WO2011117968A1 - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

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WO2011117968A1
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長谷川 亮
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トヨタ自動車株式会社
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine (hereinafter sometimes referred to as an engine) mounted on an automobile or the like.
  • the present invention relates to a measure for eliminating variations in the combustion state between the cylinders due to individual differences in fuel injection valves (hereinafter also referred to as injectors) arranged for each cylinder.
  • storage means (QR code, etc.) that stores information about individual differences of injectors (differences in fuel injection amount in the same fuel pressure and in the same injection period) in advance. Bar code: registered trademark) is attached to each injector. Then, when the injector is mounted, the information stored in the respective storage means is read and written in the engine ECU, so that this information is reflected in the fuel injection control. Accordingly, each injector performs fuel injection with an appropriate fuel injection amount in accordance with the fuel injection amount characteristic of the injector and the like.
  • the correction amount of the target fuel pressure is calculated based on the maximum value of the fuel injection rate of the injector, and the correction amount of the injection command timing is calculated based on the deviation amount of the fuel injection timing of the injector.
  • These correction amounts are stored in a QR code and attached to each injector.
  • Patent Document 2 discloses a configuration in which variations in the injection amount of each injector are stratified, the information is stored in the stay as a bar code, and the stay is assembled to the injector.
  • Patent Document 3 discloses that individual characteristics of an injector are stored and the internal combustion engine is controlled so as to absorb such individual differences.
  • the inventor of the present invention has a limitation in eliminating the inter-cylinder combustion variation only by the individual difference information of the injector such as the deviation of the fuel injection amount and the deviation of the fuel injection timing as the characteristics of the injector. Focused on.
  • the spray form of the fuel injected from the injector that is, in which region in the combustion chamber the spray of the fuel injected from the injector forms a spray (combustion field) can be used as individual difference information of the injector.
  • the present invention was found.
  • the technical idea of attaching information related to the spray form of fuel injected from the injector to each injector and correcting the control amount for the injector according to the spray form information is disclosed. Not.
  • the present invention has been made in view of such a point, and the object of the present invention is to more effectively demonstrate the effect of eliminating the variation in the combustion state between the cylinders due to individual differences in the fuel injection valves.
  • An object of the present invention is to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine.
  • the solution principle of the present invention taken in order to achieve the above-described object is to provide information on the characteristics of the spray form in the combustion chamber of the fuel injected from the fuel injection valve as information on individual differences of the fuel injection valves, that is, Information on in which region in the combustion chamber the spray of the injected fuel forms a spray (combustion field) is recorded for each fuel injection valve. Then, by correcting the control amount (fuel injection timing, fuel injection amount, etc.) for the fuel injection valve according to the spray form information, the fuel spray form in each combustion chamber is made uniform, and the inter-cylinder combustion variation is reduced. It can be solved.
  • the present invention for each fuel injection valve provided in the multi-cylinder internal combustion engine, information on the characteristics of the spray form in the combustion chamber of each injected fuel is recorded, and according to the recorded information.
  • the present invention is directed to a fuel injection control device for an internal combustion engine that corrects the control amount of each fuel injection valve.
  • information on the characteristics of the spray form is information on penetration force of the fuel injected into the combustion chamber.
  • amends the control amount of the fuel injection valve so that the spray arrival distance of the fuel injected from the fuel injection valve becomes long, so that the recorded information has a small penetration force Means are provided.
  • the spray reach distance of the fuel injected from the fuel injection valve in the combustion chamber also varies depending on the individual difference of the fuel injection valve. As described above, in a situation where the spray reach distance differs for each fuel injection valve, there is a variation between cylinders in the combustion state in the combustion chamber when fuel injection is executed.
  • the control amount is corrected so as to increase the spray reach distance of the injected fuel for a fuel injection valve having a small penetration force, based on information recorded in advance about the penetration force of the fuel.
  • the control amount may be corrected so as to shorten the spray reach distance of the injected fuel with respect to the fuel injection valve having a large penetrating force.
  • the position of the spray of fuel injected from the fuel injection valve (the position of spray in the bore diameter direction) can be adjusted approximately equally in each cylinder.
  • the positions of the combustion fields in the combustion chambers are substantially equal in all the cylinders, and variations in the combustion state between the cylinders are avoided.
  • the fuel injection control means is configured to advance the fuel injection timing from the fuel injection valve as the recorded information has a smaller penetration force.
  • control means is configured to advance the fuel injection timing of the sub-injection from the fuel injection valve as the recorded information has a smaller penetration force.
  • the position of the injected spray (the position of the spray in the bore radial direction) can be adjusted substantially uniformly in each cylinder.
  • the arrival distances of the fuel sprays injected from the fuel injection valves in all the cylinders are substantially equal, and the positions of the combustion fields in the combustion chamber are substantially equal in all the cylinders. Variations will be avoided.
  • the reach distances of the fuel spray injected by the sub-injection are substantially equal, and the position of the combustion field in the combustion chamber at the start of the main injection is It becomes uniform in all cylinders. For this reason, the occurrence of cylinder variation in the ratio of premixed combustion and diffusion combustion when the fuel injected in the main injection burns is avoided, and the amount of NOx and soot generated in the cylinder in which the ratio of diffusion combustion increases. On the contrary, it is possible to avoid the occurrence of an increase in the amount of HC or the occurrence of misfire in a cylinder in which the premixed combustion ratio increases.
  • the present invention is directed to a fuel injection control device for an internal combustion engine that corrects the amount.
  • information on the characteristics of the spray form is given as follows: spray angle of fuel injected into the combustion chamber (spread spread angle when fuel is injected from each injection hole of the fuel injection valve (combustion) It is information on the indoor circumferential spread angle)).
  • the control amount of the fuel injection valve is such that the smaller the spray angle in the recorded information, the greater the amount of fuel spray overlapped from each injection hole of the fuel injection valve.
  • a fuel injection control means for correcting the above is provided.
  • the spray angle of the fuel injected from the fuel injection valve is different even at the same fuel pressure. Therefore, the overlapping degree of the fuel sprays injected from the adjacent nozzle holes also varies depending on individual differences of the fuel injection valves. Thus, in the situation where the overlapping degree with the adjacent spray differs for each fuel injection valve, the distribution of the spray in the combustion chamber varies between cylinders.
  • the overlapping amount of the fuel sprays injected from the respective injection holes of the fuel injection valve is the same.
  • the control amount is corrected so as to increase.
  • the control amount may be corrected for a fuel injection valve having a large spray angle so that the overlapping amount of fuel spray injected from each injection hole of the fuel injection valve becomes small.
  • the position of the spray of fuel injected from the fuel injection valve (the position of the spray in the bore circumferential direction: the degree of overlap between the sprays adjacent in the bore circumferential direction) can be adjusted approximately equally in each cylinder. .
  • the positions of the combustion fields in the combustion chambers are made uniform in all the cylinders, and variations in the combustion state between the cylinders are avoided.
  • the fuel injection control means is configured to increase the fuel injection amount injected from each injection hole of the fuel injection valve as the recorded information has a smaller spray angle.
  • control means is configured to increase the fuel injection amount in the sub-injection from the fuel injection valve as the recorded information has a smaller spray angle.
  • the fuel injection control means may be configured to retard the fuel injection timing of the main injection from the fuel injection valve as the recorded information has a smaller spray angle.
  • the degree of overlap between the sprays adjacent in the bore circumferential direction can be made uniform in all the cylinders. For this reason, in all the cylinders, it is possible to optimize the combustion field temperature and the air-fuel ratio in the combustion chamber.
  • the combustion field temperature and the air-fuel ratio in the combustion chamber at the start of the main injection are optimized. Can be achieved. As a result, exhaust emission and drivability can be improved.
  • the fuel injection control means when the fuel injection start timing from the fuel injection valve is retarded from the compression top dead center, the fuel injection control means, the more the recorded information the smaller the injection angle, The fuel injection timing from the fuel injection valve is retarded.
  • the injection angle of the fuel injected from the fuel injection valve is different even at the same fuel pressure. Therefore, the fuel injection angle (spray collision angle) with respect to the inner wall surface of the cavity formed on the top surface of the piston will be different, and if this spray collision angle deviates from an appropriate angle, the amount of soot increases. There is a possibility that.
  • the fuel injection timing from the fuel injection valve is advanced for the fuel injection valve having a small injection angle based on the information relating to the fuel injection angle recorded in advance (the fuel injection valve).
  • the fuel injection start timing from is on the more advanced side than the compression top dead center).
  • the fuel injection timing from the fuel injection valve may be retarded with respect to the fuel injection valve having a large injection angle.
  • fuel injection is executed at an appropriate spray collision angle in all the cylinders, and an increase in the amount of soot is avoided.
  • variation in the combustion state between the cylinders is avoided, and exhaust emission can be improved.
  • Specific examples of the configuration for correcting the fuel injection timing from the fuel injection valve in accordance with the information related to the injection angle include the following.
  • the fuel injection control means causes the main injection from the fuel injection valve to become smaller as the recorded information has a smaller injection angle.
  • the fuel injection timing is advanced.
  • the fuel injection control means moves the fuel injection valve from the fuel injection valve as the recorded information has a smaller injection angle.
  • the fuel injection timing of the main injection is delayed.
  • the spray collision angle of the spray injected by the main injection can be appropriately adjusted, and an increase in the amount of soot generated can be avoided.
  • exhaust emission can be improved by optimizing the injection timing of the main injection.
  • the spray form of the fuel in each combustion chamber can be made uniform, and the combustion variation between the cylinders can be surely eliminated.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a diesel engine and a control system thereof according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a combustion chamber of a diesel engine and its peripheral part.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a control system such as an ECU.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing changes in the heat generation rate (heat generation amount per unit rotation angle of the crankshaft) and changes in the fuel injection rate (fuel injection amount per unit rotation angle of the crankshaft) during the expansion stroke. It is.
  • FIG. 5A is a plan view of the injector
  • FIG. 5B is a side view of the injector.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a system for writing QR code information to the ECU.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a diesel engine and a control system thereof according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a combustion chamber of a diesel engine and its peripheral part.
  • FIG. 7 is a plan view of a part of the combustion chamber showing the state of spray in pilot injection when the fuel injection timing is corrected according to the penetration information.
  • FIG. 8 is a plan view of a part of the combustion chamber showing the state of spray in pilot injection when the fuel injection amount is corrected according to the spray angle information.
  • FIG. 9 is a side view of a part of the combustion chamber showing the relationship between the injection direction of the main injection and the piston position when the fuel injection timing is corrected according to the injection angle information.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the injector control amount correction operation based on the characteristic information of the spray form.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine 1 and its control system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is sectional drawing which shows the combustion chamber 3 of a diesel engine, and its peripheral part.
  • the engine 1 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.
  • 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.
  • 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.
  • an electromagnetic drive type or a piezoelectric type including a piezoelectric element (piezo element) is adopted as the injector 23. Details of the fuel injection control from the injector 23 will be described later.
  • the supply pump 21 supplies a part of the fuel pumped up 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.
  • 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.
  • 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 constituting 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.
  • the exhaust system 7 includes an exhaust manifold 72 connected to an 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 provided with 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.
  • NSR catalyst NOx Storage Reduction catalyst
  • DPNR catalyst Diesel Particle-NOx Reduction catalyst
  • the NSR catalyst 75 is an NOx storage reduction catalyst.
  • alumina Al 2 O 3
  • 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.
  • 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).
  • reducing component for example, an unburned component (HC) of the fuel.
  • 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.
  • 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.
  • the oxygen concentration and HC component in the exhaust gas can be adjusted by the fuel addition operation from the fuel addition valve 26.
  • the DPNR catalyst 76 is, for example, a NOx occlusion reduction catalyst supported on a porous ceramic structure, 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • the cylinder head 15 is formed with an intake port 15a for introducing air into the combustion chamber 3 and an exhaust port 71 for discharging exhaust gas from the combustion chamber 3, and an intake valve for opening and closing the intake port 15a. 16 and an exhaust valve 17 for opening and closing the exhaust port 71 are 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.
  • 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 inside of the intake pipe 64, and the turbine wheel 52 is disposed facing the inside of the exhaust pipe 73.
  • 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.
  • the 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • the air flow meter 43 outputs a detection signal corresponding to the flow rate (intake air amount) of the intake air 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.
  • 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.
  • 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.
  • the CPU 101, the ROM 102, the RAM 103, and the backup RAM 104 are connected to each other via the bus 107 and to the input interface 105 and the output interface 106.
  • the input interface 105 is connected to 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 the engine 1. A crank position sensor 40 that outputs a detection signal (pulse) each time the output shaft (crankshaft) rotates by a certain angle is connected. On the other hand, the injector 23, the fuel addition valve 26, the throttle valve 62, the EGR valve 81, and the like are connected to the output interface 106.
  • the ECU 100 executes various controls of the engine 1 based on the outputs of the various sensors described above. For example, the ECU 100 executes pilot injection (sub-injection) and main injection (main injection) as fuel injection control of the injector 23.
  • pilot injection sub-injection
  • main injection main injection
  • the pilot injection is an injection 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.
  • 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. This ensures good ignitability of the fuel injected in the main injection.
  • the main injection is an injection operation (torque generation fuel supply operation) for generating torque of the engine 1.
  • the main injection is performed by the injection amount for obtaining the required torque that is determined according to the operating state such as the engine speed, the accelerator operation amount, the coolant temperature, the intake air temperature and the like.
  • This after-injection is an injection operation for increasing the exhaust gas temperature. Specifically, in this embodiment, after-injection is performed at a timing at which most of the combustion energy of the fuel supplied by this after-injection is obtained as exhaust heat energy without being converted into engine torque. I have to.
  • 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. .
  • the fuel injection pressure for executing the main fuel injection is determined by the internal pressure of the common rail 22.
  • 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.
  • the target rail pressure is generally set based on the engine load and the engine speed. A specific method for setting the target value of the fuel pressure will be described later.
  • the optimum values vary depending on the temperature conditions of the engine 1 and the intake air.
  • 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, A fuel injection amount in main injection is determined based on the engine speed and the accelerator opening.
  • the solid line of the waveforms shown in the upper part of FIG. 4 shows an ideal heat generation rate waveform related to the combustion of fuel injected in pilot injection and main injection, with the horizontal axis representing the crank angle and the vertical axis representing the heat generation rate.
  • TDC in the figure indicates the crank angle position corresponding to the compression top dead center of the piston 13.
  • the waveform shown in the lower part of FIG. 4 shows the waveform of the injection rate of fuel injected from the injector 23 (fuel injection amount per unit rotation angle of the crankshaft).
  • the heat generation rate waveform for example, combustion of fuel injected by main injection from the compression top dead center (TDC) of the piston 13 is started, and a predetermined piston position after the compression top dead center of the piston 13 (for example, compression)
  • the heat generation rate reaches a maximum value (peak value) at 10 degrees after top dead center (ATDC 10 °), and further, a predetermined piston position after compression top dead center (for example, 25 degrees after compression top dead center (ATDC 25)
  • the combustion of the fuel injected in the main injection is completed at the time of ()). If combustion of the air-fuel mixture is performed in such a state where the heat generation rate changes, for example, 50% of the air-fuel mixture in the cylinder burns at 10 degrees after compression top dead center (ATDC 10 °).
  • crank angle and the fuel injection rate waveform when the combustion center of gravity is reached is the period from when the fuel injection stop signal is transmitted to the injector 23 until the fuel injection is completely stopped (see FIG. 4 is located in the period T1).
  • the combustion of the fuel injected by the pilot injection has a heat generation rate of 10 [J / ° CA] at the compression top dead center (TDC) of the piston 13, and thus the fuel injected by the main injection.
  • TDC compression top dead center
  • stable combustion premixed combustion and diffusion combustion
  • This value is not limited to this.
  • it is appropriately set according to the fuel injection amount in the main injection.
  • the cylinder is sufficiently preheated by pilot injection, and the fuel injected in the main injection is immediately self-ignited by this preheating.
  • the thermal decomposition proceeds due to exposure to a temperature environment higher than the temperature, and combustion starts immediately after injection.
  • a ratio between the premixed combustion and the diffusion combustion is appropriately ensured.
  • the “correction operation of the control amount of the injector 23 according to the spray form of the fuel injected from the injector 23”, which will be described later, is performed in order to realize combustion with this ideal heat generation rate waveform.
  • the waveform indicated by the two-dot chain line ⁇ in FIG. 4 is a heat generation rate waveform when the fuel injection pressure is set higher than the appropriate value, and both the combustion rate and the peak value of the heat generation rate are too high. Therefore, there is a concern about an increase in combustion noise and an increase in the amount of NOx generated.
  • a waveform indicated by a two-dot chain line ⁇ in FIG. 4 is a heat generation rate waveform when the fuel injection pressure is set lower than an appropriate value, and the timing at which the combustion rate is low and the peak of the heat generation rate appears. There is a concern that sufficient engine torque cannot be secured due to the large shift to the retard side.
  • FIG. 5A is a plan view of the injector 23, and FIG. 5B is a side view of the injector 23.
  • the injector 23 has a substantially cylindrical shape, and is provided with a valve portion 23a capable of switching between injection and stop of fuel into the combustion chamber 3, and the valve portion 23a.
  • a drive unit 23b having a drive coil (both not shown) for driving the nozzle needle.
  • the valve portion 23a includes the nozzle needle and a valve body with which the nozzle needle abuts and separates.
  • the valve is closed (stops fuel injection) and opens. (Fuel injection) is performed.
  • the drive part 23b contains the drive coil by which the coil which generate
  • the nozzle needle is driven through the armature by using an electromagnetic force, that is, an attractive force generated in the drive coil.
  • the injector 23 is provided with a connector portion 23c for supplying power to the drive coil or the like at the upper end portion thereof, and a cable (not shown) via a connection port 23d provided on the side surface of the connector portion 23c. Connected to the ECU 100.
  • the top surface of the connector portion 23c is a flat surface, and a spray form of fuel injected from the injector 23 (a combustion field in the combustion chamber 3 is formed on the top surface).
  • Information on the characteristics of the form of spray to be formed is written by a QR (Quick Response) code 25 ("QR code" is a registered trademark of Denso Wave Co., Ltd.).
  • Information regarding the characteristics of the spray form written by the QR code 25 includes “penetration (penetration force information)”, “spray angle information”, and “injection angle information”. Note that information other than these three pieces of information (for example, information relating to a conventionally known injection amount) may be written. Then, by reading these pieces of information with a code reader 92 (see FIG. 6) to be described later, characteristic data of the spray form of the fuel injected from each injector 23 can be acquired.
  • the QR code 25 is a kind of two-dimensional code, and in the manufacturing stage or testing stage of the injector 23, the characteristics of the spray form are individually measured by experiments or simulations, and the connector section 23c is measured according to the result. Molded.
  • the injector 23 is assembled to a test engine, fuel is injected from the injector 23 into the combustion chamber, the shape of the spray is imaged, and the characteristics of the spray form are measured by the image processing. It is done.
  • the QR code 25 is formed by laser marking or the like.
  • the forming position of the QR code 25 is set, for example, on the side surface of the connector portion 23c when the connection port 23d with the signal cable extending to the ECU 100 exists on the top surface of the connector portion 23c.
  • Penetration information is information regarding the spray reach distance of the fuel injected from the injector 23. That is, it is information regarding the difference in the length of the fuel spray reach distance of each injector 23 when fuel is injected at the same injection pressure and the same injection period.
  • two types of fuel injection periods are set for each of two types of fuel injection pressures, and information on the length of the spray reach distance for a total of four fuel injection modes Is written in the QR code 25.
  • one type of fuel injection period is set for one type of fuel injection pressure, and information regarding the length of the spray reach distance at this time is written in the QR code 25. That is, as the information, the longer the spray reach distance, the more the individual difference information is written in the QR code 25 that the injector 23 has the characteristic that the penetration (penetration force) increases. .
  • Spray angle information refers to the spread angle of the spray when the fuel is injected from the injection holes of the injectors 23 formed at a plurality of locations (for example, 8 locations). It is the information regarding the angle over the left-right direction of spray (circumferential direction in the combustion chamber 3) when viewed from above. That is, it is information relating to the difference in fuel spray angle between the injectors 23 when fuel is injected at the same injection pressure.
  • information regarding the spray angle for two types or one type of fuel injection pressure is written in the QR code 25.
  • the individual difference information that the injector 23 has a characteristic of increasing the spray angle is written in the QR code 25. That is, information that the injector 23 has a greater degree of overlap with the adjacent spray (fuel spray injected from the adjacent injection hole) after fuel injection is written in the QR code 25.
  • injection angle information refers to the spray flight direction (spray axial direction) with respect to the vertical downward direction when fuel is injected from each injection hole of the injector 23 formed at a plurality of locations. Information about the angle. That is, it is information relating to the difference in fuel injection angle of each injector 23 when fuel injection is performed at the same injection pressure.
  • QR code 25 information regarding the injection angle for two types or one type of fuel injection pressure is written in the QR code 25. That is, as the information has a larger injection angle, the individual difference information that the injector 23 has a characteristic that the injection angle becomes larger (fuel is injected in a direction close to the horizontal direction) is QR code. 25 is written.
  • An example of a factor that causes an individual difference in the injection angle is a processing error of the injection hole formed in the injector 23.
  • the operation of reading the QR code 25 is performed when the injector 23 is assembled to the cylinder head 15 of the engine 1, and information on the QR code 25 is written in the ECU 100. That is, when the injectors 23 are assembled to the respective cylinders, each piece of information (penetration information, spray angle information, injection angle information) regarding the characteristics of the spray form of each injector 23 is read for each cylinder and written to the ECU 100. Will be.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a system for writing the QR code information into the ECU 100.
  • the writing system 9 includes a controller 91, a code reader 92, and a writing device 93.
  • the code reader 92 is a handy-type general code reader configured to include an optical detection unit, a calculation unit that performs image processing, and the like, and has a code reading unit 92a at the tip thereof.
  • the code reading unit 92a is brought close to the QR code 25 attached to the injector 23 so as to read information on the QR code 25 and output code data.
  • the controller 91 is connected to the code reader 92, receives code data as a result of reading the QR code 25 from the code reader 92, and outputs the code data to the writing device 93 as data relating to the characteristics of the spray form of the injector 23. .
  • the code data peernetration information, spray angle information, injection angle information
  • the code data is read into the writing device 93. Output.
  • ECU100 memorize
  • the various information read by the code reader 92 is converted into data (correction data) that can be processed by the ECU 100 in the personal computer to values once taken into the personal computer, and output to the ECU 100.
  • data correction data
  • a system configuration may be adopted.
  • This spray form correction operation controls the fuel injection form from the injector 23 (corrects the control amount of the injector 23) using at least one of the read penetration information, spray angle information, and injection angle information. It is.
  • the case where the fuel injection form from the injector 23 is controlled using all the above information will be described.
  • the pilot injection timing is corrected using the penetration information
  • the pilot injection amount is corrected using the spray angle information
  • the main injection timing is corrected using the injection angle information.
  • the injector 23 having a characteristic with a small penetration advances the injection timing of the pilot injection.
  • the injection timing of pilot injection is corrected so as to shift to the corner side.
  • the injection timing of the pilot injection is corrected so that the injection timing of the pilot injection is shifted to the retard side as the injector 23 has a characteristic of greater penetration. The reason will be described below.
  • the penetration (penetration force) of the fuel injected from the injectors 23 may be different even at the same fuel pressure and the same fuel injection period.
  • the spray reach distance of the fuel injected by pilot injection in the combustion chamber 3 also varies depending on the individual difference of the injectors 23.
  • the ratio between the premixed combustion and the diffusion combustion in the combustion chamber 3 when the main injection is executed varies.
  • the spray reach distance of the fuel injected by the pilot injection is shorter than the appropriate distance, and the distance between the combustion field and the injection hole of the injector 23 is short.
  • the fuel injected by the main injection starts burning in the combustion field immediately after the injection, and most of the fuel becomes diffusion combustion.
  • the spray reach distance of the fuel injected by the pilot injection is longer than the appropriate distance, and the distance between the combustion field and the injection hole of the injector 23 is long. Therefore, when the main injection is executed, the fuel injected in the main injection does not start diffusion combustion for a relatively long time until it reaches the combustion field, and most of it is premixed combustion.
  • the amount of NOx and soot generated may increase in the cylinder in which the diffusion combustion ratio increases (the cylinder to which the injector 23 having the low penetration characteristic is attached).
  • the amount of HC generated increases, and in some cases, misfire occurs. There is a possibility of being invited.
  • the injection timing of the pilot injection is corrected to the advance side, and the characteristic of high penetration is obtained.
  • the injection timing of pilot injection is corrected to the retard side.
  • the CPU 101 calculates (deviation from the proper spray reach distance). Then, the injection timing of the pilot injection is corrected according to the deviation between the appropriate spray arrival distance and the spray arrival distance based on the penetration information obtained from the QR code 25. For example, a map for obtaining the correction amount of the injection timing of the pilot injection from the deviation of the spray arrival distance is stored in advance in the ROM 102, and the operation of reading the correction amount of the injection timing of the pilot injection from this map is performed.
  • the actual spray reach distance is shorter than the proper spray reach distance, and a plurality of steps (for example, correction levels of “ ⁇ 1” to “ ⁇ ” are set on the minus side depending on the difference from the proper spray reach distance.
  • the correction amount of the injection timing corresponding to the difference in the spray reach distance in the three stages (-3) is stored in the ROM 102 in advance.
  • the actual spray reach distance is longer than the proper spray reach distance, and there are a plurality of levels (for example, correction levels “+1” to “+3”) on the plus side according to the difference from the proper spray reach distance.
  • the correction amount of the injection timing corresponding to the difference in the spray reach distance in the three stages) is stored in the ROM 102 in advance.
  • the correction amount of the pilot injection timing may be set in a plurality of stages according to the deviation.
  • the fuel injection timing is corrected by 1 ° CA in the crank angle for each stage.
  • the pilot injection timing of the injector 23 is delayed by 3 ° CA in terms of crank angle. Correct the angle.
  • the injection timing of the pilot injection of the injector 23 is advanced by 1 ° CA in terms of crank angle. Correct the angle.
  • FIG. 7 is a plan view of a part of the combustion chamber 3 showing the state of spraying in the pilot injection.
  • a two-dot chain line in the figure indicates a spray form before the injection timing is corrected in the injector 23 having a characteristic of low penetration.
  • the solid line in the figure shows the spray form in which the spray reach distance is extended by correcting the injection timing in the injector 23 having the characteristic of low penetration.
  • a one-dot chain line in FIG. 7 shows a spray form before the injection timing is corrected in the injector 23 having a large penetration characteristic. Moreover, the solid line in the figure shows the spray form in which the spray reach distance is shortened by correcting the injection timing in the injector 23 having the characteristic of large penetration.
  • the position of the spray injected by the pilot injection (the position of the spray in the bore radial direction) is set in each cylinder. It can be adjusted substantially evenly.
  • the injection timing of the pilot injection is corrected to the advance side to increase the spray reach distance, and for the injector 23 having the characteristic that the penetration is large In this case, the injection timing of the pilot injection is corrected to the retard side to shorten the spray arrival distance.
  • the reach of the fuel sprays injected by pilot injection is substantially equal in all cylinders, and the position of the combustion field in the combustion chamber 3 at the start of main injection is made uniform in all cylinders.
  • variation in the ratio of premixed combustion and diffusion combustion when the fuel injected by main injection is burned is avoided.
  • the amount of NOx and soot generated increases in the cylinder where the ratio of diffusion combustion increases, and conversely, the amount of HC generated increases in the cylinder where the ratio of premixed combustion increases. A misfire will be avoided.
  • the injection timing of the pilot injection is corrected to the advance side for the injector 23 having the characteristic that the actual penetration is small with respect to the penetration that can obtain an appropriate spray reach distance, and the penetration is For the injector 23 having a large characteristic, the injection timing of the pilot injection is corrected to the retard side.
  • the present invention is not limited to this, but only for the injector 23 having a small penetration characteristic, the injection timing of the pilot injection is corrected to the advance side so as to match the penetration of the other injectors 23 as described above.
  • the penetration of the injectors 23 having a large penetration characteristic may be reduced to set the penetrations of all the injectors 23 to appropriate values.
  • the injection timing of the pilot injection is corrected to the retard side so that it matches the penetration of the other injectors 23 and is set as described above. You may make it set the penetration of all the injectors 23 to an appropriate value by enlarging the penetration of the injector 23 which has a characteristic with a small penetration by correct
  • the injection amount correction is performed so that the injector 23 having a smaller spray angle has a higher pilot injection amount. .
  • the injection amount correction is performed so as to reduce the injection amount of the pilot injection for the injector 23 having the characteristic that the spray angle is large. The reason will be described below.
  • the spray angle of the fuel injected from the injectors 23 may be different even at the same fuel pressure.
  • the overlapping degree of the fuel sprays injected from the adjacent nozzle holes also varies depending on the individual difference of the injectors 23.
  • the spray distribution in the combustion chamber 3 in each cylinder varies.
  • the degree of overlap with the adjacent spray is small or does not overlap.
  • the overlapping degree with the adjacent spray becomes large.
  • the fuel injection amount in the pilot injection is increased and corrected so that the characteristic of the spray angle is large.
  • the fuel injection amount in pilot injection is corrected to decrease. Specifically, the fuel injection amount is corrected by correcting the valve opening period of the injector 23 when the pilot injection is performed.
  • the difference in the spray angle of the target injector 23 (to which the QR code 25 is attached) with respect to the appropriate spray angle is calculated by the CPU 101.
  • the injection amount of the pilot injection is corrected according to the deviation between the appropriate spray angle and the spray angle based on the spray angle information obtained from the QR code 25.
  • a map for obtaining an injection correction amount for pilot injection from the deviation of the spray angle is stored in the ROM 102 in advance, and an operation for reading the injection correction amount for pilot injection from this map is performed.
  • the actual spray angle is smaller than the proper spray angle, and in accordance with the difference from the proper spray angle, there are a plurality of steps on the minus side (for example, correction levels of “ ⁇ 1” to “ ⁇ 3”). 3), the injection correction amount corresponding to the difference in the spray angle is stored in the ROM 102 in advance.
  • a plurality of steps for example, correction levels “+1” to “+3” are added on the plus side according to the difference from the appropriate spray angle.
  • An injection correction amount corresponding to the difference in the spray angle in the three steps is stored in the ROM 102 in advance. Then, the injection correction amount of pilot injection may be set in a plurality of stages according to the deviation.
  • the injection amount is corrected by 10% for each stage. Specifically, when the spray angle is relatively large and the correction level due to the deviation is “+3”, the pilot injection amount of the injector 23 is corrected to be reduced by 30%. Further, for example, when the spray angle is relatively small and the correction level due to the deviation is “ ⁇ 1”, the injection amount of the pilot injection of the injector 23 is corrected to be increased by 10%.
  • FIG. 8 is a plan view of a part of the combustion chamber 3 showing the state of spraying in the pilot injection.
  • the solid line in the figure shows the spray form in the case where the injection amount increase correction is performed in the injector 23 having the characteristic that the spray angle is small.
  • a one-dot chain line in FIG. 8 shows a spray form when the above-described injection amount reduction correction is performed in the injector 23 having a characteristic of a large spray angle.
  • the overlapping degree of the adjacent sprays in the bore circumferential direction is made uniform in all the cylinders. Can do. For this reason, in all the cylinders, it is possible to optimize the combustion field temperature and the air-fuel ratio in the combustion chamber 3 at the start of the main injection. As a result, an increase in the amount of HC generated in some cylinders or a misfiring can be avoided, and exhaust emission and drivability can be improved by optimizing the amount of pilot injection. be able to.
  • the injection amount of the pilot injection when correcting the injection amount of the pilot injection according to the spray angle information as described above, when correcting the increase of the pilot injection amount (injection amount correction for the injector 23 having a small spray angle characteristic).
  • a part of the fuel injected by the pilot injection may contribute to the torque generation of the engine 1.
  • the fuel amount corresponding to the torque due to the pilot injection is subtracted from the fuel injection amount of the main injection so that the torque required by the driver can be obtained appropriately.
  • the pilot injection amount is corrected to the increase side, and the spray angle is large.
  • the pilot injection amount is corrected to the decreasing side.
  • the degree of overlap between the sprays in all the cylinders may be set appropriately by adjusting the fuel injection pressure set as described above so as to match the degree.
  • the overlapping degree of the sprays is matched with the overlapping degree of the sprays in the other injectors 23.
  • the degree of overlap between the sprays in all the cylinders may be set appropriately by correcting the fuel injection pressure set as described above.
  • the injector 23 having a smaller injection angle has a main injection timing that shifts the injection timing of the main injection to the advance side. Correct the injection timing of the injection. In other words, the injection timing of the main injection is corrected so that the injector 23 having the characteristic of a large injection angle shifts the injection timing of the main injection to the retard side. The reason will be described below.
  • the injection angle of the fuel injected from the injectors 23 may be different even at the same fuel pressure.
  • the injection angle of the fuel injected by the main injection with respect to the inner wall surface of the cavity 13b formed on the top surface of the piston 13 (hereinafter referred to as the spray collision angle) is different. If the angle deviates from an appropriate angle, the generation amount of soot may increase.
  • the injection timing is set to the advance side, and the injection angle has a large characteristic.
  • the injection timing is set to the retard side.
  • the difference in the injection angle of the target injector 23 (to which the QR code 25 is attached) with respect to the appropriate injection angle ( Deviation from an appropriate injection angle) is calculated by the CPU 101. Then, the injection timing of the main injection is corrected according to the deviation between the appropriate injection angle and the injection angle based on the injection angle information obtained from the QR code 25. For example, a map for obtaining the correction amount of the injection timing of the main injection from the deviation of the injection angle is stored in the ROM 102 in advance, and the operation of reading the correction amount of the injection timing of the main injection from this map is performed.
  • the actual injection angle is smaller than the appropriate injection angle, and in accordance with the difference from the appropriate injection angle, there are a plurality of steps on the minus side (for example, the correction levels are “ ⁇ 1” to “ ⁇ 3”). 3), the correction amount of the injection timing corresponding to the difference in the injection angle is stored in the ROM 102 in advance.
  • the actual injection angle is larger than the appropriate injection angle, and a plurality of steps (for example, correction levels “+1” to “+3”) are added on the plus side according to the difference from the appropriate injection angle.
  • a correction amount of the injection timing corresponding to the difference in the injection angle in the three steps) is stored in the ROM 102 in advance.
  • the correction amount of the injection timing of the main injection may be set in a plurality of stages according to the deviation.
  • the fuel injection timing is corrected by 1 ° CA in the crank angle for each stage.
  • the injection angle before correction is relatively large and the correction level due to the above deviation is “+3”
  • the injection timing of the main injection of the injector 23 is retarded by 3 ° CA in terms of crank angle. to correct.
  • the injection timing of the main injection of the injector 23 is advanced by 1 ° CA as a crank angle. to correct.
  • the one-dot chain line in FIG. 9 indicates the piston position (at the top dead center) when the injection timing is corrected to the advance side with respect to the injector 23 (see the injection angle ⁇ 1 in the figure) having the characteristic that the injection angle is small.
  • the relationship between the piston 13) moving toward the main injection direction is shown.
  • the spray collision angle in this case (the angle formed by the injection direction of the main injection and the tangent at the point where the fuel in the main injection collides among the inner wall surfaces of the cavity 13b) is A in the figure.
  • the spray collision angle of the spray injected by the main injection can be made uniform in all the cylinders. It is possible to avoid an increase in the amount of soot generated by optimizing the spray collision angle. As a result, it is possible to improve exhaust emission by optimizing the injection timing of the main injection.
  • the said description was a case where the injection start timing of main injection was set to the advance side (BTDC) rather than the compression top dead center (TDC) of the piston 13. If the injection start timing of the main injection is set to the retard side (ATDC) with respect to the compression top dead center (TDC) of the piston 13, based on the injection angle information acquired by reading the QR code 25.
  • the injector 23 having a smaller injection angle corrects the injection timing of the main injection so that the injection timing of the main injection is shifted to the retard side. In other words, the injection timing of the main injection is corrected so that the injector 23 having the characteristic of a large injection angle shifts the injection timing of the main injection to the advance side.
  • the piston 13 indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 9 is moving toward the bottom dead center.
  • control amount correction operation shown in FIG. 10 includes a pilot injection timing correction operation using penetration information, a pilot injection amount correction operation using spray angle information, and a main injection timing using injection angle information. A correction operation is performed.
  • step ST1 the penetration information, spray angle information, and injection angle information written in the ECU 100 are acquired (read) for each cylinder.
  • each information written in the ROM 102 is read out to the CPU 101.
  • step ST2 first, a correction amount of the pilot injection timing is obtained according to the above-described penetration information. That is, the injector 23 corrects the injection timing of the pilot injection so that the injector 23 having the characteristic of less penetration shifts the injection timing of the pilot injection to the advance side.
  • step ST3 the degree of overlap with the adjacent spray is calculated from the above-described spray angle information when pilot injection is executed.
  • the swirl amount in the cylinder is obtained from the engine speed, the intake air amount, and the swirl value, and the degree of overlap is calculated from the spray angle information and the swirl amount. It will be.
  • step ST4 a correction amount of the injection amount of pilot injection is obtained from the degree of overlap. That is, the injection amount correction is performed so that the injection amount of the pilot injection is increased for the injector 23 of the cylinder having a smaller overlapping degree.
  • step ST5 a correction amount of the main injection timing is obtained according to the above-described injection angle information. That is, the injector 23 having a smaller injection angle corrects the injection timing of the main injection so that the injection timing of the main injection is shifted to the advance side (the injection start timing of the main injection is the compression of the piston 13). If it is set to the advance side from the top dead center).
  • the position of the spray in the bore radial direction and the degree of overlap in the bore circumferential direction of the fuel injected by pilot injection can be made substantially the same in all the cylinders, and the fuel injected by the main injection can be
  • the spray collision angle can be made substantially the same for all cylinders. For this reason, it becomes possible to make the spray form in the combustion chamber 3 substantially the same in all the cylinders, and the combustion variation between the cylinders is eliminated.
  • the injection forms of the pilot injection and the main injection in accordance with the operating state such as the engine speed, the accelerator operation amount, the coolant temperature, the intake air temperature, etc.
  • the fuel injection amount, fuel injection timing, fuel injection period, etc. By controlling the fuel injection amount, fuel injection timing, fuel injection period, etc., it is possible to realize combustion with an ideal heat generation rate waveform (the heat generation rate waveform described with reference to FIG. 4) in all cylinders. . Thereby, it is possible to improve exhaust emission and drivability.
  • the injector 23 may be controlled by a combination as described below (a combination of information on the characteristics of the spray form and a control amount).
  • -Correction of the injection timing of the main injection using the penetration information a combination of information on the characteristics of the spray form and a control amount.
  • -Correction of the injection timing of the main injection using the penetration information a combination of information on the characteristics of the spray form and a control amount.
  • -Correction of the injection timing of the main injection using the penetration information -Correction of the injection amount of pilot injection using penetration information.
  • -Correction of the injection amount of the main injection using the penetration information -Correction of the injection amount of the main injection using the spray angle information.
  • ⁇ Correction of injection timing of pilot injection using spray angle information -Correction of injection timing of main injection using spray angle information. -Correction of the injection amount of the main injection using the injection angle information.
  • the injector 23 having the characteristic of a large spray angle shifts the injection timing of the main injection to the retard side. I will let you. According to this, by delaying the injection timing of the main injection, the premixed combustion ratio of the fuel injected by the main injection is prevented from becoming excessive, and the ratio of premixed combustion and diffusion combustion is optimized. Can be achieved.
  • the fuel injection form from the injector 23 is controlled using all of the penetration information, the spray angle information, and the injection angle information.
  • the present invention is not limited to this, and the fuel injection form from the injector 23 may be controlled using one or two pieces of information of penetration information, spray angle information, and injection angle information.
  • information regarding the characteristics of the spray form of the injector 23 is recorded by the QR code 25.
  • the present invention is not limited to this, and information relating to the characteristics of the spray form may be recorded by other means such as a barcode.
  • the present invention can be applied to control for eliminating variations in combustion states between cylinders due to individual differences of injectors in a common rail in-cylinder direct injection multi-cylinder diesel engine mounted on an automobile.

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Abstract

インジェクタ(23)の噴霧形態の特性に関する情報として、「ペネトレーション情報」、「噴霧角情報」、「噴射角情報」をQRコード(登録商標)(25)によりインジェクタ(23)に付しておく。インジェクタ(23)の組み付け時にQRコード(25)を読み取り、噴霧形態の特性に応じたインジェクタ制御量の補正を行う。ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ(23)ほど、パイロット噴射の噴射タイミングを進角側に移行させる。噴霧角が小さい特性を有しているインジェクタ(23)ほど、パイロット噴射の噴射量を増量させる。噴射角が小さい特性を有しているインジェクタ(23)ほど、メイン噴射の噴射タイミングを進角側に移行させる。

Description

内燃機関の燃料噴射制御装置
 本発明は、自動車等に搭載される内燃機関(以下、エンジンと呼ぶ場合もある)の燃料噴射制御装置に係る。特に、本発明は、気筒毎に配設された燃料噴射弁(以下、インジェクタと呼ぶ場合もある)の個体差に起因する各気筒間での燃焼状態のバラツキを解消するための対策に関する。
 自動車に搭載される多気筒ディーゼルエンジン等のように、各気筒毎に設けられたインジェクタそれぞれから噴射される燃料を燃焼室内で燃焼させる内燃機関では、各インジェクタに個体差が生じている場合、それに起因して燃焼室内での燃料噴射状態にバラツキが生じてしまう。このような燃料噴射状態のバラツキが生じていると、各気筒間での燃焼状態に差が生じてしまうことになる。そして、このような状況では、一部の気筒では良好な燃焼が行われても、他の気筒では燃焼状態が悪化し、排気エミッションの悪化に繋がったり、場合によっては、その気筒における燃焼行程で失火が発生してしまう可能性がある。
 この点に鑑み、下記の各特許文献に開示されているように、予めインジェクタの個体差(同一燃圧及び同一噴射期間における燃料噴射量の差等)についての情報を記憶した記憶手段(QRコードやバーコード:何れも登録商標)を各インジェクタに付しておくことが行われている。そして、インジェクタの搭載時に、それぞれの記憶手段に記憶されている情報を読み取ってエンジンECUに書き込んでおくことにより、この情報を燃料噴射制御に反映させるようにしている。これにより、インジェクタの燃料噴射量特性等に応じて、各インジェクタそれぞれが適正な燃料噴射量で燃料噴射を行うことになる。
 尚、特許文献1では、インジェクタの燃料噴射率の最大値に基づいて目標燃料圧力の補正量を算出すると共に、インジェクタの燃料噴射タイミングのずれ量に基づいて噴射指令タイミングの補正量を算出し、これら補正量をQRコードに記憶させて各インジェクタに付するようにしている。
 また、特許文献2には、各インジェクタの噴射量のバラツキを層別し、その情報をバーコードとしてステーに記憶させ、このステーをインジェクタに組み付けた構成が開示されている。
 また、特許文献3には、インジェクタの個別特性を記憶して、それら個体差を吸収するように内燃機関を制御することが開示されている。
特開2006-200378号公報 特開2003-161222号公報 特開2002-180897号公報
 ところが、上述した気筒間燃焼バラツキを解消するためには、よりいっそう高い精度でインジェクタを制御する必要がある。
 そして、本発明の発明者は、インジェクタの特性として、燃料噴射量のズレ量や燃料噴射タイミングのズレ量といったインジェクタの個体差情報のみでは、気筒間燃焼バラツキの解消を図るのに限界があることに着目した。
 そして、インジェクタから噴射される燃料の噴霧形態、つまり、インジェクタから噴射された燃料の噴霧が、燃焼室内における如何なる領域で噴霧(燃焼場)を形成するのかをインジェクタの個体差情報として使用することが有効であることを見出し、本発明に至った。上記何れの特許文献においても、インジェクタから噴射された燃料の噴霧形態に関する情報を個々のインジェクタに付して、その噴霧形態情報に応じてインジェクタに対する制御量を補正するといった技術的思想については開示されていない。
 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、燃料噴射弁の個体差に起因する各気筒間での燃焼状態のバラツキを解消する効果をよりいっそう顕著に発揮することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することにある。
 -課題の解決原理-
 上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決原理は、燃料噴射弁の個体差に関する情報として、その燃料噴射弁から噴射された燃料の燃焼室内での噴霧形態の特性に関する情報、つまり、噴射された燃料の噴霧が、燃焼室内における如何なる領域で噴霧(燃焼場)を形成するかといった情報を燃料噴射弁毎に記録しておく。そして、この噴霧形態情報に応じて燃料噴射弁に対する制御量(燃料噴射タイミングや燃料噴射量等)を補正することで、各燃焼室内における燃料の噴霧形態の均一化を図って気筒間燃焼バラツキを解消できるようにしている。
 -解決手段-
 具体的に、本発明は、多気筒内燃機関に備えられる各燃料噴射弁毎に、それぞれの噴射燃料の燃焼室内における噴霧形態の特性に関する情報を記録しておき、この記録された情報に応じて各燃料噴射弁の制御量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置を対象とする。この燃料噴射制御装置に対し、上記噴霧形態の特性に関する情報を、燃焼室内に噴射された燃料の貫徹力に関する情報とする。そして、上記記録されている情報が貫徹力が小さいものであるほど、その燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧到達距離を長くするように、その燃料噴射弁の制御量を補正する燃料噴射制御手段を備えさせている。
 上記各燃料噴射弁に個体差が生じている場合、同一燃料圧力及び同一燃料噴射期間であっても、燃料噴射弁から噴射された燃料の貫徹力は異なるものとなる。そのため、燃料噴射弁から噴射された燃料の燃焼室内における噴霧到達距離も燃料噴射弁の個体差によって異なるものとなる。このように噴霧到達距離が燃料噴射弁毎に異なる状況では、燃料噴射が実行された際における燃焼室内での燃焼状態に気筒間バラツキが生じてしまう。
 そこで、本解決手段では、予め記録されている燃料の貫徹力に関する情報に基づき、貫徹力が小さい燃料噴射弁に対しては、噴射される燃料の噴霧到達距離を長くするように制御量を補正する。尚、貫徹力が大きい燃料噴射弁に対して、噴射される燃料の噴霧到達距離を短くするように制御量を補正する場合もある。これにより、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧の位置(ボア径方向の噴霧の位置)を各気筒で略均等に調整することが可能になる。その結果、全ての気筒において燃焼室内の燃焼場の位置が略等しくなり、気筒間の燃焼状態のバラツキが回避されることになる。
 貫徹力に関する情報に応じて燃料の噴霧到達距離を調整する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、上記燃料噴射制御手段を、上記記録されている情報が貫徹力が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングを進角させる構成としている。
 また、上記燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われ且つ気筒内の予熱に寄与する副噴射とが実行可能なものに対して、上記燃料噴射制御手段を、上記記録されている情報が貫徹力が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記副噴射の燃料噴射タイミングを進角させる構成としている。
 これら構成により、貫徹力が小さい特性を有している燃料噴射弁に対して燃料噴射タイミングを進角側に設定すると、気筒内の圧力及び温度が共に低い状況下で燃料噴射弁からの燃料噴射が行われることになる。つまり、圧力が比較的低い気筒内に対して燃料噴射が行われるため、燃料の噴射圧力が筒内圧に対して相対的に十分高くなり、貫徹力が大きくなって噴霧到達距離が延長されることになる。また、温度が比較的低い気筒内に対して燃料噴射が行われるため、噴射後の燃料の気化が抑えられ、その大部分が液滴状態のまま、つまり高い慣性力を維持したまま噴射燃料は燃焼室内を飛行することになる。これによっても貫徹力が大きくなり、噴霧到達距離が延長されることになる。
 逆に、貫徹力が大きい特性を有している燃料噴射弁に対して燃料噴射タイミングを遅角側に設定すると、気筒内の圧力及び温度が共に高い状況下で燃料噴射弁からの燃料噴射が行われることになる。つまり、圧力が比較的高い気筒内に対して燃料噴射が行われるため、燃料の噴射圧力と筒内圧との差圧が小さくなり、貫徹力が小さくなって噴霧到達距離が短縮されることになる。また、温度が比較的高い気筒内に対して燃料噴射が行われるため、噴射後の燃料の気化が促進され、慣性力が高く得られる液滴状態は早期に解消され、燃料の気化に伴って貫徹力が小さくなり燃焼室内での噴霧到達距離は短縮されることになる。
 このように、上記貫徹力に関する情報に応じて燃料噴射タイミングを補正することにより、噴射された噴霧の位置(ボア径方向の噴霧の位置)を各気筒で略均等に調整することができる。その結果、全ての気筒において、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧の到達距離が略等しくなり、燃焼室内の燃焼場の位置が全ての気筒で略等しくなることによって、気筒間の燃焼状態のバラツキが回避されることになる。
 特に、上記主噴射と副噴射とを実行する内燃機関にあっては、副噴射で噴射された燃料の噴霧の到達距離が略等しくなり、主噴射開始時点での燃焼室内の燃焼場の位置が全ての気筒で均一化されることになる。このため、主噴射で噴射された燃料が燃焼する際の予混合燃焼と拡散燃焼との割合に気筒バラツキが生じることが回避され、拡散燃焼の割合が多くなる気筒でNOxやSootの発生量が増大してしまうといったことや、逆に、予混合燃焼の割合が多くなる気筒でHCの発生量が増大してしまったり失火が発生してしまうといったことが回避されることになる。
 また、他の解決手段としては以下のものが挙げられる。先ず、多気筒内燃機関に備えられる各燃料噴射弁毎に、それぞれの噴射燃料の燃焼室内における噴霧形態の特性に関する情報を記録しておき、この記録された情報に応じて各燃料噴射弁の制御量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置を対象とする。この燃料噴射制御装置に対し、上記噴霧形態の特性に関する情報を、燃焼室内に噴射された燃料の噴霧角(燃料噴射弁の各噴射孔から燃料が噴射された場合のその噴霧の拡がり角度(燃焼室内の周方向の拡がり角度))に関する情報とする。そして、上記記録されている情報が噴霧角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁の各噴孔から噴射される燃料の噴霧同士の重なり量が大きくなるように、その燃料噴射弁の制御量を補正する燃料噴射制御手段を備えさせている。
 上記各燃料噴射弁に個体差が生じている場合、同一燃料圧力であっても、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧角は異なるものとなる。そのため、互いに隣り合う噴孔から噴射された燃料の噴霧同士の重なり度合いも燃料噴射弁の個体差によって異なるものとなる。このように隣接する噴霧との重なり度合いが燃料噴射弁毎に異なる状況では、燃焼室内での噴霧の分布に気筒間バラツキが生じてしまう。
 そこで、本解決手段では、予め記録されている噴霧角情報に基づき、噴霧角が小さい燃料噴射弁に対しては、その燃料噴射弁の各噴孔から噴射される燃料の噴霧同士の重なり量が大きくなるように制御量を補正する。尚、噴霧角が大きい燃料噴射弁に対して、その燃料噴射弁の各噴孔から噴射される燃料の噴霧同士の重なり量が小さくなるように制御量を補正する場合もある。これにより、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧の位置(ボア周方向の噴霧の位置:ボア周方向で隣り合う噴霧同士の重なり度合い)を各気筒で略均等に調整することが可能になる。その結果、全ての気筒において燃焼室内の燃焼場の位置が均一化され、気筒間の燃焼状態のバラツキが回避されることになる。
 噴霧角に関する情報に応じて噴霧同士の重なり量を調整する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、上記燃料噴射制御手段を、上記記録されている情報が噴霧角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁の各噴孔から噴射される燃料噴射量を増量する構成としている。
 また、上記燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われ且つ気筒内の予熱に寄与する副噴射とが実行可能なものに対して、上記燃料噴射制御手段を、上記記録されている情報が噴霧角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記副噴射での燃料噴射量を増量する構成としている。
 また、上記燃料噴射制御手段を、上記記録されている情報が噴霧角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記主噴射の燃料噴射タイミングを遅角する構成とすることも挙げられる。
 これら構成により、噴霧角が小さい特性を有している燃料噴射弁に対して燃料噴射量をを増量させると、燃焼室内での燃焼場が拡大することになり、燃焼室内での燃焼が良好に行われることになる。
 逆に、噴霧角が大きい特性を有している燃料噴射弁に対して燃料噴射量を減量させると、燃焼室内において互いに隣り合う噴霧の重なり度合いを必要以上に大きくすることがなくなる。このため、空燃比が部分的にオーバリッチになってしまうといったことが解消され、HCの発生量の増大や失火の発生を回避することができる。
 このように、上記噴霧角に関する情報に応じて燃料噴射量を補正することにより、ボア周方向で隣接する噴霧同士の重なり度合いを全ての気筒において均一化することができる。このため、全ての気筒において、燃焼室内の燃焼場温度及び空燃比の適正化を図ることができる。
 特に、上記主噴射と副噴射とを実行する内燃機関において、副噴射の燃料噴射量を補正するようにした場合には、主噴射開始時点での燃焼室内の燃焼場温度及び空燃比の適正化を図ることができる。その結果、排気エミッションの改善やドライバビリティの改善を図ることができる。
 更に、他の解決手段としては以下のものが挙げられる。先ず、多気筒内燃機関に備えられる各燃料噴射弁毎に、それぞれの噴射燃料の燃焼室内における噴霧形態の特性に関する情報を記録しておき、この記録された情報に応じて各燃料噴射弁の制御量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置を対象とする。この燃料噴射制御装置に対し、上記噴霧形態の特性に関する情報を、燃焼室内に噴射された燃料の噴射角(燃料噴射弁の各噴射孔から燃料が噴射された場合のその鉛直下方に対する噴霧飛行方向の角度)に関する情報とする。そして、上記燃料噴射弁からの燃料噴射開始時期が圧縮上死点よりも進角側である場合、上記記録されている情報が噴射角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングを進角させる燃料噴射制御手段を備えさせている。
 また、燃料噴射弁からの燃料噴射開始時期が圧縮上死点よりも遅角側である場合には、上記燃料噴射制御手段は、上記記録されている情報が噴射角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングを遅角させる構成となる。
 上記各燃料噴射弁に個体差が生じている場合、同一燃料圧力であっても、燃料噴射弁から噴射された燃料の噴射角は異なるものとなる。そのため、ピストンの頂面に形成されているキャビティの内壁面に対する燃料の噴射角度(噴霧衝突角度)が異なることになり、この噴霧衝突角度が適正な角度からずれてしまうとSootの発生量が増大してしまう可能性がある。
 そこで、本解決手段では、予め記録されている燃料の噴射角に関する情報に基づき、噴射角が小さい燃料噴射弁に対しては、その燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングを進角させる(燃料噴射弁からの燃料噴射開始時期が圧縮上死点よりも進角側である場合)。尚、噴射角が大きい燃料噴射弁に対して、その燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングを遅角させる場合もある。これにより、全ての気筒において適正な噴霧衝突角度で燃料噴射が実行されることになり、Sootの発生量が増大してしまうといったことが回避されることになる。その結果、気筒間の燃焼状態のバラツキが回避され、排気エミッションの改善を図ることができる。
 噴射角に関する情報に応じて燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングを補正する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、上記燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われ且つ気筒内の予熱に寄与する副噴射とが実行可能なものに対して、燃料噴射開始時期が圧縮上死点よりも進角側である場合には、上記燃料噴射制御手段を、上記記録されている情報が噴射角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記主噴射の燃料噴射タイミングを進角させる構成としている。また、燃料噴射開始時期が圧縮上死点よりも遅角側である場合には、上記燃料噴射制御手段を、上記記録されている情報が噴射角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記主噴射の燃料噴射タイミングを遅角させる構成としている。
 これら構成により、主噴射で噴射された噴霧の噴霧衝突角度を適切に調整することができ、Sootの発生量の増大を回避することができる。その結果、主噴射の噴射時期の適正化による排気エミッションの改善を図ることができる。
 本発明では、燃料噴射弁の個体差として、貫徹力、噴霧角、噴射角といった燃焼室内での噴霧形態の特性に関する情報を記録しておき、この情報に基づいて燃料噴射弁に対する制御量を補正するようにしている。このため、各燃焼室内における燃料の噴霧形態の均一化を図ることができ、気筒間燃焼バラツキを確実に解消することができる。
図1は、実施形態に係るディーゼルエンジン及びその制御系統の概略構成図である。 図2は、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。 図3は、ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。 図4は、膨張行程時の熱発生率(クランク軸の単位回転角度当たりの熱発生量)の変化及び燃料噴射率(クランク軸の単位回転角度当たりの燃料噴射量)の変化をそれぞれ示す波形図である。 図5(a)はインジェクタの平面図であり、図5(b)はインジェクタの側面図である。 図6は、QRコード情報をECUに書き込むシステムの概略構成図である。 図7は、ペネトレーション情報に応じて燃料噴射時期を補正する場合のパイロット噴射での噴霧の状態を示す燃焼室内の一部分の平面図である。 図8は、噴霧角情報に応じて燃料噴射量を補正する場合のパイロット噴射での噴霧の状態を示す燃焼室内の一部分の平面図である。 図9は、噴射角情報に応じて燃料噴射時期を補正する場合のメイン噴射の噴射方向とピストン位置との関係を示す燃焼室内の一部分の側面図である。 図10は、噴霧形態の特性情報によるインジェクタの制御量補正動作の手順を示すフローチャート図である。
 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。
 -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。
 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。
 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。
 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、電磁駆動式または圧電素子(ピエゾ素子)を備えたピエゾ式のものが採用されている。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。
 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。
 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。
 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。
 排気系7は、シリンダヘッド15に形成された排気ポート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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 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。
 上記シリンダヘッド15には、燃焼室3へ空気を導入する吸気ポート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。
 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の内部に臨んで配置され、タービンホイール52は排気管73の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。
 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。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。
 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。
 -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。
 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の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。
 -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。
 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。
 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、及び、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などが接続されている。一方、出力インターフェース106には、上記インジェクタ23、燃料添加弁26、スロットルバルブ62、及び、EGRバルブ81などが接続されている。
 そして、ECU100は、上記した各種センサの出力に基づいて、エンジン1の各種制御を実行する。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。
 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噴射動作である。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。
 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。本実施形態では、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て決定される要求トルクを得るための噴射量によってメイン噴射が行われる。
 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。このアフタ噴射は、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、本実施形態では、このアフタ噴射により供給された燃料の燃焼エネルギがエンジン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を実行するようにしている。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。
 -燃料噴射圧-
 上記メイン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。この燃料圧力の目標値を設定するための具体的な手法については後述する。
 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。
 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メイン噴射での燃料噴射量を決定する。
 -目標燃料圧力の設定-
 次に、上記目標燃料圧力の設定手法について説明する。ディーゼルエンジン1においては、NOx発生量やスモーク発生量を削減することによる排気エミッションの改善、燃焼行程時の燃焼音の低減、エンジントルクの十分な確保といった各要求を連立することが重要である。これら要求を連立するための手法として、燃焼行程時における気筒内での熱発生率の変化状態(熱発生率波形で表される変化状態)を適切にコントロールすることが有効である。
 図4の上段に示す波形のうちの実線は、横軸をクランク角度、縦軸を熱発生率とし、パイロット噴射及びメイン噴射で噴射された燃料の燃焼に係る理想的な熱発生率波形を示している。図中のTDCはピストン13の圧縮上死点に対応したクランク角度位置を示している。また、図4の下段に示す波形は、インジェクタ23から噴射される燃料の噴射率(クランク軸の単位回転角度当たりの燃料噴射量)波形を示している。
 上記熱発生率波形としては、例えば、ピストン13の圧縮上死点(TDC)からメイン噴射で噴射された燃料の燃焼が開始され、ピストン13の圧縮上死点後の所定ピストン位置(例えば、圧縮上死点後10度(ATDC10°)の時点)で熱発生率が極大値(ピーク値)に達し、更に、圧縮上死点後の所定ピストン位置(例えば、圧縮上死点後25度(ATDC25°)の時点)で上記メイン噴射において噴射された燃料の燃焼が終了するようになっている。このような熱発生率の変化状態で混合気の燃焼を行わせるようにすれば、例えば圧縮上死点後10度(ATDC10°)の時点で気筒内の混合気のうちの50%が燃焼を完了した状況となる。つまり、圧縮上死点後10度(ATDC10°)の時点が燃焼重心となって、膨張行程における総熱発生量の約50%がATDC10°までに発生し、高い熱効率でエンジン1を運転させることが可能となる。
 また、この燃焼重心に到達した時点でのクランク角度と燃料噴射率波形との関係としては、インジェクタ23に対して燃料噴射停止信号を送信した時点から燃料噴射が完全に停止するまでの期間(図4における期間T1)に燃焼重心が位置することになる。
 尚、上記パイロット噴射で噴射された燃料の燃焼ではピストン13の圧縮上死点(TDC)において10[J/°CA]の熱発生率となっており、これにより、メイン噴射で噴射された燃料の安定した燃焼(予混合燃焼及び拡散燃焼)が実現されることになる。この値は、これに限定されるものではなく。例えば、メイン噴射での燃料噴射量に応じて適宜設定される。
 このような理想的な熱発生率波形による燃焼が行われる状況にあっては、パイロット噴射によって気筒内の予熱が十分に行われ、この予熱により、メイン噴射で噴射された燃料は、直ちに自着火温度以上の温度環境下に晒されて熱分解が進み、噴射後は直ちに燃焼が開始されることになる。また、このメイン噴射で噴射された燃料の燃焼形態としても、予混合燃焼と拡散燃焼との割合が適切に確保されることになる。
 後述する「インジェクタ23から噴射される燃料の噴霧形態に応じたインジェクタ23の制御量の補正動作」は、この理想的な熱発生率波形による燃焼を実現するために行われる。
 尚、図4に二点鎖線αで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも高く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度及び熱発生率のピーク値が共に高くなりすぎており、燃焼音の増大やNOx発生量の増加が懸念される状態である。一方、図4に二点鎖線βで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも低く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度が低く且つ熱発生率のピークの現れるタイミングが大きく遅角側に移行していることで十分なエンジントルクが確保できないことが懸念される状態である。
 -インジェクタ23の構成-
 次に、上記インジェクタ23の構成について説明する。図5(a)はインジェクタ23の平面図であり、図5(b)はインジェクタ23の側面図である。これらの図に示すように、インジェクタ23は、略円筒形状であり、燃焼室3内に向けての燃料の噴射と噴射停止とが切り換え可能な弁部23aと、この弁部23aに備えられたノズルニードルを駆動する駆動コイル(何れも図示省略)を有する駆動部23bとを備えている。
 上記弁部23aは、上記ノズルニードルと、このノズルニードルが当接及び離間する弁ボディとを有し、弁ボディにノズルニードルが当接及び離間することで閉弁(燃料噴射停止)及び開弁(燃料噴射)が行われるようになっている。また、駆動部23bは、通電により電磁力を発生するコイルが巻回された駆動コイルと、この駆動コイルとともに磁気回路を形成する円筒部材としてのパイプ、及び、可動体としてのアーマチュアとを含んで構成され、駆動コイルに生じる電磁力つまり吸引力を利用し、アーマチュアを介してノズルニードルを駆動する構成となっている。
 また、このインジェクタ23は、その上端部に、上記駆動コイル等への給電を行うためのコネクタ部23cが設けられ、このコネクタ部23cの側面に設けられた接続口23dを介して図示しないケーブルにより上記ECU100に接続される。
 そして、このインジェクタ23の特徴として、上記コネクタ部23cの頂面は平坦面となっており、この頂面には、そのインジェクタ23から噴射される燃料の噴霧形態(燃焼室3内で燃焼場を形成する噴霧の形態)の特性に関する情報がQR(Quick Response)コード25によって書き込まれている(この「QRコード」は、株式会社デンソーウェーブの登録商標)。
 このQRコード25によって書き込まれている噴霧形態の特性に関する情報としては、「ペネトレーション(貫徹力)情報」、「噴霧角情報」、「噴射角情報」である。尚、これら3つの情報以外の情報(例えば従来から周知の噴射量に関する情報)が書き込まれていてもよい。そして、これらの情報を、後述するコードリーダ92(図6参照)によって読み取ることにより個々のインジェクタ23から噴射される燃料の噴霧形態の特性データが取得できるようになっている。
 上記QRコード25は、二次元コードの一種であり、インジェクタ23の製造段階または試験段階において、各インジェクタ23個別に噴霧形態の特性が実験またはシミュレーションによって計測され、その結果に応じてコネクタ部23cに成形される。例えば、試験用のエンジンにインジェクタ23を組み付け、そのインジェクタ23から燃焼室内に向けて燃料を噴射し、その噴霧の形状を撮像して、その画像処理により噴霧形態の特性を計測することなどが挙げられる。
 上記QRコード25の成形はレーザマーキング等で行われる。尚、QRコード25の成形位置は、ECU100に延びる信号ケーブルとの接続口23dがコネクタ部23cの頂面に存在している場合には例えばコネクタ部23cの側面に設定される。
 (QRコード25に書き込まれている情報)
 ここで上記QRコード25によって書き込まれている噴霧形態の特性に関する各情報について説明する。
(1)ペネトレーション情報
 「ペネトレーション情報」とは、インジェクタ23から噴射された燃料の噴霧到達距離に関する情報である。つまり、同一噴射圧及び同一噴射期間で燃料噴射を行った場合の各インジェクタ23それぞれの燃料の噴霧到達距離の長さの差に関する情報である。
 具体的には、例えば2種類の燃料噴射圧それぞれに対して2種類の燃料噴射期間(インジェクタ23の開弁期間)を設定し、合計4つの燃料噴射形態についての噴霧到達距離の長さに関する情報がQRコード25に書き込まれている。または、1種類の燃料噴射圧に対して1種類の燃料噴射期間を設定し、この際の噴霧到達距離の長さに関する情報がQRコード25に書き込まれている。つまり、その情報として噴霧到達距離が長いものであるほど、そのインジェクタ23は、ペネトレーション(貫徹力)が大きくなる特性を有しているといった個体差の情報がQRコード25に書き込まれていることになる。
 このペネトレーションに個体差が生じる要因の一例を挙げると、インジェクタ23に形成されている噴孔の内径が設計寸法よりも小さい場合に、ペネトレーションが大きくなる特性を有することになり、逆に、噴孔の内径が設計寸法よりも大きい場合に、ペネトレーションが小さくなる特性を有することになる。
(2)噴霧角情報
 「噴霧角情報」とは、複数箇所(例えば8箇所)に形成されているインジェクタ23の各噴射孔から燃料が噴射された場合のその噴霧の拡がり角度(燃焼室3を上方から見た場合に、噴霧の左右方向(燃焼室3内の周方向))に亘る角度に関する情報である。つまり、同一噴射圧で燃料噴射を行った場合の各インジェクタ23それぞれの燃料の噴霧角の差に関する情報である。
 具体的には、例えば2種類または1種類の燃料噴射圧についての噴霧角に関する情報がQRコード25に書き込まれている。その情報として噴霧角が大きいものであるほど、そのインジェクタ23は、噴霧角が大きくなる特性を有しているといった個体差の情報がQRコード25に書き込まれていることになる。つまり、燃料噴射後に隣接する噴霧(隣の噴孔から噴射された燃料の噴霧)との重なり度合いが大きくなるインジェクタ23であるといった情報がQRコード25に書き込まれていることになる。
 この噴霧角に個体差が生じる要因の一例としては、インジェクタ23に形成されている噴孔の加工誤差が挙げられる。
(3)噴射角情報
 上記「噴射角情報」とは、複数箇所に形成されているインジェクタ23の各噴射孔から燃料が噴射された場合のその鉛直下方に対する噴霧飛行方向(噴霧の軸線方向)の角度に関する情報である。つまり、同一噴射圧で燃料噴射を行った場合の各インジェクタ23それぞれの燃料の噴射角の差に関する情報である。
 具体的には、例えば2種類または1種類の燃料噴射圧についての噴射角に関する情報がQRコード25に書き込まれている。つまり、その情報として噴射角が大きいものであるほど、そのインジェクタ23は、噴射角が大きくなる(燃料を水平方向に近い方向に噴射する)特性を有しているといった個体差の情報がQRコード25に書き込まれていることになる。
 この噴射角に個体差が生じる要因の一例としては、インジェクタ23に形成されている噴孔の加工誤差が挙げられる。
 -QRコード読み込み動作-
 次に、上述の如くインジェクタ23に付されたQRコード25の読み込み動作について説明する。このQRコード25の読み込み動作は、インジェクタ23をエンジン1のシリンダヘッド15に組み付ける際に行われ、そのQRコード25の情報がECU100に書き込まれる。つまり、各気筒それぞれにインジェクタ23を組み付けていく際に、それぞれのインジェクタ23の噴霧形態の特性に関する各情報(ペネトレーション情報、噴霧角情報、噴射角情報)が気筒毎に読み込まれて、ECU100に書き込まれることになる。
 図6は、上記QRコード情報をECU100に書き込むシステムの概略構成図である。この書き込みシステム9は、コントローラ91、コードリーダ92、書き込み装置93を備えている。
 コードリーダ92は、光学検出部や画像処理等を行う演算部を有して構成されたハンディータイプの一般的なコードリーダであり、その先端部にコード読み取り部92aを有している。そして、このコード読み取り部92aを、インジェクタ23に付されたQRコード25に対向するように近づけることでQRコード25の情報を読み取り、コードデータを出力するようになっている。
 コントローラ91は、コードリーダ92と接続され、このコードリーダ92からQRコード25の読み取り結果であるコードデータを受信し、このコードデータをインジェクタ23の噴霧形態の特性に関するデータとして書き込み装置93に出力する。具体的には、各気筒毎のインジェクタ23,23,…にそれぞれ付されているQRコード25のコードデータ(ペネトレーション情報、噴霧角情報、噴射角情報)を読み込み、そのコードデータを書き込み装置93に出力する。
 そして、これら情報は、この書き込み装置93から上記ECU100に転送され、このECU100に備えられたROM102またはRAM103に書き込まれることになる。これにより、ECU100は、各気筒に取り付けられる各インジェクタ23,23,…それぞれについてのペネトレーション情報、噴霧角情報、噴射角情報を各気筒毎に個別に記憶することになる。
 尚、上記コードリーダ92で読み取った各種情報を、一旦パーソナルコンピュータに取り込んだの値に、このパーソナルコンピュータにおいて、上記QRコード25をECU100において処理可能なデータ(補正データ)に変換し、ECU100に出力するといったシステム構成としてもよい。
 -噴霧形態補正動作-
 次に、本実施形態の特徴とする動作である噴霧形態補正動作について説明する。この噴霧形態補正動作は、上記読み取られたペネトレーション情報、噴霧角情報、噴射角情報のうちの少なくとも一つを用いてインジェクタ23からの燃料噴射形態を制御(インジェクタ23の制御量を補正)するものである。ここでは、上記全ての情報を用いてインジェクタ23からの燃料噴射形態を制御する場合について説明する。
 また、本実施形態では、上記ペネトレーション情報を使用したパイロット噴射時期の補正、噴霧角情報を使用したパイロット噴射量の補正、噴射角情報を使用したメイン噴射時期の補正を行う場合について説明する。以下、各補正動作について具体的に説明する。
 (ペネトレーション情報を使用したパイロット噴射時期の補正動作)
 先ず、上記ペネトレーション情報に応じてパイロット噴射の噴射時期を補正する動作について説明する。
 この補正動作では、QRコード25を読み取ることによって取得した上記ペネトレーション情報に基づき、ペネトレーションが小さい特性(噴霧の噴霧到達距離が短い特性)を有しているインジェクタ23ほど、パイロット噴射の噴射タイミングを進角側に移行させるようにパイロット噴射の噴射時期を補正する。言い換えると、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23ほど、パイロット噴射の噴射タイミングを遅角側に移行させるようにパイロット噴射の噴射時期を補正する。その理由を以下に説明する。
 インジェクタ23の個体差に起因し、同一燃料圧力及び同一燃料噴射期間であっても、そのインジェクタ23から噴射された燃料のペネトレーション(貫徹力)は異なる場合がある。その結果、パイロット噴射によって噴射された燃料の燃焼室3内における噴霧到達距離もインジェクタ23の個体差によって異なるものとなる。このように噴霧到達距離がインジェクタ23毎に異なる状況では、メイン噴射が実行された際における燃焼室3内での予混合燃焼と拡散燃焼との割合にバラツキが生じてしまう。
 例えば、ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23の場合、パイロット噴射で噴射された燃料の噴霧到達距離が適正距離よりも短く、燃焼場とインジェクタ23の噴孔との間の距離が短いため、メイン噴射が実行された際、そのメイン噴射で噴射された燃料は噴射直後に燃焼場での燃焼が開始され、大部分が拡散燃焼となる。逆に、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23の場合、パイロット噴射で噴射された燃料の噴霧到達距離が適正距離よりも長く、燃焼場とインジェクタ23の噴孔との間の距離が長いため、メイン噴射が実行された際、そのメイン噴射で噴射された燃料は燃焼場に到達するまでの比較的長い時間、拡散燃焼は開始されないことになり、大部分が予混合燃焼となる。
 そして、上述の如く拡散燃焼の割合が多くなる気筒(ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23が取り付けられた気筒)にあってはNOxやSootの発生量が増大してしまう可能性がある。逆に、予混合燃焼の割合が多くなる気筒(ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23が取り付けられた気筒)にあってはHCの発生量が増大してしまったり、場合によっては失火を招いてしまう可能性がある。
 そこで、上記QRコード25から読み込まれたペネトレーション情報に基づき、ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射の噴射タイミングを進角側に補正し、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射の噴射タイミングを遅角側に補正する。
 より具体的には、上記QRコード25から読み取られたペネトレーション情報に基づき、適正な噴霧到達距離に対して、対象とする(そのQRコード25が付されている)インジェクタ23の噴霧到達距離の差(適正な噴霧到達距離からの偏差)がCPU101によって演算される。そして、この適正な噴霧到達距離と、QRコード25から得られたペネトレーション情報に基づく噴霧到達距離との偏差に応じてパイロット噴射の噴射タイミングを補正する。例えば、上記噴霧到達距離の偏差からパイロット噴射の噴射タイミングの補正量を求めるマップを上記ROM102に予め記憶させておき、このマップからパイロット噴射の噴射タイミングの補正量を読み出すといった動作が行われる。
 また、適正な噴霧到達距離に比べて実際の噴霧到達距離が短いものに対して、その適正な噴霧到達距離との差に応じてマイナス側に複数段階(例えば補正レベルを「-1」~「-3」とする3段階)の噴霧到達距離の差に応じた噴射タイミングの補正量を上記ROM102に予め記憶させておく。また、適正な噴霧到達距離に比べて実際の噴霧到達距離が長いものに対して、その適正な噴霧到達距離との差に応じてプラス側に複数段階(例えば補正レベル「+1」~「+3」をとする3段階)の噴霧到達距離の差に応じた噴射タイミングの補正量を上記ROM102に予め記憶させておく。そして、上記偏差に応じて複数段階でパイロット噴射の噴射タイミングの補正量を設定するようにしてもよい。例えば、1段階毎に燃料噴射タイミングをクランク角度で1°CAだけ補正することが挙げられる。具体的には、補正前の噴霧到達距離が比較的長く、上記偏差による補正レベルが「+3」であった場合には、そのインジェクタ23のパイロット噴射の噴射時期をクランク角度で3°CAだけ遅角補正する。また、例えば、補正前の噴霧到達距離が比較的短く、上記偏差による補正レベルが「-1」であった場合には、そのインジェクタ23のパイロット噴射の噴射時期をクランク角度で1°CAだけ進角補正する。
 このようにペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23に対してパイロット噴射の噴射タイミングを進角側に設定すると、気筒内の圧力及び温度が共に低い状況下でインジェクタ23からの燃料噴射が行われることになる。つまり、圧力が比較的低い気筒内に対して燃料噴射が行われるため、燃料の噴射圧力が筒内圧に対して相対的に十分高くなり、ペネトレーションが大きくなって噴霧到達距離が延長されることになる。また、温度が比較的低い気筒内に対して燃料噴射が行われるため、噴射後の燃料の気化が抑えられ、その大部分が液滴状態のまま、つまり高い慣性力を維持したまま噴射燃料は燃焼室内を飛行することになる。これによってもペネトレーションが大きくなり、噴霧到達距離が延長されることになる。図7は、パイロット噴射での噴霧の状態を示す燃焼室3内の一部分の平面図である。図中の二点鎖線は、ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23において上記噴射タイミングの補正を行う前の噴霧形態を示している。また、図中の実線は、ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23において上記噴射タイミングの補正を行うことで噴霧到達距離が延長された噴霧形態を示している。
 逆に、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23に対してパイロット噴射の噴射タイミングを遅角側に設定すると、気筒内の圧力及び温度が共に高い状況下でインジェクタ23からの燃料噴射が行われることになる。つまり、圧力が比較的高い気筒内に対して燃料噴射が行われるため、燃料の噴射圧力と筒内圧との差圧が小さくなり、ペネトレーションが小さくなって噴霧到達距離が短縮されることになる。また、温度が比較的高い気筒内に対して燃料噴射が行われるため、噴射後の燃料の気化が促進され、慣性力が高く得られる液滴状態は早期に解消され、燃料の気化に伴ってペネトレーションが小さくなり燃焼室3内での噴霧到達距離は短縮されることになる。図7の一点鎖線は、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23において上記噴射タイミングの補正を行う前の噴霧形態を示している。また、図中の実線は、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23において上記噴射タイミングの補正を行うことで噴霧到達距離が短縮された噴霧形態を示している。
 このように、上記QRコード25から得られたペネトレーション情報に応じてパイロット噴射の噴射時期を補正することにより、パイロット噴射で噴射された噴霧の位置(ボア径方向の噴霧の位置)を各気筒で略均等に調整することができる。つまり、ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射の噴射タイミングを進角側に補正して噴霧到達距離を長くし、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射の噴射タイミングを遅角側に補正して噴霧到達距離を短くする。その結果、全ての気筒において、パイロット噴射で噴射された燃料の噴霧の到達距離が略等しくなり、メイン噴射開始時点での燃焼室3内の燃焼場の位置が全ての気筒で均一化されることになって、メイン噴射で噴射された燃料が燃焼する際の予混合燃焼と拡散燃焼との割合にバラツキが生じることが回避される。このため、拡散燃焼の割合が多くなる気筒でNOxやSootの発生量が増大してしまうといったことや、逆に、予混合燃焼の割合が多くなる気筒でHCの発生量が増大してしまったり失火が発生してしまうといったことが回避されることになる。その結果、パイロット噴射の噴射時期の適正化による排気エミッションの改善やドライバビリティの改善を図ることができる。
 尚、上記説明では、適正な噴霧到達距離が得られるペネトレーションに対し、実際のペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射の噴射タイミングを進角側に補正し、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射の噴射タイミングを遅角側に補正していた。これに限らず、ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23に対してのみ、パイロット噴射の噴射タイミングを進角側に補正することで、他のインジェクタ23のペネトレーションに合わせるようにし、上述の如く設定される燃料噴射圧力を補正することによって、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23のペネトレーションを小さくすることで、全てのインジェクタ23のペネトレーションを適正値に設定するようにしてもよい。また、ペネトレーションが大きい特性を有しているインジェクタ23に対してのみ、パイロット噴射の噴射タイミングを遅角側に補正することで、他のインジェクタ23のペネトレーションに合わせるようにし、上述の如く設定される燃料噴射圧力を補正することによって、ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23のペネトレーションを大きくすることで、全てのインジェクタ23のペネトレーションを適正値に設定するようにしてもよい。
 (噴霧角情報を使用したパイロット噴射量の補正動作)
 次に、上記噴霧角情報に応じてパイロット噴射の噴射量を補正する制御について説明する。
 具体的には、QRコード25を読み取ることによって取得した上記噴霧角情報に基づき、噴霧角が小さい特性を有しているインジェクタ23ほど、パイロット噴射の噴射量を増量させるように噴射量補正を行う。言い換えると、噴霧角が大きい特性を有しているインジェクタ23ほど、パイロット噴射の噴射量を減量させるように噴射量補正を行う。その理由を以下に説明する。
 インジェクタ23の個体差に起因し、同一燃料圧力であっても、そのインジェクタ23から噴射された燃料の噴霧角は異なる場合がある。その結果、互いに隣り合う噴孔から噴射された燃料の噴霧同士の重なり度合い(燃焼室3内の周方向での重なり度合い)もインジェクタ23の個体差によって異なるものとなる。このように隣接する噴霧との重なり度合いがインジェクタ23毎に異なる状況では、各気筒それぞれにおける燃焼室3内での噴霧の分布にバラツキが生じてしまう。例えば、噴霧角が小さい特性を有しているインジェクタ23が備えられた気筒では、隣接する噴霧との重なり度合いは小さいか、または、重ならない状態となる。逆に、噴霧角が大きい特性を有しているインジェクタ23が備えられた気筒では、隣接する噴霧との重なり度合いは大きくなる。
 そして、特に、冷間時などのように冷却水温度が低い状況においては、パイロット噴射で噴射された燃料の噴霧とメイン噴射で噴射された燃料の噴霧との位置関係が適切に得られていないことに起因して、HCの発生量が増大してしまったり、場合によっては失火を招いてしまう可能性がある。
 そこで、上記QRコード25から読み込まれた噴霧角情報に基づき、噴霧角が小さい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射での燃料噴射量を増量補正し、噴霧角が大きい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射での燃料噴射量を減量補正する。具体的には、パイロット噴射実行時におけるインジェクタ23の開弁期間を補正することにより燃料噴射量を補正する。
 より具体的には、上記QRコード25から読み取られた噴霧角情報に基づき、適正な噴霧角に対して、対象とする(そのQRコード25が付されている)インジェクタ23の噴霧角の差(適正な噴霧角からの偏差)がCPU101によって演算される。そして、この適正な噴霧角と、QRコード25から得られた噴霧角情報に基づく噴霧角との偏差に応じてパイロット噴射の噴射量を補正する。例えば、上記噴霧角の偏差からパイロット噴射の噴射補正量を求めるマップを上記ROM102に予め記憶させておき、このマップからパイロット噴射の噴射補正量を読み出すといった動作が行われる。
 また、適正な噴霧角に比べて実際の噴霧角が小さいものに対して、その適正な噴霧角との差に応じてマイナス側に複数段階(例えば補正レベルを「-1」~「-3」とする3段階)の噴霧角の差に応じた噴射補正量を上記ROM102に予め記憶させておく。また、適正な噴霧角に比べて実際の噴霧角が大きいものに対して、その適正な噴霧角との差に応じてプラス側に複数段階(例えば補正レベル「+1」~「+3」をとする3段階)の噴霧角の差に応じた噴射補正量を上記ROM102に予め記憶させておく。そして、上記偏差に応じて複数段階でパイロット噴射の噴射補正量を設定するようにしてもよい。例えば、1段階毎に噴射量を10%だけ補正することが挙げられる。具体的には、噴霧角が比較的大きく、上記偏差による補正レベルが「+3」であった場合には、そのインジェクタ23のパイロット噴射の噴射量を30%だけ減量補正する。また、例えば、噴霧角が比較的小さく、上記偏差による補正レベルが「-1」であった場合には、そのインジェクタ23のパイロット噴射の噴射量を10%だけ増量補正する。
 このように噴霧角が小さい特性を有しているインジェクタ23に対して燃料噴射量を増量補正すると、燃焼室3内での予熱場所(燃焼場)が拡大することになり、燃焼室3内が十分に予熱されることになって、メイン噴射での燃焼が良好に行われることになる。図8は、パイロット噴射での噴霧の状態を示す燃焼室3内の一部分の平面図である。図中の実線は、噴霧角が小さい特性を有しているインジェクタ23において上記噴射量の増量補正を行った場合の噴霧形態を示している。
 逆に、噴霧角が大きい特性を有しているインジェクタ23に対して燃料噴射量を減量補正すると、燃焼室3内において互いに隣り合う噴霧との重なり度合いを必要以上に大きくすることがなくなる。このため、空燃比が部分的にオーバリッチになってしまうといったことが解消され、HCの発生量の増大や失火の発生を回避することができる。図8の一点鎖線は、噴霧角が大きい特性を有しているインジェクタ23において上記噴射量の減量補正を行った場合の噴霧形態を示している。
 このように、上記QRコード25から得られた噴霧角情報に応じてパイロット噴射の噴射量を補正することにより、ボア周方向での隣接する噴霧同士の重なり度合いを全ての気筒において均一化することができる。このため、全ての気筒において、メイン噴射開始時点での燃焼室3内の燃焼場温度及び空燃比の適正化を図ることができる。その結果、一部の気筒でHCの発生量が増大してしまったり失火が発生してしまうといったことが回避され、パイロット噴射の噴射量の適正化による排気エミッションの改善やドライバビリティの改善を図ることができる。
 尚、上述の如く噴霧角情報に応じてパイロット噴射の噴射量を補正する際、パイロット噴射の噴射量を増量補正する場合(噴霧角が小さい特性を有しているインジェクタ23に対する噴射量補正)にあっては、このパイロット噴射で噴射された燃料の一部がエンジン1のトルク発生に寄与する可能性がある。この場合には、このパイロット噴射に起因するトルク分に相当する燃料量をメイン噴射の燃料噴射量から減算し、ドライバの要求するトルクが適正に得られるようにする。
 尚、上記説明では、適正な噴霧角に対し、実際の噴霧角が小さい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射量を増量側に補正し、噴霧角が大きい特性を有しているインジェクタ23に対してはパイロット噴射量を減量側に補正している。これに限らず、噴霧角が小さい特性を有しているインジェクタ23に対してのみ、パイロット噴射量を増量側に補正することで、噴霧同士の重なり度合いを他のインジェクタ23での噴霧同士の重なり度合いに合わせるようにし、上述の如く設定される燃料噴射圧力を補正することによって、全ての気筒における噴霧同士の重なり度合いを適正に設定するようにしてもよい。また、噴霧角が大きい特性を有しているインジェクタ23に対してのみ、パイロット噴射量を減量側に補正することで、噴霧同士の重なり度合いを他のインジェクタ23での噴霧同士の重なり度合いに合わせるようにし、上述の如く設定される燃料噴射圧力を補正することによって、全ての気筒における噴霧同士の重なり度合いを適正に設定するようにしてもよい。
 (噴射角情報を使用したメイン噴射時期の補正動作)
 次に、上記噴射角情報に応じてメイン噴射の噴射時期を補正する制御について説明する。また、以下の説明では、メイン噴射の噴射開始タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)よりも進角側(BTDC)に設定された場合について説明する。
 具体的には、QRコード25を読み取ることによって取得した上記噴射角情報に基づき、噴射角が小さい特性を有しているインジェクタ23ほど、メイン噴射の噴射タイミングを進角側に移行させるようにメイン噴射の噴射時期を補正する。言い換えると、噴射角が大きい特性を有しているインジェクタ23ほど、メイン噴射の噴射タイミングを遅角側に移行させるようにメイン噴射の噴射時期を補正する。その理由を以下に説明する。
 インジェクタ23の個体差に起因して、同一燃料圧力であっても、そのインジェクタ23から噴射された燃料の噴射角は異なる場合がある。その結果、上記ピストン13の頂面に形成されているキャビティ13bの内壁面に対するメイン噴射で噴射された燃料の噴射角度(以下、噴霧衝突角度と呼ぶ)が異なることになり、この噴霧衝突角度が適正な角度からずれてしまうとSootの発生量が増大してしまう可能性がある。
 そこで、上記QRコード25から読み込まれた噴射角情報に基づき、噴射角が小さい特性を有しているインジェクタ23に対しては噴射タイミングを進角側に設定し、噴射角が大きい特性を有しているインジェクタ23に対しては噴射タイミングを遅角側に設定する。
 より具体的には、上記QRコード25から読み取られた噴射角情報に基づき、適正な噴射角に対して、対象とする(そのQRコード25が付されている)インジェクタ23の噴射角の差(適正な噴射角からの偏差)がCPU101によって演算される。そして、この適正な噴射角と、QRコード25から得られた噴射角情報に基づく噴射角との偏差に応じてメイン噴射の噴射タイミングを補正する。例えば、上記噴射角の偏差からメイン噴射の噴射タイミングの補正量を求めるマップを上記ROM102に予め記憶させておき、このマップからメイン噴射の噴射タイミングの補正量を読み出すといった動作が行われる。
 また、適正な噴射角に比べて実際の噴射角が小さいものに対して、その適正な噴射角との差に応じてマイナス側に複数段階(例えば補正レベルを「-1」~「-3」とする3段階)の噴射角の差に応じた噴射タイミングの補正量を上記ROM102に予め記憶させておく。また、適正な噴射角に比べて実際の噴射角が大きいものに対して、その適正な噴射角との差に応じてプラス側に複数段階(例えば補正レベル「+1」~「+3」をとする3段階)の噴射角の差に応じた噴射タイミングの補正量を上記ROM102に予め記憶させておく。そして、上記偏差に応じて複数段階でメイン噴射の噴射タイミングの補正量を設定するようにしてもよい。例えば、1段階毎に燃料噴射タイミングをクランク角度で1°CAだけ補正することが挙げられる。具体的には、補正前の噴射角が比較的大きく、上記偏差による補正レベルが「+3」であった場合には、そのインジェクタ23のメイン噴射の噴射時期をクランク角度で3°CAだけ遅角補正する。また、例えば、補正前の噴射角が比較的小さく、上記偏差による補正レベルが「-1」であった場合には、そのインジェクタ23のメイン噴射の噴射時期をクランク角度で1°CAだけ進角補正する。
 このように噴射角に応じてメイン噴射の噴射タイミングを補正することにより、全ての気筒において適正な噴霧衝突角度でメイン噴射が実行されることになる。図9の一点鎖線は、噴射角が小さい特性を有しているインジェクタ23(図中の噴射角θ1を参照)に対して噴射タイミングを進角側に補正した場合のピストン位置(上死点に向かって移動しているピストン13)とメイン噴射の噴射方向との関係を示している。この場合の噴霧衝突角度(メイン噴射の噴射方向と、キャビティ13bの内壁面のうちメイン噴射での燃料が衝突する点における接線との成す角)は図中Aとなる。また、図9の実線は、噴射角が大きい特性を有しているインジェクタ23(図中の噴射角θ2を参照)に対して噴射タイミングを遅角側に補正した場合のピストン位置とメイン噴射の噴射方向との関係を示している。この場合の噴霧衝突角度は図中Bとなる。これら噴霧衝突角度は、上述した如く噴射時期を補正したことによって略近似した角度として設定されることになる。
 このように、上記QRコード25から得られた噴射角情報に応じてメイン噴射の噴射時期を補正することにより、メイン噴射で噴射された噴霧の噴霧衝突角度を全ての気筒で均一化することができ、その噴霧衝突角度の適正化によって、Sootの発生量が増大してしまうことが回避されることになる。その結果、メイン噴射の噴射時期の適正化による排気エミッションの改善を図ることができる。
 尚、上記説明は、メイン噴射の噴射開始タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)よりも進角側(BTDC)に設定された場合であった。仮に、メイン噴射の噴射開始タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)よりも遅角側(ATDC)に設定された場合には、QRコード25を読み取ることによって取得した上記噴射角情報に基づき、噴射角が小さい特性を有しているインジェクタ23ほど、メイン噴射の噴射タイミングを遅角側に移行させるようにメイン噴射の噴射時期を補正することになる。言い換えると、噴射角が大きい特性を有しているインジェクタ23ほど、メイン噴射の噴射タイミングを進角側に移行させるようにメイン噴射の噴射時期を補正することになる。この場合、図9に一点鎖線で示すピストン13は、下死点に向かって移動しているものとなる。
 -燃料噴射制御量補正動作-
 次に、上述の如く噴霧形態の特性に関する各情報に応じてインジェクタ23の制御量を補正する場合の具体的な動作手順について図10のフローチャートに沿って具体的に説明する。この図10に示す制御量補正動作は、上述した如く、ペネトレーション情報を使用したパイロット噴射時期の補正動作、噴霧角情報を使用したパイロット噴射量の補正動作、噴射角情報を使用したメイン噴射時期の補正動作を行うものである。
 先ず、ステップST1において、上記ECU100に書き込まれているペネトレーション情報、噴霧角情報、噴射角情報を各気筒毎に取得する(読み出す)。例えば上記ROM102に書き込まれている各情報をCPU101に読み出す。
 そして、ステップST2では、先ず、上述したペネトレーション情報に応じてパイロット噴射時期の補正量を求める。つまり、ペネトレーションが小さい特性を有しているインジェクタ23ほど、パイロット噴射の噴射タイミングを進角側に移行させるようにパイロット噴射の噴射時期を補正する。
 次に、ステップST3において、上述した噴霧角情報から、パイロット噴射を実行した場合に隣接する噴霧との重なり度合いを計算する。ここでの計算は、上述した噴霧角情報の他に、エンジン回転数、吸入空気量、スワール値から気筒内でのスワール量を求め、上記噴霧角情報とスワール量とから上記重なり度合いを計算することになる。その後、ステップST4において、上記重なり度合いからパイロット噴射の噴射量の補正量を求める。つまり、重なり度合いが小さい気筒のインジェクタ23ほど、パイロット噴射の噴射量を増量させるように噴射量補正を行う。
 次に、ステップST5において、上述した噴射角情報に応じてメイン噴射時期の補正量を求める。つまり、噴射角が小さい特性を有しているインジェクタ23ほど、メイン噴射の噴射タイミングを進角側に移行させるようにメイン噴射の噴射時期を補正する(メイン噴射の噴射開始タイミングがピストン13の圧縮上死点よりも進角側に設定されている場合)。
 このようにして、パイロット噴射の噴射時期、パイロット噴射の噴射量、メイン噴射の噴射時期をそれぞれ求め、各気筒に備えられたインジェクタ23の各制御量を制御していく。
 以上の動作により、パイロット噴射で噴射された燃料のボア径方向の噴霧の位置及びボア周方向の重なり度合いを全ての気筒で略一致させることができ、また、メイン噴射で噴射された燃料の上記噴霧衝突角度を全ての気筒で略一致させることができる。このため、全ての気筒において燃焼室3内での噴霧形態を略一致させることが可能となり、気筒間燃焼バラツキが解消されることになる。その結果、全気筒の噴霧形態を略一致させた状態で、上述した如く、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てパイロット噴射及びメイン噴射の噴射形態(燃料噴射量、燃料噴射タイミング、燃料噴射期間等)を制御することにより、全気筒で理想的な熱発生率波形(図4を用いて説明した熱発生率波形)による燃焼を実現することができる。これにより、排気エミッションの改善及びドライバビリティの改善を図ることができる。
 (変形例)
 上述した実施形態では、ペネトレーション情報を使用してパイロット噴射時期の補正を行い、噴霧角情報を使用してパイロット噴射量の補正を行い、噴射角情報を使用してメイン噴射時期の補正を行う場合について説明した。これら以外に以下に述べるような組み合わせ(噴霧形態の特性に関する情報と制御量との組み合わせ)によってインジェクタ23を制御するようにしてもよい。
・ペネトレーション情報を使用したメイン噴射の噴射時期の補正。
・ペネトレーション情報を使用したパイロット噴射の噴射量の補正。
・ペネトレーション情報を使用したメイン噴射の噴射量の補正。
・噴霧角情報を使用したメイン噴射の噴射量の補正。
・噴霧角情報を使用したパイロット噴射の噴射時期の補正。
・噴霧角情報を使用したメイン噴射の噴射時期の補正。
・噴射角情報を使用したメイン噴射の噴射量の補正。
 これらの組み合わせにおいても、上述した実施形態と同様の効果を奏することができる。例えば、噴霧角情報を使用してメイン噴射の噴射時期の補正を行う場合、具体的には、噴霧角が大きい特性を有しているインジェクタ23ほど、メイン噴射の噴射タイミングを遅角側に移行させることになる。これによれば、メイン噴射の噴射タイミングを遅角させることで、メイン噴射で噴射された燃料の予混合燃焼割合が過大になることを抑制し、予混合燃焼と拡散燃焼との割合の適正化を図ることが可能になる。
 -他の実施形態-
 以上説明した実施形態は、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。本発明はこれに限らず、自動車以外に搭載されるディーゼルエンジンにも適用可能である。また、ディーゼルエンジンに限らず、燃料直噴型ガソリンエンジンに対しても本発明は適用可能である。
 また、上記実施形態では、ペネトレーション情報、噴霧角情報、噴射角情報の全てを用いてインジェクタ23からの燃料噴射形態を制御する場合について説明した。本発明はこれに限らず、ペネトレーション情報、噴霧角情報、噴射角情報のうちの一つまたは2つの情報を用いてインジェクタ23からの燃料噴射形態を制御するようにしてもよい。
 また、上記実施形態では、インジェクタ23の噴霧形態の特性に関する情報をQRコード25により記録するようにしていた。本発明はこれに限らず、バーコード等、その他の手段により噴霧形態の特性に関する情報を記録するようにしてもよい。
 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、各インジェクタの個体差に起因する各気筒間での燃焼状態のバラツキを解消する制御に適用可能である。
1    エンジン(内燃機関)
3    燃焼室
23   インジェクタ(燃料噴射弁)
25   QRコード

Claims (11)

  1.  多気筒内燃機関に備えられる各燃料噴射弁毎に、それぞれの噴射燃料の燃焼室内における噴霧形態の特性に関する情報を記録しておき、この記録された情報に応じて各燃料噴射弁の制御量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
     上記噴霧形態の特性に関する情報は燃焼室内に噴射された燃料の貫徹力に関する情報であって、上記記録されている情報が貫徹力が小さいものであるほど、その燃料噴射弁から噴射される燃料の噴霧到達距離を長くするように、その燃料噴射弁の制御量を補正する燃料噴射制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  2.  請求項1記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
     上記燃料噴射制御手段は、上記記録されている情報が貫徹力が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングを進角させるよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  3.  請求項2記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
     上記燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われ且つ気筒内の予熱に寄与する副噴射とが実行可能であり、
     上記燃料噴射制御手段は、上記記録されている情報が貫徹力が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記副噴射の燃料噴射タイミングを進角させるよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  4.  多気筒内燃機関に備えられる各燃料噴射弁毎に、それぞれの噴射燃料の燃焼室内における噴霧形態の特性に関する情報を記録しておき、この記録された情報に応じて各燃料噴射弁の制御量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
     上記噴霧形態の特性に関する情報は燃焼室内に噴射された燃料の噴霧角に関する情報であって、上記記録されている情報が噴霧角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁の各噴孔から噴射される燃料の噴霧同士の重なり量が大きくなるように、その燃料噴射弁の制御量を補正する燃料噴射制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  5.  請求項4記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
     上記燃料噴射制御手段は、上記記録されている情報が噴霧角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁の各噴孔から噴射される燃料噴射量を増量するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  6.  請求項5記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
     上記燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われ且つ気筒内の予熱に寄与する副噴射とが実行可能であり、
     上記燃料噴射制御手段は、上記記録されている情報が噴霧角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記副噴射での燃料噴射量を増量するよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  7.  請求項5記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
     上記燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われ且つ気筒内の予熱に寄与する副噴射とが実行可能であり、
     上記燃料噴射制御手段は、上記記録されている情報が噴霧角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記主噴射の燃料噴射タイミングを遅角させるよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  8.  多気筒内燃機関に備えられる各燃料噴射弁毎に、それぞれの噴射燃料の燃焼室内における噴霧形態の特性に関する情報を記録しておき、この記録された情報に応じて各燃料噴射弁の制御量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
     上記噴霧形態の特性に関する情報は燃焼室内に噴射された燃料の噴射角に関する情報であって、上記燃料噴射弁からの燃料噴射開始時期が圧縮上死点よりも進角側である場合、上記記録されている情報が噴射角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングを進角させる燃料噴射制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  9.  請求項8記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
     上記燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われ且つ気筒内の予熱に寄与する副噴射とが実行可能であり、
     上記燃料噴射制御手段は、上記記録されている情報が噴射角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記主噴射の燃料噴射タイミングを進角させるよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  10.  多気筒内燃機関に備えられる各燃料噴射弁毎に、それぞれの噴射燃料の燃焼室内における噴霧形態の特性に関する情報を記録しておき、この記録された情報に応じて各燃料噴射弁の制御量を補正する内燃機関の燃料噴射制御装置であって、
     上記噴霧形態の特性に関する情報は燃焼室内に噴射された燃料の噴射角に関する情報であって、燃料噴射弁からの燃料噴射開始時期が圧縮上死点よりも遅角側である場合、上記記録されている情報が噴射角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの燃料噴射タイミングを遅角させる燃料噴射制御手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
  11.  請求項10記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
     上記燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われ且つ気筒内の予熱に寄与する副噴射とが実行可能であり、
     上記燃料噴射制御手段は、上記記録されている情報が噴射角が小さいものであるほど、その燃料噴射弁からの上記主噴射の燃料噴射タイミングを遅角させるよう構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
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