上死点に達する前に行われる燃料噴射である。メイン噴射とは、パイロット噴射の後に実行する燃料噴射であり、ピストン51が圧縮上死点の近傍に達したときに行われる燃料噴射である。パイロット噴射によって気筒11内に燃料が噴射されると、気筒11内では予混合燃焼が行われ、気筒11内の温度が上昇する。このように気筒11内の温度が高くなった状態でメイン噴射が行われる。すると、気筒11内では拡散燃焼が行われる。
Then, the
The
なお、このような多段噴射は、排気通路36に設けられているフィルタ(DPF)の再生などを目的として排気温を上昇させる際にも行われる。このような場合、メイン噴射は、ピストン51が圧縮上死点に達した以降に行われる。このようにピストン51が圧縮上死点に達した以降にメイン噴射が行われる場合であっても、パイロット噴射は、ピストン51が圧縮上死点に達する前に行われる。
It should be noted that such multi-stage injection is also performed when raising the exhaust temperature for the purpose of regenerating the filter (DPF) provided in the
燃料噴射弁26の燃料噴射の開始時点から当該燃料の燃焼が実際に開始されるまでの期間の長さを着火遅れτという。
本実施形態では、弁制御部61は、パイロット噴射を燃料噴射弁26に行わせる場合、パイロット噴射に伴う予混合燃焼が行われているときにおける燃焼騒音が大きくならないように、燃料噴射弁26を制御する。燃焼騒音とは、気筒11内での燃料の燃焼に起因する騒音のことである。
The length of the period from the start of fuel injection of the
In the present embodiment, when the pilot injection is performed by the
パイロット噴射によって気筒11内に燃料が噴射されると、この際の気筒11内での熱発生率は、燃料の燃焼が開始されると時間の経過に伴って徐々に大きくなる。そして、熱発生率は、ピーク値Pkに達した以降では時間の経過に伴って徐々に小さくなる。 When fuel is injected into the cylinder 11 by pilot injection, the heat generation rate in the cylinder 11 at this time gradually increases with the passage of time when the combustion of the fuel is started. Then, the heat generation rate gradually decreases with the passage of time after reaching the peak value Pk.
本件発明者は、各種の実験やシミュレーションを行った結果、以下に示す知見を得た。
(知見1)図3に示すように、熱発生率のピーク値Pkが高いほど燃焼騒音が大きくなること。
(知見2)パイロット噴射の実行によって気筒11内で予混合燃焼が行われる一方で、拡散燃焼が行われない場合、図4に示すように、パイロット噴射によって気筒11内に噴射された燃料の着火遅れτが長いほど熱発生率のピーク値Pkが低くなること。
As a result of conducting various experiments and simulations, the inventor of the present invention obtained the following findings.
(Knowledge 1) As shown in FIG. 3, the higher the peak value Pk of the heat generation rate, the larger the combustion noise.
(Knowledge 2) When premixed combustion is performed in the cylinder 11 by executing the pilot injection, but diffusion combustion is not performed, ignition of the fuel injected into the cylinder 11 by the pilot injection is performed as shown in FIG. The longer the delay τ, the lower the peak value Pk of the heat generation rate.
着火遅れτは、パイロット噴射の開始時期TCを進角側にするほど長くなる。そのため、開始時期TCを進角側の時期に設定することにより、パイロット噴射に伴う予混合燃焼が行われているときにおける燃焼騒音を小さくすることができる。しかし、パイロット噴射の開始時期TCを進角側に設定すると、図5に示すように、気筒11内から排気通路36に排出される排気中の炭化水素濃度が高くなり、排気性状が悪化するおそれがある。
The ignition delay τ becomes longer as the pilot injection start timing TC is set to the advance side. Therefore, by setting the start timing TC to the advance side timing, it is possible to reduce the combustion noise when the premixed combustion accompanying the pilot injection is performed. However, if the pilot injection start time TC is set to the advance side, as shown in FIG. 5, the concentration of hydrocarbons in the exhaust gas discharged from the inside of the cylinder 11 to the
パイロット噴射の開始時期TCが所定時期TCThよりも進角側の時期である場合、開始時期TCを進角側にするほど、燃料の壁面付着量が多くなりやすい。メイン噴射によって気筒11内に噴射された燃料の燃焼の開始時期をメイン燃焼時期とする。ここでいう燃料の壁面付着量とは、パイロット噴射によって気筒11内に噴射された燃料の噴霧のうち、メイン燃焼時期までに燃焼室50の壁面50aに到達する噴霧の量のことである。壁面50aに付着した燃料は、シリンダブロック内を流れる冷却水などによって冷却される。そのため、壁面50aに付着した燃料は、燃焼室50内で燃焼しにくい。すなわち、壁面付着量が多いほど、不完全燃焼が生じやすくなる。したがって、壁面付着量が多いほど、気筒11内から排気通路36に排出される排気中の炭化水素濃度が高くなる、すなわち排気性状が悪化しやすくなる。
When the start time TC of the pilot injection is on the advance side of the predetermined time TCTh, the amount of fuel adhering to the wall surface tends to increase as the start time TC is set to the advance side. The start time of combustion of the fuel injected into the cylinder 11 by the main injection is defined as the main combustion time. The amount of fuel adhered to the wall surface referred to here is the amount of the spray of fuel injected into the cylinder 11 by pilot injection that reaches the
よって、弁制御部61は、パイロット噴射の開始時期TCが所定時期TCThよりも進角側の時期とならない範囲で開始時期TCを設定し、設定した開始時期TCからパイロット噴射を開始させる。なお、図5における所定時期TCThは、メイン燃焼時期よりも僅かに遅角側の時期である。
Therefore, the
次に、図6を参照し、パイロット噴射を燃料噴射弁26に行わせる際に弁制御部61が実行する処理ルーチンについて説明する。この処理ルーチンは、燃料噴射弁26にパイロット噴射を実行させる際に実行される。
Next, with reference to FIG. 6, a processing routine executed by the
本処理ルーチンにおいて、はじめのステップS11では、パイロット噴射の仮の開始時期TCaが決定される。すなわち、本処理ルーチンの前回の実行時に決定された開始時期TCが仮の開始時期TCaとして決定される。また、機関運転の開始後において本処理ルーチンの実行が初回である場合、仮の開始時期TCaは、予め設定されている基準時期とされる。 In the first step S11 in this processing routine, the tentative start time TCa of the pilot injection is determined. That is, the start time TC determined at the time of the previous execution of this processing routine is determined as the provisional start time TCa. If this processing routine is executed for the first time after the start of engine operation, the provisional start time TCa is set as a preset reference time.
続いて、ステップS12において、燃料噴射弁26から噴射された燃料の噴霧が燃焼室50の壁面50aに到達する時期の予測値である噴霧到達時期TSRが算出される。この噴霧到達時期TSRは、仮の開始時期TCaに燃料噴射弁26の燃料噴射が開始された場合に噴霧が壁面50aに到達する時期の予測値である。
Subsequently, in step S12, the spray arrival time TSR, which is a predicted value of the time when the fuel spray injected from the
例えば、以下の関係式(式1)又は(式2)を用いることにより、燃料噴射弁26の燃料噴射が開始されてから燃料の噴霧が燃焼室50の壁面50aに達するのに要する時間である燃料の噴射時間「t」が算出される。関係式(式1)は噴射時間「t」が分裂時間「tc」未満であるときに用いられる式であり、関係式(式2)は噴射時間「t」が分裂時間「tc」以上であるときに用いられる式である。分裂時間「tc」とは、燃料噴射弁26から噴射された燃料が液体から気体に状態変化するのに要する時間のことである。
For example, by using the following relational expression (Equation 1) or (Equation 2), it is the time required for the fuel spray to reach the
関係式(式1)及び(式2)において、「S」は、燃料噴射弁26から噴射された燃料の進行方向において、燃料噴射弁26の噴孔から燃焼室50の壁面50aまでの直線距離である。また、「ΔP」は、コモンレール圧Pcrと筒内圧力Pcyとの差である。筒内圧力Pcyは、気筒11内への充填空気量と気筒11内におけるピストン51の位置を基に推定することができる。もちろん、気筒11内の圧力を検出するセンサが設けられている場合、このセンサの検出値を筒内圧力Pcyとして採用してもよい。また、関係式(式1)及び(式2)において、「ρf」は燃料密度であり、「ρa」は空気密度である。「d0」は、燃料噴射弁26の噴孔の直径である。
In the relational expressions (Equation 1) and (Equation 2), "S" is a linear distance from the injection hole of the
そして、次のステップS13では、予め設定されている規定時期Ttdcと、噴霧到達時期TSRとの偏差である時期偏差ΔTが算出される。具体的には、規定時期Ttdcから噴霧到達時期TSRを引いた値が時期偏差ΔTとして算出される。本実施形態では、規定時期Ttdcは、ピストン51が圧縮上死点に達する時期に予め設定されている。そのため、ピストン51が圧縮上死点の近傍に達したときにメイン噴射が行われた場合、規定時期Ttdcは、当該メイン噴射によって気筒11内に噴射された燃料の燃焼の開始時期であるメイン燃焼時期に近い時期になる。
Then, in the next step S13, the time deviation ΔT, which is the deviation between the preset predetermined time Ttdc and the spray arrival time TSR, is calculated. Specifically, the value obtained by subtracting the spray arrival time TSR from the specified time Ttdc is calculated as the time deviation ΔT. In the present embodiment, the specified time Ttdc is set in advance at the time when the
続いて、ステップS14において、時期偏差ΔTの絶対値が所定範囲内の値であるか否かの判定が行われる。所定範囲は、規定時期Ttdcと噴霧到達時期TSRとの偏差がほとんどないと判定するために設定されている範囲である。そのため、時期偏差ΔTの絶対値が所定範囲内の値であるとの判定がなされている場合(S14:YES)、処理が次のステップS15に移行される。ステップS15において、パイロット噴射の開始時期TCが仮の開始時期TCaとされる。そして、次のステップS16において、ステップS15で設定した開始時期TCになると、パイロット噴射が実行される。その後、本処理ルーチンが一旦終了される。 Subsequently, in step S14, it is determined whether or not the absolute value of the timing deviation ΔT is within a predetermined range. The predetermined range is a range set for determining that there is almost no deviation between the specified time Ttdc and the spray arrival time TSR. Therefore, when it is determined that the absolute value of the timing deviation ΔT is within a predetermined range (S14: YES), the process is shifted to the next step S15. In step S15, the start time TC of the pilot injection is set as the provisional start time TCa. Then, in the next step S16, when the start time TC set in step S15 is reached, the pilot injection is executed. After that, this processing routine is temporarily terminated.
その一方で、ステップS14において、時期偏差ΔTの絶対値が所定範囲内の値であるとの判定がなされていない場合(NO)、処理が次のステップS17に移行される。ステップS17において、時期偏差ΔTが「0」よりも小さいか否かの判定が行われる。すなわち、噴霧到達時期TSRが規定時期Ttdcよりも遅角側の時期であるか否かの判定が行われる。時期偏差ΔTが「0」よりも大きい場合、仮の開始時期TCaにパイロット噴射を開始させたとすると、メイン噴射によって気筒11内に噴射された燃料の燃焼の開始時には、パイロット噴射によって気筒11内に噴射された燃料の噴霧が燃焼室50の壁面50aに到達してしまうと推測することができる。一方、時期偏差ΔTが「0」よりも小さい場合、仮の開始時期TCaにパイロット噴射を開始させたとしても、パイロット噴射によって気筒11内に噴射された燃料の噴霧が壁面50aに到達する前に、メイン噴射によって気筒11内に噴射された燃料の燃焼が開始されると推測することができる。すなわち、パイロット噴射の開始時期TCを仮の開始時期TCaよりも進角側の時期にしても、排気性状がほとんど悪化しないと判定することができる。
On the other hand, if it is not determined in step S14 that the absolute value of the timing deviation ΔT is within a predetermined range (NO), the process is shifted to the next step S17. In step S17, it is determined whether or not the timing deviation ΔT is smaller than “0”. That is, it is determined whether or not the spray arrival time TSR is on the retard side of the specified time Ttdc. When the timing deviation ΔT is larger than “0”, assuming that the tentative start timing TCa starts the pilot injection, when the combustion of the fuel injected into the cylinder 11 by the main injection starts, the pilot injection causes the pilot injection into the cylinder 11. It can be inferred that the spray of the injected fuel reaches the
そこで、時期偏差ΔTが「0」よりも小さいとの判定がなされている場合(S17:YES)、処理がステップS18に移行される。ステップS18において、パイロット噴射の開始時期TCを仮の開始時期TCaよりも進角側の時期に変更する進角処理が実行される。この進角処理では、例えば、仮の開始時期TCaから予め設定された単位変更量だけ引いた値を開始時期TCとして算出する。なお、進角処理では、例えば、時期偏差ΔT又は時期偏差ΔTに応じた時間だけ仮の開始時期TCaよりも進角側の時期を開始時期TCとして算出するようにしてもよい。 Therefore, when it is determined that the timing deviation ΔT is smaller than “0” (S17: YES), the process proceeds to step S18. In step S18, an advance angle process is executed in which the start timing TC of the pilot injection is changed to a timing on the advance angle side of the provisional start timing TCa. In this advance processing, for example, a value obtained by subtracting a preset unit change amount from the provisional start time TCa is calculated as the start time TC. In the advance angle processing, for example, the time on the advance angle side of the provisional start time TCa may be calculated as the start time TC for the time corresponding to the time deviation ΔT or the time deviation ΔT.
そして、次のステップS16において、ステップS18で設定した開始時期TCになると、パイロット噴射が実行される。その後、本処理ルーチンが一旦終了される。
一方、ステップS17において、時期偏差ΔTが「0」よりも小さいとの判定がなされていない場合(YES)、処理がステップS19に移行される。ステップS19において、パイロット噴射の開始時期TCを仮の開始時期TCaよりも遅角側の時期に変更する遅角処理が実行される。この遅角処理では、例えば、仮の開始時期TCaに予め設定された単位変更量だけ加算した値を開始時期TCとして算出する。なお、進角処理では、例えば、時期偏差ΔT又は時期偏差ΔTに応じた時間だけ仮の開始時期TCaよりも遅角側の時期を開始時期TCとして算出するようにしてもよい。
Then, in the next step S16, when the start time TC set in step S18 is reached, the pilot injection is executed. After that, this processing routine is temporarily terminated.
On the other hand, if it is not determined in step S17 that the timing deviation ΔT is smaller than “0” (YES), the process is shifted to step S19. In step S19, a retarding process is executed in which the pilot injection start timing TC is changed to a timing on the retard side of the provisional start timing TCa. In this retard processing, for example, a value obtained by adding only a preset unit change amount to the provisional start time TCa is calculated as the start time TC. In the advance angle processing, for example, the time on the retard side of the provisional start time TCa may be calculated as the start time TC for the time corresponding to the time deviation ΔT or the time deviation ΔT.
そして、次のステップS16において、ステップS19で設定した開始時期TCになると、パイロット噴射が実行される。その後、本処理ルーチンが一旦終了される。
本実施形態の作用及び効果について説明する。
Then, in the next step S16, when the start time TC set in step S19 is reached, the pilot injection is executed. After that, this processing routine is temporarily terminated.
The operation and effect of this embodiment will be described.
パイロット噴射によって燃焼室50内に噴射された燃料の噴霧が燃焼室50の壁面50aに到達する時期をパイロット到達時期とした場合、パイロット到達時期が規定時期Ttdcとなるようにパイロット噴射が燃料噴射弁26に実行される。具体的には、仮の開始時期TCaを基に算出された噴霧到達時期TSRが規定時期Ttdcよりも遅角側の時期であるときには、パイロット噴射の開始時期TCが、仮の開始時期TCaよりも進角側の時期に設定される。そして、設定された開始時期TCからパイロット噴射が開始される。
When the time when the spray of fuel injected into the
一方、仮の開始時期TCaを基に算出された噴霧到達時期TSRが規定時期Ttdcよりも進角側の時期であるときには、パイロット噴射の開始時期TCが、仮の開始時期TCaよりも遅角側の時期に設定される。そして、設定された開始時期TCからパイロット噴射が開始される。 On the other hand, when the spray arrival time TSR calculated based on the provisional start time TCa is on the advance side of the specified time Ttdc, the pilot injection start time TC is on the retard side of the provisional start time TCa. It is set at the time of. Then, the pilot injection is started from the set start time TC.
このように開始時期TCを調整することにより、パイロット到達時期を規定時期Ttdcに近づけることができる。これにより、パイロット噴射の開始時期TCを進角側に設定しつつも、パイロット噴射によって燃焼室50内に噴射された燃料のうち、メイン噴射によって噴射された燃料の燃焼の開始時点で壁面50aに付着している燃料の量の増大を抑制できる。規定時期Ttdcが、実際のメイン燃焼時期とほぼ同じ時期である場合、壁面50aに燃料がほとんど付着していない状態で、メイン噴射によって燃焼室50内に噴射された燃料の燃焼を開始させることが可能となる。
By adjusting the start time TC in this way, the pilot arrival time can be brought closer to the specified time Ttdc. As a result, while setting the start timing TC of the pilot injection to the advance side, among the fuels injected into the
したがって、排気性状の悪化を抑制しつつ、パイロット噴射に起因する燃焼騒音を低減することができる。
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
Therefore, it is possible to reduce the combustion noise caused by the pilot injection while suppressing the deterioration of the exhaust properties.
The above embodiment can be modified and implemented as follows. The above embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
・規定時期Ttdcは、ピストン51が圧縮上死点に達する時期に応じた時期であれば、ピストン51が圧縮上死点に達する時期とは異なる時期であってもよい。例えば、ピストン51が圧縮上死点に達する時期から多少ずれた時期を規定時期Ttdcとしてもよい。
The specified time Ttdc may be a time different from the time when the
・メイン燃焼時期は、内燃機関10の運転状況によって実際には変わる。例えば、メイン噴射の開始時期、及び、燃焼室50内の状態(燃焼室50内の温度、圧力、酸素濃度など)によって、メイン燃焼時期は変わる。そこで、メイン燃焼時期を推定できる場合、メイン燃焼時期の推定値を、規定時期Ttdcとするようにしてもよい。
-The main combustion timing actually changes depending on the operating condition of the
・パイロット到達時期は、機関回転速度NE、パイロット噴射における燃料噴射量、気筒11内に充填された空気の量、燃料噴射時におけるコモンレール圧Pcrと筒内圧力Pcyとの差「ΔP」によって変わる。そのため、このようにパイロット到達時期に影響を与えるパラーメータ毎に、パイロット到達時期の補正係数を算出するためのマップを予め用意し、これら各マップを用いて導出された補正係数を基にパイロット到達時期を算出するようにしてもよい。そして、このように算出したパイロット到達時期を基に、パイロット噴射の開始時期TCを決め、パイロット噴射を実行させるようにしてもよい。 The pilot arrival time varies depending on the engine rotation speed NE, the fuel injection amount in the pilot injection, the amount of air filled in the cylinder 11, and the difference "ΔP" between the common rail pressure Pcr and the cylinder pressure Pcy at the time of fuel injection. Therefore, a map for calculating the correction coefficient of the pilot arrival time is prepared in advance for each parameter that affects the pilot arrival time in this way, and the pilot arrival time is based on the correction coefficient derived using each of these maps. May be calculated. Then, based on the pilot arrival time calculated in this way, the pilot injection start time TC may be determined and the pilot injection may be executed.
例えば、機関回転速度NEと補正係数との関係を示すマップでは、機関回転速度NEが高いほど、パイロット到達時期が長くなるように補正係数が変化する。
また、パイロット噴射における燃料噴射量と補正係数との関係を示すマップでは、燃料噴射量が多いほど、パイロット到達時期が短くなるように補正係数が変化する。
For example, in a map showing the relationship between the engine rotation speed NE and the correction coefficient, the correction coefficient changes so that the higher the engine rotation speed NE, the longer the pilot arrival time.
Further, in the map showing the relationship between the fuel injection amount and the correction coefficient in the pilot injection, the correction coefficient changes so that the pilot arrival time becomes shorter as the fuel injection amount increases.
また、気筒11内に充填された空気の量と補正係数との関係を示すマップでは、空気の量が多いほど、パイロット到達時期が長くなるように補正係数が変化する。
また、コモンレール圧Pcrと筒内圧力Pcyとの差「ΔP」と補正係数との関係を示すマップでは、差「ΔP」が大きいほど、パイロット到達時期が短くなるように補正係数が変化する。
Further, in the map showing the relationship between the amount of air filled in the cylinder 11 and the correction coefficient, the correction coefficient changes so that the pilot arrival time becomes longer as the amount of air increases.
Further, in the map showing the relationship between the difference “ΔP” between the common rail pressure Pcr and the in-cylinder pressure Pcy and the correction coefficient, the larger the difference “ΔP”, the shorter the correction coefficient changes so that the pilot arrival time becomes shorter.
10…内燃機関、11…気筒、26…燃料噴射弁、50…燃焼室、50a…壁面、51…ピストン、60…制御装置、61…弁制御部。 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Cylinder, 26 ... Fuel injection valve, 50 ... Combustion chamber, 50a ... Wall surface, 51 ... Piston, 60 ... Control device, 61 ... Valve control unit.
Claims (1)
前記燃料噴射弁にパイロット噴射を行わせ、その後に前記燃料噴射弁にメイン噴射を行わせる内燃機関の制御装置であって、
ピストンが圧縮上死点に達する時期、又は、前記メイン噴射によって前記燃焼室内に噴射された燃料の燃焼の開始時期を規定時期とした場合、
前記パイロット噴射によって前記燃焼室内に噴射された燃料が前記燃焼室の壁面に到達する時期であるパイロット到達時期が前記規定時期となるように、前記パイロット噴射を前記燃料噴射弁に行わせる弁制御部を備える
内燃機関の制御装置。 It is applied to a compression self-ignition type internal combustion engine equipped with a fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber partitioned in the cylinder.
A control device for an internal combustion engine that causes the fuel injection valve to perform pilot injection and then causes the fuel injection valve to perform main injection.
When the specified time is the time when the piston reaches the compression top dead center or the time when the combustion of the fuel injected into the combustion chamber by the main injection is set as the specified time.
A valve control unit that causes the fuel injection valve to perform the pilot injection so that the pilot arrival time, which is the time when the fuel injected into the combustion chamber by the pilot injection reaches the wall surface of the combustion chamber, is the specified time. The control device of the internal combustion engine.
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