JP2012062880A - ディーゼルエンジンの制御装置及びディーゼルエンジンの制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】EGR率制御手段は、エンジン本体1の負荷の増大に伴い、所定負荷までは気筒11a内のO2濃度が次第に低下する一方、所定負荷以上ではO2濃度が次第に上昇するように、エンジン本体の負荷に応じてEGR率を調整し、噴射制御手段(PCM10)は、気筒内のO2濃度が最も低い所定負荷を含む低負荷の運転領域においては(黒四角又は黒丸)、燃料噴射を圧縮上死点前に終了し、その後、燃料を着火及び燃焼させる予混合燃焼モードとする一方、予混合燃焼モードの運転領域よりも負荷が高い運転領域においては、燃料の噴射と当該燃料の着火及び燃焼とを並行して行う拡散燃焼モードとする。
【選択図】図7
Description
EGR率(%)=EGRガス質量(g)/(新気の質量(g)+EGRガス質量(g))であり、
(吸気通路内のCO2濃度(%)−大気中のCO2濃度(%))/(排気中のCO2濃度(%)−大気中のCO2濃度(%))
によって算出可能である。
前記PCM10によるエンジン1の基本的な制御は、主にアクセル開度に基づいて目標トルク(言い換えると、目標となる負荷)を決定し、これに対応する燃料の噴射量や噴射時期等をインジェクタ18の作動制御によって実現するものである。目標トルクは、アクセル開度が大きくなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど、大きくなるように設定され、目標トルクとエンジン回転数とに基づいて燃料の噴射量が設定される。噴射量は、目標トルクが高くなるほど、また、エンジン回転数が高くなるほど大きくなるように設定される。また、スロットル弁36や排気ガス還流弁51a及びL/P EGR弁54aの開度の制御(つまり、外部EGR制御)や、VVM71の制御(つまり、内部EGR制御)によって、気筒11a内への排気の還流割合(つまり、EGR率)を制御する。
10 PCM(噴射制御手段、EGR率制御手段)
11a 気筒
18 インジェクタ(燃料噴射弁)
35 インタークーラ(冷却EGR手段)
50 排気ガス還流通路(高圧EGRシステム)
51 主通路(EGR率制御手段)
51a 排気ガス還流弁(EGR率制御手段)
52 EGRクーラ(冷却EGR手段)
53 クーラバイパス通路(EGR率制御手段)
53a クーラバイパス弁(EGR率制御手段)
54 排気ガス還流通路(低圧EGRシステム)
54a L/P EGR弁(EGR率制御手段)
54b EGRクーラ(冷却EGR手段)
71 VVM(EGR率制御手段)
Claims (12)
- 幾何学的圧縮比が15以下に設定されかつ、気筒内に供給した燃料を圧縮自着火させるエンジン本体と、
前記気筒内に臨んで配設されかつ、当該気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁を通じた前記気筒内への前記燃料の噴射形態を制御する噴射制御手段と、
前記気筒内に導入するEGRガス量の調整に伴うEGR率の調整により、当該気筒内のO2濃度を調整するEGR率制御手段と、を備え、
前記EGR率制御手段は、前記エンジン本体の負荷の増大に伴い、所定負荷までは前記気筒内のO2濃度が次第に低下する一方、所定負荷以上では前記O2濃度が次第に上昇するように、前記エンジン本体の負荷に応じて前記EGR率を調整し、
前記噴射制御手段は、前記気筒内のO2濃度が最も低い所定負荷を含む低負荷の運転領域においては、燃料噴射を圧縮上死点前に終了し、その後、燃料を着火及び燃焼させる予混合燃焼モードとする一方、前記予混合燃焼モードの運転領域よりも負荷が高く、前記気筒内のO2濃度が相対的に高い運転領域においては、燃料の噴射と当該燃料の着火及び燃焼とを並行して行う拡散燃焼モードとするディーゼルエンジンの制御装置。 - 請求項1に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
前記EGR率制御手段は、低温のEGRガスを前記エンジン本体の吸気通路に還流させる冷却EGR手段の制御を通じて前記EGR率を調整することにより、前記気筒内のO2濃度を変化させるディーゼルエンジンの制御装置。 - 請求項2に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
前記EGR率制御手段は、前記エンジン本体の排気通路において、ターボ過給機のタービンよりも上流側で分岐して前記エンジン本体の吸気通路にEGRガスを還流させる高圧EGRシステムと、前記タービンよりも下流側で分岐して前記エンジン本体の吸気通路にEGRガスを還流させる低圧EGRシステムと、を含んでおり、
前記EGR率制御手段は、前記低圧EGRシステムの制御を通じて前記EGR率を調整することにより、前記気筒内のO2濃度を変化させるディーゼルエンジンの制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
前記噴射制御手段は、前記拡散燃焼モードでは、拡散燃焼を主体とした主燃焼を行うために前記燃料を噴射する主噴射と、前記主燃焼よりも前に前段燃焼を行うために、前記主噴射よりも前のタイミングで燃料を噴射する複数回の前段噴射とを実行し、
前記噴射制御手段はさらに、前記前段燃焼による熱発生率がピークを迎えると共に、その熱発生率が低下をし始めた後に、前記主燃焼による熱発生率が上昇を開始するように、前記前段噴射の噴射態様と前記主噴射の噴射態様とをそれぞれ制御するディーゼルエンジンの制御装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
前記噴射制御手段は、前記拡散燃焼モードでは、拡散燃焼を主体とした主燃焼を行うために前記燃料を噴射する主噴射と、前記主燃焼よりも前に前段燃焼を行うために、前記主噴射よりも前のタイミングで燃料を噴射する複数回の前段噴射とを実行し、
前記噴射制御手段はさらに、前記前段燃焼が気筒内の温度及び圧力を高めることによって、前記主噴射の開始から前記主燃焼が開始するまでの着火遅れが0.1〜0.3msecとなるように、前記前段噴射の噴射態様と前記主噴射の噴射態様とをそれぞれ制御するディーゼルエンジンの制御装置。 - 請求項4又は5に記載のディーゼルエンジンの制御装置において、
前記前段噴射は、各噴射ごとに噴射される燃料が前記気筒に嵌挿したピストン頂面のキャビティ内に至るようなタイミングで実行されるディーゼルエンジンの制御装置。 - 幾何学的圧縮比が15以下に設定されかつ、気筒内に供給した燃料を圧縮自着火させるディーゼルエンジンの制御方法であって、
前記ディーゼルエンジンの負荷の増大に伴い、所定負荷までは前記気筒内のO2濃度が次第に低下する一方、所定負荷以上では前記O2濃度が次第に上昇するように、前記ディーゼルエンジンの負荷に応じてEGR率を調整し、
前記気筒内のO2濃度が最も低い所定負荷を含む低負荷の運転領域では、燃料噴射を圧縮上死点前に終了し、その後、燃料を着火及び燃焼させる予混合燃焼モードで、前記ディーゼルエンジンを運転し、
前記予混合燃焼モードの運転領域よりも負荷が高く、前記気筒内のO2濃度が相対的に高い運転領域においては、燃料の噴射と当該燃料の着火及び燃焼とを並行して行う拡散燃焼モードで、前記ディーゼルエンジンを運転するディーゼルエンジンの制御方法。 - 請求項7に記載のディーゼルエンジンの制御方法において、
前記気筒内のO2濃度は、低温のEGRガスを前記ディーゼルエンジンの吸気通路に還流させることによって変化させるディーゼルエンジンの制御方法。 - 請求項8に記載のディーゼルエンジンの制御方法において、
前記ディーゼルエンジンには、その排気通路における、ターボ過給機のタービンよりも上流側で分岐して前記ディーゼルエンジンの吸気通路にEGRガスを還流させる高圧EGRシステムと、前記タービンよりも下流側で分岐して前記ディーゼルエンジンの吸気通路にEGRガスを還流させる低圧EGRシステムと、が設けられ、
前記気筒内のO2濃度は、前記低圧EGRシステムの制御を通じて変化させるディーゼルエンジンの制御方法。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載のディーゼルエンジンの制御方法において、
前記拡散燃焼モードでは、拡散燃焼を主体とした主燃焼と、当該主燃焼よりも前の前段燃焼とが行われるように、主噴射と、前段噴射とを行い、
前記前段燃焼による熱発生率がピークを迎えると共に、その熱発生率が低下をし始めた後に、前記主燃焼による熱発生率が上昇を開始するように、前記前段噴射の噴射態様と前記主噴射の噴射態様とをそれぞれ決定し、
前記決定した噴射態様に従って、圧縮行程中に複数回の前記前段噴射を実行し、そして、
前記前段噴射の後に、前記決定した噴射態様に従って前記主噴射を実行するディーゼルエンジンの制御方法。 - 請求項7〜9のいずれか1項に記載のディーゼルエンジンの制御方法において、
前記拡散燃焼モードでは、拡散燃焼を主体とした主燃焼と、当該主燃焼よりも前の前段燃焼とが行われるように、主噴射と、前段噴射とを行い、
前記前段燃焼が気筒内の温度及び圧力を高めることによって、前記主噴射の開始から前記主燃焼が開始するまでの主燃焼の着火遅れが0.1〜0.3msecとなるように、前記前段噴射の噴射態様と前記主噴射の噴射態様とをそれぞれ決定し、
前記決定した噴射態様に従って、圧縮行程中に複数回の前記前段噴射を実行し、そして、
前記前段噴射の後に、前記決定した噴射態様に従って前記主噴射を実行するディーゼルエンジンの制御方法。 - 請求項10又は11に記載のディーゼルエンジンの制御方法において、
前記前段噴射は、各噴射ごとに噴射される燃料が前記気筒に嵌挿したピストン頂面のキャビティ内に至るようなタイミングで実行するディーゼルエンジンの制御方法。
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