WO2007069410A1 - ディーゼルエンジンの制御装置 - Google Patents

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Takahiro Ueda
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Isuzu Motors Limited
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a diesel engine that executes combustion mode control for switching from one combustion mode to another combustion mode.
  • combustion mode in which fuel is injected into a combustion chamber (cylinder) in the vicinity of the compression top dead center of the piston and the fuel is diffused and burned almost simultaneously is generally used.
  • This combustion mode is one in which combustion is performed during fuel injection, and is generally referred to as diffusion combustion.
  • the control for increasing the intake air amount and the control for continuously changing the fuel injection form are performed. Do. At that time, the control for increasing the intake air amount and the control for continuously changing the fuel injection mode were performed independently.
  • Patent Document 1 discloses a diesel engine in which a third combustion mode for reducing NOx, combustion noise, soot, etc. is executed when the PCI combustion mode force is also switched to the diffusion combustion mode. An engine combustion control device is described.
  • the PCI combustion power also has a combustion mode different from the transition to diffusion combustion.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-286880
  • FIGS. 5 (a) to 5 (c) show combinations of intake air amount and fuel injection mode, respectively. It is a map which shows the distribution of NOx, combustion sound, and soot.
  • each map represents the intake air amount
  • the vertical axis represents the fuel injection mode (see FIG. 3).
  • the force is also shown in Fig. 5 (c) .
  • the lower left point Pp of each map shows the state where PCI combustion is performed
  • the upper right point Pd shows the state where diffusion combustion is performed. Show.
  • NOx, combustion sound, and soot show distributions that are opposite to each other depending on the amount of intake air. For this reason, if the control for increasing the intake air amount and the control for continuously changing the fuel injection mode are performed independently, a line may appear in each map depending on the path when the fuel injection mode is changed. As shown by A, there is a possibility of passing through a region where NOx emissions are high and combustion noise is loud, and as shown by line B, it may pass through regions where soot emissions are high. Therefore, there is a problem that when the combustion mode is switched, NOx, combustion noise, or soot emission may increase.
  • Patent Document 1 the change in the fuel injection mode at the time of switching is discontinuous, and there is a possibility that the switching power of the combustion mode S may not be performed smoothly, and the fuel injection timing (injection timing) and The injection amount was corrected.
  • an object of the present invention is a diesel that can smoothly switch a certain combustion form force to another combustion form, and can reduce emission of NOx, combustion noise, soot and the like at the time of the changeover. It is to provide an engine control device.
  • the invention of claim 1 is directed to a fuel injection device that injects fuel into a combustion chamber of an engine, and the first combustion mode and the second combustion mode when switching between the first combustion mode and the second combustion mode.
  • the first combustion mode is a diffusion combustion mode in which combustion is performed during fuel injection
  • the second combustion mode is a premixed fuel in which combustion is performed after fuel injection is completed.
  • the invention of claim 3 includes an intake throttle valve that is provided in the intake passage of the engine and adjusts the amount of intake air into the combustion chamber of the engine, and the control means operates the engine. 3.
  • the invention of claim 4 includes an EGR valve provided in an EGR passage connecting an intake passage and an exhaust passage of the engine, and for adjusting an EGR rate to a combustion chamber of the engine, and the control means The control device for a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein the EGR valve is controlled so as to have an EGR rate according to an operating state of the engine.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a control device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 is a map showing an example of NOx distribution according to the combination of the intake air amount and the fuel injection mode, and Fig. 2 (b) is based on the combination of the intake air amount and the fuel injection mode.
  • FIG. 2 (c) is a map showing an example of soot distribution by a combination of the intake air amount and the fuel injection mode.
  • FIG. 3 (a) to FIG. 3 (e) are diagrams showing an example of a fuel injection form.
  • FIG. 4 is a flowchart of processing by the ECU.
  • Fig. 5 is a map showing an example of NOx distribution according to the combination of the intake air amount and the fuel injection mode, and Fig. 5 (b) is based on the combination of the intake air amount and the fuel injection mode.
  • FIG. 5 (c) is a map showing an example of soot distribution by a combination of the intake air amount and the fuel injection mode.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a control device for a diesel engine according to an embodiment of the present invention.
  • the diesel engine of the present embodiment (hereinafter referred to as the engine! /) Is mounted on a vehicle.
  • 1 is an engine body mainly composed of a cylinder block and a cylinder head
  • 2 is an intake passage connected to the engine body 1 and through which intake air flows
  • 3 is an engine body 1 And an exhaust passage through which exhaust gas flows.
  • the engine main body 1 is provided with a cylinder (cylinder) 4, a piston 5, an injector (fuel injection device) 6, and the like.
  • a combustion chamber 7 defined by a piston 5 is formed in the cylinder 4 of the engine body 1, and fuel is directly injected into the combustion chamber 7 from an injector 6 provided facing the combustion chamber 7.
  • the engine of the present embodiment includes an intake throttle valve 8 that is provided in the middle of the intake passage 2 and adjusts the flow rate (intake air amount) of intake air (fresh air) supplied to the combustion chamber 7. And
  • the intake throttle valve 8 is provided in the intake passage 2 on the upstream side of the connection portion with the EGR passage 10 described later.
  • the engine of the present embodiment includes an EGR device 9 for returning a part of the exhaust gas flowing in the exhaust passage 3 into the combustion chamber 7.
  • the EGR device 9 is provided in the middle of the EGR passage 10 connecting the intake passage 2 and the exhaust passage 3, and for adjusting the flow rate of EGR gas (exhaust gas) recirculating into the combustion chamber 7.
  • An EGR valve 11 and an EGR cooler 12 provided in the middle of the EGR passage 10 for cooling EGR gas are provided.
  • An ECU (control means) 13 for electronically controlling the engine is provided.
  • the ECU 13 reads the operating state of various sensors, and controls the injector 6, the intake throttle valve 8, the EGR valve 11, and the like based on the operating state of the engine.
  • the sensors include an accelerator opening sensor (not shown) for detecting the accelerator opening, an engine rotation sensor (not shown) for detecting the rotational speed of the engine, and a connection portion with the EGR passage 10.
  • An intake air amount sensor 14 for detecting the amount of intake air flowing through the intake passage 2 on the upstream side is included, and the detected value force 3 ⁇ 4 of each sensor is input to the CU 13.
  • the ECU 13 of the present embodiment performs PCI combustion (premixed combustion) in which combustion is performed after the completion of fuel injection and diffusion combustion in which combustion is performed during fuel injection, depending on the operating state of the engine. It has come to switch.
  • the ECU 13 performs PCI combustion when the engine operating state is in a low load operating state, and switches to diffusion combustion when the engine operating state is in a high load operating state. Yes.
  • fuel is injected into the combustion chamber 7 (cylinder 4) at an ignition scheduled point (for example, near the compression top dead center of the piston 5), and the fuel is diffused and burned almost simultaneously. It is a combustion form.
  • fuel injection is performed twice in total, ie, pilot injection (pre-injection) and main injection (see FIG. 3 (a)).
  • diffusion fuel When performing firing, the intake throttle valve 8 and the EGR valve 11 increase the intake air amount (decrease the EGR rate) compared to PCI combustion.
  • FIGS. 2 (a) to 2 (c) are maps showing the distribution of NOx, combustion noise, and soot emission, respectively, depending on the combination of the intake air amount and the fuel injection mode.
  • Fig. 2 (a) Force is also in Fig. 2 (c).
  • the lower left point Pp of each map shows a state where PCI combustion is being performed, and the upper right point Pd is a state where the diffusion combustion is performed. Indicates.
  • the intake air amount MAF in each map is expressed as a rate of change where the intake air amount during PCI combustion is 0 and the intake air amount during diffusion combustion is 1.
  • the fuel injection form F in each map is represented as an index in which the injection form during PCI combustion is 0 and the injection form during diffuse combustion is 1.
  • Each map of the present embodiment is created by performing experiments by changing the intake air amount MAF with each fuel injection form F being constant, and measuring NOx, combustion noise, and soot emissions. .
  • the ECU 13 compares the target value of the intake air amount MAF with that at the time of PCI combustion when the PCI combustion power is switched to diffusion combustion, that is, when the engine operation state becomes a high load operation state. And set it high.
  • the ECU 13 controls the intake throttle valve 8 and the EGR valve 11 so that the actual intake air amount MAF becomes a target value.
  • the fuel injection mode F is changed from the injection mode during PCI combustion (see Fig. 3 (e)) to the injection mode during diffusion combustion (Fig. 3 ( Change continuously until a) (see a).
  • the fuel injection mode F is based on the single injection mode executed at the time of PCI combustion shown in Fig. 3 (e), as shown in Figs. 3 (d), (c), and (b).
  • the injection mode executed during the diffusion combustion shown in Fig. 3 (a) is continuously changed.
  • the fuel injection form F is changed to the injection form during diffusion combustion, and when the actual intake air amount MAF reaches the target value, the combustion form becomes the diffuse combustion form.
  • the injection mode shown in (e) is executed.
  • the ECU 13 injects an intermediate injection amount between when the F index is 0.5 and 0 as shown in FIG. Come to implement the form.
  • the index of the fuel injection form F is 0.5
  • the ECU 13 executes an injection form that injects an intermediate injection amount between the index force of F and the case of 0 as shown in FIG. 3 (c). It is supposed to be.
  • the index of fuel injection form F is 0.75
  • the ECU 13 injects an intermediate injection amount between when the index of F is 1 and when it is 0.5 as shown in FIG. 3 (b).
  • the injection mode is being executed. Further, when the index of the fuel injection form F is 1, the ECU 13 executes the injection form shown in FIG.
  • the fuel injection mode is set to be changed in an analog continuous manner as the F index changes from 0 to 1 or from 1 to 0.
  • the ECU 13 When the intake air amount MAF decreases while switching from PCI combustion to diffusion combustion, the ECU 13 is changed to the fuel injection mode F based on the intake air amount MAF. [0044] Here, based on the intake air amount MAF, the ECU 13 makes a fuel injection mode so that the! / ⁇ deviation of NOx, combustion noise, and soot emissions does not become a peak (maximum value). F is to be transferred.
  • the fuel injection mode F corresponding to the intake air amount MAF when switching from PCI combustion to diffusion combustion is shown in FIGS. 2 (a) to 2 (c). It is set in advance to avoid the peak (maximum value) of NOx, combustion noise and soot emissions in each map.
  • a bending point Pc is defined in the path. This inflection point Pc is determined so that the above-mentioned path passes through the portion of each map according to the balance of NOx, combustion noise, and soot emission.
  • the bending point Pc is not limited to one place, and a plurality of places may be provided depending on the generation distribution of NOx, combustion noise, soot and the like. In this embodiment, since the bending point Pc is one place, the control burden is reduced.
  • the path is defined by the function fl from the lower left point Pp to the bending point Pc of each map, and the function f from the bending point Pc to the upper right point Pd. Defined by 2.
  • the function fl is expressed as follows.
  • fl L2th / Llth * (MAFc-MAFp) / (MAFd-MAFp)
  • MAFc the detected value of the intake air amount MAF
  • MAFp the target value of the intake air amount MAF during PCI combustion
  • MAFd the target value of the intake air volume MAF during diffusion combustion.
  • the function f 2 is expressed as follows.
  • the ECU 13 changes the target value of the intake air amount MAF from the target value MAFp during PCI combustion to the target value MAFd during diffusion combustion.
  • step S2 the ECU 13 detects the intake air amount MAF by the intake air amount sensor 14, and determines the fuel injection form F corresponding to the detected value MAFc by the function fl.
  • step S3 the ECU 13 determines that the force reached the bending point Pc, that is, step S3.
  • step S4 If the detected value MAFc of the intake air amount is larger than the threshold value MAFth, the process proceeds to step S4.
  • the ECU 13 detects the intake air amount MAF by the intake air amount sensor 14, and determines the fuel injection form F corresponding to the detected value MAFc by the function f2.
  • step S6 If the detected value MAFc of the intake air amount is larger than the threshold value MAFth, the process proceeds to step S6.
  • the ECU 13 determines whether the detected value MAFc of the intake air amount detected in step S5 is equal to or larger than the target value MAFd at the time of diffusion combustion (MAFc ⁇ MAFd).
  • the ECU If the detected value MAFc of the intake air amount is equal to or greater than the target value MAFd during diffusion combustion, the ECU
  • step S3 when it is determined in step S3 that the detected value MAFc of the intake air amount is equal to or less than the threshold value MAFth, the ECU 13 returns to step S2.
  • step S5 If it is determined in step S5 that the detected value MAFc of the intake air amount is equal to or less than the threshold value MAFth, the ECU 13 returns to step S2.
  • step S6 the detected value MAFc of the intake air amount is the target value MAFd during diffusion combustion. If it is determined that the value is smaller, the ECU 13 returns to step S4.
  • the fuel injection mode F when switching between the diffusion combustion mode and the PCI combustion mode, the fuel injection mode F is continuously shifted, and the fuel injection mode F is determined based on the intake air amount MAF.
  • the transition is made so that none of NOx, combustion noise, and soot peaks. it can.
  • the ECU 13 shifts the fuel injection mode based on the EGR rate or the intake oxygen concentration so that none of NOx, combustion noise, and soot emissions will peak. There may be.

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Abstract

　エンジンの燃焼室７内に燃料を噴射する燃料噴射装置６と、第一燃焼形態と第二燃焼形態とを切り替えるとき、前記第一燃焼形態にあった燃料の噴射形態と前記第二燃焼形態にあった燃料の噴射形態との間で燃料の噴射形態Ｆを連続的に移行させるように燃料噴射装置６を制御する制御手段１３とを備え、制御手段１３は、吸入空気量ＭＡＦ或いはＥＧＲ率に基づいて、ＮＯｘ、燃焼音及び煤のうちのいずれもピークとならないように、燃料の噴射形態Ｆを移行させるものである。

Description

明 細 書
ディーゼルエンジンの制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、ある燃焼形態から他の燃焼形態へと切り替える燃焼形態制御を実行す るディーゼルエンジンの制御装置に関する。
背景技術
[0002] 従来、ディーゼルエンジンでは、ピストンの圧縮上死点近傍で燃料を燃焼室 (シリン ダ）内に噴射して、燃料の拡散と燃焼とをほぼ同時に行う燃焼形態が一般的であった 。この燃焼形態は、燃料の噴射中に燃焼が行われるものであり、一般に拡散燃焼と 称されている。
[0003] また近年、 NOxの排出量を低減すベぐピストンの圧縮上死点よりも早期に燃料を 燃焼室内に噴射して、予め燃料と燃焼室内のガス（吸入空気）とを混合させてから燃 焼を行う燃焼形態が提案されている。この燃焼形態は、燃料の噴射終了後に燃焼が 行われるものであり、一般に予混合燃焼 (以下 PCI燃焼と 、う）と称されて 、る。
[0004] 前記の拡散燃焼及び PCI燃焼を実行するディーゼルエンジンにおいては、例えば PCI燃焼力 拡散燃焼に切り替える際には、吸入空気量を増量する制御及び燃料 の噴射形態を連続的に変更する制御を行う。その際、吸入空気量を増量する制御と 燃料噴射形態を連続的に変更する制御とは独立に行われていた。
[0005] なお、特許文献 1には、 PCI燃焼形態力も拡散燃焼形態へと切り替えるときに、 NO x、燃焼音及び煤等の低減のための第三の燃焼形態を実行するようにしたディーゼ ルエンジンの燃焼制御装置が記載されている。特許文献 1では、第三の燃焼形態と して、 PCI燃焼力も拡散燃焼への遷移とは異なる燃焼形態をもって 、た。
[0006] 特許文献 1：特開 2003— 286880号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 以下、 PCI燃焼力も拡散燃焼への切り替えを図 5を用いて説明する。
[0008] 図 5 (a)から図 5 (c)はそれぞれ、吸入空気量と燃料の噴射形態との組み合わせに よる NOx、燃焼音及び煤の分布を示すマップである。
[0009] 図 5 (a)から図 5 (c)において、各マップの横軸は吸入空気量を表し、縦軸は燃料の 噴射形態（図 3参照）を表す。また、図 5 (a)力も図 5 (c)において、各マップの左下の 点 Ppが PCI燃焼を実行して 、る状態を示し、右上の点 Pdが拡散燃焼を実行して ヽ る状態を示す。 PCI燃焼カゝら拡散燃焼へと切り替えるとき、吸入空気量及び燃料の 噴射形態は、マップの左下の点 Ρρから右上の点 Pdまである経路を通って移行するこ とになる。
[0010] ここで、 NOx、燃焼音及び煤のうち、 NOx及び燃焼音と、煤とは吸入空気量の多 少によって互いに相反する分布を示す。そのため、吸入空気量を増量する制御と燃 料の噴射形態を連続的に変更する制御とが独立に行われていると、燃料の噴射形 態の移行時の経路によっては、各マップ中に線 Aで示すように NOxの排出が多く且 つ燃焼音の大きい領域を通過したり、線 Bで示すように煤の排出が多い領域を通る 可能性がある。したがって、燃焼形態を切り替えるときに、 NOx,燃焼音或いは煤の 排出増大が生じる場合があるといった問題があった。
[0011] また、特許文献 1では、切り替え時の燃料の噴射形態の変更が不連続で、燃焼形 態の切り替え力 Sスムーズに行われなくなるおそれがあり、燃料の噴射時期（噴射タイミ ング)や噴射量の補正を行ったりした。
[0012] そこで、本発明の目的は、ある燃焼形態力も他の燃焼形態へとスムーズに切り替え ることができると共に、その切り替え時における NOx、燃焼音及び煤等の排出を低減 させることができるディーゼルエンジンの制御装置を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0013] 前記目的を達成するために、請求項 1の発明は、エンジンの燃焼室内に燃料を噴 射する燃料噴射装置と、第一燃焼形態と第二燃焼形態とを切り替えるとき、前記第一 燃焼形態にあった燃料の噴射形態と前記第二燃焼形態にあった燃料の噴射形態と の間で前記燃料の噴射形態を連続的に移行させるように前記燃料噴射装置を制御 する制御手段とを備え、該制御手段は、吸入空気量或いは EGR率に基づいて、 NO x、燃焼音及び煤のうちのいずれもピークとならないように、前記燃料の噴射形態を 移行させるものであることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置である。 [0014] 請求項 2の発明は、前記第一燃焼形態が燃料の噴射中に燃焼が行われる拡散燃 焼形態であり、前記第二燃焼形態が燃料の噴射終了後に燃焼が行われる予混合燃 焼形態である請求項 1記載のディーゼルエンジンの制御装置である。
[0015] 請求項 3の発明は、前記エンジンの吸気通路に設けられ、前記エンジンの燃焼室 への吸入空気量を調節するための吸気絞り弁を備え、上記制御手段は、前記ェンジ ンの運転状態に応じた吸入空気量となるように前記吸気絞り弁を制御する請求項 1ま たは 2記載のディーゼルエンジンの制御装置である。
[0016] 請求項 4の発明は、前記エンジンの吸気通路と排気通路とを結ぶ EGR通路に設け られ、前記エンジンの燃焼室への EGR率を調節するための EGR弁を備え、上記制 御手段は、前記エンジンの運転状態に応じた EGR率となるように前記 EGR弁を制御 する請求項 1または 2記載のディーゼルエンジンの制御装置である。
発明の効果
[0017] 本発明によれば、ある燃焼形態力 他の燃焼形態へとスムーズに切り替えることが できると共に、 NOx、燃焼音及び煤等の排出を低減させることができるという優れた 効果を奏する。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]図 1は本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの制御装置の概略図で ある。
[図 2]図 2 (a)は吸入空気量と燃料噴射形態との組み合わせによる NOxの分布の一 例を示すマップであり、図 2 (b)は吸入空気量と燃料噴射形態との組み合わせによる 燃焼音の分布の一例を示すマップであり、図 2 (c)は吸入空気量と燃料噴射形態と の組み合わせによる煤の分布の一例を示すマップである。
[図 3]図 3 (a)から図 3 (e)は燃料噴射形態の一例を示す図である。
[図 4]図 4は ECUによる処理フローチャートである。
[図 5]図 5 (a)は吸入空気量と燃料噴射形態との組み合わせによる NOxの分布の一 例を示すマップであり、図 5 (b)は吸入空気量と燃料噴射形態との組み合わせによる 燃焼音の分布の一例を示すマップであり、図 5 (c)は吸入空気量と燃料噴射形態と の組み合わせによる煤の分布の一例を示すマップである。 符号の説明
[0019] 2 吸気通路
3 排気通路
6 燃料噴射装置
7 燃焼室
8 吸気絞り弁
10 EGR通路
11 EGR弁
13 ECU (制御手段）
F 燃料の噴射形態
MAF 吸入空気量
発明を実施するための最良の形態
[0020] 以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
[0021] 図 1は、本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの制御装置の概略図であ る。
[0022] 本実施形態のディーゼルエンジン（以下エンジンと!/、う）は、車両に搭載されるもの である。
[0023] 図 1中、 1はシリンダブロックとシリンダヘッドとから主に構成されるエンジン本体であ り、 2はエンジン本体 1に接続され吸入空気が流通する吸気通路であり、 3はエンジン 本体 1に接続され排気ガスが流通する排気通路である。
[0024] エンジン本体 1には、シリンダ (気筒） 4、ピストン 5、インジェクタ (燃料噴射装置） 6等 が設けられている。エンジン本体 1のシリンダ 4内にはピストン 5により区画された燃焼 室 7が形成されており、燃焼室 7内に臨んで設けられたインジヱクタ 6から燃焼室 7内 に燃料が直接噴射される。
[0025] 本実施形態のエンジンは、吸気通路 2の途中に設けられ、燃焼室 7に供給する吸 入空気 (新気)の流量 (吸入空気量)を調節するための吸気絞り弁 8を備えて 、る。本 実施形態では、吸気絞り弁 8は、後述する EGR通路 10との接続部よりも上流側の吸 気通路 2に設けられる。 [0026] 本実施形態のエンジンは、排気通路 3内を流れる排気ガスの一部を燃焼室 7内に 還流するための EGR装置 9を備えている。 EGR装置 9は、吸気通路 2と排気通路 3と を結ぶ EGR通路 10と、 EGR通路 10の途中に設けられ、燃焼室 7内に還流する EG Rガス (排気ガス）の流量を調節するための EGR弁 11と、 EGR通路 10の途中に設け られ、 EGRガスを冷却するための EGRクーラ 12とを備える。
[0027] エンジンを電子制御するための ECU (制御手段） 13が設けられる。 ECU13は各種 センサ類力 エンジンの運転状態を読み取り、そのエンジン運転状態に基づいてィ ンジェクタ 6、吸気絞り弁 8及び EGR弁 11等を制御する。前記センサ類としては、ァク セル開度を検出するアクセル開度センサ（図示せず）、エンジンの回転速度を検出す るエンジン回転センサ（図示せず）、及び、 EGR通路 10との接続部よりも上流側の吸 気通路 2を流れる吸入空気量を検出する吸気量センサ 14等が含まれ、それら各セン サの検出値力 ¾CU13に入力される。
[0028] 本実施形態の ECU13は、エンジンの運転状態に応じて、燃料の噴射終了後に燃 焼が行われる PCI燃焼 (予混合燃焼)と、燃料の噴射中に燃焼が行われる拡散燃焼 とを切り替えるようになつている。本実施形態では、 ECU13は、エンジンの運転状態 が低負荷運転状態にあるときは PCI燃焼を実行し、エンジンの運転状態が高負荷運 転状態となったときに拡散燃焼に切り替えるようになっている。
[0029] PCI燃焼は、着火予定地点 (例えば、ピストン 5の圧縮上死点近傍)よりも早期に燃 料を燃焼室 7 (シリンダ 4)内に噴射して、予め燃料と燃焼室 7内のガス（吸入空気）と を混合させて力 燃焼を行う燃焼形態である。本実施形態では、 PCI燃焼を実行す る際には、燃料噴射を一回だけ行うようになっている（図 3 (e)参照)。また、 PCI燃焼 を実行する際には、燃焼時期をできるだけ着火予定地点 (ピストン 5の圧縮上死点近 傍）に近づけるベぐ吸気絞り弁 8及び EGR弁 11によって、拡散燃焼に比して吸入 空気量を減少させる（EGR率を増カロさせる）ようになって 、る。
[0030] また、拡散燃焼は、着火予定地点 (例えば、ピストン 5の圧縮上死点近傍)で燃料を 燃焼室 7 (シリンダ 4)内に噴射して、燃料の拡散と燃焼とをほぼ同時に行う燃焼形態 である。本実施形態では、拡散燃焼を実行する際には、燃料噴射をパイロット噴射（ プレ噴射）とメイン噴射との計二回行うようになっている（図 3 (a)参照)。また、拡散燃 焼を実行する際には、吸気絞り弁 8及び EGR弁 11によって、 PCI燃焼に比して吸入 空気量を増加させる（EGR率を減少させる）ようになって 、る。
[0031] 次に、 PCI燃焼力 拡散燃焼への切り替えを図 2を用いて説明する。なお、拡散燃 焼力 PCI燃焼への切り替えは、 PCI燃焼力 拡散燃焼の場合と逆の手順でほぼ同 様に行うことができるのでその説明を省略する。
[0032] 図 2 (a)から図 2 (c)はそれぞれ、吸入空気量と燃料噴射形態との組み合わせによ る NOx、燃焼音及び煤の排出量の分布を示すマップである。
[0033] 図 2 (a)力も図 2 (c)において、各マップの左下の点 Ppが PCI燃焼を実行している状 態を示し、右上の点 Pdが拡散燃焼を実行して ヽる状態を示す。
[0034] 図 2 (a)力 図 2 (c)にお 、て、各マップの横軸は吸入空気量 MAFを表し、縦軸は 燃料噴射形態 Fを表す。
[0035] 本実施形態では、各マップにおける吸入空気量 MAFは、 PCI燃焼時の吸入空気 量を 0とし拡散燃焼時の吸入吸気量を 1とする変化率として表されている。また本実 施形態では、各マップにおける燃料噴射形態 Fは、 PCI燃焼時の噴射形態を 0とし拡 散燃焼時の噴射形態を 1とする指標として表されている。
[0036] 本実施形態の各マップは、各燃料噴射形態 Fを一定として吸入空気量 MAFを変 えて実験を行い、 NOx、燃焼音及び煤の排出量を測定することで作成されたもので ある。
[0037] まず、 ECU13は、 PCI燃焼力も拡散燃焼へと切り替える条件となったとき、つまりェ ンジン運転状態が高負荷運転状態となったとき、吸入空気量 MAFの目標値を PCI 燃焼実行時に比べて高く設定する。そして、 ECU13は、実際の吸入空気量 MAFが 目標値となるように吸気絞り弁 8及び EGR弁 11を制御する。
[0038] ここで、吸気絞り弁 8及び EGR弁 11の制御を開始してから実際の吸入空気量 MA Fが目標値に達するまでには遅れが生じる。そのため吸気絞り弁 8及び EGR弁 11の 制御開始とほぼ同時に、燃料噴射形態 Fを PCI燃焼時の噴射形態（図 3 (e)参照)か ら拡散燃焼時の噴射形態 (図 3 (a)参照)へと変更すると、空気不足状態で拡散燃焼 が行われることになり、煤の排出量が増大するおそれがある。
[0039] そこで本実施形態では、 ECU13は、 PCI燃焼と拡散燃焼とを切り替えるときには、 吸気量センサ 14により検出される吸入空気量 MAFの検出値に応じて、燃料噴射形 態 Fを PCI燃焼時の噴射形態 (図 3 (e)参照)から拡散燃焼時の噴射形態 (図 3 (a)参 照）まで連続的に変更するようになって 、る。
[0040] 本実施形態では、燃料噴射形態 Fは、図 3 (e)に示す PCI燃焼時に実行される単発 の噴射形態から、図 3 (d)、（c)、（b)に示すように噴射回数を増やすと共にメイン噴 射の噴射時期を徐々に遅角させることで、図 3 (a)に示す拡散燃焼時に実行される噴 射形態まで連続的に変更される。最終的に、燃料噴射形態 Fを拡散燃焼時の噴射 形態とすると共に、実際の吸入空気量 MAFが目標値に達したときに、燃焼形態が拡 散燃焼形態となる。
[0041] 例えば、本実施形態の ECU13は、燃料噴射形態 Fの指標が 0であるときには、図 3
(e)に示す噴射形態を実行するようになっている。また ECU13は、燃料噴射形態 F の指標が 0. 25であるときには、図 3 (d)に示すように Fの指標が 0. 5のときと 0のとき との中間の噴射量を噴射する噴射形態を実行するようになって 、る。また ECU13は 、燃料噴射形態 Fの指標が 0. 5であるときには、図 3 (c)に示すように Fの指標力 の ときと 0のときとの中間の噴射量を噴射する噴射形態を実行するようになっている。ま た ECU13は、燃料噴射形態 Fの指標が 0. 75であるときには、図 3 (b)に示すように Fの指標が 1のときと 0. 5のときとの中間の噴射量を噴射する噴射形態を実行するよ うになつている。また ECU13は、燃料噴射形態 Fの指標が 1であるときには、図 3 (a) に示す噴射形態を実行するようになっている。
[0042] 上述した数値以外の指標でも同様である。つまり本実施形態において、燃料噴射 形態は Fの指標が 0から 1へ、もしくは 1から 0へと変化するにつれてアナログ的に連 続した形態で変更されるように設定されている。ここで連続的とは、図 3に示すように、 F= lのときと F = 0のときのパルスの立ち上がりを結んだ直線を表す関数上に中間の パルスの立ち上がりが位置し、 F= 1のときと F = 0のときのパルスの立ち下がりを結ん だ直線を表す関数上に中間のパルスの立ち下がりが位置することである。
[0043] PCI燃焼から拡散燃焼へと切り替える途中で吸入空気量 MAFが減少した場合に は、 ECU13は、その吸入空気量 MAFに基づいた燃料噴射形態 Fに変更するように なっている。 [0044] ここで ECU13は、吸入空気量 MAFに基づ 、て、 NOx、燃焼音及び煤の排出量 のうちの!/ヽずれもピーク (最大値)とならな ヽように、燃料噴射形態 Fを移行させるよう になっている。
[0045] 本実施形態では、 PCI燃焼から拡散燃焼へと切り替える際の吸入空気量 MAFに 対応する燃料噴射形態 Fは、その移行時の経路が図 2 (a)から図 2 (c)に示す各マツ プ中における NOx、燃焼音及び煤の排出量のピーク (最大値)を避けるように予め設 定されている。
[0046] 本実施形態では、前記の経路には屈曲点 Pcがー箇所定められている。この屈曲 点 Pcは、前記の経路が各マップ中における NOx、燃焼音及び煤の排出量のバラン スのよ 、部分を通過するように決められて 、る。
[0047] なお、屈曲点 Pcは一箇所に限定されるものではなぐ NOx、燃焼音及び煤等の発 生分布によっては複数箇所設けることも可能である。本実施形態では、屈曲点 Pcが 一箇所であるため、制御の負担が軽くなるようになつている。
[0048] 本実施形態では、屈曲点 Pcは、吸入吸気量 MAFの変化率が所定の値 Llth (本 実施形態では、 Llth=0. 85)に到達すると共に、燃料の噴射形態 Fの指標が所定 の値 L2th (本実施形態では、 0. 375)に到達した地点としている。
[0049] 本実施形態では、前記の経路は、各マップの左下の点 Ppから屈曲点 Pcまでの部 分は関数 flにより定義され、さらに屈曲点 Pcから右上の点 Pdの部分までは関数 f 2 により定義されている。
[0050] 本実施形態では、関数 flは以下のように表される。
[0051] fl =L2th/Llth* (MAFc - MAFp) / (MAFd - MAFp)
=0. 375/0. 85 * (MAFc— MAFp) Z (MAFd— MAFp) ここで、 MAFcは吸入空気量 MAFの検出値であり、 MAFpが PCI燃焼時の吸入 空気量 MAFの目標値であり、 MAFdが拡散燃焼時の吸入空気量 MAFの目標値で ある。
[0052] 本実施形態では、関数 f 2は以下のように表される。
[0053] f 2 = L2th + ( 1 - L2th) / ( 1 - L 1 th) * { (MAFc - MAFp) / (MAFd - MAF p) -Llth} =0. 375+ (1—0. 375) Z (1— 0. 85) * { (MAFc-MAFp) / (MAFd- MAFp)— 0. 85}
図 4のフローチャートを用いて具体的な制御方法を説明する。このフローチャートは
、エンジン運転状態が PCI燃焼力も拡散燃焼へ移行する条件となったとき、 ECU13 により実行されるものである。
[0054] まずステップ S1にお!/、て、 ECU 13は、吸入空気量 MAFの目標値を PCI燃焼時の 目標値 MAFpから拡散燃焼時の目標値 MAFdへと変更する。
[0055] 次にステップ S2において、 ECU13は、吸気量センサ 14により吸入空気量 MAFを 検出し、その検出値 MAFcに応じた燃料噴射形態 Fを関数 flにより決定する。
[0056] 次にステップ S3において、 ECU 13は、屈曲点 Pcに到達した力、つまり、ステップ S
2において検出した吸入空気量の検出値 MAFcが所定の閾値 MAFth ( = L 1 th *
MAFd)よりも大き 、かを判定する（MAFc > MAFth)。
[0057] 吸入空気量の検出値 MAFcが閾値 MAFthよりも大きければ、ステップ S4に進み
、 ECU13は、吸気量センサ 14により吸入空気量 MAFを検出し、その検出値 MAFc に応じた燃料噴射形態 Fを関数 f2により決定する。
[0058] 次にステップ S5において、 ECU13は、吸気量センサ 14により吸入空気量 MAFを 検出し、検出した吸入空気量の検出値 MAFcが所定の閾値 MAFth ( = Llth* M
AFd)よりも大き 、かを判定する（MAFc > MAFth)。
[0059] 吸入空気量の検出値 MAFcが閾値 MAFthよりも大きければ、ステップ S6に進み
、 ECU13は、ステップ S5において検出した吸入空気量の検出値 MAFcが拡散燃 焼時の目標値 MAFd以上であるかを判定する（MAFc≥ MAFd)。
[0060] 吸入空気量の検出値 MAFcが拡散燃焼時の目標値 MAFd以上であれば、 ECU
13は本処理を終了する。
[0061] 一方、ステップ S3で、吸入空気量の検出値 MAFcが閾値 MAFth以下であると判 定した場合には、 ECU 13はステップ S 2に戻る。
[0062] また、ステップ S 5で、吸入空気量の検出値 MAFcが閾値 MAFth以下であると判 定した場合には、 ECU 13はステップ S 2に戻る。
[0063] また、ステップ S6で、吸入空気量の検出値 MAFcが拡散燃焼時の目標値 MAFd より小さいと判定した場合には、 ECU13はステップ S4に戻る。
[0064] 以上要するに本実施形態によれば、拡散燃焼形態と PCI燃焼形態とを切り替えると き、燃料噴射形態 Fを連続的に移行させると共に、その燃料噴射形態 Fを、吸入空気 量 MAFに基づいて、 NOx、燃焼音及び煤のうちのいずれもピークとならないように 移行させるようにしたため、燃焼形態をスムーズに切り替えることができると共に、 NO x、燃焼音及び煤等の排出を低減させることができる。
[0065] 以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に は限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
[0066] 例えば、 ECU13が、 NOx、燃焼音及び煤の排出量のうちのいずれもピークとなら な ヽように、 EGR率又は吸気酸素濃度に基づ ヽて燃料の噴射形態を移行させるもの であっても良い。

Claims

請求の範囲
[1] エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射装置と、第一燃焼形態と第二燃焼 形態とを切り替えるとき、前記第一燃焼形態にあった燃料の噴射形態と前記第二燃 焼形態にあった燃料の噴射形態との間で前記燃料の噴射形態を連続的に移行させ るように前記燃料噴射装置を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、吸入空気 量或いは EGR率に基づいて、 NOx、燃焼音及び煤のうちのいずれもピークとならな V、ように、前記燃料の噴射形態を移行させるものであることを特徴とするディーゼル エンジンの制御装置。
[2] 前記第一燃焼形態が燃料の噴射中に燃焼が行われる拡散燃焼形態であり、前記 第二燃焼形態が燃料の噴射終了後に燃焼が行われる予混合燃焼形態である請求 項 1記載のディーゼルエンジンの制御装置。
[3] 前記エンジンの吸気通路に設けられ、前記エンジンの燃焼室への吸入空気量を調 節するための吸気絞り弁を備え、上記制御手段は、前記エンジンの運転状態に応じ た吸入空気量となるように前記吸気絞り弁を制御する請求項 1または 2記載のディー ゼルエンジンの制御装置。
[4] 前記エンジンの吸気通路と排気通路とを結ぶ EGR通路に設けられ、前記エンジン の燃焼室への EGR率を調節するための EGR弁を備え、上記制御手段は、前記ェン ジンの運転状態に応じた EGR率となるように前記 EGR弁を制御する請求項 1または 2記載のディーゼルエンジンの制御装置。
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