JP6079740B2 - エンジンの燃料制御装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態にかかるディーゼルエンジンシステムの全体構成を示す図である。本図に示されるディーゼルエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される4サイクルのディーゼルエンジンである。具体的に、このディーゼルエンジンは、複数の気筒2を有し軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジン本体1と、エンジン本体1に燃焼用の空気を導入するための吸気通路30と、エンジン本体1で生成された排ガス(燃焼ガス)を排出するための排気通路40と、排気通路40を通過する排ガスの一部を吸気通路30に還流するためのEGR装置50と、排気通路40を通過する排ガスにより駆動されるターボ過給機60とを備えている。
図2は、エンジン本体1の一部を拡大して示す断面図である。この図2および先の図1に示すように、エンジン本体1は、上下方向に延びるシリンダ(気筒)2が内部に形成されたシリンダブロック3と、シリンダ2に往復動(上下動)可能に収容されたピストン4と、ピストン4の冠面4aと対向する側からシリンダ2の端面(上面)を覆うように設けられたシリンダヘッド5と、潤滑油を貯溜するためにシリンダブロック3の下側に配設されたオイルパン6とを有している。
(3−1)システム構成
図5は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示すように、当実施形態のディーゼルエンジンは、PCM(パワートレイン・コントロール・モジュール)70によって統括的に制御される。PCM70は、周知のとおり、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。
本実施形態におけるPCM70による吸気系の制御の流れを簡単に説明する。
本実施形態におけるPCM70による噴射系の制御について次に説明する。
図6は、エンジンの運転状態に応じた燃焼モードを示す図である。この図6に示すように、本実施形態では、運転領域(主としてエンジン回転数とエンジン負荷すなわち要求トータル噴射量とで決定される運転領域)に応じて、燃焼モードを拡散燃焼モードと予混合燃焼モードとの2つのモードとを切り替える。
次に、図9を用いながら、拡散燃焼モード実施時における噴射系の制御手順について説明する。PCM70は、機能的に、噴射系の制御を実施する噴射制御部71を含んでおり、この噴射制御部71が、噴射系の制御を実施する。
上記ステップS5のパイロット噴射量の決定手順について説明する。
第2パイロット噴射量決定部73は、メイン燃焼の着火遅れ(メイン噴射の噴射開始時期からメイン燃焼が開始するまですなわちメイン噴射された燃料が燃焼を開始するまでの時間)を推定し、この着火遅れが目標値となるようにパイロット噴射量を決定する。
式(1)において、PTDCは圧縮上死点での非燃焼時の燃焼室9(気筒2)内の圧力、TTDCは圧縮上死点での非燃焼時の燃焼室9内の温度、NEはエンジン回転数、CCLDは燃焼室9内の酸素濃度(燃焼前の酸素濃度)である。また、A,B,C,D、Eはそれぞれ定数であり、これら定数のうち、A、C,Dは正の値、B、Eは負の値であって、圧力、温度、酸素濃度が高いほど着火遅れは短く、エンジン回転数が高いほど着火遅れは長く推定される。
この式(2)において、φは、燃料が着火する直前の混合気の当量比であり、Pは、燃料が着火する直前の雰囲気圧力(燃焼室内の圧力)、詳細には、燃焼室内の酸素の分圧であり、Tは、燃料が着火する直前の雰囲気温度(燃焼室内の温度)であり、K1〜K4は、それぞれ定数である。
PCM70は、機能的に、排気酸素濃度算出部(排気酸素濃度算出手段)74aと、低圧EGR側酸素濃度算出部(低圧EGR側酸素濃度算出手段)74bと、低圧EGRガス流量算出部(低圧EGRガス流量算出手段)74cと、合流後酸素濃度算出部(合流後酸素濃度特定手段)74dと、低圧EGRガス流入状態判定部(低圧EGRガス流入状態判定手段)74eとを含む。
以上のパイロット噴射の噴射量の決定手順を簡単にまとめると図11のようになる。
以上のように、本実施形態によれば、上記スロット部酸素濃度、すなわち、吸気通路30のうち低圧EGR装置の接続部分52dよりも下流側かつ高圧EGR装置の接続部分51dよりも上流側の部分の酸素濃度であって新気に対して低圧EGRガスのみが混入する部分の酸素濃度を推定し、この酸素濃度が新気の酸素濃度である23%以下に低下したか否かによって吸気通路30ひいては気筒2に低圧EGRガスが流入したか否かを判定しており、この判定をより容易に、かつ、精度よく行うことができる。
ここで、上記実施形態では、上記スロットル部酸素濃度(重量%)が空気の酸素濃度である23重量%以下となると低圧EGRガスがスロットルバルブ36近傍に流入したと判定した場合について説明したが、この判定値は23重量%に限らない。例えば、低圧EGRガスの流入量が少ない場合にはこの低圧EGRガスの流入による影響が小さいと考えられる場合等には、23よりも低い値としてもよい。
2 気筒
9 燃焼室
20 インジェクタ(噴射装置)
30 吸気通路
40 排気通路
41 排気浄化装置
51 高圧EGR装置
52 低圧EGR装置
71 噴射制御部(噴射制御手段)
74a 排気酸素濃度算出部(排気酸素濃度算出手段)
74b 低圧EGR側酸素濃度算出部(低圧EGR側酸素濃度算出手段)
74c 低圧EGRガス流量算出部(低圧EGRガス流量算出手段)
74d 合流後酸素濃度特定手段(合流後酸素濃度算出部)
74e 低圧EGRガス流入状態判定部(低圧EGRガス流入状態判定手段)
Claims (5)
- 排気通路に設けられた排気を浄化するための排気浄化装置と、上記排気通路のうち排気浄化装置よりも下流側の部分と吸気通路とを接続して当該吸気通路に排気を還流させる低圧EGR装置と、上記排気通路のうち上記排気浄化装置よりも上流側の部分と上記吸気通路のうち上記低圧EGR装置との接続部分よりも下流側の部分とを接続して当該吸気通路に排気を還流させる高圧EGR装置とを備えたエンジンの燃料制御装置において、
エンジンの気筒内に燃料を噴射可能な噴射装置と、
上記噴射装置を制御する噴射制御手段と、
上記吸気通路のうち上記低圧EGR装置の接続部分と上記高圧EGR装置の接続部分との間の特定部分の酸素濃度を特定する合流後酸素濃度特定手段と、
上記低圧EGR装置によって上記吸気通路に還流される排ガスである低圧EGRガスが上記特定部分に流入しているか否かを判定する低圧EGRガス流入状態判定手段とを備え、
上記低圧EGRガス流入状態判定手段は、上記合流後酸素濃度特定手段により特定された酸素濃度が所定値以下に低下すると上記低圧EGRガスが上記特定部分に流入したと判定し、
上記噴射制御手段は、少なくとも一部の運転領域において、主噴射と、当該主噴射よりも前に当該主噴射の噴射量よりも少ない量の燃料を気筒内に噴射する前段噴射とを上記噴射装置に実施させ、上記低圧EGRガス流入状態判定手段の判定結果に基づいて上記前段噴射の噴射量を制御するとともに、上記低圧EGRガス流入状態判定手段によって上記低圧EGRガスの上記特定部分への流入が開始したと判定されると、上記前段噴射の噴射量を増大させることを特徴とするエンジンの燃料制御装置。 - 請求項1に記載のエンジンの燃料制御装置において、
上記所定値は、23パーセントに設定されていることを特徴とするエンジンの燃料制御装置。 - 請求項1または2に記載のエンジンの燃料制御装置において、
上記特定部分は、上記吸気通路のうち上記低圧EGR装置の接続部分と上記高圧EGR装置の接続部分との間の部分に設けられて当該吸気通路を開閉可能なスロットルバルブ近傍の部分であることを特徴とするエンジンの燃料制御装置。 - 請求項1〜3のいずれかに記載のエンジンの燃料制御装置において、
上記吸気通路に流入する新気の量を検出する新気量検出手段と、
上記検出された新気量と、上記噴射装置から噴射された噴射量とに基づいて上記排気通路中の酸素濃度である排気酸素濃度を算出する排気酸素濃度算出手段と、
上記特定された排気酸素濃度と、気筒から上記吸気通路のうち上記低圧EGR装置の接続部分まで排気が移動する時間とに基づいて、この接続部分において上記低圧EGR装置から上記吸気通路に流入するガスの酸素濃度である低圧EGR側酸素濃度を算出する低圧EGR側酸素濃度算出手段と、
上記低圧EGR装置により上記吸気通路に還流されるガスの量である低圧EGRガス流量を算出する低圧EGRガス流量算出手段とを備え、
上記合流後酸素濃度特定手段は、上記検出された新気量と、上記特定された低圧EGR側酸素濃度と、上記算出された低圧EGRガス流量とに基づいて、上記接続部分における上記低圧EGRガスと新気の混合気の酸素濃度を算出し、この算出した混合気の酸素濃度に基づいて、上記特定部分の酸素濃度を算出することを特徴とするエンジンの燃料制御装置。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のエンジンの燃料制御装置において、
上記吸気通路のうち上記高圧EGR装置との接続部分よりも下流側の部分を通過するガスの温度を推定する吸気温度推定手段を備え、
上記噴射制御手段は、
エンジンを冷却する冷却水の温度であるエンジン水温が予め設定された基準温度以下の場合には、上記低圧EGRガス流入状態判定手段の判定結果に基づいて上記前段噴射の噴射量を制御する一方、
上記エンジン水温が上記基準温度よりも高い場合には、上記判定結果によらず、上記吸気温度推定手段により推定された温度に基づいて上記前段噴射の噴射量を制御することを特徴とするエンジンの燃料制御装置。
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