JP4147989B2 - Diesel engine control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はディーゼルエンジンの制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンの燃料である軽油のセタン価を検出し、その検出したセタン価に応じて燃料噴射時期を制御するものがある(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
実公平3−45181号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジン温度が所定値より低い運転条件(例えばエンジンの暖機完了前)やエンジン負荷が所定値より小さな運転条件(低負荷域)で燃焼が悪化するとHC排出量が増えたり失火が発生し、この反対にエンジン温度が所定値より高い運転条件(例えばエンジンの暖機完了後)やエンジン負荷が所定値より大きな運転条件(中・高負荷域)で燃焼が悪化したときにはスモーク排出量が増加するので、燃焼を改善するため、燃焼中の拡散燃焼割合を制御し得る拡散燃焼割合制御手段と、燃焼中の予混合燃焼割合を制御し得る予混合燃焼割合制御手段とを設けている。すなわち、エンジン温度が低い運転条件やエンジン負荷が小さな運転条件においては拡散燃焼割合制御手段を用いて燃焼中の拡散燃焼割合を制御することにより、またエンジン温度が高い運転条件やエンジン負荷が大きな運転条件においては予混合燃焼割合制御手段を用いて燃焼中の予混合燃焼割合を制御することにより燃焼状態を改善している。
【0005】
一方、ディーゼルエンジンの燃料である軽油について市場調査を行ったところ、図2〜図4に示す結果が得られた。すなわち、図2に示すようにセタン価は標準燃料比重に反比例して低下し、標準燃料比重が低いほど、蒸発性を表す10%留出点が高く(留出温度が低い)なっている。この理由は、図3に示すように、標準燃料比重が高いほど、セタン価が低くて蒸発性が低い、ベンゼン環構造を持つ芳香族炭化水素含有量が多くなることに起因しているためと思われる。粘度は標準燃料比重に比例するため、図4に示すようにセタン価は粘度に反比例して低下する。
【0006】
このような市場調査に鑑みると、エンジン温度が低い運転条件やエンジン負荷が小さな運転条件における拡散燃焼割合、エンジン温度が高い運転条件やエンジン負荷が大きな運転条件における予混合燃焼割合の2つの設定値を決めるのに用いた基準燃料と異なる芳香族炭化水素含有量の燃料が使用されることが考えられ、特に基準燃料より芳香族炭化水素含有量が大きな燃料が使用されるときに燃焼状態が悪化し、エンジン温度が高い運転条件やエンジン負荷が大きな運転条件においてスモーク排出量が増加する可能性がある。
【0007】
そこで本発明は、実用的かつ簡便で精度良く、燃料の質に応じてエンジン温度が高い運転条件やエンジン負荷が大きな運転条件における予混合燃焼割合を制御することを目的としている。具体的には、燃料の質は芳香族炭化水素含有量やその相関値であり、これら基づいてエンジン温度が高い運転条件やエンジン負荷が大きな運転条件における予混合燃焼割合を制御する。
【0008】
一方、上記特許文献1においては燃料粘度とセタン価とには比例関係があり、燃料粘度が高いほどセタン価も高くなるとの記載がある。しかながら、本発明者の実施した市場調査では、図4に示すように、燃料粘度とセタン価との相関は低く、しかも反比例の関係であり、燃料粘度が高いほどセタン価は低くなる傾向となっている。この理由は、図3で前述したように標準燃料比重が高いほどセタン価が低くて蒸発性が低いベンゼン環構造を持つ芳香族炭化水素含有量が多くなることに起因している。また、芳香族炭化水素類は多環構造に直鎖や側鎖構造のものがくっついており、カーボン数が多くて重質になっていることが一般的であって、このため芳香族炭化水素含有量が多くなると燃料粘度が高くなる。したがって、前述したように燃料粘度は標準燃料比重に比例して高くなるため、図4に示すようにセタン価は燃料粘度に反比例して低下するのである。すなわち、燃料粘度とセタン価の関係が逆であるということは別にしても、燃料粘度を検出することではセタン価を精度良く検出することができないのであり、燃料の質を表す値として、芳香族炭化水素含有量の相関値や標準燃料比重を採用するようにした本願発明と、セタン価や燃料粘度を採用する上記特許文献1とでは技術的思想が異なっている。
【0009】
また、上記特許文献1では燃料粘度測定手段として燃料タンク内に一定距離を重力により落下する錘の落下時間を計測する機構を備え、その粘度測定結果に対し温度測定手段の測定結果に基づく補正を施してセタン価を判定する構成としている。このような方法では燃料の粘度測定のために複雑な機構が必要であるし、そのために燃料タンクの設計の自由度を奪い、生産性も悪化し、コストアップを避けられない。しかも車両が傾けば燃料タンク内の粘度測定機構自体のフリクションが変化することが想定され、このような理由からも正確な粘度測定、ひいては正確なセタン価の検出は困難である。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値を検出する芳香族炭化水素含有量相関値検出手段と、燃焼中の予混合燃焼割合を制御し得る予混合燃焼割合制御手段とを備え、前記検出手段の検出結果に基づき、中・高負荷域では前記予混合燃焼割合制御手段を用いて、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値が基準燃料より大きくなるほど燃焼中の予混合燃焼割合が増加する側に補正するように構成する。
【0011】
本発明はまた、エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値を検出する芳香族炭化水素含有量相関値検出手段と、燃焼中の予混合燃焼割合を制御し得る予混合燃焼割合制御手段とを備え、前記検出手段の検出結果に基づき、エンジン温度が所定値より高い運転条件では前記予混合燃焼割合制御手段を用いて、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値が基準燃料より大きくなるほど燃焼中の予混合燃焼割合が増加する側に補正するように構成する。
【0012】
本発明はまた、エンジン温度を検出するエンジン温度検出手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量を検出する芳香族炭化水素含有量検出手段と、燃焼中の予混合燃焼割合を制御し得る増加させる予混合燃焼割合制御手段とを備え、前記検出手段の検出結果に基づき、エンジン温度が所定値より高い運転条件または中・高負荷域では前記予混合燃焼割合制御手段を用いて、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量が基準燃料より大きくなるほど燃焼中の予混合燃焼割合が増える側に補正するように構成する。
【0013】
【発明の効果】
本発明では、エンジン温度が所定値より高い運転条件(エンジンの暖機完了後)やエンジン負荷が所定値より大きい運転条件(中・高負荷域)では予混合燃焼割合制御手段を用いて、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量またはその相関値が基準燃料より大きくなるほど燃焼中の予混合燃焼割合が増加する側つまり基準燃料の使用時よりも燃焼状態がよくなる側に補正するので、基準燃料よりも芳香族炭化水素含有量の多い燃料が使用されるときにおいても、エンジンの暖機完了前や低負荷域におけるHC排出量の増加や失火を抑制すると共に、エンジンの暖機完了後や中・高負荷域におけるスモーク排出量の増加を抑制できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は一実施形態のディーゼルエンジンの構成を示す概略構成図である。
【0015】
図1において、エンジン1の排気通路2と吸気通路3のコレクタ部3aとを結ぶEGR通路4に、ステッピングモータ5により駆動されるEGR弁6を備えている。ステッピングモータ5は、コントロールユニット21からの制御信号により駆動されるもので、これによって運転条件に応じた所定のEGR率を得るようにしている。これは燃焼温度が高くなるとNOxが増えるので、燃焼温度を抑制するため排気の一部を吸気通路に還流させることにより燃焼温度を低下させ、これによってNOxの発生を少なくしようとするものである。
【0016】
EGR通路4には、EGRガスを冷却するためのEGRクーラー47を備える。EGRクーラー47は内管と外管からなる2重構造をしており、内管をEGRガスが、外管をエンジン冷却水(冷媒)が流れる。この冷却水は、エンジン(ウォータジャケット)への主流路をバイパスする流路48を流れる冷却水である。このバイパス流路48には、EGRクーラー47を流れる冷却水流量を調整するための流量制御弁49が設けられ、コントロールユニット21により、前記コレクタ部3a内の吸気温度TIが目標値と一致するようにこの流量制御弁49が制御される。
【0017】
エンジンには燃料供給装置としてのコモンレール式燃料噴射装置10を備える。この燃料噴射装置10は、主に燃料タンク11、サプライポンプ12、蓄圧室13、気筒毎に設けられるノズル(図示しない)からなり、サプライポンプ12により加圧された燃料は蓄圧室13にいったん蓄えられたあと、蓄圧室13の高圧燃料が気筒数分のノズルに分配される。
【0018】
ノズルは、針弁、ノズル室、ノズル室への燃料供給通路、リテーナ、油圧ピストン、リターンスプリングなどからなり、油圧ピストンへの燃料供給通路に三方弁(電磁弁)15が介装されている。三方弁15のOFF時には針弁が着座状態にあり、三方弁15がON状態になると針弁が上昇してノズル先端の噴孔より燃料が噴射される。つまり、三方弁15のOFFからONへの切換時期により燃料の噴射開始時期が、またON時間により燃料噴射量が調整され、蓄圧室13の圧力が同じであれば、ON時間が長くなるほど燃料噴射量が多くなる。
【0019】
また、コモンレール13圧力を制御するため、サプライポンプ12からの吐出燃料の一部は、一方向弁18が設けられたオーバーフロー通路17を介して燃料供給通路16に戻されるようにしており、このオーバーフロー通路17の流路面積を変えるための圧力制御弁19が設けられている。この圧力制御弁19はコントロールユニット21からのデューティ制御信号に応じてオーバーフロー通路17の流路面積を変えてコモンレール13への燃料吐出量を調整することによ、りコモンレール13の圧力を制御する。コモンレール圧力の目標値は運転条件に応じて予め定められており、圧力センサ34により検出される実コモンレール圧がこの目標値と一致するように圧力制御弁19への制御量がフィードバック制御される。
【0020】
アクセル開度センサ36、エンジン回転速度とクランク角度を検出するクランク角センサ32、33、水温センサ31からの信号が入力されるコントロールユニット21では、エンジン回転速度とアクセル開度(以下「負荷」という。)に応じてメイン噴射量を算出し、算出したメイン噴射量に対応して三方弁15のON時間を制御するほか、三方弁15のONへの切換時期を制御することで、運転条件に応じた所定の噴射開始時期(噴射時期)を得るようにしている。
【0021】
EGR通路4の開口部下流の排気通路2に可変容量ターボ過給機25を備える。これは、排気タービン26のスクロール入口に、アクチュエータ28により駆動される可変ノズル27を設けたもので、コントロールユニット21により、可変ノズル27は前記コレクタ部3a内の過給圧PBが目標値と一致するように制御される。
【0022】
上記のアクチュエータ28は、制御圧力に応動して可変ノズル27を駆動するダイヤフラムアクチュエータと、このダイヤフラムアクチュエータへの制御圧力を調整する圧力制御弁とからなり、可変ノズル27の実開度が目標ノズル開度となるようにデューティ制御信号が作られ、このデューティ制御信号が圧力制御弁に出力される。
【0023】
排気タービン26下流の排気通路2には後処理装置(例えば酸化触媒、NOxトラップ触媒)41を備える。NOxトラップ触媒は、空気過剰率が1.0よりも大きくなるリーン燃焼時に排気中のNOx(窒素酸化物)をトラップし、空気過剰率が1.0以下の値になるリッチ燃焼時(あるいは理論空燃比での燃焼時)になると、トラップしていたNOxを排気中のHC、COを還元剤として用いて還元浄化する。リーン燃焼時にNOxトラップ触媒によりトラップされたNOxが許容範囲の限界まで達したときにはトラップされたNOxを還元浄化するためエンジンコントローラ21では、所定の排気温度が確保できる領域になると、リッチ燃焼となるように空気過剰率を制御する。
【0024】
この場合に、過給機25だけではリッチ燃焼や理論空燃比での燃焼が得られないことがあるので、吸気コレクタ3aのすぐ上流の吸気通路3に、圧力制御弁からの制御圧力に応動するダイヤフラム式のアクチュエータ46により駆動される吸気絞り弁45を設けている。アクチュエータ46の構成はEGR弁6と同様であり、吸気絞り弁用の圧力制御弁もコントロールユニット21からのデューティ制御信号により駆動される。
【0025】
一方、エンジン温度としての冷却水温Twが所定値より低い運転条件(例えば冷間始動時のようにエンジンの暖機完了前)やエンジン負荷が所定値より小さな運転条件(つまり低負荷域)で燃焼が悪化するとHC排出量が増えたり失火が発生し、この反対にTwが所定値より高い運転条件(エンジンの暖機完了後)やエンジン負荷が所定値より大きな運転条件(つまり中・高負荷域)で燃焼が悪化したときにはスモーク排出量が増加するので、燃焼を改善するため、燃焼中の拡散燃焼割合を制御し得る拡散燃焼割合制御手段と、燃焼中の予混合燃焼割合を制御し得る予混合燃焼割合制御手段とを設けている。すなわち、エンジンの暖機完了前や低負荷域においては拡散燃焼割合制御手段を用いて燃焼中の拡散燃焼割合を制御することにより、またエンジンの暖機完了後や中・高負荷域においては予混合燃焼割合制御手段を用いて燃焼中の予混合燃焼割合を制御することによりエンジンの暖機完了前や低負荷域だけでなく、エンジンの暖機完了後や中・高負荷域においても、つまり全ての運転域で燃焼状態を改善している。
【0026】
さて、図2〜図4はディーゼルエンジンの燃料である軽油について市場調査を行った結果である。すなわち、図2に示すようにセタン価は標準燃料比重に反比例して低下し、図示しないが蒸発性を表す10%留出点は標準燃料比重が低いほど高く(留出温度が低い)なっている。この理由は、図3に示すように、標準燃料比重が高いほど、セタン価が低くて蒸発性が低い、ベンゼン環構造を持つ芳香族炭化水素含有量が多くなることに起因しているためと思われる。粘度は標準燃料比重に比例するため、図4に示すようにセタン価は粘度に反比例して低下する傾向である。
【0027】
このような市場調査に鑑みると、エンジンの暖機完了前や低負荷域における拡散燃焼割合、エンジンの暖機完了後や中・高負荷域における予混合燃焼割合の設定値を決めるのに用いた燃料(基準燃料)と異なる燃料比重の燃料が使用されることが考えられ、特に基準燃料より燃料比重が大きな燃料が使用されるときに燃焼状態が悪化し、エンジンの暖機完了前や低負荷域においてHC排出量が増えたり失火が発生し、この反対にエンジンの暖機完了後や中・高負荷域においてスモーク排出量が増加する可能性がある。
【0028】
そこでコントロールユニット21では、使用している燃料の比重を新たに推定(算出)し、エンジンの暖機完了前や低負荷域では拡散燃焼割合制御手段を用いてこの推定した燃料比重が基準燃料より大きくなるほど燃焼中の拡散燃焼割合が増加する側に補正し、またエンジンの暖機完了前や低負荷域では予混合燃焼割合制御手段を用いてこの推定した燃料比重が基準燃料より大きくなるほど燃焼中の予混合燃焼割合が増える側に補正する。
【0029】
ここで、上記の拡散燃焼割合制御手段と予混合燃焼割合制御手段は同じ手段、具体的には次の手段の少なくとも一つである。
【0030】
▲1▼パイロット噴射量を制御する手段
▲2▼パイロット噴射回数を制御する手段
▲3▼パイロット噴射時期を制御する手段
▲4▼メイン噴射時期を制御する手段
▲5▼吸気温度を制御する手段
ただし、本実施形態ではこれら5つ全てを備える場合で説明すると、パイロット噴射量を基準燃料の使用時より増すか、パイロット噴射回数を増すか、パイロット噴射時期を前記基準燃料の使用時より遅らせるか、メイン噴射時期を前記基準燃料の使用時より進めるか、吸気温度を前記基準燃料の使用時より上げるかしたとき、拡散燃焼割合が増加し、この反対にパイロット噴射量を基準燃料の使用時より減らすか、パイロット噴射時期を基準燃料の使用時より進めるか、メイン噴射時期を基準燃料の使用時より遅らせるか、吸気温度を基準燃料の使用時より下げるかしたとき予混合燃焼割合が増加する。
【0031】
このため、エンジンコントローラ21には、エアフローメータ7の出力Qa、燃料配管に設置されている温度センサ35からの燃料温度TF、後処理装置41の下流に配置されている空燃比センサ37からの酸素濃度O2、圧力センサ38からの過給圧PB、温度センサ39からの吸気温度TIの各信号が入力している。
【0032】
コントロールユニット21で実行されるこれら燃焼制御の内容を、以下フローチャートに基づいて説明する。
【0033】
図5は燃焼制御を行うためのメインルーチンである。図5においてステップ100では水温センサ31により検出される冷却水温Tw、クランク角センサ32により検出されるエンジン回転速度Ne、クランク角センサ33により検出される気筒判別値Cyl、圧力センサ34により検出されるコモンレール圧力PCR、エアフローメータ7の出力Qa、温度センサ35により検出される燃料温度TF、アクセルセンサ36により検出される負荷L、空燃比センサ37により検出される酸素濃度O2を読み込む。
【0034】
図5のステップ200ではエンジン回転速度Neと負荷Lから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索してメイン噴射量(燃料供給量)Qmainを求める。
【0035】
図5のステップ300では使用している燃料の燃料比重を検出する。この燃料比重の検出については図6のフローにより説明する。図6(図5ステップ300のサブルーチン)においてステップ310ではエアフローメータ7の出力Qaから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のテーブルを検索して吸入空気量Qairを求める。
【0036】
図6のステップ320は図5ステップ200と同様である。すなわち、エンジン回転速度Neと負荷Lから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索してメイン噴射量(燃料噴射量)Qmainを求める。
【0037】
なお、ここでのメイン噴射量Q mainの算出方法はこれに限られない。例えばエンジン回転速度Neと負荷Lから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索して主噴射の燃料噴射期間Mperiodを求め、この燃料噴射期間Mperiodと、圧力センサ34により検出される実コモンレール圧力PCRとから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索してメイン噴射量Qmainを求めるようにしてもかまわない。
【0038】
図6のステップ330では、空燃比センサ37により検出される酸素濃度O2から、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のテーブルを検索することにより排気の実空燃比AFrealを求める。
【0039】
図6のステップ340では燃料比重を検出するのに適した条件か否かをみる。通常、エンジンはNOx低減のためのEGRが行われているのが一般的であって、EGRが実施される場合には排気の空燃比がリッチ側にシフトしてしまうため、このときにも排気の実空燃比を求めるにはEGRによる補正が必要になる。しかしながら、当該補正によって実空燃比の検出精度が悪化することの懸念もあるため、実空燃比の検出指令はEGRの作動を停止する領域で出すことが望ましい。このため、本実施形態ではEGRの作動を停止する領域であるとき燃料比重の検出条件が成立する。
【0040】
検出条件を満足しないときには燃料比重の検出(算出)は実施せずにそのまま図5のステップ400に進む。
【0041】
検出条件を満足していれば図6のステップ340よりステップ350に進み、実燃料比重Gfuelを算出する。すなわち、吸入空気流量Qairと実空燃比AFrealとから次式により実燃料量(重量流量)Gmainを求める。
【0042】
Gmain=Qair/AFreal…(1)
この実燃料量(重量流量)Gmainとメイン噴射量(体積流量)Qmainとから次式により実燃料比重Gfuelを算出する。
【0043】
Gfuel=Gmain/Qmain…(2)
図6のステップ360では、このようにして得た実燃料比重Gfuelと、センサ35により検出される燃料温度TFとから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索することにより標準状態(大気圧、20℃)での燃料比重、つまり標準燃料比重Gstdを算出する。すなわち、燃料温度TFが標準状態での燃料温度(20℃)より高いときには実燃料比重Gfuelを大きくなる側に補正した値を、また燃料温度TFが標準状態での燃料温度(20℃)より低いときには実燃料比重Gfuelを小さくなる側に補正した値を標準燃料比重Gstdとする。
【0044】
このようにして使用している燃料の標準燃料比重Gstdの検出を終了したら図5に戻り、ステップ400で基準燃料と異なる燃料比重の燃料が使用される場合においても、予め定められた排気性能が得られるように燃焼制御を行う。この燃焼制御については図7のフローにより説明する。図7(図6ステップ400のサブルーチン)においてステップ410〜460ではメイン噴射時期制御、パイロット噴射制御、燃料噴射圧制御、過給圧制御、吸気温度制御を行う。これら各制御の内容は図8〜図12に示しており、順に説明する。
【0045】
図8(図7ステップ410のサブルーチン)はメイン噴射時期制御を行うためのものである。ステップ411ではエンジン回転速度Neとメイン噴射量Qmainから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索することにより、基本メイン噴射時期MIT_Bを求める。この場合に、基本メイン噴射時期MIT_Bの検索値は基準燃料に対してマッチングしている。ここで、基準燃料には市販燃料のうちの標準燃料比重が最小のものを選択しており、この基準燃料の使用時に全ての運転条件で燃焼状態が良好となるようにその検索値を設定している。
【0046】
ステップ412ではエンジン回転速度Neとメイン噴射量Qmainとから定まる運転条件が低負荷域にあるか否かをみる。
【0047】
運転条件が低負荷域にあると判定された場合にはステップ413でエンジンの冷却水温Twと標準燃料比重Gstdから、図13を内容とするマップを検索することにより、メイン噴射時期の第1補正係数MIT_K1を求め、また低負荷域でないと判定された場合にはステップ414で冷却水温Twと標準燃料比重Gstdから、図14を内容とするマップを検索することにより、メイン噴射時期の第2補正係数MIT_K2を求める。
【0048】
ステップ415では第1補正係数MIT_K1または第2補正係数MIT_K2によって基本メイン噴射時期MIT_Bを次のように補正してメイン噴射時期MITを設定する。
【0049】
低負荷域 :MIT=MIT_B+MIT_K1…(3)
中・高負荷域:MIT=MIT_B−MIT_K2…(4)
(3)式は低負荷域でメイン噴射時期を進角側に補正し、また(4)式は非低負荷域である中・高負荷域でメイン噴射時期を遅角側に補正する式である。
【0050】
ここで、メイン噴射時期の第1補正係数MIT_K1と第2補正係数MIT_K2は、図13、図14に示したように基準燃料の場合に、エンジン暖機完了後の冷却温度より低いとき(エンジンの暖機完了前)には冷却水温Twが低いほど大きくなり、またエンジン暖機完了後のときには冷却水温Twが高くなるほど大きくなる値が設定されている。また、冷却温度が同じでも、基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなるほど大きな値が設定されている。
【0051】
図9(図7ステップ420のサブルーチン)はパイロット噴射制御を行うためのものである。ステップ421、422ではエンジン回転速度Neとメイン噴射量Qmainから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索することにより、基本パイロット噴射時期PIT_Bと基本パイロット噴射量PQ_Bを求める。この場合に、基本パイロット噴射時期と基本パイロット噴射量の検索値は基準燃料に対してマッチングしており、基準燃料の使用時に全ての運転条件で燃焼状態が良好となるようにその検索値を設定している。
【0052】
ステップ423では、図8のステップ412と同様に、運転条件が低負荷域にあるか否かをみる。
【0053】
運転条件が低負荷域にある場合にはステップ426、427で冷却水温Twと標準燃料比重Gstdから、図15と図16を内容とする各マップを検索することにより、パイロット噴射時期の第1補正係数PIT_K1とパイロット噴射量の第1補正係数PQ_K1を、また運転条件が低負荷域にない場合にはステップ424、425で冷却水温Twと標準燃料比重Gstdから、図17と図18を内容とする各マップを検索することにより、パイロット噴射時期の第2補正係数PIT_K2とパイロット噴射量の第2補正係数PQ_Kを求める。
【0054】
ステップ428では標準燃料比重Gstdと所定値G0を比較する。標準燃料比重Gstdが所定値G0よりも大きい場合には、ステップ429に進んでパイロット噴射に先立つ(=パイロット噴射よりも早い時期に噴射される)第2のパイロット噴射を行なうための目標値を設定する。すなわち、エンジン回転速度Neとメイン噴射量Qmainから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索することにより、第2パイロット噴射量P2Qおよび第2パイロット噴射時期P2ITを設定する。標準燃料比重が所定値G0以下であるときにはステップ429を飛ばす。
【0055】
ステップ430、431では第1補正係数PIT_K1または第2補正係数PIT_K2によって基本パイロット噴射時期PIT_Bを次のように、また第1補正係数PQ_K1または第2補正係数PQ_K2によって基本パイロット噴射量PQ_Bを次のようにそれぞれ補正してパイロット噴射時期PITとパイロット噴射量PQを設定する。
【0056】
(5)、(6)式は低負荷域でパイロット噴射時期を遅角側に、パイロット噴射量を増量側にそれぞれ補正し、また(7)、(8)式は中・高負荷域でパイロット噴射時期を進角側に、パイロット噴射量を減量側にそれぞれ補正する式である。
【0057】
ここで、パイロット噴射時期の第1補正係数PIT_K1と第2補正係数PIT_K2は図15、図17に示したように基準燃料の場合に、エンジン暖機完了後の冷却温度より低いとき(エンジンの暖機完了前)には冷却水温Twが低いほど大きくなり、またエンジン暖機完了後のときには冷却水温Twが高くなるほど大きくなる値が設定されている。また冷却温度が同じでも、基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなるほど大きな値が設定されている。
【0058】
また、パイロット噴射量の第1補正係数PQ_K1は図16に示したように基準燃料の場合に、エンジン暖機完了後の冷却温度より低いとき(エンジンの暖機完了前)には冷却水温Twが低いほど1.0より大きくなり、またエンジン暖機完了後のときには冷却水温Twが高くなるほど1.0より大きくなる値が設定されている。また冷却温度が同じでも、基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなるほど1.0より大きくなる値が設定されている。
【0059】
これに対して第2補正係数PQ_K2は図18に示したように基準燃料の場合に、エンジン暖機完了後の冷却温度より低いとき(エンジンの暖機完了前)には冷却水温Twが低いほど1.0より小さくなり、またエンジン暖機完了後のときには冷却水温Twが高くなるほど1.0より小さくなる値が設定されている。また、冷却温度が同じでも、基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなるほど1.0より小さくなる値が設定されている。
【0060】
図10(図7ステップ440のサブルーチン)は燃料噴射圧制御を行うためのものである。ステップ441ではエンジン回転速度Neとメイン噴射量Qmainから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索することにより、基本噴射圧PRAIL_Bを求める。この場合に、基本噴射圧の検索値は基準燃料に対してマッチングしており、基準燃料の使用時に全ての運転条件で燃焼状態が良好となるようにその検索値を設定している。
【0061】
ステップ442では、図8のステップ412と同様に、運転条件が低負荷域にあるか否かをみる。
【0062】
運転条件が低負荷域にある場合にはそのままステップ444に進み、また運転条件が低負荷域にない場合にはステップ443で冷却水温Twと標準燃料比重Gstdから、図19を内容とするマップを検索することにより、噴射圧補正係数PRAIL_Kを求めた後にステップ444に進む。
【0063】
ステップ444では次のように燃料噴射圧PRAILを設定する。
【0064】
低負荷域 :PRAIL=PRAIL_B…(9)
中・高負荷域:PRAIL=PRAIL_B×PRAIL_K…(10)
(10)式は中・高負荷域で燃料噴射圧を上げる側に補正する式である。
【0065】
ここで、噴射圧補正係数PRAIL_Kは図19に示したように基準燃料のとき冷却水温Twが低いほど1.0より大きくなる値が設定されている。また、冷却温度が同じでも、基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなるほど1.0より大きくなる値が設定されている。
【0066】
図11(図7ステップ450のサブルーチン)は過給圧制御(空気過剰率制御)を行うためのものである。ステップ451ではエンジン回転速度Neとメイン噴射量Qmainから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索することにより、基本過給圧PBOOST_Bを求める。この場合に、基本過給圧の検索値は基準燃料に対してマッチングしており、基準燃料の使用時に全ての運転条件で燃焼状態が良好となるようにその検索値を設定している。
【0067】
ステップ452では、図8のステップ412と同様に、運転条件が低負荷域にあるか否かをみる。
【0068】
運転条件が低負荷域にある場合にはそのままステップ454に進み、また運転条件が低負荷域にない場合にはステップ453で冷却水温Twと標準燃料比重Gstdから、図20を内容とするマップを検索することにより、過給圧補正係数PBOOST_Kを求めるた後にステップ454に進む。
【0069】
ステップ454では次のように過給圧PBOOSTを設定する。
【0070】
低負荷域 :PBOOST=PBOOST_B…(11)
中・高負荷域:PBOOST=PBOOST_B×PBOOST_K…(12)
(12)式は中・高負荷域で過給圧を上げる側に補正する式である。
【0071】
ここで、過給圧補正係数PBOOST_Kは図20に示したように基準燃料のとき冷却水温Twが高いほど1.0より大きくなる値が設定されている。また、冷却温度が同じでも、基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなるほど1.0より大きくなる値が設定されている。
【0072】
図12(図7ステップ460のサブルーチン)は吸気温度制御を行うためのものである。ステップ461ではエンジン回転速度Neとメイン噴射量Qmainから、コントロールユニット21のROMに予め記憶されている所定のマップを検索することにより、基本吸気温度TINT_Bを求める。この場合に、基本吸気温度TINT_Bの検索値は基準燃料に対してマッチングしており、基準燃料の使用時に全ての運転条件で燃焼状態が良好となるようにその検索値を設定している。
【0073】
ステップ462では、図8のステップ412と同様に、運転条件が低負荷域にあるか否かをみる。
【0074】
運転条件が低負荷域にある場合にはステップ463で冷却水温Twと標準燃料比重Gstdから、図21を内容とする各マップを検索することにより、吸気温度の第1補正係数TINT_K1を、また運転条件が低負荷域にない場合にはステップ464で冷却水温Twと標準燃料比重Gstdから、図22を内容とするマップを検索することにより、吸気温度の第2補正係数TINT_K2を求める。
、ステップ465では第1補正係数TINT_K1または第2補正係数TINT_K2によって基本吸気温度TINT_Bを次のように補正して吸気温度TINTを設定する。
【0075】
低負荷運転時 :TINT=TINT_B×TINT_K1…(13)
非低負荷運転時:TINT=TINT_B×TINT_K2…(14)
(13)式は低負荷運転時に吸気温度を上げる側に補正し、また(14)式は非低負荷運転時に吸気温度を下げる側に補正する式である。
【0076】
ここで、吸気温度の第1補正係数TINT_K1は図21に示したように基準燃料の場合に、エンジン暖機完了後の冷却温度より低いとき(エンジンの暖機完了前)には冷却水温Twが低いほど1.0より大きくなり、またエンジン暖機完了後のときには冷却水温Twが高くなるほど1.0より大きくなる値が設定されている。これに対して、吸気温度の第2補正係数TINT_K2は図22に示したように基準燃料の場合に、エンジン暖機完了後の冷却温度より低いとき(エンジンの暖機完了前)には冷却水温Twが低いほど1.0より小さくなり、またエンジン暖機完了後のときには冷却水温Twが高くなるほど1.0より小さくなる値が設定されている。また冷却温度が同じでも、基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなる1.0より小さくなる値が設定されている。
【0077】
コントロールユニット21では、上記図8ステップ415で設定されたメイン噴射時期MTI、上記図9ステップ430、431で設定されたパイロット噴射時期PIT、パイロット噴射量PQが得られるように三方弁15を介してメイン噴射とパイロット噴射を制御すると共に、上記図12ステップ465で設定された吸気温度TINTが得られるように流量制御弁49を介してコレクタ3a内の吸気温度を制御する。このため、基準燃料のとき、低負荷域やエンジンの暖機完了前にあって冷却水温Twが低いとき、第1補正係数MIT_K1によりメイン噴射時期が進角され、第1補正係数PIT_K1によりパイロット噴射時期が遅角され、第1補正係数PQ_K1によりパイロット噴射量が増量され、かつパイロット噴射に先立つ第2のパイロット噴射が行われる(パイロット噴射回数が増やされる)と共に、第1補正係数TINT_K1により吸気温度が高くされ、また冷却水温が同じであれば基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなるほど、メイン噴射時期が進角され、パイロット噴射時期が遅角され、パイロット噴射量が増量されると共に、吸気温度が高くされる。
【0078】
この反対に基準燃料のとき、中・高負荷域やエンジンの暖機完了後にあって冷却水温Twが高いとき、第2補正係数MIT_K2によりメイン噴射時期が遅角され、第2補正係数PIT_K2によりパイロット噴射時期が進角され、第2補正係数PQ_K2によりパイロット噴射量が減量されると共に、第2補正係数TINT_K2により吸気温度が低くされ、また冷却水温が同じであれば基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなるほど、メイン噴射時期が遅角され、パイロット噴射時期が進角され、パイロット噴射時期量が減量されると共に、吸気温度が低くされる。
【0079】
コントロールユニット21ではまた、上記図10ステップ444で設定された燃料噴射圧PRAILが得られるように圧力制御弁19を介してコモンレール圧を制御し、上記図11ステップ454で設定された過給圧PBOOSTが得られるように可変ノズル27を介して過給圧を制御する。このため、基準燃料のとき、中・高負荷域では冷却水温Twが高いほど噴射圧補正係数PRAIL_Kにより燃料噴射圧が高くされ、過給圧補正係数PBOOST_Kにより過給圧が高くされ、また冷却水温が同じであれば基準燃料より標準燃料比重Gstdが大きくなるほど、燃料噴射圧が高くされ、過給圧が高くされる。
【0080】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
【0081】
本実施形態(請求項3に記載の発明)によれば、エンジンの暖機完了後や中・高負荷域(エンジン温度が所定値より高い運転条件やエンジン負荷が所定値より大きい運転条件)では予混合燃焼割合制御手段を用いて、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値である標準燃料比重Gstdが基準燃料より大きくなるほど燃焼中の予混合燃焼割合が増加する側つまり基準燃料の使用時よりも燃焼状態がよくなる側に補正するので、基準燃料よりも芳香族炭化水素含有量の多い燃料が使用されるときにおいても、エンジンの暖機完了後や中・高負荷域におけるスモーク排出量の増加を抑制できる。
【0083】
また、パイロット噴射量を基準燃料の使用時より減らすか、パイロット噴射時期を基準燃料の使用時より進めるか、メイン噴射時期を基準燃料の使用時より遅らせるか、吸気温度を基準燃料の使用時より下げるかの少なくとも一つを行うことで(請求項5に記載の発明)、基準燃料の使用時より予混合燃焼割合が増加し、これにより、基準燃料より芳香族炭化水素含有量が多い燃料が使用されるときにおいても、燃料の着火遅れ期間が確実に延長され、スモーク排出量が抑制されている。
【0084】
本実施形態(請求項6、8に記載の発明)によれば、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値である標準燃料比重Gstdが基準燃料よりも芳香族炭化水素含有量が多いことを示すとき、エンジン負荷が所定値より大きい運転条件やエンジン温度が所定値より高い運転条件で補正係数PBOOST_Kにより過給圧(空気過剰率)を基準燃料の使用時より大きくすると共に補正係数PAIL_Kにより燃料噴射圧を基準燃料の使用時より高くするので、拡散燃焼中であっても燃料と空気の混合を促進でき、スモークの排出を抑制できる。
【0085】
実施形態では、予混合燃焼割合制御手段がパイロット噴射量、パイロット噴射回数、パイロット噴射時期、メイン噴射時期、吸気温度の少なくとも一つを制御する手段である場合で説明したが、圧縮比を可変に制御し得る機構を備えるエンジンではこれに実圧縮比を加えてもかまわない(請求項5に記載の発明)。
【0086】
実施形態では、燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値が標準燃料比重である場合で説明したが、標準燃料比重と燃料中の芳香族炭化水素含有量との間には図3に示す関係があるので、標準燃料比重から図3を内容とするテーブルを検索して燃料中の芳香族炭化水素含有量を求め、この燃料中の芳香族炭化水素含有量を標準燃料比重に代えて用いることができる(請求項10に記載の発明)。このとき、比較的簡易な構成で燃料中の芳香族炭化水素含有量を正確に求めることができる。
【0087】
最後に、請求項1に記載の芳香族炭化水素含有量相関値検出手段の機能は図6のフローにより、補正手段の機能は図7、図8、図9、図12のフローにより果たされてる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の構成を示す概略構成図。
【図2】軽油の標準燃料比重とセタン価の関係を示す特性図。
【図3】軽油の標準燃料比重と芳香族炭化水素成分含有量の関係を示す特性図。
【図4】軽油の粘度とセタン価の関係を示す特性図。
【図5】メインルーチンを説明するためのフローチャート。
【図6】燃料比重の検出を説明するためのフローチャート。
【図7】燃焼制御を説明するためのフローチャート。
【図8】メイン噴射時期制御を説明するためのフローチャート。
【図9】パイロット噴射制御を説明するためのフローチャート。
【図10】燃料噴射圧制御を説明するためのフローチャート。
【図11】過給圧制御を説明するためのフローチャート。
【図12】吸気温度制御を説明するためのフローチャート。
【図13】メイン噴射時期の第1補正係数の特性図。
【図14】メイン噴射時期の第2補正係数の特性図。
【図15】パイロット噴射時期の第1補正係数の特性図。
【図16】パイロット噴射量の第1補正係数の特性図。
【図17】パイロット噴射時期の第2補正係数の特性図。
【図18】パイロット噴射量の第2補正係数の特性図。
【図19】燃料噴射圧の補正係数の特性図。
【図20】過給圧補正係数の特性図。
【図21】吸気温度の第1補正係数の特性図。
【図22】吸気温度の第2補正係数の特性図。
【符号の説明】
7 エアフローメータ(吸入空気量検出手段)
15 三方弁(拡散燃焼割合制御手段及び予混合燃焼制御手段)
21 コントロールユニット
25 ターボ過給機
31 温度センサ(エンジン温度検出手段)
35 温度センサ(燃料温度検出手段)
36 アクセルセンサ(負荷検出手段)
37 空燃比センサ(実空燃比検出手段)
49 流量制御弁(拡散燃焼割合制御手段及び予混合燃焼制御手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
There is one that detects the cetane number of light oil that is a fuel of a diesel engine and controls the fuel injection timing in accordance with the detected cetane number (see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Utility Model Publication 3-45181
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if the combustion deteriorates under operating conditions in which the engine temperature is lower than a predetermined value (for example, before the engine warm-up is completed) or operating conditions in which the engine load is lower than a predetermined value (low load range), HC emissions increase or misfire occurs. On the other hand, when the engine temperature is higher than a predetermined value (for example, after the engine has been warmed up) or when the engine load is higher than a predetermined value (medium / high load range), the smoke emission increases. Therefore, in order to improve combustion, a diffusion combustion rate control means that can control the diffusion combustion rate during combustion and a premixed combustion rate control means that can control the premixed combustion rate during combustion are provided. In other words, under operating conditions where the engine temperature is low or where the engine load is low, the diffusion combustion ratio control means is used to control the diffusion combustion ratio during combustion, and the operation conditions where the engine temperature is high or the engine load is large. In terms of conditions, the premixed combustion rate control means is used to control the premixed combustion rate during combustion to improve the combustion state.
[0005]
On the other hand, when market research was conducted on diesel oil, which is the fuel for diesel engines, the results shown in FIGS. 2 to 4 were obtained. That is, as shown in FIG. 2, the cetane number decreases in inverse proportion to the standard fuel specific gravity, and the lower the standard fuel specific gravity, the higher the 10% distillation point representing the evaporability (the lower the distillation temperature). The reason for this is that, as shown in FIG. 3, the higher the standard fuel specific gravity, the lower the cetane number and the lower the evaporation property, and the higher the aromatic hydrocarbon content having a benzene ring structure. Seem. Since the viscosity is proportional to the standard fuel specific gravity, the cetane number decreases in inverse proportion to the viscosity as shown in FIG.
[0006]
In view of such market research, two set values are the diffusion combustion ratio under operating conditions with low engine temperature and operating conditions with low engine load, and the premixed combustion ratio under operating conditions with high engine temperature and operating conditions with high engine load. It is conceivable that a fuel with an aromatic hydrocarbon content different from that of the reference fuel used to determine the fuel is used, especially when a fuel with a higher aromatic hydrocarbon content than the reference fuel is used. Shi , D Smoke emissions may increase under operating conditions where engine temperature is high or engine load is high.
[0007]
Therefore, the present invention is practical, simple and accurate, depending on the quality of the fuel. T Premixed combustion rate under operating conditions with high engine temperature and engine load Control The purpose is to control. Specifically, fuel quality is the content of aromatic hydrocarbons and their correlation values. T The premixed combustion ratio is controlled under operating conditions where the engine temperature is high or the engine load is high.
[0008]
On the other hand, Patent Document 1 describes that there is a proportional relationship between the fuel viscosity and the cetane number, and the higher the fuel viscosity, the higher the cetane number. However, in the market research conducted by the present inventor, as shown in FIG. 4, the correlation between the fuel viscosity and the cetane number is low and inversely proportional, and the higher the fuel viscosity, the lower the cetane number. It has become. This is because, as described above with reference to FIG. 3, the higher the standard fuel specific gravity, the higher the content of aromatic hydrocarbons having a benzene ring structure that has a lower cetane number and lower evaporation. In addition, aromatic hydrocarbons generally have a polycyclic structure with linear or side chain structures, and are generally heavy with a large number of carbon atoms. The fuel viscosity increases as the content increases. Therefore, as described above, since the fuel viscosity increases in proportion to the standard fuel specific gravity, the cetane number decreases in inverse proportion to the fuel viscosity as shown in FIG. That is, aside from the fact that the relationship between the fuel viscosity and the cetane number is reversed, the cetane number cannot be accurately detected by detecting the fuel viscosity. The technical idea is different between the present invention in which the correlation value of the group hydrocarbon content and the standard fuel specific gravity are employed and the above-mentioned Patent Document 1 in which the cetane number and the fuel viscosity are employed.
[0009]
Further, in Patent Document 1, a fuel viscosity measuring unit is provided with a mechanism for measuring the falling time of a weight that falls by gravity at a certain distance in the fuel tank, and the viscosity measurement result is corrected based on the measurement result of the temperature measuring unit. And the cetane number is determined. Such a method requires a complicated mechanism for measuring the viscosity of the fuel, and therefore deprives the design freedom of the fuel tank, deteriorates the productivity, and inevitably increases the cost. Moreover, if the vehicle is tilted, it is assumed that the friction of the viscosity measuring mechanism itself in the fuel tank changes, and for this reason, it is difficult to accurately measure the viscosity and thus detect the cetane number.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a load detection means for detecting engine load, an aromatic hydrocarbon content correlation value detection means for detecting a correlation value of aromatic hydrocarbon contents in the fuel being used, and a pre-combustion during combustion. Premixed combustion rate control means capable of controlling the mixed combustion rate, based on the detection result of the detection means, Medium / high load range Then, the premixed combustion rate control means is used to correct the premixed combustion rate during combustion as the correlation value of the aromatic hydrocarbon content in the fuel being used becomes larger than the reference fuel. Constitute.
[0011]
The present invention also provides an engine temperature detecting means for detecting the engine temperature and an aromatic in the fuel used. hydrocarbon Aromatic hydrocarbon content correlation value detecting means for detecting content correlation value; , Burning Premixed combustion rate control means capable of controlling the premixed combustion rate during firing, and based on the detection result of the detecting means , D Engine temperature Where Under operating conditions higher than a fixed value, the premixed combustion rate control means is used to increase the premixed combustion rate during combustion as the correlation value of the aromatic hydrocarbon content in the fuel being used becomes larger than the reference fuel. It is configured to correct to
[0012]
The present invention also provides engine temperature detection means for detecting engine temperature, load detection means for detecting engine load, and aromatic hydrocarbon content detection for detecting aromatic hydrocarbon content in the fuel being used. And a premixed combustion rate control means for increasing the premixed combustion rate during combustion, and based on the detection result of the detecting means, the engine temperature is higher than a predetermined value or Medium / high load range Then, the premixed combustion rate control means is used to correct the premixed combustion rate during combustion to be increased as the aromatic hydrocarbon content in the fuel used becomes larger than the reference fuel.
[0013]
【The invention's effect】
In the present invention , D The fuel used by the premixed combustion rate control means under operating conditions where the engine temperature is higher than the predetermined value (after the engine warm-up is completed) and operating conditions where the engine load is higher than the predetermined value (medium / high load range) As the content of aromatic hydrocarbons in the fuel or its correlation value is larger than that of the reference fuel, the premixed combustion ratio during combustion increases, that is, the side where the combustion state is better than when the reference fuel is used. Even when fuels with a high aromatic hydrocarbon content are used, increase in HC emissions and misfires are suppressed before engine warm-up is completed and in low-load areas, and after engine warm-up is completed, An increase in smoke emissions in a high load range can be suppressed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a diesel engine according to an embodiment.
[0015]
In FIG. 1, an EGR valve 6 that is driven by a stepping
[0016]
The EGR passage 4 includes an
[0017]
The engine includes a common rail
[0018]
The nozzle includes a needle valve, a nozzle chamber, a fuel supply passage to the nozzle chamber, a retainer, a hydraulic piston, a return spring, and the like, and a three-way valve (electromagnetic valve) 15 is interposed in the fuel supply passage to the hydraulic piston. When the three-
[0019]
Further, in order to control the pressure of the common rail 13, a part of the fuel discharged from the
[0020]
In the
[0021]
A
[0022]
The
[0023]
The exhaust passage 2 downstream of the
[0024]
In this case, rich combustion or combustion at the stoichiometric air-fuel ratio may not be obtained with the
[0025]
On the other hand, combustion occurs under operating conditions in which the coolant temperature Tw as the engine temperature is lower than a predetermined value (for example, before completion of engine warm-up as in cold start) or operating conditions in which the engine load is lower than a predetermined value (that is, in a low load range). As the engine becomes worse, HC emissions increase or misfires occur. On the contrary, operating conditions where Tw is higher than a predetermined value (after completion of engine warm-up) and operating conditions where the engine load is higher than a predetermined value (that is, medium / high load range) ), The smoke emission amount increases, so that in order to improve the combustion, the diffusion combustion rate control means that can control the diffusion combustion rate during combustion and the premixed combustion rate that can be controlled during combustion are controlled. And a mixed combustion ratio control means. In other words, the diffusion combustion rate control means is used to control the diffusion combustion rate during combustion before the engine warm-up is completed or in a low load region, and after the engine warm-up is completed or in the middle / high load region. By controlling the premixed combustion rate during combustion using the mixed combustion rate control means, not only before the engine warm-up is completed and in the low load range, but also after the engine warm-up is completed and in the middle and high load range, that is, The combustion state is improved in all operating areas.
[0026]
2 to 4 show the results of market research on diesel oil, which is the fuel for diesel engines. That is, as shown in FIG. 2, the cetane number decreases in inverse proportion to the standard fuel specific gravity, and although not shown, the 10% distillation point representing evaporability becomes higher (lower distillation temperature) as the standard fuel specific gravity decreases. Yes. The reason for this is that, as shown in FIG. 3, the higher the standard fuel specific gravity, the lower the cetane number and the lower the evaporation property, and the higher the aromatic hydrocarbon content having a benzene ring structure. Seem. Since the viscosity is proportional to the standard fuel specific gravity, the cetane number tends to decrease in inverse proportion to the viscosity as shown in FIG.
[0027]
In view of such market research, it was used to determine the set value of the diffusion combustion ratio before completion of engine warm-up and in the low load range, and the premix combustion ratio after completion of engine warm-up and in the middle and high load ranges. It is conceivable that a fuel with a specific gravity different from that of the fuel (reference fuel) may be used, especially when fuel with a higher fuel specific gravity than the reference fuel is used. On the other hand, there is a possibility that the HC emission amount increases or misfire occurs in the region, and the smoke emission amount increases after the engine warm-up is completed or in the middle / high load region.
[0028]
Therefore, the
[0029]
Here, the diffusion combustion ratio control means and the premixed combustion ratio control means are the same means, specifically, at least one of the following means.
[0030]
(1) Means for controlling the pilot injection amount
(2) Means for controlling the number of pilot injections
(3) Means for controlling pilot injection timing
(4) Means for controlling the main injection timing
(5) Means for controlling the intake air temperature
However, in the present embodiment, when all five of them are provided, the pilot injection amount is increased from the time of using the reference fuel, the number of pilot injections is increased, or the pilot injection timing is delayed from the time of using the reference fuel. When the main injection timing is advanced from the time when the reference fuel is used or the intake air temperature is increased from the time when the reference fuel is used, the diffusion combustion ratio increases. The premixed combustion ratio increases when it is reduced, the pilot injection timing is advanced from the time of using the reference fuel, the main injection timing is delayed from the time of using the reference fuel, or the intake air temperature is lowered from the time of using the reference fuel.
[0031]
For this reason, the
[0032]
The contents of the combustion control executed by the
[0033]
FIG. 5 shows a main routine for performing combustion control. In FIG. 5, at step 100, the coolant temperature Tw detected by the
[0034]
In step 200 of FIG. 5, a predetermined map stored in advance in the ROM of the
[0035]
In step 300 of FIG. 5, the specific gravity of the fuel being used is detected. The detection of the specific gravity of the fuel will be described with reference to the flow of FIG. In FIG. 6 (subroutine of step 300 in FIG. 5), in step 310, a predetermined table stored in advance in the ROM of the
[0036]
Step 320 in FIG. 6 is similar to step 200 in FIG. That is, a predetermined map stored in advance in the ROM of the
[0037]
Note that the method of calculating the main injection amount Q main here is not limited to this. For example, a predetermined map stored in advance in the ROM of the
[0038]
In step 330 of FIG. 6, the actual air-fuel ratio AFreal of the exhaust gas is obtained by searching a predetermined table stored in advance in the ROM of the
[0039]
Step 340 in FIG. 6 checks whether the conditions are suitable for detecting the specific gravity of the fuel. Normally, EGR for reducing NOx is generally performed in the engine, and when EGR is performed, the air-fuel ratio of the exhaust shifts to the rich side. In order to obtain the actual air-fuel ratio, correction by EGR is required. However, since there is a concern that the detection accuracy of the actual air-fuel ratio deteriorates due to the correction, it is desirable that the actual air-fuel ratio detection command be issued in a region where the operation of EGR is stopped. For this reason, in the present embodiment, the fuel specific gravity detection condition is satisfied when the EGR operation is stopped.
[0040]
When the detection condition is not satisfied, the fuel specific gravity is not detected (calculated) and the process proceeds to step 400 in FIG.
[0041]
If the detection condition is satisfied, the process proceeds from step 340 in FIG. 6 to step 350 to calculate the actual fuel specific gravity Gfuel. That is, the actual fuel amount (weight flow rate) Gmain is obtained from the intake air flow rate Qair and the actual air-fuel ratio AFreal by the following equation.
[0042]
Gmain = Qair / AFreal (1)
The actual fuel specific gravity Gfuel is calculated from the actual fuel amount (weight flow rate) Gmain and the main injection amount (volume flow rate) Qmain by the following equation.
[0043]
Gfuel = Gmain / Qmain (2)
In step 360 of FIG. 6, a predetermined map stored in the ROM of the
[0044]
When the detection of the standard fuel specific gravity Gstd of the fuel used in this way is completed, the flow returns to FIG. 5, and even when a fuel with a fuel specific gravity different from the reference fuel is used in
[0045]
FIG. 8 (subroutine of step 410 in FIG. 7) is for performing the main injection timing control. In step 411, the basic main injection timing MIT_B is obtained by searching a predetermined map stored in advance in the ROM of the
[0046]
In step 412, it is determined whether or not the operating condition determined from the engine speed Ne and the main injection amount Qmain is in the low load range.
[0047]
When it is determined that the operating condition is in the low load region, the first correction of the main injection timing is performed by searching a map having the contents shown in FIG. 13 from the engine coolant temperature Tw and the standard fuel specific gravity Gstd in step 413. The coefficient MIT_K1 is obtained, and if it is determined that the load is not in the low load range, the second correction of the main injection timing is performed by searching a map containing FIG. 14 from the coolant temperature Tw and the standard fuel specific gravity Gstd in step 414. The coefficient MIT_K2 is obtained.
[0048]
In
[0049]
Low load region: MIT = MIT_B + MIT_K1 (3)
Middle / high load range: MIT = MIT_B-MIT_K2 (4)
(3) is a formula that corrects the main injection timing to the advance side in the low load range, and (4) is a formula that corrects the main injection timing to the retard side in the middle / high load range, which is the non-low load range. is there.
[0050]
Here, the first correction coefficient MIT_K1 and the second correction coefficient MIT_K2 of the main injection timing are lower than the cooling temperature after completion of engine warm-up in the case of the reference fuel as shown in FIGS. Before the warm-up is completed, a value is set that increases as the cooling water temperature Tw decreases, and increases after the engine warm-up completes as the cooling water temperature Tw increases. Even when the cooling temperature is the same, a larger value is set as the standard fuel specific gravity Gstd becomes larger than the reference fuel.
[0051]
FIG. 9 (subroutine of step 420 in FIG. 7) is for performing pilot injection control. In steps 421 and 422, the basic pilot injection timing PIT_B and the basic pilot injection amount PQ_B are obtained by searching a predetermined map stored in advance in the ROM of the
[0052]
In step 423, as in step 412 of FIG. 8, it is checked whether or not the operating condition is in the low load range.
[0053]
When the operating condition is in the low load region, the first correction of the pilot injection timing is performed by searching each map having the contents shown in FIGS. 15 and 16 from the coolant temperature Tw and the standard fuel specific gravity Gstd in steps 426 and 427. FIG. 17 and FIG. 18 include the coefficient PIT_K1 and the first correction coefficient PQ_K1 of the pilot injection amount, and the cooling water temperature Tw and the standard fuel specific gravity Gstd in steps 424 and 425 when the operating condition is not in the low load range. By searching each map, the second correction coefficient PIT_K2 for the pilot injection timing and the second correction coefficient PQ_K for the pilot injection amount are obtained.
[0054]
In
[0055]
In steps 430 and 431, the basic pilot injection timing PIT_B is set as follows using the first correction coefficient PIT_K1 or the second correction coefficient PIT_K2, and the basic pilot injection amount PQ_B is set as follows using the first correction coefficient PQ_K1 or the second correction coefficient PQ_K2. Respectively, and the pilot injection timing PIT and the pilot injection amount PQ are set.
[0056]
Equations (5) and (6) correct the pilot injection timing to the retard side and the pilot injection amount to the increase side in the low load range, respectively, and equations (7) and (8) are pilots in the medium and high load ranges. This is an equation for correcting the injection timing to the advance side and the pilot injection amount to the decrease side.
[0057]
Here, the first correction coefficient PIT_K1 and the second correction coefficient PIT_K2 of the pilot injection timing are lower than the cooling temperature after completion of engine warm-up in the case of the reference fuel as shown in FIGS. Before the completion of the engine), a value is set such that the lower the cooling water temperature Tw is, the higher the cooling water temperature is. Even when the cooling temperature is the same, a larger value is set as the standard fuel specific gravity Gstd becomes larger than the reference fuel.
[0058]
Further, the first correction coefficient PQ_K1 of the pilot injection amount is lower than the cooling temperature after completion of engine warm-up (before completion of engine warm-up) in the case of reference fuel as shown in FIG. The value is set to be higher than 1.0 as the value is lower, and is set to be higher than 1.0 as the coolant temperature Tw is higher after the completion of engine warm-up. Further, even when the cooling temperature is the same, a value that is larger than 1.0 is set as the standard fuel specific gravity Gstd becomes larger than the reference fuel.
[0059]
On the other hand, the second correction coefficient PQ_K2 in the case of the reference fuel as shown in FIG. 18 is lower than the cooling temperature after completion of engine warm-up (before completion of engine warm-up), the lower the coolant temperature Tw is. A value smaller than 1.0 is set as the cooling water temperature Tw increases when the engine warm-up is completed. Further, even when the cooling temperature is the same, a value smaller than 1.0 is set as the standard fuel specific gravity Gstd becomes larger than the reference fuel.
[0060]
FIG. 10 (subroutine of step 440 in FIG. 7) is for performing fuel injection pressure control. In
[0061]
In step 442, as in step 412 in FIG. 8, it is determined whether or not the operating condition is in the low load range.
[0062]
If the operating condition is in the low load region, the process proceeds to step 444 as it is. If the operating condition is not in the low load region, a map including FIG. 19 is obtained from the cooling water temperature Tw and the standard fuel specific gravity Gstd in step 443. By searching for the injection pressure correction coefficient PRAIL_K, the process proceeds to step 444.
[0063]
In step 444, the fuel injection pressure PRAIL is set as follows.
[0064]
Low load region: PRAIL = PRAIL_B (9)
Medium / high load range: PRAIL = PRAIL_B × PRAIL_K (10)
Expression (10) is an expression for correcting the fuel injection pressure to be increased in the middle / high load range.
[0065]
Here, as shown in FIG. 19, the injection pressure correction coefficient PRAIL_K is set to a value that is larger than 1.0 as the cooling water temperature Tw is lower when the reference fuel is used. Further, even when the cooling temperature is the same, a value that is larger than 1.0 is set as the standard fuel specific gravity Gstd becomes larger than the reference fuel.
[0066]
FIG. 11 (subroutine of step 450 in FIG. 7) is for performing supercharging pressure control (excess air ratio control). In step 451, the basic boost pressure PBOOST_B is obtained by searching a predetermined map stored in advance in the ROM of the
[0067]
In step 452, it is checked whether or not the operating condition is in the low load region as in step 412 of FIG.
[0068]
If the operating condition is in the low load region, the process proceeds directly to step 454. If the operating condition is not in the low load region, a map containing FIG. 20 is obtained from the cooling water temperature Tw and the standard fuel specific gravity Gstd in step 453. By searching for the boost pressure correction coefficient PBOOST_K, the process proceeds to step 454.
[0069]
In step 454, the supercharging pressure PBOOST is set as follows.
[0070]
Low load region: PBOOST = PBOOST_B (11)
Medium / high load range: PBOOST = PBOOST_B × PBOOST_K (12)
Expression (12) is an expression that corrects the boost pressure in the middle / high load range.
[0071]
Here, as shown in FIG. 20, the supercharging pressure correction coefficient PBOOST_K is set to a value that is larger than 1.0 as the coolant temperature Tw is higher when the reference fuel is used. Further, even when the cooling temperature is the same, a value that is larger than 1.0 is set as the standard fuel specific gravity Gstd becomes larger than the reference fuel.
[0072]
FIG. 12 (subroutine of step 460 in FIG. 7) is for performing intake air temperature control. In step 461, the basic intake air temperature TINT_B is obtained by searching a predetermined map stored in advance in the ROM of the
[0073]
In step 462, as in step 412 in FIG. 8, it is determined whether or not the operating condition is in the low load range.
[0074]
If the operating condition is in the low load range, the first correction coefficient TINT_K1 of the intake air temperature is determined by searching each map having the contents shown in FIG. 21 from the coolant temperature Tw and the standard fuel specific gravity Gstd in step 463. If the condition is not in the low load region, a second correction coefficient TINT_K2 for the intake air temperature is obtained by searching a map having the contents shown in FIG. 22 from the coolant temperature Tw and the standard fuel specific gravity Gstd in step 464.
In step 465, the intake air temperature TINT is set by correcting the basic intake air temperature TINT_B as follows using the first correction coefficient TINT_K1 or the second correction coefficient TINT_K2.
[0075]
At low load operation: TINT = TINT_B × TINT_K1 (13)
Non-low load operation: TINT = TINT_B × TINT_K2 (14)
Equation (13) is corrected to increase the intake air temperature during low load operation, and equation (14) is corrected to decrease the intake air temperature during non-low load operation.
[0076]
Here, the first correction coefficient TINT_K1 for the intake air temperature is lower than the cooling temperature after completion of engine warm-up (before completion of engine warm-up) in the case of reference fuel as shown in FIG. The value is set to be higher than 1.0 as the value is lower, and is set to be higher than 1.0 as the coolant temperature Tw is higher after the completion of engine warm-up. On the other hand, the second correction coefficient TINT_K2 for the intake air temperature is lower than the cooling temperature after completion of engine warm-up (before completion of engine warm-up) in the case of reference fuel as shown in FIG. The value is set to be smaller than 1.0 as Tw is lower, and is set to be smaller than 1.0 as the cooling water temperature Tw is higher after the completion of engine warm-up. Further, even when the cooling temperature is the same, a value smaller than 1.0 where the standard fuel specific gravity Gstd is larger than the reference fuel is set.
[0077]
In the
[0078]
On the other hand, when the reference fuel is used and the coolant temperature Tw is high after completion of warming up of the engine in the middle / high load range, the main injection timing is retarded by the second correction coefficient MIT_K2, and the pilot is controlled by the second correction coefficient PIT_K2. If the injection timing is advanced, the pilot injection amount is reduced by the second correction coefficient PQ_K2, the intake air temperature is lowered by the second correction coefficient TINT_K2, and the standard fuel specific gravity Gstd is higher than the reference fuel if the cooling water temperature is the same. As the value increases, the main injection timing is retarded, the pilot injection timing is advanced, the pilot injection timing amount is reduced, and the intake air temperature is lowered.
[0079]
The
[0080]
Here, the operation of the present embodiment will be described.
[0081]
According to this embodiment (the invention described in claim 3) , D After the engine has been warmed up or in the middle / high load range (operating conditions in which the engine temperature is higher than a predetermined value or operating conditions in which the engine load is higher than a predetermined value) As the standard fuel specific gravity Gstd, which is the correlation value of the aromatic hydrocarbon content of the fuel, becomes larger than the reference fuel, the premixed combustion ratio during combustion is increased, that is, the combustion state is improved compared to when the reference fuel is used. Even when a fuel with a higher aromatic hydrocarbon content than the reference fuel is used , D It is possible to suppress an increase in smoke emissions after the engine has been warmed up and in medium and high load ranges.
[0083]
Also, reduce the pilot injection amount from when using reference fuel, advance the pilot injection timing from when using reference fuel, delay the main injection timing from when using reference fuel, or change the intake air temperature from when using reference fuel By doing at least one of 5 The premixed combustion rate is increased from the time when the reference fuel is used, so that even when a fuel having a higher aromatic hydrocarbon content than the reference fuel is used, the ignition delay period of the fuel is ensured. The smoke emissions are reduced.
[0084]
This embodiment (claims) 6 , 8 When the standard fuel specific gravity Gstd, which is a correlation value of the aromatic hydrocarbon content in the fuel used, indicates that the aromatic hydrocarbon content is higher than that of the reference fuel, the engine Under operating conditions where the load is greater than a predetermined value or when the engine temperature is higher than a predetermined value, the boost pressure (excess air ratio) is increased by using the correction coefficient PBOOST_K, and the fuel injection pressure is determined by the correction coefficient PAIL_K. Since it is higher than when fuel is used, mixing of fuel and air can be promoted even during diffusion combustion, and smoke emission can be suppressed.
[0085]
In the embodiment , Although the mixed combustion ratio control means has been described as a means for controlling at least one of the pilot injection amount, the number of pilot injections, the pilot injection timing, the main injection timing, and the intake air temperature, a mechanism capable of variably controlling the compression ratio is described. In the engine provided, an actual compression ratio may be added thereto (the invention according to claim 5).
[0086]
In the embodiment, the case where the correlation value of the aromatic hydrocarbon content in the fuel is the standard fuel specific gravity has been described. However, the standard fuel specific gravity and the aromatic hydrocarbon content in the fuel are shown in FIG. Since there is a relationship, a table containing the contents of FIG. 3 is retrieved from the standard fuel specific gravity to obtain the aromatic hydrocarbon content in the fuel, and the aromatic hydrocarbon content in the fuel is used in place of the standard fuel specific gravity. (Claims) 10 Invention described in 1.). At this time, the aromatic hydrocarbon content in the fuel can be accurately obtained with a relatively simple configuration.
[0087]
Finally, the function of the aromatic hydrocarbon content correlation value detecting means according to claim 1 is performed by the flow of FIG. 6, and the function of the correcting means is performed by the flows of FIG. 7, FIG. 8, FIG. I'm.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between standard fuel specific gravity and cetane number of light oil.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the standard fuel specific gravity of light oil and the content of aromatic hydrocarbon components.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the viscosity of light oil and the cetane number.
FIG. 5 is a flowchart for explaining a main routine.
FIG. 6 is a flowchart for explaining detection of fuel specific gravity.
FIG. 7 is a flowchart for explaining combustion control.
FIG. 8 is a flowchart for explaining main injection timing control.
FIG. 9 is a flowchart for explaining pilot injection control.
FIG. 10 is a flowchart for explaining fuel injection pressure control.
FIG. 11 is a flowchart for explaining supercharging pressure control.
FIG. 12 is a flowchart for explaining intake air temperature control;
FIG. 13 is a characteristic diagram of a first correction coefficient for main injection timing.
FIG. 14 is a characteristic diagram of a second correction coefficient for main injection timing.
FIG. 15 is a characteristic diagram of a first correction coefficient for pilot injection timing.
FIG. 16 is a characteristic diagram of a first correction coefficient for a pilot injection amount.
FIG. 17 is a characteristic diagram of a second correction coefficient for pilot injection timing.
FIG. 18 is a characteristic diagram of a second correction coefficient for the pilot injection amount.
FIG. 19 is a characteristic diagram of a correction coefficient for fuel injection pressure.
FIG. 20 is a characteristic diagram of a supercharging pressure correction coefficient.
FIG. 21 is a characteristic diagram of a first correction coefficient for intake air temperature.
FIG. 22 is a characteristic diagram of a second correction coefficient for intake air temperature.
[Explanation of symbols]
7 Air flow meter (intake air volume detection means)
15 Three-way valve (diffusion combustion rate control means and premixed combustion control means)
21 Control unit
25 turbocharger
31 Temperature sensor (engine temperature detection means)
35 Temperature sensor (Fuel temperature detection means)
36 Accelerator sensor (load detection means)
37 Air-fuel ratio sensor (actual air-fuel ratio detection means)
49 Flow control valve (diffusion combustion rate control means and premixed combustion control means)
Claims (11)
使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値を検出する芳香族炭化水素含有量相関値検出手段と、
燃焼中の予混合燃焼割合を制御し得る予混合燃焼割合制御手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、中・高負荷域では前記予混合燃焼割合制御手段を用いて、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値が基準燃料より大きくなるほど燃焼中の予混合燃焼割合が増加する側に補正する補正手段と
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。Load detection means for detecting engine load;
Aromatic hydrocarbon content correlation value detecting means for detecting a correlation value of aromatic hydrocarbon content in the fuel being used;
Premixed combustion rate control means capable of controlling the premixed combustion rate during combustion;
Based on the detection result of the detection means, the premixed combustion rate control means is used in the middle / high load range , and the higher the correlation value of the aromatic hydrocarbon content in the fuel being used, the more the combustion is in progress. And a correction means for correcting the premixed combustion rate to the side where the premixed combustion rate increases.
使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値を検出する芳香族炭化水素含有量相関値検出手段と、
燃焼中の予混合燃焼割合を制御し得る予混合燃焼割合制御手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、エンジン温度が所定値より高い運転条件では前記予混合燃焼割合制御手段を用いて、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量の相関値が基準燃料より大きくなるほど燃焼中の予混合燃焼割合が増加する側に補正する補正手段と
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。Engine temperature detection means for detecting the engine temperature;
Aromatic hydrocarbon content correlation value detecting means for detecting a correlation value of aromatic hydrocarbon content in the fuel being used;
Premixed combustion rate control means capable of controlling the premixed combustion rate during combustion;
Based on the detection result of the detection means, the correlation value of the aromatic hydrocarbon content in the fuel being used is higher than that of the reference fuel by using the premixed combustion ratio control means under operating conditions where the engine temperature is higher than a predetermined value. A control device for a diesel engine, comprising: correction means for correcting the premixed combustion ratio during combustion to be increased as the ratio increases.
エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、
使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量を検出する芳香族炭化水素含有量検出手段と、
燃焼中の予混合燃焼割合を制御し得る増加させる予混合燃焼割合制御手段と、
前記検出手段の検出結果に基づき、エンジン温度が所定値より高い運転条件または中・高負荷域では前記予混合燃焼割合制御手段を用いて、使用している燃料中の芳香族炭化水素含有量が基準燃料より大きくなるほど燃焼中の予混合燃焼割合が増える側に補正する補正手段と
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの制御装置。Engine temperature detection means for detecting the engine temperature;
Load detection means for detecting engine load;
Aromatic hydrocarbon content detection means for detecting the aromatic hydrocarbon content in the fuel used,
Premixed combustion rate control means for increasing the premixed combustion rate during combustion, which can be controlled;
Based on the detection result of the detection means, the operating temperature is higher than a predetermined value, or in the middle / high load range , the premixed combustion rate control means is used to determine the aromatic hydrocarbon content in the fuel used. A control device for a diesel engine, comprising: correction means for correcting the premixed combustion ratio during combustion to be increased as the fuel becomes larger than the reference fuel.
パイロット噴射量を前記基準燃料の使用時より減らすか、
パイロット噴射回数を前記基準燃料の使用時より減らすか、
パイロット噴射時期を前記基準燃料の使用時より進めるか、
メイン噴射時期を前記基準燃料の使用時より遅らせるか、
吸気温度を前記基準燃料の使用時より下げるか、
実圧縮比を前記基準燃料の使用時より下げるか
の少なくとも一つを行うことにより前記予混合燃焼割合が増加する側に補正することを特徴とする請求項1から3までのいずれか一つに記載のディーゼルエンジンの制御装置。When the premixed combustion rate control means is means for controlling at least one of pilot injection amount, pilot injection number, pilot injection timing, main injection timing, intake air temperature, actual compression ratio,
Reduce the pilot injection amount compared to when using the reference fuel,
Reduce the number of pilot injections compared to when using the reference fuel,
Whether to advance the pilot injection timing from when the reference fuel is used,
Delay the main injection timing from the time of using the reference fuel,
Lower the intake air temperature when using the reference fuel, or
4. The correction according to claim 1, wherein at least one of lowering an actual compression ratio from that at the time of use of the reference fuel is corrected so as to increase the premixed combustion ratio. The diesel engine control device described.
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