JP2017057758A - Fuel injection control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディーゼルエンジンに適用される燃料噴射制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection control device applied to a diesel engine.
ディーゼルエンジンは、燃料噴射弁から噴射された燃料を燃焼室の圧縮により自着火させるため、ガソリンエンジンに比べて圧縮比が高く、燃料の燃焼により発生する燃焼室内の筒内圧のピークが高くなる。筒内圧のピークがその許容上限値を超えると、エンジンの信頼性が低下する懸念がある。このため、エンジンの強度を向上させることにより許容上限値を高くすることも考えられる。しかしながら、エンジンの強度を向上させると、エンジンの重量及びコストが増加する懸念がある。 Since the diesel engine causes the fuel injected from the fuel injection valve to self-ignite by compression of the combustion chamber, the compression ratio is higher than that of the gasoline engine, and the peak of the in-cylinder pressure in the combustion chamber generated by the combustion of the fuel increases. When the peak of the in-cylinder pressure exceeds the allowable upper limit value, there is a concern that the reliability of the engine is lowered. For this reason, it is also conceivable to increase the allowable upper limit value by improving the strength of the engine. However, increasing the strength of the engine may increase the weight and cost of the engine.
そこで、下記特許文献1に見られるように、燃料噴射弁の燃料噴射開始直後から燃料噴射量を緩やかに増加させるような噴射率にて燃料噴射制御を行うことにより、等圧燃焼を実現する燃料噴射装置が知られている。これにより、筒内圧のピークを低下させる。この燃料噴射装置は、燃料を高圧状態で蓄える高圧蓄圧室と、燃料を低圧状態で蓄える低圧蓄圧室とを備えている。燃料噴射装置は、さらに、燃料噴射弁に供給する燃料を高圧蓄圧室からの高圧燃料及び低圧蓄圧室からの低圧燃料のいずれかに切り替える切替弁と、燃料噴射弁の噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングを制御する開閉弁とを備えている。切替弁及び開閉弁が通電操作されることにより、燃料噴射開始直後から燃料噴射量を緩やかに増加させるような噴射率にて燃料噴射制御を行っている。 Therefore, as can be seen in Patent Document 1 below, fuel that achieves isobaric combustion by performing fuel injection control at an injection rate that gradually increases the fuel injection amount immediately after the start of fuel injection of the fuel injection valve Injectors are known. Thereby, the peak of in-cylinder pressure is reduced. This fuel injection device includes a high pressure accumulator chamber that stores fuel in a high pressure state and a low pressure accumulator chamber that stores fuel in a low pressure state. The fuel injection device further includes a switching valve for switching the fuel supplied to the fuel injection valve to either the high pressure fuel from the high pressure accumulator chamber or the low pressure fuel from the low pressure accumulator chamber, and the injection start timing and injection end timing of the fuel injection valve And an on-off valve for controlling the motor. When the switching valve and the on-off valve are energized, fuel injection control is performed at an injection rate that gradually increases the fuel injection amount immediately after the start of fuel injection.
ここで、上記特許文献1に記載の燃料噴射装置では、等圧燃焼を実現するために、高圧蓄圧室及び開閉弁に加え、低圧蓄圧室及び切替弁といった構成が必要となり、燃料噴射系の構成が複雑となる。その結果、燃料噴射系のコストが増加したり、燃料噴射系の搭載対象への搭載性が悪化したりする懸念がある。 Here, in the fuel injection device described in Patent Document 1, in order to achieve isobaric combustion, a configuration such as a low pressure accumulator chamber and a switching valve is required in addition to a high pressure accumulator chamber and an on-off valve. Becomes complicated. As a result, there is a concern that the cost of the fuel injection system increases or the mountability of the fuel injection system on the mounting target is deteriorated.
本発明は、簡素な構成で等圧燃焼を実現することができる燃料噴射制御装置を提供することを主たる目的とする。 The main object of the present invention is to provide a fuel injection control device capable of realizing isobaric combustion with a simple configuration.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
本発明は、燃焼室(10a)内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁(18)を備えるディーゼルエンジン(10)に適用され、燃焼開始後における前記燃焼室内の筒内圧のピークを等圧目標値に応じて略一定に保つ等圧燃焼制御を実施する場合に、前記筒内圧が前記等圧目標値に到達する以前の圧力上昇期間と前記等圧目標値に到達した後の等圧期間とを含む制御期間において、筒内圧の時系列の目標値である目標圧力を前記エンジンの運転状態に基づいて設定する目標設定部と、前記燃焼室内の筒内圧を前記目標圧力に制御すべく、前記エンジンの1燃焼サイクルあたりに要求される燃料噴射量を分割して前記燃料噴射弁から多段噴射させる噴射制御部と、を備えることを特徴とする。 The present invention is applied to a diesel engine (10) including a fuel injection valve (18) for directly injecting fuel into a combustion chamber (10a), and the peak of the in-cylinder pressure in the combustion chamber after the start of combustion is set to an equal pressure target value. When the isobaric combustion control is performed to keep the pressure approximately constant according to the pressure increase period before the in-cylinder pressure reaches the isobaric target value and the isobaric period after the isobaric target value is reached. A target setting unit that sets a target pressure, which is a time-series target value of the in-cylinder pressure, based on an operating state of the engine, and the engine to control the in-cylinder pressure in the combustion chamber to the target pressure. And an injection control unit that divides a fuel injection amount required per one combustion cycle and performs multi-stage injection from the fuel injection valve.
ディーゼルエンジンでは、騒音及びエミッションを低減させるために、1燃焼サイクルにおいて燃料噴射弁から燃焼室内に複数回噴射させる多段噴射が行われている。本願発明者は、多段噴射を用いることにより、燃焼開始後における燃焼室内の筒内圧のピークを等圧目標値に応じて略一定に保つ上で好適であり、等圧燃焼制御を適正に実施できるとの知見を得た。 In a diesel engine, in order to reduce noise and emissions, multistage injection is performed in which a fuel injection valve injects a plurality of times into a combustion chamber in one combustion cycle. The inventor of the present application is suitable to keep the peak of the in-cylinder pressure in the combustion chamber after the start of combustion substantially constant according to the isobaric target value by using multistage injection, and can properly carry out isobaric combustion control. And gained knowledge.
そこで上記発明では、等圧燃焼制御を実施する場合に、筒内圧が等圧目標値に到達する以前の圧力上昇期間と等圧目標値に到達した後の等圧期間とを含む制御期間において、筒内圧の時系列の目標値である目標圧力をエンジンの運転状態に基づいて設定する。そして、エンジンの1燃焼サイクルあたりに要求される燃料噴射量を分割して燃料噴射弁から多段噴射させることにより、筒内圧を目標圧力に制御する。これにより、多段噴射を用いた簡素な構成で等圧燃焼を実現することができる。 Therefore, in the above invention, when performing the isobaric combustion control, in the control period including the pressure increasing period before the in-cylinder pressure reaches the isobaric target value and the isobaric period after reaching the isobaric target value, A target pressure that is a time-series target value of the in-cylinder pressure is set based on the operating state of the engine. The in-cylinder pressure is controlled to the target pressure by dividing the fuel injection amount required per one combustion cycle of the engine and performing multi-stage injection from the fuel injection valve. Thereby, it is possible to realize isobaric combustion with a simple configuration using multistage injection.
以下、本発明に係る燃料噴射制御装置をコモンレール式燃料噴射装置が備えられる多気筒ディーゼルエンジンに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment in which a fuel injection control device according to the present invention is applied to a multi-cylinder diesel engine equipped with a common rail fuel injection device will be described with reference to the drawings.
本実施形態において、図1に示すエンジン10は、車載主機として車両に搭載されている。エンジン10の吸気通路11には、上流側から順に、吸入される空気量を検出するエアフローメータ12、後述するターボチャージャ16によって過給された吸気を冷却するインタークーラ13、更にはスロットルバルブ装置14が設けられている。スロットルバルブ装置14は、DCモータ等のアクチュエータにより、スロットルバルブ14aの開度を調節する。
In the present embodiment, the
吸気通路11においてスロットルバルブ装置14の下流側には、サージタンク15を介してエンジン10の各気筒の燃焼室10aが接続されている。燃焼室10aは、エンジン10のシリンダブロック10b及びピストン17にて区画されている。エンジン10には、燃焼室10a内に先端部が突出した燃料噴射弁18が設けられている。燃料噴射弁18には、蓄圧容器としてのコモンレール19から高圧の燃料(具体的には軽油)が供給される。コモンレール19には、燃料ポンプ20から燃料が圧送される。なお、図1では、1つの気筒のみを示している。
A combustion chamber 10 a of each cylinder of the
燃料噴射弁18は、ニードルと、燃料を噴射する噴孔が先端部に複数形成され、内部にニードルが収容されるボディとを備えている。ボディの内面とニードルの外面との間には、ボディの軸方向に延びてかつコモンレール19から供給された燃料が通過する環状の燃料通路が形成されている。ボディ先端部の内面には、ニードルの先端部が着座する着座面が形成されている。ボディのうち着座面よりも先端側には、上記燃料通路において環状に分布する燃料を集合させて噴孔と連通させるサック室が形成されている。この構成において、ニードルを着座面に着座させることにより、上記燃料通路と噴孔との間が遮断され、燃料噴射が停止される。一方、通電操作によってニードルを着座面から離座させることにより、上記燃料通路と噴孔との間が連通される。その結果、燃料通路の燃料は、サック室を介して噴孔から燃焼室10aへと直接噴射供給される。
The
先の図1の説明に戻り、エンジン10の各気筒の吸気ポート及び排気ポートのそれぞれは、吸気バルブ21及び排気バルブ22のそれぞれにより開閉される。ここでは、吸気バルブ21の開弁によってインタークーラ13で冷却された吸気や、後述する外部EGRが燃焼室10aに導入される。吸気等が導入された状態で燃料噴射弁18から燃焼室10aに燃料が噴射されると、燃焼室10aの圧縮によって燃料が自己着火し、燃焼によってエネルギが発生する。このエネルギは、ピストン17を介して、ディーゼルエンジン10のクランク軸23の回転エネルギとして取り出される。燃焼に供されたガスは、排気バルブ22の開弁によって、排気通路24に排気として排出される。なお、クランク軸23付近には、クランク軸23の回転角度を検出するクランク角度センサ25が設けられている。
Returning to the description of FIG. 1, the intake port and the exhaust port of each cylinder of the
車両には、ターボチャージャ16が設けられている。ターボチャージャ16は、吸気通路11に設けられた吸気コンプレッサ16aと、排気通路24に設けられた排気タービン16bと、これらを連結する回転軸16cとを備えている。詳しくは、排気通路24を流れる排気のエネルギによって排気タービン16bが回転し、その回転エネルギが回転軸16cを介して吸気コンプレッサ16aに伝達され、吸気コンプレッサ16aによって吸気が圧縮される。すなわち、ターボチャージャ16によって吸気が過給される。なお本実施形態では、ターボチャージャ16として、通電操作によって吸気の過給圧を調節可能なものを想定している。
The vehicle is provided with a
なお、排気通路24のうちターボチャージャ16の下流側には、排気を浄化する浄化装置26が設けられている。
A
排気通路24に排出された排気の一部は、EGR通路27を介して吸気通路11に還流される。詳しくは、排気通路24のうち排気タービン16bの上流側は、EGR通路27を介してサージタンク15に接続されている。EGR通路27には、EGRバルブ装置28が設けられている。EGRバルブ装置28は、DCモータ等のアクチュエータにより、EGRバルブ28aの開度を調節する。EGRバルブ28aの開度に応じて、排気通路24に排出された排気の一部が、EGRクーラ29によって冷却された後に外部EGRとしてサージタンク15に供給される。
A part of the exhaust discharged to the
エンジンシステムを制御対象とする電子制御装置であるECU30は、周知のCPU、ROM、RAM等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。ECU30には、吸気圧センサ31、吸気温センサ32、排気温センサ33、圧力検出部としての筒内圧センサ34、燃圧センサ35、水温センサ36、アクセルセンサ37、エアフローメータ12、及びクランク角度センサ25の検出値が入力される。吸気圧センサ31は、サージタンク15内の圧力を検出し、吸気温センサ32は、サージタンク15内の吸気温度を検出する。排気温センサ33は、燃焼室10aから排出された排気の温度を検出し、筒内圧センサ34は、燃焼室10a内の圧力(以下「筒内圧」という。)を検出する。燃圧センサ35は、コモンレール19内の燃料圧力を検出し、水温センサ36は、エンジン10の冷却水温を検出する。アクセルセンサ37は、ドライバのアクセル操作部材のアクセル操作量を検出し、具体的にはアクセルペダルの踏み込み量を検出する。
The
ECU30は、上述した各種センサの検出値に基づいて、燃料噴射弁18の燃料噴射制御、燃料ポンプ20の駆動制御、EGRバルブ装置28の駆動制御、及びターボチャージャ16による過給圧制御を含むエンジン10の燃焼制御を行う。
The
特にECU30は、エンジン10の高負荷領域において、等圧燃焼を実現するための燃料噴射制御を行う。等圧燃焼は、燃焼開始後における燃焼室10a内の筒内圧のピークを等圧目標値に応じて略一定に保つようにしたものである。図2には、本実施形態において理想的な等圧燃焼となる場合のクランク軸23の回転角度位置(以下「クランク角度位置」という。)に対する筒内圧の波形を実線にて示している。また、図2には、比較のために、等圧燃焼を行わずTDC後に単段噴射を行う場合の筒内圧の波形を一点鎖線にて示している。なお、Pmaxはエンジン10の信頼性を維持可能な筒内圧の許容上限値であり、Plimは許容上限値Pmaxよりも低い値に設定される圧力制限値である。また、Ptptgは燃焼開始後における筒内圧のピークの目標値である等圧目標値であり、圧力制限値Plim以下に設定される値である。
In particular, the
本実施形態では、図3(b)、及び図3(c)の実線に示すように、多段噴射を用いることにより、等圧燃焼を実現する。多段噴射は、1燃焼サイクルにおいてエンジン10の出力トルク生成に要求される燃料噴射量を分割して燃料噴射弁18から複数回噴射させる噴射である。本実施形態では、多段噴射として3段噴射を用いる。なお、図3(c)には、1燃焼サイクルにおいてエンジン10に要求される燃料噴射量を燃料噴射弁18から1回の噴射で供給する単段噴射を実施する場合の筒内圧の波形を破線にて示した。
In this embodiment, as shown by the solid lines in FIGS. 3B and 3C, isobaric combustion is realized by using multistage injection. The multi-stage injection is an injection in which the fuel injection amount required for generating the output torque of the
図3(a)に示すようにTDC後に単段噴射が実施される場合、筒内の容積変化に伴いTDCで筒内圧がピーク値に達した後、単段噴射の燃料分の燃焼により筒内圧の上昇及び低下が生じている。これに対し、多段噴射が実施される場合には、各噴射段の燃料分の燃焼の都度、筒内圧が上昇及び低下し、3回の圧力ピークが生じている。 When single-stage injection is performed after TDC as shown in FIG. 3A, the in-cylinder pressure is increased by combustion of fuel for single-stage injection after the in-cylinder pressure reaches a peak value at TDC in accordance with the volume change in the cylinder. Rise and fall. On the other hand, when multi-stage injection is performed, the in-cylinder pressure rises and falls every time the fuel for each injection stage burns, and three pressure peaks occur.
図4に、本実施形態に係る燃料噴射制御処理の手順を示す。この処理は、ECU30によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
FIG. 4 shows the procedure of the fuel injection control process according to this embodiment. This process is repeatedly executed by the
この一連の処理では、まずステップS10において、エンジン10の運転状態を取得する。本実施形態において、運転状態には、エンジン回転速度NE、アクセルセンサ37によって検出されたアクセル操作量Acc、及び吸気圧センサ31によって検出された過給圧Pinが含まれる。なお、エンジン回転速度NEは、クランク角度センサ25の検出値に基づいて算出されればよい。
In this series of processes, first, in step S10, the operating state of the
続くステップS11では、ステップS10で取得したエンジン10の運転状態に基づいて、等圧燃焼モードで燃料噴射制御する状況であるか否かを判定する。具体的には例えば、運転状態から把握されるエンジン10の要求出力が所定出力以上であるか否か、又はエンジン10の要求出力がエンジン回転速度NEから定まる最高出力であるか否かを判定する。
In subsequent step S11, it is determined whether or not the fuel injection control is performed in the isobaric combustion mode based on the operation state of the
続くステップS12では、ステップS10で取得したエンジン10の運転状態に基づいて、等圧燃焼を実現するための筒内圧の目標圧力波形Tcurveを設定する。目標圧力波形Tcurveは、筒内圧が等圧目標値Ptptgに到達する以前の圧力上昇期間と、筒内圧が等圧目標値Ptptgに到達した後の等圧期間とを含む制御期間において、筒内圧の時系列の目標値である目標圧力を規定するものである。目標圧力波形Tcurveは、図5に示すように、少なくとも開始圧力Pst、目標傾斜Pslptg、及び等圧目標値Ptptgをエンジン10の運転状態に基づいて設定することにより規定される。なお、開始圧力Pstは、燃焼室10aの容積減少が行われる圧縮行程において燃焼開始前の所定クランク角度位置の筒内圧である。また、図5の破線は、燃焼室10a内で燃料の燃焼が行われない場合の筒内圧波形を示す。
In subsequent step S12, a target pressure waveform Tcurve of in-cylinder pressure for realizing isobaric combustion is set based on the operating state of the
ちなみに、目標圧力波形Tcurveとして、後述する多段噴射が実施される場合に噴射段ごとに燃焼が行われることを想定して、各噴射段に対応する複数の圧力ピークを含む圧力波形を設定する構成であってもよい(図6の破線参照)。 Incidentally, the target pressure waveform Tcurve is configured to set a pressure waveform including a plurality of pressure peaks corresponding to each injection stage, assuming that combustion is performed for each injection stage when multistage injection described later is performed. (See the broken line in FIG. 6).
目標圧力波形Tcurveの設定手法について詳しく説明すると、本実施形態では、運転状態に基づいて、開始圧力Pstと、開始圧力Pstとなるクランク角度位置である第1タイミングθ1とを設定する。ここで、開始圧力Pstは、例えば、吸気バルブ21の閉弁タイミングθipにおける過給圧Pinに基づいて設定してもよい。
The setting method of the target pressure waveform Tcurve will be described in detail. In the present embodiment, the start pressure Pst and the first timing θ1 that is the crank angle position that becomes the start pressure Pst are set based on the operating state. Here, the start pressure Pst may be set based on, for example, the supercharging pressure Pin at the valve closing timing θip of the
上記目標傾斜Pslptgは、クランク軸23の単位回転角度あたりにおける筒内圧上昇量の目標値である。開始圧力Pstを起点に筒内圧を目標傾斜Pslptgで上昇させることにより、筒内圧が等圧目標値Ptptgに到達するタイミングを第2タイミングθ2に設定する。また、等圧目標値Ptptgを継続する期間の終了タイミングである第3タイミングθ3を運転状態に基づいて設定する。本実施形態では、目標圧力波形Tcurveのうち、第1タイミングθ1から第2タイミングθ2までの直線状に筒内圧が上昇する圧力上昇期間における波形を第1圧力波形とし、第2タイミングθ2から第3タイミングθ3までの等圧期間における波形を第2圧力波形とする。なお本実施形態において、ステップS12の処理が目標設定部に相当する。
The target inclination Pslptg is a target value for the in-cylinder pressure increase amount per unit rotation angle of the
先の図4の説明に戻り、続くステップS13では、後述するステップS23,S26で用いる第1,第2閾値α,βを設定する。ここで、第1,第2閾値α,βは、固定値に設定してもよいし、エンジン10の運転状態に応じて可変設定してもよい。
Returning to the description of FIG. 4, in the subsequent step S13, first and second threshold values α and β used in steps S23 and S26 described later are set. Here, the first and second threshold values α and β may be set to fixed values, or may be variably set according to the operating state of the
続くステップS14では、上限閾値としての圧力制限値Plimと、温度制限値Tlimとを設定する。 In subsequent step S14, a pressure limit value Plim and a temperature limit value Tlim are set as upper limit threshold values.
続くステップS15では、エンジン10の運転状態に基づいて、目標圧力波形Tcurveを実現する燃料噴射弁18からの多段噴射態様を設定する。多段噴射態様には、多段噴射の各噴射段の開始タイミング、各噴射段の噴射時間、及び時間的に隣り合う噴射段の間のインターバルが含まれる。なお、多段噴射態様は、例えば、エンジン10の運転状態と関係付けられた多段噴射態様が規定されるマップを用いて設定すればよい。
In the subsequent step S15, the multistage injection mode from the
ちなみに、1燃焼サイクルにおいて要求される上記多段噴射による燃料噴射量の合計値は、図5の実線にて示すように、目標圧力波形Tcurveと、破線にて示す筒内圧波形とで挟まれた領域の面積のうち、第1タイミングθ1から第3タイミングθ3までの面積Stに応じて設定されている。この面積Stが大きいほど、上記燃料噴射量の合計値が大きく設定されている。上記燃料噴射量の合計値は、1燃焼サイクルあたりに要求されるエンジン10の出力トルク生成に寄与する燃料噴射量であり、この燃料噴射量が分割されて各噴射段に割り当てられる。
Incidentally, the total value of the fuel injection amount by the multi-stage injection required in one combustion cycle is a region sandwiched between the target pressure waveform Tcurve and the in-cylinder pressure waveform shown by the broken line as shown by the solid line in FIG. Is set according to the area St from the first timing θ1 to the third timing θ3. The larger the area St is, the larger the total fuel injection amount is set. The total value of the fuel injection amounts is a fuel injection amount that contributes to the output torque generation of the
続くステップS16では、筒内圧波形を目標圧力波形Tcurveに制御すべく、ステップS15で設定された多段噴射態様にて、燃料噴射弁18から多段噴射させる。なお本実施形態において、ステップS15,S16の処理が噴射制御部を構成する。
In subsequent step S16, in order to control the in-cylinder pressure waveform to the target pressure waveform Tcurve, the
続くステップS17では、多段噴射中において筒内圧センサ34によって検出された筒内圧(以下「実筒内圧Preal」という。)の波形を取得する。取得された実筒内圧Prealの波形は、ECU30が備える記憶部(具体的にはメモリ)に記憶される。
In the subsequent step S17, a waveform of the in-cylinder pressure (hereinafter referred to as “actual in-cylinder pressure Preal”) detected by the in-
続くステップS18では、排気温センサ33によって検出された排気温Texが温度制限値Tlimを超えているか否かを判定する。ステップS18において肯定判定した場合には、ステップS19に進み、次回の燃焼サイクルにおいて設定される多段噴射のうち、最終段の燃料噴射量を減量補正する。具体的には、最終段の噴射時間を短縮する。ステップS19の処理は、排気温が過度に高くなることにより排気系の信頼性が低下するのを回避するための処理である。なお、排気温Texから温度制限値Tlimを減算した値が大きいほど、燃料噴射量の減量度合いを大きく設定すればよい。
In the subsequent step S18, it is determined whether or not the exhaust temperature Tex detected by the
ステップS18において否定判定した場合には、ステップS20に進む。ステップS20以降の処理では、圧力超過、傾斜ずれ、及び最大圧力ずれを解消するための処理を行う。圧力超過とは、実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超える現象のことである。傾斜ずれとは、圧力上昇期間において、実筒内圧Prealの波形が第1圧力波形からずれる現象のことである。最大圧力ずれとは、等圧期間において、実筒内圧Prealの波形が第2圧力波形からずれる現象のことである。 If a negative determination is made in step S18, the process proceeds to step S20. In the processing after step S20, processing for eliminating the excess pressure, the inclination deviation, and the maximum pressure deviation is performed. The excessive pressure is a phenomenon in which the actual in-cylinder pressure Preal exceeds the pressure limit value Plim. The inclination shift is a phenomenon in which the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal deviates from the first pressure waveform during the pressure increase period. The maximum pressure deviation is a phenomenon in which the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal deviates from the second pressure waveform during the equal pressure period.
本実施形態では、多段噴射を実施している状況下での実筒内圧Prealの波形において、(1)圧力超過が生じているか否かの判定、(2)傾斜ずれが生じているか否かの判定、(3)最大圧力ずれが生じているか否かの判定を、(1)、(2)、(3)の順に優先度が低くなるようにして実施する。つまり、仮に1燃焼サイクルにおいて、圧力超過、傾斜ずれ、及び最大圧力ずれが同時に生じている場合には、まず圧力超過が生じていることが判定され、その判定結果に基づいて、圧力超過を解消するための処理が実施される。そして、圧力超過を解消するための処理が実施された後に、傾斜ずれが生じていると判定されると、その判定結果に基づいて、傾斜ずれを解消するための処理が実施される。さらに、傾斜ずれを解消するための処理が実施された後に、最大圧力ずれが生じていると判定されると、その判定結果に基づいて、最大圧力ずれを解消するための処理が実施される。 In the present embodiment, in the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal under the condition where multi-stage injection is being performed, (1) determination as to whether or not an overpressure has occurred, and (2) whether or not an inclination deviation has occurred. Judgment and (3) Judgment of whether or not the maximum pressure deviation has occurred is carried out in the order of (1), (2), and (3) in order of decreasing priority. In other words, if an excess pressure, an inclination error, and a maximum pressure error occur simultaneously in one combustion cycle, it is first determined that an excess pressure has occurred, and the excess pressure is eliminated based on the determination result. The process for doing is implemented. Then, after it is determined that an inclination deviation has occurred after the process for eliminating the excess pressure, the process for eliminating the inclination deviation is performed based on the determination result. Furthermore, if it is determined that the maximum pressure deviation has occurred after the process for eliminating the tilt deviation is performed, the process for eliminating the maximum pressure deviation is performed based on the determination result.
詳しくは、ステップS20では、圧力超過が発生しているか否かを判定する。具体的には、今回の燃焼サイクルにおいて取得された実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超えているか否かを判定する。なお本実施形態において、ステップS20の処理が上限判定部に相当する。 Specifically, in step S20, it is determined whether or not an excessive pressure has occurred. Specifically, it is determined whether or not the actual in-cylinder pressure Preal acquired in the current combustion cycle exceeds the pressure limit value Plim. In the present embodiment, the process of step S20 corresponds to an upper limit determination unit.
ステップS20で肯定判定した場合には、ステップS21に進み、圧力超過を解消すべく、多段噴射のうち実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超えた燃焼に対応する噴射段の燃料噴射量を、次回の燃焼サイクルにおいて減量補正する減量補正処理を行う。具体的には、次回の燃焼サイクルのステップS15で設定される噴射段の燃料噴射量を減量補正する。本実施形態において、ステップS21の処理が減量補正部に相当する。以下、図6及び図7を用いて、減量補正処理について説明する。 If an affirmative determination is made in step S20, the process proceeds to step S21, and the fuel injection amount of the injection stage corresponding to the combustion in which the actual in-cylinder pressure Preal exceeds the pressure limit value Plim among the multistage injections in order to eliminate the excess pressure, A reduction correction process for correcting the reduction in the next combustion cycle is performed. Specifically, the fuel injection amount at the injection stage set in step S15 of the next combustion cycle is corrected to decrease. In the present embodiment, the process of step S21 corresponds to a weight reduction correction unit. Hereinafter, the reduction correction process will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
まず図6に、今回の燃焼サイクルにおいて、実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超えた場合を示す。図6(a)は燃料噴射弁18の多段噴射の噴射パルス(噴射指令信号)を示し、図6(b)は筒内圧の推移を示す。ここで図6(b)では、多段噴射を用いた場合において理想とする等圧燃焼制御が行われたときの筒内圧波形を破線にて示し、実筒内圧Prealの波形を実線にて示す。図6(b)に破線にて示すように、3段噴射のうち2,3段目の噴射に対応する実筒内圧Prealのピーク値が圧力制限値Plimを超えている。実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超えるのは、燃料に係る要因があるためである。
First, FIG. 6 shows a case where the actual in-cylinder pressure Preal exceeds the pressure limit value Plim in the current combustion cycle. FIG. 6A shows an injection pulse (injection command signal) of multistage injection of the
詳しくは、車両で使用される燃料の性状が、エンジン10の運転状態と関係付けて目標圧力波形Tcurveを適合した時に想定した燃料性状と異なることがある。具体的には、実際の軽油のセタン価が、適合した時に想定したセタン価よりも低いことがある。セタン価が低いと、燃料の着火性が悪化し、多段噴射のうち1段目で噴射された燃料の燃焼が遅れることがある。この場合、1段目の燃料は、2段目で噴射された燃料とともに燃焼する。その結果、筒内圧が大きく上昇し、実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超えるおそれがある。
Specifically, the fuel property used in the vehicle may differ from the fuel property assumed when the target pressure waveform Tcurve is adapted in relation to the operating state of the
図6においては、目標圧力波形Tcurveとして、圧力制限値Plim以下の範囲で3段の多段噴射に対応して3回の圧力ピークが生じることが想定されているものの、実際には、1段目の燃料分の燃焼による圧力上昇が生じず、2段目及び3段目の燃料分の燃焼による圧力上昇が過剰となっている。この場合、2段目の燃料分の燃焼時には、1段目の燃料分が合わせて燃焼されることで筒内圧が過剰に上昇し、3段目の燃料分の燃焼時には、筒内圧レベルが高められている状態下で圧力上昇が生じることで筒内圧が過剰に上昇すると考えられる。 In FIG. 6, it is assumed that the target pressure waveform Tcurve has three pressure peaks corresponding to the three-stage multi-stage injection in the range of the pressure limit value Plim or less. The pressure rise due to the combustion of the fuel for the second stage and the fuel for the second and third stages is excessive. In this case, the in-cylinder pressure is excessively increased when the fuel for the second stage is combusted, and the in-cylinder pressure is excessively increased when the fuel for the third stage is combusted. It is considered that the in-cylinder pressure rises excessively as a result of the pressure rise under the condition where the pressure is applied.
なお、実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超える要因としては、車両周囲の環境に係る要因もある。詳しくは、実際の環境に係る要因が、エンジン10の運転状態と関係付けて目標圧力波形Tcurveを適合した時に想定した環境に係る要因と異なることがある。具体的には例えば、実際の吸気温が、適合した時に想定した吸気温よりも低いことがある。吸気温が低い場合、吸気温が高い場合よりも着火時における筒内圧が高くなる。その結果、筒内圧レベルが高められている状態で燃焼の燃焼が生じ、実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超えるおそれがある。
In addition, as a factor that the actual in-cylinder pressure Preal exceeds the pressure limit value Plim, there is also a factor related to the environment around the vehicle. Specifically, the factors relating to the actual environment may differ from the factors relating to the environment assumed when the target pressure waveform Tcurve is adapted in relation to the operating state of the
続いて、図7に、図6に示した燃焼サイクルの次の燃焼サイクルにおいて、減量補正処理を行った場合を示す。図7(a)は多段噴射の噴射パルスを示し、図7(b)は実筒内圧Prealの推移を示す。なお、図6及び図7では、目標圧力波形Tcurveが同一であり、図7(b)に破線にて示す補正前の実筒内圧Prealが、図6(b)に実線にて示す実筒内圧Prealに相当する。 Next, FIG. 7 shows a case where the weight reduction correction process is performed in the combustion cycle next to the combustion cycle shown in FIG. FIG. 7A shows an injection pulse of multistage injection, and FIG. 7B shows a transition of the actual in-cylinder pressure Preal. 6 and 7, the target pressure waveform Tcurve is the same, and the actual in-cylinder pressure Preal before correction indicated by the broken line in FIG. 7B is the actual in-cylinder pressure indicated by the solid line in FIG. 6B. Corresponds to Preal.
図7(b)に示すように、3段噴射のうち2,3段目の燃料噴射時間を短縮することにより、燃料噴射量を減量補正する。多段噴射の各噴射段に対応して実筒内圧Prealにピークが出現し得る。このため、燃料噴射量が減量補正された噴射段に対応する実筒内圧Prealのピーク値を低下させることができる。本実施形態では、圧力制限値Plimを超えた噴射段について、実筒内圧Prealのピーク値から圧力制限値Plimを減算した値が大きいほど、燃料噴射量の減量度合いを大きくする。なお本実施形態では、2,3段目の燃料噴射開始タイミングは補正しない。 As shown in FIG. 7B, the fuel injection amount is corrected to decrease by shortening the fuel injection time of the second and third stages of the three-stage injection. A peak can appear in the actual in-cylinder pressure Preal corresponding to each injection stage of the multi-stage injection. For this reason, the peak value of the actual in-cylinder pressure Preal corresponding to the injection stage in which the fuel injection amount is corrected to be reduced can be reduced. In the present embodiment, for the injection stage that exceeds the pressure limit value Plim, the degree of reduction in the fuel injection amount is increased as the value obtained by subtracting the pressure limit value Plim from the peak value of the actual in-cylinder pressure Preal is larger. In this embodiment, the second and third stage fuel injection start timings are not corrected.
なお、図7では、2段目の燃料分の燃焼時における筒内圧の上昇を低減すれば、筒内圧波形全体のレベルが下がるため、少なくとも2段目の燃料噴射量を減量補正すればよい。すなわち、複数の実筒内圧Prealのピークで圧力制限値Plimを超える場合には、最初に圧力制限値Plimを超える実筒内圧Prealのピークに対応する噴射段の燃料噴射量を減量補正するとよい。 In FIG. 7, if the increase in the in-cylinder pressure at the time of combustion for the second stage fuel is reduced, the level of the entire in-cylinder pressure waveform is lowered, and therefore, at least the second stage fuel injection amount may be corrected for reduction. That is, when the pressure limit value Plim is exceeded at the peak of the plurality of actual in-cylinder pressures Preal, the fuel injection amount of the injection stage corresponding to the peak of the actual in-cylinder pressure Preal exceeding the pressure limit value Plim may be corrected first.
減量補正する噴射段は、実筒内圧Prealの波形から特定することができる。詳しくは、取得した1燃焼サイクルにおける実筒内圧Prealの波形のうち圧力制限値Plimを超えた部分を、実筒内圧Prealの波形を時間軸において後ろから順次特定する。これにより、圧力制限値Plimを超えた実筒内圧Prealの波形部分に対応する噴射段を減量補正対象として特定する。 The injection stage for which the amount of reduction is corrected can be specified from the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal. Specifically, the portion of the acquired actual in-cylinder pressure Preal waveform in one combustion cycle that exceeds the pressure limit value Plim is sequentially identified from the rear in the time axis. As a result, the injection stage corresponding to the waveform portion of the actual in-cylinder pressure Preal that exceeds the pressure limit value Plim is specified as the reduction correction target.
先の図4の説明に戻り、ステップS20で圧力超過が発生していないと判定した場合には、ステップS22に進み、実傾斜Pslprlを算出する。実傾斜Pslprlは、圧力上昇期間におけるクランク軸23の単位回転角度Δθあたりの実筒内圧上昇量である。本実施形態では、図8に示すように、圧力上昇期間において実筒内圧Prealの上昇を一次直線で近似して実傾斜Pslprlを算出する。具体的には、第1圧力波形に合わせて設定される一次直線Pbaseを、その一次直線Pbaseと実筒内圧Prealとの差の合計(図8の斜線部分の面積)が所定値以下になるようにして求め、一次直線Pbaseの傾き(ΔP/Δθ)を実傾斜Pslprlとする。ここで一次直線Pbaseは、例えば開始圧力Pstを通るように規定してもよい。なお、図8の斜線部分の面積Spは下式(eq1)で算出すればよい。
Returning to the description of FIG. 4 above, if it is determined in step S20 that no excess pressure has occurred, the process proceeds to step S22, and the actual slope Pslprl is calculated. The actual inclination Pslprl is an actual in-cylinder pressure increase amount per unit rotation angle Δθ of the
ステップS23で否定判定した場合には、ステップS24に進み、傾斜ずれを解消すべく、次回の燃焼サイクルのステップS15で設定する燃料噴射態様を、圧力上昇期間における実筒内圧Prealの波形が第1圧力波形に近づくように補正する傾斜補正処理を行う。本実施形態において、ステップS24の処理が第1補正部に相当する。 If a negative determination is made in step S23, the process proceeds to step S24, and the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal during the pressure increase period is the first in the fuel injection mode set in step S15 of the next combustion cycle in order to eliminate the tilt shift. An inclination correction process is performed to correct the pressure waveform so as to approach the pressure waveform. In the present embodiment, the process of step S24 corresponds to a first correction unit.
特に本実施形態では、圧力上昇期間における実傾斜Pslprlが目標傾斜Pslptgに対して第1閾値α以上小さいと判定した場合、次回の燃焼サイクルのステップS15で設定する多段噴射の初段の噴射パルスを進角させる傾斜補正処理を行う。これにより、圧力上昇期間における実傾斜Pslprlを大きくする。本実施形態において、初段の噴射パルスを進角させる処理が第1制御部の処理に相当する。 In particular, in the present embodiment, when it is determined that the actual gradient Pslprl during the pressure increase period is smaller than the target gradient Pslpgt by the first threshold value α, the first-stage injection pulse of the multistage injection set in step S15 of the next combustion cycle is advanced. Inclination correction processing for making a corner is performed. As a result, the actual inclination Pslprl during the pressure increase period is increased. In the present embodiment, the process of advancing the first-stage injection pulse corresponds to the process of the first control unit.
図9を用いて、噴射パルスを進角させる処理について説明する。図9(b)では、進角させる前の実筒内圧Prealの波形を破線にて示し、進角させた後の実筒内圧Prealの波形を実線にて示す。なお、図7及び図9では、目標圧力波形Tcurveが同一であり、図9(b)に破線にて示す補正前の実筒内圧Prealが、図7(b)に実線にて示す実筒内圧Prealに相当する。 The process for advancing the injection pulse will be described with reference to FIG. In FIG. 9B, the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal before being advanced is indicated by a broken line, and the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal after being advanced is indicated by a solid line. 7 and 9, the target pressure waveform Tcurve is the same, and the actual in-cylinder pressure Preal before correction indicated by the broken line in FIG. 9B is the actual in-cylinder pressure indicated by the solid line in FIG. 7B. Corresponds to Preal.
図示されるように、1段目の噴射パルスが進角させられる前には、圧力上昇期間において、多段噴射のうち1段目の燃料が噴射の都度燃焼していない。このため、目標傾斜Pslptgに対して実傾斜Pslprlが小さく、目標傾斜Pslptgと実傾斜Pslprlとのずれが大きくなっている。このため、実傾斜Pslprlを大きくすべく、1段目の噴射パルスを進角させる。本実施形態では、1段目の噴射開始タイミング及び噴射終了タイミングのそれぞれを進角させつつ、1段目の燃料噴射時間が長くされて燃料噴射量の増量補正が行われる。これにより、1段目の燃料の燃焼が遅れるのを回避し、圧力上昇期間における実傾斜Pslprlを大きくする。 As shown in the figure, before the first-stage injection pulse is advanced, during the pressure increase period, the first-stage fuel in the multi-stage injection is not burned at each injection. For this reason, the actual inclination Pslprl is smaller than the target inclination Pslpptg, and the deviation between the target inclination Pslptg and the actual inclination Pslprl is large. For this reason, the first-stage injection pulse is advanced to increase the actual inclination Pslprl. In this embodiment, the first stage fuel injection time is lengthened while the first stage injection start timing and injection end timing are advanced, and the fuel injection amount increase correction is performed. This avoids delaying the combustion of the first-stage fuel and increases the actual slope Pslprl during the pressure increase period.
ここで、実傾斜Pslprlを大きくすべく初段の噴射パルスを進角させると、噴射パルスの進角に起因して等圧期間の筒内圧のピークが低下する。このため本実施形態では、噴射パルスを進角させた燃焼サイクルの次の燃焼サイクルにおいて、噴射パルスの進角に起因する等圧期間の実筒内圧Prealの低下分を是正すべく、2段目以降の噴射段の実施態様を補正する傾斜補正処理を行う。詳しくは、実筒内圧Prealの低下分を是正すべく、多段噴射のうち1段目及び2段目のインターバル時間と、2段目の燃料噴射時間とのうち少なくとも一方を補正する。本実施形態において、1段目及び2段目のインターバル時間と、2段目の燃料噴射時間とのうち少なくとも一方を補正する処理が第2制御部の処理に相当する。以下、図10を用いて、1段目及び2段目のインターバル時間と、2段目の燃料噴射時間とを補正する傾斜補正処理について説明する。なお、図10及び図9では、目標圧力波形Tcurveが同一であり、図10(b)に破線にて示す補正前の実筒内圧Prealが、図9(b)に実線にて示す実筒内圧Prealに相当する。 Here, if the first-stage injection pulse is advanced to increase the actual inclination Pslprl, the peak of the in-cylinder pressure during the isobaric period decreases due to the advance angle of the injection pulse. For this reason, in the present embodiment, in the combustion cycle next to the combustion cycle in which the injection pulse is advanced, the second step is performed to correct the decrease in the actual in-cylinder pressure Preal during the equal pressure period due to the advance angle of the injection pulse. An inclination correction process for correcting the embodiment of the subsequent injection stages is performed. Specifically, in order to correct the decrease in the actual in-cylinder pressure Preal, at least one of the interval times of the first and second stages and the fuel injection time of the second stage in the multistage injection is corrected. In the present embodiment, the process of correcting at least one of the first and second stage interval times and the second stage fuel injection time corresponds to the process of the second control unit. Hereinafter, the inclination correction process for correcting the first and second stage interval times and the second stage fuel injection time will be described with reference to FIG. 10 and 9, the target pressure waveform Tcurve is the same, and the actual in-cylinder pressure Preal before correction indicated by the broken line in FIG. 10B is the actual in-cylinder pressure indicated by the solid line in FIG. 9B. Corresponds to Preal.
図示されるように、本実施形態では、2段目の噴射終了タイミングが補正されることなく、2段目の噴射開始タイミングが進角される。このため、1段目及び2段目のインターバルが短縮され、また、2段目の燃料噴射量が増量補正される。これにより、初段の噴射パルスの進角に起因する等圧期間の実筒内圧Prealの低下分が是正される。 As illustrated, in the present embodiment, the second stage injection start timing is advanced without correcting the second stage injection end timing. For this reason, the first and second stage intervals are shortened, and the second stage fuel injection amount is corrected to be increased. As a result, the decrease in the actual in-cylinder pressure Preal during the equal pressure period due to the advance angle of the first-stage injection pulse is corrected.
先の図4の説明に戻り、ステップS23において肯定判定した場合には、ステップS25に進み、実最大圧力Ptprlを算出する。実最大圧力Ptprlは、等圧期間における実筒内圧Prealの平均値と第2圧力波形とのずれを定量化したパラメータである。本実施形態では、図11に示すように、2,3段目の噴射に対応する実筒内圧Prealのピーク値、及びこれらピーク値に挟まれた実筒内圧Prealの極小値の平均値を実最大圧力Ptprlとして算出する。 Returning to the description of FIG. 4 above, when an affirmative determination is made in step S23, the process proceeds to step S25 to calculate the actual maximum pressure Ptprl. The actual maximum pressure Ptprl is a parameter obtained by quantifying the deviation between the average value of the actual in-cylinder pressure Preal and the second pressure waveform during the equal pressure period. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, the peak value of the actual in-cylinder pressure Preal corresponding to the second and third stage injections and the average value of the minimum values of the actual in-cylinder pressure Preal sandwiched between these peak values are obtained. Calculated as the maximum pressure Ptprl.
なお、上述した算出手法に限らず、例えば、実筒内圧Prealの波形のうち、2段目の噴射に対応する実筒内圧Prealのピーク値から3段目の噴射に対応する実筒内圧Prealのピーク値までの平均値を実最大圧力Ptprlとして算出してもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described calculation method. For example, the actual in-cylinder pressure Preal corresponding to the third-stage injection from the peak value of the actual in-cylinder pressure Preal corresponding to the second-stage injection in the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal. The average value up to the peak value may be calculated as the actual maximum pressure Ptprl.
続くステップS26では、最大圧力ずれが発生しているか否かを判定する。具体的には、実最大圧力Ptprlと等圧目標値Ptptgとの差の絶対値が第2閾値β未満であるか否かを判定する。なお本実施形態において、ステップS26の処理が第2判定部に相当する。 In a succeeding step S26, it is determined whether or not the maximum pressure deviation has occurred. Specifically, it is determined whether or not the absolute value of the difference between the actual maximum pressure Ptprl and the equal pressure target value Ptptg is less than the second threshold value β. In the present embodiment, the process of step S26 corresponds to a second determination unit.
ステップS26で肯定判定した場合には、ステップS27に進み、最大圧力ずれを解消すべく、最大値補正処理を行う。この処理は、等圧期間における実筒内圧Prealの変動幅を小さくする処理、及び等圧期間における実筒内圧Prealの平均値を等圧目標値Ptptgに近づける処理のいずれかとして実施される。具体的には、最大値補正処理は、多段噴射のうち2段目及び3段目のインターバル時間と、3段目の燃料噴射時間とのうち少なくとも一方を補正する。本実施形態において、ステップS27の処理が第2補正部に相当する。以下、図12を用いて、最大値補正処理について説明する。 When an affirmative determination is made in step S26, the process proceeds to step S27, and maximum value correction processing is performed to eliminate the maximum pressure deviation. This process is performed as either a process for reducing the fluctuation range of the actual in-cylinder pressure Preal during the equal pressure period, or a process for bringing the average value of the actual in-cylinder pressure Preal during the equal pressure period closer to the equal pressure target value Ptptg. Specifically, the maximum value correction process corrects at least one of the interval times of the second and third stages and the fuel injection time of the third stage in the multistage injection. In the present embodiment, the process of step S27 corresponds to a second correction unit. Hereinafter, the maximum value correction process will be described with reference to FIG.
図12(b)では、最大値補正処理を行う前の実筒内圧Prealの波形を破線にて示し、最大値補正処理を行った後の実筒内圧Prealの波形を実線にて示す。なお、図12及び図10では、目標圧力波形Tcurveが同一であり、図12(b)に破線にて示す補正前の実筒内圧Prealが、図10(b)に実線にて示す実筒内圧Prealに相当する。 In FIG. 12B, the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal before the maximum value correction processing is indicated by a broken line, and the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal after the maximum value correction processing is indicated by a solid line. 12 and 10, the target pressure waveform Tcurve is the same, and the actual in-cylinder pressure Preal before correction indicated by a broken line in FIG. 12B is the actual in-cylinder pressure indicated by the solid line in FIG. 10B. Corresponds to Preal.
図12には、最大値補正処理として、2段目及び3段目のインターバルを短縮する処理、及び3段目の燃料噴射時間を長くする処理を示す。詳しくは、3段目の噴射終了タイミングが補正されず、3段目の噴射開始タイミングを進角させる処理を示す。これにより、次回の燃焼サイクルにおいて、2段目及び3段目のインターバルが短縮されるとともに、3段目の燃料噴射量が増量補正される。 FIG. 12 shows a process for shortening the second and third stage intervals and a process for increasing the third stage fuel injection time as the maximum value correction process. Specifically, the third stage injection end timing is not corrected, and the third stage injection start timing is advanced. Thereby, in the next combustion cycle, the intervals of the second stage and the third stage are shortened, and the fuel injection amount of the third stage is corrected to be increased.
なお、圧力超過、傾斜ずれ、及び最大圧力ずれが同時に生じている状態で、圧力超過を解消するための減量補正処理が実施された時点において、傾斜ずれ及び最大圧力ずれが解消されていれば、傾斜補正処理と最大値補正処理とは実施されない。また、傾斜ずれ及び最大圧力ずれが生じている状態で、傾斜ずれを解消するための傾斜補正処理が実施された時点において、最大圧力ずれが解消されていれば、最大値補正処理は実施されない。 In addition, in the state where the pressure excess, the inclination deviation, and the maximum pressure deviation are occurring at the same time, when the weight loss correction process for eliminating the pressure excess is performed, if the inclination deviation and the maximum pressure deviation are eliminated, The inclination correction process and the maximum value correction process are not performed. In addition, when the inclination correction process for eliminating the inclination deviation is performed in the state where the inclination deviation and the maximum pressure deviation are generated, if the maximum pressure deviation is eliminated, the maximum value correction process is not performed.
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
エンジン10の運転状態に基づいて、等圧燃焼制御を実施するための目標圧力波形Tcurveを設定した。そして、1燃焼サイクルあたりに要求される燃料噴射量を分割して燃料噴射弁18から多段噴射させることにより、実筒内圧Prealの波形を目標圧力波形Tcurveに制御した。これにより、燃料噴射系の大幅な変更を伴うことなく、多段噴射を用いた簡素な構成で等圧燃焼を実現することができる。したがって、燃料噴射系のコストが増加したり、燃料噴射系の車両への搭載性が悪化したりすることを回避できる。
Based on the operating state of the
圧力上昇期間において初段の燃料噴射が実施される態様で多段噴射を実施した。このため、圧力上昇期間における実筒内圧Prealの波形を所望に制御でき、ひいては実筒内圧Prealを第1圧力波形に近づけることができる。 Multistage injection was performed in such a manner that the first stage fuel injection was performed during the pressure increase period. For this reason, the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal during the pressure increase period can be controlled as desired, and as a result, the actual in-cylinder pressure Preal can be made closer to the first pressure waveform.
実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超える圧力超過が生じていると判定した場合、多段噴射のうち実筒内圧Prealが圧力制限値Plimを超えた燃焼に対応する噴射段の燃料噴射量を、次回の燃焼サイクルにおいて減量補正する減量補正処理を行った。このため、次回の燃焼サイクルにおいて、燃料噴射量が減量補正された噴射段に対応する実筒内圧Prealのピーク値を低下させることができる。これにより、実筒内圧Prealを圧力制限値Plim以下にすることができる。 When it is determined that the pressure exceeding the actual cylinder pressure Preal exceeds the pressure limit value Plim, the fuel injection amount of the injection stage corresponding to the combustion in which the actual cylinder pressure Preal exceeds the pressure limit value Plim among the multistage injections is determined. A reduction correction process was performed to correct the reduction in the next combustion cycle. For this reason, in the next combustion cycle, the peak value of the actual in-cylinder pressure Preal corresponding to the injection stage in which the fuel injection amount is corrected to be reduced can be reduced. As a result, the actual in-cylinder pressure Preal can be made equal to or less than the pressure limit value Plim.
実傾斜Pslprlと目標傾斜Pslptgとの差の絶対値が第1閾値α以上であると判定した場合、次回の燃焼サイクルにおいて、圧力上昇期間における実筒内圧Prealの波形が第1圧力波形に近づくように多段噴射態様を補正する傾斜補正処理を行った。特に、目標傾斜Pslptgから実傾斜Pslprlを減算した値が第1閾値α以上であると判定した場合、次回の燃焼サイクルにおいて、多段噴射の初段の噴射パルスを進角させた。そして、噴射パルスの進角に起因する等圧期間における実筒内圧の低下分を是正すべく、噴射パルスを進角させた燃焼サイクルの次の燃焼サイクルにおいて、2段目以降の噴射段の実施態様を補正した。これにより、圧力上昇期間における実筒内圧Prealの波形を第1圧力波形に近づけることができる。 When it is determined that the absolute value of the difference between the actual inclination Pslprl and the target inclination Pslpgt is equal to or greater than the first threshold value α, the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal during the pressure increase period approaches the first pressure waveform in the next combustion cycle. An inclination correction process for correcting the multi-stage injection mode was performed. In particular, when it is determined that the value obtained by subtracting the actual inclination Pslprl from the target inclination Pslptg is equal to or greater than the first threshold value α, the first-stage injection pulse of the multistage injection is advanced in the next combustion cycle. Then, in order to correct the decrease in the actual in-cylinder pressure during the equal pressure period due to the advance angle of the injection pulse, the second and subsequent injection stages are performed in the combustion cycle following the combustion cycle in which the injection pulse is advanced. The aspect was corrected. Thereby, the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal during the pressure increase period can be brought close to the first pressure waveform.
実最大圧力Ptprlと等圧目標値Ptptgとの差の絶対値が第2閾値β以上であると判定した場合、次回の燃焼サイクルにおいて、3段目の噴射態様を補正する最大値補正処理を行った。このため、等圧期間における実筒内圧Prealの波形を第2圧力波形に近づけることができる。 When it is determined that the absolute value of the difference between the actual maximum pressure Ptprl and the equal pressure target value Ptptg is equal to or greater than the second threshold value β, a maximum value correction process for correcting the third stage injection mode is performed in the next combustion cycle. It was. For this reason, the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal in the equal pressure period can be brought close to the second pressure waveform.
(1)圧力超過が生じているか否かの判定、(2)傾斜ずれが生じているか否かの判定、(3)最大圧力ずれが生じているか否かの判定を、(1)、(2)、(3)の順に優先度が低くなるようにして実施した。これにより、各種補正処理を、減量補正処理、傾斜補正処理、最大値補正処理の順に優先度が低くなるようにして実施した。したがって、実筒内圧Prealを圧力制限値Plim以下にした上で、実筒内圧Prealの波形を目標圧力波形Tcurveに近づける燃料噴射態様の補正を行うことができる。したがって、エンジン10の信頼性の低下を的確に回避しつつ、等圧燃焼を実現することができる。
(1) Determining whether or not an overpressure has occurred, (2) Determining whether or not an inclination deviation has occurred, (3) Determining whether or not a maximum pressure deviation has occurred, (1), (2 ) And (3) in order of decreasing priority. As a result, various correction processes were performed such that the priority decreased in the order of the weight loss correction process, the inclination correction process, and the maximum value correction process. Therefore, the fuel injection mode can be corrected so that the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal approaches the target pressure waveform Tcurve after the actual in-cylinder pressure Preal is set to be equal to or less than the pressure limit value Plim. Therefore, it is possible to achieve isobaric combustion while accurately avoiding a decrease in the reliability of the
傾斜ずれが生じているか否かの判定、及び最大圧力ずれが生じているか否かの判定のうち、傾斜ずれが生じているか否かの判定を優先して実施した。これにより、傾斜補正処理及び最大値補正処理のうち傾斜補正処理を優先して実施した。傾斜補正処理によれば、1段目に対応する筒内圧のピークを生じさせることができるものの、2,3段目に対応する筒内圧のピーク値が低下する。このため、傾斜補正処理を行った後の燃焼サイクルにおいて最大値補正処理を行うことにより、実筒内圧Prealの波形を効率よく目標圧力波形Tcurveに制御することができる。 Of the determination as to whether or not the inclination deviation occurred and the determination as to whether or not the maximum pressure deviation occurred, the determination as to whether or not the inclination deviation occurred was prioritized. As a result, the inclination correction process is given priority among the inclination correction process and the maximum value correction process. According to the inclination correction process, the peak of the in-cylinder pressure corresponding to the first stage can be generated, but the peak value of the in-cylinder pressure corresponding to the second and third stages is lowered. For this reason, the waveform of the actual in-cylinder pressure Preal can be efficiently controlled to the target pressure waveform Tcurve by performing the maximum value correction process in the combustion cycle after performing the inclination correction process.
・エンジン10の出力トルクの生成に寄与する燃料量を分割して噴射させる多段噴射を行った。このため、出力トルクの生成に寄与する燃料量を1回で噴射させる場合と比較して、燃料噴射期間中におけるサック室の燃圧の低下度合いを小さくできる。これにより、燃料噴射期間中における燃料噴射弁18の平均噴射圧を高めることができ、燃料の燃焼に伴うスモークの生成を抑制することができる。
-Multi-stage injection in which the amount of fuel that contributes to generation of output torque of the
(その他の実施形態)
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
The above embodiment may be modified as follows.
・実傾斜Pslprlの算出手法としては、上記実施形態に例示したものに限らない。例えば、図13に示すように、圧力上昇期間における実筒内圧Prealの極大値及び極小値に基づいて、実傾斜Pslprlを算出してもよい。具体的には、これら極大値及び極小値に基づく最小二乗法により、実傾斜Pslprlを算出してもよい。 The method for calculating the actual inclination Pslprl is not limited to the one exemplified in the above embodiment. For example, as shown in FIG. 13, the actual inclination Pslprl may be calculated based on the maximum value and the minimum value of the actual in-cylinder pressure Preal during the pressure increase period. Specifically, the actual slope Pslprl may be calculated by a least square method based on these local maximum values and local minimum values.
・上記実施形態では、圧力超過が生じていると判定した場合、次回の燃焼サイクルにおいて減量補正処理を行ったがこれに限らず、次々回以降の燃焼サイクルにおいて減量補正処理を行ってもよい。なお、傾斜補正処理及び最大値補正処理についても、減量補正処理と同様に、次々回以降の燃焼サイクルにおいて行ってもよい。 In the above embodiment, when it is determined that an excess of pressure has occurred, the reduction correction process is performed in the next combustion cycle. However, the present invention is not limited to this, and the reduction correction process may be performed in the subsequent combustion cycles. Note that the inclination correction process and the maximum value correction process may also be performed in subsequent combustion cycles, as in the reduction correction process.
・先の図4に示した処理のうち、ステップS25〜S27の処理を省略してもよい。これにより、ステップS20における圧力超過の判定、及びステップS23における傾斜ずれの判定のうち、圧力超過の判定が優先して実施される。 Of the processes shown in FIG. 4, the processes in steps S25 to S27 may be omitted. Thereby, the determination of excess pressure is performed preferentially among the determination of excess pressure in step S20 and the determination of inclination deviation in step S23.
また、先の図4に示した処理のうち、ステップS22〜S24の処理を省略してもよい。この場合、ステップS20で否定判定されたとき、ステップS25に進むようにすればよい。これにより、ステップS20における圧力超過の判定、及びステップS26における最大圧力ずれの判定のうち、圧力超過の判定が優先して実施される。 Further, among the processes shown in FIG. 4, the processes in steps S22 to S24 may be omitted. In this case, when a negative determination is made in step S20, the process may proceed to step S25. Thereby, the determination of excess pressure is performed preferentially among the determination of excess pressure in step S20 and the determination of maximum pressure deviation in step S26.
・多段噴射の噴射段数は3つ以外であってもよい。ただし、圧力上昇期間において初段の燃料噴射が実施される態様で多段噴射が実施されるとよい。また、等圧期間における等圧燃焼の精度を高めるには、3段以上の多段噴射が実施されることが望ましい。 -The number of injection stages of multi-stage injection may be other than three. However, the multistage injection may be performed in such a manner that the first stage fuel injection is performed during the pressure increase period. Further, in order to improve the accuracy of the isobaric combustion in the isobaric period, it is desirable that three or more stages of multistage injection be performed.
・圧力上昇期間における実筒内圧Prealの第1圧力波形に対するずれが生じているか否かを判定する処理として、圧力上昇期間において実筒内圧Prealと第1圧力波形との差の積分値を算出し、その積分値の大きさに基づいて、ずれの有無を判定してもよい。 -As a process for determining whether or not the actual in-cylinder pressure Preal is deviated from the first pressure waveform during the pressure increase period, an integrated value of the difference between the actual in-cylinder pressure Preal and the first pressure waveform is calculated during the pressure increase period. The presence or absence of deviation may be determined based on the magnitude of the integrated value.
10…エンジン、10a…燃焼室、18…燃料噴射弁、30…ECU。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
燃焼開始後における前記燃焼室内の筒内圧のピークを等圧目標値に応じて略一定に保つ等圧燃焼制御を実施する場合に、前記筒内圧が前記等圧目標値に到達する以前の圧力上昇期間と前記等圧目標値に到達した後の等圧期間とを含む制御期間において、筒内圧の時系列の目標値である目標圧力を前記エンジンの運転状態に基づいて設定する目標設定部と、
前記燃焼室内の筒内圧を前記目標圧力に制御すべく、前記エンジンの1燃焼サイクルあたりに要求される燃料噴射量を分割して前記燃料噴射弁から多段噴射させる噴射制御部と、を備えることを特徴とする燃料噴射制御装置。 Applied to a diesel engine (10) comprising a fuel injection valve (18) for directly injecting fuel into the combustion chamber (10a);
The pressure rise before the in-cylinder pressure reaches the equal pressure target value when the equal pressure combustion control is performed to keep the peak of the in-cylinder pressure in the combustion chamber substantially constant according to the equal pressure target value after the start of combustion. A target setting unit that sets a target pressure that is a time-series target value of in-cylinder pressure based on an operating state of the engine in a control period that includes a period and an equal pressure period after reaching the equal pressure target value;
An injection control unit that divides a fuel injection amount required per combustion cycle of the engine and performs multi-stage injection from the fuel injection valve in order to control the in-cylinder pressure in the combustion chamber to the target pressure. A fuel injection control device.
前記多段噴射の実施時において、前記実筒内圧が前記等圧目標値よりも高圧側の上限閾値を超えたか否かを判定する上限判定部と、を備え、
前記噴射制御部は、前記実筒内圧が前記上限閾値を超えたと判定された場合に、前記多段噴射のうち前記実筒内圧が前記上限閾値を超えた燃焼に対応する噴射段の燃料噴射量を、前記エンジンの次回以降の燃焼サイクルにおいて減量補正する減量補正部を有する請求項1又は2に記載の燃料噴射制御装置。 An acquisition unit that acquires an actual in-cylinder pressure that is an actual in-cylinder pressure in the combustion chamber;
An upper limit determination unit that determines whether or not the actual in-cylinder pressure exceeds an upper limit threshold on the high pressure side than the equal pressure target value at the time of performing the multi-stage injection,
When it is determined that the actual in-cylinder pressure exceeds the upper limit threshold, the injection control unit determines the fuel injection amount of the injection stage corresponding to the combustion in which the actual in-cylinder pressure exceeds the upper limit threshold in the multistage injection. The fuel injection control device according to claim 1, further comprising a reduction correction unit that corrects reduction in a combustion cycle after the next time of the engine.
前記多段噴射の実施時において、前記圧力上昇期間及び前記等圧期間の少なくともいずれかの前記実筒内圧について前記目標圧力に対するずれが生じているか否かを判定するずれ判定部と、を備え、
前記噴射制御部は、前記実筒内圧のずれが生じていると判定された場合に、前記多段噴射の実施態様を、前記エンジンの次回以降の燃焼サイクルにおいて前記実筒内圧が前記目標圧力に近づくように補正するずれ補正部を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料噴射制御装置。 An acquisition unit that acquires an actual in-cylinder pressure that is an actual in-cylinder pressure in the combustion chamber;
A deviation determination unit that determines whether or not a deviation from the target pressure has occurred with respect to the actual in-cylinder pressure in at least one of the pressure increase period and the equal pressure period when the multistage injection is performed;
When it is determined that a deviation in the actual in-cylinder pressure has occurred, the injection control unit determines that the actual in-cylinder pressure approaches the target pressure in the next and subsequent combustion cycles of the engine. The fuel injection control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a deviation correction unit that corrects the difference.
前記噴射制御部は、
前記圧力上昇期間における前記実筒内圧の上昇変化の傾きが前記目標圧力の傾きに対して所定以上小さいと判定された場合に、前記多段噴射の初段の噴射指令信号を進角させる第1制御部と、
前記多段噴射の初段の噴射指令信号を進角させることに起因する前記等圧期間における前記実筒内圧の低下分を是正すべく、2段目以降の噴射段の実施態様を補正する第2制御部と、を有する請求項4に記載の燃料噴射制御装置。 The deviation determination unit determines, as the deviation determination, whether an inclination of an increase change in the actual in-cylinder pressure during the pressure increase period is smaller than a predetermined value with respect to an inclination of the target pressure,
The injection control unit
A first control unit that advances the injection command signal of the first stage of the multi-stage injection when it is determined that the inclination of the increase change in the actual in-cylinder pressure during the pressure increase period is smaller than a predetermined value with respect to the inclination of the target pressure. When,
Second control for correcting the embodiments of the second and subsequent injection stages so as to correct the decrease in the actual in-cylinder pressure during the equal pressure period caused by advancing the injection command signal of the first stage of the multi-stage injection. And a fuel injection control device according to claim 4.
前記多段噴射の実施時において、前記実筒内圧が前記等圧目標値よりも高圧側の上限閾値を超えたか否かを判定する上限判定部と、
前記多段噴射の実施時において、前記圧力上昇期間及び前記等圧期間の少なくともいずれかの前記実筒内圧について前記目標圧力に対するずれが生じているか否かを判定するずれ判定部と、を備え、
前記噴射制御部は、
前記実筒内圧が前記上限閾値を超えたと判定された場合に、前記多段噴射のうち前記実筒内圧が前記上限閾値を超えた燃焼に対応する噴射段の燃料噴射量を、前記エンジンの次回以降の燃焼サイクルにおいて減量補正する減量補正部と、
前記実筒内圧のずれが生じていると判定された場合に、前記多段噴射の実施態様を、前記エンジンの次回以降の燃焼サイクルにおいて前記実筒内圧が前記目標圧力に近づくように補正するずれ補正部と、を有しており、
前記上限判定部の判定結果に基づく前記減量補正部による補正と、前記ずれ判定部の判定結果に基づく前記ずれ補正部による補正とのうち、前記減量補正部による補正を優先して実施する請求項1に記載の燃料噴射制御装置。 An acquisition unit that acquires an actual in-cylinder pressure that is an actual in-cylinder pressure in the combustion chamber;
An upper limit determination unit that determines whether or not the actual in-cylinder pressure has exceeded an upper limit threshold on the high pressure side than the equal pressure target value when the multistage injection is performed;
A deviation determination unit that determines whether or not a deviation from the target pressure has occurred with respect to the actual in-cylinder pressure in at least one of the pressure increase period and the equal pressure period when the multistage injection is performed;
The injection control unit
When it is determined that the actual in-cylinder pressure exceeds the upper limit threshold, the fuel injection amount of the injection stage corresponding to the combustion in which the actual in-cylinder pressure exceeds the upper limit threshold among the multistage injections A weight reduction correction unit that performs weight reduction correction in the combustion cycle of
Deviation correction that corrects the embodiment of the multi-stage injection so that the actual in-cylinder pressure approaches the target pressure in the next and subsequent combustion cycles of the engine when it is determined that a deviation in the actual in-cylinder pressure has occurred. And
The correction by the reduction correction unit is preferentially performed among the correction by the reduction correction unit based on the determination result of the upper limit determination unit and the correction by the deviation correction unit based on the determination result of the deviation determination unit. The fuel injection control apparatus according to 1.
前記多段噴射の実施時において、前記圧力上昇期間の前記実筒内圧について前記目標圧力に対するずれが生じているか否かを判定する第1判定部と、
前記多段噴射の実施時において、前記等圧期間の前記実筒内圧について前記目標圧力に対するずれが生じているか否かを判定する第2判定部と、を有しており、
前記ずれ補正部は、
前記圧力上昇期間において前記実筒内圧のずれが生じていると前記第1判定部により判定された場合に、前記圧力上昇期間に対応する噴射段について補正を行う第1補正部と、
前記等圧期間において前記実筒内圧のずれが生じていると前記第2判定部により判定された場合に、前記等圧期間に対応する噴射段について補正を行う第2補正部と、を有しており、
前記第1判定部の判定結果に基づく前記第1補正部による補正と、前記第2判定部の判定結果に基づく前記第2補正部による補正とのうち、前記第1補正部による補正を優先して実施する請求項6に記載の燃料噴射制御装置。 The deviation determination unit
A first determination unit configured to determine whether or not a deviation from the target pressure occurs with respect to the actual in-cylinder pressure during the pressure increase period when the multi-stage injection is performed;
A second determination unit that determines whether or not a deviation from the target pressure has occurred with respect to the actual in-cylinder pressure during the equal pressure period when the multi-stage injection is performed,
The deviation correction unit is
A first correction unit that corrects an injection stage corresponding to the pressure increase period when the first determination unit determines that a deviation of the actual in-cylinder pressure occurs in the pressure increase period;
A second correction unit configured to correct the injection stage corresponding to the equal pressure period when the second determination unit determines that the actual in-cylinder pressure shift occurs in the equal pressure period. And
Of the correction by the first correction unit based on the determination result of the first determination unit and the correction by the second correction unit based on the determination result of the second determination unit, the correction by the first correction unit is prioritized. The fuel injection control device according to claim 6 implemented.
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