JP6477619B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮着火式の内燃機関に適用される制御装置に関する。 The present invention relates to a control device applied to a compression ignition type internal combustion engine.
車両等に搭載される内燃機関として、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた圧縮着火式の内燃機関が知られている。圧縮着火式の内燃機関においては、機関出力に寄与するタイミングで燃料噴射弁から燃料を噴射(以下、「メイン噴射」と称する)させる直前に、メイン噴射より少ない量の燃料を燃料噴射弁から噴射(以下、「プレ噴射」と称する)させることにより、メイン噴射される燃料の着火遅れ期間を短くする技術が知られている。 As an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like, a compression ignition type internal combustion engine having a fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder is known. In a compression ignition type internal combustion engine, an amount of fuel smaller than that of main injection is injected from the fuel injection valve immediately before fuel is injected from the fuel injection valve (hereinafter referred to as “main injection”) at a timing that contributes to engine output. (Hereinafter referred to as “pre-injection”) to shorten the ignition delay period of the main injected fuel is known.
上記したように、メイン噴射の直前にプレ噴射が行われる内燃機関において、気筒内の圧力(以下、「筒内圧」と称する)のクランク角に対する二階微分値(以下、「二次変化率」と称する)のピーク値と、そのピーク値が発生するタイミングとに基づいて、プレ噴射の燃料噴射量や噴射時期をフィードバック制御する技術も提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 As described above, in an internal combustion engine in which pre-injection is performed immediately before main injection, the second-order differential value (hereinafter referred to as “secondary change rate”) with respect to the crank angle of the pressure in the cylinder (hereinafter referred to as “in-cylinder pressure”). A technique for feedback-controlling the fuel injection amount and the injection timing of the pre-injection based on the peak value and the timing at which the peak value occurs has also been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、上記した従来の技術では、プレ噴射された燃料の燃焼に起因して筒内圧の二次変化率が所定の基準値(燃料噴射弁から気筒内へ燃料が噴射されない場合(気筒内で燃料が燃焼されない場合)であって、且つ燃料噴射弁から気筒内へ燃料が噴射されないこと以外の運転状態が同一である場合における、筒内圧の二次変化率)より大きくなる期間(以下、「プレ変動期間」と称する)と、メイン噴射された燃料の燃焼に起因して筒内圧の二次変化率が前記所定の基準値より大きくなる期間(以下、「メイン変動期間」と称する)との間隔(以下、「変動間隔」と称する)について考慮されていないため、前記変動間隔が大きくなる可能性がある。ここで、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、前記変動間隔が大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなるという知見を得た。よって、前記変動間隔が大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる可能性がある。 By the way, in the conventional technique described above, the secondary change rate of the in-cylinder pressure due to the combustion of the pre-injected fuel is a predetermined reference value (when the fuel is not injected from the fuel injection valve into the cylinder (the fuel in the cylinder (Secondary change rate of in-cylinder pressure) when the operating state is the same except that fuel is not injected from the fuel injection valve into the cylinder) (hereinafter referred to as “pre-combustion”). And the period during which the secondary change rate of the in-cylinder pressure is greater than the predetermined reference value due to the combustion of the fuel injected by the main injection (hereinafter referred to as “main fluctuation period”). (Hereinafter, referred to as “variation interval”) is not taken into consideration, and thus the variation interval may be increased. Here, as a result of intensive experiments and verifications by the inventor of the present application, it was found that the noise level of the combustion noise increases as the fluctuation interval increases. Therefore, if the fluctuation interval increases, the noise level of the combustion noise may increase.
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、メイン噴射の直前にプレ噴射が行われる内燃機関において、燃焼騒音の騒音レベルを下げることにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to reduce the noise level of combustion noise in an internal combustion engine in which pre-injection is performed immediately before main injection.
本発明は、上記した課題を解決するために、以下のような手段を採用した。すなわち、本発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた圧縮着火式の内燃機関に適用される制御装置であって、且つメイン噴射の直前に燃料噴射弁からプレ噴射を行わせる制御装置である。そして、前記制御装置は、上記した変動間隔が所定値以下となるように、プレ噴射を実行するようにした。 The present invention employs the following means in order to solve the above-described problems. That is, the present invention is a control device applied to a compression ignition type internal combustion engine having a fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder, and performs pre-injection from the fuel injection valve immediately before main injection. It is a control device. And the said control apparatus performed pre-injection so that the above-mentioned fluctuation | variation space | interval might become below a predetermined value.
詳細には、本発明は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた圧縮着火式の内燃機関に適用される制御装置である。この制御装置は、内燃機関の出力に寄与するタイミング
で燃料噴射弁から燃料を噴射させるためのメイン噴射と、メイン噴射より少ない量の燃料をメイン噴射より早い時期に燃料噴射弁から噴射させるためのプレ噴射を実行する。その際、前記制御装置は、内燃機関の筒内圧をクランク角により二階微分した値である二次変化率がプレ噴射された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間であるプレ変動期間と、前記二次変化率がメイン噴射された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間であるメイン変動期間と、の間隔である変動間隔が内燃機関の各運転状態において所定値以下となるように定められた、プレ噴射の実行時期(以下、「プレ噴射時期」と称する)に従って、プレ噴射を実行する。
Specifically, the present invention is a control device applied to a compression ignition type internal combustion engine having a fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder. The control device is configured to inject fuel from the fuel injection valve at a timing that contributes to the output of the internal combustion engine, and to inject a smaller amount of fuel from the fuel injection valve at a time earlier than the main injection. Perform pre-injection. At that time, the control device is a pre-prevention period in which the secondary change rate, which is a value obtained by second-order differentiation of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine with respect to the crank angle, is larger than a predetermined reference value due to combustion of the pre-injected fuel. In each operating state of the internal combustion engine, there is a fluctuation interval that is an interval between the fluctuation period and the main fluctuation period in which the secondary change rate is larger than a predetermined reference value due to combustion of the fuel injected by the main injection. Pre-injection is executed in accordance with the pre-injection execution time (hereinafter referred to as “pre-injection time”) determined to be equal to or less than a predetermined value.
ここでいう「所定の基準値」は、前述したように、燃料噴射弁から気筒内へ燃料が噴射されない場合(気筒内で燃料の燃焼が発生しない場合)であって、且つ燃料噴射弁から気筒内へ燃料が噴射されないこと以外の運転状態(例えば、吸入空気量、機関回転速度、冷却水温度、クランク角等)が同一である場合における二次変化率である。このような所定の基準値は、内燃機関の運転状態毎に予め求めておくものとする。 The “predetermined reference value” here is the case where fuel is not injected into the cylinder from the fuel injection valve as described above (when no fuel combustion occurs in the cylinder), and from the fuel injection valve to the cylinder. This is the secondary change rate when the operating state (for example, intake air amount, engine rotational speed, coolant temperature, crank angle, etc.) other than that the fuel is not injected into the engine is the same. Such a predetermined reference value is obtained in advance for each operating state of the internal combustion engine.
本願発明者は、前述したように、鋭意の実験及び検証を行った結果、前記プレ変動期間と前記メイン変動期間との間隔である変動間隔が大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなるという知見を得た。これは、筒内圧の二次変化率は、燃焼騒音の高周波成分との相関が高いため、前記変動間隔が大きくなると、高周波の燃焼騒音が二回に分かれて発生し、それによって燃焼騒音の騒音レベルが大きくなると推測される。 As described above, the inventor of the present application has found that the noise level of the combustion noise increases as the fluctuation interval, which is the interval between the pre-variation period and the main fluctuation period, increases as a result of intensive experiments and verifications. Got. This is because the secondary change rate of the in-cylinder pressure has a high correlation with the high-frequency component of the combustion noise, so when the fluctuation interval increases, the high-frequency combustion noise is generated in two parts, thereby causing the noise of the combustion noise. The level is estimated to increase.
上記した知見によれば、前記変動間隔を小さくすることで、燃焼騒音の騒音レベルを小さくすることができる。そこで、本発明では、前記変動間隔が所定値以下となるプレ噴射時期を、内燃機関の運転状態毎に定めておき、それらプレ噴射時期と内燃機関の運転状態との関係をマップや演算モデル等の形態で制御装置に記憶させておくものとする。その際のプレ噴射時期は、メイン噴射の実行時期(以下、「メイン噴射時期」と称する)を基準として定められるものとする。すなわち、プレ噴射の終了時期とメイン噴射の開始時期との時間間隔が一定となるように定められるものとする。そして、制御装置は、上記したように定められたプレ噴射時期に従って、燃料噴射弁からのプレ噴射を実行する。ここでいう「所定値」は、変動間隔が該所定値より大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが予め想定された許容範囲を超えると考えられる値であり、予め実験やシミュレーション等の結果に基づいて定められる値である。 According to the above knowledge, the noise level of the combustion noise can be reduced by reducing the fluctuation interval. Therefore, in the present invention, the pre-injection timing at which the fluctuation interval is equal to or less than the predetermined value is determined for each operation state of the internal combustion engine, and the relationship between the pre-injection timing and the operation state of the internal combustion engine is determined by a map, a calculation model, or the like. It shall be memorize | stored in a control apparatus with the form. The pre-injection timing at that time is determined based on the execution time of the main injection (hereinafter referred to as “main injection time”). That is, the time interval between the end timing of the pre-injection and the start timing of the main injection is determined to be constant. And a control apparatus performs the pre-injection from a fuel injection valve according to the pre-injection time defined as mentioned above. The “predetermined value” here is a value that is considered that the noise level of the combustion noise exceeds a presumed allowable range when the fluctuation interval becomes larger than the predetermined value. Based on the results of experiments, simulations, and the like in advance. It is a defined value.
上記したように、変動間隔が所定値以下となるように定められたプレ噴射時期に従ってプレ噴射が実行されると、燃焼騒音の騒音レベルを許容範囲に抑えることができる。 As described above, when the pre-injection is executed according to the pre-injection timing determined so that the fluctuation interval is equal to or less than the predetermined value, the noise level of the combustion noise can be suppressed to an allowable range.
なお、プレ噴射の実行時における気筒内の温度(筒内温度)がプレ噴射時期を定める際に想定された温度からずれたり、内燃機関の吸気ポート等にデポジットが堆積すること等に起因する吸気特性の変化が生じたり、又は燃料噴射弁の経時変化による燃料噴射特性の変化等が生じたりすると、上記したように定められたプレ噴射時期に従ってプレ噴射が実行されても、実際の変動間隔が所定値より大きくなる可能性がある。 Note that the intake air caused by the temperature in the cylinder (in-cylinder temperature) at the time of execution of pre-injection deviating from the temperature assumed when the pre-injection time is determined, or deposits are accumulated in the intake ports of the internal combustion engine. If a change in characteristics occurs, or a change in fuel injection characteristics due to changes in the fuel injection valve over time occurs, even if pre-injection is executed according to the pre-injection timing determined as described above, the actual fluctuation interval will be There is a possibility of becoming larger than a predetermined value.
そこで、本発明の制御装置を適用する内燃機関は、内燃機関の筒内圧を検出するための筒内圧センサを備えるようにしてもよい。そして、制御装置は、筒内圧センサの検出値に基づいて、実際の筒内圧の二次変化率である実二次変化率を演算する演算手段と、演算手段により算出される実二次変化率に基づいて、実際の変動間隔が所定値以下であるか否かを判別する判別手段と、判別手段によって実際の変動間隔が所定値より大きいと判定された場合に、次サイクル以降におけるプレ噴射の実行時期(プレ噴射時期)を遅角方向へ補正するための噴射時期フィードバック制御を実行するフィードバック手段と、を備えるようにしてもよい。 Therefore, the internal combustion engine to which the control device of the present invention is applied may be provided with an in-cylinder pressure sensor for detecting the in-cylinder pressure of the internal combustion engine. Then, the control device calculates an actual secondary change rate, which is an actual secondary change rate of the in-cylinder pressure, based on a detection value of the in-cylinder pressure sensor, and an actual secondary change rate calculated by the calculation unit. And determining means for determining whether or not the actual fluctuation interval is less than or equal to a predetermined value, and when the determination means determines that the actual fluctuation interval is greater than the predetermined value, Feedback means for executing injection timing feedback control for correcting the execution timing (pre-injection timing) in the retard direction may be provided.
上記したような噴射時期フィードバック制御が実行されると、筒内温度等が想定された温度からずれたり、吸気特性や燃料噴射特性の変化等の経時変化が生じたりすることに起因して、実際の変動間隔が所定値より大きくなる事態が発生した場合に、次サイクル以降におけるプレ噴射時期が遅角方向へ補正されることになる。その場合、プレ噴射された燃料が着火及び燃焼する時期とメイン噴射された燃料が着火及び燃焼する時期とが近づくため、それに伴ってプレ変動期間とメイン変動期間とが近づくことになる。その結果、実際の変動間隔を所定値以下にすること、又は所定値に近づけることができる。 When the injection timing feedback control as described above is executed, the in-cylinder temperature or the like deviates from the assumed temperature, or changes over time such as changes in intake characteristics or fuel injection characteristics occur. When a situation occurs in which the fluctuation interval becomes larger than a predetermined value, the pre-injection timing after the next cycle is corrected in the retarding direction. In that case, since the time when the pre-injected fuel is ignited and burned approaches the time when the main injected fuel is ignited and combusted, the pre-variation period and the main fluctuation period become closer accordingly. As a result, the actual fluctuation interval can be set to a predetermined value or less, or can be close to a predetermined value.
なお、フィードバック手段は、上記したようにマップ又は演算モデル等の形態で制御装置に記憶されているプレ噴射時期のうち、判別手段によって実際の変動間隔が所定値より大きいと判定されたときの運転状態に対応するプレ噴射時期のみを補正してもよい。また、フィードバック手段は、上記したマップ又は演算モデル等から導出されるプレ噴射時期を、内燃機関の運転状態にかかわらずに一律に補正してもよい。 Note that the feedback means is operated when the determination means determines that the actual fluctuation interval is larger than the predetermined value, among the pre-injection timings stored in the control device in the form of a map or a calculation model as described above. Only the pre-injection timing corresponding to the state may be corrected. Further, the feedback means may uniformly correct the pre-injection timing derived from the above-described map or calculation model regardless of the operating state of the internal combustion engine.
ところで、上記したような燃料噴射特性の経時変化等が生じた場合は、燃料噴射弁から実際にプレ噴射される燃料量(以下、「プレ噴射量」と称する)が目標プレ噴射量からずれる可能性がある。また、内燃機関が複数の気筒を有する場合には、各気筒の燃料噴射弁から燃料噴射が実行される度に、コモンレール等のデリバリパイプ内に圧力変動が発生する。このようにデリバリパイプ内の圧力変動が発生すると、燃料噴射弁に作用する燃料圧力がその時々で相違する。そのため、上記した噴射時期フィードバック制御が実行されることによってプレ噴射時期が補正されると、補正前のプレ噴射時期に燃料噴射弁へ作用する燃料圧力と、補正後のプレ噴射時期に燃料噴射弁へ作用する燃料圧力とが相違する可能性がある。そのような場合は、補正後のプレ噴射時期に燃料噴射弁から実際に噴射される燃料量が目標プレ噴射量からずれる可能性がある。 By the way, when the fuel injection characteristic changes with time as described above, the amount of fuel actually pre-injected from the fuel injection valve (hereinafter referred to as “pre-injection amount”) may deviate from the target pre-injection amount. There is sex. Further, when the internal combustion engine has a plurality of cylinders, a pressure fluctuation occurs in a delivery pipe such as a common rail every time fuel injection is performed from the fuel injection valve of each cylinder. Thus, when the pressure fluctuation in the delivery pipe occurs, the fuel pressure acting on the fuel injection valve varies from time to time. Therefore, when the pre-injection timing is corrected by executing the injection timing feedback control described above, the fuel pressure acting on the fuel injection valve at the pre-injection pre-injection timing and the fuel injection valve at the corrected pre-injection timing There is a possibility that the fuel pressure acting on In such a case, the fuel amount actually injected from the fuel injection valve at the corrected pre-injection timing may deviate from the target pre-injection amount.
上記したような種々の理由によって、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量からずれると、たとえ実際の変動間隔が所定値以下になっていても、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる可能性がある。例えば、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量より多くなると、前記プレ変動期間における実二次変化率の最大値が大きくなるため、プレ噴射された燃料が燃焼した際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる。一方、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量より少なくなると、プレ噴射された燃料が燃焼した際に形成される熱場が小さくなる。そのため、メイン噴射期間の初期に燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が前記熱場を利用して速やかに着火及び燃焼するものの、残りの燃料の着火遅れ期間が長くなって、その後に燃料噴射弁から噴射される燃料とともに一斉に燃焼する可能性がある。その場合、前記メイン変動期間における実二次変化率の最大値が大きくなるため、メイン噴射された燃料が燃焼した際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる。 For various reasons as described above, if the actual pre-injection amount deviates from the target pre-injection amount, the noise level of the combustion noise may increase even if the actual fluctuation interval is less than or equal to the predetermined value. . For example, if the actual pre-injection amount becomes larger than the target pre-injection amount, the maximum value of the actual secondary change rate during the pre-variation period increases, so that the noise of combustion noise generated when the pre-injected fuel burns The level increases. On the other hand, when the actual pre-injection amount becomes smaller than the target pre-injection amount, the heat field formed when the pre-injected fuel burns becomes small. Therefore, although a part of the fuel injected from the fuel injection valve at the beginning of the main injection period ignites and burns quickly using the heat field, the ignition delay period of the remaining fuel becomes longer, and the fuel is There is a possibility of burning all together with the fuel injected from the injection valve. In this case, since the maximum value of the actual secondary change rate during the main fluctuation period is increased, the noise level of the combustion noise generated when the main injected fuel is burned is increased.
ここで、実際のプレ噴射量は、プレ変動期間における実二次変化率の最大値(ピーク値)と所定の基準値との差(以下、「最大変動量」と称する)に相関する。すなわち、実際のプレ噴射量が多くなるほど、最大変動量が大きくなる。 Here, the actual pre-injection amount correlates with the difference between the maximum value (peak value) of the actual secondary change rate during the pre-variation period and a predetermined reference value (hereinafter referred to as “maximum variation amount”). In other words, the maximum fluctuation amount increases as the actual pre-injection amount increases.
そこで、フィードバック手段は、噴射時期フィードバック制御に加え、プレ変動期間における実二次変化率の最大値と所定の基準値との差である最大変動量が目標変動量と一致するように、燃料噴射弁からプレ噴射される燃料量(プレ噴射量)をフィードバック制御するための噴射量フィードバック制御を実行してもよい。ここでいう「目標変動量」は、プレ噴射量の目標値に対応する最大変動量に相当する。 Therefore, in addition to the injection timing feedback control, the feedback means performs fuel injection so that the maximum fluctuation amount, which is the difference between the maximum value of the actual secondary change rate during the pre-variation period and the predetermined reference value, matches the target fluctuation amount. Injection amount feedback control for feedback control of the fuel amount pre-injected from the valve (pre-injection amount) may be executed. The “target fluctuation amount” here corresponds to the maximum fluctuation amount corresponding to the target value of the pre-injection amount.
上記したような噴射量フィードバック制御が実行されると、実際のプレ噴射量が目標値からずれる事態が発生しても、次サイクル以降における実際のプレ噴射量を目標値に一致
させ、又は次サイクル以降における実際のプレ噴射量を目標値に近づけることができる。その結果、燃焼騒音の騒音レベルをより確実に小さく抑えることができる。
When the injection amount feedback control as described above is executed, even if a situation occurs in which the actual pre-injection amount deviates from the target value, the actual pre-injection amount after the next cycle is made equal to the target value, or the next cycle The actual pre-injection amount thereafter can be brought close to the target value. As a result, the noise level of the combustion noise can be suppressed more reliably.
本発明によれば、メイン噴射の直前にプレ噴射が行われる内燃機関において、燃焼騒音の騒音レベルを下げることができる。 According to the present invention, in an internal combustion engine in which pre-injection is performed immediately before main injection, the noise level of combustion noise can be reduced.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、相対配置等は、特に記載がない限り発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
<実施形態1>
先ず、本発明の第1の実施形態について図1から図5に基づいて説明する。図1は、本発明を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、複数の気筒2を有する4ストローク・サイクルの圧縮着火式の内燃機関(ディーゼルエンジン)である。なお、図1においては、複数の気筒2のうち、1つの気筒2のみが図示されている。
<
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied. An
内燃機関1は、各気筒2内に摺動自在に嵌挿されたピストン3を備えている。内燃機関1は、各気筒2内のピストン3より上方に形成される燃焼室4へ吸気を導くための吸気ポート5と、燃焼室4内の既燃ガスを排出するための排気ポート6とを備えている。吸気ポート5は、吸気通路50と接続されている。排気ポート6は、排気通路60と接続されている。燃焼室4における吸気ポート5の開口端と排気ポート6の開口端は、吸気弁7と排
気弁8によって各々開閉される。
The
内燃機関1は、各気筒2の燃焼室4に燃料を噴射する燃料噴射弁9と、各気筒2内の圧力(筒内圧)を測定する筒内圧センサ10とを備えている。筒内圧センサ10は、全ての気筒2に設けられる必要はなく、少なくとも一つの気筒2に設けられていればよい。
The
内燃機関1は、該内燃機関1を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ11、図示しないクランクシャフトの回転位置を測定するクランクポジションセンサ12、図示しないアクセルペダルの操作量(アクセル開度)を測定するアクセルポジションセンサ13、内燃機関1の吸入空気量を測定するエアフローメータ14等の各種センサを搭載している。
The
このように構成された内燃機関1には、本発明に係わる「制御装置」としてのECU15が併設されている。ECU15は、CPU、ROM、RAM、バックアップRAM等から構成される電子制御ユニットである。ECU15には、前述した各種センサの測定値が入力されるようになっている。また、ECU15は、燃料噴射弁9等の各種機器と電気的に接続され、それらの各種機器を電気的に制御することが可能となっている。
The
本実施形態におけるECU15は、クランクポジションセンサ12の測定値から演算される機関回転速度、アクセルポジションセンサ13の測定値から演算される機関負荷、エアフローメータ14の測定値(吸入空気量)、及び水温センサ11の測定値(冷却水温度)等をパラメータとして、1サイクルあたりに燃料噴射弁9から噴射させる燃料量(目標燃料噴射量)、及び目標燃料噴射時期を演算し、それら目標燃料噴射量及び目標燃料噴射時期に従って燃料噴射弁9を制御する。
In the present embodiment, the
ここで、内燃機関1の出力に寄与するタイミング(例えば、圧縮行程上死点の近傍)で燃料噴射弁9から噴射(メイン噴射)される燃料の燃焼は、先ず燃料が空気と混合して可燃混合気を形成する期間(着火遅れ期間)、着火遅れ期間に形成された可燃混合気が着火及び燃焼する期間(予混合燃焼期間、又は爆発的燃焼期間)、爆発的燃焼期間の後も燃料噴射弁9から継続して噴射される燃料が空気と混合しながら燃焼する期間(拡散燃焼期間)を順次経て実現される。そして、メイン噴射される燃料量が比較的多く、且つ燃焼室4内の酸素濃度が比較的大きくなる運転領域では、着火遅れ期間中に形成される可燃混合気の量が多くなるため、爆発的燃焼期間において一斉に燃焼する燃料量が多くなる。その結果、NOXの発生量が多くなったり、又は燃焼騒音が大きくなったりするという問題がある。
Here, in the combustion of fuel injected from the fuel injection valve 9 (main injection) at a timing that contributes to the output of the internal combustion engine 1 (for example, near the top dead center of the compression stroke), the fuel is first mixed with air and combustible. The period during which the mixture is formed (ignition delay period), the period during which the combustible mixture formed during the ignition delay period ignites and burns (premix combustion period or explosive combustion period), and fuel injection after the explosive combustion period This is realized sequentially through a period (diffusion combustion period) in which fuel continuously injected from the valve 9 burns while being mixed with air. In an operation region where the amount of main injected fuel is relatively large and the oxygen concentration in the
上記した問題に対し、爆発的燃焼期間において一斉に燃焼する燃料量が多くなって、NOXの発生量が上限量を超えたり、およびまたは爆発的燃焼期間における燃焼騒音の騒音レベルが上限値を超えたりすると推定される運転領域(以下、「プレ噴射実行領域」と称する)では、メイン噴射より早い時期に、該メイン噴射より少ない量の燃料を燃料噴射弁9から噴射させるプレ噴射を実行する方法が考えられる。このような方法によれば、プレ噴射された燃料がメイン噴射の開始前に着火及び燃焼して熱場を形成するため、メイン噴射された燃料の着火遅れ期間が短くなる。その結果、上記した爆発的燃焼期間において一斉に燃焼する燃料量が少なくなるため、NOX発生量が上限量を超えること、及び燃焼騒音の騒音レベルが上限値を超えることを抑制することができる。 To problems described above, an increasing number of the amount of fuel burned simultaneously in explosive combustion period, or greater than the upper limit amount generation amount of NO X, and or noise level of combustion noise in the explosive combustion period is the upper limit value In an operation region estimated to exceed (hereinafter referred to as “pre-injection execution region”), pre-injection that causes fuel to be injected from the fuel injection valve 9 at a time earlier than the main injection is performed at an earlier time than the main injection. A method is conceivable. According to such a method, the pre-injected fuel is ignited and burned before the start of the main injection to form a heat field, so that the ignition delay period of the main injected fuel is shortened. As a result, since the amount of fuel to be combusted simultaneously in explosive combustion period as described above is reduced, the NO X generation amount exceeds the upper limit amount, and the noise level of combustion noise can be prevented from exceeding the upper limit value .
ここで、メイン噴射の直前にプレ噴射を実行する場合は、先ず、機関回転速度、機関負荷、吸入空気量、及び冷却水温度等をパラメータとして、総燃料噴射量が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適した総燃料噴射量との関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。次に、機
関回転速度や総燃料噴射量等をパラメータとして、燃料噴射弁9からメイン噴射される燃料量(以下、「メイン噴射量」と称する)が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適したメイン噴射量との関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。そして、機関回転速度やメイン噴射量等をパラメータとして、メイン噴射の実行時期(メイン噴射時期)が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適したメイン噴射時期との関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。なお、メイン噴射量は、上記したように、機関回転速度や総燃料噴射量をパラメータとして演算される。そのため、メイン噴射時期を演算する際のパラメータの1つとして、メイン噴射量の代わりに総燃料噴射量が用いられてもよい。また、機関回転速度や総燃料噴射量等をパラメータとして、燃料噴射弁9からプレ噴射される燃料量(プレ噴射量)が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適したプレ噴射量との関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。また、機関回転速度やプレ噴射量等をパラメータとして、プレ噴射の開始時期とメイン噴射の開始時期との間隔(以下、「噴射インターバル」と称する)が演算される。上記したパラメータにより特定される運転状態と、その運転状態に適した噴射インターバルとの関係は、実験やシミュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。なお、プレ噴射量は、上記したように、機関回転速度や総燃料噴射量をパラメータとして演算される。そのため、噴射インターバルを演算する際のパラメータの1つとして、プレ噴射量の代わりに総燃料噴射量が用いられてもよい。次に、噴射インターバルとメイン噴射時期とに基づいて、プレ噴射時期が設定される。具体的には、メイン噴射時期に比して噴射インターバルの分だけ早い時期を、プレ噴射時期に設定する。
Here, when the pre-injection is executed immediately before the main injection, first, the total fuel injection amount is calculated using the engine speed, the engine load, the intake air amount, the cooling water temperature, and the like as parameters. The relationship between the operating state specified by the parameters described above and the total fuel injection amount suitable for the operating state is determined in advance based on the results of experiments and simulations. Next, the amount of fuel injected from the fuel injection valve 9 (hereinafter referred to as “main injection amount”) is calculated using the engine speed, the total fuel injection amount, and the like as parameters. The relationship between the operating state specified by the parameters described above and the main injection amount suitable for the operating state is determined in advance based on the results of experiments and simulations. Then, the main injection execution timing (main injection timing) is calculated using the engine speed, the main injection amount, and the like as parameters. The relationship between the operating state specified by the above parameters and the main injection timing suitable for the operating state is determined in advance based on the results of experiments and simulations. The main injection amount is calculated using the engine speed and the total fuel injection amount as parameters as described above. Therefore, the total fuel injection amount may be used instead of the main injection amount as one of the parameters when calculating the main injection timing. Further, the amount of fuel pre-injected from the fuel injection valve 9 (pre-injection amount) is calculated using the engine speed, the total fuel injection amount, and the like as parameters. The relationship between the operating state specified by the above parameters and the pre-injection amount suitable for the operating state is determined in advance based on the results of experiments and simulations. Further, an interval between the pre-injection start timing and the main injection start timing (hereinafter referred to as “injection interval”) is calculated using the engine speed, the pre-injection amount, and the like as parameters. The relationship between the operating state specified by the above parameters and the injection interval suitable for the operating state is determined in advance based on the results of experiments and simulations. The pre-injection amount is calculated using the engine speed and the total fuel injection amount as parameters as described above. Therefore, the total fuel injection amount may be used instead of the pre-injection amount as one of the parameters when calculating the injection interval. Next, the pre-injection time is set based on the injection interval and the main injection time. Specifically, a time that is earlier than the main injection time by the injection interval is set as the pre-injection time.
ところで、上記した手順によって設定されるプレ噴射時期がメイン噴射時期に対して早すぎる場合(すなわち、噴射インターバルが大きすぎる場合)は、気筒2内の圧力(筒内圧)のクランク角に対する二階微分値(二次変化率)がプレ噴射された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間(プレ変動期間)と、筒内圧の二次変化率がメイン燃焼された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間(メイン変動期間)との間隔(変動間隔)が大きくなる。ここでいう「所定の基準値」は、燃料噴射弁9から気筒2内へ燃料が噴射されない場合(気筒2内で燃料の燃焼が発生しない場合)であって、且つ燃料噴射弁9から気筒2内へ燃料が噴射されないこと以外の運転状態(例えば、吸入空気量、機関回転速度、冷却水温度、クランク角等)が同一である場合における二次変化率である。
By the way, when the pre-injection time set by the above procedure is too early with respect to the main injection time (that is, when the injection interval is too large), the second-order differential value with respect to the crank angle of the pressure in the cylinder 2 (in-cylinder pressure). (Secondary change rate) due to the combustion of pre-injected fuel (pre-fluctuation period) and secondary change rate of in-cylinder pressure due to combustion of the main-burned fuel As a result, the interval (variation interval) with the period (main variation period) larger than the predetermined reference value increases. The “predetermined reference value” here is a case where fuel is not injected into the
本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、前述したように、前記プレ変動期間と前記メイン変動期間との間隔である変動間隔が大きくなると、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなるという知見を得た。この知見によれば、プレ噴射時期がメイン噴射時期に対して早すぎると、変動間隔が大きくなり、それに伴って燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる可能性がある。 As a result of the inventor's earnest experiment and verification, as described above, the knowledge that the noise level of combustion noise increases when the fluctuation interval, which is the interval between the pre-variation period and the main fluctuation period, increases. Obtained. According to this knowledge, if the pre-injection time is too early with respect to the main injection time, the fluctuation interval increases, and the noise level of the combustion noise may increase accordingly.
ここで、プレ噴射時期がメイン噴射時期に対して早すぎる場合(変動間隔が大きい場合)における、燃料噴射タイミングと、筒内圧のクランク角に対する二次変化率との推移を図2に示す。図2中の下段の図における一点鎖線は、上記した所定の基準値を示す。図2中のt1とt2との間の期間dpは、プレ変動期間を示す。図2中のt2からt3までの期間diは、変動間隔を示す。図2中のt3とt4との間の期間dmは、メイン変動期間を示す。図2中のIintは、噴射インターバルを示す。 Here, FIG. 2 shows the transition of the fuel injection timing and the secondary change rate with respect to the crank angle of the in-cylinder pressure when the pre-injection timing is too early with respect to the main injection timing (when the fluctuation interval is large). A one-dot chain line in the lower diagram in FIG. 2 indicates the predetermined reference value described above. A period dp between t1 and t2 in FIG. 2 indicates a pre-variation period. A period di from t2 to t3 in FIG. 2 indicates a fluctuation interval. A period dm between t3 and t4 in FIG. 2 indicates a main fluctuation period. Iint in FIG. 2 indicates an injection interval.
筒内圧の二次変化率は、筒内圧の変化速度の変化率(加速度)を示すため、プレ噴射された燃料が着火した直後の燃焼初期において急速に上昇して、所定の基準値より大きくなる(図2中のt1の直後)。そして、プレ噴射された燃料の燃焼中期から燃料終期にかけ
て筒内圧の変化速度が小さくなると、それに伴って筒内圧の二次変化率が上昇傾向から低下傾向へ転じる。その後、プレ噴射された燃料が燃焼し終わって筒内圧が上昇傾向から低下傾向へ転じると、筒内圧の二次変化率が急速に低下する。このように筒内圧の二次変化率が低下傾向を示しているときに、メイン噴射された燃料が着火すると、筒内圧の二次変化率が減少傾向から再び上昇傾向へ転じることになる。その際、プレ噴射時期がメイン噴射時期に対して早すぎると、メイン噴射された燃料の着火遅れ期間が長くなるため、筒内圧の二次変化率が所定の基準値より小さい値まで低下した後に、メイン噴射された燃料が着火及び燃焼して、筒内圧の二次変化率が低下傾向から上昇傾向へ転じることになる。その結果、プレ変動期間dpとメイン変動期間dmとの間に、二次変化率が所定の基準値以下となる期間(図2中のt2からt3までの期間)が生じる。つまり、プレ変動期間dpの終了時期t2とメイン変動期間dmの開始時期t3との間に“0”より大きな変動間隔diが形成される。ここで、筒内圧の二次変化率は、燃焼騒音の高周波成分との相関が高い。そのため、図2に示したように、プレ変動期間dpとメイン変動期間dmとの間に“0”より大きな変動間隔diが形成されると、高周波の燃焼騒音が二回に分かれて発生することになるため、燃焼騒音の騒音レベルが大きくなると推測される。
Since the secondary change rate of the in-cylinder pressure indicates the change rate (acceleration) of the change rate of the in-cylinder pressure, it rapidly rises at the early stage of combustion immediately after the pre-injected fuel is ignited and becomes larger than a predetermined reference value. (Immediately after t1 in FIG. 2). Then, when the rate of change of the in-cylinder pressure decreases from the middle combustion stage to the end of fuel of the pre-injected fuel, the secondary change rate of the in-cylinder pressure changes from an increasing tendency to a decreasing tendency. Thereafter, when the pre-injected fuel finishes burning and the in-cylinder pressure changes from an increasing tendency to a decreasing tendency, the secondary change rate of the in-cylinder pressure rapidly decreases. As described above, when the secondary change rate of the in-cylinder pressure shows a decreasing tendency, when the main injected fuel is ignited, the secondary change rate of the in-cylinder pressure starts to increase again from the decreasing tendency. At this time, if the pre-injection timing is too early with respect to the main injection timing, the ignition delay period of the main injected fuel becomes longer, so that the secondary change rate of the in-cylinder pressure decreases to a value smaller than a predetermined reference value. Then, the main injected fuel is ignited and burned, and the secondary change rate of the in-cylinder pressure changes from a decreasing tendency to an increasing tendency. As a result, a period (a period from t2 to t3 in FIG. 2) in which the secondary change rate is equal to or less than a predetermined reference value occurs between the pre-variation period dp and the main fluctuation period dm. That is, a variation interval di larger than “0” is formed between the end timing t2 of the pre-variation period dp and the start timing t3 of the main variation period dm. Here, the secondary change rate of the in-cylinder pressure is highly correlated with the high-frequency component of the combustion noise. Therefore, as shown in FIG. 2, if a variation interval di larger than “0” is formed between the pre-variation period dp and the main variation period dm, high-frequency combustion noise is generated twice. Therefore, it is estimated that the noise level of the combustion noise increases.
そこで、本実施形態では、上記した変動間隔diに着目して、プレ噴射時期を制御するようにした。つまり、変動間隔diが所定値以下となるように、プレ噴射時期を制御するようにした。具体的には、変動間隔diが所定値以下となる噴射インターバルを、内燃機関1の運転状態毎に予め定めておくものとする。つまり、機関回転速度とプレ噴射量とから定まる運転状態と、その運転状態において変動間隔diが所定値以下となる噴射インターバル(例えば、プレ噴射の終了時期とメイン噴射の開始時期との時間間隔が一定(例えば、200μs以下)となる噴射インターバル)との関係を、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて予め求めておき、その関係をマップ又は演算モデルの形態でECU15のROM又はバックアップRAMに記憶させておくものとする。なお、ここでいう「所定値」は、変動間隔diが該所定値より大きくなると、プレ噴射された燃料及びメイン噴射された燃料が燃焼する際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが予め想定された許容範囲を超えると考えられる値であり、例えば、“0”、又は“0”に近似した値である。なお、以下では、所定値が“0”である場合について説明する。
Therefore, in the present embodiment, the pre-injection timing is controlled by paying attention to the above-described fluctuation interval di. That is, the pre-injection timing is controlled so that the fluctuation interval di is not more than a predetermined value. Specifically, an injection interval at which the fluctuation interval di is equal to or less than a predetermined value is determined in advance for each operating state of the
ここで、変動間隔diが“0”となるように定められた噴射インターバルに従って、プレ噴射が実行された場合における、燃料噴射タイミングと二次変化率との推移を図3に示す。噴射インターバルが“0”となるように定められた噴射インターバルに従って、プレ噴射が実行されると、変動間隔diが“0”になるため、プレ変動期間dpの終了時期(図3中のt2’)と、メイン変動期間dmの開始時期(図3中のt3’)とが同時期になる。その結果、プレ噴射された燃料及びメイン噴射された燃料が燃焼する際に発生する燃焼騒音の騒音レベルを、前記許容範囲内に抑えることができる。 Here, FIG. 3 shows the transition of the fuel injection timing and the secondary change rate when the pre-injection is executed according to the injection interval determined so that the fluctuation interval di becomes “0”. When the pre-injection is executed in accordance with the injection interval determined so that the injection interval becomes “0”, the fluctuation interval di becomes “0”, so the end timing of the pre-variation period dp (t2 ′ in FIG. 3) ) And the start time of the main fluctuation period dm (t3 ′ in FIG. 3) are the same period. As a result, the noise level of the combustion noise generated when the pre-injected fuel and the main-injected fuel are combusted can be suppressed within the allowable range.
図4は、プレ噴射された燃料が燃焼し始めてからメイン噴射された燃料が燃焼し終わるまでの期間に発生した燃焼騒音の各周波数(Hz)における騒音レベルの最大値(dB)を示す図である。図4中の一点鎖線は、前述の図2に示したように変動間隔diが“0”より大きい場合を示し、図4中の実線は、前述の図3に示したように変動間隔diが“0”である場合を示す。 FIG. 4 is a diagram showing the maximum value (dB) of the noise level at each frequency (Hz) of the combustion noise generated during the period from when the pre-injected fuel starts to burn until the main injected fuel finishes burning. is there. 4 indicates a case where the fluctuation interval di is larger than “0” as shown in FIG. 2, and the solid line in FIG. 4 indicates that the fluctuation interval di is as shown in FIG. The case of “0” is shown.
図4中の約1000Hz以上の高周波帯域において、変動間隔diが“0”より大きい場合(図4中の一点鎖線)は、約1000Hz〜2000Hz付近と6000Hz付近との騒音レベルの最大値が他の周波数帯に比して大きくなっている。これに対し、変動間隔diが“0”である場合(図4中の実線)は、変動間隔diが“0”より大きい場合(図4中の一点鎖線)に比べ、約1000Hz〜2000Hz付近と6000Hz付近とにおける騒音レベルの最大値が小さくなっている。 In the high frequency band of about 1000 Hz or more in FIG. 4, when the fluctuation interval di is larger than “0” (one-dot chain line in FIG. 4), the maximum noise level between about 1000 Hz to 2000 Hz and about 6000 Hz is other than that. It is larger than the frequency band. On the other hand, when the fluctuation interval di is “0” (solid line in FIG. 4), it is about 1000 Hz to about 2000 Hz, compared to when the fluctuation interval di is larger than “0” (one-dot chain line in FIG. 4). The maximum noise level around 6000 Hz is small.
したがって、上記したように、変動間隔diが“0”となるように定められたプレ噴射時期に従って、プレ噴射を実行することにより、高周波帯域における燃焼騒音の騒音レベルを小さくすることができる。 Therefore, as described above, by performing the pre-injection according to the pre-injection timing determined so that the fluctuation interval di becomes “0”, the noise level of the combustion noise in the high frequency band can be reduced.
以下、本実施形態において燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する手順について図5に沿って説明する。図5は、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する際にECU15が実行する処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めECU15のROMに記憶されており、1サイクル毎に実行される。
Hereinafter, a procedure for determining the fuel injection amount and the fuel injection timing in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a processing routine executed by the
図5の処理ルーチンでは、ECU15は、先ずS101の処理において、総燃料噴射量Qtを演算する。総燃料噴射量Qtは、前述したように、クランクポジションセンサ12の測定値から演算される機関回転速度、アクセルポジションセンサ13の測定値から演算される機関負荷、エアフローメータ14の測定値(吸入空気量)、及び水温センサ11の測定値(冷却水温度)等をパラメータとして演算される。
In the processing routine of FIG. 5, the
S102の処理では、ECU15は、内燃機関1の運転状態がプレ噴射実行領域に属しているか否かを判別する。ここでいう「プレ噴射実行領域」は、前述したように、爆発的燃焼期間において一斉に燃焼する燃料が多くなって、NOXの発生量が上限量を超えたり、およびまたは爆発的燃焼期間における燃焼騒音の騒音レベルが上限値を超えたりすると推定される運転領域である。その際、内燃機関1の運転状態とプレ噴射実行領域との関係を、実験やシミュレーション等の結果に基づいて予め定めておくことにより、内燃機関1の運転状態がプレ噴射実行領域に属しているか否かを判別すればよい。ここでいう内燃機関1の運転状態は、機関回転速度と、吸気の酸素濃度と、前記S101の処理で演算された総燃料噴射量Qtとから定まる運転状態である。なお、吸気の酸素濃度は、吸気通路50に酸素濃度センサを取り付けて測定してもよく、又は内燃機関1の運転状態(例えば、機関回転速度や総燃料噴射量Qt)から推定されてもよい。
In the process of S102, the
内燃機関1の運転状態がプレ噴射実行領域に属しているか否かを判別する別法としては、前回のサイクルにおける筒内圧センサ10の測定値に基づいて、メイン変動期間dmにおける二次変化率の最大値を演算して、その最大値と所定の基準値との差が所定の閾値より大きければ、内燃機関1の運転状態がプレ噴射実行領域に属していると判定する方法を用いてもよい。ここでいう所定の基準値は、前述したように、燃料噴射弁9から気筒2内へ燃料が噴射されていないこと以外の運転状態(吸入空気量、機関回転速度、冷却水温度、クランク角等)が同一である場合における、筒内圧の二次変化率である。燃料噴射弁9から気筒2内へ燃料が噴射されていない場合における筒内圧の二次変化率と、内燃機関1の運転状態との関係は、実験又はシミュレーションの結果に基づいて予め求めておき、その関係をマップ又は演算モデルの形態でECU15のROMやバックアップRAMに記憶させておくものとする。また、ここでいう所定の閾値は、メイン変動期間dmにおける二次変化率の最大値と前記所定の閾値との差が該所定の閾値より大きくなると、NOXの発生量が上限量を超えたり、およびまたは爆発的燃焼期間における燃焼騒音の騒音レベルが上限値を超えたりすると想定される値であり、予め実験やシミュレーションの結果に基づいて定められている。
As another method for determining whether or not the operating state of the
S102の処理において肯定判定された場合は、メイン噴射の直前にプレ噴射を実行する必要があるため、ECU15は、S103からS106の処理において、メイン噴射量Qm、メイン噴射時期Tm、プレ噴射量Qp、及びプレ噴射時期Tpを決定する。先ず、S103の処理では、ECU15は、メイン噴射量Qmとメイン噴射時期Tmとを演算する。具体的には、ECU15は、前述したように、機関回転速度と、前記S101の処理で演算された総燃料噴射量Qtとをパラメータとして、メイン噴射量Qmとメイン噴射時
期Tmとを演算する。
If an affirmative determination is made in the process of S102, it is necessary to execute the pre-injection immediately before the main injection. Therefore, in the processes of S103 to S106, the
S104の処理では、ECU15は、プレ噴射量Qpを演算する。具体的には、ECU15は、前述したように、機関回転速度と、前記S101の処理で演算された総燃料噴射量Qtとをパラメータとして、プレ噴射量Qpを演算する。
In the process of S104, the
S105の処理では、ECU15は、噴射インターバルIintを演算する。具体的には、ECU15は、前述したように、機関回転速度と総燃料噴射量Qtとを引数とするマップ又は演算モデルに基づいて、噴射インターバルIintを演算する。その際のマップ又は演算モデルは、前述したように、変動間隔diが“0”となるように定められた噴射インターバルIintが導出されるように構成されている。
In the process of S105, the
S106の処理では、ECU15は、前記S103の処理で演算されたメイン噴射時期Tmと、前記S105の処理で演算された噴射インターバルIintとに基づいて、プレ噴射時期Tpを演算する。詳細には、ECU15は、前記S103の処理で演算されたメイン噴射時期Tmに比して、前記S105の処理で演算された噴射インターバルIintの分だけ早い時期を演算し、その時期をプレ噴射時期Tpに設定する。
In the process of S106, the
なお、前記S102の処理において否定判定された場合は、メイン噴射の直前にプレ噴射を実行する必要がないため、ECU15は、S107及びS108の処理において、メイン噴射量Qm、及びメイン噴射時期Tmを決定する。先ず、S107の処理では、ECU15は、前記S101の処理で演算された総燃料噴射量Qtを、メイン噴射量Qmに設定する。続いて、ECU15は、前記S108の処理で設定されたメイン噴射量Qmと機関回転速度とをパラメータとして、メイン噴射時期Tmを演算する。
If a negative determination is made in the process of S102, it is not necessary to execute pre-injection immediately before the main injection, so the
以上述べたように、図2の処理ルーチンに基づいて決定された燃料噴射量及び燃料噴射時期に従って、燃料噴射弁9からの燃料噴射が行われると、内燃機関1の運転状態が前記プレ噴射実行領域に属している場合に、上記した変動間隔diを“0”にすることができる。その結果、前述の図4の説明で述べたように、燃焼騒音の騒音レベルを小さくすることができる。
As described above, when the fuel injection from the fuel injection valve 9 is performed according to the fuel injection amount and the fuel injection timing determined based on the processing routine of FIG. 2, the operating state of the
<実施形態2>
次に、本発明の第2の実施形態について図6から図9に基づいて説明する。ここでは、前述した第1の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
<
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from the above-described first embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.
前述した第1の実施形態と本実施形態との相違点は、内燃機関1の各運転状態において変動間隔が所定値(=0)になるように定められた噴射インターバルに従ってプレ噴射が実行された場合に、実際の変動間隔が所定値(=0)より大きければ、次サイクル以降における実際の変動間隔が所定値(=0)以下となるように、プレ噴射時期を遅角方向へ補正するためのフィードバック制御を実行する点にある。
The difference between the first embodiment described above and the present embodiment is that the pre-injection is executed according to the injection interval determined so that the fluctuation interval becomes a predetermined value (= 0) in each operation state of the
ここで、前述した第1の実施形態で述べたように、変動間隔が所定値(=0)となるように定められた噴射インターバル(以下、「基本噴射インターバル」と称する)に従ってプレ噴射が実行された場合であっても、プレ噴射の実行時における筒内温度が基本噴射インターバルを定める際に想定された温度からずれていたり、内燃機関1の吸気ポート等にデポジットが堆積すること等に起因する吸気特性の変化が生じていたり、又は燃料噴射弁9の経時変化による燃料噴射特性の変化等が生じていたりすると、実際の変動間隔が所定値(=0)より大きくなる可能性がある。
Here, as described in the first embodiment, the pre-injection is executed in accordance with the injection interval (hereinafter, referred to as “basic injection interval”) determined so that the fluctuation interval becomes a predetermined value (= 0). Even when the pre-injection is performed, the in-cylinder temperature is deviated from the temperature assumed when the basic injection interval is determined, or deposits are accumulated on the intake port or the like of the
そこで、本実施形態においては、筒内圧センサ10の測定値に基づいて、実際の筒内圧の二次変化率である実二次変化率を演算し、その実二次変化率に基づいて実際の変動間隔が所定値(=0)以下であるか否かを判別する。そして、実際の変動間隔が所定値(=0)より大きいと判定された場合は、次サイクル以降における実際の変動間隔が所定値(=0)以下となるように、プレ噴射時期を遅角方向へ補正するための噴射時期フィードバック制御を実行するようにした。なお、本実施形態の噴射時期フィードバック制御は、実際の変動間隔が所定値(=0)より大きいと判定された場合に、次サイクル以降における噴射インターバルを短縮方向へ補正することにより、プレ噴射時期を遅角方向へ補正する処理である。
Therefore, in the present embodiment, an actual secondary change rate that is the actual secondary change rate of the in-cylinder pressure is calculated based on the measured value of the in-
以下、本実施形態において、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する手順について図6に沿って説明する。図6の処理ルーチンにおいて、前述した図5の処理ルーチンと同様の処理には同一の符合を付している。図6の処理ルーチンと前述した図5の処理ルーチンとの相違点は、S105の処理の代わりに、S201−S202の処理が実行される点にある。 Hereinafter, the procedure for determining the fuel injection amount and the fuel injection timing in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the processing routine of FIG. 6, the same reference numerals are given to the same processing as the processing routine of FIG. The difference between the processing routine of FIG. 6 and the processing routine of FIG. 5 described above is that the processing of S201 to S202 is executed instead of the processing of S105.
図6の処理ルーチンのS201の処理では、ECU15は、基本噴射インターバルIintbaseを演算する。ここでいう基本噴射インターバルIintbaseは、前述したように、変動間隔diが所定値(=0)となるように定められた噴射インターバルである。よって、ECU15は、前述した図5の処理ルーチンのS105の処理と同様の手順で演算される噴射インターバルを、基本噴射インターバルIintbaseに設定すればよい。
In the process of S201 of the process routine of FIG. 6, the
S202の処理では、ECU15は、前記S201の処理で演算された基本噴射インターバルIintbaseを、下記の式(1)に代入することにより、噴射インターバルIintを演算する。
Iint=Iintbase*k ・・・ (1)
上記の式(1)におけるkは、実際の変動間隔が所定値(=0)より大きい場合に、その実際の変動間隔と所定値(=0)との差に基づいて決定される補正係数である。この補正係数kは、“0”より大きく、且つ“1”以下の正数であって、その初期値として“1”が設定される。なお、補正係数kの決定方法については後述する。
In the process of S202, the
Iint = Iintbase * k (1)
K in the above equation (1) is a correction coefficient determined based on the difference between the actual fluctuation interval and the predetermined value (= 0) when the actual fluctuation interval is larger than the predetermined value (= 0). is there. The correction coefficient k is a positive number larger than “0” and equal to or smaller than “1”, and “1” is set as an initial value thereof. A method for determining the correction coefficient k will be described later.
ECU15は、S202の処理を実行し終えると、S106の処理へ進み、S202の処理で演算された噴射インターバルIintに基づいて、プレ噴射時期Tpを演算する。
When the
次に、上記した補正係数kを決定する手順について図7に沿って説明する。図7は、補正係数kを決定する際にECU15によって実行される処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めECU15のROMに記憶されており、筒内圧センサ10が取り付けられた気筒2においてプレ噴射が開始されたことをトリガにして実行される。
Next, the procedure for determining the correction coefficient k will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a processing routine executed by the
図7の処理ルーチンでは、ECU15は、先ずS301の処理において、筒内圧センサ10の測定値を二階微分することにより、実二次変化率を演算する。実二次変化率の演算は、プレ噴射が開始されてからメイン噴射開始後の所定の時期tnまでの期間において、単位クランク角毎に繰り返し実行される。ここでいう所定の時期tnは、メイン噴射された燃料が燃焼することによって二次変化率が所定の基準値より大きくなっていると推定される時期であり、前述した図2中のt3とt4との間の何れかの時期(又は、図3中のt3'とt4との間の何れかの時期)である。このような所定の時期tnは、実験又はシミ
ュレーションの結果に基づいて予め定めておくものとする。その際、メイン噴射された燃料の着火遅れ期間が最も長くなる場合を想定して、前記所定の時期tnを定めるものとする。なお、ECU15がS301の処理を実行することにより、本発明に係わる「演算手
段」が実現される。
In the processing routine of FIG. 7, the
S302の処理では、ECU15は、S301の処理で演算された実二次変化率に基づいて、プレ変動期間dpが開始されてから前記所定の時期tnまでの期間に(以下、「判定期間」と称する)おいて、実二次変化率が所定の基準値以下まで低下したか否かを判別する。ここで、前述の図2又は図3に示したように、実際の変動間隔が“0”である場合、又は実際の変動間隔が“0”より大きい場合は、S302の処理において肯定判定される。一方、図8に示すように、実際の変動間隔が“0”より小さい場合は、前記判定期間中に実二次変化率が所定の基準値以下まで低下しないため、S302の処理において否定判定される。
In the process of S302, the
前記S302の処理において肯定判定された場合は、ECU15は、S303の処理へ進み、実際の変動間隔dirを演算する。続いて、ECU15は、S304の処理へ進み、前記S303の処理で演算された実際の変動間隔dirが“0”より大きいか否かを判別する。ここで、前述の図2に示したように、実際の変動間隔が“0”より大きい場合は、S304の処理において肯定判定される。一方、前述の図3に示したように、実際の変動間隔が“0”である場合は、S304の処理において否定判定される。
If an affirmative determination is made in the process of S302, the
なお、ECU15がS302−S304の処理を実行することにより、本発明に係わる「判別手段」が実現される。
Note that the “determination means” according to the present invention is realized by the
前記S304の処理において肯定判定された場合は、ECU15は、S305の処理へ進み、補正係数の前回値koldから所定の更新量Δkを減算することにより、新たな補正係数kを算出する。所定の更新量Δkは、実際の変動間隔dirと所定値(=0)との差Δdiに応じて決定される値である。具体的には、所定の更新量Δkは、図9に示すように、“1”より十分に小さい正数であって、且つ前記した差Δdiが大きくなるほど大きい値に設定される。このようにして補正係数kが決定されると、次サイクル以降において上記した式(1)に基づいて演算される噴射インターバルIintが短縮方向に補正されることになる。そして、補正後の噴射インターバルIintに基づいて決定されるプレ噴射時期Tpは、補正前の噴射インターバルに基づいて決定されるプレ噴射時期よりも遅角方向へ補正されることになる。その結果、実際の変動間隔dirが“0”より大きくなる事態が発生しても、次サイクル以降における実際の変動間隔dirを“0”以下にすること、又は“0”に近づけることができる。
If an affirmative determination is made in the process of S304, the
また、前記S302の処理で否定判定された場合、及び前記S304の処理において否定判定された場合は、実際の変動間隔dirが“0”以下であるため、プレ噴射時期を遅角方向へ補正する必要がない。よって、ECU15は、S306の処理へ進み、補正係数kを前回値koldと同等の値に設定する。
Further, when a negative determination is made in the process of S302 and a negative determination is made in the process of S304, since the actual fluctuation interval dir is “0” or less, the pre-injection timing is corrected in the retard direction. There is no need. Therefore, the
ここで、ECU15が図2の処理ルーチンのS201−S202の処理、及び図3の処理ルーチンのS305−S306の処理を実行することにより、本発明に係わる「フィードバック手段」が実現される。
Here, the “feedback means” according to the present invention is realized when the
したがって、本実施形態の制御装置によれば、筒内温度等が想定された温度からずれたり、吸気特性や燃料噴射特性の変化等の経時変化が生じたりすることで、実際の変動間隔が所定値(=0)より大きくなる事態が発生しても、次サイクル以降における実際の変動間隔を所定値(=0)以下にすること、又は実際の変動間隔を所定値(=0)に近づけることができる。その結果、メイン噴射の直前にプレ噴射が実行される場合における燃焼騒音の騒音レベルをより確実に小さく抑えることができる。 Therefore, according to the control device of the present embodiment, the actual fluctuation interval is set to a predetermined value because the in-cylinder temperature or the like deviates from the assumed temperature or a change with time such as a change in intake characteristics or fuel injection characteristics occurs. Even if the situation becomes larger than the value (= 0), the actual fluctuation interval after the next cycle is set to a predetermined value (= 0) or less, or the actual fluctuation interval is made closer to the predetermined value (= 0). Can do. As a result, the noise level of the combustion noise when pre-injection is executed immediately before main injection can be more reliably suppressed.
なお、本実施形態では、上記したマップ又は演算モデル等から導出される基本噴射インターバルIintbaseを、内燃機関1の運転状態にかかわらず一律に補正する場合を例に挙げたが、上記したマップ又は演算モデル等の形態でECU15に記憶されている基本噴射インターバルIintbaseのうち、実際の変動間隔が所定値(=0)より大きいと判定されたときの運転状態に対応する基本噴射インターバルIintbaseのみを補正してもよい。
In this embodiment, the basic injection interval Iintbase derived from the above-described map or calculation model is exemplified as a case where it is uniformly corrected regardless of the operating state of the
<実施形態3>
次に、本発明の第3の実施形態について図10から図12に基づいて説明する。ここでは前述した第2の実施形態と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
<
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a configuration different from the above-described second embodiment will be described, and description of the same configuration will be omitted.
前述した第2の実施形態と本実施形態との相違点は、前述の噴射時期フィードバック制御に加え、プレ噴射される燃料量(プレ噴射量)をフィードバック制御するための燃料噴射量フィードバック制御が行われる点にある。 The difference between the second embodiment and the present embodiment is that fuel injection amount feedback control for feedback control of the pre-injected fuel amount (pre-injection amount) is performed in addition to the above-described injection timing feedback control. There is in point to be called.
ここで、前述したような燃料噴射特性の経時変化等が生じると、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量からずれる可能性がある。また、前述の図1の説明で述べたように、内燃機関1が複数の気筒2を有する場合は、各気筒2の燃料噴射弁9から燃料噴射が実行される度に、コモンレール等のデリバリパイプ内に圧力変動が発生する。このようにデリバリパイプ内の圧力変動が発生すると、燃料噴射弁9に作用する燃料圧力がその時々で相違する。そのため、前述の噴射時期フィードバック制御によるプレ噴射時期の補正が為された場合は、補正前のプレ噴射時期において燃料噴射弁9に作用する燃料圧力と、補正後のプレ噴射時期において燃料噴射弁9に作用する燃料圧力とが相違する可能性がある。そのような場合も、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量からずれる可能性がある。これらの理由によって実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量からずれると、たとえ実際の変動間隔が所定値(=0)になっていても、メイン噴射の直前にプレ噴射が実行された場合における燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる可能性がある。
Here, if the fuel injection characteristic changes with time as described above, the actual pre-injection amount may deviate from the target pre-injection amount. Further, as described in the description of FIG. 1 described above, when the
例えば、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量より多くなると、プレ変動期間dpにおける実二次変化率の最大値が大きくなるため、プレ噴射された燃料が燃焼した際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる。一方、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量より少なくなると、プレ噴射された燃料が燃焼した際に形成される熱場が小さくなる。そのため、メイン噴射期間の初期に燃料噴射弁9から噴射された燃料の一部が前記熱場を利用して速やかに着火及び燃焼するものの、残りの燃料の着火遅れ期間が長くなって、その後に燃料噴射弁9から噴射される燃料とともに一斉に燃焼する可能性がある。その場合、前記メイン変動期間における実二次変化率の最大値が大きくなるため、メイン噴射された燃料が燃焼した際に発生する燃焼騒音の騒音レベルが大きくなる。 For example, when the actual pre-injection amount is larger than the target pre-injection amount, the maximum value of the actual secondary change rate during the pre-variation period dp increases, so that the noise of combustion noise generated when the pre-injected fuel burns The level increases. On the other hand, when the actual pre-injection amount becomes smaller than the target pre-injection amount, the heat field formed when the pre-injected fuel burns becomes small. Therefore, although a part of the fuel injected from the fuel injection valve 9 at the initial stage of the main injection period is ignited and burned quickly using the heat field, the ignition delay period of the remaining fuel becomes longer and thereafter There is a possibility of simultaneous combustion with the fuel injected from the fuel injection valve 9. In this case, since the maximum value of the actual secondary change rate during the main fluctuation period is increased, the noise level of the combustion noise generated when the main injected fuel is burned is increased.
ここで、実際のプレ噴射量は、プレ変動期間dpにおける実二次変化率の最大値と所定の基準値との差(最大変動量)に相関する。すなわち、実際のプレ噴射量が多くなるほど、最大変動量が大きくなる。 Here, the actual pre-injection amount correlates with the difference (maximum variation amount) between the maximum value of the actual secondary change rate and the predetermined reference value in the pre-variation period dp. In other words, the maximum fluctuation amount increases as the actual pre-injection amount increases.
そこで、本実施形態では、筒内圧センサ10の測定値から演算される実二次変化率に基づいて最大変動量を演算し、その最大変動量が目標変動量(プレ噴射量の目標値に対応する最大変動量)からずれた場合に、次サイクル以降における最大変動量が目標変動量となるように、プレ噴射量をフィードバック制御するための噴射量フィードバック制御を実行するようにした。
Therefore, in this embodiment, the maximum fluctuation amount is calculated based on the actual secondary change rate calculated from the measured value of the in-
以下、本実施形態において、燃料噴射量及び燃料噴射時期を決定する手順について図1
0に沿って説明する。図10の処理ルーチンにおいて、前述した図6の処理ルーチンと同様の処理には同一の符合を付している。図10の処理ルーチンと前述した図6の処理ルーチンとの相違点は、S104−S201の処理の代わりに、S401−S403の処理が実行される点にある。
Hereinafter, in this embodiment, the procedure for determining the fuel injection amount and the fuel injection timing will be described with reference to FIG.
A description will be given along 0. In the processing routine of FIG. 10, the same reference numerals are given to the same processes as those of the processing routine of FIG. The difference between the processing routine of FIG. 10 and the processing routine of FIG. 6 described above is that the processing of S401 to S403 is executed instead of the processing of S104 to S201.
図10の処理ルーチンのS401の処理では、ECU15は、基本プレ噴射量Qpbaseを演算する。ここでいう基本プレ噴射量Qpbaseは、前述した図5及び図6の処理ルーチンのS104の処理で演算されるプレ噴射量に相当するものであって、上記した目標プレ噴射量に相当する。そこで、ECU15は、前記S104の処理と同様の手順で演算されるプレ噴射量を、基本プレ噴射量Qpbaseに設定する。
In the process of S401 of the process routine of FIG. 10, the
S402の処理では、ECU15は、前記S401の処理で演算された基本プレ噴射量Qpbaseを下記の式(2)に代入することにより、プレ噴射量Qpを演算する。
Qp=Qpbase+C ・・・ (2)
上記した式(2)におけるCは、最大変動量が目標変動量からずれた場合に、それら最大変動量と目標変動量との差に基づいて決定される補正項であって、その初期値として“0”が設定される。なお、補正項Cの決定方法については後述する。
In the process of S402, the
Qp = Qpbase + C (2)
C in the above equation (2) is a correction term determined based on the difference between the maximum fluctuation amount and the target fluctuation amount when the maximum fluctuation amount deviates from the target fluctuation amount. “0” is set. A method for determining the correction term C will be described later.
ECU15は、S402の処理を実行し終えると、S403の処理へ進み、前記S401の処理で演算された基本プレ噴射量Qpbaseに基づいて、基本噴射インターバルIintbaseを演算する。その後、ECU15は、S202の処理へ進み、前記S403の処理で演算された基本噴射インターバルIintbaseに基づいて、噴射インターバルIintを演算する。
When the
次に、上記した補正項Cを決定する手順について図11に沿って説明する。図11は、補正項Cを決定する際にECU15によって実行される処理ルーチンである。この処理ルーチンは、予めECU15のROMに記憶されており、筒内圧センサ10が取り付けられた気筒2においてプレ噴射が開始されたときにECU15によって実行される。
Next, the procedure for determining the correction term C will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a processing routine executed by the
図11の処理ルーチンでは、ECU15は、先ずS501の処理において、筒内圧センサ10の測定値を二階微分することにより、実二次変化率を演算する。実二次変化率の演算は、プレ噴射が開始されてからメイン噴射が開始されるまでの期間において、単位クランク角毎に繰り返し実行される。
In the processing routine of FIG. 11, the
S502の処理では、ECU15は、最大変動量Vmaxを演算する。具体的には、前記S501の処理において演算された実二次変化率の中から最大の実二次変化率を抽出して、その実二次変化率をプレ変動期間dpにおける実二次変化率の最大値として設定する。続いて、ECU15は、実二次変化率が前記最大値を示したクランク角に対応する所定の基準値を演算する。そして、ECU15は、前記最大値から前記所定の基準値を減算することにより、最大変動量Vmaxを演算する。
In the process of S502, the
S503の処理では、ECU15は、前記最大変動量Vmaxの演算対象となったサイクルにおけるプレ噴射量Qpをパラメータとして、目標変動量Vtrgを演算する。その際、プレ噴射量Qpと目標変動量Vtrgとの関係は、実験又はシミュレーションの結果に基づいて予め求めておき、その関係をマップ又は演算モデル等の形態でECU15のROMに記憶させておくものとする。
In the process of S503, the
S504の処理では、ECU15は、S502の処理で演算された最大変動量Vmaxと、S503の処理で演算された目標変動量Vtrgとの差を演算し、その差の絶対値が0より大きいか否かを判別する。つまり、S504の処理では、最大変動量Vmaxが目
標変動量Vtrgからずれているか否かを判別する。
In the process of S504, the
前記S504の処理において肯定判定された場合は、最大変動量Vmaxが目標変動量Vtrgからずれていることになるため、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量(前述した図10の処理ルーチンで演算された基本プレ噴射量Qpbase)からずれていると推定される。そこで、ECU15は、S505の処理へ進み、補正項の前回値Coldに所定の更新量ΔCを加算することにより、新たな補正項Cを算出する。所定の更新量ΔCは、最大変動量Vmaxと目標変動量Vtrgとの差ΔV(=Vmax−Vtrg)に応じて決定される値である。具体的には、図12に示すように、最大変動量Vmaxが目標変動量Vtrgより多いとき(ΔVが正数であるとき)は、所定の更新量ΔCは、0より大きな値であって、且つ前記差ΔVが大きくなるほど大きい値に設定される。一方、最大変動量Vmaxが目標変動量Vtrgより小さいとき(ΔVが負数であるとき)は、所定の更新量ΔCは、0より小さな値であって、且つ前記差ΔVが小さくなるほど小さい値に設定される。
If an affirmative determination is made in step S504, the maximum fluctuation amount Vmax is deviated from the target fluctuation amount Vtrg. Therefore, the actual pre-injection amount is calculated according to the target pre-injection amount (the processing routine of FIG. 10 described above). It is estimated that there is a deviation from the basic pre-injection amount Qpbase). Therefore, the
このようにして補正項Cが決定されると、次サイクル以降において上記した式(2)に基づいて演算されるプレ噴射量Qpは、最大変動量Vmaxと目標変動量Vtrgとの差を縮小させる方向に補正されることになる。言い換えると、次サイクル以降において上記した式(2)に基づいて演算されるプレ噴射量Qpは、実際のプレ噴射量と目標プレ噴射量(基本プレ噴射量Qpbase)との差を縮小させる方向に補正されることになる。そして、このようなプレ噴射量Qpに従ってプレ噴射が実行されると、実際のプレ噴射量を目標プレ噴射量(基本プレ噴射量Qpbase)に一致させること、又は実際のプレ噴射量を目標プレ噴射量(基本プレ噴射量Qpbase)に近づけることができる。 When the correction term C is determined in this way, the pre-injection amount Qp calculated based on the above-described equation (2) after the next cycle reduces the difference between the maximum fluctuation amount Vmax and the target fluctuation amount Vtrg. Will be corrected in the direction. In other words, the pre-injection amount Qp calculated based on the above equation (2) after the next cycle is in a direction to reduce the difference between the actual pre-injection amount and the target pre-injection amount (basic pre-injection amount Qpbase). It will be corrected. When the pre-injection is executed according to the pre-injection amount Qp, the actual pre-injection amount is made to coincide with the target pre-injection amount (basic pre-injection amount Qpbase), or the actual pre-injection amount is set to the target pre-injection. The amount (basic pre-injection amount Qpbase) can be approached.
また、前記S504の処理において否定判定された場合は、最大変動量Vmaxが目標変動量Vtrgからずれていないことになるため、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量(基本プレ噴射量Qpbase)からずれていないと推定される。そこで、ECU15は、S506の処理へ進み、補正項の前回値Coldを新たな補正項Cに設定する。
If the determination in S504 is negative, the maximum fluctuation amount Vmax is not deviated from the target fluctuation amount Vtrg, so the actual pre-injection amount is determined from the target pre-injection amount (basic pre-injection amount Qpbase). It is estimated that there is no deviation. Therefore, the
以上述べたように、本実施形態の制御装置によれば、実際のプレ噴射量が目標プレ噴射量(基本プレ噴射量Qpbase)からずれる事態が発生しても、次サイクル以降における実際のプレ噴射量を目標プレ噴射量(基本プレ噴射量Qpbase)に一致させること、又は実際のプレ噴射量を目標プレ噴射量(基本プレ噴射量Qpbase)に近づけることができる。その結果、メイン噴射の直前にプレ噴射が実行される場合における燃焼騒音の騒音レベルをより確実に小さく抑えることができる。 As described above, according to the control device of the present embodiment, even if the actual pre-injection amount deviates from the target pre-injection amount (basic pre-injection amount Qpbase), the actual pre-injection after the next cycle The amount can be matched with the target pre-injection amount (basic pre-injection amount Qpbase), or the actual pre-injection amount can be brought close to the target pre-injection amount (basic pre-injection amount Qpbase). As a result, the noise level of the combustion noise when pre-injection is executed immediately before main injection can be more reliably suppressed.
なお、前述した第1から第3の実施形態では、1サイクルあたりの燃料噴射をプレ噴射とメイン噴射とに分けて実行する例について述べたが、プレ噴射とメイン噴射とに加え、パイロット噴射とアフター噴射とポスト噴射とのうちの少なくとも1つが行われる場合であっても、本発明を適用することはできる。要するに、少なくともプレ噴射とメイン噴射とが実行される内燃機関であれば、本発明を適用することができる。 In the first to third embodiments described above, an example in which fuel injection per cycle is divided into pre-injection and main injection has been described, but in addition to pre-injection and main injection, pilot injection and The present invention can be applied even when at least one of after-injection and post-injection is performed. In short, the present invention can be applied to any internal combustion engine in which at least pre-injection and main injection are executed.
1 内燃機関
2 気筒
9 燃料噴射弁
10 筒内圧センサ
12 クランクポジションセンサ
13 アクセルポジションセンサ
14 エアフローメータ
15 ECU
1
Claims (3)
前記制御装置は、
前記内燃機関の出力に寄与するタイミングで前記燃料噴射弁から燃料を噴射させるためのメイン噴射と、前記メイン噴射より少ない量の燃料を前記メイン噴射より早い時期に前記燃料噴射弁から噴射させるためのプレ噴射を実行するものであって、
前記内燃機関の筒内圧をクランク角により二階微分した値である二次変化率が前記プレ噴射された燃料の燃焼に起因して所定の基準値より大きくなる期間であるプレ変動期間と、前記二次変化率が前記メイン噴射された燃料の燃焼に起因して前記所定の基準値より大きくなる期間であるメイン変動期間と、の間隔である変動間隔が前記内燃機関の各運転状態において所定値以下となるように定められた、前記プレ噴射の実行時期に従って、前記プレ噴射を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A control device applied to a compression ignition type internal combustion engine having a fuel injection valve for injecting fuel into a cylinder,
The control device includes:
Main injection for injecting fuel from the fuel injection valve at a timing that contributes to the output of the internal combustion engine, and injection of a smaller amount of fuel than the main injection from the fuel injection valve at an earlier time than the main injection Perform pre-injection,
A pre-variation period in which a secondary change rate, which is a value obtained by second-order differentiation of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine with respect to a crank angle, is greater than a predetermined reference value due to combustion of the pre-injected fuel; The fluctuation interval, which is the interval between the main fluctuation period, which is a period during which the next change rate is greater than the predetermined reference value due to the combustion of the main injected fuel, is less than or equal to the predetermined value in each operating state of the internal combustion engine. The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the pre-injection is executed according to the execution time of the pre-injection determined to be
前記制御装置は、
前記筒内圧センサの検出値に基づいて、実際の筒内圧の二次変化率である実二次変化率を演算する演算手段と、
前記演算手段により演算される実二次変化率に基づいて、実際の変動間隔が前記所定値以下であるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって実際の変動間隔が前記所定値より大きいと判定された場合に、次サイクル以降における前記プレ噴射の実行時期を遅角方向へ補正するための噴射時期フィードバック制御を実行するフィードバック手段と、
を備える、請求項1に記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine further includes an in-cylinder pressure sensor for detecting an in-cylinder pressure of the internal combustion engine,
The control device includes:
Calculation means for calculating an actual secondary change rate that is a secondary change rate of the actual in-cylinder pressure based on a detection value of the in-cylinder pressure sensor;
Discrimination means for discriminating whether or not the actual fluctuation interval is equal to or less than the predetermined value based on the actual secondary change rate calculated by the calculation means;
Feedback means for executing injection timing feedback control for correcting the execution timing of the pre-injection in the subsequent cycle in the retard direction when the determination means determines that the actual fluctuation interval is greater than the predetermined value; ,
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
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