WO2018084276A1 - Fuel injection control system for internal combustion engine and fuel injection control method for internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection control system for internal combustion engine and fuel injection control method for internal combustion engine Download PDF

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拓朗 三田
信夫 青木
利明 安立
保 穴竈
聡 上原
典之 塚本
頼昌 坪田
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いすゞ自動車株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions

Abstract

A control device provided to a fuel injection control system for an internal combustion engine: calculates a weighting coefficient k on the basis of a piston temperature Te, a maximum limit temperature Tmax, and a threshold value temperature Tf when the piston temperature Te is greater than the threshold value temperature Tf and less than the maximum limit temperature Tmax; calculates a delayed injection start period SOIk that corresponds to the piston temperature Te on the basis of the calculated weighting coefficient k, a maximum delayed injection start period SOImax, and a standard injection start period SOIn; and sets the calculated delayed injection start period SOIk as an injection start period control value SOIc.

Description

内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法Fuel injection control system for internal combustion engine and fuel injection control method for internal combustion engine
　本開示は、内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法に関する。 The present disclosure relates to a fuel injection control system for an internal combustion engine and a fuel injection control method for the internal combustion engine.
　車両に備わるディーゼルエンジン等の内燃機関では、気筒（シリンダ）の内部にピストンを収納している。そして、気筒とピストンとシリンダヘッドの間に形成される空間である燃焼室内において、燃料を燃焼させることで、内燃機関に車両走行用の動力を発生させている。 In an internal combustion engine such as a diesel engine provided in a vehicle, a piston is housed in a cylinder. Then, fuel is burned in a combustion chamber, which is a space formed between the cylinder, the piston, and the cylinder head, thereby generating power for driving the vehicle in the internal combustion engine.
　このピストンは、シリンダ内の圧力変動に伴う力学的な負荷、及び、上記の燃焼反応に伴う熱的な負荷を繰り返し受けることになるため、耐久性が徐々に低下していく。特に、ピストンが過昇温されて高温に曝されたときに、ピストンの耐久性は大きく低下する。 This piston is repeatedly subjected to a mechanical load associated with pressure fluctuations in the cylinder and a thermal load associated with the combustion reaction described above, so that the durability gradually decreases. In particular, when the piston is overheated and exposed to high temperatures, the durability of the piston is greatly reduced.
　ここで、燃焼室に吸入される空気でタンブルが形成される燃焼室内において、タンブルを強化する方向に燃料を噴射する筒内噴射用のインジェクタを備えた、筒内直接噴射火花点火式の内燃機関の制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この制御システムは、ピストン温度が温度閾値以下の場合に、インジェクタによる燃焼噴射時期を吸気下死点近傍に設定し、ピストン温度が温度閾値より高い場合に、インジェクタによる燃料噴射時期を吸気上死点近傍に設定する。 Here, an in-cylinder direct injection spark ignition type internal combustion engine provided with an in-cylinder injector that injects fuel in a direction to strengthen the tumble in a combustion chamber in which a tumble is formed by air sucked into the combustion chamber. A control system has been proposed (see, for example, Patent Document 1). This control system sets the fuel injection timing by the injector near the bottom dead center of the intake when the piston temperature is below the temperature threshold, and sets the fuel injection timing by the injector to the top dead center of the intake when the piston temperature is higher than the temperature threshold. Set near.
日本国特開２００９－１０３１０６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-103106
　上記の内燃機関の制御システムでは、温度閾値に応じて設定された２パターンの燃料噴射タイミングの何れかに燃料噴射タイミングを切り替えるだけであるので、燃料噴射イミングをピストンの温度に応じた最適なタイミングに設定することはできない。すなわち、燃料噴射タイミングを最適なタイミングに設定することで、ピストンの過昇温の抑制効果を向上させる余地が残っていた。 In the control system for an internal combustion engine described above, since the fuel injection timing is only switched to one of two patterns of fuel injection timing set according to the temperature threshold, the optimal timing according to the temperature of the piston is determined. Cannot be set. That is, there remains room for improving the effect of suppressing the excessive temperature rise of the piston by setting the fuel injection timing to an optimal timing.
　本開示の目的は、ピストンの過昇温を抑制可能な内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a fuel injection control system for an internal combustion engine and a fuel injection control method for the internal combustion engine that can suppress excessive temperature rise of the piston.
　本開示の内燃機関の燃料噴射制御システムは、内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する制御装置を備えた、前記内燃機関の燃料噴射制御システムであって、前記制御装置が、燃料の噴射開始時期制御値を設定する際に、予め設定された前記気筒内のピストン温度に対する最大制限温度と、該最大制限温度よりも低い値である閾値温度とを取得すると共に、予め設定されたデータに基づいて前記内燃機関の運転状態に対して算出される標準噴射開始時期と、前記ピストン温度が前記最大制限温度となる最大遅延噴射開始時期とを前記内燃機関の運転状態に対して算出し、前記ピストン温度が前記閾値温度以下のときには前記標準噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記ピストン温度が前記閾値温度より大きく、かつ、前記最大制限温度未満であるときに、前記ピストン温度と前記最大制限温度と前記閾値温度とに基づいて重み付け係数を算出して、この算出した重み付け係数と前記最大遅延噴射開始時期と前記標準噴射開始時期とに基づいて算出される遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記ピストン温度が前記最大制限温度以上であるときに、前記最大遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記噴射開始時期制御値に応じて前記気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行う。 A fuel injection control system for an internal combustion engine according to the present disclosure is a fuel injection control system for an internal combustion engine that includes a control device that controls a fuel injection start timing into a cylinder of the internal combustion engine, and the control device includes: When setting the fuel injection start timing control value, the preset maximum limit temperature for the piston temperature in the cylinder and the threshold temperature that is lower than the maximum limit temperature are acquired and set in advance. Based on the obtained data, the standard injection start timing calculated for the operating state of the internal combustion engine and the maximum delayed injection start timing at which the piston temperature becomes the maximum limit temperature are calculated for the operating state of the internal combustion engine. When the piston temperature is equal to or lower than the threshold temperature, the standard injection start timing is set as the injection start timing control value, and the piston temperature is larger than the threshold temperature. When the temperature is less than the maximum limit temperature, a weighting coefficient is calculated based on the piston temperature, the maximum limit temperature, and the threshold temperature, and the calculated weighting coefficient, the maximum delay injection start timing, and the standard A delayed injection start timing calculated based on the injection start timing is set as the injection start timing control value, and when the piston temperature is equal to or higher than the maximum limit temperature, the maximum delayed injection start timing is set as the injection start timing. A control value is set, and control is performed to start fuel injection into the cylinder in accordance with the injection start timing control value.
　また、本開示の内燃機関の燃料噴射制御方法は、内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する制御装置が行う、前記内燃機関の燃料噴射制御方法であって、燃料の噴射開始時期制御値を設定する際に、予め設定された前記気筒内のピストン温度に対する最大制限温度と、該最大制限温度よりも低い値である閾値温度とを取得すると共に、予め設定されたデータに基づいて前記内燃機関の運転状態に対して算出される標準噴射開始時期と、前記ピストン温度が前記最大制限温度となる最大遅延噴射開始時期とを前記内燃機関の運転状態に対して算出し、前記ピストン温度が前記閾値温度以下のときには前記標準噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記ピストン温度が前記閾値温度より大きく、かつ、前記最大制限温度未満であるときに、前記ピストン温度と前記最大制限温度と前記閾値温度とに基づいて重み付け係数を算出して、この算出した重み付け係数と前記最大遅延噴射開始時期と前記標準噴射開始時期とに基づいて算出される遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記ピストン温度が前記最大制限温度以上であるときに、前記最大遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、前記噴射開始時期制御値に応じて前記気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行う。 A fuel injection control method for an internal combustion engine according to the present disclosure is a fuel injection control method for an internal combustion engine, which is performed by a control device that controls a fuel injection start timing into a cylinder of the internal combustion engine. When setting the timing control value, the maximum limit temperature for the piston temperature in the cylinder set in advance and the threshold temperature that is lower than the maximum limit temperature are acquired, and based on the preset data A standard injection start timing calculated for the operating state of the internal combustion engine and a maximum delayed injection start timing at which the piston temperature becomes the maximum limit temperature for the operating state of the internal combustion engine, When the temperature is equal to or lower than the threshold temperature, the standard injection start timing is set as the injection start timing control value, the piston temperature is higher than the threshold temperature, and the maximum limit is set. When the temperature is less than a degree, a weighting coefficient is calculated based on the piston temperature, the maximum limit temperature, and the threshold temperature, and the calculated weighting coefficient, the maximum delayed injection start timing, and the standard injection start timing are A delayed injection start timing calculated based on the injection start timing control value, and when the piston temperature is equal to or higher than the maximum limit temperature, the maximum delayed injection start timing is set as the injection start timing control value. Then, control is performed to start fuel injection into the cylinder in accordance with the injection start timing control value.
　本開示の内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法によれば、ピストン温度を基に燃料の噴射開始時期を適切なタイミングに設定することで、ピストンの過昇温を抑制できると共に、噴射開始時期の変化を緩やかにして急激なトルク変化を抑制できるため、運転性を損なわずにピストン及びその周辺に配置された気筒内部品の寿命を向上させることができる。 According to the fuel injection control system for an internal combustion engine and the fuel injection control method for an internal combustion engine of the present disclosure, it is possible to suppress the excessive temperature rise of the piston by setting the fuel injection start timing to an appropriate timing based on the piston temperature. At the same time, since the change in the injection start timing can be moderated to suppress a rapid torque change, the life of the piston and the in-cylinder components arranged around the piston can be improved without impairing drivability.
図１は、重み付け係数の算出方法を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a weighting coefficient calculation method. 図２は、重み付け係数を用いた遅延噴射開始時期の算出方法を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method for calculating the delayed injection start timing using a weighting coefficient. 図３は、本開示の内燃機関の燃料噴射制御方法の制御フローを示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a control flow of a fuel injection control method for an internal combustion engine according to the present disclosure.
　以下、本開示に係る実施形態の内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an internal combustion engine fuel injection control system and an internal combustion engine fuel injection control method according to an embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
　本開示の対象となる内燃機関の燃料噴射制御システムは、エンジン（内燃機関）の気筒（シリンダ）内への燃料の噴射開始時期や噴射量等を、エンジンの運転状態に基づいて設定及び制御するシステムである。このシステムを制御するために制御装置が備えられる。この制御装置は、エンジンの気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する。 A fuel injection control system for an internal combustion engine that is an object of the present disclosure sets and controls the fuel injection start timing, the injection amount, and the like into a cylinder of the engine (internal combustion engine) based on the operating state of the engine. System. A control device is provided to control this system. This control device controls the fuel injection start timing into the cylinder of the engine.
　本開示の内燃機関の燃料噴射制御システムでは、制御装置は、気筒内のピストンの温度（以下「ピストン温度」という。）Ｔｅを推定し、この推定されたピストン温度Ｔｅに基づいて気筒内への燃料の噴射開始時期ＳＯＩを制御する。このピストン温度Ｔｅの推定方法については、直接測定したり、エンジン運転状態と予め設定されたマップデータなどから推定したりする方法があるが、ここでは、ピストン温度Ｔｅの推定方法は特に限定する必要がなく、この周知の方法を採用してもよいので、ここでは説明を省略する。 In the fuel injection control system for an internal combustion engine of the present disclosure, the control device estimates the temperature of the piston in the cylinder (hereinafter referred to as “piston temperature”) Te, and enters the cylinder into the cylinder based on the estimated piston temperature Te. The fuel injection start timing SOI is controlled. As a method for estimating the piston temperature Te, there are methods for directly measuring or estimating the piston temperature Te from an engine operating state and preset map data. Here, the method for estimating the piston temperature Te needs to be particularly limited. Since this well-known method may be adopted, the description is omitted here.
　ピストンが高温になるにつれて、気筒内での燃焼反応により発生する熱量によりピストンが過昇温され、ピストンの耐久性の劣化量が大きくなる虞がある。そのため、制御装置は、ピストン温度Ｔｅが高温である場合は、燃料の噴射開始時期ＳＯＩを通常の標準噴射開始時期ＳＯＩｎより遅延させて、気筒内の燃焼状態を変化させて気筒内の燃焼温度を低下させることで、ピストンの過昇温を抑制する。なお、この噴射開始時期ＳＯＩは、例えば、ピストンが圧縮上死点に到達する時点を基にして、この時点からの進角量をクランク角度の表現で設定される。 As the piston becomes hot, the temperature of the piston is excessively increased by the amount of heat generated by the combustion reaction in the cylinder, which may increase the amount of deterioration in the durability of the piston. Therefore, when the piston temperature Te is high, the control device delays the fuel injection start timing SOI from the normal standard injection start timing SOIn and changes the combustion state in the cylinder to change the combustion temperature in the cylinder. By reducing the temperature, the excessive temperature rise of the piston is suppressed. The injection start timing SOI is set, for example, by representing the advance angle from the time point when the piston reaches the compression top dead center in terms of the crank angle.
　本開示においては、制御装置は、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを設定する際に、予め設定された気筒内のピストン温度Ｔｅに対する最大制限温度Ｔｍａｘと、この最大制限温度Ｔｍａｘよりも低い値である閾値温度Ｔｆとを取得する。この閾値温度Ｔｆは、最大制限温度Ｔｍａｘよりも予め設定された所定温度ΔＴｓだけ低い温度とするが、この閾値温度Ｔｆをエンジンの運転状態に合わせて変化させてもよい。例えば、制御装置は、エンジンの運転状態を表すエンジン回転数又は燃料噴射量に対して、予め実験等により設定されているマップデータなどを参照して閾値温度Ｔｆを算出してもよい。 In the present disclosure, when setting the injection start timing control value SOIc, the control device sets a maximum limit temperature Tmax with respect to a preset piston temperature Te in the cylinder and a threshold value that is lower than the maximum limit temperature Tmax. The temperature Tf is acquired. The threshold temperature Tf is a temperature that is lower than the maximum limit temperature Tmax by a predetermined temperature ΔTs that is set in advance. However, the threshold temperature Tf may be changed according to the operating state of the engine. For example, the control device may calculate the threshold temperature Tf with reference to map data or the like set in advance through experiments or the like with respect to the engine speed or the fuel injection amount representing the operating state of the engine.
　また、制御装置は、予め設定されたデータに基づいて、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃの設定時のエンジン運転状態に対して標準噴射開始時期ＳＯＩｎを算出する。この通常の噴射開始時期である標準噴射開始時期ＳＯＩｎは、エンジンの運転状態を表すエンジン回転数や燃料噴射量に対して、予め実験等により設定されているマップデータなどを参照して算出される噴射開始時期であり、通常は、ピストン温度Ｔｅを考慮せずに、発生トルク、燃料消費量、又はＮＯｘ若しくはＰＭ（粒子状物質）の発生量を考慮して設定されている。 Further, the control device calculates a standard injection start timing SOIn with respect to the engine operating state at the time of setting the injection start timing control value SOIc, based on preset data. The standard injection start timing SOIn, which is the normal injection start timing, is calculated with reference to map data or the like set in advance through experiments or the like with respect to the engine speed and the fuel injection amount representing the engine operating state. This is the injection start time, and is usually set in consideration of generated torque, fuel consumption, or generated amount of NOx or PM (particulate matter) without considering the piston temperature Te.
　そして、制御装置は、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘとなる最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘを、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃの設定時のエンジン運転状態に対して算出する。この算出された最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘは、エンジン運転状態に追従して、噴射開始時期ＳＯＩを入力として、ピストンの推定温度を算出するピストン推定温度算出システム及びピストン推定温度算出方法において、ピストン温度推定を最大制限温度Ｔｍａｘとして、そのときにおけるエンジン運転状態などのデータをそのままにして、噴射開始時期ＳＯＩを逆算することで得られる値である。制御装置は、この逆算で得られる噴射開始時期ＳＯＩを最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘとする。なお、最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘは、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃの設定時のエンジン運転状態において、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘとなるときの噴射開始時期ＳＯＩに対応するものであればよく、本開示では、その算出方法に限定される必要はない。 Then, the control device calculates the maximum delayed injection start timing SOImax at which the piston temperature Te becomes the maximum limit temperature Tmax with respect to the engine operating state when the injection start timing control value SOIc is set. The calculated maximum delayed injection start time SOImax follows the engine operating state, and the piston start temperature SOI is used as an input to calculate the estimated temperature of the piston. This is a value obtained by back-calculating the injection start timing SOI, with the estimation being the maximum limit temperature Tmax and the data such as the engine operating state at that time being left as it is. The control device sets the injection start timing SOI obtained by this back calculation as the maximum delayed injection start timing SOImax. It should be noted that the maximum delayed injection start timing SOImax only needs to correspond to the injection start timing SOI when the piston temperature Te reaches the maximum limit temperature Tmax in the engine operation state when the injection start timing control value SOIc is set. The present disclosure need not be limited to the calculation method.
　そして、制御装置は、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下のときには標準噴射開始時期ＳＯＩｎを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとして設定する。また、制御装置は、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きく、かつ、最大制限温度Ｔｍａｘ未満であるときに、ピストン温度Ｔｅと最大制限温度Ｔｍａｘと閾値温度Ｔｆとに基づいて重み付け係数ｋを算出して、この算出した重み付け係数ｋと最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘと標準噴射開始時期ＳＯＩｎとに基づいて算出される遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとして設定する。さらに、制御装置は、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上であるときに、最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとして設定する。制御装置は、このようにして設定された噴射開始時期制御値ＳＯＩｃに応じて気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行う。 The control device sets the standard injection start timing SOIn as the injection start timing control value SOIc when the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf. Further, the control device calculates the weighting coefficient k based on the piston temperature Te, the maximum limit temperature Tmax, and the threshold temperature Tf when the piston temperature Te is greater than the threshold temperature Tf and less than the maximum limit temperature Tmax. Thus, the delay injection start timing SOIk calculated based on the calculated weighting coefficient k, the maximum delay injection start timing SOImax, and the standard injection start timing SOIn is set as the injection start timing control value SOIc. Further, the control device sets the maximum delayed injection start timing SOImax as the injection start timing control value SOIc when the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax. The control device performs control to start fuel injection into the cylinder in accordance with the injection start timing control value SOIc set in this way.
　以上をまとめると、制御装置は、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下である場合は、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを標準噴射開始時期ＳＯＩｎに設定し、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上である場合は、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘに設定する。また、制御装置は、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きく、かつ、最大制限温度Ｔｍａｘ未満である場合は、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘと標準噴射開始時期ＳＯＩｎの間の重み付け係数ｋを用いて算出した遅延噴射開始時期ＳＯＩｋに設定する。 In summary, when the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf, the control device sets the injection start timing control value SOIc to the standard injection start timing SOIn, and the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax. Sets the injection start timing control value SOIc to the maximum delayed injection start timing SOImax. When the piston temperature Te is greater than the threshold temperature Tf and less than the maximum limit temperature Tmax, the control device sets the injection start timing control value SOIc between the maximum delayed injection start timing SOImax and the standard injection start timing SOIn. The delay injection start time SOIk calculated using the weighting coefficient k is set.
　重み付け係数ｋの算出及び設定方法について、図１を参照しながら説明する。図１に示すように、まず、制御装置が有する重み付け係数算出手段Ｍ１０に、ピストン温度Ｔｅ、最大制限温度Ｔｍａｘ、及び閾値温度Ｔｆが入力されると、重み付け係数算出手段Ｍ１０は、最大制限温度Ｔｍａｘからピストン温度Ｔｅを減算して、ピストン温度Ｔｅから最大制限温度Ｔｍａｘまでのマージンである第１温度差ΔＴａ（＝Ｔｍａｘ－Ｔｅ）を算出するとともに、最大制限温度Ｔｍａｘから閾値温度Ｔｆを減算して、マージンである第２温度差ΔＴｂ（＝Ｔｍａｘ－Ｔｆ）を算出する。次に、第１温度差ΔＴａを第２温度差ΔＴｂで除算して、重み付け係数ｋ（＝ΔＴａ／ΔＴｂ）を算出する。 The calculation and setting method of the weighting coefficient k will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, first, when the piston temperature Te, the maximum limit temperature Tmax, and the threshold temperature Tf are input to the weighting coefficient calculation unit M10 included in the control device, the weighting coefficient calculation unit M10 displays the maximum limit temperature Tmax. The piston temperature Te is subtracted from the first temperature difference ΔTa (= Tmax−Te), which is a margin from the piston temperature Te to the maximum limit temperature Tmax, and the threshold temperature Tf is subtracted from the maximum limit temperature Tmax. Then, a second temperature difference ΔTb (= Tmax−Tf) as a margin is calculated. Next, the first temperature difference ΔTa is divided by the second temperature difference ΔTb to calculate a weighting coefficient k (= ΔTa / ΔTb).
　この重み付け係数ｋは、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きく、かつ、最大制限温度Ｔｍａｘ未満である場合は、第１温度差ΔＴａ及び第２温度差ΔＴｂがともに正の値となり、第２温度差ΔＴｂが第１温度差ΔＴａより大きい値となるため、０より大きく１未満の値となる。 When the piston temperature Te is greater than the threshold temperature Tf and less than the maximum limit temperature Tmax, the weighting coefficient k is such that the first temperature difference ΔTa and the second temperature difference ΔTb are both positive values, and the second temperature difference Since ΔTb is greater than the first temperature difference ΔTa, it is greater than 0 and less than 1.
　図２に示すように、制御装置が有する遅延噴射開始時期算出手段Ｍ２０には、重み付け係数ｋ、標準噴射開始時期ＳＯＩｎ、及び最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘの各値が入力される。遅延噴射開始時期算出手段Ｍ２０は、以下の式より遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを算出する。
　ＳＯＩｋ＝ｋ×（ＳＯＩｎ）＋（１－ｋ）×（ＳＯＩｍａｘ） As shown in FIG. 2, each value of the weighting coefficient k, the standard injection start timing SOIn, and the maximum delay injection start timing SOImax is input to the delay injection start timing calculation means M20 included in the control device. The delayed injection start timing calculating means M20 calculates the delayed injection start timing SOIk from the following formula.
SOIk = k × (SOIn) + (1−k) × (SOImax)
　ここで、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆであるときには、重み付け係数ｋが１になるので、ＳＯＩｋの算出式にｋ＝１を代入すると、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋは標準噴射開始時期ＳＯＩｎとなる。また、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘであるときに、重み付け係数ｋが０になり、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋの算出式にｋ＝０を代入すると、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋは最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘとなる。 Here, when the piston temperature Te is the threshold temperature Tf, the weighting coefficient k is 1. Therefore, if k = 1 is substituted into the equation for calculating SOIk, the delayed injection start timing SOIk becomes the standard injection start timing SOIn. Further, when the piston temperature Te is the maximum limit temperature Tmax, the weighting coefficient k becomes 0, and if k = 0 is substituted into the calculation formula for the delay injection start timing SOIk, the delay injection start timing SOIk becomes the maximum delay injection start timing. SOImax.
　そして、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下であるときは重み付け係数ｋを１とし、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上であるときは重み付け係数ｋを０とすることで、遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを算出するための上記式は、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下である場合や最大制限温度Ｔｍａｘ以上である場合にも適用可能な式となる。 When the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf, the weighting coefficient k is set to 1. When the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax, the weighting coefficient k is set to 0, so that the delayed injection start timing SOIk is set. The above expression for calculation is an expression applicable even when the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf or equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax.
　つまり、重み付け係数ｋを上述のように設定することにより、制御装置は、ピストン温度Ｔｅに対応させて、標準噴射開始時期ＳＯＩｎと遅延噴射開始時期ＳＯＩｋと最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘのいずれかを選択して、噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとし、この噴射開始時期制御値ＳＯＩｃで、燃料噴射を制御する。 That is, by setting the weighting coefficient k as described above, the control device selects any one of the standard injection start timing SOIn, the delayed injection start timing SOIk, and the maximum delayed injection start timing SOImax according to the piston temperature Te. Thus, the injection start timing control value SOIc is set, and the fuel injection is controlled with the injection start timing control value SOIc.
　次に、本開示の内燃機関の燃料噴射制御方法について、図３に示す制御フローを基に説明する。図３の制御フローは、エンジンの運転中に予め設定した制御時間を経過する度に上級の制御フローより呼ばれてスタートする制御フローとして示している。 Next, the fuel injection control method for the internal combustion engine of the present disclosure will be described based on the control flow shown in FIG. The control flow of FIG. 3 is shown as a control flow that is called from the advanced control flow and starts every time a preset control time elapses during operation of the engine.
　図３の制御フローがスタートすると、ステップＳ１０にて、ピストン温度Ｔｅ、最大制限温度Ｔｍａｘ、閾値温度Ｔｆが制御装置に入力される。ピストン温度Ｔｅの推定方法については、特に限定しないので、実際に温度を測定して得られる温度や、予め実験等により設定されたマップデータなどを参照して算出する方法などの周知の方法を用いることができるので、ここでは説明を省略する。ステップＳ１０の制御を実施後、ステップＳ２０に進む。 3 starts, the piston temperature Te, the maximum limit temperature Tmax, and the threshold temperature Tf are input to the control device in step S10. The method for estimating the piston temperature Te is not particularly limited, and a known method such as a temperature obtained by actually measuring the temperature or a method of calculating with reference to map data set in advance through experiments or the like is used. Since it is possible, description is abbreviate | omitted here. After performing the control of step S10, the process proceeds to step S20.
　ステップＳ２０にて、制御装置は、ステップＳ１０で入力されたピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きいか否かを判定する。ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きい場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）は、ステップＳ３０に進む。ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下である場合（ステップＳ２０でＮＯ）は、ステップＳ７０に進む。ステップＳ７０にて、制御装置は、標準噴射開始時期ＳＯＩｎを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとし、ステップＳ８０に進む。 In step S20, the control device determines whether or not the piston temperature Te input in step S10 is larger than the threshold temperature Tf. If the piston temperature Te is higher than the threshold temperature Tf (YES in step S20), the process proceeds to step S30. If the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf (NO in step S20), the process proceeds to step S70. In step S70, the control device sets standard injection start timing SOIn to injection start timing control value SOIc, and proceeds to step S80.
　ステップＳ２０からステップＳ３０に進んだ場合は、ステップＳ３０にて、制御装置は、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ未満であるか否かを判定する。ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ未満である場合（ステップＳ３０でＹＥＳ）は、ステップＳ４０に進み、ステップＳ４０にて、制御装置は重み付け係数ｋを算出し、次のステップＳ５０で、制御装置は遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを算出して、この遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとし、ステップＳ８０に進む。 When the process proceeds from step S20 to step S30, in step S30, the control device determines whether or not the piston temperature Te is lower than the maximum limit temperature Tmax. If the piston temperature Te is less than the maximum limit temperature Tmax (YES in step S30), the process proceeds to step S40, where the control device calculates a weighting coefficient k, and in the next step S50, the control device delays. The injection start timing SOIk is calculated, and this delayed injection start timing SOIk is set as the injection start timing control value SOIc, and the process proceeds to step S80.
　ステップＳ３０にて、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上である場合（ステップＳ３０でＮＯ）は、ステップＳ６０に進み、ステップＳ６０にて、制御装置は、最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとし、ステップＳ８０に進む。 When the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax in step S30 (NO in step S30), the process proceeds to step S60, and in step S60, the control device controls the maximum delayed injection start timing SOImax to the injection start timing control. The value SOIc is set, and the process proceeds to step S80.
　そして、ステップＳ５０、Ｓ６０、及びＳ７０のいずれかを経由した後のステップＳ８０にて、制御装置は、ステップＳ８０の直前のステップ（Ｓ５０、Ｓ６０、Ｓ７０）で設定した噴射開始時期制御値ＳＯＩｃに応じて燃料噴射を実施する。ステップＳ８０の制御を実施後は、リターンに進んで、本制御フローを終了する。 Then, in step S80 after passing through any of steps S50, S60, and S70, the control device responds to the injection start timing control value SOIc set in steps (S50, S60, S70) immediately before step S80. Fuel injection. After performing the control in step S80, the process proceeds to return, and this control flow is terminated.
　以上より、本開示の内燃機関の燃料噴射制御システムを基にした、本開示の内燃機関の燃料噴射制御方法は、エンジンの気筒内への燃料の噴射開始時期ＳＯＩを制御する制御装置を備えた内燃機関の燃料噴射制御方法である。この方法において、上記の図３の制御フローに従った制御により、以下の演算と制御を行うことができる。 As described above, the fuel injection control method for an internal combustion engine of the present disclosure based on the fuel injection control system of the internal combustion engine of the present disclosure includes the control device that controls the fuel injection start timing SOI into the cylinder of the engine. A fuel injection control method for an internal combustion engine. In this method, the following calculation and control can be performed by the control according to the control flow of FIG.
　先ず、燃料の噴射開始時期制御値ＳＯＩｃを設定する際に、制御装置は、予め設定された気筒内のピストン温度Ｔｅに対する最大制限温度Ｔｍａｘと、この最大制限温度Ｔｍａｘよりも低い値である閾値温度Ｔｆとを取得する。それと共に、制御装置は、予め設定されたデータに基づいてエンジン運転状態に対して算出される標準噴射開始時期ＳＯＩｎと、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘとなる最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘとをエンジン運転状態に対して算出する。 First, when setting the fuel injection start timing control value SOIc, the control device sets a maximum limit temperature Tmax with respect to a preset piston temperature Te in the cylinder, and a threshold temperature that is lower than the maximum limit temperature Tmax. Tf is acquired. At the same time, the control device calculates the standard injection start timing SOIn calculated for the engine operating state based on preset data and the maximum delayed injection start timing SOImax at which the piston temperature Te becomes the maximum limit temperature Tmax. Calculate with respect to operating conditions.
　そして、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以下のときには、制御装置は、標準噴射開始時期ＳＯＩｎを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとして設定する。また、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆより大きく、かつ、最大制限温度Ｔｍａｘ未満であるときに、制御装置は、ピストン温度Ｔｅと最大制限温度Ｔｍａｘと閾値温度Ｔｆとに基づいて重み付け係数ｋを算出して、この算出した重み付け係数ｋと最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘと標準噴射開始時期ＳＯＩｎとに基づいて算出される遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとして設定する。さらに、ピストン温度Ｔｅが最大制限温度Ｔｍａｘ以上であるときに、制御装置は、最大遅延噴射開始時期ＳＯＩｍａｘを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとして設定する。制御装置は、この設定した噴射開始時期制御値ＳＯＩｃに応じて気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行う。 When the piston temperature Te is equal to or lower than the threshold temperature Tf, the control device sets the standard injection start timing SOIn as the injection start timing control value SOIc. When the piston temperature Te is greater than the threshold temperature Tf and less than the maximum limit temperature Tmax, the control device calculates a weighting coefficient k based on the piston temperature Te, the maximum limit temperature Tmax, and the threshold temperature Tf. Thus, the delay injection start timing SOIk calculated based on the calculated weighting coefficient k, the maximum delay injection start timing SOImax, and the standard injection start timing SOIn is set as the injection start timing control value SOIc. Further, when the piston temperature Te is equal to or higher than the maximum limit temperature Tmax, the control device sets the maximum delayed injection start timing SOImax as the injection start timing control value SOIc. The control device performs control to start fuel injection into the cylinder in accordance with the set injection start timing control value SOIc.
　本開示の内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法によれば、ピストン温度Ｔｅが閾値温度Ｔｆ以上となり、ピストン温度Ｔｅの過昇温を防止するために燃料の噴射開始時期ＳＯＩを通常の標準噴射開始時期ＳＯＩｎより遅らせる必要が生じたときには、最大遅延燃料噴射開始時期ＳＯＩｍａｘに対応するピストン温度Ｔｅの最大制限温度Ｔｍａｘと閾値温度Ｔｆとピストン温度Ｔｅとから重み付け係数ｋを算出し、この重み付け係数ｋを用いて、ピストン温度Ｔｅに対応する遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを算出して、この遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを噴射開始時期制御値ＳＯＩｃとして設定する。このように、燃料の噴射開始時期はピストン温度Ｔｅを基に適切なタイミングに設定されるため、ピストンの過昇温を抑制できる。また、重み付け係数ｋを用いて算出された遅延噴射開始時期ＳＯＩｋに応じた噴射開始時期制御値ＳＯＩｃは緩やかに変化するため、急激なトルク変化を抑制することができる。その結果、運転性を損なわずにピストン及びその周辺に配置された気筒内部品の寿命を向上させることができる。 According to the internal combustion engine fuel injection control system and internal combustion engine fuel injection control method of the present disclosure, the piston temperature Te is equal to or higher than the threshold temperature Tf, and the fuel injection start timing SOI is prevented in order to prevent the piston temperature Te from excessively rising. Is delayed from the normal standard injection start timing SOIn, the weighting coefficient k is calculated from the maximum limit temperature Tmax of the piston temperature Te corresponding to the maximum delay fuel injection start timing SOImax, the threshold temperature Tf, and the piston temperature Te. The delay injection start timing SOIk corresponding to the piston temperature Te is calculated using the weighting coefficient k, and the delay injection start timing SOIk is set as the injection start timing control value SOIc. Thus, since the fuel injection start timing is set to an appropriate timing based on the piston temperature Te, it is possible to suppress the excessive temperature rise of the piston. Further, since the injection start timing control value SOIc corresponding to the delayed injection start timing SOIk calculated using the weighting coefficient k changes gradually, it is possible to suppress a rapid torque change. As a result, the life of the piston and the in-cylinder components arranged around the piston can be improved without impairing drivability.
　本出願は、2016年11月7日付で出願された日本国特許出願（特願2016-217063）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2016-217063) filed on November 7, 2016, the contents of which are incorporated herein by reference.
　本開示の内燃機関の燃料噴射制御システム及び内燃機関の燃料噴射制御方法は、ピストンの過昇温を抑制できると共に、燃料の噴射開始時期の変化を緩やかにしてピストンの急激なトルク変化を抑制できるという効果を有し、ピストン及びその周辺に配置された気筒内部品の寿命の向上という点において有用である。 The internal combustion engine fuel injection control system and internal combustion engine fuel injection control method according to the present disclosure can suppress excessive temperature rise of the piston, and can moderate a change in fuel injection start timing to suppress a rapid torque change of the piston. This is useful in terms of improving the life of the piston and the in-cylinder components arranged around the piston.
ｋ　重み付け係数
Ｍ１０　重み付け係数算出手段
Ｍ２０　遅延噴射開始時期算出手段
Ｔｅ　ピストン温度
Ｔｍａｘ　最大制限温度
Ｔｆ　閾値温度
ＳＯＩ　噴射開始時期
ＳＯＩｋ　遅延噴射開始時期
ＳＯＩｍａｘ　最大遅延噴射開始時期
ＳＯＩｎ　標準噴射開始時期 k Weighting coefficient M10 Weighting coefficient calculating means M20 Delayed injection start timing calculating means Te Piston temperature Tmax Maximum limit temperature Tf Threshold temperature SOI Injection start timing SOIk Delayed injection start timing SOImax Maximum delayed injection start timing SOIn Standard injection start timing

Claims (4)

  1. 　内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する制御装置を備えた、前記内燃機関の燃料噴射制御システムであって、
    　前記制御装置が、
    　燃料の噴射開始時期制御値を設定する際に、
    　予め設定された前記気筒内のピストン温度に対する最大制限温度と、該最大制限温度よりも低い値である閾値温度とを取得すると共に、予め設定されたデータに基づいて前記内燃機関の運転状態に対して算出される標準噴射開始時期と、前記ピストン温度が前記最大制限温度となる最大遅延噴射開始時期とを前記内燃機関の運転状態に対して算出し、
    　前記ピストン温度が前記閾値温度以下のときには前記標準噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
    　前記ピストン温度が前記閾値温度より大きく、かつ、前記最大制限温度未満であるときに、前記ピストン温度と前記最大制限温度と前記閾値温度とに基づいて重み付け係数を算出して、この算出した重み付け係数と前記最大遅延噴射開始時期と前記標準噴射開始時期とに基づいて算出される遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
    　前記ピストン温度が前記最大制限温度以上であるときに、前記最大遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
    　前記噴射開始時期制御値に応じて前記気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行うように構成されている内燃機関の燃料噴射制御システム。     A fuel injection control system for an internal combustion engine comprising a control device for controlling the start timing of fuel injection into a cylinder of the internal combustion engine,
    The control device is
    When setting the fuel injection start timing control value,
    A preset maximum temperature limit for the piston temperature in the cylinder and a threshold temperature that is lower than the maximum limit temperature are acquired, and an operation state of the internal combustion engine is determined based on preset data. Calculating the standard injection start timing calculated by the above and the maximum delayed injection start timing at which the piston temperature becomes the maximum limit temperature with respect to the operating state of the internal combustion engine,
    When the piston temperature is equal to or lower than the threshold temperature, the standard injection start timing is set as the injection start timing control value,
    When the piston temperature is greater than the threshold temperature and less than the maximum limit temperature, a weighting coefficient is calculated based on the piston temperature, the maximum limit temperature, and the threshold temperature, and the calculated weighting coefficient And a delay injection start timing calculated based on the maximum delay injection start timing and the standard injection start timing is set as the injection start timing control value,
    When the piston temperature is equal to or higher than the maximum limit temperature, the maximum delayed injection start timing is set as the injection start timing control value,
    A fuel injection control system for an internal combustion engine configured to perform control for starting injection of fuel into the cylinder in accordance with the injection start timing control value.
  2. 　前記重み付け係数は、前記最大制限温度から前記ピストン温度を減算して求めた第１温度差を、前記最大制限温度から閾値温度を減算して求めた第２温度差で除算した値であり、
    　前記制御装置は、前記重み付け係数をｋ、前記標準噴射開始時期をＳＯＩｎ、前記最大遅延噴射開始時期をＳＯＩｍａｘとしたときに、前記遅延噴射開始時期ＳＯＩｋを、ＳＯＩｋ＝ｋ×（ＳＯＩｎ）＋（１－ｋ）×（ＳＯＩｍａｘ）の式で算出する制御を行う請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。     The weighting coefficient is a value obtained by dividing a first temperature difference obtained by subtracting the piston temperature from the maximum limit temperature by a second temperature difference obtained by subtracting a threshold temperature from the maximum limit temperature,
    When the weighting coefficient is k, the standard injection start timing is SOIn, and the maximum delay injection start timing is SOImax, the control apparatus sets the delay injection start timing SOIk to SOIk = k × (SOIn) + (1 2. The fuel injection control system for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control is calculated by the equation: -k) x (SOImax).
  3. 　前記制御装置が、前記閾値温度を前記内燃機関の運転状態に合わせて変化させる制御を行う請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御システム。 The fuel injection control system for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the control device performs control to change the threshold temperature in accordance with an operating state of the internal combustion engine.
  4. 　内燃機関の気筒内への燃料の噴射開始時期を制御する制御装置が行う、前記内燃機関の燃料噴射制御方法であって、
    　燃料の噴射開始時期制御値を設定する際に、
    　予め設定された前記気筒内のピストン温度に対する最大制限温度と、該最大制限温度よりも低い値である閾値温度とを取得すると共に、予め設定されたデータに基づいて前記内燃機関の運転状態に対して算出される標準噴射開始時期と、前記ピストン温度が前記最大制限温度となる最大遅延噴射開始時期とを前記内燃機関の運転状態に対して算出し、
    　前記ピストン温度が前記閾値温度以下のときには前記標準噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
    　前記ピストン温度が前記閾値温度より大きく、かつ、前記最大制限温度未満であるときに、前記ピストン温度と前記最大制限温度と前記閾値温度とに基づいて重み付け係数を算出して、この算出した重み付け係数と前記最大遅延噴射開始時期と前記標準噴射開始時期とに基づいて算出される遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
    　前記ピストン温度が前記最大制限温度以上であるときに、前記最大遅延噴射開始時期を前記噴射開始時期制御値として設定し、
    　前記噴射開始時期制御値に応じて前記気筒内への燃料の噴射を開始する制御を行うことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御方法。     A fuel injection control method for an internal combustion engine, performed by a control device that controls a fuel injection start timing into a cylinder of the internal combustion engine,
    When setting the fuel injection start timing control value,
    A preset maximum temperature limit for the piston temperature in the cylinder and a threshold temperature that is lower than the maximum limit temperature are acquired, and an operation state of the internal combustion engine is determined based on preset data. Calculating the standard injection start timing calculated by the above and the maximum delayed injection start timing at which the piston temperature becomes the maximum limit temperature with respect to the operating state of the internal combustion engine,
    When the piston temperature is equal to or lower than the threshold temperature, the standard injection start timing is set as the injection start timing control value,
    When the piston temperature is greater than the threshold temperature and less than the maximum limit temperature, a weighting coefficient is calculated based on the piston temperature, the maximum limit temperature, and the threshold temperature, and the calculated weighting coefficient And a delay injection start timing calculated based on the maximum delay injection start timing and the standard injection start timing is set as the injection start timing control value,
    When the piston temperature is equal to or higher than the maximum limit temperature, the maximum delayed injection start timing is set as the injection start timing control value,
    A fuel injection control method for an internal combustion engine, wherein control for starting injection of fuel into the cylinder is performed in accordance with the injection start timing control value.
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