KR102191078B1 - 내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDF

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Abstract

제어 장치는, 밸브 제어부 및 목표 산출부를 구비한다. 밸브 제어부는, 메인 분사에 의해 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연과 착화 지연 목표값의 괴리가 작아지도록, 연료 분사 밸브를 제어하도록 구성되어 있다. 목표 산출부는, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에는, 추정되는 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높을수록 착화 지연 목표값이 작아지도록, 착화 지연 목표값을 산출하도록 구성되어 있다.

Description

내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법{CONTROLLER AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 개시는, 압축 자착화식의 내연 기관을 제어하도록 구성된 내연 기관의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
국제 공개 제2013/051109호는, 내연 기관의 제어 장치의 일례가 개시되어 있다. 그 내연 기관에 있어서, 제어 장치는, 피스톤이 압축 상사점에 도달하기 전에 파일럿 분사를 연료 분사 밸브에 실시하게 하고, 그 후에 피스톤이 압축 상사점의 근방에 도달했을 때에 메인 분사를 연료 분사 밸브에 실시하게 한다. 파일럿 분사에 의해 기통 내에 연료가 분사되면, 기통 내에서는 예혼합 (預混合) 연소가 실시되어, 기통 내의 온도가 높아진다. 그리고, 기통 내의 온도가 충분히 높아진 상태에서 메인 분사가 실시되면, 기통 내에서는 확산 연소가 실시되게 된다.
또, 상기 제어 장치에서는, 연료 분사 밸브의 연료 분사의 개시 시점으로부터 당해 연료의 연소가 개시될 때까지의 기간의 길이인 착화 지연이 추정된다. 또, 기관 회전 속도 및 기관 부하율을 변수로 하는 소정의 연산식을 이용하여 착화 지연의 목표인 착화 지연 목표값이 도출된다. 그리고, 착화 지연이 착화 지연 목표값이 되도록, 과급기의 노즐 베인의 개도가 조정된다.
여기서, 과급기의 노즐 베인의 개도를 증대시키면, 과급기의 과급압을 저하시킬 수 있다. 그리고, 과급압을 저하시킴으로써, 착화 지연을 길게 할 수 있다.
그 때문에, 상기의 제어 장치는, 착화 지연이 착화 지연 목표값보다 짧을 때에는, 노즐 베인의 개도를 증대시킨다. 이에 반해, 제어 장치는, 착화 지연이 착화 지연 목표값보다 길 때에는, 노즐 베인의 개도를 감소시킨다.
기관 운전시에는, 기통 내에서의 연소에서 기인하여 발생하는 소음인 연소 소음이 발생한다. 그리고, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에서는, 과급압의 조정을 통하여 착화 지연이 착화 지연 목표값과 동등한 상태를 유지해도, 연소 소음의 크기가 불균일한 경우가 있다.
또한, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역이란, 예혼합 연소가 확산 연소보다 먼저 개시되어도 예혼합 연소가 아직 한창 실시되고 있는 중에 확산 연소가 개시되는 영역을 말한다.
제 1 양태는, 기통 내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브를 구비한 압축 자착화식의 내연 기관을 제어하도록 구성되어 연료 분사 밸브에 파일럿 분사를 실시하게 하고, 그 후에 연료 분사 밸브에 메인 분사를 실시하게 하도록 구성된 제어 장치를 제공한다. 이 제어 장치는, 밸브 제어부 및 목표 산출부를 구비한다. 밸브 제어부는, 메인 분사에 의해 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연과 착화 지연의 목표인 착화 지연 목표값의 괴리가 작아지도록, 연료 분사 밸브를 제어하도록 구성되어 있다. 목표 산출부는, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에는, 기통 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터를 기초로 추정되는 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높을수록 착화 지연 목표값이 작아지도록, 당해 착화 지연 목표값을 산출하도록 구성되어 있다.
예혼합 연소 속도가 높을수록, 기통 내에서의 연료의 연소에서 기인하는 소음인 연소 소음이 커지는 것이 알려져 있다.
또, 발명자는, 다양한 실험이나 시뮬레이션을 실시한 결과, 이하의 지견을 새롭게 얻었다.
·기통 내에서의 연료의 착화성이 낮을수록 예혼합 연소 속도가 낮은 것.
이러한 종래의 지견 및 발명자의 새로운 지견에 기초하면, 기통 내에서의 연료의 착화성이 높을수록, 예혼합 연소 속도도 높아지므로, 연소 소음이 커지게 된다.
여기서, 추가로 발명자는 이하의 지견도 얻고 있다.
·확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에서는, 기통 내에서의 연료의 착화 지연이 길어질수록, 확산 연소 및 예혼합 연소 중 예혼합 연소가 차지하는 비율이 커진다. 그 결과, 연소 소음이 커진다.
그래서, 상기 구성에서는, 기통 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터를 기초로 추정되는 기통 내에 있어서의 연료의 착화성에 기초하여, 메인 분사에 의해 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연 목표값이 산출된다. 즉, 추정되는 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높을수록 착화 지연 목표값이 작아지도록, 당해 착화 지연 목표값이 산출된다. 그리고, 메인 분사에 의해 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연과 착화 지연 목표값의 괴리가 작아지도록, 연료 분사 밸브가 제어된다.
상기 서술한 바와 같이, 연료의 착화성이 높을수록 예혼합 연소 속도가 높아져, 연소 소음이 커지기 쉽다. 이 점, 상기 구성에 의하면, 연료의 착화성이 높을수록 착화 지연 목표값이 작아진다. 그 때문에, 연료의 착화성이 높아져도 착화 지연 목표값을 작게 함으로써, 확산 연소 및 예혼합 연소 중 예혼합 연소가 차지하는 비율이 커지는 것을 억제할 수 있다. 즉, 연료의 착화성이 상승해도 연소 소음이 커지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 예혼합 연소 속도, 즉 착화성의 변화에서 기인하는 연소 소음의 크기의 변화를 억제할 수 있다. 그 결과, 기관 운전 상태가 어느 상태로 유지되어 있을 때에는, 기통 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터가 변화되어도, 연소 소음의 크기의 변화를 억제할 수 있다.
따라서, 상기 구성에 의하면, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에 있어서의 연소 소음의 크기의 불균일을 억제할 수 있게 된다.
또한, 기통 내의 연료 분압이 높을수록 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높아지기 쉽다. 즉, 기통 내의 연료 분압은, 상기 파라미터의 일례이다. 그래서, 목표 산출부는, 기통 내의 연료 분압이 높을수록 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높은 것으로 추정하도록 구성되어도 된다.
또, 기통 내의 산소 분압이 높을수록 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높아지기 쉽다. 즉, 기통 내의 산소 분압은, 상기 파라미터의 일례이다. 그래서, 목표 산출부는, 기통 내의 산소 분압이 높을수록 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높은 것으로 추정하도록 구성되어도 된다.
또, 기통 내의 온도가 높을수록 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높아지기 쉽다. 즉, 기통 내의 온도는, 상기 파라미터의 일례이다. 그래서, 목표 산출부는, 기통 내의 온도가 높을수록 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높은 것으로 추정하도록 구성되어도 된다.
내연 기관의 제어 장치가, 기통 내의 연료 분압, 기통 내의 산소 분압 및 기통 내의 온도를 기초로, 연료의 착화성의 지표를 산출하는 지표 산출부를 구비해도 된다. 이 경우, 목표 산출부는, 지표 산출부에 의해 산출된 지표를 기초로, 착화 지연 목표값을 산출하는 것이 바람직하다.
「τ0」을 상기 지표로 정의하고,「Pfuel」을 기통 내의 연료 분압으로 정의하고,「O2」를 기통 내의 산소 분압으로 정의하고,「T」를 기통 내의 온도로 정의하고,「M(T)」를 기통 내의 온도「T」를 변수로 하는 함수로 정의하고,「A」,「B」및「C」를 모델 정수 (定數) 로 정의한다. 지표 산출부는, 예를 들어, 이하에 나타내는 식을 이용함으로써, 상기 파라미터를 반영한 상기 지표를 산출할 수 있다. 이와 같이 산출된 지표는, 싱글 분사를 실시했을 때의 연료의 착화 지연의 길이이고, 연료의 착화성이 높을수록 작아진다. 그리고, 이 지표를 기초로 착화 지연 목표값을 산출함으로써, 연료의 착화성이 높을수록 착화 지연 목표값을 작게 하는 것을 실현할 수 있다.
Figure 112019075420923-pat00001
그런데, 파일럿 분사에 의한 연료 분사량을 감소시킴으로써, 메인 분사에 의해 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연을 길게 할 수 있다. 그 때문에, 밸브 제어부는, 파일럿 분사에 의한 연료 분사량을 조정함으로써, 메인 분사에 의해 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연을 착화 지연 목표값에 근접시키도록 구성되어도 된다.
또, 파일럿 분사의 개시 시기를 지각 (遲角) 시킴으로써, 즉 파일럿 분사의 개시 시기를 조정하여 파일럿 분사와 메인 분사의 간격을 짧게 함으로써, 메인 분사에 의해 기통 내에 분사된 착화 지연을 길게 할 수 있다. 그 때문에, 밸브 제어부는, 파일럿 분사의 개시 시기를 조정함으로써, 메인 분사에 의해 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연을 착화 지연 목표값에 근접시키도록 구성되어도 된다.
제 2 양태는, 기통 내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브를 구비한 압축 자착화식의 내연 기관을 제어하는 방법을 제공한다. 상기 방법은, 상기 연료 분사 밸브에 의해 파일럿 분사를 실시하는 것과, 상기 파일럿 분사 후에 상기 연료 분사 밸브에 의해 메인 분사를 실시하는 것과, 상기 메인 분사에 의해 상기 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연과 착화 지연의 목표인 착화 지연 목표값의 괴리가 작아지도록, 상기 연료 분사 밸브를 제어하는 것과, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에는, 상기 기통 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터를 기초로 추정되는 상기 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높을수록 상기 착화 지연 목표값이 작아지도록, 당해 착화 지연 목표값을 산출하는 것을 구비한다.
도 1 은, 내연 기관의 제어 장치의 일 실시형태인 제어 장치의 구성과, 동 제어 장치에 의해 제어되는 내연 기관의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2 는, 동 내연 기관의 연료 분사 밸브로부터 분사된 연료의 분무를 모델화한 도면이다.
도 3 은, 연료 분사 밸브를 구동시킬 때의 처리 순서를 나타내는 플로 차트이다.
도 4 는, 예혼합 연소 속도와 연소 소음의 크기의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5 는, 기통 내에서의 연료의 착화성과 예혼합 연소 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 기통 내에서의 연료의 착화 지연과 연소 소음의 크기의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 연료의 착화성의 지표와 착화 지연 목표값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8 은, 변경예에 있어서, 연료의 착화성의 지표와 착화 지연 목표값의 관계를 나타내는 그래프이다.
이하, 내연 기관의 제어 장치의 일 실시형태를 도 1 ∼ 도 7 에 따라 설명한다.
도 1 은, 본 실시형태의 제어 장치 (60) 와, 제어 장치 (60) 에 의해 제어되는 내연 기관 (10) 을 나타낸다. 제어 장치 (60) 는 처리 회로를 포함한다. 내연 기관 (10) 은, 압축 자착화식의 내연 기관이다. 내연 기관 (10) 은, 복수의 기통 (11) 과, 배기 구동식의 과급기 (12) 를 구비하고 있다. 내연 기관 (10) 의 흡기 통로 (21) 에는, 공기의 흐름 방향에 있어서의 상류로부터 순서대로, 에어 클리너 (22), 과급기 (12) 의 컴프레서 (13), 인터쿨러 (23) 및 스로틀 밸브 (24) 가 배치되어 있다. 흡기 통로 (21) 에서는, 에어 클리너 (22) 에 의해 여과된 공기가 컴프레서 (13) 에 내장되어 있는 컴프레서 휠 (13a) 에 의해 압축된 상태에서 송출된다. 이와 같이 압축된 공기는, 인터쿨러 (23) 에 의해 냉각된다. 그리고, 흡기 통로 (21) 를 통하여 기통 (11) 내에 도입되는 공기의 양인 흡입 공기량은, 스로틀 밸브 (24) 의 개도의 제어를 통하여 조정된다.
내연 기관 (10) 은, 기통 (11) 의 수와 동 수의 연료 분사 밸브 (26) 를 구비하고 있다. 각 연료 분사 밸브 (26) 는, 대응하는 기통 (11) 내에 연료를 직접 분사한다. 각 연료 분사 밸브 (26) 에는, 연료 공급 장치 (27) 에 의해 연료가 공급된다. 연료 공급 장치 (27) 는, 연료 탱크에 저류되어 있는 연료를 공급 통로 (28) 를 통하여 퍼 올리는 서플라이 펌프 (29) 와, 서플라이 펌프 (29) 에 의해 가압된 연료가 일시적으로 저류되는 커먼 레일 (30) 을 갖고 있다. 커먼 레일 (30) 내의 연료가 각 연료 분사 밸브 (26) 에 공급된다. 그리고, 연료 분사 밸브 (26) 로부터 기통 (11) 내에 연료가 분사되면, 압축된 공기에 연료가 접촉하여 연소된다.
각 기통 (11) 내에서의 연료의 연소에 의해 발생한 배기는, 배기 통로 (36) 에 배출된다. 배기 통로 (36) 에는, 배기의 흐름 방향에 있어서의 상류로부터 순서대로, 과급기 (12) 의 터빈 (14), 배기 정화 장치 (37) 가 배치되어 있다. 배기 정화 장치 (37) 는, 배기 중의 입자상 물질을 포집하여, 배기를 정화한다.
터빈 (14) 에 내장되어 있는 터빈 휠 (14a) 은, 연결축 (15) 을 통하여 컴프레서 휠 (13a) 에 연결되어 있다. 그 때문에, 배기의 유세 (流勢) 에 의해 터빈 휠 (14a) 이 회전되면, 터빈 휠 (14a) 의 회전에 동기하여 컴프레서 휠 (13a) 이 회전된다. 그 결과, 컴프레서 (13) 에 의해 공기가 가압된다. 또한, 터빈 (14) 에 있어서의 터빈 휠 (14a) 에 대한 배기 분사구에는, 노즐 개도의 변경에 따라 동 배기 분사구의 개구 면적을 변화시키는 가변 노즐 (16) 이 형성되어 있다. 가변 노즐 (16) 의 노즐 개도를 조정함으로써, 터빈 휠 (14a) 에 분사되는 배기의 유량을 조정할 수 있다.
내연 기관 (10) 은, 배기 통로 (36) 를 흐르는 배기의 일부를 EGR 가스로서 흡기 통로 (21) 에 환류시키는 EGR 장치 (40) 를 구비하고 있다. EGR 장치 (40) 는, 배기 통로 (36) 중, 터빈 (14) 보다 상류측의 부분으로부터 배기를 취출하는 EGR 통로 (41) 와, EGR 통로 (41) 를 통한 흡기 통로 (21) 에 대한 EGR 가스의 유량을 조정하는 EGR 유량 조정 장치 (42) 를 갖고 있다. EGR 통로 (41) 는, 흡기 통로 (21) 에 있어서 스로틀 밸브 (24) 보다 하류측의 부분과, 배기 통로 (36) 에 있어서 터빈 (14) 보다 상류측의 부분을 접속한다. 이러한 EGR 통로 (41) 에는, EGR 통로 (41) 를 흐르는 EGR 가스를 냉각시키는 EGR 쿨러 (43) 가 형성되어 있다. 그리고, EGR 유량 조정 장치 (42) 의 밸브가 밸브 개방되어 있는 경우, 배기 통로 (36) 로부터 EGR 통로 (41) 에 유입된 EGR 가스는, EGR 쿨러 (43) 에 의해 냉각되고 나서 EGR 유량 조정 장치 (42) 를 통하여 흡기 통로 (21) 에 도입된다.
제어 장치 (60) 에는, 흡기압 센서 (101), 흡기온 센서 (102), 에어 플로 미터 (103), 수온 센서 (104), 과급압 센서 (105), 크랭크각 센서 (106) 및 연료압 센서 (107) 등의 각종 센서로부터 신호가 입력된다.
흡기압 센서 (101) 는, 흡기 통로 (21) 에 있어서의 스로틀 밸브 (24) 보다 하류의 부분에 있어서의 공기의 압력인 흡기압 Pim 을 검출하고, 검출된 흡기압 Pim 에 따른 신호를 출력한다. 흡기온 센서 (102) 는, 흡기 통로 (21) 에 있어서의 인터쿨러 (23) 보다 하류의 부분에 있어서의 공기의 온도인 흡기온 Thim 을 검출하고, 검출된 흡기온 Thim 에 따른 신호를 출력한다. 에어 플로 미터 (103) 는, 흡기 통로 (21) 에 있어서의 컴프레서 (13) 보다 상류의 부분에 있어서의 공기의 유량인 흡입 공기량 GA 를 검출하고, 검출된 흡입 공기량 GA 에 따른 신호를 출력한다. 수온 센서 (104) 는, 내연 기관 (10) 의 실린더 블록 내를 흐르는 기관 냉각수의 온도인 수온 Thw 를 검출하고, 검출된 수온 Thw 에 따른 신호를 출력한다. 과급압 센서 (105) 는, 과급기 (12) 에 의한 과급압 BP 를 검출하고, 검출된 과급압 BP 에 따른 신호를 출력한다. 과급압 센서 (105) 는, 대기압을 기준으로 하는 게이지압을 과급압 BP 로서 검출한다. 크랭크각 센서 (106) 는, 내연 기관 (10) 의 출력축의 회전 속도인 기관 회전 속도 NE 를 검출하고, 검출된 기관 회전 속도 NE 에 따른 신호를 출력한다. 연료압 센서 (107) 는, 커먼 레일 (30) 내의 연료의 압력인 커먼 레일압 Pcr 을 검출하고, 검출된 커먼 레일압 Pcr 에 따른 신호를 출력한다.
그리고, 제어 장치 (60) 는, 각종 센서 (101 ∼ 107) 의 출력 신호를 기초로, 기관 운전을 제어한다.
제어 장치 (60) 는, 기능부로서, 밸브 제어부 (61) 와, 지표 산출부 (62) 와, 목표 산출부 (63) 를 갖고 있다.
밸브 제어부 (61) 는, 연료 분사 밸브 (26) 의 구동을 제어한다. 구체적으로는, 기통 (11) 내에서 연료를 연소시킬 때, 파일럿 분사 및 메인 분사를 연료 분사 밸브 (26) 에 실시하게 한다. 파일럿 분사란, 기통 (11) 내에서 왕복동 하는 피스톤이 압축 상사점에 도달하기 전에 실시되는 연료 분사이다. 메인 분사란, 파일럿 분사 후에 실행하는 연료 분사로, 피스톤이 압축 상사점의 근방에 도달했을 때에 실시되는 연료 분사이다. 파일럿 분사에 의해 기통 (11) 내에 연료가 분사되면, 기통 (11) 내에서는 예혼합 연소가 실시되어, 기통 (11) 내의 온도가 상승한다. 이와 같이 기통 (11) 내의 온도가 높아진 상태에서 메인 분사가 실시된다. 그러면, 기통 (11) 내에서는 확산 연소가 실시된다. 이 경우, 먼저 개시된 예혼합 연소가 아직 실시되고 있는 상태에서 확산 연소가 개시되는 경우가 있다. 이와 같이 예혼합 연소가 아직 실시되고 있는 상태에서 확산 연소가 개시되는 것과 같은 영역을, 예혼합 연소와 확산 연소가 혼재하는 영역이라고 한다.
예혼합 연소와 확산 연소가 혼재하는 영역에서 기관 운전이 실시되는 경우, 밸브 제어부 (61) 는, 메인 분사에 의해 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화 지연 τ 가 착화 지연 목표값 τtrg 에 근접하도록, 연료 분사 밸브 (26) 를 제어한다. 착화 지연 τ 란, 연료 분사 밸브 (26) 의 연료 분사의 개시 시점으로부터 당해 연료의 연소가 실제로 개시될 때까지의 기간의 길이이다. 착화 지연 목표값 τtrg 란, 착화 지연의 목표를 말한다.
지표 산출부 (62) 는, 기통 (11) 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터를 기초로, 기통 (11) 내에서의 연료의 착화성의 지표 τ0 을 산출하도록 구성되어 있다. 여기서 말하는「연료의 착화성」이란, 연료의 착화되기 용이함을 말한다. 지표 산출부 (62) 에 의해 산출되는 지표 τ0 은, 연료 분사 밸브 (26) 에 싱글 분사를 실시하게 했을 때에 있어서의 연료의 착화 지연의 길이이다. 이 지표 τ0 은, 기통 (11) 내에서의 연료의 착화성이 높을수록 작은 값이 된다.
기통 (11) 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터는, 예를 들어, 흡기온 Thim, 흡기압 Pim, EGR 가스의 환류량, 과급압 BP, 기관 냉각수의 온도인 수온 Thw, 외기온 및 외기압을 포함한다.
예를 들어, 지표 산출부 (62) 는, 이하에 나타내는 아레니우스의 식 (식 1) 을 이용하여 지표 τ0 을 산출한다. 식 1 에 있어서,「Pfuel」은 메인 분사의 종료 시점의 기통 (11) 내의 연료 분압이고,「O2」는 메인 분사의 종료 시점의 기통 (11) 내의 산소 분압이고,「T」는 메인 분사의 개시시에 있어서의 기통 (11) 내의 온도이다. 「M(T)」는, 기통 (11) 내의 온도「T」를 변수로 하는 함수이다. 즉, 함수「M(T)」는, 기통 (11) 내의 온도「T」가 높을수록 큰 값을 도출할 수 있는 함수이다. 예를 들어, 함수「M(T)」로는, 이하의 식 2 의 지수 함수를 채용할 수 있다. 이 경우, 모델 정수「D」는, 기통 (11) 내의 온도「T」가 높을수록, 식 2 의 연산 결과가 커지는 값으로 설정되어 있다. 예를 들어, 모델 정수「D」는 부 (負) 의 값으로 설정되어 있다. 또, 식 1 에 있어서의「A」,「B」및「C」는 모델 정수이고, 실험 및 시뮬레이션을 통하여 미리 설정된 값이다. 구체적으로는, 모델 정수「B」는, 연료 분압「Pfuel」이 높을수록 지표 τ0 을 작게 할 수 있는 값으로 설정되어 있다. 모델 정수「C」는, 산소 분압「O2」가 높을수록 지표 τ0 을 작게 할 수 있는 값으로 설정되어 있다. 예를 들어, 모델 정수「B」,「C」는 정 (正) 의 값으로 설정되어 있다. 그리고, 모델 정수「A」는, 연료 분압「Pfuel」의「B」승 (乘) 과, 산소 분압「O2」의「C」승과,「M(T)」의 곱이 클수록 지표 τ0 을 작게 할 수 있는 값으로 설정되어 있다. 예를 들어, 모델 정수「A」는 정의 값으로 설정되어 있다.
Figure 112019075420923-pat00002
연료 분압「Pfuel」은, 기통 (11) 내에 있어서의 연료 농도 Cfuel 과 기통 (11) 내의 압력인 통내 압력 Pcy 의 곱으로서 산출된다. 연료 농도 Cfuel 은, 메인 분사의 종료 시점에 있어서의 분무 내 당량비 Φ 에 따른 값이 된다. 메인 분사의 종료 시점에 있어서의 분무 내 당량비 Φ 는, 메인 분사를 연료 분사 밸브 (26) 에 실시하게 할 때에 있어서의 분사량의 지시값을 기초로 산출된다.
분무 내 당량비 Φ 란, 연료 분사 밸브 (26) 로부터 기통 (11) 내에 분사된 연료의 분무 내에 있어서의 당량비를 말한다. 예를 들어, 분무 내 당량비 Φ 는, 이론 공연비를 분무 내 공연비로 나눔으로써 도출할 수 있다. 분무 내 공연비란, 연료 분사 밸브 (26) 로부터 기통 (11) 내에 분사된 연료의 분무 내에 있어서의 공연비를 말한다. 분무 내 공연비는, 분무 내의 공기량을 분무 내의 연료량으로 나눔으로써 도출할 수 있다. 분무 내의 공기량은, 메인 분사의 종료 시점에 있어서의 분무의 체적 V 와, 기통 (11) 내에 있어서의 산소 농도 Cox 를 기초로 산출한다.
여기서, 도 2 를 참조하여, 분무의 체적 V 의 산출 방법에 대해 설명한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연료 분사 밸브 (26) 로부터 기통 (11) 내에 분사된 연료의 분무가 원추 형상인 것으로 가정한다. 이 경우, 공지된 히로야스의 식을 이용함으로써, 분무의 체적 V 를 산출할 수 있다. 이하의 관계식 (식 3) 또는 (식 4) 는, 분무 페니트레이션 S 의 산출식이다. 관계식 (식 3) 은, 연료의 분사 시간「t」가 분열 시간「tc」미만일 때에 이용되는 식이다. 관계식 (식 4) 는, 연료의 분사 시간「t」가 분열 시간「tc」이상일 때에 이용되는 식이다. 분열 시간「tc」란, 연료 분사 밸브 (26) 로부터 분사된 연료가 액체로부터 기체로 상태 변화되는 데에 필요로 하는 시간을 말한다.
관계식 (식 3) 및 (식 4) 에 있어서,「ΔP」는 커먼 레일압 Pcr 과 통내 압력 Pcy 의 차이다. 통내 압력 Pcy 는, 기통 (11) 내에 대한 충전 공기량과 기통 (11) 내에 있어서의 피스톤의 위치를 기초로 추정할 수 있다. 물론, 기통 (11) 내의 압력을 검출하는 센서가 당해 기통 (11) 에 형성되어 있는 경우, 이 센서의 검출값을 통내 압력 Pcy 로서 채용해도 된다. 또, 관계식 (식 3) 및 (식 4) 에 있어서,「ρf」는 연료 밀도이고,「ρa」는 공기 밀도이다. 「d0」는, 연료 분사 밸브 (26) 의 분사공의 직경이다.
Figure 112019075420923-pat00003
또, 이하의 관계식 (식 5) 는, 분무각 θ 을 산출하기 위한 식이다. 관계식 (식 5) 에 있어서,「μa」는, 공기의 점성 계수로, 미리 설정되어 있다.
Figure 112019075420923-pat00004
그리고, 이하의 관계식 (식 6) 은, 분무의 체적 V 를 산출하기 위한 식이다.
Figure 112019075420923-pat00005
산소 농도 Cox 는, 기통 (11) 내에 도입되는 공기의 양과, 기통 (11) 내에 도입되는 EGR 가스의 양을 기초로 산출된다. 기통 (11) 내에 도입되는 공기의 양으로서, 예를 들어, 에어 플로 미터 (103) 에 의해 검출되는 흡입 공기량 GA 를 채용할 수 있다. 공기 중의 산소가 차지하는 비율은, EGR 가스 중의 산소가 차지하는 비율보다 크다. 그 때문에, 산소 농도 Cox 는, EGR 장치 (40) 를 통하여 흡기 통로 (21) 에 환류되는 EGR 가스의 양이 많을수록 낮아지도록 산출된다.
또한, EGR 유량 조정 장치 (42) 의 밸브 개도 및 배기 통로 (36) 에 있어서의 배기의 유량이 일정하게 유지되어 있는 경우, EGR 장치 (40) 를 통하여 흡기 통로 (21) 에 환류되는 EGR 가스의 양인 환류량은, 배기 통로 (36) 에 있어서의 배기의 유량과, EGR 유량 조정 장치 (42) 의 밸브 개도를 기초로 산출할 수 있다. 배기의 유량은, 흡입 공기량 GA 와 기관 회전 속도 NE 에 따른 값이 된다.
EGR 유량 조정 장치 (42) 의 밸브 개도 및 배기의 유량 중의 적어도 일방이 변화되었을 경우, 당해 변화에 대해 EGR 가스의 환류량의 변화에 응답 지연이 발생한다. 본 실시형태에서는, 밸브 개도 및 배기의 유량 중의 적어도 일방이 변화되었을 때에, 환류량의 변화가 어느 정도 지연되는지를 추정하는 맵이 준비되어 있다. 그 때문에, 밸브 개도 및 배기의 유량 중의 적어도 일방이 변화되었을 때에는, 당해 맵을 이용하여 환류량이 추정된다.
관계식 (식 1) 에 있어서의 기통 (11) 내의 산소 분압「O2」는, 기통 (11) 내에 있어서의 산소 농도 Cox 와 통내 압력 Pcy 의 곱으로서 산출된다.
또, 메인 분사의 개시시에 있어서의 기통 (11) 내의 온도「T」는, 흡기온 Thim 및 수온 Thw 를 기초로 추정할 수 있다. 물론, 기통 (11) 내의 온도를 검출하는 센서가 당해 기통 (11) 에 형성되어 있는 경우, 당해 센서의 검출값을 기통 (11) 내의 온도「T」로서 채용해도 된다.
상기 서술한 바와 같이 관계식 (식 1) 에 있어서의「Pfuel」,「O2」및「T」는, 흡기 통로 (21) 를 흐르는 공기의 온도, 흡기 통로 (21) 를 흐르는 공기의 압력, EGR 가스의 환류량 및 수온 Thw 에 따라 변화된다. 따라서, 연료 분압「Pfuel」, 산소 분압「O2」및 기통 (11) 내의 온도「T」도 또한, 기통 (11) 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터의 일례라고 할 수 있다. 그리고, 상기 식 1 을 이용하여 산출한 지표 τ0 은, 기통 (11) 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터에 기초한 값이다.
목표 산출부 (63) 는, 지표 산출부 (62) 에 의해 산출된 지표 τ0 을 기초로, 기통 (11) 내에 있어서의 연료의 착화성을 추정하도록 구성되어 있다. 그리고, 목표 산출부 (63) 는, 지표 τ0 을 기초로 추정한 착화성이 높을수록 착화 지연 목표값 τtrg 가 작아지도록, 착화 지연 목표값 τtrg 를 산출한다. 본 실시형태에서는, 이하에 나타내는 관계식 (식 7) 을 이용하여, 착화 지연 목표값 τtrg 가 산출된다. 그 때문에, 지표 τ0 의 증대에 대해, 착화 지연 목표값 τtrg 를 단조롭게 증가시킬 수 있다. 즉, 지표 τ0 을 기초로 추정한 착화성의 상승에 대해, 착화 지연 목표값 τtrg 를 단조롭게 감소시킬 수 있다. 또한, 관계식 (식 7) 에 있어서의「F11」및「F12」는 정수이고, 실험 및 시뮬레이션에 기초하여 설정된 값이다. 예를 들어, 정수「F11」은 정의 값이다.
Figure 112019075420923-pat00006
다음으로, 도 3 을 참조하여, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에 있어서의 연료 분사의 처리의 흐름에 대해 설명한다.
도 3 에 나타내는 처리의 흐름의 설명 전에, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전이 실시되고 있는지의 여부의 추정 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 메인 분사에 의해 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화 지연을 기초로 당해 추정이 실시된다. 예를 들어 도 6 에 나타내는 바와 같이, 메인 분사에 의해 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화 지연의 추정값인 착화 지연 τ 가 규정 시간 τTh 미만인 경우에는, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서 기관 운전이 실시되고 있는 것으로 추정할 수 있다. 이에 반해, 착화 지연 τ 가 규정 시간 τTh 이상인 경우에는, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역이 아니라, 예혼합 연소만이 실시되는 영역에서 기관 운전이 실시되고 있는 것으로 추정할 수 있다. 그 때문에, 착화 지연 τ 가 규정 시간 τTh 미만일 때는, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서 기관 운전이 실시되고 있는 것으로 추정할 수 있기 때문에, 도 3 에 나타내는 일련의 처리가 실행된다.
또한, 착화 지연 τ 는, 예를 들어, 과급압 BP, 흡입 공기량 GA, 수온 Thw, 흡기온 Thim, 메인 분사의 개시 시기, 및 메인 분사에 의한 연료 분사량을 기초로 산출할 수 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 스텝 S11 에 있어서, 지표 τ0 의 산출에 필요한 각종 파라미터가 취득된다. 다음의 스텝 S12 에 있어서, 지표 산출부 (62) 는, 상기의 식 1 을 이용하여, 지표 τ0 을 산출한다. 계속해서, 스텝 S13 에 있어서, 목표 산출부 (63) 는, 상기 관계식 (식 7) 을 이용하여, 착화 지연 목표값 τtrg 를 산출한다.
그리고, 다음의 스텝 S14 에 있어서, 밸브 제어부 (61) 는, 착화 지연 τ 가 착화 지연 목표값 τtrg 가 되도록, 연료 분사 밸브 (26) 의 구동을 제어한다. 본 실시형태에서는, 스텝 S14 에서는, 메인 분사에 앞서 실행되는 파일럿 분사에 의한 연료 분사량, 즉 파일럿 분사시에 있어서의 연료 분사 밸브 (26) 에 대한 통전 시간이 조정된다. 예를 들어 착화 지연 τ 가 착화 지연 목표값 τtrg 보다 짧은 경우, 밸브 제어부 (61) 는 파일럿 분사에 의한 연료 분사량을 감소시킨다. 이에 반해, 예를 들어 착화 지연 τ 가 착화 지연 목표값 τtrg 보다 긴 경우, 밸브 제어부 (61) 는 파일럿 분사에 의한 연료 분사량을 증대시킨다. 그리고, 일련의 처리가 일단 종료된다.
다음으로, 도 4 ∼ 도 7 을 참조하여, 본 실시형태의 작용 및 효과에 대해 설명한다.
도 4 는, 예혼합 연소 속도와, 기통 (11) 내에서의 연료의 연소에서 기인하는 소음인 연소 소음의 크기의 관계를 나타내고 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 예혼합 연소 속도가 높을수록, 연소 소음이 커진다. 이것은, 예혼합 연소 속도가 높을수록, 화염이 기통 (11) 내에 단숨에 퍼지기 때문이다. 기통 (11) 내에서 화염이 퍼지는 속도가 높을수록, 연소 소음이 커지기 쉽다.
도 5 는, 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화성과, 예혼합 연소 속도의 관계를 나타내고 있다. 도 5 에 나타내는 그래프는, 실험 및 시뮬레이션에 의해 얻어진 결과이다. 도 5 에 나타내는 그래프로부터, 기통 (11) 내에서의 연료의 착화성이 낮을수록, 예혼합 연소 속도가 낮아지는 것을 판독할 수 있다. 요컨대, 지표 τ0 이 클수록, 예혼합 연소 속도가 낮아진다고 할 수 있다.
도 6 은, 착화 지연 τ 와, 연소 소음의 크기의 관계를 나타내고 있다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 착화 지연 τ 가 규정 시간 τTh 미만인 경우, 기통 (11) 내에서는, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재한다. 이에 반해, 착화 지연 τ 가 규정 시간 τTh 이상인 경우, 기통 (11) 내에서는, 예혼합 연소만이 실시된다. 도 6 에 나타내는 그래프로부터, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에는 착화 지연 τ 가 길어짐에 따라 연소 소음이 커지는 것을 판독할 수 있다. 이것은, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에서는, 기통 내에서의 연료의 착화 지연이 길어질수록, 확산 연소 및 예혼합 연소 중 예혼합 연소가 차지하는 비율이 커지고, 그 결과, 연소 소음이 커지기 때문인 것으로 생각된다. 구체적으로는, 기통 (11) 내에서의 연료의 착화성이 낮을수록, 기통 내에서의 연료의 착화 지연이 길어지기 쉽다. 또, 기통 (11) 내에서의 연료의 착화성이 낮을수록, 예혼합 연소 속도가 낮아지기 쉽다. 그리고, 예혼합 연소 속도가 낮을수록, 확산 연소 및 예혼합 연소 중 예혼합 연소가 차지하는 비율이 커지기 쉽다. 따라서, 착화 지연이 길어질수록, 예혼합 연소 속도가 낮아지기 때문에, 확산 연소 및 예혼합 연소 중 예혼합 연소가 차지하는 비율이 커진다. 그 결과, 연소 소음이 커진다.
그리고, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에 있어서의 연소 소음과 착화 지연 τ 의 관계는, 이하의 식 8 과 같은 근사식으로 나타낼 수 있다. 또한, 식 8 에 있어서,「P1」,「P2」및「P3」은 정수이다.
Figure 112019075420923-pat00007
상기 서술한 바와 같이 지표 τ0 과 예혼합 연소 속도 사이의 관계는 반비례의 관계이고, 연소 소음과 착화 지연 τ 의 관계는 상기 식 8 과 같이 나타낼 수 있다. 그 때문에, 연소 소음과, 착화 지연 τ 및 지표 τ0 의 관계는, 이하의 식 9 와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112019075420923-pat00008
연소 소음이 일정값「Const」라고 한 경우, 식 9 는, 식 10 과 같이 나타낼 수 있다. 그리고, 연소 소음이 일정값「Const」가 될 때의 착화 지연 τ 를 착화 지연 목표값 τtrg 로 하는 경우, 착화 지연 목표값 τtrg 를 이하의 식 11 로 나타낼 수 있다.
Figure 112019075420923-pat00009
식 11 로부터도 분명한 바와 같이, 지표 τ0 이 클수록 착화 지연 목표값 τtrg 를 크게 함으로써, 연소 소음의 크기를 일정값으로 유지하는 것이 가능해진다. 그리고, 식 11 에 있어서의 정수「P2」를「1」로 함으로써, 상기 관계식 (식 7) 을 도출할 수 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 이와 같이 도출한 관계식 (식 7) 을 이용하여, 착화 지연 목표값 τtrg 가 산출된다. 도 7 에 있어서의 실선은, 관계식 (식 7) 을 이용하여 산출한 착화 지연 목표값 τtrg 와 지표 τ0 의 관계를 나타낸다. 도 7 에 있어서의 파선은, 연료의 착화성, 즉 지표 τ0 에 관계없이 착화 지연 목표값 τtrg 를 설정하는 경우의 비교예 1 을 나타낸다.
비교예 1 의 경우에서는, 내연 기관 (10) 의 운전 상태, 즉 기관 회전 속도 NE 및 기관 부하율 KL 이 일정할 때에, 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터, 즉 착화성의 지표 τ0 이 변화되어도 착화 지연 목표값 τtrg 가 변화되지 않는다. 그 결과, 당해 파라미터가 변화되면, 연소 소음의 크기가 변화된다.
이에 반해, 본 실시형태에서는, 지표 τ0 을 기초로 연료의 착화성을 추정하여, 착화성이 높을수록 착화 지연 목표값 τtrg 가 작아지도록, 착화 지연 목표값 τtrg 가 산출된다. 그리고, 메인 분사에 의해 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화 지연 τ 를 착화 지연 목표값 τtrg 에 근접시키기 위해, 연료 분사 밸브 (26) 가 제어된다. 즉, 메인 분사에 의해 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화 지연 τ 와 착화 지연 목표값 τtrg 의 괴리가 작아지도록, 연료 분사 밸브 (26) 가 제어된다. 그 결과, 상기 파라미터가 변화되는 것에서 기인하여 연소 소음의 크기가 변화되는 것을 억제할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에 있어서의 연소 소음의 크기의 불균일을 억제할 수 있다.
상기 실시형태는, 이하와 같이 변경하여 실시할 수 있다. 상기 실시형태 및 이하의 변경예는, 기술적으로 모순되지 않는 범위에서 서로 조합하여 실시할 수 있다.
·메인 분사에 의해 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화 지연 τ 는, 파일럿 분사의 개시 시기에 따라서도 바뀐다. 구체적으로는, 파일럿 분사의 개시 시기를 지각시켜 파일럿 분사의 시기와 메인 분사의 시기의 간격을 좁힘으로써, 메인 분사에 의해 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화 지연을 길게 할 수 있다. 그래서, 착화 지연 τ 가 착화 지연 목표값 τtrg 보다 짧을 때에는 파일럿 분사의 시기를 지각시키는 한편, 착화 지연 τ 가 착화 지연 목표값 τtrg 보다 길 때에는 파일럿 분사의 시기를 진각시키도록 해도 된다.
·메인 분사에 의해 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화 지연 τ 가 착화 지연 목표값 τtrg 와 상이할 때에는, 파일럿 분사에 의한 연료 분사량, 및, 파일럿 분사의 개시 시기의 쌍방을 조정하도록 해도 된다.
·메인 분사의 개시 시기의 변경을 통해, 메인 분사에 의해 기통 (11) 내에 분사된 연료의 착화 지연 τ 와 착화 지연 목표값 τtrg 의 괴리를 작게 하도록 해도 된다. 이 경우, 착화 지연 τ 와 착화 지연 목표값 τtrg 의 괴리를 작게 하기 위한 파일럿 분사에 의한 연료 분사량의 조정, 및, 파일럿 분사의 개시 시기의 조정을 생략해도 된다.
·상기 실시형태에서는, 일차 함수인 상기 관계식 (식 7) 을 이용하여 착화 지연 목표값 τtrg 가 산출된다. 그러나, 지표 τ0 의 감소에 대해 착화 지연 목표값 τtrg 를 단조 감소시킬 수 있는 것이면, 상기 관계식 (식 7) 과는 다른 식을 이용하여, 착화 지연 목표값 τtrg 가 산출되어도 된다. 예를 들어, 이하의 관계식 (식 12) 와 같은 이차 함수를 이용하여, 착화 지연 목표값 τtrg 가 산출되어도 된다. 관계식 (식 12) 에 있어서의「F21」,「F22」및「F23」은 정수이고, 실험 및 시뮬레이션에 기초하여 설정된 값이다. 또한, 관계식 (식 12) 는, 상기 식 11 에 있어서의 정수「P2」를「0.5」로 함으로써 도출할 수 있다.
Figure 112019075420923-pat00010
그리고, 관계식 (식 9) 을 이용하여 착화 지연 목표값 τtrg 를 산출하는 경우, 지표 τ0 의 변화에 대해, 도 8 에 나타내는 바와 같이 착화 지연 목표값 τtrg 가 추이하게 된다.
·아레니우스의 식 (식 1) 에 있어서의 함수「M(T)」는, 기통 (11) 내의 온도「T」가 높을수록 연산 결과를 큰 값으로 할 수 있는 것이면, 상기 식 2 와는 상이한 함수여도 된다.
·상기 실시형태에서는, 아레니우스의 식 (식 1) 을 이용하여 지표 τ0 이 산출된다. 그러나, 지표 τ0 을, 기통 (11) 내에서의 연소의 착화성에 따른 값으로 할 수 있는 것이면, 지표 τ0 의 산출시에 식 1 을 이용하지 않아도 된다.
예를 들어, 메인 분사의 종료 시점의 기통 (11) 내의 연료 분압「Pfuel」이 높을수록 지표 τ0 을 작게 할 수 있는 것이면, 식 1 을 이용하지 않고 지표 τ0 이 산출되어도 된다.
또, 메인 분사의 종료 시점의 기통 (11) 내의 산소 분압「O2」가 높을수록 지표 τ0 을 작게 할 수 있는 것이면, 식 1 을 이용하지 않고 지표 τ0 이 산출되어도 된다.
또, 메인 분사의 개시시에 있어서의 기통 (11) 내의 온도「T」가 높을수록 지표 τ0 을 작게 할 수 있는 것이면, 식 1 을 이용하지 않고 지표 τ0 이 산출되어도 된다.
·지표 τ0 을 기초로 연료의 착화성을 추정하는 것이 아니라, 기통 (11) 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터로부터 착화성을 직접 추정하도록 해도 된다. 예를 들어, 메인 분사의 종료 시점의 기통 (11) 내의 연료 분압「Pfuel」을 기초로 착화성을 추정하도록 해도 된다. 또, 메인 분사의 종료 시점의 기통 (11) 내의 산소 분압「O2」를 기초로 착화성을 추정하도록 해도 된다. 또, 메인 분사의 개시시에 있어서의 기통 (11) 내의 온도「T」를 기초로 착화성을 추정하도록 해도 된다.
·제어 장치 (60) 로는, CPU 와 메모리를 구비하고, 소프트웨어 처리를 실행하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 각 실시형태에 있어서 소프트웨어 처리된 것의 적어도 일부를, 하드웨어 처리하는 전용의 하드웨어 회로 (예를 들어 ASIC 등) 를 구비해도 된다. 즉, 제어 장치는, 이하의 (a) ∼ (c) 중 어느 구성이면 된다. (a) 상기 처리 전부를, 프로그램에 따라 실행하는 처리 장치와, 프로그램을 기억하는 ROM 등의 프로그램 격납 장치를 구비한다. (b) 상기 처리의 일부를 프로그램에 따라 실행하는 처리 장치 및 프로그램 격납 장치와, 나머지 처리를 실행하는 전용의 하드웨어 회로를 구비한다. (c) 상기 처리 전부를 실행하는 전용의 하드웨어 회로를 구비한다. 여기서, 처리 장치 및 프로그램 격납 장치를 구비한 소프트웨어 처리 회로나, 전용의 하드웨어 회로는 복수여도 된다. 즉, 상기 처리는, 1 또는 복수의 소프트웨어 처리 회로 및 1 또는 복수의 전용의 하드웨어 회로의 적어도 일방을 구비한 처리 회로에 의해 실행되면 된다.

Claims (7)

  1. 기통 내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브를 구비한 압축 자착화식의 내연 기관을 제어하도록 구성되고, 상기 연료 분사 밸브에 파일럿 분사를 실시하게 한 후에 상기 연료 분사 밸브에 메인 분사를 실시하게 하도록 구성된 제어 장치로서,
    상기 메인 분사에 의해 상기 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연과 착화 지연의 목표인 착화 지연 목표값의 괴리가 작아지도록, 상기 연료 분사 밸브를 제어하도록 구성된 밸브 제어부와,
    확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에는, 상기 기통 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터를 기초로 추정되는 상기 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높을수록 상기 착화 지연 목표값이 작아지도록, 당해 착화 지연 목표값을 산출하도록 구성된 목표 산출부를 구비하는, 내연 기관의 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터는 상기 기통 내의 연료 분압을 포함하고, 상기 목표 산출부는, 상기 기통 내의 연료 분압이 높을수록 상기 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높은 것으로 추정하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터는 상기 기통 내의 산소 분압을 포함하고, 상기 목표 산출부는, 상기 기통 내의 산소 분압이 높을수록 상기 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높은 것으로 추정하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터는, 상기 기통 내의 온도를 포함하고, 상기 목표 산출부는, 상기 기통 내의 온도가 높을수록 상기 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높은 것으로 추정하도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 파라미터는, 상기 기통 내의 연료 분압, 상기 기통 내의 산소 분압 및 상기 기통 내의 온도를 포함하고,
    상기 제어 장치는, 상기 기통 내의 연료 분압, 상기 기통 내의 산소 분압 및 상기 기통 내의 온도를 기초로, 연료의 착화성의 지표를 산출하도록 구성된 지표 산출부를 구비하고,
    상기 목표 산출부는, 상기 지표 산출부에 의해 산출된 상기 지표를 기초로, 상기 착화 지연 목표값을 산출하도록 구성되고,
    「τ0」을 상기 지표로 정의하고,「Pfuel」을 상기 기통 내의 연료 분압으로 정의하고,「O2」를 상기 기통 내의 산소 분압으로 정의하고,「T」를 상기 기통 내의 온도로 정의하고,「M(T)」를 상기 기통 내의 온도를 변수로 하는 함수로 정의하고,「A」,「B」및「C」를 모델 정수로 정의한 경우,
    상기 지표 산출부는, 이하에 나타내는 식을 이용하여 상기 지표를 산출하도록 구성되어 있는
    Figure 112019075420923-pat00011

    내연 기관의 제어 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브 제어부는, 상기 파일럿 분사에 의한 연료 분사량, 및, 상기 파일럿 분사의 개시 시기의 적어도 일방을 조정함으로써, 상기 착화 지연을 상기 착화 지연 목표값에 근접시키도록 구성되어 있는, 내연 기관의 제어 장치.
  7. 기통 내에 연료를 분사하는 연료 분사 밸브를 구비한 압축 자착화식의 내연 기관을 제어하는 방법으로서,
    상기 연료 분사 밸브에 의해 파일럿 분사를 실시하는 것과,
    상기 파일럿 분사 후에 상기 연료 분사 밸브에 의해 메인 분사를 실시하는 것과,
    상기 메인 분사에 의해 상기 기통 내에 분사된 연료의 착화 지연과 착화 지연의 목표인 착화 지연 목표값의 괴리가 작아지도록, 상기 연료 분사 밸브를 제어하는 것과,
    확산 연소와 예혼합 연소가 혼재하는 영역에서의 기관 운전시에는, 상기 기통 내에 있어서의 연료의 착화성을 변화시키는 파라미터를 기초로 추정되는 상기 기통 내에 있어서의 연료의 착화성이 높을수록 상기 착화 지연 목표값이 작아지도록, 당해 착화 지연 목표값을 산출하는 것을 구비하는, 내연 기관의 제어 방법.
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