JP2005232990A - ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料噴射パラメータはシリンダボア壁の燃焼室側の温度であるボア壁温と同シリンダボア壁を冷却する冷却水の温度である冷却水温との温度差に応じてその最適値は適合されている。補正手段は、ディーゼルエンジンの負荷の急変に伴うボア壁温の過渡遅れ量を推定し(ステップS103)、この推定した過渡遅れ量に応じた過渡補正量を算出する(ステップS104)。そして、この過渡補正量を加味して燃料噴射パラメータを補正する(ステップS106)。
【選択図】 図2
Description
すなわち、低温時には燃料の着火性が低く、燃焼速度も遅くなることから、低温時にパイロット噴射が行われても着火しなかったり、着火したとしてもすぐに消炎してしまうことがある。こうした不都合を解消するためには、パイロット噴射量を多く設定する必要がある。ただしパイロット噴射量を一律に多くすると、高温時にはパイロット噴射された燃料自体が急激に燃焼してディーゼルノッキングが発生してしまう。
請求項1に記載の発明は、シリンダボア壁の燃焼室側の温度であるボア壁温と同シリンダボア壁を冷却する冷却水の温度である冷却水温との温度差に応じて燃料噴射パラメータの最適値が適合されてなり、この適合された燃料噴射パラメータに基づいて燃料噴射態様を制御するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置であって、前記ディーゼルエンジンの負荷の急変に伴う前記ボア壁温の過渡遅れ量を推定し、この推定した過渡遅れ量に応じて前記燃料噴射パラメータを補正する補正手段を備えることをその要旨とする。
Thbdtn=Thbdtn−1+(Thbdc−Thbdtn−1)/時定数
として演算推定することをその要旨とする。
また、上記過渡時ボア壁温推定手段による過渡時温度差の推定が、それらマップから読み出される値に基づき上記演算式を通じて周期的に実行されることで、その精度、並びに信頼性も好適に維持されるようになる。
なお、この実施の形態のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置は、蓄圧配管としてコモンレールを備えるディーゼルエンジンにあって、同コモンレール内から燃料が圧送されるインジェクタの燃料噴射を制御する装置にこの発明を適用したものである。
同図1に示されるように、この実施の形態の装置は、大きくはディーゼルエンジン1に対して高圧燃料を噴射供給する高圧燃料噴射系10、該高圧燃料噴射系10の燃料圧力を制御する制御系20、そして、該制御系20での制御に際し、各種センサによる検出データを制御データの一部として同制御系に出力する検出系30等を備えて構成される。
以下、本実施の形態における燃料噴射制御について、図2〜図6を併せ参照して詳細に説明する。
次に、ボア壁温と冷却水温との温度差であって、上述したようなボア壁温の過渡遅れを考慮した温度差である過渡時温度差Thbdtについてその周期的な推定が次式(1)に基づいて行われる(ステップS102)。
Thbdtn←Thbdtn−1+(Thbdc−Thbdtn−1/時定数α)…(1)
Thbdtn:今回の処理で算出された過渡時温度差Thbdtの推定値
Thbdtn−1:前回の処理で算出された過渡時温度差Thbdtの推定値
Thbdc:ステップS101においてその都度求められた定常時温度差
なお、時定数αはボア壁温の過渡遅れに関する値であって、燃料噴射量Qとエンジン回転数NEとに基づき、図4に例示するような時定数マップを参照して求められる。ここで、燃料噴射量Qが少なくなるほど燃料燃焼時の発熱量は小さくなるため、ボア壁温の上昇率は緩やかになる。また、エンジン回転数NEが低くなるほど所定時間内における燃料の噴射回数も少なくなるため、単位時間当たりのボア壁温の上昇率は緩やかになる。そのため、時定数マップは図4に例示するように、エンジン回転数NEが小さくなるほど、また燃料噴射量Qが少なくなるほど、求められる時定数αの値は大きくなるように、すなわち前回の過渡時温度差Thbdtn−1に加算される更新量(Thbdc−Thbdtn−1/時定数α)が小さくなるように設定されている。なお、この過渡時温度差Thbdtの算出処理は上記過渡時ボア壁温推定手段を構成する。
Thbd←過渡時温度差Thbdt−定常時温度差Thbdc …(2)
この式(2)に示されるように、過渡時におけるボア壁温が機関負荷変化後の定常運転時におけるボア壁温よりも低いとき、例えば機関運転状態が低負荷運転から高負荷運転に変化するときには、過渡遅れ量Thbdは負の値になる。一方、過渡時におけるボア壁温が機関負荷変化後の定常運転時におけるボア壁温よりも高いとき、例えば高負荷運転から低負荷運転に変化するときには、過渡遅れ量Thbdは正の値になる。
過渡遅れ量Thbdの値が小さくなるほど、メイン噴射の噴射時期がより進角側に補正されるようにメイン噴射時期補正量MHを設定する。この場合には、過渡時におけるボア壁温が機関負荷変化後の定常運転時におけるボア壁温よりも低く、メイン噴射による燃料の着火遅れ期間が長くなるときほど、より早期に燃焼が開始されるようになる。そのため、例えば同一クランク角における燃焼室内の温度が同噴射時期を進角補正しない場合と比較して高くなり、着火遅れ期間を短くすることができる。従って、この補正により適正な燃焼状態を維持することができ、例えば燃焼騒音等を抑制することができる。
過渡遅れ量Thbdの値が小さくなるほど、パイロットインターバルがより短くなるようにパイロットインターバル補正量PIHを設定する。この場合には、過渡時におけるボア壁温が機関負荷変化後の定常運転時におけるボア壁温よりも低く、パイロット噴射による燃料の着火遅れ期間が長くなるときほど、パイロット噴射の実行時期はメイン噴射の実行時期に近づくようになる。そのため、ピストンが上死点により近づいたとき、すなわち筒内圧が高く、燃焼室内の温度も高くなっているときにパイロット噴射が実行されるようになり、このときに噴射される燃料を早期に着火させることができるようになる。従って、この補正により適正な燃焼状態を維持することができ、例えば着火遅れに起因する燃焼騒音等を抑制することができる。
過渡遅れ量Thbdの値が小さくなるほど、パイロット噴射量がより増量補正されるようにパイロット噴射補正量PQHを設定する。この場合には、過渡時におけるボア壁温が機関負荷変化後の定常運転時におけるボア壁温よりも低く、パイロット噴射による燃料が燃焼しにくくなるときほど、その噴射量が増量補正されるようになる。そのため、このときに噴射される燃料を確実に着火させることができるようになる。従って、この補正により適正な燃焼状態を維持することができ、例えば着火遅れに起因する燃焼騒音等を抑制することができる。
メイン噴射時期MT←基本メイン噴射時期MB+メイン噴射時期補正量MH …(3)
パイロットインターバルPI←基本パイロットインターバルPIB
+パイロットインターバル補正量PIH …(4)
パイロット噴射量PQ←基本パイロット噴射量PQB
+パイロット噴射補正量PQH …(5)
そして、上記処理を通じて求められた各燃料噴射パラメータを用いて、インジェクタ17による燃料噴射が制御される。
(1)ディーゼルエンジン1の負荷が急変したような場合においても、該負荷の急変に伴う上記ボア壁温の過渡遅れ量が推定され、この推定される過渡遅れ量に応じて上記燃料噴射パラメータが補正される。このため、燃料噴射パラメータの最適値が上記条件のもとに予め適合されている場合であれ、ボア壁温のこうした過渡遅れに起因する同パラメータの狂いは是正されることとなり、燃焼状態も適正に維持されるようになる。
また、過渡時温度差の推定がそれらマップから読み出される値に基づき、上記式(1)を用いて周期的に実行されるため、その精度、並びに信頼性も好適に維持されるようになる。
Claims (5)
- シリンダボア壁の燃焼室側の温度であるボア壁温と同シリンダボア壁を冷却する冷却水の温度である冷却水温との温度差に応じて燃料噴射パラメータの最適値が適合されてなり、この適合された燃料噴射パラメータに基づいて燃料噴射態様を制御するディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンの負荷の急変に伴う前記ボア壁温の過渡遅れ量を推定し、この推定した過渡遅れ量に応じて前記燃料噴射パラメータを補正する補正手段を備える
ことを特徴とするディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。 - 前記補正手段は、前記ディーゼルエンジンの回転数と燃料噴射量との関係から定常時における前記ボア壁温を求める定常時ボア壁温演算手段と、前記ディーゼルエンジンの回転数と燃料噴射量との関係により決まる前記ボア壁温の過渡遅れに関する時定数を用いて、同ボア壁温の過渡遅れを考慮したボア壁温を推定する過渡時ボア壁温推定手段と、この推定される過渡遅れを考慮したボア壁温と前記定常時のボア壁温との差から前記ボア壁温の過渡遅れ量を算出する過渡遅れ量演算手段とを備え、該算出されるボア壁温の過渡遅れ量を用いて前記燃料噴射パラメータを補正する
請求項1に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。 - 前記定常時ボア壁温演算手段は前記定常時における前記ボア壁温として、定常時における前記ボア壁温と前記冷却水温との温度差である定常時温度差を算出し、
前記過渡時ボア壁温推定手段は前記過渡遅れを考慮した前記ボア壁温として、過渡遅れを考慮した前記ボア壁温と前記冷却水温との温度差である過渡時温度差を推定し、
前記定常時温度差及び前記過渡時ボア壁温推定手段が決定する前記ボア壁温の過渡遅れに関する時定数は、それぞれ前記ディーゼルエンジンの回転数と燃料噴射量との関係のもとにマップ化されており、前記過渡時ボア壁温推定手段は、前記過渡時温度差の周期的な推定に際し、前記定常時ボア壁温演算手段によりその都度求められる前記定常時温度差をThbdc、前記過渡時温度差についての前回の推定値をThbdtn−1、同過渡時温度差についての今回の推定値をThbdtnとするとき、該今回の推定値を前記マップから定まるその都度の時定数をもとに、
Thbdtn=Thbdtn−1+(Thbdc−Thbdtn−1)/時定数
として演算推定する
請求項2に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。 - 前記ボア壁温と前記冷却水温との温度差に応じて最適値が適合された燃料噴射パラメータは、前記ディーゼルエンジンの回転数と燃料噴射量とに関連付けされたベース噴射パラメータとしてマップ化されてなり、前記補正手段は、このマップから対応するベース噴射パラメータを求めるとともに、同噴射パラメータに関して算出される前記ボア壁温の過渡遅れ量に対応する過渡補正量を該求めたベース噴射パラメータに加算するかたちで前記燃料噴射パラメータを補正する
請求項2または3に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。 - 前記補正手段が補正する燃料噴射パラメータは、パイロット噴射に際してのパイロットインターバル、及び同パイロット噴射に際してのパイロット噴射量、及びメイン噴射に際しての燃料噴射時期、及び同メイン噴射に際しての燃料噴射量、及びインジェクタの燃料噴射圧の少なくとも1つである
請求項1〜4のいずれか一項に記載のディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置。
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A02 | Decision of refusal |
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