JP6069697B2 - Diesel engine control device and control method - Google Patents
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Description
この発明はディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法、特にグロープラグへの通電時の制御に関する。 The present invention relates to a control device and control method for a diesel engine, and more particularly to control during energization of a glow plug.
エンジンの冷間始動時に、グロープラグによりシリンダ内を加熱すると共に、メイン噴射に先立って、比較的低圧縮状態での早期パイロット噴射と、メイン噴射直前の15°CA以内の近接パイロット噴射を行うものがある(特許文献1参照)。このものでは、冷却水温が所定値Twc以下で、グロープラグ温度が所定値Tgc以上で、かつエンジン回転速度が所定値Necより低い場合にまだ初爆が起こっていないと判断し、早期パイロット噴射及び近接パイロット噴射を実行して着火性の向上を図る。ここで、所定値Twcはたとえば−20℃、所定値Necはたとえば200rpmである。 When the engine is cold started, the inside of the cylinder is heated by a glow plug, and early pilot injection in a relatively low compression state and proximity pilot injection within 15 ° CA immediately before the main injection are performed prior to the main injection. (See Patent Document 1). In this case, when the coolant temperature is equal to or lower than the predetermined value Twc, the glow plug temperature is equal to or higher than the predetermined value Tgc, and the engine speed is lower than the predetermined value Nec, it is determined that the initial explosion has not yet occurred, Proximity pilot injection is performed to improve ignitability. Here, the predetermined value Twc is, for example, −20 ° C., and the predetermined value Nec is, for example, 200 rpm.
一方、冷却水温が所定値Twc以下で、グロープラグ温度が所定値Tgc以上で、かつエンジン回転速度が所定値Nec以上となったとき比較的着火しやすくなったと判断し、近接パイロット噴射を停止または近接パイロット噴射量を減量している。 On the other hand, when the cooling water temperature is equal to or lower than the predetermined value Twc, the glow plug temperature is equal to or higher than the predetermined value Tgc, and the engine speed is equal to or higher than the predetermined value Nec, it is determined that the ignition is relatively easy, and the proximity pilot injection is stopped or The proximity pilot injection amount is reduced.
ところで、上記特許文献1では、着火を良くするために近接パイロット噴射を実行するのみで、着火の後に生じるシリンダ内の燃焼状態については一切考慮されていない。着火し得るとなったタイミングで近接パイロット噴射を停止または近接パイロット噴射量を減量するのでは、グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時の燃焼改善は望めないのである。 By the way, in the said patent document 1, in order to improve ignition, only a proximity pilot injection is performed, and the combustion state in the cylinder which arises after ignition is not considered at all. If the proximity pilot injection is stopped or the proximity pilot injection amount is reduced at the timing when ignition can be performed, improvement in combustion at the time of cold start under energization of the glow plug and a low outside air temperature condition cannot be expected.
そこで本発明は、グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時の燃焼を改善し得る装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an apparatus that can improve combustion at the time of cold start under energization of a glow plug and under a low outside air temperature condition.
本発明のディーゼルエンジンの制御装置は、冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグと、複数の噴孔のうちの一つが前記グロープラグを指向する直噴燃料噴射弁を有し、メイン噴射に先立って少なくとも2回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置とを備えている。本発明のディーゼルエンジンの制御装置ではさらに、前記グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、前記冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて大きくなる回転変動に対し、初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量を前記冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて、当該回転変動を抑制する側に減量する。 A control device for a diesel engine according to the present invention includes a glow plug that heats a gas in a cylinder at a cold start, and a direct injection fuel injection valve in which one of a plurality of injection holes is directed to the glow plug. And a common rail fuel injection device capable of performing at least two pilot injections prior to injection. Further, in the diesel engine control device of the present invention, when the glow plug is energized and at a cold start under a low outside air temperature condition, a rotational fluctuation that increases in response to an increase in the engine temperature from the cold start, The injection amount of the pilot injection executed between the first pilot injection and the main injection is reduced in accordance with the temperature rise of the engine from the cold start so as to suppress the rotational fluctuation .
本発明によれば、初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量を冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて減量するので、冷間始動直後からのシリンダ内の温度変化に基づいた適切なパイロット噴射を実行できる。これによって、始動初期期間に限らず始動後期期間においてもシリンダ内の燃焼が改善することから、冷間始動後の運転性が良好となり、白煙も低減できる。 According to the present invention, the injection amount of the pilot injection executed between the initial pilot injection and the main injection is reduced in accordance with the temperature rise of the engine since the cold start. Appropriate pilot injection can be executed based on the temperature change. As a result, combustion in the cylinder is improved not only in the initial start period but also in the late start period, so that the operability after the cold start is improved and white smoke can be reduced.
以下、図面等を参照して本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態のディーゼルエンジンの制御装置の概略構成図である。図1において、吸入空気はディーゼルエンジン1の吸気通路2に備えられる吸気コンプレッサ10Aによって過給され、インタークーラ3で冷却され、吸気絞り弁4を通過した後、コレクタ5を経て各気筒の燃焼室内へ流入する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a control device for a diesel engine according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, intake air is supercharged by an intake compressor 10 </ b> A provided in an intake passage 2 of a diesel engine 1, cooled by an intercooler 3, passes through an intake throttle valve 4, passes through a collector 5, and is combusted in a combustion chamber of each cylinder. Flow into.
エンジン1にはコモンレール燃料噴射装置6を備える。コモンレール燃料噴射装置6は、主に高圧燃料ポンプ7、コモンレール8、燃料噴射弁9から構成される。燃料は、コモンレール式燃料噴射装置6により、すなわち、高圧燃料ポンプ7により高圧化されてコモンレール8に送られ、各気筒の燃料噴射弁9(直噴燃料噴射弁)から燃焼室内へ直接噴射される。燃焼室内に流入した空気と燃料噴射弁9から噴射された燃料は、この燃焼室内で圧縮着火により燃焼し、排気は排気通路11へ流出する。 The engine 1 includes a common rail fuel injection device 6. The common rail fuel injection device 6 mainly includes a high pressure fuel pump 7, a common rail 8, and a fuel injection valve 9. The fuel is increased in pressure by the common rail fuel injection device 6, that is, by the high pressure fuel pump 7, sent to the common rail 8, and directly injected into the combustion chamber from the fuel injection valve 9 (direct injection fuel injection valve) of each cylinder. . The air flowing into the combustion chamber and the fuel injected from the fuel injection valve 9 are combusted by compression ignition in the combustion chamber, and the exhaust flows out to the exhaust passage 11.
排気通路11に流出した排気の一部は、EGRガスとして、EGR通路12により吸気側に還流される。EGR通路12を流れる流量を制御するためEGR通路12にEGR弁13を設けている。 A part of the exhaust gas flowing into the exhaust passage 11 is recirculated to the intake side through the EGR passage 12 as EGR gas. An EGR valve 13 is provided in the EGR passage 12 in order to control the flow rate flowing through the EGR passage 12.
還流されない排気の残りは、排気タービン10Bを通り、排気タービン10Bを駆動する。排気タービン10Bのスクロール入口には可変ノズル10Dを備えている。可変ノズル10Dを絞る(可変ノズル開度を小さくする)と排気の流速が増して、排気タービン10Bの回転速度が上昇する。すると、排気タービン10Bと同軸の吸気コンプレッサ10Aの回転速度が上昇して吸気コンプレッサ10Aが吸気を過給する。一方、可変ノズル10Dを開く(可変ノズル開度を大きくする)と排気の流速が減少して、排気タービン10Bの回転速度が下降する。すると、排気タービン10Bと同軸の吸気コンプレッサ10Aの回転速度が下降して吸気コンプレッサ10Aが吸気を過給しなくなる。可変ノズル10Dを駆動するため油圧駆動のあるいは電気駆動のアクチュエータ10Eが付属されている。 The remainder of the exhaust gas that is not recirculated passes through the exhaust turbine 10B and drives the exhaust turbine 10B. A variable nozzle 10D is provided at the scroll inlet of the exhaust turbine 10B. When the variable nozzle 10D is throttled (the variable nozzle opening is decreased), the exhaust flow velocity increases and the rotational speed of the exhaust turbine 10B increases. Then, the rotational speed of the intake compressor 10A coaxial with the exhaust turbine 10B increases, and the intake compressor 10A supercharges intake air. On the other hand, when the variable nozzle 10D is opened (the variable nozzle opening is increased), the exhaust flow velocity decreases, and the rotational speed of the exhaust turbine 10B decreases. Then, the rotational speed of the intake compressor 10A coaxial with the exhaust turbine 10B decreases, and the intake compressor 10A does not supercharge the intake air. A hydraulically driven or electrically driven actuator 10E is attached to drive the variable nozzle 10D.
エンジンコントローラ21には、アクセルセンサ22からのアクセル開度(アクセルペダルの踏込量のこと)、クランク角センサ23からのエンジン回転速度の各信号が入力されている。そしてコントローラ21では、エンジン負荷(アクセル開度など)及びエンジン回転速度に基づいて、メイン噴射の燃料噴射時期及び燃料噴射量を算出し、これらに対応する開弁指令信号を燃料噴射弁9に出力する。また、エンジンコントローラ21では、目標EGR率と目標吸入空気量とが得られるようにEGR制御と過給圧制御を協調して行う。なお、エンジンコントローラ21は中央演算装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び入出力インタフェース(I/Oインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成されている。 The engine controller 21 is input with signals of the accelerator opening (accelerator pedal depression amount) from the accelerator sensor 22 and the engine rotational speed signal from the crank angle sensor 23. The controller 21 calculates the fuel injection timing and the fuel injection amount of the main injection based on the engine load (accelerator opening degree and the like) and the engine rotation speed, and outputs a valve opening command signal corresponding to these to the fuel injection valve 9. To do. Further, the engine controller 21 performs EGR control and supercharging pressure control in a coordinated manner so that the target EGR rate and the target intake air amount can be obtained. The engine controller 21 is constituted by a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).
排気タービン10B下流の排気通路11には、排気中のパティキュレートを捕集するフィルタ14を配置してある。フィルタ14のパティキュレート堆積量が所定値(閾値)に達すると、エンジンコントローラ21ではメイン噴射直後の膨張行程あるいは排気行程でポスト噴射を行うことにより、フィルタ14の再生処理を行う。すなわち、目標となる再生温度が得られるようにエンジンの負荷と回転速度とに応じてポスト噴射量とポスト噴射時期とを予め定めており、そのときのエンジンの負荷と回転速度とに応じたポスト噴射量とポスト噴射時期とが得られるようにポスト噴射を行う。これによってフィルタ14に堆積しているパティキュレートを燃焼除去し、フィルタ14を再生する。 A filter 14 that collects particulates in the exhaust is disposed in the exhaust passage 11 downstream of the exhaust turbine 10B. When the particulate accumulation amount of the filter 14 reaches a predetermined value (threshold), the engine controller 21 performs the regeneration process of the filter 14 by performing the post injection in the expansion stroke or the exhaust stroke immediately after the main injection. That is, the post-injection amount and post-injection timing are determined in advance according to the engine load and rotational speed so as to obtain the target regeneration temperature, and the post-injection according to the engine load and rotational speed at that time is determined. Post injection is performed so that the injection amount and the post injection timing can be obtained. As a result, the particulates accumulated on the filter 14 are removed by combustion, and the filter 14 is regenerated.
フィルタ14に堆積しているパティキュレートの全てが燃焼除去される完全再生を行わせるには再生処理時にフィルタ14の許容温度を超えない範囲で少しでもパティキュレートの燃焼温度を高めてやることが必要となる。このためフィルタ14の上流に酸化触媒(貴金属)15を配置してある。この触媒15によりフィルタ14の再生処理のためのポスト噴射によって流入する排気成分(HC、CO)を燃焼させてフィルタ14の温度を高めフィルタ14内のパティキュレートの燃焼を促進させる。なお、触媒15をフィルタ14の手前に別体で設けるのでなくフィルタ14を構成する担体に酸化触媒をコーティングしてもよい。このときには、パティキュレートが燃焼する際の酸化反応を促進してその分フィルタ14の温度を実質的に上昇させ、フィルタ14内のパティキュレートの燃焼を促進させることとなる。なお、触媒15は酸化触媒に限られない。酸化機能を備える触媒(例えば三元触媒)であれば、酸化触媒に代えることができる。 In order to perform complete regeneration in which all the particulates accumulated in the filter 14 are burned and removed, it is necessary to raise the particulate combustion temperature as much as possible within a range not exceeding the allowable temperature of the filter 14 during the regeneration process. It becomes. For this reason, an oxidation catalyst (noble metal) 15 is disposed upstream of the filter 14. The catalyst 15 burns exhaust components (HC, CO) flowing in by post-injection for regeneration processing of the filter 14 to raise the temperature of the filter 14 and promote combustion of particulates in the filter 14. The catalyst 15 may be coated with an oxidation catalyst on the carrier constituting the filter 14 instead of separately providing the catalyst 15 before the filter 14. At this time, the oxidation reaction at the time of burning the particulates is promoted and the temperature of the filter 14 is substantially increased accordingly, and the burning of the particulates in the filter 14 is promoted. The catalyst 15 is not limited to the oxidation catalyst. Any catalyst having an oxidation function (for example, a three-way catalyst) can be replaced with an oxidation catalyst.
さて、ディーゼルエンジン1は冷間時に始動性がやや困難であるために、冷間始動用のグロープラグ31を各シリンダ内(燃焼室)に臨んで設けシリンダ内のガス(混合気)の温度を上昇させて着火を助けエンジン1を始動するようになっている。 Since the diesel engine 1 is somewhat difficult to start when cold, a cold start glow plug 31 is provided facing each cylinder (combustion chamber) to control the temperature of the gas (air mixture) in the cylinder. The engine 1 is raised to help ignition and start the engine 1.
図2は1つの気筒41を上からみた概略構成図で、シリンダ42の上部に形成される燃焼室43の天井のほぼ中央位置に燃料噴射弁9(直噴燃料噴射弁)が燃焼室43に臨んで設けられ、燃料噴射弁9の周囲には2つの吸気弁44、45と2つの排気弁46、47が配置されている。燃料噴射弁9の先端には、例えば8つの噴孔を有し、各噴孔から燃料がシリンダ42壁に向けて等間隔で8方向に噴射される。複数の噴孔のうちの一つがグロープラグ31を指向するようにしている。燃焼室43内には図示矢印向きのスワールが生じるように構成してあり、これによって噴霧燃料Fが図2で時計の回転方向に曲げられている。グロープラグ31は、例えば2つの吸気弁44、45の間の位置より燃焼室43に臨んで設けられ、シリンダ内のガスを加熱する。エンジンの冷間時に燃料噴射弁9からの噴霧燃料Fが、通電によって加熱されたグロープラグ31の周辺に供給されると、グロープラグ31近傍の混合気が着火し、種火となって燃え広がることとなる。なお、グロープラグ31を設ける位置はこれに限られるものでなく、吸気弁と排気弁の間や2つの排気弁46、47の間であってもかまわない。なお、吸排気弁の数や燃料噴射弁9の噴孔数は図2に限られるものでない。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of one cylinder 41 as viewed from above. A fuel injection valve 9 (direct injection fuel injection valve) is placed in the combustion chamber 43 at a substantially central position on the ceiling of the combustion chamber 43 formed in the upper part of the cylinder 42. Two intake valves 44, 45 and two exhaust valves 46, 47 are arranged around the fuel injection valve 9. The tip of the fuel injection valve 9 has, for example, eight injection holes, and fuel is injected from each injection hole in eight directions at equal intervals toward the cylinder 42 wall. One of the plurality of nozzle holes is directed to the glow plug 31. In the combustion chamber 43, a swirl in the direction of the arrow shown in the figure is generated, whereby the sprayed fuel F is bent in the clockwise direction in FIG. The glow plug 31 is provided, for example, facing the combustion chamber 43 from a position between the two intake valves 44 and 45, and heats the gas in the cylinder. When the atomized fuel F from the fuel injection valve 9 is supplied to the periphery of the glow plug 31 heated by energization when the engine is cold, the air-fuel mixture in the vicinity of the glow plug 31 is ignited and becomes a seed flame and spreads. It will be. The position where the glow plug 31 is provided is not limited to this, and may be between the intake valve and the exhaust valve or between the two exhaust valves 46 and 47. The number of intake / exhaust valves and the number of injection holes of the fuel injection valve 9 are not limited to those shown in FIG.
最近では、エンジンの圧縮比を15前後とする低圧縮比化の傾向にある。低圧縮比とすることのメリットは、エンジン1の出力を向上させ、排気中のNOxを低減し、ポンピングロスを低減できる点にある。詳細には、低圧縮比化により筒内圧の最大値が低下する分、燃料噴射弁9から燃料をより多く燃焼室43内に噴射することが可能となり、これによってエンジンの出力が向上する。低圧縮比化により燃焼室内での燃焼温度を低下させることが可能となり、NOxの発生を抑制できる。低圧縮比によりポンピングロスも低減する。 Recently, there is a tendency to reduce the compression ratio of the engine to around 15. The merit of the low compression ratio is that the output of the engine 1 can be improved, NOx in the exhaust can be reduced, and the pumping loss can be reduced. Specifically, as the maximum value of the in-cylinder pressure decreases due to the low compression ratio, more fuel can be injected from the fuel injection valve 9 into the combustion chamber 43, thereby improving the output of the engine. By reducing the compression ratio, the combustion temperature in the combustion chamber can be lowered, and the generation of NOx can be suppressed. Pumping loss is also reduced by the low compression ratio.
しかしながら、その一方で低圧縮比化により、零下の例えば−25℃といった低外気温の条件での冷間始動時に、失火により燃焼安定性が悪化する。 However, on the other hand, due to the low compression ratio, the combustion stability deteriorates due to misfire at the time of cold start under conditions of low outside air temperature, for example, −25 ° C. below zero.
そこで、本発明に先行する基本発明の発明者は、低外気温条件での冷間始動時における失火を抑制するには、グロープラグ31の有する燃料の着火源としての機能を有効に使うことが重要である点に着目した。すなわち、主噴射に先立つパイロット噴射(以下、単に「パイロット噴射」ともいう。)による燃料をグロープラグ31の近傍に導いて燃焼の核となる火種を形成することで、燃焼安定性が改善される。しかしながら、グロープラグ31の近傍に導く気化しない燃料が多すぎるときには燃料がグロープラグ31から熱を奪って気化する。グロープラグ31を冷却することになり、火種を形成させることができない。 Therefore, the inventor of the basic invention preceding the present invention effectively uses the function of the glow plug 31 as a fuel ignition source in order to suppress misfire during cold start at low outside air temperature conditions. We focused on the point that is important. That is, combustion stability is improved by introducing fuel from pilot injection prior to main injection (hereinafter, also simply referred to as “pilot injection”) to the vicinity of the glow plug 31 to form a kind of fire that becomes the core of combustion. . However, when there is too much fuel that does not vaporize in the vicinity of the glow plug 31, the fuel takes the heat from the glow plug 31 and vaporizes. The glow plug 31 is cooled, and a fire type cannot be formed.
パイロット噴射燃料の過多によるこうしたグロープラグ31の冷却を回避するには、パイロット噴射を2回以上に多段化することによって、1回当たりのパイロット噴射の燃料量(以下「パイロット噴射量」という。)を低減することである。1回当たりに噴く燃料量を低減すれば、所定時間当たりにグロープラグ31から奪われる熱量が少なくなり、グロープラグ31の温度低下を抑制できることとなる。 In order to avoid such cooling of the glow plug 31 due to excessive pilot injection fuel, the pilot injection fuel amount per one time (hereinafter referred to as “pilot injection amount”) is obtained by multi-stage pilot injection. It is to reduce. If the amount of fuel sprayed at one time is reduced, the amount of heat taken from the glow plug 31 per predetermined time is reduced, and the temperature drop of the glow plug 31 can be suppressed.
ここで、エンジンの冷間始動時に、グロープラグによりシリンダ内を加熱すると共に、メイン噴射に先立って、比較的低圧縮状態での早期パイロット噴射と、メイン噴射直前の15°CA以内の近接パイロット噴射を行う従来装置がある。しかしながら、従来装置では、着火を良くするために近接パイロット噴射を実行するのみで、着火の後に生じるシリンダ内の燃焼状態については一切考慮されていない。着火し得るとなったタイミングで近接パイロット噴射を停止または近接パイロット噴射量を減量するのでは、グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時の燃焼改善は望めない。 Here, when the engine is cold started, the inside of the cylinder is heated by a glow plug, and early pilot injection in a relatively low compression state and proximity pilot injection within 15 ° CA immediately before the main injection are performed prior to the main injection. There is a conventional apparatus for performing the above. However, in the conventional apparatus, only the proximity pilot injection is executed in order to improve the ignition, and no consideration is given to the combustion state in the cylinder that occurs after the ignition. If the proximity pilot injection is stopped or the proximity pilot injection amount is reduced at a timing when ignition can be performed, combustion improvement at the time of cold start under a low outside air temperature condition when energizing the glow plug cannot be expected.
そこで基本発明では、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値以上となるように多段のパイロット噴射を行う際のパイロット噴射の回数及び各パイロット噴射量を決定した。これによって、着火時のグロープラグ31の温度低下を抑制し、かつグロープラグ31の近傍の当量比を高く維持することが可能となり、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時にシリンダ内での燃焼を安定したものとすることができる。 Therefore, in the basic invention, the value obtained by differentiating the amount of heat generated by the entire multistage pilot injection with the crank angle is equal to or greater than a predetermined value when the glow plug 31 is energized and cold start is performed under a low outside air temperature condition. The number of pilot injections and the amount of each pilot injection when performing multistage pilot injection were determined. As a result, the temperature drop of the glow plug 31 at the time of ignition can be suppressed, and the equivalent ratio in the vicinity of the glow plug 31 can be kept high. It is possible to stabilize the combustion in the cylinder at the start.
具体的に説明する。図3は基本発明の発明者が検討した4つの異なる多段のパイロット噴射パターンを、多段のパイロット噴射に続くメイン噴射とともに示したものである。図3において、IT1〜IT4は多段の各パイロット噴射の噴射時期である。IT5はメイン噴射の噴射時期で、圧縮上死点TDCの手前に設けられている。多段の各パイロット噴射及びメイン噴射の燃料量Q1〜Q6を高さの相違で表し、高さが高いほど噴射量(燃料量)が多いことを意味している。 This will be specifically described. FIG. 3 shows four different multi-stage pilot injection patterns studied by the inventors of the basic invention, together with the main injection following the multi-stage pilot injection. In FIG. 3, IT1 to IT4 are the injection timings of each of the multistage pilot injections. IT5 is the injection timing of the main injection, and is provided before the compression top dead center TDC. The fuel amounts Q1 to Q6 of each of the multistage pilot injections and main injections are represented by the difference in height, and the higher the height, the larger the injection amount (fuel amount).
ここで、メイン噴射の燃料量(以下「メイン噴射量」という。)Q1、Q2と全てのパイロット噴射量の合計(以下「総パイロット噴射量」という。)Qpitotalとを合わせた燃料量はケース1〜4で同じである。しかも、ケース1〜4とも、メイン噴射量Q1、Q2より総パイロット噴射量Qpitotalのほうが多くなっている。 Here, the fuel amount obtained by combining the fuel amount of the main injection (hereinafter referred to as “main injection amount”) Q1, Q2 and the total of all pilot injection amounts (hereinafter referred to as “total pilot injection amount”) Qpital is case 1. It is the same with ~ 4. Moreover, in all cases 1 to 4, the total pilot injection amount Qpitot is larger than the main injection amounts Q1 and Q2.
なお、ケース4が基本発明としての、ケース1〜3が基本発明に対する参考例1〜3としての位置づけとなる。まず、参考例1としてのケース1は、初回のパイロット噴射量Q3よりも2回目のパイロット噴射量Q4を多くしている。そして、初回のパイロット噴射量Q3をIT1で、2回目のパイロット噴射量Q4をIT3で噴射する。 Case 4 serves as a basic invention, and cases 1 to 3 serve as reference examples 1 to 3 for the basic invention. First, in Case 1 as Reference Example 1, the second pilot injection amount Q4 is set larger than the first pilot injection amount Q3. Then, the first pilot injection amount Q3 is injected by IT1, and the second pilot injection amount Q4 is injected by IT3.
次に、参考例2、3としてのケース2、3はケース1との相違点を主に説明する。ケース2は、ケース1の初回のパイロット噴射を2回に分割して噴射時期をIT1、TI2とし(分割された各パイロット噴射量Q5はQ3の半分とする)、3回目のパイロット噴射の噴射時期をIT4としたものである。ケース3は、メイン噴射量をQ1からQ2へと少なくし、その削った分の燃料(Q1−Q2)を初回のパイロット噴射量に加算してQ6(=Q3+(Q1−Q2))としたものである。各パイロット噴射の噴射時期はケース1と同じである。 Next, Cases 2 and 3 as Reference Examples 2 and 3 will be described mainly with respect to differences from Case 1. In case 2, the first pilot injection in case 1 is divided into two and the injection timings are IT1 and TI2 (each divided pilot injection amount Q5 is half of Q3), and the injection timing of the third pilot injection Is IT4. In case 3, the main injection amount is reduced from Q1 to Q2, and the fuel (Q1-Q2) for the shaved portion is added to the initial pilot injection amount to obtain Q6 (= Q3 + (Q1-Q2)). It is. The injection timing of each pilot injection is the same as in case 1.
基本発明としてのケース4は、パイロット噴射を初回と残り2回とに分割し、初回のパイロット噴射量Q4の総パイロット噴射量Qpitotに占める比率を、残り2回の各パイロット噴射量Q5の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定するものである。具体的には総パイロット噴射量QpitotalはQ3+Q4であるので、初回のパイロット噴射量をQ4とし、2回目のパイロット噴射量、3回目のパイロット噴射量をQ5(=Q3の半分)としている。そして、初回のパイロット噴射量Q4をIT1で、2回目のパイロット噴射量Q5をIT2で、3回目のパイロット噴射量Q5をIT4で噴射する。以下、初回のパイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率を、単に「初回パイロット噴射量比率」、残り2回の各パイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率を単に「残りパイロット噴射量比率」という。 In case 4 as the basic invention, the pilot injection is divided into the initial pilot and the remaining two times, and the ratio of the initial pilot injection amount Q4 to the total pilot injection amount Qpitot is determined as the total pilot of each of the remaining two pilot injection amounts Q5. It is set to be larger than the ratio of the injection amount. Specifically, since the total pilot injection amount Qpital is Q3 + Q4, the first pilot injection amount is Q4, the second pilot injection amount and the third pilot injection amount are Q5 (= half Q3). The first pilot injection amount Q4 is injected by IT1, the second pilot injection amount Q5 is injected by IT2, and the third pilot injection amount Q5 is injected by IT4. Hereinafter, the ratio of the initial pilot injection amount to the total pilot injection amount is simply “initial pilot injection amount ratio”, and the ratio of the remaining two pilot injection amounts to the total pilot injection amount is simply “remaining pilot injection amount ratio”. "
このようにパイロット噴射パターンを設定した4つの各ケースについて、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、実機実験を行うことにより図4、図5の特性を、シミュレーションを行うことにより図6の特性を得た。まず、図4は基本発明の発明者が初めて見い出した特性である。図4において、縦軸は多段のパイロット噴射及びメイン噴射による1サイクルの燃焼により得られる図示平均有効圧Pi[MPa]、横軸は多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値dQpilot/dθ[J/deg]で、破線の特性が初めて得られたものである。上記の「1サイクル」とは例えば、単気筒エンジンで考えたとき、吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程の4行程分が1サイクルである。 For each of the four cases where the pilot injection pattern is set as described above, the characteristics shown in FIGS. 4 and 5 are simulated by conducting an actual machine experiment when the glow plug 31 is energized and during cold start under a low outside air temperature condition. The characteristics shown in FIG. 6 were obtained. First, FIG. 4 shows the characteristics found for the first time by the inventors of the basic invention. In FIG. 4, the vertical axis is the indicated mean effective pressure Pi [MPa] obtained by one-cycle combustion by multistage pilot injection and main injection, and the horizontal axis is a value obtained by differentiating the amount of heat generated by the entire multistage pilot injection by the crank angle. The characteristic indicated by the broken line is obtained for the first time with dQpilot / dθ [J / deg]. The “one cycle” described above is, for example, a single cylinder engine, and one cycle includes four strokes of an intake stroke, a compression stroke, an explosion stroke, and an exhaust stroke.
ここで、上記の「パイロット噴射全体による熱発生量」Qpilotは、次のように計算した。すなわち、図7はクランク角[deg]を横軸にして、燃焼室における1サイクル中に生じる燃焼の熱発生率[J/deg]の特性をグラフにしたものである。パイロット噴射を多段化するにせよ、多段のパイロット噴射全体による熱発生で小さな山(1山目)が先に生じ、それに続けてメイン噴射による熱発生で大きな山(2山目)が生じることとなる。メイン噴射に先立ってパイロット噴射を追加した燃料噴射では、2段の山の熱発生が生じるので、1段目の山の面積(図7のハッチング部)を計算すれば、それが「パイロット噴射全体による熱発生量」Qpilot[J]として得られる。そして、この「パイロット噴射全体による熱発生量」Qpilotを多段のパイロット噴射全体による熱発生が生じたクランク角区間[deg]で除算すれば、dQpilot/dθ[J/deg]を得ることができる。 Here, the above-mentioned “amount of heat generated by the entire pilot injection” Qpilot was calculated as follows. That is, FIG. 7 is a graph showing the characteristics of the heat generation rate [J / deg] of combustion generated in one cycle in the combustion chamber with the crank angle [deg] as the horizontal axis. Even if pilot injection is made multistage, a small mountain (first mountain) is generated first due to heat generation by the entire multistage pilot injection, followed by a large mountain (second mountain) due to heat generation by main injection. Become. In the fuel injection in which the pilot injection is added prior to the main injection, the heat generation of the two-level mountain occurs. Therefore, if the area of the first-level mountain (the hatched portion in FIG. 7) is calculated, it is expressed as “the whole pilot injection” The amount of heat generated by Qpilot [J]. Then, dQpilot / dθ [J / deg] can be obtained by dividing the “heat generation amount by the entire pilot injection” Qpilot by the crank angle section [deg] in which the heat generation by the entire multistage pilot injection has occurred.
なお、図7においては圧縮上死点TDCで1山目の熱発生のピークが生じているが、これは実機実験に使用したエンジンがたまたま圧縮上死点TDCで1山目の熱発生のピークが生じるエンジンであったからである。基本発明は、当該エンジンに限定されるわけでない。圧縮上死点TDCよりも前や後ろで1山目の熱発生のピークが生じるディーゼルエンジンの場合にも基本発明の適用がある。 In FIG. 7, the peak of heat generation at the first mountain occurs at the compression top dead center TDC. This is because the peak of the heat generation at the first mountain occurs at the compression top dead center TDC by chance. It is because it was an engine which produced. The basic invention is not limited to the engine. The basic invention can also be applied to a diesel engine in which the first peak of heat generation occurs before or after the compression top dead center TDC.
図4に戻り、実機実験によれば、dQpilot/dθが小さい側から大きくなるほど図示平均有効圧PiがAからBへと増加し、dQpilot/dθが所定値D以上の領域では図示平均有効圧PiがBからCまで平衡値に落ち着いている。そして、図3に示したケース1〜3の場合にはdQpilot/dθがD未満の領域に含まれ、図3に示したケース4の場合にはdQpilot/dθがD以上の領域に含まれていたのである。 Returning to FIG. 4, according to an actual machine experiment, the indicated mean effective pressure Pi increases from A to B as dQpilot / dθ increases from the smaller side, and the indicated mean effective pressure Pi in a region where dQpilot / dθ is equal to or greater than a predetermined value D. Has settled to an equilibrium value from B to C. In the cases 1 to 3 shown in FIG. 3, dQpilot / dθ is included in the region less than D, and in the case 4 shown in FIG. 3, dQpilot / dθ is included in the region greater than D. It was.
図4において、横軸のdQpilot/dθは、dQpilot/dθが所定値D未満の領域ではこの値が大きいほど多段のパイロット噴射全体による発熱の程度が大きくなり、この影響を受けて図示平均有効圧Piが上昇することを表す。そして、dQpilot/dθが所定値D以上の領域では、図示平均有効圧PiはDでの値以上には大きくならず平衡値となることを示している。このことから、dQpilot/dθがD以上の領域にあれば、グロープラグ31の近傍に形成される火種が順調に成長して燃焼を安定させていると解釈することができる。この逆に、dQpilot/dθが所定値D未満の領域にあるときには、多段のパイロット噴射であっても発熱の程度が小さい、つまりグロープラグ31の近傍に火種が形成されないか、火種が形成されても火種が順調に成長できず、失火が生じ得ると解釈される。従って、dQpilot/dθが予め定まる所定値D以上となるように多段のパイロット噴射を行う際のパイロット噴射の回数、各パイロット噴射量を決定すればよいこととなる。 In FIG. 4, the dQpilot / dθ on the horizontal axis is larger in the region where dQpilot / dθ is less than the predetermined value D, and the greater the value, the greater the amount of heat generated by the multistage pilot injection. This represents an increase in Pi. In the region where dQpilot / dθ is equal to or greater than the predetermined value D, the indicated mean effective pressure Pi does not become larger than the value at D but shows an equilibrium value. From this, if dQpilot / dθ is in the region of D or more, it can be interpreted that the fire type formed in the vicinity of the glow plug 31 grows smoothly and stabilizes combustion. On the other hand, when dQpilot / dθ is in the region below the predetermined value D, the degree of heat generation is small even in the multistage pilot injection, that is, no fire is formed in the vicinity of the glow plug 31 or the fire is formed. However, it is interpreted that the fire type cannot grow smoothly and misfire can occur. Therefore, it is only necessary to determine the number of pilot injections and the amount of each pilot injection when performing multi-stage pilot injection so that dQpilot / dθ is equal to or greater than a predetermined value D determined in advance.
なお、図4に示した破線特性の傾向はエンジン仕様によって変化しないが、B、CにおけるPiの具体的な値、Dの具体的な値はエンジン仕様によって相違するので、エンジン仕様毎に図4の特性を得て、所定値Dを定めればよい。 The tendency of the broken line characteristic shown in FIG. 4 does not change depending on the engine specification, but the specific value of Pi in B and C and the specific value of D differ depending on the engine specification. And the predetermined value D may be determined.
次に、図5は図3に示したケース1〜4について図示平均有効圧Piを棒グラフで、そのPiの変動率を折れ線グラフでまとめた特性図である。図5に示したようにケース1の場合よりケース2の場合のほうが図示平均有効圧Piが高くなっている。ところが、ケース3の場合には、ケース2の場合より却って図示平均有効圧Piが低下している。ケース4の場合に、ケース1〜3のいずれの場合より図示平均有効圧Piが高くなっている。一方、Piの変動率はケース1、ケース2、ケース3の順に大きくなり、ケース4で最も小さくなっている。 Next, FIG. 5 is a characteristic diagram in which the illustrated mean effective pressure Pi is represented by a bar graph and the variation rate of Pi is represented by a line graph for cases 1 to 4 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the indicated mean effective pressure Pi is higher in the case 2 than in the case 1. However, in the case 3, the indicated mean effective pressure Pi is lower than in the case 2. In the case 4, the indicated mean effective pressure Pi is higher than in any of the cases 1 to 3. On the other hand, the variation rate of Pi increases in the order of Case 1, Case 2, and Case 3, and is the smallest in Case 4.
図6は図3に示した4つのケース1〜4について平均グロープラグ近傍温度[K]、平均グロープラグ近傍当量比[無名数]をまとめた棒グラフである。ここで、「グロープラグ近傍温度」とはシミュレーションによる数値計算の値である。「当量比」とは、空燃比の逆数を燃空比、理論空燃比の逆数を理論燃空比として、燃空比を理論燃空比で除した値のことで、当量比が1.0であるとき理論空燃比に相当する。「グロープラグ近傍当量比」とはグロープラグ31の近傍の局所的な当量比のことで、燃焼室全体の平均的な当量比のことではない。グロープラグ31の近傍のシミュレーションによる数値計算の値である。グロープラグ近傍当量比が1.0より大きいときグロープラグ近傍の混合気はリッチ側に、グロープラグ近傍当量比が1.0より小さいときグロープラグ近傍の混合気はリーン側となる。 FIG. 6 is a bar graph in which the average glow plug vicinity temperature [K] and the average glow plug vicinity equivalent ratio [nameless number] are summarized for the four cases 1 to 4 shown in FIG. Here, the “temperature near the glow plug” is a value of numerical calculation by simulation. The “equivalent ratio” is a value obtained by dividing the fuel-air ratio by the theoretical fuel-air ratio, where the reciprocal of the air-fuel ratio is the fuel-air ratio, the inverse of the stoichiometric air-fuel ratio is the theoretical fuel-air ratio, and the equivalent ratio is 1.0. Is equivalent to the stoichiometric air-fuel ratio. The “equivalent ratio in the vicinity of the glow plug” is a local equivalent ratio in the vicinity of the glow plug 31 and is not an average equivalent ratio in the entire combustion chamber. It is a value of numerical calculation by simulation in the vicinity of the glow plug 31. When the glow plug vicinity equivalence ratio is greater than 1.0, the mixture near the glow plug is on the rich side, and when the glow plug vicinity equivalence ratio is less than 1.0, the mixture near the glow plug is on the lean side.
図6に示したように、ケース1の場合よりケース2の場合のほうが、平均グロープラグ近傍温度が高くなりかつ平均グロープラグ近傍当量比もケース2の場合のほうがケース1の場合より大きくなっている。ところが、ケース3の場合には、ケース2の場合より平均グロープラグ近傍当量比が大きくなるものの、平均グロープラグ近傍温度はケース2の場合より却って低下している。このことは、図3第3段目のように初回パイロット噴射量をメイン噴射量を削ってまで増やしたとき、グロープラグ近傍に一度に到達した燃料がグロープラグ31より熱を奪ってグロープラグ31を冷却し、却って失火が生じがちとなってしまうことを表している。一方、ケース4の場合には、ケース1〜3のいずれの場合より平均グロープラグ近傍温度が高くなりかつ平均グロープラグ近傍当量比がケース1〜3のいずれの場合より大きくなっている。 As shown in FIG. 6, in the case 2, the average temperature near the average glow plug is higher than in the case 1, and the equivalent ratio near the average glow plug is higher in the case 2 than in the case 1. Yes. However, in the case 3, the average glow plug vicinity equivalence ratio is larger than that in the case 2, but the average glow plug vicinity temperature is lower than that in the case 2. This means that when the initial pilot injection amount is increased to reduce the main injection amount as shown in the third stage of FIG. 3, the fuel that has reached the vicinity of the glow plug at one time takes heat away from the glow plug 31. This means that misfire is likely to occur. On the other hand, in case 4, the average glow plug vicinity temperature is higher than in any of cases 1 to 3, and the average glow plug vicinity equivalent ratio is higher than in any of cases 1 to 3.
次に、図8は初回パイロット噴射量比率の冷却水温に対する特性図を示すものである。図8に示したように初回パイロット噴射量比率は、零下の領域において冷却水温Tw[℃]が低くなるほど35%から大きくなって−30℃でほぼ80%となる。このように、冷却水温Twが低くなるほど初回パイロット噴射量比率を大きくするのは、−30℃といった極低温の温度域においても噴射された燃料がグロープラグ31に接触する確率を向上させるためである。図8の特性図は適合値である。実機実験に使用したエンジンでは35%から80%の範囲であったが、図8の特性はエンジン仕様が相違してもほぼ同様の範囲でよいと考えている。 Next, FIG. 8 is a characteristic diagram of the initial pilot injection amount ratio with respect to the cooling water temperature. As shown in FIG. 8, the initial pilot injection amount ratio increases from 35% as the cooling water temperature Tw [° C.] decreases in the sub-zero region, and reaches approximately 80% at −30 ° C. Thus, the reason why the initial pilot injection amount ratio is increased as the cooling water temperature Tw is lowered is to improve the probability that the injected fuel contacts the glow plug 31 even in an extremely low temperature range of −30 ° C. . The characteristic diagram of FIG. The engine used in the actual machine experiment was in the range of 35% to 80%, but the characteristics shown in FIG. 8 are considered to be within the same range even if the engine specifications are different.
図8では横軸に冷却水温Twを採っているが、これに限られるものでなく、エンジンの潤滑に用いている油の温度(油温)や外気温Taであってもかまわない。基本発明は、低外気温条件においてグロープラグ31に通電される冷間始動時を対象とするので、この短い時間では冷却水温と油温、外気温を同一視できるためである。 Although the cooling water temperature Tw is taken on the horizontal axis in FIG. 8, it is not limited to this, and it may be the temperature (oil temperature) of the oil used for engine lubrication or the outside air temperature Ta. This is because the basic invention is intended for the cold start when the glow plug 31 is energized under the low outside air temperature condition, so that the cooling water temperature, the oil temperature, and the outside air temperature can be identified in this short time.
なお、図3最下段に示した基本発明としてのケース4の場合では、パイロット噴射を3段としているが、2回以上の多段であればよい。図3最下段に示した基本発明としてのケース4の場合では、2回目のパイロット噴射量と3回目のパイロット噴射量を同量としているが、初回パイロット噴射量より2回目、3回目の各パイロット噴射量が少なければ良く、同量とすることは必ずしも必要ない。これで基本発明の説明を終える。 In the case of the case 4 as the basic invention shown in the lowermost stage of FIG. 3, the pilot injection is performed in three stages, but it may be performed in multiple stages of two or more times. In case 4 as the basic invention shown at the bottom of FIG. 3, the second pilot injection amount and the third pilot injection amount are the same, but each pilot of the second and third pilots from the initial pilot injection amount. It is sufficient if the injection amount is small, and it is not always necessary to make the same amount. This completes the description of the basic invention.
次に、本発明は基本発明を改良するものである。これについて図9を参照して説明する。図9は、グロープラグ31への通電時かつ低外気温の条件での冷間始動時に多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値以上となるように多段のパイロット噴射を行ったときのエンジン回転速度の変化をモデルで示している。ここで、ケース1が基本発明の場合、ケース2が基本発明に対する参考例の場合、ケース3が本発明の第1実施形態の場合の各タイミングチャートである。 Next, the present invention improves the basic invention. This will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows the multistage so that the value obtained by differentiating the amount of heat generated by the entire multistage pilot injection with the crank angle is equal to or greater than a predetermined value when the glow plug 31 is energized and during cold start under conditions of low outside air temperature. The model shows the change in engine speed when pilot injection is performed. Here, when the case 1 is a basic invention, the case 2 is a reference example for the basic invention, and the case 3 is a timing chart in the case of the first embodiment of the present invention.
図9では、冷間始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化に着目し、冷間始動直後の所定の期間(「始動初期期間」という。)と、その後の所定の期間(「始動後期期間」という。)との2つの期間に大雑把に分けている。図9において、t1を始動開始タイミングとし、t2よりt3までの期間が始動初期期間、t3よりt4までの期間が始動後期期間であるとする。なお、図9右側の各枠内には多段のパイロット噴射及びメイン噴射のパターンを示している。ここでも、図3と同様に、多段の各パイロット噴射及びメイン噴射の燃料量Q1、Q4、Q5、Q7を高さの相違で表し、高さが高いほど噴射量(燃料量)が多いことを意味している。 In FIG. 9, paying attention to the change in the combustion state in the cylinder from the cold start, a predetermined period immediately after the cold start (referred to as “starting initial period”) and a predetermined period thereafter (“starting late period”). This is roughly divided into two periods. In FIG. 9, it is assumed that t1 is a start start timing, a period from t2 to t3 is an initial start period, and a period from t3 to t4 is a late start period. In addition, in each frame on the right side of FIG. 9, patterns of multistage pilot injection and main injection are shown. Here, as in FIG. 3, the fuel amounts Q1, Q4, Q5, and Q7 of each of the multistage pilot injections and main injections are represented by different heights, and the higher the height, the larger the injection amount (fuel amount). I mean.
さて、初回のパイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率を2回目、3回目の各パイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定している点は、3つのケースで共通である。 The ratio of the first pilot injection amount to the total pilot injection amount is set to be larger than the ratio of the second and third pilot injection amounts to the total pilot injection amount, which is common to the three cases. .
まず、ケース1は基本発明そのものである。図9右側の最上段の枠内に示したように、このときの初回、2回目、3回目の各パイロット噴射量をQ4、Q5、Q5、メイン噴射量をQ1とする(図3の最下段も参照)。ケース1では、t2よりt3までの始動初期期間でエンジン回転速度の変動が小さくなって好ましい結果が得られている。しかしながら、よくみると、始動初期期間の直後のt3よりt4までの始動後期期間においては、エンジン回転速度の変動がt2よりt3までの始動初期期間より却って大きくなることを本発明者が初めて見い出したのである。 First, Case 1 is the basic invention itself. As shown in the uppermost frame on the right side of FIG. 9, the first, second, and third pilot injection amounts at this time are Q4, Q5, Q5, and the main injection amount is Q1 (the lowermost stage in FIG. 3). See also). In case 1, a favorable result is obtained because the fluctuation of the engine speed becomes small in the initial start period from t2 to t3. However, if you look closely, the inventor found for the first time that in the late start period from t3 immediately after the start initial period to t4, the engine speed fluctuates more than the start initial period from t2 to t3. It is.
次に、ケース2は、図9右側の第2段目の枠内に示したように、2回目、3回目の各パイロット噴射量を、ケース1の2回目、3回目の各パイロット噴射量Q5より少ないQ7(Q7<Q5)としてみたものである。ケース2では、確かにt3よりt4までの始動後期期間でエンジン回転速度の変動がケース1より小さくなったのであるが、今度はt2よりt3までの始動初期期間においてエンジン回転速度の変動がケース1より却って大きくなっている。 Next, in the case 2, as shown in the second frame on the right side of FIG. 9, the second and third pilot injection amounts are set as the second and third pilot injection amounts Q5 in the case 1, respectively. This is considered as less Q7 (Q7 <Q5). In case 2, the fluctuation of the engine speed is certainly smaller than that in case 1 in the late start period from t3 to t4, but this time the fluctuation of the engine speed is in case 1 in the initial start period from t2 to t3. On the contrary, it is getting bigger.
次に、ケース3は、図9右側の第3段目の枠内に示したように、2回目、3回目の各パイロット噴射量として、t2よりt3までの始動初期期間でQ5を、t3よりt4までの始動後期期間でQ7を与えてみたものである。ケース3では、t2よりt3までの始動初期期間においてエンジン回転速度の変動がケース2より小さくなり、かつt3よりt4までの始動後期期間においてエンジン回転速度の変動がケース1より小さくなっている。つまり、t2よりt3までの始動初期期間においてエンジン回転速度の変動がケース1と同じとなり、かつt3よりt4までの始動後期期間においてエンジン回転速度の変動がケース2と同じとなり、ケース1とケース2のよいところを採ったものとなっている。 Next, in case 3, as shown in the third frame on the right side of FIG. 9, the second and third pilot injection amounts are Q5 in the initial startup period from t2 to t3, from t3. Q7 is given in the late period of starting up to t4. In case 3, the engine speed fluctuation is smaller than that in case 2 in the initial start period from t2 to t3, and the engine speed fluctuation is smaller than in case 1 in the late start period from t3 to t4. That is, in the initial startup period from t2 to t3, the fluctuation of the engine rotation speed is the same as in case 1, and in the late startup period from t3 to t4, the fluctuation of the engine rotation speed is the same as in case 2. It has become a good point of.
次に、図9の3つのケースを本発明者が解析したところ、極低温下の燃焼に関して以下が推察されることとなった。すなわち、t2よりt3までの始動初期期間(始動直後)では、シリンダ内温度が低く燃料の蒸発が悪いのであるから、ケース1の基本発明を採用することで、グロープラグと蒸発燃料の接触確率を高めると共に、グロープラグ近傍の当量比を高めることが好ましい。図10は、ケース1、ケース2について極低温下の条件でエンジンを始動したときに、始動初期期間での熱発生率がどうなるかを計測したタイミングチャート(実験結果)である。図10より、始動初期期間においては2回目、3回目の各パイロット噴射量が相対的に多いケース1のほうが熱発生率が高い。これによってケース1のほうが始動初期期間において2回目、3回目の各パイロット噴射量が相対的に少ないケース2よりエンジン回転速度が安定することが確かめられた。 Next, when the inventor analyzed the three cases of FIG. 9, the following was inferred regarding combustion at extremely low temperatures. That is, in the initial startup period from t2 to t3 (immediately after startup), the temperature in the cylinder is low and fuel evaporation is poor. Therefore, by adopting the basic invention of case 1, the contact probability between the glow plug and the evaporated fuel is increased. It is preferable to increase the equivalent ratio in the vicinity of the glow plug. FIG. 10 is a timing chart (experimental result) for measuring the heat generation rate in the initial startup period when the engine is started under extremely low temperature conditions for Case 1 and Case 2. From FIG. 10, in the initial startup period, the heat generation rate is higher in case 1 in which the second and third pilot injection amounts are relatively large. As a result, it was confirmed that the engine speed was more stable in case 1 than in case 2 in which the pilot injection amounts for the second and third pilot injections were relatively small in the initial startup period.
次に、t3よりt4までの始動後期期間になると、シリンダの周囲が暖まってくるために燃料噴霧の霧化が比較的促進し、着火が続きシリンダ内環境が改善されることとなる。このため、始動後期期間においても、ケース1のように2回目、3回目の各パイロット噴射量として始動初期期間と同じ量を供給するのだと、2回目、3回目の各パイロット噴射量が始動後期期間で過多となり、グロープラグ31の温度を却って低下させてしまう。これによってシリンダ内の燃焼が不安定になると考えられる。 Next, in the late start period from t3 to t4, the periphery of the cylinder is warmed, so that the atomization of the fuel spray is relatively accelerated, and ignition continues and the environment in the cylinder is improved. For this reason, even in the late start period, if the same amount as the initial pilot period is supplied as the second and third pilot injection amounts as in Case 1, the second and third pilot injection amounts are started. It becomes excessive in the latter period, and the temperature of the glow plug 31 is decreased instead. This is considered to cause unstable combustion in the cylinder.
一方、2回目、3回目の各パイロット噴射量をケース1より少なくしたケース2では、始動後期期間で2回目、3回目の各パイロット噴射量が過多とならず、グロープラグ31の温度の低下を抑制しつつグロープラグ近傍の当量比が確保されていると考えられる。図11は、ケース1、ケース2について図10と同じ条件でエンジンを始動したときに、始動後期期間での熱発生率がどうなるかを計測したタイミングチャート(実験結果)である。図11より、始動後期期間においては2回目、3回目の各パイロット噴射量が相対的に少ないケース2のほうが熱発生率が高い。これによってケース2のほうが始動後期期間において2回目、3回目の各パイロット噴射量が相対的に多いケース1よりエンジン回転速度が安定することが確かめられた。 On the other hand, in the case 2 in which the second and third pilot injection amounts are smaller than those in the case 1, the second and third pilot injection amounts are not excessive in the late start period, and the temperature of the glow plug 31 is reduced. It is considered that the equivalent ratio in the vicinity of the glow plug is secured while being suppressed. FIG. 11 is a timing chart (experimental result) for measuring the heat generation rate in the late start period when the engine is started under the same conditions as in FIG. 10 for case 1 and case 2. From FIG. 11, the heat generation rate is higher in case 2 in which the pilot injection amounts for the second and third times are relatively small in the late start period. As a result, it was confirmed that the engine rotation speed of case 2 was more stable than case 1 in which the pilot injection amounts of the second and third times were relatively large in the late start period.
このように、基本発明は始動初期期間を専ら対象としていたので、始動後期期間になると、シリンダ内の燃焼状態が変化して始動初期期間とは異なることについてまでは考慮していなかったわけである。 In this way, the basic invention is exclusively intended for the initial start period, so that it has not taken into account that the combustion state in the cylinder changes and is different from the initial start period in the late start period.
ケース3は本発明の第1実施形態の場合である。ケース3では、燃料が蒸発しにくい始動初期期間において蒸発燃料とグロープラグとの接触確率を増やすため基本発明と同じに2回目、3回目の各パイロット噴射量を相対的に多いQ5とする。そして、ある程度燃料が蒸発する環境になる始動後期期間になると、燃料でグロープラグを冷やさないよう、2回目、3回目の各パイロット噴射量を相対的に少ないQ7とする。すなわち、2回目、3回目の各パイロット噴射量を始動からのシリンダ内の状態変化に応じてQ5からQ7へと減量するのである。これによって、始動初期期間だけでなく始動後期期間においてもアイドル回転速度の変動を抑制することができた。 Case 3 is the case of the first embodiment of the present invention. In case 3, in order to increase the contact probability between the evaporated fuel and the glow plug in the initial startup period in which the fuel is difficult to evaporate, the second and third pilot injection amounts are set to Q5 which is relatively large as in the basic invention. Then, in the late start period in which the fuel evaporates to some extent, the second and third pilot injection amounts are set to a relatively small Q7 so that the glow plug is not cooled by the fuel. That is, the second and third pilot injection amounts are decreased from Q5 to Q7 in accordance with the state change in the cylinder from the start. As a result, fluctuations in the idle rotation speed can be suppressed not only in the initial start period but also in the late start period.
図9では、始動からの異なるタイミングでシリンダ内の燃焼状態が違うことを明確にするため、始動初期期間と始動後期期間の2つに分けて説明した。実際には、シリンダ内の燃焼状態は、図9に示したように始動初期期間から始動後期期間へと段階的に変化するのでなく、始動からの経過時間と共に連続的に変化する。この冷間始動から連続的に変化してゆくシリンダ内の燃焼状態は、エンジン冷却水の温度上昇によって知り得る。これは、冷間時にエンジン冷却水は外気と同じ温度にあるところ、始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化を受けて、エンジン冷却水が温度上昇していくためである。 In FIG. 9, in order to clarify that the combustion state in the cylinder is different at different timings from the start, the description is divided into two parts, an initial start period and a late start period. Actually, the combustion state in the cylinder does not change stepwise from the initial start period to the late start period as shown in FIG. 9, but continuously changes with the elapsed time from the start. The combustion state in the cylinder continuously changing from this cold start can be known by the temperature rise of the engine cooling water. This is because when the engine cooling water is at the same temperature as the outside air when it is cold, the temperature of the engine cooling water rises due to a change in the combustion state in the cylinder from the start.
そこで、本発明の第1実施形態では、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、2回目、3回目の各パイロット噴射量(初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量)を冷間始動からの冷却水の温度上昇(エンジンの温度上昇)に応じて減量する。 Therefore, in the first embodiment of the present invention, when the glow plug 31 is energized and during cold start under a low outside air temperature condition, the second and third pilot injection amounts (the initial pilot injection and the main injection (Injection amount of pilot injection executed in the meantime) is reduced according to the temperature rise of the cooling water from the cold start (engine temperature rise).
エンジンコントローラ21で実行されるこの制御を図12のフローチャートを参照して説明する。 This control executed by the engine controller 21 will be described with reference to the flowchart of FIG.
図12のフローはメイン噴射量及び3回の各パイロット噴射量を算出するためのもので、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングで一度だけ実行する。つまり、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングを噴射量算出タイミングとし、各気筒を区別することなく各気筒の噴射量算出タイミングになる毎に図12のフローを実行する。 The flow of FIG. 12 is for calculating the main injection amount and each of the three pilot injection amounts, and is executed only once at a timing before a predetermined crank angle from the initial pilot injection timing at the time of the current fuel injection. That is, the flow before the first pilot injection timing at the time of the current fuel injection is set as the injection amount calculation timing, and the flow of FIG. 12 is performed every time the injection amount calculation timing of each cylinder is reached without distinguishing each cylinder. Execute.
ステップ1ではアクセルセンサ22により検出されるアクセル開度APO、クランク角センサ23により検出されるエンジン回転速度Ne[rpm]、水温センサ33により検出される冷却水温Tw[℃]、外気温センサ32により検出される外気温Ta[℃]を読み込む。 In step 1, the accelerator opening APO detected by the accelerator sensor 22, the engine rotational speed Ne [rpm] detected by the crank angle sensor 23, the cooling water temperature Tw [° C.] detected by the water temperature sensor 33, and the outside air temperature sensor 32. The detected outside air temperature Ta [° C.] is read.
ステップ2では、アクセル開度APO、エンジン回転速度Ne、冷却水温Twに基づいて総燃料噴射量Qtotal[mm3/st.]を算出する。例えばアイドル状態であれば目標アイドル回転速度を予め定めており、この目標アイドル回転速度が得られるように総燃料噴射量Qtotalが予め定められている。総燃料噴射量Qtotalで目標アイドル回転速度が得られなくても、アイドル回転速度のフィードバック制御を採用することで、目標アイドル回転速度が得られる。 In Step 2, based on the accelerator opening APO, the engine speed Ne, and the coolant temperature Tw, the total fuel injection amount Qtotal [mm 3 / st. ] Is calculated. For example, in the idle state, the target idle rotation speed is determined in advance, and the total fuel injection amount Qtotal is determined in advance so as to obtain this target idle rotation speed. Even if the target idle rotation speed cannot be obtained with the total fuel injection amount Qtotal, the target idle rotation speed can be obtained by employing feedback control of the idle rotation speed.
ステップ3〜6では次の条件〔1〕〜〔4〕が全て成立するか否かをみて、全て成立するときにステップ7、8以降に進み、一つでも成立しないときにはステップ9、10に進む。 In steps 3 to 6, it is determined whether or not all of the following conditions [1] to [4] are satisfied. If all of the conditions are satisfied, the process proceeds to steps 7 and 8 and if not, the process proceeds to steps 9 and 10. .
〔1〕グロープラグ31への通電中であること。 [1] The glow plug 31 is being energized.
〔2〕外気温Taが0℃以下であること。 [2] The outside temperature Ta is 0 ° C. or lower.
〔3〕アイドル状態(アクセル開度がゼロ)であること。 [3] It is in an idle state (the accelerator opening is zero).
〔4〕冷却水温Twが暖機完了判定温度Twth[℃]未満であること。 [4] The cooling water temperature Tw is lower than the warm-up completion determination temperature Twth [° C.].
上記〔1〕でグロープラグ31を通電させる期間は、エンジンの冷間始動時から例えば数10秒といった短い時間だけである。グロープラグ31への通電中に限ってステップ4以降に進む。上記〔1〕を条件とするのは、低圧縮化したディーゼルエンジンでの極低温時(つまりグロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時)にグロープラグ31の有する燃料の着火源としての機能を有効に使うためである。 The period during which the glow plug 31 is energized in [1] is only a short time such as several tens of seconds from the cold start of the engine. Only when the glow plug 31 is energized, the process proceeds to step 4 and subsequent steps. The condition [1] is that the fuel possessed by the glow plug 31 at a very low temperature in a low-compressed diesel engine (that is, when the glow plug 31 is energized and during a cold start under a low outside air temperature condition). This is to effectively use the function as an ignition source.
上記〔2〕を条件とするのは、外気温Taが0℃以下である低外気温の条件で燃焼の不安定が生じるためである。上記〔3〕を条件とするのは、アイドル状態で最も燃焼が不安定となるためである。上記〔4〕を条件とするのは、冷却水温Twが暖機完了判定温度Twth未満であるエンジンの冷間時にシリンダ内の燃焼が不安定となるためである。 The reason for the condition [2] is that combustion instability occurs under conditions of low outside air temperature where the outside air temperature Ta is 0 ° C. or lower. The reason for the above [3] is that combustion is most unstable in the idle state. The condition [4] is that the combustion in the cylinder becomes unstable when the engine is cold when the coolant temperature Tw is lower than the warm-up completion determination temperature Twth.
上記〔1〕〜〔4〕の条件が全て成立するときに進むステップ7では、冷却水温から図13、図14、図15を内容とするテーブルを検索することにより、初回、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi1、Qpi2、Qpi3[mm3/st.]を算出する。まず、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3は、図14、図15に示したように冷却水温Twが低くなるほど多くなる値である。これは、極低温になるほど燃料噴霧が気化しにくくなるので、その分多く燃料を噴射し、燃料噴霧がグロープラグ31に接触する確率を大きくする必要があるためである。また、図14、図15において、所定温度Tw1から暖機完了判定温度Twthまでの温度領域で2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3を一定値としている。 In Step 7 which is proceeded when the above conditions [1] to [4] are all satisfied, the first, second and third times are searched by searching the tables having the contents shown in FIGS. 13, 14 and 15 from the cooling water temperature. Pilot injection amounts Qpi1, Qpi2, Qpi3 [mm 3 / st. ] Is calculated. First, the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 are values that increase as the coolant temperature Tw decreases, as shown in FIGS. This is because the fuel spray becomes harder to vaporize as the temperature becomes extremely low, so that it is necessary to inject more fuel and increase the probability that the fuel spray contacts the glow plug 31. 14 and 15, the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 are set to constant values in the temperature region from the predetermined temperature Tw1 to the warm-up completion determination temperature Twth.
ここで、図12ステップ7の操作は冷却水温Twが暖機完了判定温度Twth以上となるまで繰り返し行われる。冷却水温Twは冷間始動前は外気温と一致しており、始動後には始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化を受け、暖機完了判定温度Twthに向かって徐々に上昇してゆく。このため、図14、図15においては、始動後に矢印の向きに冷却水温Twが移行するので、これに合わせて2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3が減少していくこととなる。 Here, the operation of Step 7 in FIG. 12 is repeated until the cooling water temperature Tw becomes equal to or higher than the warm-up completion determination temperature Twth. The cooling water temperature Tw coincides with the outside air temperature before the cold start, and after the start, the change in the combustion state in the cylinder from the start is received, and gradually increases toward the warm-up completion determination temperature Twth. For this reason, in FIGS. 14 and 15, since the coolant temperature Tw shifts in the direction of the arrow after the start, the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 decrease accordingly. .
次に、初回のパイロット噴射量Qpi1の特性は基本発明と同じでかまわない。たとえば、初回のパイロット噴射量Qpi1は、図13に示したように、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3の特性と同様とする。なお、初回のパイロット噴射量Qpi1は、一点鎖線で示したように冷却水温Twに関係なく一定値としてもかまわない。 Next, the characteristics of the initial pilot injection amount Qpi1 may be the same as in the basic invention. For example, the first pilot injection amount Qpi1 is the same as the characteristics of the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 as shown in FIG. Note that the initial pilot injection amount Qpi1 may be a constant value regardless of the cooling water temperature Tw, as indicated by a one-dot chain line.
さらに、同じ冷却水温Twのとき、初回のパイロット噴射量Qpi1のほうが、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3よりも大きくなるように設定している。言い換えると、初回のパイロット噴射量Qpi1の総パイロット噴射量に占める比率を残りの各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定している。この点も基本発明と同じである。本実施形態ではさらに、2回目のパイロット噴射量Qpi2と3回目のパイロット噴射量Qpi3を等しくする。このときには算出した2回目のパイロット噴射量Qpi2をそのまま3回目のパイロット噴射量Qpi3とすればよいので、図15の特性を省略することができる。 Further, at the same cooling water temperature Tw, the first pilot injection amount Qpi1 is set to be larger than the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3. In other words, the ratio of the initial pilot injection amount Qpi1 to the total pilot injection amount is set larger than the ratio of the remaining pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 to the total pilot injection amount. This is also the same as the basic invention. In the present embodiment, the second pilot injection amount Qpi2 is made equal to the third pilot injection amount Qpi3. At this time, the calculated second pilot injection amount Qpi2 may be used as it is as the third pilot injection amount Qpi3, so that the characteristics of FIG. 15 can be omitted.
このようにして定まる3つの各パイロット噴射量は、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値D以上となるように適合している(図4参照)。この点も基本発明と同じである。 Each of the three pilot injection amounts determined in this way has a value obtained by differentiating the amount of heat generated by the entire multistage pilot injection by the crank angle when the glow plug 31 is energized and during cold start under a low outside air temperature condition. It adapts so that it may become more than predetermined fixed value D (refer to Drawing 4). This is also the same as the basic invention.
ステップ8では、総燃料噴射量Qtotalから総パイロット噴射量(Qpi1+Qpi2+Qpi3)を差し引くことにより、つまり次式によりメイン噴射量Qmain[mm3/st.]を算出する。 In step 8, by subtracting the total pilot injection amount (Qpi1 + Qpi2 + Qpi3) from the total fuel injection amount Qtotal, that is, the main injection amount Qmain [mm 3 / st. ] Is calculated.
Qmain=Qtotal−(Qpi1+Qpi2+Qpi3)…(1)
(1)式右辺第2項の総パイロット噴射量(Qpi1+Qpi2+Qpi3)は、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、メイン噴射量Qmainより多くなることがある。
Qmain = Qtotal− (Qpi1 + Qpi2 + Qpi3) (1)
The total pilot injection amount (Qpi1 + Qpi2 + Qpi3) in the second term on the right side of the equation (1) may be larger than the main injection amount Qmain when the glow plug 31 is energized and during cold start under a low outside air temperature condition.
一方、上記〔1〕〜〔4〕の条件の全てが成立しないときに進むステップ9では、初回、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi1、Qpi2、Qpi3をゼロ[mm3/st.]に設定する。ステップ10では、総燃料噴射量Qtotalをそのままメイン噴射量Qmain[mm3/st.]とする。 On the other hand, in step 9 which proceeds when all of the above conditions [1] to [4] are not satisfied, the pilot injection amounts Qpi1, Qpi2, and Qpi3 for the first time, the second time, and the third time are set to zero [mm 3 / st. ] Is set. In step 10, the total fuel injection amount Qtotal is directly used as the main injection amount Qmain [mm 3 / st. ].
本実施形態では、ステップ7で2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi1、Qpi2を始動からの冷却水の温度上昇に応じて減量したが、これに限られるものでない。たとえば2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi1、Qpi2を始動からのエンジン潤滑油(オイル)の温度上昇に応じて減量するようにしてもかまわない。 In the present embodiment, the second and third pilot injection amounts Qpi1 and Qpi2 are decreased in step 7 in accordance with the temperature rise of the cooling water from the start, but the present invention is not limited to this. For example, the second and third pilot injection amounts Qpi1, Qpi2 may be reduced in accordance with the temperature rise of engine lubricating oil (oil) from the start.
ステップ11では、算出したメイン噴射量Qmain、初回、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi1、Qpi2、Qpi3をレジスタに出力する。あるいはQmain、Qpi1、Qpi2、Qpi3をメモリに保存しておく。 In step 11, the calculated main injection amount Qmain and the first, second, and third pilot injection amounts Qpi1, Qpi2, and Qpi3 are output to a register. Alternatively, Qmain, Qpi1, Qpi2, and Qpi3 are stored in the memory.
初回のパイロット噴射、2回目のパイロット噴射、3回目のパイロット噴射、メイン噴射の各噴射時期(図3でいうIT1、IT2、IT4、TI5)は予め定めている。図示しないフローでは、初回のパイロット噴射、2回目のパイロット噴射、3回目のパイロット噴射、メイン噴射の各時期となったときQpi1、Qpi2、Qpi3、Qmainの各噴射量がシリンダ内に間欠的に供給されるように燃料噴射弁9を多段で開く。 Each injection timing (IT1, IT2, IT4, TI5 in FIG. 3) of the first pilot injection, the second pilot injection, the third pilot injection, and the main injection is predetermined. In the flow (not shown), the injection amounts of Qpi1, Qpi2, Qpi3, and Qmain are intermittently supplied into the cylinder at the first pilot injection, the second pilot injection, the third pilot injection, and the main injection. Thus, the fuel injection valve 9 is opened in multiple stages.
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。 Here, the effect of this embodiment is demonstrated.
本実施形態によれば、冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグ31と、複数の噴孔のうちの一つがグロープラグ31を指向する燃料噴射弁9(直噴燃料噴射弁)を有し、メイン噴射に先立って少なくとも2回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置6とを備え、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3(初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量)を冷間始動からの冷却水の温度上昇や始動からのエンジン潤滑油の温度上昇(冷間始動からのエンジンの温度上昇)に応じて減量するので(図12のステップ3〜7、図14、図15参照)、冷間始動直後からのシリンダ内の温度変化に基づいた適切なパイロット噴射を実行できる。これによって、始動初期期間に限らず始動後期期間においてもシリンダ内の燃焼が改善することから、冷間始動後の運転性が良好となり、白煙も低減できる。 According to the present embodiment, the glow plug 31 that heats the gas in the cylinder at the time of cold start and the fuel injection valve 9 (direct injection fuel injection valve) in which one of the plurality of injection holes faces the glow plug 31 are provided. And a common rail fuel injection device 6 capable of performing at least two pilot injections prior to the main injection, and the second, third, when the glow plug 31 is energized and during a cold start under a low outside air temperature condition. Each pilot injection amount Qpi2, Qpi3 (injection amount of pilot injection executed between the first pilot injection and main injection) is set to the temperature rise of the cooling water from the cold start or the temperature of the engine lubricating oil from the start. Since the amount is reduced according to the rise (engine temperature rise from the cold start) (see steps 3 to 7, FIG. 14 and FIG. 15 in FIG. 12), it is based on the temperature change in the cylinder immediately after the cold start. There were able to execute the appropriate pilot injection. As a result, combustion in the cylinder is improved not only in the initial start period but also in the late start period, so that the operability after the cold start is improved and white smoke can be reduced.
本実施形態によれば、エンジンコントローラ21が、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値(dQpilot/dθ)が予め定まる所定値D以上となるように複数のパイロット噴射を行う際のパイロット噴射の回数及びパイロット噴射の各噴射量を決定するので(図12のステップ3〜6、7、8参照)、着火時のグロープラグ31温度の低下を防止しつつグロープラグ31近傍の当量比を高く維持することが可能となり、シリンダ内の燃焼が不安定となる、低外気温条件での冷間始動時にシリンダ内の燃焼を安定させることができる。 According to the present embodiment, when the engine controller 21 is energized to the glow plug 31 and is cold-started under a low outside air temperature condition, the value (dQpilot / Since the number of pilot injections and the amount of each pilot injection are determined so that dθ) is equal to or greater than a predetermined value D determined in advance (see steps 3 to 6, 7, and 8 in FIG. 12). It is possible to maintain a high equivalence ratio in the vicinity of the glow plug 31 while preventing a decrease in the temperature of the glow plug 31 at the time of ignition, and during a cold start under a low outside air temperature condition in which combustion in the cylinder becomes unstable Combustion in the cylinder can be stabilized.
本実施形態によれば、パイロット噴射を初回のパイロット噴射とこれに続く残りのパイロット噴射とで構成される2回以上とし、初回パイロット噴射量比率(初回のパイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率)を残りパイロット噴射量比率(残りの各パイロット噴射量の総パイロット噴射量に占める比率)より大きく設定するので、パイロット噴射の2回以上の多段化により燃料の気化を促進してグロープラグ31近傍の当量比を高め、初回パイロット噴射量比率増大及び残りパイロット噴射量比率減少によりメイン噴射直前でのグロープラグ31からの熱の吸収を低減してグロープラグ31温度の低下を抑制できる。グロープラグ31近傍の当量比、グロープラグ31温度を高く保つことが可能となり着火を安定させることができる。 According to the present embodiment, the pilot injection is performed twice or more, which is composed of the initial pilot injection and the remaining pilot injection following this, and the initial pilot injection amount ratio (occupies the total pilot injection amount of the initial pilot injection amount) Ratio) is set to be larger than the remaining pilot injection amount ratio (ratio of the remaining pilot injection amount to the total pilot injection amount), so that fuel vaporization is promoted by the multi-stage pilot injection twice or more, so that the glow plug 31 By increasing the equivalence ratio in the vicinity and increasing the initial pilot injection amount ratio and decreasing the remaining pilot injection amount ratio, it is possible to reduce the heat absorption from the glow plug 31 immediately before the main injection and suppress the decrease in the temperature of the glow plug 31. The equivalence ratio in the vicinity of the glow plug 31 and the glow plug 31 temperature can be kept high, and the ignition can be stabilized.
(第2実施形態)
図16のフローは第2実施形態のメイン噴射量及び3回の各パイロット噴射量を算出するためのもので、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングで一度だけ実行する。つまり、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングを噴射量算出タイミングとし、各気筒を区別することなく各気筒の噴射量算出タイミングになる毎に図16のフローを実行する。第1実施形態の図12のフローと同一部分には同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
The flow of FIG. 16 is for calculating the main injection amount and the three pilot injection amounts of the second embodiment, and once at a timing before a predetermined crank angle from the initial pilot injection timing at the time of the current fuel injection. Just run. In other words, the timing of the predetermined crank angle before the initial pilot injection timing at the time of the current fuel injection is set as the injection amount calculation timing, and each time the injection amount calculation timing of each cylinder is reached without distinguishing each cylinder, the flow of FIG. Execute. The same parts as those in the flow of FIG.
第1実施形態は、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3を冷間始動からの冷却水の温度上昇や冷間始動からのエンジン潤滑油の温度上昇に応じて減量した。ここで、冷間始動からの冷却水や潤滑油の温度上昇は冷間始動からのエンジンの温度上昇を代表させるものであった。一方、第2実施形態は、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3をエンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTに応じて減量する。この始動後燃焼サイクル数COUNTも冷間始動からのエンジンの温度上昇を代表させるものである。 In the first embodiment, the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 are reduced in accordance with the temperature rise of the cooling water from the cold start and the temperature rise of the engine lubricating oil from the cold start. Here, the temperature rise of the cooling water and the lubricating oil since the cold start is representative of the temperature rise of the engine since the cold start. On the other hand, in the second embodiment, the pilot injection amounts Qpi2, Qpi3 for the second time and the third time are reduced according to the number of combustion cycles after starting the engine COUNT. This post-starting combustion cycle number COUNT is also representative of the temperature rise of the engine since the cold start.
第1実施形態と相違する部分を主に説明すると、ステップ21でエンジン回転速度Neとゼロを比較する。エンジン回転速度Neがゼロであるときには始動前であると判断しステップ22に進み、初期化するためエンジンの始動後燃焼サイクル数COUNT=0とする。 The difference from the first embodiment will be mainly described. In step 21, the engine rotational speed Ne is compared with zero. When the engine speed Ne is zero, it is determined that the engine has not been started, and the routine proceeds to step 22 where the number of combustion cycles after starting the engine is set to COUNT = 0 for initialization.
ステップ21でエンジン回転速度Neがゼロでないときには始動が開始されたと判断しステップ23に進み、エンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTをインクリメントすることにより、つまり次式により始動後燃焼サイクル数COUNT[−]を算出する。 If the engine speed Ne is not zero in step 21, it is determined that the engine has started, and the process proceeds to step 23, where the number of combustion cycles after starting the engine COUNT is incremented, that is, the number of combustion cycles after starting COUNT [-] according to the following equation. Is calculated.
COUNT=COUNTz+1 …(2)
ただし、COUNTz:COUNTの前回値、
始動の開始後にはステップ21で続けてNe≠0となるので、ステップ23に進み、ステップ23の操作を繰り返す。これによってエンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTが徐々に増えてゆく。
COUNT = COUNTz + 1 (2)
However, COUNTz: the previous value of COUNT,
Since Ne ≠ 0 continues in step 21 after starting is started, the process proceeds to step 23 and the operation in step 23 is repeated. This gradually increases the number of combustion cycles COUNT after starting the engine.
上記〔1〕〜〔4〕の条件が全て成立するときにはステップ24に進む。ステップ24では、エンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTから図17、図18、図19を内容とするテーブルを検索することにより、初回、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi1、Qpi2、Qpi3[mm3/st.]を算出する。まず、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3は、図18、図19に示したように、エンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTが小さいほど多くなる値である。これは、エンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTが小さいほど冷却水温Twが低いことを表し、極低温になるほど燃料噴霧が気化しにくくなるので、その分多く燃料を噴射し、燃料噴霧がグロープラグ31に接触する確率を大きくする必要があるためである。また、図14、図15において、所定始動後燃焼サイクル数COUNT1から暖機完了判定温度に相当する始動後暖機完了判定燃焼サイクル数COUNTthまでの始動後燃焼サイクル数領域で2回目、3回目の各パイロット噴射量を一定値としている。 When all the conditions [1] to [4] are satisfied, the process proceeds to step 24. In step 24, the first, second, and third pilot injection amounts Qpi1, Qpi2, Qpi3 [are searched by searching the tables having the contents shown in FIGS. 17, 18, and 19 from the number of combustion cycles after starting the engine COUNT. mm 3 / st. ] Is calculated. First, as shown in FIGS. 18 and 19, the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 are values that increase as the number of combustion cycles after starting the engine COUNT decreases. This means that the smaller the number of combustion cycles after starting the engine COUNT, the lower the coolant temperature Tw. The lower the temperature becomes, the less the fuel spray is vaporized, so that more fuel is injected. This is because it is necessary to increase the probability of touching. 14 and 15, the second and third times in the post-startup combustion cycle number region from the predetermined post-startup combustion cycle number COUNT1 to the post-startup warm-up completion determination combustion cycle number COUNTth corresponding to the warm-up completion determination temperature. Each pilot injection amount is a constant value.
ここで、図16ステップ24の操作は冷却水温Twが暖機完了判定温度Twth以上となるまで繰り返し行われる。冷却水温Twは冷間始動前は外気温と一致しており、始動後には始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化を受け、暖機完了判定温度Twthに向かって徐々に上昇してゆく。この冷却水の温度上昇に合わせてエンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTが増加してゆく。このため、図18、図19においては、始動後に矢印の向きにエンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTが移行するので、これに合わせて2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3が減少していくこととなる。 Here, the operation of step 24 in FIG. 16 is repeated until the cooling water temperature Tw becomes equal to or higher than the warm-up completion determination temperature Twth. The cooling water temperature Tw coincides with the outside air temperature before the cold start, and after the start, the change in the combustion state in the cylinder from the start is received, and gradually increases toward the warm-up completion determination temperature Twth. The number of combustion cycles COUNT after starting the engine increases as the temperature of the cooling water rises. For this reason, in FIGS. 18 and 19, the number of combustion cycles after engine startup COUNT shifts in the direction of the arrow after startup, and accordingly, the second and third pilot injection amounts Qpi 2 and Qpi 3 decrease accordingly. It will be followed.
次に、初回のパイロット噴射量Qpi1の特性は基本発明と同じでかまわない。たとえば、初回のパイロット噴射量Qpi1は、図17に示したように、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3の特性と同様とする。なお、初回のパイロット噴射量Qpi1は、一点鎖線で示したようにエンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTに関係なく一定値としてもかまわない。 Next, the characteristics of the initial pilot injection amount Qpi1 may be the same as in the basic invention. For example, the first pilot injection amount Qpi1 is the same as the characteristics of the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 as shown in FIG. Note that the initial pilot injection amount Qpi1 may be a constant value regardless of the number of combustion cycles after starting the engine COUNT, as indicated by the one-dot chain line.
さらに、同じ始動後燃焼サイクル数COUNTのとき、初回のパイロット噴射量Qpi1のほうが、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3よりも大きくなるように設定している。言い換えると、初回のパイロット噴射量Qpi1の総パイロット噴射量に占める比率を残りの各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定している。この点も基本発明と同じである。第2実施形態ではさらに、2回目のパイロット噴射量Qpi2と3回目のパイロット噴射量Qpi3を等しくする。このときには算出した2回目のパイロット噴射量Qpi2をそのまま3回目のパイロット噴射量Qpi3とすればよいので、図19の特性を省略することができる。 Further, at the same post-startup combustion cycle number COUNT, the initial pilot injection amount Qpi1 is set to be larger than the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3. In other words, the ratio of the initial pilot injection amount Qpi1 to the total pilot injection amount is set larger than the ratio of the remaining pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 to the total pilot injection amount. This is also the same as the basic invention. In the second embodiment, the second pilot injection amount Qpi2 is made equal to the third pilot injection amount Qpi3. At this time, since the calculated second pilot injection amount Qpi2 may be used as it is as the third pilot injection amount Qpi3, the characteristics of FIG. 19 can be omitted.
このようにして定まる3つの各パイロット噴射量は、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値D以上となるように適合している(図4参照)。この点も基本発明と同じである。 Each of the three pilot injection amounts determined in this way has a value obtained by differentiating the amount of heat generated by the entire multistage pilot injection by the crank angle when the glow plug 31 is energized and during cold start under a low outside air temperature condition. It adapts so that it may become more than predetermined fixed value D (refer to Drawing 4). This is also the same as the basic invention.
第2実施形態では、エンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTを計測しているが、この場合に限られない。たとえば、図16ステップ22でエンジンの始動後経過時間Timeをゼロに初期設定し、ステップ23で次式によりエンジンの始動後経過時間Timeを算出する。 In the second embodiment, the number of combustion cycles COUNT after starting the engine is measured, but this is not a limitation. For example, the elapsed time after starting the engine is initially set to zero at step 22 in FIG. 16, and the elapsed time after starting the engine is calculated at step 23 by the following equation.
Time=Timez+ΔT …(3)
ただし、Timez:imeの前回値、
ΔT:図16のルーチンの実行時間間隔、
そして、図16ステップ24でこの始動後経過時間Timeから図17、図18、図19と同様の内容のテーブルを検索することにより、初回、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi1、Qpi2、Qpi3を算出するようにしてもかまわない。
Time = Timez + ΔT (3)
However, Timez: the previous value of ime,
ΔT: execution time interval of the routine of FIG.
Then, by searching a table having the same contents as those in FIGS. 17, 18, and 19 from the post-start elapsed time Time in step 24 of FIG. 16, the first, second, and third pilot injection amounts Qpi1, Qpi2, Qpi3 may be calculated.
第2実施形態によれば、冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグ31と、複数の噴孔のうちの一つがグロープラグ31を指向する燃料噴射弁9(直噴燃料噴射弁)を有し、メイン噴射に先立って少なくとも2回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置6とを備え、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、2回目、3回目のパイロット噴射量Qpi2、Qpi3(初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量)をエンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTやエンジンの始動後経過時間Time(冷間始動からのエンジンの温度上昇に相当)に応じて減量するので(図16のステップ3〜6、24、図18、図19参照)、第1実施形態と同様の作用効果を生じる。すなわち、冷間始動直後からのシリンダ内の温度変化に基づいた適切なパイロット噴射を実行でき、これによって、始動初期期間に限らず始動後期期間においてもシリンダ内の燃焼が改善することから、冷間始動後の運転性が良好となり、白煙も低減できる。 According to the second embodiment, the glow plug 31 that heats the gas in the cylinder during cold start, and the fuel injection valve 9 (direct injection fuel injection valve) in which one of the plurality of injection holes faces the glow plug 31. And a common rail fuel injection device 6 capable of performing pilot injection at least twice prior to main injection, and the second time at the time of energizing the glow plug 31 and cold starting at low outside air temperature conditions, The third pilot injection amount Qpi2, Qpi3 (injection amount of pilot injection executed between the first pilot injection and the main injection) is set to the number of combustion cycles COUNT after engine startup and the elapsed time Time after engine startup (cold). (Corresponding to the engine temperature rise from the start) (see steps 3 to 6, 24, FIG. 18 and FIG. 19 in FIG. 16). Produce the effect. That is, appropriate pilot injection based on the temperature change in the cylinder immediately after the cold start can be executed, thereby improving the combustion in the cylinder not only in the initial start period but also in the late start period. The drivability after startup is good and white smoke can be reduced.
(第3実施形態)
図20のフローは第3実施形態のメイン噴射量及び3回の各パイロット噴射量を算出するためのもので、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングで一度だけ実行する。つまり、今回の燃料噴射時における初回のパイロット噴射時期よりも所定クランク角前のタイミングを噴射量算出タイミングとし、各気筒を区別することなく各気筒の噴射量算出タイミングになる毎に図16のフローを実行する。第2実施形態の図16のフローと同一部分には同一の符号を付している。
(Third embodiment)
The flow of FIG. 20 is for calculating the main injection amount and the three pilot injection amounts of the third embodiment, and is once at a timing before a predetermined crank angle from the initial pilot injection timing at the time of the current fuel injection. Just run. In other words, the timing of the predetermined crank angle before the initial pilot injection timing at the time of the current fuel injection is set as the injection amount calculation timing, and each time the injection amount calculation timing of each cylinder is reached without distinguishing each cylinder, the flow of FIG. Execute. The same parts as those in the flow of FIG. 16 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals.
第2実施形態は、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3をエンジンの始動後燃焼サイクル数COUNTやエンジンの始動後時間Timeに応じて減量した。一方、第3実施形態は、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3をエンジンの始動後積算燃料噴射量IntQに応じて減量する。この始動後積算燃料量IntQも冷間始動からのエンジンの温度上昇を代表させるものである。 In the second embodiment, the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 are reduced according to the number of combustion cycles after starting the engine COUNT and the time after starting the engine Time. On the other hand, in the third embodiment, the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 are reduced according to the integrated fuel injection amount IntQ after the engine is started. The integrated fuel amount IntQ after start-up is also representative of the engine temperature rise from the cold start.
第2実施形態と相違する部分を主に説明すると、ステップ31で最初の気筒判別信号が入力したか否かをみる。最初の気筒判別信号が入力したときには始動が開始されたばかりであると判断しステップ32に進み、初期化するためエンジンの始動後積算燃料噴射量IntQ=0とする。 The difference from the second embodiment will be mainly described. In step 31, it is determined whether or not the first cylinder discrimination signal is input. When the first cylinder discrimination signal is inputted, it is judged that the engine has just started, and the routine proceeds to step 32, where the integrated fuel injection amount IntQ = 0 after the engine is started for initialization.
ステップ31で最初の気筒判別信号が入力したときでない、つまり2番目以降の気筒判別に移っていると判断する。このときにはステップ33に進み、始動後積算燃料噴射量の前回値であるIntQzに総燃料噴射量の前回値であるQtotalzを加算することにより、つまり次式によりエンジンの始動後積算燃料噴射量IntQ[mm3/st.]を算出する。 In step 31, it is determined that the first cylinder discrimination signal is not inputted, that is, the second and subsequent cylinder discrimination is started. At this time, the routine proceeds to step 33, where Qtotalz which is the previous value of the total fuel injection amount is added to IntQz which is the previous value of the accumulated fuel injection amount after starting, that is, the accumulated fuel injection amount IntQ [ mm 3 / st. ] Is calculated.
IntQ=IntQz+Qtotalz …(4)
ただし、IntQz:IntQの前回値、
Qtotalz:Qtotalの前回値、
最初の気筒判別信号の入力後にはステップ31で続けて最初の気筒判別信号の入力直後でないと判定されるので、ステップ33に進み、ステップ33の操作を繰り返す。これによってエンジンの始動後積算燃料噴射量IntQが徐々に増えてゆく。
IntQ = IntQz + Qtotalz (4)
Where IntQz: the previous value of IntQ,
Qtotalz: the previous value of Qtotal,
After the input of the first cylinder determination signal, it is determined not to be immediately after the input of the first cylinder determination signal after step 31. Therefore, the process proceeds to step 33, and the operation of step 33 is repeated. As a result, the integrated fuel injection amount IntQ gradually increases after the engine is started.
上記〔1〕〜〔4〕の条件が全て成立するときにはステップ34に進む。ステップ34では、エンジンの始動後積算燃料噴射量IntQから図21、図22、図23を内容とするテーブルを検索することにより、初回、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi1、Qpi2、Qpi3[mm3/st.]を算出する。まず、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3は、図22、図23に示したように、エンジンの始動後積算燃料噴射量IntQが小さいほど多くなる値である。これは、エンジンの始動後積算燃料噴射量IntQが小さいほど冷却水温Twが低いことを表し、極低温になるほど燃料噴霧が気化しにくくなるので、その分多く燃料を噴射し、燃料噴霧がグロープラグ31に接触する確率を大きくする必要があるためである。また、図22、図23において、所定始動後積算燃料噴射量IntQ1から暖機完了判定温度に相当する暖機完了判定始動後積算燃料噴射量IntQthまでの始動後積算燃料噴射量領域で2回目、3回目の各パイロット噴射量Qを一定値としている。 When all the conditions [1] to [4] are satisfied, the process proceeds to step 34. In step 34, the first, second, and third pilot injection amounts Qpi1, Qpi2, Qpi3 are searched by searching a table having the contents shown in FIGS. 21, 22, and 23 from the accumulated fuel injection amount IntQ after starting the engine. [Mm 3 / st. ] Is calculated. First, as shown in FIGS. 22 and 23, the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 are values that increase as the integrated fuel injection amount IntQ after the engine starts decreases. This means that the smaller the integrated fuel injection amount IntQ after starting the engine, the lower the coolant temperature Tw, and the lower the temperature becomes, the more difficult the fuel spray is to vaporize. This is because the probability of touching 31 needs to be increased. 22 and 23, the second time in the post-startup integrated fuel injection amount region from the predetermined post-startup integrated fuel injection amount IntQ1 to the warmup completion determination post-startup integrated fuel injection amount IntQth corresponding to the warmup completion determination temperature. The third pilot injection amount Q is a constant value.
ここで、図20ステップ34の操作は冷却水温Twが暖機完了判定温度Twth以上となるまで繰り返し行われる。冷却水温Twは冷間始動前は外気温と一致しており、始動後には始動からのシリンダ内の燃焼状態の変化を受け、暖機完了判定温度Twthに向かって徐々に上昇してゆく。この冷却水の温度上昇に合わせてエンジンの始動後積算燃料噴射量IntQが増加してゆく。このため、図18、図19においては、始動後に矢印の向きにエンジンの始動後積算燃料噴射量IntQが移行するので、これに合わせて2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3が減少していくこととなる。 Here, the operation of step 34 in FIG. 20 is repeated until the cooling water temperature Tw becomes equal to or higher than the warm-up completion determination temperature Twth. The cooling water temperature Tw coincides with the outside air temperature before the cold start, and after the start, the change in the combustion state in the cylinder from the start is received, and gradually increases toward the warm-up completion determination temperature Twth. The integrated fuel injection amount IntQ increases after the engine starts in accordance with the temperature rise of the cooling water. For this reason, in FIGS. 18 and 19, since the integrated fuel injection amount IntQ after the engine starts is shifted in the direction of the arrow after the start, the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 decrease accordingly. It will be done.
次に、初回のパイロット噴射量Qpi1の特性は基本発明と同じでかまわない。たとえば、初回のパイロット噴射量Qpi1は、図21に示したように、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3の特性と同様とする。なお、初回のパイロット噴射量Qpi1は、一点鎖線で示したようにエンジンの始動後積算燃料噴射量IntQに関係なく一定値としてもかまわない。 Next, the characteristics of the initial pilot injection amount Qpi1 may be the same as in the basic invention. For example, the first pilot injection amount Qpi1 is the same as the characteristics of the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 as shown in FIG. Note that the initial pilot injection amount Qpi1 may be a constant value regardless of the integrated fuel injection amount IntQ after the engine is started, as indicated by a one-dot chain line.
さらに、同じ始動後積算燃料噴射量IntQのとき、初回のパイロット噴射量Qpi1のほうが、2回目、3回目の各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3よりも大きくなるように設定している。言い換えると、初回のパイロット噴射量Qpi1の総パイロット噴射量に占める比率を残りの各パイロット噴射量Qpi2、Qpi3の総パイロット噴射量に占める比率より大きく設定している。この点も基本発明と同じである。第3実施形態ではさらに、2回目のパイロット噴射量Qpi2と3回目のパイロット噴射量Qpi3を等しくする。このときには算出した2回目のパイロット噴射量Qpi2をそのまま3回目のパイロット噴射量Qpi3とすればよいので、図23の特性を省略することができる。 Further, at the same post-startup integrated fuel injection amount IntQ, the initial pilot injection amount Qpi1 is set to be larger than the second and third pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3. In other words, the ratio of the initial pilot injection amount Qpi1 to the total pilot injection amount is set larger than the ratio of the remaining pilot injection amounts Qpi2 and Qpi3 to the total pilot injection amount. This is also the same as the basic invention. In the third embodiment, the second pilot injection amount Qpi2 is made equal to the third pilot injection amount Qpi3. At this time, the calculated second pilot injection amount Qpi2 may be used as it is as the third pilot injection amount Qpi3, so that the characteristics of FIG. 23 can be omitted.
このようにして定まる3つの各パイロット噴射量は、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、多段のパイロット噴射全体による熱発生量をクランク角で微分した値が予め定まる所定値D以上となるように適合している(図4参照)。この点も基本発明と同じである。 Each of the three pilot injection amounts determined in this way has a value obtained by differentiating the amount of heat generated by the entire multistage pilot injection by the crank angle when the glow plug 31 is energized and during cold start under a low outside air temperature condition. It adapts so that it may become more than predetermined fixed value D (refer to Drawing 4). This is also the same as the basic invention.
第3実施形態によれば、冷間始動時にシリンダ内のガスを加熱するグロープラグ31と、複数の噴孔のうちの一つがグロープラグ31を指向する燃料噴射弁9(直噴燃料噴射弁)を有し、メイン噴射に先立って少なくとも2回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置6とを備え、グロープラグ31への通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、2回目、3回目のパイロット噴射量Qpi2、Qpi3(初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量)をエンジンの始動後積算燃料噴射量IntQ(冷間始動からのエンジンの温度上昇に相当)に応じて減量するので(図20のステップ3〜6、34、図22、図23参照)、第2実施形態と同様の作用効果を生じる。すなわち、冷間始動直後からのシリンダ内の温度変化に基づいた適切なパイロット噴射を実行でき、これによって、始動初期期間に限らず始動後期期間においてもシリンダ内の燃焼が改善することから、冷間始動後の運転性が良好となり、白煙も低減できる。 According to the third embodiment, the glow plug 31 that heats the gas in the cylinder at the time of cold start, and the fuel injection valve 9 (direct injection fuel injection valve) in which one of the plurality of injection holes faces the glow plug 31. And a common rail fuel injection device 6 capable of performing pilot injection at least twice prior to main injection, and the second time at the time of energizing the glow plug 31 and cold starting at low outside air temperature conditions, The third pilot injection amount Qpi2, Qpi3 (the injection amount of the pilot injection executed between the first pilot injection and the main injection) is the integrated fuel injection amount IntQ (the engine temperature increase from the cold start) (Refer to steps 3 to 6, 34, FIG. 22 and FIG. 23 in FIG. 20), the same effect as in the second embodiment is produced. That is, appropriate pilot injection based on the temperature change in the cylinder immediately after the cold start can be executed, thereby improving the combustion in the cylinder not only in the initial start period but also in the late start period. The drivability after startup is good and white smoke can be reduced.
1 エンジン
6 コモンレール燃料噴射装置
9 燃料噴射弁(直噴燃料噴射弁)
21 エンジンコントローラ
23 クランク角センサ(角速度検出手段)
31 グロープラグ
33 水温センサ
1 Engine 6 Common Rail Fuel Injection Device 9 Fuel Injection Valve (Direct Injection Fuel Injection Valve)
21 Engine controller 23 Crank angle sensor (angular velocity detection means)
31 Glow plug 33 Water temperature sensor
Claims (8)
複数の噴孔のうちの一つが前記グロープラグを指向する直噴燃料噴射弁を有し、メイン噴射に先立って少なくとも2回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置とを備え、
前記グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、前記冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて大きくなる回転変動に対し、初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量を前記冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて、当該回転変動を抑制する側に減量することを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。 A glow plug that heats the gas in the cylinder during cold start;
A common rail fuel injection device having one direct injection fuel injection valve directed to the glow plug and capable of performing at least two pilot injections prior to the main injection;
When the glow plug is energized and during a cold start under a low outside air temperature condition, between the first pilot injection and the main injection, the rotational fluctuation increases as the engine temperature rises from the cold start. A control device for a diesel engine, wherein an injection amount of pilot injection to be executed is reduced to a side to suppress the rotational fluctuation in accordance with an increase in engine temperature from the cold start.
複数の噴孔のうちの一つが前記グロープラグを指向する直噴燃料噴射弁を有し、メイン噴射に先立って少なくとも2回のパイロット噴射を行い得るコモンレール式燃料噴射装置とを備え、
前記グロープラグへの通電時かつ低外気温条件での冷間始動時に、前記冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて大きくなる回転変動に対し、初回のパイロット噴射とメイン噴射との間に実行されるパイロット噴射の噴射量を前記冷間始動からのエンジンの温度上昇に応じて、当該回転変動を抑制する側に減量することを特徴とするディーゼルエンジンの制御方法。 A glow plug that heats the gas in the cylinder during cold start;
A common rail fuel injection device having one direct injection fuel injection valve directed to the glow plug and capable of performing at least two pilot injections prior to the main injection;
When the glow plug is energized and during a cold start under a low outside air temperature condition, between the first pilot injection and the main injection, the rotational fluctuation increases as the engine temperature rises from the cold start. A control method for a diesel engine, characterized in that an injection amount of pilot injection to be executed is reduced to a side to suppress the rotation fluctuation in accordance with an increase in engine temperature since the cold start.
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