JP2004340026A - Control method for diesel engine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧縮により自着火するディーゼル機関の制御方法に関し、特に、燃料のセタン価の変化に対応できるディーゼル機関の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
圧縮自着火方式が採用されるディーゼル機関は、火花点火方式のガソリン機関に比べ、着火遅れ期間にばらつきが生じ易く、特に、着火性に影響を与える燃料のセタン価は、市場でばらつきがあるため、使用する燃料によって着火遅れ期間が異なってくる。たとえば高セタン価の燃料を使用した場合は、着火遅れ期間が短くなり、それにより騒音や筒内圧力増加等の現象が生じる。反対に低セタン価の燃料を使用した場合は、図8の上段の筒内圧変化曲線P2に示す着火遅れ期間S2となり、この着火遅れ期間S2は、図7の上段の標準セタン価の基準燃料を使用した場合の筒内圧変化曲線Pnに示す着火遅れ期間Snと比べて長くなっており、これにより、失火による白煙や刺激臭の発生が伴うことが多くなり、ディーゼル機関が本来持っている性能を発揮できないばかりか、環境の面でも好ましくなくなる。
【0003】
このような燃料のセタン価のばらつきに対し、機関に給油された燃料(軽油)の比重、粘度及び屈折率等を測定することによりセタン価を判別し、判別したセタン価に基づいて、最大燃料噴射量等を制御する方法は知られている(特許文献1等)。
【0004】
【特許文献1】
特開平3−105042号公報。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
燃料タンク内の燃料の比重、屈折率及び粘度等を直接測定する方法では、それら要因を測定するための複雑な測定装置を燃料タンクに装備しなければならず、燃料タンクの構造が複雑化すると共に、コストアップになる。
【0006】
【発明の目的】
本発明の目的は、コストの易い各種センサー類、または機関既存の各種センサー類を利用し、それらの検出値から間接的にセタン価を判別することにより、セタン価にばらつきのある燃料に対し、低コストで対応できるディーゼル機関を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1〜5に係る発明では、セタン価と相関関係を有する各種変動値を機関運転中に検知し、変動値とセタン価との関係から、検知した変動値に対応するセタン価を判別し、判別したセタン価に応じて機関制御を行なうことを特徴としている。
【0008】
すなわち、請求項1に係る発明では、所定の運転条件において、圧電素子を有する加振力検知センサーにより筒内圧による機関加振力を検知し、予め同一運転条件で作成した加振力とセタン価との相関データに基づいて、セタン価を判別する。
【0009】
請求項2に係る発明では、所定の運転条件において、圧電素子を有する加振力検知センサーにより筒内圧による機関加振力の発生時期を検知し、予め同一運転条件で作成した加振力発生時期とセタン価との相関データに基づいて、上記検知した加振力発生時期に対応するセタン価を判別する。
【0010】
請求項3に係る発明では、所定の運転条件において、回転数センサーにより機関回転数を検知し、該検知した回転数から角加速度を算出し、角加速度が負から正に変化する時期と予め設定した基準時期との間隔を算出し、予め同一運転条件で作成した上記間隔とセタン価との相関データに基づいて、上記算出された間隔に対応するセタン価を判別する。
【0011】
請求項4に係る発明では、所定の運転条件において、トルクセンサーにより機関の実トルクを検知し、検知した実トルクにおける燃料噴射量と、予め同一運転条件で作成した燃料噴射量とセタン価との相関データに基づいて、上記検知したトルクでの燃料噴射量に対応するセタン価を判別する。
【0012】
請求項5に係る発明では、所定の運転条件において、COセンサーにより排気中のCO濃度を検知し、予め同一運転条件で作成したCO濃度とセタン価との相関データに基づいて、上記検知したCO濃度に対応するセタン価を判別する。
【0013】
請求項6〜16に係る発明では、前記請求項1〜5に係る発明にしたがって間接的に判別したセタン価に応じて、機関本来の性能を十分に発揮できる燃焼状態となるように、機関の各運転要因を制御する。
【0014】
すなわち、請求項6に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、燃料噴射時期を制御する。
【0015】
請求項7に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、燃料噴射圧を制御する。
【0016】
請求項8に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、燃料噴射回数を制御する。
【0017】
請求項9に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、複数回行なわれる燃料噴射の噴射間隔を制御する。
【0018】
請求項10に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、吸気温度を制御する。
【0019】
請求項11に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、アイドル回転数を制御する。
【0020】
請求項12に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、吸気弁あるいは排気弁の開閉時期あるいはリフト量を制御する。
【0021】
請求項13に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、EGR量を制御する。
【0022】
請求項14に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、吸気ブースト圧を制御する。
【0023】
請求項15に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価に応じて、排気背圧を制御する。
【0024】
請求項16に係る発明では、機関制御として、判別したセタン価が設定したセタン価よりも低い場合に、セタン価に応じて最高回転数を制限する。
【0025】
また、前記のような機関制御に加え、請求項17に係る発明では、始動性を向上させるために、機関運転中に判別したセタン価を記憶しておき、機関再始動時、アイドル回転に至るまで、上記記憶したセタン価に応じた制御量を用いる。
【0026】
さらに請求項18では、請求項17に加え、機関再始動時、1回目の始動動作が不発の時、2回目以降の始動動作時に、前記記憶しているセタン価を低セタン価側に補正する。
【0027】
【発明の実施の形態】
【ディーゼル機関の構造】
[ディーゼル機関の概略]
図1は、本願の各発明が実施できる圧縮自着火式ディーゼル機関の一例を示しており、シリンダ部分並びに吸排気装置及び制御機器の配置を含む概略図である。この図1において、シリンダ1内にはピストン2が嵌合すると共に該ピストン2の頂壁とシリンダ1により燃焼室3が形成されており、燃焼室3の天井面(爆面)12aには吸気孔5と排気孔6が開口すると共に燃料噴射ノズル7が配置され、該燃料噴射ノズル7は電子制御式の燃料噴射ポンプ4に接続している。なお、ポンプ一体式の燃料インジェクターを燃料噴射ノズル7及び燃料噴射ポンプ4の代わりに装着する場合もある。吸気孔5と排気孔6にはそれぞれ吸気弁8と排気弁9が配置され、両弁8、9はそれぞれ吸気用可変型動弁装置10と排気用可変型動弁装置11に連動連結しており、各弁8,9の弁開及び弁閉時期並びに弁リフト量を変更調節可能となっており、また、弁開閉回数も変更調節可能となっている。
【0028】
機関周辺機器として、エンジンコントローラ15を備えると共に、可変翼型タービン過給機16、インタークーラ17及びEGR(排気ガス再循環)装置18を備えている。前記吸気孔5は吸気通路20、インタークーラ17、吸気管21、過給機16のコンプレッサ部16a、吸気管22を介して外気に連通し、排気孔6は排気通路25、過給機16の可変翼型タービン部16b及び排気管26等を介して外気に連通している。排気通路25と吸気通路20との間をEGR装置18のEGR管28が連通しており、該EGR管28には開度調節可能なEGR弁30が設けられている。排気通路25には、排気流通断面積を調節することにより排気の背圧を調節する背圧調節機構27が配置されている。
【0029】
エンジンコントローラ15には、CPU及び各種記憶装置と共に、噴射装置ECU(噴射装置電子制御ユニット)31と動弁装置ECU(動弁装置制御ユニット)32が含まれている。エンジンコントローラ15の出力部には、制御対象として、燃料噴射ポンプ4、燃料噴射ノズル7、可変型動弁装置10,11、インタークーラ17、ガバナー19、EGR弁30が接続している。
【0030】
燃料噴射ポンプ4、燃料噴射ノズル7及びガバナー19では、噴射装置ECU31によって燃料噴射量、噴射開始時期、噴射回数及びアイドル回転数等が制御されるようになっている。
【0031】
動弁装置10,11では、上記動弁装置ECU32により、吸、排気弁8,9の各弁開閉時期、弁開閉回数及びリフト量等が制御されるようになっている。排気用可変型動弁装置11では、排気弁9の再啓開の弁閉時期も制御されるようになっている。
【0032】
EGR弁30では、エンジンコントローラ15により開度が調節されることにより、EGR量が制御されるようになっている。
【0033】
過給機16の可変翼型タービン部16bでは、エンジンコントローラ15により、吸気ブースト圧が制御されるようになっている。
【0034】
インタークーラ17では、エンジンコントローラ15により、吸気温度が制御されるようになっている。吸気温度制御手段として、上記インタークーラ17の他に、吸気ヒータ又はグロープラグ等を採用することもできる。
【0035】
[セタン価判別のためのセンサー類]
図1のようなディーゼル機関の各所には、機関運転時の各種変動値を検知するためのセンサー類が配設されているが、本願の各発明に関連するものとして次のようなセンサー類が配置され、エンジンコントローラ15の入力部に接続している。勿論、下記センサー類は、説明の便宜上、図1では1つのディーゼル機関に総て装備しているように記載したものであり、必ずしも1つの機関に総てが備えられものではない。
【0036】
シリンダヘッド12には、筒内圧力の変動による機関加振力を検知するために、圧電素子(具体的にはピエゾ素子)を内蔵した加振力センサー41が設置され、クランク軸42又はクランク軸42に固定されたギヤ43には機関回転数を検知するために回転数センサー45が設置され、クランク軸42の軸方向端部には機関実トルクを検知するためにトルクセンサー47が設置されている。排気管26(又は排気通路25)には排気中のCO濃度を検知するためにCOセンサー48が配置されている。
【0037】
【セタン価判別方法】
[セタン価判別方法1]
加振力の変化(大きさ)によりセタン価を判別する方法であり、図2に示すような圧電素子(ピエゾ素子)を内蔵した加振力センサー41を利用する。図2はシリンダ上端部の拡大縦断面図であり、燃焼室3に面するシリンダヘッド12の爆面12aにセンサー取付孔50が形成され、該取付孔50に加振力センサー41が嵌着されている。加振力センサー41は燃焼室3に露出した状態となっている。
【0038】
燃料セタン価の高低により、筒内圧力の上昇する変化率、いわゆる圧力上昇率は変化するが、この圧力上昇率と機関の加振力とは一定の相関関係を有することにより、加振力とセタン価も一定の相関関係を有する。図3はセタン価と加振力との相関関係の一例を示しており、該実施形態のディーゼル機関では、所定の運転条件において、セタン価が低い場合は加振力は小さく、セタン価が高くなるに従い加振力は増加し、標準セタン価(たとえば50〜55の間の値)Mnより大きくなると、加振力は急激に高くなる関係にある。この図3のようなセタン価と加振力との相関データを、安定した所定の運転条件(たとえばアイドル回転時または定格運転時等)において作成し、予め図2のエンジンコントローラ15の記憶装置に記憶させておく。
【0039】
燃料供給後、運転を開始した際、上記所定の運転条件と同一の運転条件において、筒内の爆発によって生じる図2のシリンダヘッド12の加振力を加振力センサー41により検知し、エンジンコントローラ15に入力する。そして、記憶装置に記憶された同一運転条件の加振力とセタン価との相関データに基づいて、検知した加振力に対応するセタン価を判別する。たとえば、図3において、検知した加振力が基準加振力Fnより大きいF1とすれば、対応するセタン価は、標準セタン価Mnより高いM1と判別される。また、検知した加振力が基準加振力Fnより小さいF2であるとすれば、対応するセタン価は、標準セタン価Mnより低いM2と判別される。
【0040】
[セタン価判別方法2]
上記判別方法1と同様に、図1及び図2の加振力センサー41を利用してセタン価を判別する方法であるが、加振力の大きさではなく、加振力発生時期によりセタン価を判別する。
【0041】
前述のようにセタン価と着火遅れ期間とは相関関係があり、図8の上段に示す着火遅れ期間S2のように、セタン価が低いと図7の基準燃料における着火遅れ期間Snより長くなる傾向にあるが、着火遅れ時期と加振力発生時期も一定の相関関係を有している。したがって、セタン価と加振力発生時期も一定の相関関係を有することになり、図4はその一例を示している。この図4において、横軸に時間をとっており、Fn,F1,F2は、それぞれ標準セタン価、高セタン価及び低セタン価の場合の加振力であり、Rn,R1,R2は、それぞれ上記加振力Fn,F1,F2の発生(開始)時期となる。最上段に示すパルスは、加振力の発生時期を計測する基準となる基準パルスであり、たとば圧縮行程後期における任意の時期を基準位置(基準時刻)R0として設定してある。
【0042】
所定の運転条件において、上記基準位置R0と標準セタン価時の加振力発生時期Rnとの間隔(期間)Snを予め計算あるいは実測により算出し、セタン価との相関データとして図1のエンジンコントローラ15の記憶装置に記憶させておく。
【0043】
燃料供給後、運転開始した際、上記所定の運転条件と同一運転条件において、図2の筒内の爆発によって生じるシリンダヘッド12の加振力を、加振力センサー41により検知してエンジンコントローラ15に入力し、記憶装置に記憶された加振力発生時期とセタン価との相関データに基づいて、検知した加振力の発生時期に対応するセタン価を判別する。たとえば、図4の3段目のグラフのように、検知した加振力発生時期がR1とすれば、該発生時期R1と基準位置R0の間隔(時間)S1は、前記基準間隔Snよりも短く、したがってセタン価は、標準セタン価より高い値となる。一方、検知した加振力の発生時期が最下段のグラフのようにR2とすれば、基準位置R0との間隔(時間)S2は、前記基準間隔Snよりも長く、セタン価は標準セタン価より低い値となる。
【0044】
[セタン価判別方法3]
図1の回転数センサー45により検知する機関回転数の変化を利用してセタン価を判別する方法であり、機関回転数変化から角加速度の変化を算出し、角加速度が負から正に変化する時点と基準時点(位置)との間隔によりセタン価を判別する。
【0045】
図5は機関回転数をマクロ的に見た図であり、機関回転数はアイドル回転時あるいは定格回転時等のようにマクロ的に略一定回転数を維持している場合でも、吸入、圧縮、膨張及び排気の行程にしたがって、小さな振幅ではあるが周期的な変動を繰り返している。すなわち、圧縮された高温、高圧の筒内へ噴射された燃料は、ある時間を経て自着火し、燃焼を開始し、この燃焼、いわゆる爆発力により、ミクロ的には、図6の2段目に実線の曲線で示すように、膨張行程において機関回転数は増加する。一方、燃料が噴射され、着火燃焼するまでは、吸入した空気を圧縮するための負の仕事が必要である。この負の仕事を行なう圧縮行程では機関回転数は減少する。したがって、圧縮行程から膨張行程に移る際には機関回転数が減速から加速状態に変化するが、この変化位置Qnは、3段目に実線の曲線で示すように、クランク軸の角加速度が負から正に変化する位置となる。
【0046】
図6の最上段のグラフは基準パルスであり、圧縮行程における任意の時期を基準位置(基準時刻)Q0として設定している。
【0047】
図6の2段目及び3段目に実線で示すグラフは、標準セタン価の基準燃料を使用した場合の機関回転数及び角加速度の変化を示しており、標準セタン価燃料使用時における前記変化位置Qnと前記基準位置Q0との期間を基準期間Xnとし、この基準期間Xnと、実際に検知した機関回転数から算出した角加速度の変化点との期間を比較して、セタン価を判別する。
【0048】
該実施形態のディーゼル機関では、セタン価が高くなるに従い着火遅れ期間が短くなり、図6の基準位置Q0と角加速度が負から正に変化する変化点との期間が短くなる。一方、セタン価が低くなるに従い、着火遅れ期間が長くなり、前記基準位置Q0と角加速度が負から正に変化する変化点との期間が長くなるという相関関係がある。セタン価と、上記基準位置Q0と角加速度が負から正に変化する変化点との期間の相関データを作成し、予め図1のエンジンコントローラ15の記憶装置に記憶させておく。
【0049】
燃料供給後、運転開始した際、所定の運転条件において、図1の回転数センサー45により検知した機関回転数をエンジンコントローラ15に入力し、この機関回転数の増減から角加速度を算出し、角加速度が負から正に変化する変化点と基準位置R0との期間を演算し、これと基準期間Xnとを比較して、セタン価を判別する。
【0050】
たとえば機関回転数が2段目の破線で示すような変化をしている場合には、位置Q2において3段目の角加速度が負から正になっており、位置Q2と基準位置Q0との期間X2は基準期間Xnよりも長くなっている。これにより標準セタン価よりも低いセタン価が判別される。
【0051】
[セタン価判別方法4]
図1のトルクセンサー47で検知される実トルクを利用して、セタン価を判別する方法であり、所定の運転条件において、トルクセンサーにより機関の実トルクを検知し、検知した実トルクにおける燃料噴射量と、予め同一運転条件で作成した燃料噴射量とセタン価との相関データに基づいて、上記検知したトルクでの燃料噴射量に対応するセタン価を判別する。つまり、セタン価の高低により、着火遅れ期間に変化が生じることで燃焼効率が変化し、燃費が増減するが、検知したトルクでの該燃料噴射量とセタン価との相関データに基づいて、セタン価を判別するのである。
【0052】
図7の下段は、標準セタン価の基準燃料を使用した場合の噴射ノズルリフトLnを示しており、図8の下段は低セタン価の燃料を使用した場合の噴射ノズルリフトL2を示している。図7及び図8の各下段のノズルリフトLn,L2を比較すると、図7の噴射期間(ノズルリフト期間)T1に対し図8の噴射期間T2が増加しており、それにより、燃料噴射量が増加していることが分かる。すなわち、セタン価が低下、即ち着火遅れ時期が増加し、燃焼効率が低下している場合には、噴射期間が増加し、燃料噴射量が増加していることが分かり、この燃料噴射量の増大により、セタン価が低下していると判別することができる。
【0053】
図7の下段に示す基準燃料使用時における噴射期間T1に対応する燃料噴射量とセタン価との関係を、相関データとして予め図1のエンジンコントローラ15の記憶装置に記憶させておく。
【0054】
燃料供給後、運転開始した際、所定の運転条件において、図1のトルクセンサー47により実トルクを検知して、エンジンコントローラ15に入力し、検知した実トルクに対応する燃料噴射量を演算し、同一運転条件の燃料噴射量とセタン価の相関データに基づいて、セタン価を判別する。
【0055】
[セタン価判別方法5]
図1のCOセンサー48で検知する排気中のCO濃度を利用して、セタン価を判別する方法である。
【0056】
図9はセタン価とCO濃度との相関関係の一例を示しており、該実施形態のディーゼル機関では、所定の運転条件において、セタン価が高い場合はCO濃度が低く、セタン価が低くなるに従いCO濃度は増加する関係となっており、特に低セタン価になるほど、着火遅れ期間が長くなり、セタン価が極めて低い場合にはCO濃度は急激に増加し、失火を招く。図9のようなセタン価とCO濃度との相関データを、所定の運転条件、特に負荷が低い運転条件において作成し、予め図1のエンジンコントローラ15の記憶装置に記憶させておく。
【0057】
燃料供給後、運転開始した際、同一の運転条件において、図1のCOセンサー48によりCO濃度を検知して、エンジンコントローラ15に入力し、相関データに基づいて、検知したCO濃度に対応するセタン価を判別する。たとえば、図9において検知したCO濃度がD1とすれば、対応するセタン価は、標準セタン価Mnより高いM1と判別される。一方、検知したCO濃度がD2であるとすれば、対応するセタン価は、標準セタン価Mnより低いM2と判別される。
【0058】
【機関制御方法】
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、燃料噴射時期、燃料噴射圧力、燃料噴射回数、吸気温度、アイドル回転数、吸排気弁の開閉、EGR量、吸気ブースト圧又は最高回転数を制御することにより、機関の正常な燃焼状態を保ち、セタン価の変化に対して機関性能の変化を防止する。たとえば、判別したセタン価が標準セタン価よりも低い場合には、各制御量を一定量だけ一気に変化させた後、数サイクル運転後、徐々に制御量を増減する。この方法によると、低セタン価による着火遅れ期間増加から生じるHC及びCOの増加及びこれによる白煙及び臭いの発生を即座に低減することができる。一方、判別したセタン価が標準セタン価より高い場合には、制御量を徐々に増減してゆく。これにより、最大筒内圧力オーバー防止による機関保護、並びに騒音増加防止に対応する効果がある。以下、各具体的な制御例を簡単に説明する。
【0059】
[機関制御1、噴射時期制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1の噴射装置ECU31により燃料噴射時期を制御し、機関の正常な燃焼状態を保つ。たとえば、判別したセタン価が標準セタン価よりも低い場合には、噴射時期を一定量だけ一気に早めた後、数サイクル運転後、徐々に遅らせる。一方、判別したセタン価が標準セタン価より高い場合には、噴射時期を徐々に遅らせてゆく。
【0060】
[機関制御方法2、噴射圧力の制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1の噴射装置ECU31により燃料噴射圧を制御し、機関の正常な燃焼状態を保つ。たとえば判別したセタン価が標準セタン価よりも低い場合には、噴射圧を一気に高めた後、数サイクル運転後、徐々に元の圧に下げる。一方、判別したセタン価が標準セタン価より高い場合には、噴射圧を徐々に下げてゆく。
【0061】
[機関制御方法3、噴射回数の制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1の噴射装置ECU31により噴射回数を制御し、機関の正常な燃焼状態を保つ。たとえば、標準セタン価の基準燃料の場合には、図10に実線で示すように噴射回数は後期噴射の一回だけに設定しており、判別したセタン価が低い場合には、まず第2初期噴射を加え、さらにセタン価が低い場合には、第1初期噴射も加える。
【0062】
[機関制御方法4、噴射間隔制御]
複数の燃料噴射を行なっているディーゼル機関において、前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1の噴射装置ECU31により噴射間隔を制御し、機関の正常な燃焼状態を保つ。たとえば、標準セタン価の基準燃料使用時に、図11に示すように基準間隔Znを隔てて2回噴射している場合に、判別したセタン価が低くなるに従い、初期噴射を早めることにより、上記間隔Znを徐々に増やす。
【0063】
[機関制御方法5、吸気温度制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1のエンジンコントローラ15によりインタークーラ17を調整して吸気温度を制御し、機関の正常な燃焼状態を保つ。たとえば、低セタン価の場合は吸気温度を上げ、高セタン価の場合は吸気温度を下げる。
【0064】
[機関制御方法6、アイドル回転数の制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1の噴射装置ECU31によりガバナー19を調節し、アイドル回転数を制御することにより、機関の正常な燃焼状態を保つ。たとえば、機関冷態時、低セタン価の場合にはアイドル回転数を高くし、これにより、暖機運転を短くする。
【0065】
[機関制御方法7、吸気弁又は排気弁の制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1の可変型動弁装置10,11を作動させ、吸気弁8及び排気弁9の開閉時期、すなわちリフト期間を制御する。たとえば、図12は、標準セタン価の基準燃料を使用した場合における排気リフトと排気リフトの関係を示しており、排気リフト期間と吸気リフト期間との間に、一定のオーバーラップ期間OLを設定している。
【0066】
判別したセタン価が標準セタン価よりも低い場合には、図13のようにオーバーラップ期間OLを略0とすることにより、筒内の排気の残量を増やし、残留排気により筒内温度を上昇させる。
【0067】
[機関制御方法8,EGR量の制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1のEGR弁30の開度を調整することにより、EGR量を制御する方法である。たとえば判別したセタン価が標準セタン価よりも低い場合には、EGR量を増加させる。
【0068】
[機関制御方法9,ブースト圧の制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1の過給機16の可変翼型タービン部16bを調整し、吸気(給気)ブースト圧を制御する方法である。たとえば判別したセタン価が標準セタン価より低い場合には、ブースト圧を増加させる。
【0069】
[機関制御方法10,排気背圧の制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価に応じて、図1の排気管26に設けられた背圧調節機構27を調整し、背圧を制御する方法である。たとえば、低セタン価の燃料の場合には、排気断面積を小さくすることにより、背圧を上げる。
【0070】
[機関制御方法11、最高回転数制御]
前記各セタン価判別方法によって判別したセタン価が設定セタン価よりも低い場合に、ガバナー19を調節することにより、判別したセタン価に応じて最高回転数を制限する方法である。
【0071】
すなわち、低セタン価では、着火遅れ期間が長くなるため、特に高速回転域では失火を招き、CO,THC排出量が増大し、白煙及び刺激臭を伴うことになるが、設定されたセタン価より低い場合において、検知したセタン価に応じて、最高回転数を制限することで、白煙及び刺激臭を防ぐことができる。
【0072】
[その他の機関制御方法]
前記各機関制御方法に加え、機関運転中に判別したセタン価を記憶しておき、機関再始動時、アイドル回転に至るまで、上記記憶したセタン価に応じた制御量を用いる。すなわち、次の機関始動時に、前記記憶したセタン価に応じた制御値を初期設定する。このように、エンジンクランクキング直後の各制御値をセタン価に応じて予め設定することで、始動性能を向上させることができる。
【0073】
さらに、機関再始動時、1回目の始動動作が不発の時、2回目以降の始動動作時に、前記記憶しているセタン価を低セタン価側に補正する。すなわち、次の始動時、1回の始動動作が失敗した場合、前回停止時の燃料セタン価よりも低いセタン価の燃料が供給されていると認識し、2回目以降の機関始動動作時に、各制御量を1回目の制御量よりも、低セタン価側に補正する。この補正により、機関始動の再不発を防ぐことができる。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、(1)本願請求項1〜5記載の発明によると、ディーゼル機関に供給される燃料のセタン価を判別する方法として、燃料の比重、屈折率又は粘度等を測定するのではなく、圧電素子を有する加振力センサーによる機関加振力の検知、機関加振力の発生時期の検知、機関回転数の検知、実トルクの検知又はCO濃度の検知により、間接的にセタン価を判別するので、従来よりディーゼル機関に装備されている安価な各種センサーを利用して、簡単にセタン価を判別することができる。
【0075】
(2)請求項1及び2記載の発明にように、筒内圧による加振力を優れた応答性の圧電素子(ピエゾ素子)により測定するようにしていると、セタン価の判別を即座に行なうことができ、エンジン制御へのフィードバックも高応答化が可能となる。
【0076】
(3)請求項3記載の発明のように、検知した機関回転数からセタン価を判別するようにしていると、電子制御エンジンには必携の既存の回転数センサーを利用でき、部品のコストアップを抑えることができる。
【0077】
(4)請求項4記載の発明のように、実トルクを検知するようにしていると、実際の運転状態(回転数及びトルク)が精度良く検知できることにより、所定の運転状態を精度良く判別でき、燃料噴射量の比較が高精度で行なえる。すなわち、セタン価の判別が高精度で行なえる。
【0078】
(5)請求項5記載のように、排気ガス中のCO濃度を検出するようにしていると、セタン価の判別だけでなく、燃焼判断も同時に行なうことができ、これはエンジン排気ガスを直接判断できることを意味する。すなわち、失火から生じる排気ガス刺激臭を間接的に検知(CO濃度)し、ユーザーが不快にならないよう、排気ガスを検知しながらエンジン制御を行なうことが可能となる。
【0079】
(6)請求項6〜16記載の発明のように、請求項1〜5記載の判別方法により判別したセタン価に応じて、燃料噴射時期、燃料噴射圧力、燃料噴射回数、複数噴射における噴射間隔、吸気温度、アイドル回転数、吸、排気弁の開閉時期、EGR量、ブースト圧、背圧又は最高回転数の制御を行なうことにより、特に、低セタン価燃料による運転時に発生する白煙及び刺激臭の発生を速やかに抑えることができ、また、ディーゼル機関の基本諸元を変更することなく、低セタン価燃料から高セタン価燃料まで、各セタン価に応じて正常な燃焼状態を保てるように適切に対応することができる。
【0080】
(7)請求項6記載の発明のように、セタン価による着火遅れ期間に合わせて噴射時期を補正するようにしていると、燃焼効率を良好な状態に維持できる。
【0081】
(8)請求項7記載の発明のように、判別したセタン価に応じて燃料噴射圧力を制御するようにしていると、燃料噴射圧力を高めることで、混合気形成を活性化させ、着火遅れ時期を制御できる。
【0082】
(9)請求項8及び9記載の発明のように、噴射回数及び噴射間隔を、判別されたセタン価に適合させるようにしていると、着火遅れ時期と共に予混合燃焼割合の制御も可能となる。
【0083】
(10)請求項10記載の発明のように、吸気温度を制御するようにしていると、特に低温始動時において、高いエンジン制御応答性を得ることができる。
【0084】
(11)機関冷態時から暖態までの着火遅れ期間を間接的に検知可能なので、請求項11記載の発明のように、アイドリング回転を制御することにより、機関暖機運転時間を短縮できると共に、アイドリング回転時の白煙を防止し、無臭化が可能である。
【0085】
(12)請求項12記載の発明のように、セタン価に応じて吸排気弁の開閉時期、特にオーバーラップ期間及びリフト量を制御するようにしていると、残留ガスを制御することができる。つまり、残留ガスが増加すれば圧縮行程におけるシリンダ内の温度が上がり、低セタン価においても着火遅れ期間は維持できる。また、残留ガスが増加すると酸素濃度が減少し、即ち、当量比増加により排気温度が増加するため、低温始動時において暖機時間短縮効果も併せて期待できる。
【0086】
(13)請求項13記載の発明のように、セタン価に応じてEGR量を制御するようにしていると、吸気温度上昇及び圧縮行程時におけるシリンダ内温度増加により、着火遅れ時期の維持が可能となる。また、EGR量が増加すると、酸素濃度が減少し、即ち、当量比増加により排気温度が増加するため、低温始動時において暖機時間短縮効果も併せて期待できる。
【0087】
(14)請求項14及び15記載の発明のように、吸気ブースト圧又は排気背圧を制御するようにしていると、シリンダ内残留ガス量を制御することができる。つまり、残留ガスが増加すれば圧縮行程におけるシリンダ内の温度が上がり、低セタン価においても着火遅れ期間は維持できる。
【0088】
(15)請求項16記載の発明のように、セタン価に応じて最高回転数を制御するようにしていると、着火遅れ期間増加による失火を防ぐことにより、白煙及び刺激臭を効果的に防止でき、また、失火による燃焼変動からなる回転変動を防止することもできる。
【0089】
(16)請求項17記載の発明のように、機関運転中に判別したセタン価を記憶しておき、機関再始動時、アイドル回転に至るまで、上記記憶したセタン価に応じた制御量を用いると、次の機関始動時の始動性能を向上させることができる。
【0090】
(17)請求項18記載の発明のように、機関再始動時、1回目の始動動作が不発の時、2回目以降の始動動作時に、前記記憶しているセタン価を低セタン価側に補正することにより、機関始動の再不発を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の各発明による方法が実施できる圧縮自着火式ディーゼル機関の概略図である。
【図2】図1のシリンダヘッド部分の拡大縦断面図である。
【図3】セタン価と加振力との関係を示す図である。
【図4】セタン価と加振力発生時期との関係を示す図である。
【図5】機関回転数の時間的変化をマクロ的に示す図である。
【図6】機関回転数及び角加速度等の時間的変化を示す図である。
【図7】標準セタン価の基準燃料を使用した場合の筒内圧、燃料噴射圧及びノズルリフトの変化を示す図である。
【図8】低セタン価燃料を使用した場合の筒内圧、燃料噴射圧及びノズルリフトの変化を示す図である。
【図9】セタン価とCO濃度との関係を示す図である。
【図10】複数回噴射におけるノズル開閉時期を示す図である。
【図11】複数回噴射におけるノズル開閉時期であって、噴射間隔を変更する場合を示す図である。
【図12】標準セタン価燃料使用時の排気弁と吸気弁の開閉時期を示す図である。
【図13】低セタン価燃料使用時の排気弁と吸気弁の開閉時期を示す図である。
【符号の説明】
1 シリンダ
3 燃焼室
4 燃料噴射ポンプ
7 燃料噴射ノズル
10 吸気用可変動弁装置
11 排気用可変型動弁装置
15 エンジンコントローラ(制御装置)
16 過給機
17 インタークーラ
18 EGR装置
19 ガバナー
30 EGR弁
31 噴射装置ECU
32 動弁装置ECU
41 加振力センサー
42 クランク軸
45 回転数センサー
47 トルクセンサー
48 COセンサー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a control method for a diesel engine that self-ignites by compression, and more particularly to a control method for a diesel engine that can cope with a change in cetane number of fuel.
[0002]
[Prior art]
Compared to spark-ignition gasoline engines, diesel engines employing the compression ignition method tend to have a more variable ignition delay period. The ignition delay period varies depending on the fuel used. For example, when a fuel having a high cetane number is used, the ignition delay period is shortened, thereby causing phenomena such as noise and an increase in in-cylinder pressure. Conversely, when a fuel having a low cetane number is used, the ignition delay period S2 shown in the in-cylinder pressure change curve P2 in the upper part of FIG. 8 becomes the ignition delay period S2. The ignition delay period Sn shown in the in-cylinder pressure change curve Pn when used is longer than the ignition delay period Sn, whereby white smoke and irritating odor often occur due to misfire, and the inherent performance of the diesel engine Not only can not be exhibited, but also environmentally unfavorable.
[0003]
The cetane number is determined by measuring the specific gravity, viscosity, refractive index, and the like of the fuel (light oil) supplied to the engine with respect to such variation in the cetane number of the fuel, and the maximum fuel is determined based on the determined cetane number. A method for controlling the injection amount and the like is known (
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-105042.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of directly measuring the specific gravity, the refractive index, the viscosity, and the like of the fuel in the fuel tank, a complicated measuring device for measuring these factors must be provided in the fuel tank, which complicates the structure of the fuel tank. At the same time, the cost increases.
[0006]
[Object of the invention]
An object of the present invention is to use various sensors with high cost or various existing sensors of an engine, and indirectly determine the cetane number from the detection values thereof, for a fuel having a variation in the cetane number. The aim is to provide a diesel engine that can be used at low cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the invention according to
[0008]
That is, in the invention according to
[0009]
According to the second aspect of the present invention, under a predetermined operating condition, an exciting force detection sensor having a piezoelectric element detects an engine exciting force generation timing due to the in-cylinder pressure, and generates an exciting force generation timing created in advance under the same operating condition. The cetane number corresponding to the detected excitation force generation time is determined based on the correlation data between the cetane number and the cetane number.
[0010]
In the invention according to
[0011]
In the invention according to
[0012]
In the invention according to claim 5, the CO concentration in the exhaust gas is detected by the CO sensor under predetermined operating conditions, and the detected CO concentration is determined based on the correlation data between the CO concentration and the cetane number created under the same operating conditions in advance. Determine the cetane number corresponding to the concentration.
[0013]
In the inventions according to
[0014]
That is, in the invention according to
[0015]
In the invention according to claim 7, as the engine control, the fuel injection pressure is controlled according to the determined cetane number.
[0016]
In the invention according to claim 8, as the engine control, the number of times of fuel injection is controlled according to the determined cetane number.
[0017]
In the invention according to
[0018]
In the invention according to
[0019]
In the invention according to claim 11, as the engine control, the idle speed is controlled according to the determined cetane number.
[0020]
In the invention according to
[0021]
In the invention according to claim 13, as the engine control, the EGR amount is controlled according to the determined cetane number.
[0022]
In the invention according to claim 14, as the engine control, the intake boost pressure is controlled according to the determined cetane number.
[0023]
In the invention according to
[0024]
In the invention according to
[0025]
In addition to the above-described engine control, in the invention according to
[0026]
Further, in
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[Diesel engine structure]
[Outline of diesel engine]
FIG. 1 shows an example of a compression ignition type diesel engine in which each invention of the present application can be implemented, and is a schematic diagram including the arrangement of a cylinder portion and intake / exhaust devices and control devices. In FIG. 1, a
[0028]
As the engine peripheral devices, an
[0029]
The
[0030]
In the
[0031]
In the valve gears 10, 11, the
[0032]
In the
[0033]
In the variable blade type turbine section 16b of the
[0034]
In the
[0035]
[Sensors for cetane number discrimination]
At various points of the diesel engine as shown in FIG. 1, sensors for detecting various fluctuation values at the time of engine operation are provided. The following sensors are related to each invention of the present application. And connected to the input of the
[0036]
The
[0037]
[Cetane number determination method]
[Cetane number determination method 1]
This is a method of determining the cetane number based on the change (magnitude) of the exciting force, and uses an
[0038]
Depending on the fuel cetane number, the rate of change of the in-cylinder pressure, the so-called pressure rise rate, changes.However, the pressure rise rate and the engine excitation force have a certain correlation, The cetane number also has a certain correlation. FIG. 3 shows an example of the correlation between the cetane number and the exciting force. In the diesel engine of this embodiment, under a predetermined operating condition, when the cetane number is low, the exciting force is small and the cetane number is high. As the vibration force increases, the vibration force increases rapidly when the vibration force becomes larger than a standard cetane number (for example, a value between 50 and 55) Mn. Correlation data between the cetane number and the excitation force as shown in FIG. 3 is created under stable predetermined operating conditions (for example, at the time of idling rotation or at the time of rated operation) and stored in advance in the storage device of the
[0039]
When the operation is started after the fuel supply, under the same operating conditions as the above-mentioned predetermined operating conditions, the exciting force of the
[0040]
[Cetane number determination method 2]
Similar to the above-described
[0041]
As described above, there is a correlation between the cetane number and the ignition delay period. When the cetane number is low, as in the ignition delay period S2 shown in the upper part of FIG. 8, the ignition delay period Sn of the reference fuel in FIG. 7 tends to be longer. However, the ignition delay time and the excitation force generation time also have a certain correlation. Therefore, the cetane number and the timing of generation of the exciting force also have a certain correlation, and FIG. 4 shows an example thereof. In FIG. 4, time is plotted on the horizontal axis, where Fn, F1 and F2 are the excitation forces at the standard cetane number, high cetane number and low cetane number, respectively, and Rn, R1 and R2 are respectively It is time to generate (start) the exciting forces Fn, F1, F2. The pulse shown at the top is a reference pulse that serves as a reference for measuring the timing of the generation of the exciting force. For example, an arbitrary timing in the latter half of the compression stroke is set as a reference position (reference time) R0.
[0042]
Under predetermined operating conditions, an interval (period) Sn between the reference position R0 and the exciting force generation timing Rn at the time of the standard cetane number is calculated in advance or measured, and the engine controller shown in FIG. 15 storage devices.
[0043]
When the operation is started after the fuel supply, under the same operating conditions as the above-described predetermined operating conditions, the exciting force of the
[0044]
[Cetane number determination method 3]
This is a method of determining a cetane number using a change in the engine speed detected by the
[0045]
FIG. 5 is a diagram showing the engine speed as a macro view. Even when the engine speed is maintained at a substantially constant macro speed such as at idle speed or rated speed, suction, compression, In accordance with the expansion and exhaust strokes, small amplitude but periodic fluctuations are repeated. That is, the compressed fuel injected into the high-temperature, high-pressure cylinder self-ignites after a certain period of time and starts burning, and this combustion, that is, the so-called explosive force, microscopically shows the second stage in FIG. As shown by the solid curve, the engine speed increases during the expansion stroke. On the other hand, until the fuel is injected and ignites and burns, a negative work is required to compress the intake air. In the compression stroke in which this negative work is performed, the engine speed decreases. Therefore, when the engine speed shifts from the compression stroke to the expansion stroke, the engine speed changes from the deceleration to the acceleration state. However, as shown by the solid line curve in the third stage, the angular acceleration of the crankshaft is negative. Is a position that changes to positive.
[0046]
The uppermost graph in FIG. 6 is a reference pulse, and an arbitrary timing in the compression stroke is set as a reference position (reference time) Q0.
[0047]
The solid-line graphs in the second and third rows in FIG. 6 show changes in the engine speed and angular acceleration when a standard cetane number reference fuel is used, and the changes when the standard cetane number fuel is used. A period between the position Qn and the reference position Q0 is defined as a reference period Xn, and a period between the reference period Xn and a change point of the angular acceleration calculated from the actually detected engine speed is compared to determine the cetane number. .
[0048]
In the diesel engine of this embodiment, the ignition delay period becomes shorter as the cetane number becomes higher, and the period between the reference position Q0 and the change point where the angular acceleration changes from negative to positive in FIG. 6 becomes shorter. On the other hand, as the cetane number becomes lower, the ignition delay period becomes longer, and there is a correlation that the period between the reference position Q0 and the change point where the angular acceleration changes from negative to positive becomes longer. Correlation data for the period between the cetane number and the reference position Q0 and the change point where the angular acceleration changes from negative to positive is created and stored in advance in the storage device of the
[0049]
When the operation is started after the fuel supply, the engine speed detected by the
[0050]
For example, when the engine speed changes as shown by the broken line in the second stage, the angular acceleration in the third stage changes from negative to positive at the position Q2, and the period between the position Q2 and the reference position Q0. X2 is longer than the reference period Xn. Thereby, a cetane number lower than the standard cetane number is determined.
[0051]
[Cetane number determination method 4]
This is a method of determining the cetane number by using the actual torque detected by the torque sensor 47 of FIG. 1. Under a predetermined operating condition, the actual torque of the engine is detected by the torque sensor, and the fuel injection at the detected actual torque is performed. The cetane number corresponding to the fuel injection amount at the detected torque is determined based on the amount and the correlation data between the fuel injection amount and the cetane number created under the same operating conditions in advance. That is, depending on the level of the cetane number, a change in the ignition delay period causes a change in the combustion efficiency, thereby increasing or decreasing the fuel efficiency. However, based on the correlation data between the fuel injection amount at the detected torque and the cetane number, the cetane number is determined. The value is determined.
[0052]
The lower part of FIG. 7 shows the injection nozzle lift Ln when the standard cetane number reference fuel is used, and the lower part of FIG. 8 shows the injection nozzle lift L2 when the low cetane number fuel is used. Comparing the lower nozzle lifts Ln and L2 in FIGS. 7 and 8, the injection period T2 in FIG. 8 is longer than the injection period (nozzle lift period) T1 in FIG. It can be seen that it has increased. That is, when the cetane number decreases, that is, when the ignition delay time increases and the combustion efficiency decreases, it is understood that the injection period increases and the fuel injection amount increases, and this increase in the fuel injection amount Thus, it can be determined that the cetane number has decreased.
[0053]
The relationship between the fuel injection amount and the cetane number corresponding to the injection period T1 when using the reference fuel shown in the lower part of FIG. 7 is stored in advance in the storage device of the
[0054]
When the operation is started after the fuel supply, under a predetermined operation condition, the actual torque is detected by the torque sensor 47 of FIG. 1 and input to the
[0055]
[Cetane number determination method 5]
This is a method of determining the cetane number using the CO concentration in exhaust gas detected by the
[0056]
FIG. 9 shows an example of the correlation between the cetane number and the CO concentration. In the diesel engine of this embodiment, under a predetermined operating condition, when the cetane number is high, the CO concentration is low, and as the cetane number decreases, The CO concentration is related to increase. In particular, the lower the cetane number, the longer the ignition delay period. When the cetane number is extremely low, the CO concentration sharply increases, causing misfire. Correlation data between the cetane number and the CO concentration as shown in FIG. 9 is created under predetermined operating conditions, particularly under low load operating conditions, and is stored in advance in the storage device of the
[0057]
When the operation is started after the fuel supply, under the same operating conditions, the CO concentration is detected by the
[0058]
[Engine control method]
According to the cetane number determined by each of the cetane number determination methods, the fuel injection timing, the fuel injection pressure, the number of fuel injections, the intake temperature, the idle speed, the opening and closing of the intake and exhaust valves, the EGR amount, the intake boost pressure, or the maximum speed , The normal combustion state of the engine is maintained, and a change in engine performance against a change in cetane number is prevented. For example, when the determined cetane number is lower than the standard cetane number, each control amount is changed at a stroke by a fixed amount, and after several cycles of operation, the control amount is gradually increased or decreased. According to this method, the increase in HC and CO resulting from the increase in the ignition delay period due to the low cetane number and the resulting generation of white smoke and odor can be immediately reduced. On the other hand, when the determined cetane number is higher than the standard cetane number, the control amount is gradually increased or decreased. This has the effect of protecting the engine by preventing the maximum in-cylinder pressure from overloading and preventing noise from increasing. Hereinafter, each specific control example will be briefly described.
[0059]
[
The fuel injection timing is controlled by the
[0060]
[
The fuel injection pressure is controlled by the
[0061]
[
The number of injections is controlled by the
[0062]
[
In a diesel engine that performs a plurality of fuel injections, the injection interval is controlled by the
[0063]
[Engine control method 5, intake air temperature control]
The
[0064]
[
The normal combustion state of the engine is maintained by adjusting the governor 19 by the
[0065]
[Engine control method 7, control of intake valve or exhaust valve]
According to the cetane number determined by each of the cetane number determination methods, the variable
[0066]
When the determined cetane number is lower than the standard cetane number, the remaining amount of exhaust in the cylinder is increased by setting the overlap period OL to approximately 0 as shown in FIG. Let it.
[0067]
[Engine control method 8, EGR amount control]
This is a method of controlling the EGR amount by adjusting the opening degree of the
[0068]
[
This is a method of controlling the intake (supply) boost pressure by adjusting the variable blade type turbine section 16b of the
[0069]
[
In this method, the back pressure is adjusted by adjusting a back
[0070]
[Engine control method 11, maximum rotation speed control]
When the cetane number determined by each of the cetane number determination methods is lower than the set cetane number, the governor 19 is adjusted to limit the maximum rotational speed according to the determined cetane number.
[0071]
That is, if the cetane number is low, the ignition delay period becomes longer, which causes misfiring, particularly in the high-speed rotation range, increases CO and THC emissions, and accompanies white smoke and pungent odor. In the lower case, white smoke and pungent odor can be prevented by limiting the maximum number of revolutions according to the detected cetane number.
[0072]
[Other engine control methods]
In addition to each of the above-described engine control methods, the cetane number determined during engine operation is stored, and a control amount corresponding to the stored cetane number is used when the engine is restarted until the engine is idle. That is, at the next engine start, a control value corresponding to the stored cetane number is initialized. In this way, by setting each control value immediately after engine cranking in accordance with the cetane number, the starting performance can be improved.
[0073]
Further, when the engine is restarted, when the first start operation does not occur, and at the second and subsequent start operations, the stored cetane number is corrected to the lower cetane number side. That is, at the next start, if one start operation fails, it is recognized that fuel having a cetane number lower than the fuel cetane number at the previous stop is being supplied, and at the time of the second or subsequent engine start operation, The control amount is corrected to a lower cetane number side than the first control amount. With this correction, it is possible to prevent the engine from re-starting.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, (1) According to the first to fifth aspects of the present invention, as a method for determining the cetane number of a fuel supplied to a diesel engine, a specific gravity, a refractive index, a viscosity or the like of the fuel is measured. Rather than detecting the engine excitation force using an excitation force sensor with a piezoelectric element, detecting when the engine excitation force occurs, detecting the engine speed, detecting the actual torque, or detecting the CO concentration, Since the value is determined, it is possible to easily determine the cetane value using various inexpensive sensors conventionally provided in a diesel engine.
[0075]
(2) As described in the first and second aspects of the present invention, when the exciting force due to the in-cylinder pressure is measured by a piezoelectric element (piezo element) having excellent response, the cetane number is immediately determined. And the response to the engine control can be made highly responsive.
[0076]
(3) If the cetane number is determined from the detected engine speed as in the third aspect of the present invention, the electronic control engine can use an indispensable existing speed sensor, which increases the cost of parts. Can be suppressed.
[0077]
(4) When the actual torque is detected as in the invention described in
[0078]
(5) If the CO concentration in the exhaust gas is detected as described in claim 5, not only the determination of the cetane number but also the determination of the combustion can be performed at the same time. It means that you can judge. In other words, it is possible to indirectly detect (CO concentration) the exhaust gas irritating odor resulting from the misfire and perform engine control while detecting the exhaust gas so that the user is not uncomfortable.
[0079]
(6) As in the invention according to
[0080]
(7) If the injection timing is corrected in accordance with the ignition delay period due to the cetane number, the combustion efficiency can be maintained in a good state.
[0081]
(8) If the fuel injection pressure is controlled in accordance with the determined cetane number as in the invention of claim 7, by raising the fuel injection pressure, the mixture formation is activated and the ignition delay is increased. You can control the timing.
[0082]
(9) When the number of injections and the injection interval are adapted to the determined cetane number as in the inventions according to
[0083]
(10) If the intake air temperature is controlled as in the tenth aspect of the invention, high engine control responsiveness can be obtained, especially at a low temperature start.
[0084]
(11) Since the ignition delay period from when the engine is cold to when it is warm can be indirectly detected, the engine warm-up operation time can be shortened by controlling the idling rotation as in the invention described in claim 11. Prevents white smoke during idling rotation and eliminates odor.
[0085]
(12) When the opening and closing timing of the intake and exhaust valves, particularly the overlap period and the lift amount are controlled according to the cetane number, the residual gas can be controlled. That is, if the residual gas increases, the temperature in the cylinder during the compression stroke increases, and the ignition delay period can be maintained even at a low cetane number. Further, when the residual gas increases, the oxygen concentration decreases, that is, the exhaust temperature increases due to the increase in the equivalence ratio. Therefore, the effect of shortening the warm-up time at the start of low temperature can be expected.
[0086]
(13) When the EGR amount is controlled according to the cetane number as in the invention of claim 13, the ignition delay time can be maintained due to the intake air temperature rise and the cylinder temperature increase during the compression stroke. It becomes. Further, when the EGR amount increases, the oxygen concentration decreases, that is, the exhaust gas temperature increases due to the increase in the equivalence ratio. Therefore, the effect of shortening the warm-up time at the time of low temperature starting can also be expected.
[0087]
(14) When the intake boost pressure or the exhaust back pressure is controlled as in the inventions of
[0088]
(15) When the maximum number of revolutions is controlled according to the cetane number as in the invention of
[0089]
(16) The cetane number determined during the operation of the engine is stored, and the control amount according to the stored cetane number is used when the engine is restarted until the engine is idle. Thus, the starting performance at the time of the next engine start can be improved.
[0090]
(17) As in the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a compression ignition type diesel engine in which a method according to each invention of the present application can be implemented.
FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of a cylinder head portion of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a cetane number and a vibration force.
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a cetane number and a timing of generation of an exciting force.
FIG. 5 is a diagram macroscopically showing a change over time of the engine speed;
FIG. 6 is a diagram showing temporal changes such as an engine speed and an angular acceleration.
FIG. 7 is a diagram showing changes in in-cylinder pressure, fuel injection pressure, and nozzle lift when a standard fuel having a standard cetane number is used.
FIG. 8 is a diagram showing changes in in-cylinder pressure, fuel injection pressure, and nozzle lift when a low cetane number fuel is used.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between a cetane number and a CO concentration.
FIG. 10 is a diagram showing a nozzle opening / closing timing in multiple injections.
FIG. 11 is a diagram showing a nozzle opening / closing timing in a plurality of injections, in which an injection interval is changed.
FIG. 12 is a diagram showing opening and closing timings of an exhaust valve and an intake valve when a standard cetane number fuel is used.
FIG. 13 is a diagram showing opening / closing timings of an exhaust valve and an intake valve when a low cetane number fuel is used.
[Explanation of symbols]
1 cylinder
3 Combustion chamber
4 Fuel injection pump
7 Fuel injection nozzle
10 Variable valve train for intake
11 Variable valve train for exhaust
15 Engine controller (control device)
16 Supercharger
17 Intercooler
18 EGR device
19 Governor
30 EGR valve
31 Injection device ECU
32 Valve train ECU
41 Excitation force sensor
42 crankshaft
45 Speed sensor
47 Torque sensor
48 CO sensor
Claims (18)
機関制御として、判別したセタン価に応じて、燃料噴射時期を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A method for controlling a diesel engine, comprising controlling fuel injection timing according to determined cetane number as engine control.
機関制御として、判別したセタン価に応じて、燃料噴射圧を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A method for controlling a diesel engine, comprising controlling fuel injection pressure according to determined cetane number as engine control.
機関制御として、判別したセタン価に応じて、燃料噴射回数を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A method for controlling a diesel engine, wherein the number of fuel injections is controlled according to the determined cetane number as engine control.
機関制御として、判別したセタン価に応じて、複数回行なわれる燃料噴射の噴射間隔を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A method for controlling a diesel engine, comprising: controlling an injection interval of fuel injection performed a plurality of times according to a determined cetane number as engine control.
機関制御として、判別したセタン価に応じて、吸気温度を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A method for controlling a diesel engine, comprising controlling intake air temperature according to determined cetane number as engine control.
機関制御として、判別したセタン価に応じて、アイドル回転数を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A control method for a diesel engine, wherein the engine control controls the idle speed according to the determined cetane number.
機関制御として、判別したセタン価に応じて、吸気弁あるいは排気弁の開閉時期あるいはリフト量を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A method of controlling a diesel engine, comprising controlling opening / closing timing or a lift amount of an intake valve or an exhaust valve according to a determined cetane number as engine control.
機関制御として、判別したセタン価に応じて、EGR量を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A method for controlling a diesel engine, comprising controlling EGR amount according to determined cetane number as engine control.
機関制御として、判別したセタン価に応じて、吸気ブースト圧を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A method for controlling a diesel engine, comprising controlling intake boost pressure according to a determined cetane number as engine control.
機関制御として、判別したセタン価に応じて、排気背圧を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
Diesel engine control method characterized by controlling exhaust back pressure according to the determined cetane number as engine control
機関制御として、判別したセタン価が設定したセタン価より低い場合、判別したセタン価に応じて最高回転数を制御することを特徴とするディーゼル機関の制御方法The control method for a diesel engine according to any one of claims 1 to 5,
A control method for a diesel engine, wherein, when the determined cetane number is lower than the set cetane number, the maximum engine speed is controlled according to the determined cetane number.
機関運転中に判別したセタン価を記憶しておき、機関再始動時、アイドル回転に至るまで、上記記憶したセタン価に応じた制御量を用いることを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to any one of claims 9 to 14,
A method for controlling a diesel engine, wherein a cetane number determined during engine operation is stored, and a control amount according to the stored cetane number is used until restart of the engine until idling.
機関再始動時、1回目の始動動作が不発の時、2回目以降の始動動作時に、前記記憶しているセタン価を低セタン価側に補正することを特徴とするディーゼル機関の制御方法。The control method for a diesel engine according to claim 17,
A control method for a diesel engine, wherein the stored cetane number is corrected to a lower cetane number side when the engine is restarted, when the first start operation does not occur, and at the second and subsequent start operations.
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