WO2013161132A1 - 燃焼制御装置 - Google Patents

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WO2013161132A1
WO2013161132A1 PCT/JP2012/084133 JP2012084133W WO2013161132A1 WO 2013161132 A1 WO2013161132 A1 WO 2013161132A1 JP 2012084133 W JP2012084133 W JP 2012084133W WO 2013161132 A1 WO2013161132 A1 WO 2013161132A1
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air temperature
fuel injection
intake air
fuel
temperature
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謹 河合
裕史 葛山
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株式会社豊田自動織機
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Definitions

  • the present invention relates to an engine combustion control apparatus that performs premixed compression ignition (PCCI) combustion.
  • PCCI premixed compression ignition
  • a combustion control device for an engine that performs premixed compression ignition combustion for example, a combustion control device described in Patent Document 1 is known.
  • the combustion control device described in Patent Document 1 injects fuel from an injector into a plurality of times from the middle stage to the latter stage of a cylinder compression stroke.
  • An object of the present invention is to provide a combustion control device capable of suppressing the generation of smoke even when the intake air temperature or the outside air temperature rises.
  • the present invention is an engine combustion control apparatus that performs premixed compression ignition combustion, and includes a fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber of the engine, and a fuel injection valve that injects the fuel at least twice.
  • Injection control means for controlling, temperature detection means for detecting intake air temperature or outside air temperature into the combustion chamber, and load detection means for detecting engine load, the injection control means being detected by the load detection means
  • a determination means for determining a fuel injection amount and fuel injection timing of at least two fuel injections based on an engine load, and an intake air temperature when an intake air temperature or an outside air temperature detected by the temperature detection means is higher than a predetermined temperature
  • Injection amount correction means for reducing the fuel injection amount of the second fuel injection determined by the determination means in accordance with the temperature or the outside air temperature.
  • the fuel injection amount of the second fuel injection is reduced according to the intake air temperature or the outside air temperature, so the time for performing the second fuel injection And the premixing time from the end of fuel injection to the start of fuel ignition becomes longer.
  • the injection amount correction means may reduce the fuel injection amount of the second fuel injection according to the intake air temperature or the outside air temperature and the engine load when the intake air temperature or the outside air temperature is higher than a predetermined temperature. In this case, an appropriate amount of fuel injection reduction can be obtained according to the relationship between the intake air temperature or the outside air temperature and the engine load.
  • the injection amount correction unit may increase the fuel injection amount of the first fuel injection determined by the determination unit by the amount by which the fuel injection amount of the second fuel injection is decreased. In this case, since the total fuel injection amount of the first and second fuel injections is equal to that before the fuel injection amount of the second fuel injection is reduced, a torque corresponding to the engine load can be output.
  • the injection control means delays the fuel injection timing of at least the first fuel injection determined by the determining means according to the intake air temperature or the outside air temperature when the intake air temperature or the outside air temperature is higher than a predetermined temperature. You may further have a correction means. If the intake air temperature or the outside air temperature rises more than necessary, the ignitability of the fuel will improve, and the ignition timing will advance. When the intake air temperature or the outside air temperature is higher than the predetermined temperature, the fuel injection timing is retarded according to the intake air temperature or the outside air temperature, so that the fuel ignition timing is delayed. Therefore, since the ignition timing of the fuel is later than the compression top dead center, an increase in combustion noise can be suppressed.
  • the injection timing correction means may delay the fuel injection timing of at least the first fuel injection according to the intake air temperature or the outside air temperature and the engine load when the intake air temperature or the outside air temperature is higher than a predetermined temperature. Good. In this case, an appropriate retardation amount of the fuel injection timing can be obtained according to the relationship between the intake air temperature or the outside air temperature and the engine load.
  • It may further comprise air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber to be increased when the intake air temperature or the outside air temperature is higher than a predetermined temperature.
  • air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber to be increased when the intake air temperature or the outside air temperature is higher than a predetermined temperature.
  • the intake air temperature or the outside air temperature rises more than necessary, the air density decreases, so the amount of air decreases.
  • the intake air temperature or the outside air temperature is higher than the predetermined temperature, the amount of air taken into the combustion chamber increases by controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber to be increased. For this reason, generation of smoke can be further suppressed. Generation of unburned CO and HC can also be suppressed.
  • the air-fuel ratio control means may control the valve means so as to reduce the recirculation amount of the exhaust gas recirculation gas. In this case, the air-fuel ratio in the combustion chamber can be increased easily and reliably.
  • the present invention it is possible to provide a combustion control device capable of suppressing the generation of smoke even when the intake air temperature or the outside air temperature rises.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine provided with a combustion control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the combustion control device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of control processing executed by the injector control unit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of a fuel injection amount reduction map used in the control process shown in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the engine load and the fuel injection amount and reduction amount of the second fuel injection in the fuel injection amount reduction map shown in FIG.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the engine load and the retard amount of the fuel injection timing in the fuel injection timing retard map used in the control process shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine provided with a combustion control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the combustion control device shown in FIG.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of control processing executed by the EGR control unit shown in FIG.
  • FIG. 8 is a graph showing a comparison of heat generation rates under different conditions.
  • FIG. 9 is a graph showing a comparison of premix time, smoke generation rate, and combustion noise due to the second fuel injection under the conditions shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine equipped with a combustion control device according to an embodiment of the present invention.
  • the diesel engine 1 is a premixed compression ignition (PCCI) type four-cylinder in-line diesel engine.
  • the diesel engine 1 includes an engine body 2, and four cylinders 3 are arranged in the engine body 2.
  • Each cylinder 3 is provided with an injector (fuel injection valve) 5 for injecting fuel into the combustion chamber 4.
  • the injector 5 injects fuel radially from the injection nozzle 5a.
  • Each injector 5 is connected to a common rail 6, and high-pressure fuel stored in the common rail 6 is supplied to each injector 5.
  • the engine body 2 is connected to an intake passage 7 for taking air into the combustion chamber 4 via an intake manifold 8.
  • An exhaust passage 9 for exhausting exhaust gas after combustion is connected to the engine body 2 via an exhaust manifold 10.
  • an air cleaner 11, a compressor 13 of the turbocharger 12, an intercooler 14, and a throttle valve 15 are arranged from the upstream side to the downstream side.
  • the throttle valve 15 restricts the passage area of the intake passage 7.
  • the passage area of the intake passage 7 is throttled by the throttle valve 15, the amount of air passing through the intake passage 7 decreases and negative pressure is generated in the intake passage 7 downstream of the throttle valve 15.
  • a turbine 16 of the turbocharger 12 and a DPF 17 with catalyst are arranged from the upstream side toward the downstream side.
  • the diesel engine 1 includes an exhaust gas recirculation (EGR) unit 18 that recirculates a part of the exhaust gas after combustion into the combustion chamber 4 as exhaust gas recirculation gas (EGR gas).
  • the EGR unit 18 is disposed so as to connect the intake passage 7 and the exhaust manifold 10.
  • the EGR unit 18 includes an EGR passage 19, an EGR valve (valve means) 20, an EGR cooler 21, a bypass passage 22, and a switching valve 23.
  • the EGR passage 19 connects the intake passage 7 and the exhaust manifold 10 to recirculate EGR gas.
  • the EGR valve 20 adjusts the recirculation amount of EGR gas from the exhaust manifold 10 to the intake passage 7.
  • the EGR cooler 21 cools the EGR gas passing through the EGR passage 19.
  • the bypass passage 22 is connected to the EGR passage 19 so as to bypass the EGR cooler 21.
  • the switching valve 23 switches the EGR gas flow path to the EGR cooler 21 side or the bypass passage 22 side.
  • Each injector 5, throttle valve 15, EGR valve 20, and switching valve 23 are controlled by an electronic control unit (ECU) (controller) 24.
  • ECU electronice control unit
  • a rotation speed sensor 25, an accelerator opening sensor 26, and an intake air temperature sensor 27 are connected to the ECU 24.
  • the ECU 24 is configured to operate the injector 5.
  • the rotational speed sensor 25 detects the rotational speed (engine rotational speed) of the engine body 2.
  • the rotation speed sensor 25 detects the engine rotation speed by detecting, for example, the rotation angle (crank angle) of a crankshaft to which a piston (not shown) is coupled.
  • the accelerator opening sensor 26 detects the depression angle (accelerator opening) of the accelerator pedal as an alternative value of the load (engine load) of the engine body 2.
  • the accelerator opening sensor 26 constitutes load detection means (load sensor).
  • the fuel injection amount is electronically controlled, and the fuel injection amount can be used as an alternative value for the engine load.
  • the intake air temperature sensor 27 detects the temperature of air taken into the combustion chamber 4 (intake air temperature into the combustion chamber 4).
  • the intake air temperature sensor 27 constitutes a temperature detection means.
  • the intake air temperature sensor 27 is attached, for example, on the downstream side of the connection portion with the EGR passage 19 in the intake passage 7.
  • the injector 5, the EGR unit 18, the ECU 24, and the sensors 25 to 27 constitute the combustion control device 28 of the present embodiment.
  • the combustion control device 28 performs control so as to perform premixed compression ignition combustion of two-split injection in which fuel is injected from each injector 5 in two parts in one cycle of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. To do.
  • Premixed compression ignition combustion involves a low temperature oxidation reaction (cold flame reaction) and a high temperature oxidation reaction (hot flame reaction) in the combustion process.
  • heat is slowly generated by the fuel injected into the combustion chamber 4.
  • heat generation increases rapidly after the low temperature oxidation reaction.
  • a combustion state in which a high-temperature oxidation reaction occurs after completion of fuel injection in other words, a combustion state in which a premixing time exists before the high-temperature oxidation reaction is premixed compression ignition combustion.
  • a high temperature oxidation reaction based on the second fuel injection occurs after the second fuel injection is completed. Since split injection of premixed compression ignition combustion is well known, further explanation is omitted.
  • the ECU 24 includes an injector control unit 29 and an EGR control unit 30 as shown in FIG.
  • the injector control unit 29 receives detection signals from the rotation speed sensor 25, the accelerator opening sensor 26, and the intake air temperature sensor 27.
  • the injector control unit 29 performs a predetermined process and controls each injector 5.
  • Each detection signal from the accelerator opening sensor 26 and the intake air temperature sensor 27 is input to the EGR control unit 30.
  • the EGR control unit 30 performs a predetermined process and controls the EGR valve 20.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a procedure of control processing executed by the injector control unit 29.
  • the injector controller 29 first acquires the engine speed detected by the speed sensor 25 and the engine load detected by the accelerator opening sensor 26 (S101).
  • the injector control unit 29 determines the fuel injection amount and fuel injection timing of the first and second fuel injections based on the acquired engine speed and engine load (S102). At this time, the fuel injection amount of the first fuel injection is set larger than the fuel injection amount of the second fuel injection.
  • the injector control unit 29 acquires the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 27 (S103).
  • the injector control unit 29 determines whether or not the acquired intake air temperature is higher than a reference temperature (for example, 25 ° C.) (S104).
  • a reference temperature for example, 25 ° C.
  • the injector control unit 29 corrects the fuel injection amount of the second fuel injection determined by the processing in S101 to be reduced (S105).
  • the injector control unit 29 uses the fuel injection amount reduction map shown in FIG. 4 to determine the fuel injection amount reduction amount for the second fuel injection according to the intake air temperature and the engine load.
  • the fuel injection amount reduction map is such that when the intake air temperature deviation is equal to or less than a predetermined value A, the reduction amount is 0, and when the intake air temperature deviation is greater than the predetermined value A, the reduction amount increases according to the intake air temperature deviation. Is set to The fuel injection amount reduction map is set so that the amount of reduction increases as the engine load increases.
  • the fuel injection amount of the second fuel injection set by the processing in S102 increases as the engine load increases, and becomes constant when the engine load exceeds a certain value.
  • the amount of decrease in the fuel injection amount of the second fuel injection increases as the engine load increases, and becomes almost constant when the engine load exceeds a certain value. Become. In the region where the engine load is low, the compression end temperature (the temperature at the piston compression top dead center) is low, so even if the intake air temperature is high, there is little influence such as smoke generation. Therefore, when the engine load is higher than the predetermined value B, the fuel injection amount of the second fuel injection is reduced.
  • the injector control unit 29 corrects the fuel injection amount of the first fuel injection so as to be increased by the reduction amount of the fuel injection amount of the second fuel injection (S106).
  • the total fuel injection amount of the first and second fuel injections is the same as the total fuel injection amount set by the processing in S102, and therefore engine torque corresponding to the engine speed and engine load is output. can do.
  • the injector control unit 29 corrects the fuel injection timings of the first and second fuel injections determined by the processing in S102 so as to be retarded (S107).
  • the injector control unit 29 uses a preset fuel injection timing delay map (not shown) to determine the fuel injection timing of the first and second fuel injections according to the intake air temperature and the engine load. Determine the amount of retardation.
  • the fuel injection timing retardation map represents the relationship between the intake air temperature deviation, the engine load, and the amount of retardation of the fuel injection timing of the first and second fuel injections, and is stored in advance in a memory (not shown) of the injector control unit 29. It is remembered.
  • the fuel injection timing retardation map is set so that the amount of retardation of the fuel injection timing of fuel injection increases as the intake air temperature deviation and the engine load increase.
  • the retard amount of the fuel injection timing of fuel injection increases as the engine load increases.
  • the fuel injection amount of the second fuel injection is not reduced (see FIG. 5B), so that it is difficult for combustion noise to increase due to an increase in the fuel injection amount of the first fuel injection. Therefore, in a region where the engine load is low, the fuel injection timing is retarded in order to suppress an increase in combustion noise accompanying an increase in intake air temperature.
  • the injector control unit 29 After the processing in S107 is executed, the injector control unit 29 performs the first and second times according to the fuel injection amount and the fuel injection timing of the first and second fuel injections corrected by the processing in S105 to S107. Each injector 5 is controlled so as to sequentially perform fuel injection (S108).
  • step S104 When the injector control unit 29 determines in step S104 that the intake air temperature is not higher than the reference temperature, the fuel injection amount and fuel injection of the first and second fuel injections determined in step S102 are determined. Each injector 5 is controlled so as to sequentially perform the first and second fuel injections according to the timing (S108).
  • FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of control processing executed by the EGR control unit 30.
  • the EGR control unit 30 first acquires the engine load detected by the accelerator opening sensor 26 (S111). Based on the acquired engine load, the EGR control unit 30 determines a reference opening (reference EGR valve opening) of the EGR valve 20 (S112). Subsequently, the EGR control unit 30 acquires the intake air temperature detected by the intake air temperature sensor 27 (S113), and determines whether the acquired intake air temperature is higher than the reference temperature (S114).
  • the EGR control unit 30 determines that the intake air temperature is higher than the reference temperature, the EGR control unit 30 corrects the reference EGR valve opening so that the air-fuel ratio (A / F) in the combustion chamber 4 is increased, thereby correcting the EGR valve.
  • An opening is obtained (S115).
  • the EGR control unit 30 increases the air-fuel ratio in the combustion chamber 4 by correcting the reference EGR valve opening so that the EGR rate (the recirculation rate of EGR gas) becomes low.
  • the air-fuel ratio in the combustion chamber 4 is preferably equal to the air-fuel ratio at the reference temperature.
  • the EGR control unit 30 controls the EGR valve 20 so as to achieve the corrected EGR valve opening (S116).
  • the EGR control unit 30 determines that the intake air temperature is not higher than the reference temperature in the process of S114, the EGR control unit 30 controls the EGR valve 20 so that the reference EGR valve opening is reached (S116).
  • the ECU 24 (injector control unit 29) constitutes an injection control means for controlling the fuel injection valve 5 so that the fuel is injected at least twice.
  • the ECU 24 (particularly, the processing in S101 and S102) determines the fuel injection amount of at least two fuel injections based on the load of the engine 1 detected by the load detection means (accelerator opening sensor 26, etc.) A determination means for determining the fuel injection timing is configured.
  • the ECU 24 (particularly, the processing in S103 to S106) is performed according to the intake air temperature or the outside air temperature when the intake air temperature or the outside air temperature detected by the temperature detection means (the intake air temperature sensor 27, etc.) is higher than a predetermined temperature.
  • An injection amount correcting means for reducing the fuel injection amount of the second fuel injection determined by the determining means is configured.
  • the ECU 24 (particularly, the processing in S103, S104, and S107) performs at least the first fuel determined by the determining means according to the intake air temperature or the outside air temperature when the intake air temperature or the outside air temperature is higher than a predetermined temperature.
  • An injection timing correction means for retarding the fuel injection timing of the injection is configured.
  • the ECU 24 (EGR control unit 30) constitutes an air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio in the combustion chamber 4 to be increased when the intake air temperature or the outside air temperature is higher than a predetermined temperature.
  • the delay in fuel ignition due to the second fuel injection is shortened. For this reason, the premixing time from the end of the second fuel injection to the start of ignition of the fuel is short, and smoke is likely to occur due to insufficient premixing of fuel and air.
  • the intake air temperature is higher than the reference temperature, the air taken into the combustion chamber 4 expands and the air density decreases. For this reason, the amount of air sucked into the combustion chamber 4 is reduced, smoke is more easily generated, and unburned CO and HC are increased.
  • the ignitability of the fuel is increased. For this reason, the ignition timing of the fuel is advanced and approaches the piston compression top dead center, which leads to an increase in combustion noise.
  • the fuel injection amount of the second fuel injection is reduced according to the intake air temperature and the engine load. Is short. Therefore, the premixing time from the end of the second fuel injection to the start of ignition of the fuel is long, and the fuel and air are sufficiently premixed.
  • the intake air temperature is higher than the reference temperature, since the EGR rate is lowered, the air-fuel ratio in the combustion chamber 4 is increased. Thereby, the air quantity suck
  • the fuel injection timings of the first and second fuel injections are retarded according to the intake air temperature and the engine load, so the fuel ignition timings by the first and second fuel injections Is delayed. Therefore, the ignition timing of the fuel by the first fuel injection almost coincides with the ignition timing when the intake air temperature is the reference temperature. Thereby, increase of combustion noise can be prevented.
  • FIG. 8 is a graph showing a comparison of heat generation rates under different conditions.
  • a broken line P indicates the heat generation rate when the intake air temperature is the reference temperature (here, 25 ° C.).
  • An alternate long and short dash line Q indicates the heat generation rate when the intake air temperature is 20 ° C. higher than the reference temperature.
  • the solid line R indicates that when the intake air temperature is 20 ° C. higher than the reference temperature, the fuel injection amount of the second fuel injection is reduced, the fuel injection timings of the first and second fuel injections are retarded, The heat generation rate when correction for increasing the air-fuel ratio is performed is shown.
  • the ignitability of the fuel is improved, so that the fuel ignition timing is advanced compared to when the intake air temperature is the reference temperature.
  • the fuel injection timings of the first and second fuel injections are retarded, so that the fuel is ignited by the first fuel injection.
  • the timing almost matches the ignition timing when the intake air temperature is the reference temperature. Therefore, the heat generation rate waveform when the above correction is performed when the intake air temperature is 20 ° C. higher than the reference temperature approaches the heat generation rate waveform when the intake air temperature is the reference temperature.
  • the fuel injection amount of the second fuel injection is decreased, and the fuel injection amount of the first fuel injection is increased accordingly. Is done.
  • the second time compared to the heat generation rate waveform when the temperature is the reference temperature The height of the second peak corresponding to the fuel injection is slightly low, and the height of the first peak corresponding to the first fuel injection is slightly high.
  • FIGS. 9A to 9C are graphs showing a comparison of the premixing time, smoke generation rate, and combustion noise in the second fuel injection under the conditions (i) to (iii), respectively. is there.
  • the intake air temperature is the reference temperature.
  • the intake air temperature is 20 ° C. higher than the reference temperature.
  • the above correction correcting the fuel injection amount and timing and the air-fuel ratio is performed.
  • this embodiment is a combustion control apparatus for an engine that performs premixed compression ignition combustion, a fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber of the engine, and the fuel is injected at least twice.
  • a controller configured to operate the fuel injection valve and a temperature sensor that detects an intake air temperature or an outside air temperature into the combustion chamber, and the controller acquires the load of the engine and Based on the load, the fuel injection amount and fuel injection timing of at least two fuel injections are determined, and when the intake air temperature or the outside air temperature detected by the temperature sensor is higher than the predetermined temperature, the fuel injection amount or the outside air temperature is determined. Then, the fuel injection amount of the determined second fuel injection is reduced.
  • the controller may reduce the fuel injection amount of the second fuel injection according to the intake air temperature or the outside air temperature and the engine load.
  • the controller may increase the determined fuel injection amount of the first fuel injection by the amount by which the fuel injection amount of the second fuel injection is reduced.
  • the controller may retard the fuel injection timing of at least the first fuel injection determined by the determination unit according to the intake air temperature or the outside air temperature.
  • the controller retards the fuel injection timing of at least the first fuel injection according to the intake air temperature or the outside air temperature and the engine load.
  • the controller may control the air-fuel ratio in the combustion chamber to be increased when the intake air temperature or the outside air temperature is higher than a predetermined temperature.
  • the combustion control device is disposed in the exhaust gas recirculation passage for returning a part of the exhaust gas after combustion in the combustion chamber as the exhaust gas recirculation gas into the combustion chamber, and in the exhaust gas recirculation passage. And a valve for adjusting the flow rate, and the controller may control the valve to reduce the recirculation amount of the exhaust gas recirculation gas.
  • the combustion control device may include a load sensor that detects an engine load, and the controller may acquire the engine load from the load sensor.
  • the combustion control device 28 includes the intake air temperature sensor 27 that detects the intake air temperature, but is not limited thereto.
  • the combustion control device 28 may include an outside air temperature sensor that detects the outside air temperature instead of the intake air temperature sensor 27, and may estimate the amount of increase in the intake air temperature based on the outside air temperature and the EGR rate.
  • the outside air temperature sensor is disposed in the air cleaner 11, for example.
  • the EGR rate is calculated by the ECU 24.
  • the injector control unit 29 controls to retard the fuel injection timings of the first and second fuel injections when the intake air temperature is higher than the reference temperature, but is not limited thereto. . In order to match the ignition timing of the fuel by the second fuel injection with the ignition timing when the intake air temperature is the reference temperature, the injector control unit 29 does not have to change the fuel injection timing of the second fuel injection. It may also be controlled to advance.
  • the injector control unit 29 determines the amount of decrease in the fuel injection amount of the second fuel injection according to the intake air temperature and the engine load, but is not limited thereto.
  • the injector control unit 29 may determine the amount of decrease in the fuel injection amount of the second fuel injection only according to the intake air temperature or the outside air temperature. Even in this case, since the implementation time of the second fuel injection is short and the premixing time is long, the occurrence of smoke can be suppressed.
  • the injector control unit 29 performs control so as to retard the fuel injection timing of the first and second fuel injections according to the intake air temperature and the engine load, but is not limited thereto.
  • the injector control unit 29 may control to retard the fuel injection timing of at least the first fuel injection only in accordance with the intake air temperature or the outside air temperature. Even in this case, the ignition timing of the fuel by the first fuel injection is almost the same as the ignition timing when the intake air temperature is the reference temperature, and an increase in combustion noise can be prevented.
  • the air-fuel ratio is controlled by the EGR control unit 30, but such control of the air-fuel ratio is not always necessary.
  • the air-fuel ratio in the combustion chamber 4 is controlled by adjusting the flow rate of the EGR gas by the EGR valve 20, but the air-fuel ratio control method is not particularly limited thereto.
  • the supercharging pressure of the turbocharger 12 may be controlled. In this case, control is performed such that the air-fuel ratio in the combustion chamber 4 is increased by increasing the supercharging pressure of the turbocharger 12.
  • premixed compression ignition combustion of two-split injection is performed.
  • the present invention is not limited to this, and even if premixed compression ignition combustion in which fuel is injected in three or more times is performed. Good. Even in this case, when the intake air temperature is higher than the reference temperature, the fuel injection amount of the second fuel injection is reduced. A small amount of pre-injection may be performed before split injection (main injection) for performing premixed compression ignition combustion, and a small amount of after-injection may be performed after split injection.
  • the ECU 24 includes the injector control unit 29 and the EGR control unit 30, but the present invention is not limited to this.
  • the electronic control unit having the injector control unit 29 and the electronic control unit having the EGR control unit 30 may be different from each other.
  • the present invention can be used for an engine combustion control device that performs premixed compression ignition combustion.

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Abstract

　燃焼制御装置２８は、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ５と、燃料を少なくとも２回に分けて噴射させるようにインジェクタ５を操作するように構成された電子制御ユニット２４と、燃焼室内への吸気温度又は外気温度を検出する温度センサ２７と、を備える。電子制御ユニット２４は、エンジンの負荷を取得して、取得したエンジンの負荷に基づいて、少なくとも２回の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する。電子制御ユニット２４は、温度センサ２７により検出された吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度に応じて、決定された２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量する。

Description

燃焼制御装置
　本発明は、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ：Premixed Charge Compression Ignition）燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置に関する。
　予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置としては、例えば特許文献１に記載されている燃焼制御装置が知られている。特許文献１に記載の燃焼制御装置は、気筒の圧縮行程中期から後期にかけて、インジェクタから燃料を複数回に分けて噴射させる。
特開２００４－００３４３９号公報
　しかしながら、上記従来技術のように、燃料を複数回に分けて噴射する予混合圧縮着火燃焼が行われる場合に、以下のような問題点が生じる懼れがある。エンジンの燃焼室内に吸入される空気の温度（吸気温度）又は外気温度が必要以上に上昇すると、インジェクタから噴射された燃料の着火遅れが短くなる。このため、予混合時間が短くなり、燃料と空気との予混合が不十分となるため、スモークが発生しやすい。
　本発明は、吸気温度又は外気温度が上昇した場合でも、スモークの発生を抑制することが可能な燃焼制御装置を提供することを目的とする。
　本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置であって、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料を少なくとも２回に分けて噴射させるように燃料噴射弁を制御する噴射制御手段と、燃焼室内への吸気温度又は外気温度を検出する温度検出手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、を備え、噴射制御手段は、負荷検出手段により検出されたエンジンの負荷に基づいて、少なくとも２回の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する決定手段と、温度検出手段により検出された吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度に応じて、決定手段により決定された２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量する噴射量補正手段と、を有する。
　本発明では、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときは、吸気温度又は外気温度に応じて２回目の燃料噴射の燃料噴射量が減量されるので、２回目の燃料噴射を実施する時間が短く、燃料噴射終了から燃料着火開始までの予混合時間が長くなる。これにより、燃料と空気とが十分に予混合されるため、吸気温度又は外気温度が必要以上に上昇した場合でも、スモークの発生を抑制することができる。
　噴射量補正手段は、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度とエンジンの負荷とに応じて、２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量してもよい。この場合、吸気温度又は外気温度と、エンジンの負荷と、の関係に応じて、燃料噴射量の適切な減量量を得ることができる。
噴射量補正手段は、２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量した分だけ、決定手段により決定された１回目の燃料噴射の燃料噴射量を増量してもよい。この場合、１回目及び２回目の燃料噴射の総燃料噴射量が２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量する前と等しくなるため、エンジンの負荷に応じたトルクを出力することができる。
　噴射制御手段は、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度に応じて、決定手段により決定された少なくとも１回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する噴射時期補正手段を更に有してもよい。吸気温度又は外気温度が必要以上に上昇すると、燃料の着火性が良くなるため、着火時期が進角する。吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときは、吸気温度又は外気温度に応じて燃料噴射時期が遅角されることにより、燃料の着火時期が遅れる。従って、燃料の着火時期が圧縮上死点よりも更に後の時期となるため、燃焼騒音の増大を抑制することができる。
　噴射時期補正手段は、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度とエンジンの負荷とに応じて、少なくとも１回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角してもよい。この場合、吸気温度又は外気温度と、エンジンの負荷と、の関係に応じて、燃料噴射時期の適切な遅角量を得ることができる。
　吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、燃焼室内の空燃比を大きくするように制御する空燃比制御手段を更に備えてもよい。吸気温度又は外気温度が必要以上に上昇すると、空気密度が低下するため、空気量が減少する。吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときは、燃焼室内の空燃比を大きくするように制御されることにより、燃焼室内に吸入される空気量が増加する。このため、スモークの発生を更に抑制することができる。未燃分のＣＯ及びＨＣの発生を抑制することもできる。
　燃焼室内で燃焼した後の排気ガスの一部を排気再循環ガスとして燃焼室内に還流するための排気再循環通路と、排気再循環通路に設けられ、排気再循環ガスの還流量を調整するバルブ手段と、を更に備え、空燃比制御手段は、排気再循環ガスの還流量を減少させるようにバルブ手段を制御してもよい。この場合、簡単に且つ確実に燃焼室内の空燃比を大きくすることができる。
　本発明によれば、吸気温度又は外気温度が上昇した場合でも、スモークの発生を抑制することが可能な燃焼制御装置を提供することができる。
図１は、本発明の実施形態に係る燃焼制御装置を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図であるである。 図２は、図１に示された燃焼制御装置の構成を示すブロック図である。 図３は、図２に示されたインジェクタ制御部により実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。 図４は、図３に示された制御処理で使用される燃料噴射量減量マップの一例を示すグラフである。 図５は、図４に示された燃料噴射量減量マップにおける、エンジン負荷と、２回目の燃料噴射の燃料噴射量及び減量量と、の関係を示すグラフである。 図６は、図３に示された制御処理で使用される燃料噴射時期遅角マップにおける、エンジン負荷と、燃料噴射時期の遅角量と、の関係を示すグラフである。 図７は、図２に示されたＥＧＲ制御部により実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。 図８は、異なる条件下での熱発生率を比較して示すグラフである。 図９は、図８に示された各条件下における、２回目の燃料噴射による予混合時間、スモーク発生率、及び燃焼騒音を比較して示すグラフである。
　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本発明の実施形態に係る燃焼制御装置を備えたディーゼルエンジンを示す概略構成図である。図１に示されるように、ディーゼルエンジン１は、予混合圧縮着火（ＰＣＣＩ）式の４気筒直列ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン１はエンジン本体２を備え、このエンジン本体２には４つのシリンダ３が配置されている。
　各シリンダ３には、燃焼室４内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）５がそれぞれ配設されている。インジェクタ５は、噴射ノズル５ａから放射状に燃料を噴射する。各インジェクタ５は、コモンレール６に接続されており、コモンレール６に貯留された高圧燃料が各インジェクタ５に供給される。
　エンジン本体２には、燃焼室４内に空気を吸入するための吸気通路７がインテークマニホールド８を介して接続されている。エンジン本体２には、燃焼後の排気ガスを排出するための排気通路９がエキゾーストマニホールド１０を介して接続されている。
　吸気通路７には、上流側から下流側に向けて、エアクリーナー１１、ターボ過給機１２のコンプレッサ１３、インタークーラー１４、及びスロットルバルブ１５が配置されている。スロットルバルブ１５は、吸気通路７の通路面積を絞る。吸気通路７の通路面積がスロットルバルブ１５により絞られると、吸気通路７を通過する空気量が減少すると共に、スロットルバルブ１５よりも下流側の吸気通路７に負圧が発生する。排気通路９には、上流側から下流側に向けて、ターボ過給機１２のタービン１６及び触媒付きＤＰＦ１７が配置されている。
　ディーゼルエンジン１は、燃焼後の排気ガスの一部を排気再循環ガス（ＥＧＲガス）として燃焼室４内に還流する排気再循環（ＥＧＲ）ユニット１８を備えている。ＥＧＲユニット１８は、吸気通路７とエキゾーストマニホールド１０とを繋ぐように配置されている。ＥＧＲユニット１８は、ＥＧＲ通路１９と、ＥＧＲバルブ（バルブ手段）２０と、ＥＧＲクーラ２１と、バイパス通路２２と、切替弁２３と、を有している。ＥＧＲ通路１９は、吸気通路７とエキゾーストマニホールド１０とを繋いでおり、ＥＧＲガスを還流させる。ＥＧＲバルブ２０は、エキゾーストマニホールド１０から吸気通路７へのＥＧＲガスの還流量を調整する。ＥＧＲクーラ２１は、ＥＧＲ通路１９を通るＥＧＲガスを冷却する。バイパス通路２２は、ＥＧＲクーラ２１をバイパスするようにＥＧＲ通路１９に接続されている。切替弁２３は、ＥＧＲガスの流路をＥＧＲクーラ２１側又はバイパス通路２２側に切り替える。
　各インジェクタ５、スロットルバルブ１５、ＥＧＲバルブ２０、及び切替弁２３は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）（コントローラ）２４によって制御される。ＥＣＵ２４には、回転数センサ２５、アクセル開度センサ２６、及び吸気温度センサ２７が接続されている。ＥＣＵ２４は、インジェクタ５を操作するように構成されている。
　回転数センサ２５は、エンジン本体２の回転数（エンジン回転数）を検出する。回転数センサ２５は、例えば図示しないピストンが連結されるクランク軸の回転角度（クランク角）を検出することで、エンジン回転数を検出する。
　アクセル開度センサ２６は、エンジン本体２の負荷（エンジン負荷）の代替値として、アクセルペダルの踏込み角（アクセル開度）を検出する。本実施形態では、アクセル開度センサ２６が負荷検出手段（負荷センサ）を構成する。本実施形態のようなコモンレール式燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンでは、燃料噴射量を電子制御しており、エンジン負荷の代替値として燃料噴射量を用いることも可能である。
　吸気温度センサ２７は、燃焼室４内に吸入される空気の温度（燃焼室４内への吸気温度）を検出する。本実施形態では、吸気温度センサ２７が温度検出手段を構成する。吸気温度センサ２７は、例えば吸気通路７におけるＥＧＲ通路１９との接続部分よりも下流側に取り付けられている。
　インジェクタ５、ＥＧＲユニット１８、ＥＣＵ２４、及びセンサ２５～２７は、本実施形態の燃焼制御装置２８を構成している。燃焼制御装置２８は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程という１サイクルにおいて、各インジェクタ５から燃料を２回に分けて噴射する２分割噴射の予混合圧縮着火燃焼を行うように制御する。
　予混合圧縮着火燃焼の分割噴射について、補足して説明する。予混合圧縮着火燃焼は、燃焼過程において、低温酸化反応（冷炎反応）と高温酸化反応（熱炎反応）とを伴う。低温酸化反応では、燃焼室４内に噴射された燃料により、熱発生が緩やかに生じる。高温酸化反応では、低温酸化反応後に熱発生が急激に高まる。燃料噴射完了後に高温酸化反応が生じる燃焼状態、言い替えると、高温酸化反応前に予混合時間が存在する燃焼状態が、予混合圧縮着火燃焼である。予混合圧縮着火燃焼の２分割噴射では、２回目の燃料噴射完了後に、２回目の燃料噴射に基づく高温酸化反応が生じる。予混合圧縮着火燃焼の分割噴射自体は公知であるため、これ以上の説明は省略する。
　ＥＣＵ２４は、図２に示されるように、インジェクタ制御部２９と、ＥＧＲ制御部３０と、を有している。インジェクタ制御部２９には、回転数センサ２５、アクセル開度センサ２６、及び吸気温度センサ２７の各検出信号が入力される。インジェクタ制御部２９は、所定の処理を行い、各インジェクタ５を制御する。ＥＧＲ制御部３０には、アクセル開度センサ２６及び吸気温度センサ２７の各検出信号が入力される。ＥＧＲ制御部３０は、所定の処理を行い、ＥＧＲバルブ２０を制御する。
　図３は、インジェクタ制御部２９により実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。図３に示されるように、インジェクタ制御部２９は、まず、回転数センサ２５により検出されたエンジン回転数と、アクセル開度センサ２６により検出されたエンジン負荷と、を取得する（Ｓ１０１）。インジェクタ制御部２９は、取得したエンジン回転数及びエンジン負荷に基づいて、１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する（Ｓ１０２）。このとき、１回目の燃料噴射の燃料噴射量は、２回目の燃料噴射の燃料噴射量よりも多く設定される。
　続いて、インジェクタ制御部２９は、吸気温度センサ２７により検出された吸気温度を取得する（Ｓ１０３）。インジェクタ制御部２９は、取得した吸気温度が基準温度（例えば２５℃）よりも高いか否か判断する（Ｓ１０４）。インジェクタ制御部２９は、吸気温度が基準温度よりも高いと判断したときは、Ｓ１０１での処理により決定された２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量するように補正する（Ｓ１０５）。ここでは、インジェクタ制御部２９は、図４に示された燃料噴射量減量マップを用い、吸気温度及びエンジン負荷に応じて、２回目の燃料噴射の燃料噴射量の減量量を決定する。
　燃料噴射量減量マップは、吸気温度偏差（＝吸気温度－基準温度）とエンジン負荷と２回目の燃料噴射の燃料噴射量の減量量との関係を表し、インジェクタ制御部２９のメモリ（図示せず）に予め記憶されている。燃料噴射量減量マップは、吸気温度偏差が所定値Ａ以下であるときは、減量量が０であり、吸気温度偏差が所定値Ａよりも大きいときは、減量量が吸気温度偏差に従って多くなるように設定されている。燃料噴射量減量マップは、エンジン負荷が高くなるほど、減量量が多くなるように設定されている。
　Ｓ１０２での処理により設定された２回目の燃料噴射の燃料噴射量は、図５（ａ）に示されるように、エンジン負荷が高くなる従って多くなり、エンジン負荷がある値を超えると一定になる。これに伴って、２回目の燃料噴射の燃料噴射量の減量量は、図５（ｂ）に示されるように、エンジン負荷が高くなるに従って多くなり、エンジン負荷がある値を超えるとほぼ一定になる。エンジン負荷が低い領域では、圧縮端温度（ピストン圧縮上死点での温度）が低いため、吸気温度が高くても、スモーク発生等の影響は少ない。従って、エンジン負荷が所定値Ｂよりも高いときに、２回目の燃料噴射の燃料噴射量の減量を行う。
　続いて、インジェクタ制御部２９は、１回目の燃料噴射の燃料噴射量を２回目の燃料噴射の燃料噴射量の減量分だけ増量するように補正する（Ｓ１０６）。これにより、１回目及び２回目の燃料噴射の総燃料噴射量が、Ｓ１０２での処理により設定された総燃料噴射量と同量となるため、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じたエンジントルクを出力することができる。
　続いて、インジェクタ制御部２９は、Ｓ１０２での処理により決定された１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角するように補正する（Ｓ１０７）。ここでは、インジェクタ制御部２９は、予め設定された燃料噴射時期遅角マップ（図示せず）を用いて、吸気温度及びエンジン負荷に応じて、１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量を決定する。
　燃料噴射時期遅角マップは、吸気温度偏差とエンジン負荷と１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量との関係を表し、インジェクタ制御部２９のメモリ（図示せず）に予め記憶されている。燃料噴射時期遅角マップは、燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量が吸気温度偏差及びエンジン負荷の増加に従って多くなるように設定されている。
　燃料噴射の燃料噴射時期の遅角量は、図６に示されるように、エンジン負荷が高くなるに従って多くなる。エンジン負荷が低い領域では、２回目の燃料噴射の燃料噴射量が減量されない（図５（ｂ）参照）ため、１回目の燃料噴射の燃料噴射量の増量による燃焼騒音の増大が発生し難い。従って、エンジン負荷が低い領域では、吸気温度の上昇に伴う燃焼騒音の増大を抑制するために、燃料噴射時期が遅角される。
　Ｓ１０７での処理が実行された後、インジェクタ制御部２９は、Ｓ１０５～Ｓ１０７での処理により補正された１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って、１回目及び２回目の燃料噴射を順次実施するように各インジェクタ５を制御する（Ｓ１０８）。
　インジェクタ制御部２９は、Ｓ１０４での処理で吸気温度が基準温度よりも高くないと判断したときは、Ｓ１０２での処理にて決定された１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って、１回目及び２回目の燃料噴射を順次実施するように各インジェクタ５を制御する（Ｓ１０８）。
　図７は、ＥＧＲ制御部３０により実行される制御処理の手順を示すフローチャートである。図７に示されるように、ＥＧＲ制御部３０は、まず、アクセル開度センサ２６により検出されたエンジン負荷を取得する（Ｓ１１１）。ＥＧＲ制御部３０は、取得したエンジン負荷に基づいて、ＥＧＲバルブ２０の基準となる開度（基準ＥＧＲバルブ開度）を決定する（Ｓ１１２）。続いて、ＥＧＲ制御部３０は、吸気温度センサ２７により検出された吸気温度を取得し（Ｓ１１３）、取得した吸気温度が基準温度よりも高いか否かを判断する（Ｓ１１４）。
　ＥＧＲ制御部３０は、吸気温度が基準温度よりも高いと判断したときは、燃焼室４内の空燃比（Ａ／Ｆ）が大きくなるように基準ＥＧＲバルブ開度を補正して、補正ＥＧＲバルブ開度を得る（Ｓ１１５）。具体的には、ＥＧＲ制御部３０は、ＥＧＲ率（ＥＧＲガスの還流率）が低くなるように、基準ＥＧＲバルブ開度を補正することで、燃焼室４内の空燃比を大きくする。このとき、燃焼室４内の空燃比が、基準温度での空燃比と同等であることが好ましい。続いて、ＥＧＲ制御部３０は、補正ＥＧＲバルブ開度となるようにＥＧＲバルブ２０を制御する（Ｓ１１６）。
　ＥＧＲ制御部３０は、Ｓ１１４での処理で吸気温度が基準温度よりも高くないと判断したときは、基準ＥＧＲバルブ開度となるようにＥＧＲバルブ２０を制御する（Ｓ１１６）。
　以上において、ＥＣＵ２４（インジェクタ制御部２９）は、燃料を少なくとも２回に分けて噴射させるように燃料噴射弁５を制御する噴射制御手段を構成する。このとき、ＥＣＵ２４（特に、Ｓ１０１及びＳ１０２での処理）は、負荷検出手段（アクセル開度センサ２６など）により検出されたエンジン１の負荷に基づいて、少なくとも２回の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する決定手段を構成する。ＥＣＵ２４（特に、Ｓ１０３～１０６での処理）は、温度検出手段（吸気温度センサ２７など）により検出された吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度に応じて、決定手段により決定された２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量する噴射量補正手段を構成する。ＥＣＵ２４（特に、Ｓ１０３、Ｓ１０４、及びＳ１０７での処理）は、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度に応じて、決定手段により決定された少なくとも１回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する噴射時期補正手段を構成する。
　ＥＣＵ２４（ＥＧＲ制御部３０）は、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、燃焼室４内の空燃比を大きくするように制御する空燃比制御手段を構成する。
　吸気温度が基準温度よりも高い場合、２回目の燃料噴射による燃料の着火遅れが短縮される。このため、２回目の燃料噴射の終了から当該燃料の着火開始までの予混合時間が短く、燃料と空気との予混合の不足によりスモークが発生しやすい。吸気温度が基準温度よりも高い場合、燃焼室４内に吸入される空気が膨張して、空気密度が低下する。このため、燃焼室４内に吸入される空気量が減少し、スモークが一層発生しやすくなると共に、未燃分のＣＯ及びＨＣが増加する。吸気温度が基準温度よりも高い場合、燃料の着火性が高くなる。このため、燃料の着火時期が進角してピストン圧縮上死点に近くなり、燃焼騒音の増大につながる。
　これに対し、本実施形態では、吸気温度が基準温度よりも高いときには、吸気温度及びエンジン負荷に応じて２回目の燃料噴射の燃料噴射量が減量されるので、２回目の燃料噴射の実施時間が短い。従って、２回目の燃料噴射の終了から当該燃料の着火開始までの予混合時間が長く、燃料と空気との予混合が十分に行われる。吸気温度が基準温度よりも高いときには、ＥＧＲ率が低くされるので、燃焼室４内の空燃比が大きくなる。これにより、燃焼室４内に吸入される空気量が増加し、スモークの発生を抑制することができる。燃焼室４内に吸入される空気量が増えるため、未燃分のＣＯ及びＨＣを低減することもできる。
　吸気温度が基準温度よりも高いときには、吸気温度及びエンジン負荷に応じて１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射時期が遅角されるので、１回目及び２回目の燃料噴射による燃料の着火時期が遅れる。従って、１回目の燃料噴射による燃料の着火時期が、吸気温度が基準温度であるときの着火時期とほぼ合うようになる。これにより、燃焼騒音の増大を防ぐことができる。
　図８は、異なる条件下での熱発生率を比較して示すグラフである。図８において、破線Ｐは、吸気温度が基準温度（ここでは２５℃）であるときの熱発生率を示している。１点鎖線Ｑは、吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときの熱発生率を示している。実線Ｒは、吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときに、２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量し、１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角し、燃焼室内の空燃比を大きくするという補正が行われた場合の熱発生率を示している。
　吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときには、燃料の着火性が向上するため、吸気温度が基準温度であるときに比べて、燃料の着火時期が進角する。吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときに上記の補正が行われた場合には、１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射時期が遅角するため、１回目の燃料噴射による燃料の着火時期は、吸気温度が基準温度であるときの着火時期にほぼ合うようになる。従って、吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときに上記の補正が行われた場合の熱発生率波形は、吸気温度が基準温度であるときの熱発生率波形に近づく。
　吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときに上記の補正が行われた場合には、２回目の燃料噴射の燃料噴射量が減量され、その分だけ１回目の燃料噴射の燃料噴射量が増量される。このため、吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときに上記の補正が行われた場合の熱発生率波形では、温度が基準温度であるときの熱発生率波形に比して、２回目の燃料噴射に対応する２つ目の山の高さが僅かに低く、１回目の燃料噴射に対応する１つ目の山の高さが僅かに高い。
　図９（ａ）～（ｃ）は、各条件（ｉ）～（ｉｉｉ）下での、２回目の燃料噴射による予混合時間、スモーク発生率、及び燃焼騒音をそれぞれ比較して示したグラフである。条件（ｉ）では、吸気温度が上記基準温度である。条件（ｉｉ）では、吸気温度が上記基準温度よりも２０℃高い。条件（ｉｉｉ）では、吸気温度が上記基準温度よりも２０℃高いときに、上記の補正（燃料噴射量及び時期、並びに空燃比を補正）が行われる。
　図９（ａ）及び（ｂ）から分かるように、吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときには、２回目の燃料噴射による燃料の着火遅れが短縮される。このため、吸気温度が基準温度であるときと比して、予混合時間が短く、スモーク発生率が高い。しかし、吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときに上記の補正が行われた場合には、２回目の燃料噴射の燃料噴射量が減量されるので、上記の補正が行われない場合に比べて、２回目の燃料噴射による予混合時間が長く、スモーク発生率が低い。
　図９（ｃ）から分かるように、吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときには、燃料の着火時期が進角するため、吸気温度が基準温度であるときに比べて燃焼騒音が増大する。吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときに上記の補正が行われた場合には、１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射時期が遅角されるため、１回目の燃料噴射による燃料の着火時期が、吸気温度が基準温度であるときの着火時期にほぼ合うようになる。従って、吸気温度が基準温度よりも２０℃高いときに上記の補正が行われた場合、上記の補正が行われない場合に比べて、燃焼騒音が低減される。
　以上のように、本実施形態によれば、吸気温度が上昇した場合でも、基準温度時とほぼ同様のＰＣＣＩ燃焼が実現される。これにより、燃焼騒音の増大やエミッションの悪化を抑制することができる。
　別の観点では、本実施形態は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置であって、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃料を少なくとも２回に分けて噴射させるように燃料噴射弁を操作するように構成されたコントローラと、燃焼室内への吸気温度又は外気温度を検出する温度センサと、を備え、コントローラは、エンジンの負荷を取得して、取得したエンジンの負荷に基づいて、少なくとも２回の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定し、温度センサにより検出された吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度に応じて、決定された２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量する。コントローラは、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度とエンジンの負荷とに応じて、２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量してもよい。コントローラは、２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量した分だけ、決定された１回目の燃料噴射の燃料噴射量を増量してもよい。コントローラは、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度に応じて、決定手段により決定された少なくとも１回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角してもよい。コントローラは、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、吸気温度又は外気温度とエンジンの負荷とに応じて、少なくとも１回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する。コントローラは、吸気温度又は外気温度が所定温度よりも高いときに、燃焼室内の空燃比を大きくするように制御してもよい。燃焼制御装置は、燃焼室内で燃焼した後の排気ガスの一部を排気再循環ガスとして燃焼室内に還流するための排気再循環通路と、排気再循環通路に配置され、排気再循環ガスの還流量を調整するバルブと、を更に備え、コントローラは、排気再循環ガスの還流量を減少させるようにバルブを制御してもよい。燃焼制御装置は、エンジンの負荷を検出する負荷センサを備え、コントローラは、負荷センサからエンジンの負荷を取得してもよい。
　本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば上記実施形態では、燃焼制御装置２８が、吸気温度を検出する吸気温度センサ２７を備えているが、これに限られない。燃焼制御装置２８は、吸気温度センサ２７の代わりに、外気温度を検出する外気温度センサを備え、外気温度とＥＧＲ率とに基づいて吸気温度の上昇量を推定してもよい。この場合、外気温度センサは、例えばエアクリーナー１１に配置される。ＥＧＲ率は、ＥＣＵ２４によって計算される。
　上記実施形態では、インジェクタ制御部２９は、吸気温度が基準温度よりも高いときには、１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射時期をいずれも遅角させるように制御するが、これに限られない。２回目の燃料噴射による燃料の着火時期を、吸気温度が基準温度であるときの着火時期に合わせるためには、インジェクタ制御部２９は、２回目の燃料噴射の燃料噴射時期を変更しなくてもよく、また、進角させるように制御してもよい。
　上記実施形態では、インジェクタ制御部２９は、吸気温度及びエンジン負荷に応じて、２回目の燃料噴射の燃料噴射量の減量量を決定するが、これに限られない。インジェクタ制御部２９は、２回目の燃料噴射の燃料噴射量の減量量を、吸気温度又は外気温度に応じてのみ決定してもよい。この場合でも、２回目の燃料噴射の実施時間が短く、予混合時間が長いため、スモークの発生を抑制することができる。
　上記実施形態では、インジェクタ制御部２９は、吸気温度及びエンジン負荷に応じて、１回目及び２回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角するように制御するが、これに限られない。インジェクタ制御部２９は、吸気温度又は外気温度に応じてのみ、少なくとも１回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角するように制御してもよい。この場合でも、１回目の燃料噴射による燃料の着火時期は、吸気温度が基準温度であるときの着火時期とほぼ同じようになり、燃焼騒音の増大を防ぐことができる。
　上記実施形態では、ＥＧＲ制御部３０により空燃比が制御されているが、このような空燃比の制御は、必ずしも必要ではない。上述したように、スモークの発生をより一層抑制するためには、本実施形態のように空燃比を制御することが好ましい。ＥＧＲバルブ２０によりＥＧＲガスの流量を調整することで、燃焼室４内の空燃比が制御されるが、空燃比の制御手法としては特にそれには限られない。例えばターボ過給機１２の過給圧が制御されてもよい。この場合、ターボ過給機１２の過給圧が高められることにより、燃焼室４内の空燃比が大きくなるように制御される。
　上記実施形態では、２分割噴射の予混合圧縮着火燃焼が行われているが、これに限られることなく、燃料が３回以上に分けられて噴射される予混合圧縮着火燃焼が行われてもよい。この場合でも、吸気温度が基準温度よりも高いときには、２回目の燃料噴射の燃料噴射量が減量される。予混合圧縮着火燃焼を行う分割噴射（メイン噴射）の前に少量のプレ噴射が行われてもよく、また、分割噴射の後に少量のアフター噴射が行われてもよい。
　上記実施形態では、ＥＣＵ２４が、インジェクタ制御部２９とＥＧＲ制御部３０とを有しているが、これに限られない。インジェクタ制御部２９を有する電子制御ユニットと、ＥＧＲ制御部３０を有する電子制御ユニットと、がそれぞれ異なっていてもよい。
　本発明は、予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置に利用できる。
　１…ディーゼルエンジン、４…燃焼室、５…インジェクタ（燃料噴射弁）、１９…ＥＧＲ通路（排気再循環通路）、２０…ＥＧＲバルブ（バルブ手段）、２４…ＥＣＵ、２６…アクセル開度センサ（負荷検出手段）、２７…吸気温度センサ（温度検出手段）、２８…燃焼制御装置、２９…インジェクタ制御部（噴射制御手段、決定手段、噴射量補正手段、及び噴射時期補正手段）、３０…ＥＧＲ制御部（空燃比制御手段）。

Claims (7)

  1. 　予混合圧縮着火燃焼を行うエンジンの燃焼制御装置であって、
    　前記エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
    　前記燃料を少なくとも２回に分けて噴射させるように前記燃料噴射弁を制御する噴射制御手段と、
    　前記燃焼室内への吸気温度又は外気温度を検出する温度検出手段と、
    　前記エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、を備え、
    　前記噴射制御手段は、前記負荷検出手段により検出された前記エンジンの負荷に基づいて、前記少なくとも２回の燃料噴射の燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する決定手段と、前記温度検出手段により検出された前記吸気温度又は前記外気温度が所定温度よりも高いときに、前記吸気温度又は前記外気温度に応じて、前記決定手段により決定された２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量する噴射量補正手段と、を有する。
  2. 　請求項１に記載の燃焼制御装置であって、
    　前記噴射量補正手段は、前記吸気温度又は前記外気温度が前記所定温度よりも高いときに、前記吸気温度又は前記外気温度と前記エンジンの負荷とに応じて、前記２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量する。
  3. 　請求項１又は２に記載の燃焼制御装置であって、
    前記噴射量補正手段は、前記２回目の燃料噴射の燃料噴射量を減量した分だけ、前記決定手段により決定された１回目の燃料噴射の燃料噴射量を増量する。
  4. 　請求項１～３のいずれか一項に記載の燃焼制御装置であって、
    　前記噴射制御手段は、前記吸気温度又は前記外気温度が前記所定温度よりも高いときに、前記吸気温度又は前記外気温度に応じて、前記決定手段により決定された少なくとも１回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する噴射時期補正手段を更に有する。
  5. 　請求項４に記載の燃焼制御装置であって、
    　前記噴射時期補正手段は、前記吸気温度又は前記外気温度が前記所定温度よりも高いときに、前記吸気温度又は前記外気温度と前記エンジンの負荷とに応じて、前記少なくとも１回目の燃料噴射の燃料噴射時期を遅角する。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の燃焼制御装置であって、
    　前記吸気温度又は前記外気温度が前記所定温度よりも高いときに、前記燃焼室内の空燃比を大きくするように制御する空燃比制御手段を更に備える。
  7. 　請求項６に記載の燃焼制御装置であって、
    　前記燃焼室内で燃焼した後の排気ガスの一部を排気再循環ガスとして前記燃焼室内に還流するための排気再循環通路と、
    　前記排気再循環通路に設けられ、前記排気再循環ガスの還流量を調整するバルブ手段と、を更に備え、
    　前記空燃比制御手段は、前記排気再循環ガスの還流量を減少させるように前記バルブ手段を制御する。
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