JP7148892B2 - engine controller - Google Patents

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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Description

本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に燃焼室内に燃料の多段噴射を行う圧着着火エンジンの制御装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine control device, and more particularly to a control device for a compression ignition engine that performs multistage injection of fuel into a combustion chamber.

予混合圧縮着火方式の燃焼が採用されるエンジンにおいては、１サイクル中に燃焼室内へ複数回の燃料噴射を行わせる技術が知られている。このような燃料の多段噴射を行う圧着着火エンジンにおいて、燃焼騒音を抑制するための技術として、例えば、特許文献１（特開２０１６－１６６５８７）には、１回目の燃料噴射（前段噴射）による燃焼の圧力上昇のピークと２回目の燃料噴射（後段噴射）による燃焼の圧力上昇のピークの時間間隔（ピーク間隔）を、噴射による燃焼音の周期の略１／２とすることにより、互いに反対位相となる前段噴射による燃焼音と後段噴射による燃焼音が互いに相殺し合うようにして、燃焼騒音の発生を抑制する技術が開示されている。 2. Description of the Related Art In an engine employing a homogeneous charge compression ignition type combustion, there is known a technique of injecting fuel into a combustion chamber multiple times during one cycle. As a technique for suppressing combustion noise in a compression ignition engine that performs such multi-stage injection of fuel, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-166587) discloses combustion by the first fuel injection (pre-stage injection). By setting the time interval (peak interval) between the pressure rise peak of the second fuel injection (post-injection) and the pressure rise peak of combustion due to the second fuel injection (post-injection) to be approximately 1/2 of the period of the combustion sound due to injection, the phases are opposite to each other There is disclosed a technique for suppressing the generation of combustion noise by canceling out the combustion noise due to the pre-stage injection and the combustion noise due to the post-stage injection.

特開２０１６－１６６５８７JP 2016-166587

このような燃料の多段噴射を行うエンジンにおいて、前段噴射による燃焼が予混合圧縮着火燃焼である場合には、燃料を噴射してから着火するまでに着火遅れと呼ばれるタイムラグがあり、着火遅れの長さは、車両の運転状態（例えばエンジン回転数）や、燃焼室内の温度や酸素濃度といった環境パラメータが変化することで影響を受けて変化する。このため、前段噴射と後段噴射のピーク間隔を燃焼音抑制のために最適化されていたとしても、環境パラメータの変化により、ピーク間隔が最適値（燃焼音の略１／２周期）から変動してしまうことがある。このような状況に対処するために、ピーク間隔が再び最適値となるように、前段噴射と後段噴射の噴射時期を調整することが考えられるが、単純に噴射時期を変更するのでは、燃焼室内の燃焼（熱発生率）の特性が変化してしまったり、熱効率が悪化したりする弊害が生じてしまう。 In an engine that performs such multi-stage injection of fuel, if the combustion by the pre-injection is premixed compression ignition combustion, there is a time lag called ignition delay between the injection of fuel and the ignition. The stiffness changes under the influence of changes in vehicle operating conditions (eg, engine speed) and environmental parameters such as the temperature and oxygen concentration in the combustion chamber. Therefore, even if the peak interval between the pre-stage injection and the post-injection is optimized for combustion noise suppression, the peak interval may fluctuate from the optimum value (approximately 1/2 cycle of the combustion noise) due to changes in the environmental parameters. Sometimes I end up In order to cope with such a situation, it is conceivable to adjust the injection timings of the pre-stage injection and the post-stage injection so that the peak interval becomes the optimum value again. The combustion (heat release rate) characteristics of the fuel are changed, and the thermal efficiency is deteriorated.

本発明は、以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、燃焼室内に燃料の多段噴射を行う圧着着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、環境パラメータが変化した場合でも、燃焼特性や熱効率を良好に保ちつつ、燃焼騒音を抑制し得るエンジンの制御装置を提供することである。 The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its object is to provide an engine control device provided in a compression ignition engine that performs multi-stage injection of fuel into the combustion chamber, even if the environmental parameter changes. Another object of the present invention is to provide an engine control device capable of suppressing combustion noise while maintaining favorable combustion characteristics and thermal efficiency.

前記目的を達成するため、本発明にあっては、次のような解決方法を採択している。すなわち、請求項１に記載のように、
燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、
前記圧縮着火エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と
を備え、
前記噴射制御部は、
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第１ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第２ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、
前記プレ噴射の噴射開始から前記プレ噴射による燃焼室内の熱発生率のピーク発生までのピーク遅れの前記エンジン回転数の変動に起因する変動を算出する噴射時期変動演算手段と、
燃料噴射量一定の条件下において前記エンジン回転数の増大が検出された場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から進角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から増大させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の増大量だけ減少させる設定補正手段と
を備え、
前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射量の増大量は、当該増大量に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第１ピークの上昇量が、前記プレ噴射の噴射時期の進角に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第１ピークの下降量を超えないように設定される。 In order to achieve the above object, the present invention adopts the following solutions. That is, as described in claim 1,
In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is performed,
pre-injection that is performed on the advanced side of the compression top dead center of the compression ignition engine; a fuel injector for injecting injection into the combustion chamber;
engine speed acquisition means for acquiring the engine speed of the compression ignition engine;
An injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit,
The injection control unit is
The interval between the first peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. base setting determination means for determining base settings of the injection timing and injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of each fuel cancel each other out;
injection timing variation calculation means for calculating variation due to the variation in the engine speed of the peak delay from the start of the pre-injection to the occurrence of the peak of the heat release rate in the combustion chamber due to the pre-injection;
When an increase in the engine speed is detected under the condition that the fuel injection amount is constant, the injection start timing of the pre-injection is set by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. The base setting is changed to the advance side according to the calculation result, the injection amount of the pre-injection is increased from the base setting, and the injection amount of the main injection is decreased by the increased amount of the pre-injection. compensating means ,
The amount of increase in the injection amount of the pre-injection by the setting correction means is such that the amount of increase in the first peak of the heat release rate due to the pre-injection caused by the increase amount is caused by the advancement of the injection timing of the pre-injection. It is set so as not to exceed the amount of decrease of the first peak of the heat release rate due to the pre-injection.

上記解決手法によれば、エンジン回転数が増大したときには、そのままではプレ噴射による熱発生率のピーク発生が遅角してしまうのに対して、プレ噴射の噴射開始時期を進角させる制御が実行されるので、プレ噴射による熱発生率のピーク発生タイミングを、エンジン回転数増大前のタイミング（クランク角）に近づけることができる。また、この場合、プレ噴射の噴射量を増大するので、プレ噴射の噴射時期を進角させたことによる熱発生率ピークの高さの低下を抑制できるとともに、プレ噴射の噴射量の増大分だけメイン噴射の噴射量が減量されるので、プレ噴射とメイン噴射の全体での燃料噴射量は一定に保たれる。したがって、エンジン回転数が増大した場合でも、燃焼室内における熱発生率特性をエンジン回転数増大前の特性に近づけることができるので、プレ噴射とメイン噴射は互いの燃焼音を適切に相殺し合い、燃焼騒音を適切に抑制することができ、また熱効率の悪化も防止できる。 According to the above-described solution method, when the engine speed increases, the occurrence of the peak of the heat release rate due to pre-injection is retarded, but control is executed to advance the injection start timing of pre-injection. Therefore, the peak generation timing of the heat release rate due to pre-injection can be brought closer to the timing (crank angle) before the engine speed is increased. Further, in this case, since the injection amount of the pre-injection is increased, it is possible to suppress the reduction in the height of the heat release rate peak due to the advance of the injection timing of the pre-injection, and the amount of increase in the injection amount of the pre-injection can be suppressed. Since the injection amount of the main injection is reduced, the total fuel injection amount of pre-injection and main injection is kept constant. Therefore, even when the engine speed increases, the heat release rate characteristics in the combustion chamber can be brought close to the characteristics before the engine speed increase. Noise can be appropriately suppressed, and deterioration of thermal efficiency can be prevented.

また、プレ噴射の噴射量の増大量が過大となることが防止されるので、熱発生率のピークは、エンジン回転数上昇前よりも高くなり過ぎることはなく、エンジン回転数上昇前の高さに適切に近づけることができる。 In addition, since the amount of increase in the injection amount of the pre-injection is prevented from becoming excessively large, the peak of the heat release rate does not become excessively higher than that before the engine speed increase. can be properly approached.

また、請求項２の発明のように、
燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、
前記圧縮着火エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と
を備え、
前記噴射制御部は、
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第１ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第２ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、
前記プレ噴射の噴射開始から前記プレ噴射による燃焼室内の熱発生率のピーク発生までのピーク遅れの前記エンジン回転数の変動に起因する変動を算出する噴射時期変動演算手段と、
燃料噴射量一定の条件下において前記エンジン回転数の増大が検出された場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から進角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から増大させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の増大量だけ減少させる設定補正手段と
を備え、
前記設定補正手段により設定される前記プレ噴射の噴射開始時期が所定の進角限界を超える場合には、前記プレ噴射を、前記進角限界と前記メイン噴射の噴射時期の間に実行される複数のプレ噴射に分割して実行する。
これにより、設定補正手段により設定されるプレ噴射の噴射開始時期が進角限界を超える場合には、プレ噴射が複数に分割されるので、分割された各プレ噴射の噴射量を少なくすることができる。したがって、噴射時期の進角により、燃焼室内の温度（筒内ガス温度）が十分に上昇していない状態での噴射がなされ、噴射された燃料がエンジン壁面に付着してしまう虞があるのに対して、１噴射毎の噴射量が低減されるので、エンジン壁面への燃料の付着を適切に抑制することができる。 Moreover, like the invention of claim 2,
In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is performed,
pre-injection that is performed on the advanced side of the compression top dead center of the compression ignition engine; a fuel injector for injecting injection into the combustion chamber;
engine speed acquisition means for acquiring the engine speed of the compression ignition engine;
an injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit;
with
The injection control unit is
The interval between the first peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. base setting determination means for determining base settings of the injection timing and injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of each fuel cancel each other out;
injection timing variation calculation means for calculating variation due to the variation in the engine speed of the peak delay from the start of the pre-injection to the occurrence of the peak of the heat release rate in the combustion chamber due to the pre-injection;
When an increase in the engine speed is detected under the condition that the fuel injection amount is constant, the injection start timing of the pre-injection is set by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. The base setting is changed to the advance side according to the calculation result, the injection amount of the pre-injection is increased from the base setting, and the injection amount of the main injection is decreased by the increased amount of the pre-injection. corrective means and
with
When the injection start timing of the pre-injection set by the setting correction means exceeds a predetermined advance limit, the pre-injection is executed between the advance limit and the injection timing of the main injection. are divided into pre-injections.
Accordingly, when the injection start timing of the pre-injection set by the setting correcting means exceeds the advance angle limit, the pre-injection is divided into a plurality of parts, so that the injection amount of each divided pre-injection can be reduced. can. Therefore, due to the advance of the injection timing, injection is performed in a state in which the temperature in the combustion chamber (in-cylinder gas temperature) has not risen sufficiently, and there is a risk that the injected fuel will adhere to the engine wall surface. On the other hand, since the injection amount for each injection is reduced, it is possible to appropriately suppress the adhesion of fuel to the engine wall surface.

また、請求項３に記載の発明においては、
燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、
前記圧縮着火エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と
を備え、
前記噴射制御部は、
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第１ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第２ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、
前記プレ噴射の噴射開始から前記プレ噴射による燃焼室内の熱発生率のピーク発生までのピーク遅れの前記エンジン回転数の変動に起因する変動を算出する噴射時期変動演算手段と、
燃料噴射量一定の条件下において前記エンジン回転数の低下が検出された場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から遅角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から減少させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の減少量だけ増大させる設定補正手段と
を備え、
前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射量の減少量は、当該減少量に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第１ピークの下降量が、前記プレ噴射の噴射時期の遅角に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第１ピークの上昇量を超えないように設定される。 Further, in the invention according to claim 3 ,
In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is performed,
pre-injection that is performed on the advanced side of the compression top dead center of the compression ignition engine; a fuel injector for injecting injection into the combustion chamber;
engine speed acquisition means for acquiring the engine speed of the compression ignition engine;
An injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit,
The injection control unit is
The interval between the first peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. base setting determination means for determining base settings of the injection timing and injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of each fuel cancel each other out;
injection timing variation calculation means for calculating variation due to the variation in the engine speed of the peak delay from the start of the pre-injection to the occurrence of the peak of the heat release rate in the combustion chamber due to the pre-injection;
When a decrease in the engine speed is detected under the condition that the fuel injection amount is constant, the injection start timing of the pre-injection is set by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. In accordance with the calculation result, the base setting is changed to the retarded side, the injection amount of the pre-injection is decreased from the base setting, and the injection amount of the main injection is increased by the amount of decrease in the injection amount of the pre-injection. compensating means ,
The decrease amount of the injection amount of the pre-injection by the setting correction means is caused by the retardation of the injection timing of the pre-injection. is set so as not to exceed the amount of increase of the first peak of the heat release rate due to the pre-injection.

上記解決方法によれば、エンジン回転数が低下したときには、そのままではプレ噴射による熱発生率のピーク発生が進角してしまうのに対して、プレ噴射の噴射開始時期を遅角させる制御が実行されるので、プレ噴射による熱発生率のピーク発生タイミングを、エンジン回転数低下前のタイミング（クランク角）に近づけることができる。また、この場合、プレ噴射の噴射量を減少するので、プレ噴射の噴射時期を遅角させたことによる熱発生率ピークの高さの増大を抑制できるとともに、プレ噴射の噴射量の減少分だけメイン噴射の噴射量が増量されるので、プレ噴射とメイン噴射の全体での燃料噴射量は一定に保たれる。したがって、エンジン回転数が低下した場合でも、燃焼室内における熱発生率特性をエンジン回転数低下前の特性に近づけることができるので、プレ噴射とメイン噴射は互いの燃焼音を適切に相殺し合い、燃焼騒音を適切に抑制することができ、また熱効率の悪化も防止できる。 According to the above solution, when the engine speed decreases, the peak occurrence of the heat release rate due to pre-injection will advance, but control is executed to retard the injection start timing of pre-injection. Therefore, the peak generation timing of the heat release rate due to pre-injection can be brought closer to the timing (crank angle) before the engine speed is lowered. Further, in this case, since the injection amount of the pre-injection is reduced, it is possible to suppress an increase in the peak height of the heat release rate due to the retardation of the injection timing of the pre-injection, and the reduction in the injection amount of the pre-injection is reduced. Since the injection amount of the main injection is increased, the total fuel injection amount of the pre-injection and the main injection is kept constant. Therefore, even when the engine speed drops, the heat release rate characteristics in the combustion chamber can be brought close to the characteristics before the engine speed drops. Noise can be appropriately suppressed, and deterioration of thermal efficiency can be prevented.

また、プレ噴射の噴射量の減少量が過大となることが防止されるので、熱発生率のピークは、エンジン回転数低下前よりも低くなり過ぎることはなく、エンジン回転数上昇前の高さに適切に近づけることができる。
In addition, since the amount of decrease in the injection amount of the pre-injection is prevented from becoming excessively large, the peak of the heat release rate does not become too much lower than before the decrease in the engine speed. can be properly approached.

本発明によれば、エンジン回転数が変動した場合に、プレ噴射の噴射開始時期と、プレ噴射及びメイン噴射の燃料噴射量が適切に変更されるので、燃焼室内における熱発生率特性をエンジン回転数変動前の特性に近づけることができる。よって、エンジン回転数変動時にも、燃焼騒音を適切に抑制することができ、また熱効率の悪化も防止することができる。 According to the present invention, when the engine speed fluctuates, the injection start timing of the pre-injection and the fuel injection amount of the pre-injection and the main injection are appropriately changed. It is possible to approximate the characteristics before the number fluctuation. Therefore, even when the engine speed fluctuates, combustion noise can be appropriately suppressed, and deterioration of thermal efficiency can be prevented.

本発明に係るエンジンの制御装置が適用されるディーゼルエンジンのシステム図である。1 is a system diagram of a diesel engine to which an engine control device according to the present invention is applied; FIG. （Ａ）は、図１に示されたディーゼルエンジンのピストンの、冠面部分の斜視図、（Ｂ）は、前記ピストンの断面付きの斜視図である。(A) is a perspective view of a crown portion of the piston of the diesel engine shown in FIG. 1, and (B) is a perspective view with a cross section of the piston. 図２（Ｂ）に示すピストン断面の拡大図である。It is an enlarged view of the piston cross section shown in FIG. 2(B). ピストンの冠面とインジェクタによる燃料の噴射軸との関係を説明するための、ピストンの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the piston for explaining the relationship between the crown surface of the piston and the injection axis of fuel by the injector; 燃料噴射のタイミング及び熱発生率を示すタイムチャートである。4 is a time chart showing the timing of fuel injection and the rate of heat release; 燃焼室における混合気の生成状況を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing how an air-fuel mixture is generated in a combustion chamber; ディーゼルエンジンの制御系統を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a control system of a diesel engine; FIG. （Ａ）は、目標熱発生率特性の一例を示すグラフ、（Ｂ）は、前段噴射及び後段噴射の各燃焼により生じる熱発生率のピーク及びその比率と、これらピーク間のインターバルとを示す概略図である。(A) is a graph showing an example of target heat release rate characteristics, and (B) is a schematic showing heat release rate peaks and their ratios caused by each combustion of pre-injection and post-injection, and intervals between these peaks. It is a diagram. 燃焼騒音の打ち消し効果を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the effect of canceling out combustion noise; 予測熱発生率特性を目標熱発生率特性に近づけるための補正例を示すグラフである。7 is a graph showing an example of correction for bringing predicted heat release rate characteristics closer to target heat release rate characteristics. 目標熱発生率特性の達成に影響を与える燃焼環境要因を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining combustion environment factors that affect achievement of target heat release rate characteristics; （Ａ）は、パイロット噴射に起因する前段燃焼のピーク遅れを示す図、（Ｂ）は前記ピーク遅れの予測モデル式、（Ｃ）は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。(A) is a diagram showing the peak delay of pre-stage combustion caused by pilot injection, (B) is a prediction model formula for the peak delay, and (C) is a tabular diagram showing calibration results of the prediction model formula. be. （Ａ）及び（Ｂ）は、パイロット噴射に起因する前段燃焼のピーク高さに影響を与える要因を示す図、（Ｃ）は前記ピーク高さの予測モデル式、（Ｄ）は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。(A) and (B) are diagrams showing factors affecting the peak height of pre-stage combustion caused by pilot injection, (C) is the prediction model formula for the peak height, and (D) is the prediction model formula. is a diagram in tabular form showing the calibration results of . エンジン回転数が増大した場合における制御の概略を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an outline of control when the engine speed increases. エンジン回転数又は噴射時期の変化率に対する着火遅れの変化率の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the rate of change in ignition delay and the rate of change in engine speed or injection timing. エンジン回転数又は噴射時期の変化率に対する熱発生率ピークの変化率の関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the rate of change of the engine speed or the injection timing and the rate of change of the heat release rate peak. エンジン回転数が増大した場合における制御の一例を示すタイミングチャートである。4 is a timing chart showing an example of control when the engine speed increases. エンジン回転数が低下した場合における制御を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining control when the engine speed is reduced; エンジン回転数が低下した場合における制御の一例を示すタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart showing an example of control when engine speed is reduced; FIG. エンジン回転数が増加した場合において、算出されたプレ噴射開始時期が進角限界を超えた場合における制御を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining control when the calculated pre-injection start timing exceeds an advance limit when the engine speed increases. 燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of fuel injection control; 燃料噴射制御において、エンジン回転数が変動した場合の制御の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of fuel injection control when engine speed fluctuates.

［エンジンの全体構成］
以下、図面に基づいて、本発明に係るエンジンの制御装置の実施形態を詳細に説明する。まず、本発明に係る制御装置が適用されるディーゼルエンジンシステムの全体構成を、図１に基づいて説明する。図１に示す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。ディーゼルエンジンシステムは、複数のシリンダ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に導入される吸気が流通する吸気通路３０と、エンジン本体１から排出される排気ガスが流通する排気通路４０と、排気通路４０を流通する排気ガスの一部を吸気通路３０に還流させるＥＧＲ装置４４と、排気通路４０を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機４６とを備えている。 [Overall structure of the engine]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of an engine control device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. First, the overall configuration of a diesel engine system to which a control device according to the present invention is applied will be described with reference to FIG. The diesel engine shown in FIG. 1 is a four-cycle diesel engine mounted on a vehicle as a power source for running. The diesel engine system includes an engine body 1 which has a plurality of cylinders 2 and is driven by being supplied with fuel containing light oil as a main component, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 flows, an engine body 1, an EGR device 44 for recirculating part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 to the intake passage 30, and the exhaust gas passing through the exhaust passage 40. A turbocharger 46 is provided.

エンジン本体１は、図１の紙面に垂直な方向に並ぶ複数のシリンダ２（図１ではそのうちの一つのみを示す）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である。エンジン本体１は、シリンダブロック３、シリンダヘッド４及びピストン５を備える。シリンダブロック３は、シリンダ２を形成するシリンダライナを有する。シリンダヘッド４は、シリンダブロック３の上面に取り付けられ、シリンダ２の上部開口を塞いでいる。ピストン５は、シリンダ２に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド８を介してクランク軸７と連結されている。ピストン５の往復運動に応じて、クランク軸７はその中心軸回りに回転する。ピストン５の構造については、後記で詳述する。 The engine body 1 has a plurality of cylinders 2 (only one of which is shown in FIG. 1) arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. is the engine. The engine body 1 includes a cylinder block 3 , a cylinder head 4 and pistons 5 . Cylinder block 3 has a cylinder liner that forms cylinder 2 . The cylinder head 4 is attached to the upper surface of the cylinder block 3 and closes the upper opening of the cylinder 2 . A piston 5 is housed in the cylinder 2 so as to be reciprocally slidable, and is connected to the crankshaft 7 via a connecting rod 8 . As the piston 5 reciprocates, the crankshaft 7 rotates about its central axis. The structure of the piston 5 will be detailed later.

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されている。燃焼室６は、シリンダヘッド４の下面（燃焼室天井面６Ｕ、図３及び図４参照）、シリンダ２及びピストン５の冠面５０によって形成されている。燃焼室６には前記燃料が、後述するインジェクタ１５からの噴射によって供給される。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室６で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。 A combustion chamber 6 is formed above the piston 5 . The combustion chamber 6 is defined by the lower surface of the cylinder head 4 (combustion chamber ceiling surface 6U, see FIGS. 3 and 4), and crown surfaces 50 of the cylinder 2 and the piston 5. As shown in FIG. The fuel is supplied to the combustion chamber 6 by injection from an injector 15, which will be described later. A mixture of the supplied fuel and air is combusted in the combustion chamber 6, and the piston 5, which is pushed down by the expansion force of the combustion, reciprocates vertically.

シリンダブロック３には、クランク角センサＳＮ１及び水温センサＳＮ２が取り付けられている。クランク角センサＳＮ１は、クランク軸７の回転角度（クランク角）及びクランク軸７の回転速度（エンジン回転速度）を検出する。水温センサＳＮ２は、シリンダブロック３及びシリンダヘッド４の内部を流通する冷却水の温度（エンジン水温）を検出する。 A crank angle sensor SN1 and a water temperature sensor SN2 are attached to the cylinder block 3 . The crank angle sensor SN1 detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 7 and the rotation speed of the crankshaft 7 (engine rotation speed). The water temperature sensor SN2 detects the temperature of cooling water (engine water temperature) flowing inside the cylinder block 3 and the cylinder head 4 .

シリンダヘッド４には、燃焼室６と連通する吸気ポート９及び排気ポート１０が形成されている。シリンダヘッド４の下面には、吸気ポート９の下流端である吸気側開口と、排気ポート１０の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド４には、前記吸気側開口を開閉する吸気弁１１と、前記排気側開口を開閉する排気弁１２とが組み付けられている。なお、図示は省いているが、エンジン本体１のバルブ形式は、吸気２バルブ×排気２バルブの４バルブ形式であって、吸気ポート９及び排気ポート１０は、各シリンダ２につき２つずつ設けられるとともに、吸気弁１１及び排気弁１２も２つずつ設けられている。 An intake port 9 and an exhaust port 10 communicating with the combustion chamber 6 are formed in the cylinder head 4 . An intake side opening, which is the downstream end of the intake port 9 , and an exhaust side opening, which is the upstream end of the exhaust port 10 , are formed on the lower surface of the cylinder head 4 . The cylinder head 4 is assembled with an intake valve 11 that opens and closes the intake side opening and an exhaust valve 12 that opens and closes the exhaust side opening. Although illustration is omitted, the valve format of the engine body 1 is a 4-valve format of 2 intake valves x 2 exhaust valves, and two intake ports 9 and two exhaust ports 10 are provided for each cylinder 2. In addition, two intake valves 11 and two exhaust valves 12 are also provided.

シリンダヘッド４には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構１３及び排気側動弁機構１４が配設されている。吸気弁１１及び排気弁１２は、これら動弁機構１３、１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。吸気側動弁機構１３には、吸気弁１１の少なくとも開時期を変更可能な吸気ＶＶＴが、排気側動弁機構１４には、排気弁１２の少なくとも閉時期を変更可能な排気ＶＶＴが、各々内蔵されている。 The cylinder head 4 is provided with an intake-side valve mechanism 13 and an exhaust-side valve mechanism 14 including camshafts. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are driven to open and close by these valve mechanisms 13 and 14 in conjunction with the rotation of the crankshaft 7 . The intake valve mechanism 13 incorporates an intake VVT capable of changing at least the opening timing of the intake valve 11, and the exhaust valve mechanism 14 incorporates an exhaust VVT capable of changing at least the closing timing of the exhaust valve 12. It is

シリンダヘッド４には、先端部から燃焼室６内に燃料を噴射するインジェクタ１５（燃料噴射弁）が、各シリンダ２につき１つずつ取り付けられている。インジェクタ１５は、図略の燃料供給管を通して供給された燃料を燃焼室６に噴射する。インジェクタ１５は、燃料を噴射する先端部（ノズル１５１；図４）が燃焼室６の径方向中心又はその近傍に位置するように、シリンダヘッド４に組み付けられ、ピストン５の冠面５０に形成された後述のキャビティ５Ｃ（図２～図４）に向けて燃料を噴射する。 One injector 15 (fuel injection valve) for injecting fuel into the combustion chamber 6 from the tip of the cylinder head 4 is attached to each cylinder 2 . The injector 15 injects fuel supplied through a fuel supply pipe (not shown) into the combustion chamber 6 . The injector 15 is assembled to the cylinder head 4 and formed on the crown surface 50 of the piston 5 so that the tip (nozzle 151; FIG. 4) for injecting fuel is positioned at or near the radial center of the combustion chamber 6. The fuel is injected toward a cavity 5C (FIGS. 2 to 4), which will be described later.

インジェクタ１５は、燃料供給管を介して全シリンダ２に共通の蓄圧用コモンレール（図示せず）と接続されている。コモンレール内には、図外の燃料ポンプにより加圧された高圧の燃料が貯留されている。このコモンレール内で蓄圧された燃料が各シリンダ２のインジェクタ１５に供給されることにより、各インジェクタ１５から高い圧力（５０ＭＰａ～２５０ＭＰａ程度）で燃料が燃焼室６内に噴射される。前記燃料ポンプと前記コモンレールとの間には、インジェクタ１５から噴射される燃料の圧力である噴射圧を変更するための燃圧レギュレータ１６（図１では不図示、図７参照）が設けられている。 The injector 15 is connected to a pressure accumulation common rail (not shown) common to all the cylinders 2 via a fuel supply pipe. High-pressure fuel pressurized by a fuel pump (not shown) is stored in the common rail. The fuel pressure-accumulated in this common rail is supplied to the injector 15 of each cylinder 2, and fuel is injected into the combustion chamber 6 from each injector 15 at a high pressure (approximately 50 MPa to 250 MPa). A fuel pressure regulator 16 (not shown in FIG. 1, see FIG. 7) is provided between the fuel pump and the common rail to change the injection pressure, which is the pressure of the fuel injected from the injector 15.

吸気通路３０は、吸気ポート９と連通するようにシリンダヘッド４の一側面に接続されている。吸気通路３０の上流端から取り込まれた空気（新気）は、吸気通路３０および吸気ポート９を通じて燃焼室６に導入される。吸気通路３０には、その上流側から順に、エアクリーナ３１、ターボ過給機４６、スロットル弁３２、インタークーラ３３及びサージタンク３４が配置されている。 The intake passage 30 is connected to one side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the intake port 9 . Air (fresh air) taken from the upstream end of the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 6 through the intake passage 30 and the intake port 9 . An air cleaner 31 , a turbocharger 46 , a throttle valve 32 , an intercooler 33 and a surge tank 34 are arranged in the intake passage 30 in this order from the upstream side.

エアクリーナ３１は、吸気中の異物を除去して吸気を清浄化する。スロットル弁３２は、図略のアクセルの踏み込み動作と連動して吸気通路３０を開閉し、吸気通路３０における吸気の流量を調整する。ターボ過給機４６は、吸気を圧縮しつつ吸気通路３０の下流側へ当該吸気を送り出す。インタークーラ３３は、過給機４６により圧縮された吸気を冷却する。サージタンク３４は、吸気ポート９に連なるインテークマニホールドの直上流に配置され、複数のシリンダ２に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクである。 The air cleaner 31 cleans the intake air by removing foreign substances in the intake air. The throttle valve 32 opens and closes the intake passage 30 in conjunction with depression of an accelerator (not shown) to adjust the flow rate of intake air in the intake passage 30 . The turbocharger 46 sends out the intake air to the downstream side of the intake passage 30 while compressing the intake air. The intercooler 33 cools the intake air compressed by the supercharger 46 . The surge tank 34 is a tank that is arranged immediately upstream of the intake manifold connected to the intake port 9 and provides a space for evenly distributing the intake air to the plurality of cylinders 2 .

吸気通路３０には、エアフローセンサＳＮ３、吸気温センサＳＮ４、吸気圧センサＳＮ５及び吸気Ｏ2センサＳＮ６が配置されている。エアフローセンサＳＮ３は、エアクリーナ３１の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。吸気温センサＳＮ４は、インタークーラの下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。吸気圧センサＳＮ５及び吸気Ｏ2センサＳＮ６は、サージタンク３４の近傍に配置され、それぞれ当該部分を通過する吸気の圧力、吸気の酸素濃度を検出する。なお、図１には図示していないが、インジェクタ１５の噴射圧を検出する噴射圧センサＳＮ７（図７）が備えられている。 An airflow sensor SN3, an intake air temperature sensor SN4, an intake pressure sensor SN5 and an intake O2 sensor SN6 are arranged in the intake passage 30. As shown in FIG. The airflow sensor SN3 is arranged on the downstream side of the air cleaner 31 and detects the flow rate of intake air passing through this portion. The intake air temperature sensor SN4 is arranged downstream of the intercooler and detects the temperature of the intake air passing through that portion. An intake pressure sensor SN5 and an intake O2 sensor SN6 are arranged in the vicinity of the surge tank 34, and detect the pressure of the intake air and the oxygen concentration of the intake air, respectively, passing through these portions. Although not shown in FIG. 1, an injection pressure sensor SN7 (FIG. 7) for detecting the injection pressure of the injector 15 is provided.

排気通路４０は、排気ポート１０と連通するようにシリンダヘッド４の他側面に接続されている。燃焼室６で生成された既燃ガス（排気ガス）は、排気ポート１０及び排気通路４０を通して車両の外部に排出される。排気通路４０には排気浄化装置４１が設けられている。排気浄化装置４１には、排気通路４０を流通する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するための三元触媒４２と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルタ）４３とが内蔵されている。 The exhaust passage 40 is connected to the other side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 10 . Burned gas (exhaust gas) generated in the combustion chamber 6 is discharged outside the vehicle through the exhaust port 10 and the exhaust passage 40 . An exhaust purification device 41 is provided in the exhaust passage 40 . The exhaust purification device 41 includes a three-way catalyst 42 for purifying harmful components (HC, CO, NOx) contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40, and a particulate matter contained in the exhaust gas. A DPF (Diesel Particulate Filter) 43 for collecting is built in.

排気通路４０には、排気Ｏ2センサＳＮ８及び差圧センサＳＮ９が配置されている。排気Ｏ2センサＳＮ８は、ターボ過給機４６と排気浄化装置４１との間に配置され、当該部分を通過する排気の酸素濃度を検出する。差圧センサＳＮ９は、ＤＰＦ４３の上流端と下流端との差圧を検出する。 An exhaust O 2 sensor SN8 and a differential pressure sensor SN9 are arranged in the exhaust passage 40 . The exhaust O 2 sensor SN8 is arranged between the turbocharger 46 and the exhaust purification device 41, and detects the oxygen concentration of the exhaust passing through that portion. A differential pressure sensor SN9 detects a differential pressure between the upstream end and the downstream end of the DPF 43 .

ＥＧＲ装置４４は、排気通路４０と吸気通路３０とを接続するＥＧＲ通路４４Ａと、ＥＧＲ通路４４Ａに設けられたＥＧＲ弁４５とを備える。ＥＧＲ通路４４Ａは、排気通路４０におけるターボ過給機４６よりも上流側の部分と、吸気通路３０におけるインタークーラ３３とサージタンク３４との間の部分とを互いに接続している。なお、ＥＧＲ通路４４Ａには、排気通路４０から吸気通路３０に還流される排気ガス（ＥＧＲガス）を熱交換により冷却するＥＧＲクーラ（図略）が配置されている。ＥＧＲ弁４５は、ＥＧＲ通路４４Ａを流通する排気ガスの流量を調整する。 The EGR device 44 includes an EGR passage 44A connecting the exhaust passage 40 and the intake passage 30, and an EGR valve 45 provided in the EGR passage 44A. The EGR passage 44A connects a portion of the exhaust passage 40 upstream of the turbocharger 46 and a portion of the intake passage 30 between the intercooler 33 and the surge tank 34 to each other. An EGR cooler (not shown) is arranged in the EGR passage 44A to cool the exhaust gas (EGR gas) recirculated from the exhaust passage 40 to the intake passage 30 by heat exchange. The EGR valve 45 adjusts the flow rate of exhaust gas flowing through the EGR passage 44A.

ターボ過給機４６は、吸気通路３０側に配置されたコンプレッサ４７と、排気通路４０に配置されたタービン４８とを含む。コンプレッサ４７とタービン４８とは、タービン軸で一体回転可能に連結されている。タービン４８は、排気通路４０を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する。これに連動してコンプレッサ４７が回転することにより、吸気通路３０を流通する空気が圧縮（過給）される。 The turbocharger 46 includes a compressor 47 arranged on the intake passage 30 side and a turbine 48 arranged on the exhaust passage 40 . The compressor 47 and the turbine 48 are connected to each other by a turbine shaft so as to be rotatable together. The turbine 48 rotates with the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 . As the compressor 47 rotates in conjunction with this, the air flowing through the intake passage 30 is compressed (supercharged).

［ピストンの詳細構造］
続いて、ピストン５の構造、とりわけ冠面５０の構造について詳細に説明する。図２（Ａ）は、ピストン５の上方部分を主に示す斜視図である。ピストン５は、上方側のピストンヘッドと、下方側に位置するスカート部とを備えるが、図２（Ａ）では、冠面５０を頂面に有する前記ピストンヘッド部分を示している。図２（Ｂ）は、ピストン５の径方向断面付きの斜視図である。図３は、図２（Ｂ）に示す径方向断面の拡大図である。なお、図２（Ａ）及び（Ｂ）において、シリンダ軸方向Ａ及び燃焼室の径方向Ｂを矢印で示している。 [Detailed structure of the piston]
Next, the structure of the piston 5, especially the structure of the crown surface 50 will be described in detail. FIG. 2A is a perspective view mainly showing the upper portion of the piston 5. FIG. The piston 5 has an upper piston head and a lower skirt portion, and FIG. 2A shows the piston head portion having a crown surface 50 on its top surface. FIG. 2B is a perspective view of the piston 5 with a radial cross section. FIG. 3 is an enlarged view of the radial cross section shown in FIG. 2(B). In FIGS. 2A and 2B, the axial direction A of the cylinder and the radial direction B of the combustion chamber are indicated by arrows.

ピストン５は、キャビティ５Ｃ、周縁平面部５５及び側周面５６を含む。上述の通り、燃焼室６を区画する燃焼室壁面の一部（底面）は、ピストン５の冠面５０で形成されており、キャビティ５Ｃは、この冠面５０に備えられている。キャビティ５Ｃは、シリンダ軸方向Ａにおいて冠面５０が下方に凹没された部分であり、インジェクタ１５から燃料の噴射を受ける部分である。周縁平面部５５は、冠面５０において径方向Ｂの外周縁付近の領域に配置された環状の平面部である。キャビティ５Ｃは、周縁平面部５５を除く冠面５０の径方向Ｂの中央領域に配置されている。側周面５６は、シリンダ２の内壁面と摺接する面であり、図略のピストンリングが嵌め込まれるリング溝が複数備えられている。 The piston 5 includes a cavity 5</b>C, a peripheral flat portion 55 and a side peripheral surface 56 . As described above, a part (bottom surface) of the combustion chamber wall surface defining the combustion chamber 6 is formed by the crown surface 50 of the piston 5, and the cavity 5C is provided in the crown surface 50. The cavity 5</b>C is a portion where the crown surface 50 is recessed downward in the axial direction A of the cylinder and receives fuel injection from the injector 15 . The peripheral flat portion 55 is an annular flat portion arranged in a region near the outer peripheral edge in the radial direction B of the crown surface 50 . The cavity 5</b>C is arranged in the central region in the radial direction B of the crown surface 50 excluding the peripheral flat portion 55 . The side peripheral surface 56 is a surface that comes into sliding contact with the inner wall surface of the cylinder 2, and is provided with a plurality of ring grooves into which piston rings (not shown) are fitted.

キャビティ５Ｃは、第１キャビティ部５１、第２キャビティ部５２、連結部５３及び山部５４を含む。第１キャビティ部５１は、冠面５０の径方向Ｂの中心領域に配置された凹部である。第２キャビティ部５２は、冠面５０における第１キャビティ部５１の外周側に配置された、環状の凹部である。連結部５３は、第１キャビティ部５１と第２キャビティ部５２とを径方向Ｂに繋ぐ部分である。山部５４は、冠面５０（第１キャビティ部５１）の径方向Ｂの中心位置に配置された山型の凸部である。山部５４は、インジェクタ１５のノズル１５１の直下の位置に凸設されている（図４）。 The cavity 5</b>C includes a first cavity portion 51 , a second cavity portion 52 , a connecting portion 53 and a peak portion 54 . The first cavity portion 51 is a concave portion arranged in the center region in the radial direction B of the crown surface 50 . The second cavity portion 52 is an annular concave portion arranged on the crown surface 50 on the outer peripheral side of the first cavity portion 51 . The connecting portion 53 is a portion that connects the first cavity portion 51 and the second cavity portion 52 in the radial direction B. As shown in FIG. The peak portion 54 is a peak-shaped convex portion arranged at the center position in the radial direction B of the crown surface 50 (the first cavity portion 51). The peak portion 54 is protruded at a position directly below the nozzle 151 of the injector 15 (FIG. 4).

第１キャビティ部５１は、第１上端部５１１、第１底部５１２及び第１内側端部５１３を含む。第１上端部５１１は、第１キャビティ部５１において最も高い位置にあり、連結部５３に連なっている。第１底部５１２は、第１キャビティ部５１において最も凹没した、上面視で環状の領域である。キャビティ５Ｃ全体としても、この第１底部５１２は最深部であって、第１キャビティ部５１は、第１底部５１２においてシリンダ軸方向Ａに所定の深さ（第１の深さ）を有している。上面視において、第１底部５１２は、連結部５３に対して径方向Ｂの内側に近接した位置にある。 The first cavity part 51 includes a first upper end 511 , a first bottom 512 and a first inner end 513 . The first upper end portion 511 is located at the highest position in the first cavity portion 51 and continues to the connecting portion 53 . The first bottom portion 512 is the most recessed area in the first cavity portion 51 and has an annular shape when viewed from above. The first bottom portion 512 is the deepest portion of the entire cavity 5C, and the first cavity portion 51 has a predetermined depth (first depth) in the cylinder axial direction A at the first bottom portion 512. there is When viewed from above, the first bottom portion 512 is positioned close to the inner side in the radial direction B with respect to the connecting portion 53 .

第１上端部５１１と第１底部５１２との間は、径方向Ｂの外側に湾曲した径方向窪み部５１４で繋がれている。径方向窪み部５１４は、連結部５３よりも径方向Ｂの外側に窪んだ部分を有している。第１内側端部５１３は、第１キャビティ部５１において最も径方向内側の位置にあり、山部５４の下端に連なっている。第１内側端部５１３と第１底部５１２との間は、裾野状に緩やかに湾曲した曲面で繋がれている。 The first upper end portion 511 and the first bottom portion 512 are connected by a radial recess portion 514 curved outward in the radial direction B. As shown in FIG. The radial recessed portion 514 has a portion recessed outward in the radial direction B from the connecting portion 53 . The first inner end portion 513 is located at the radially innermost position in the first cavity portion 51 and continues to the lower end of the peak portion 54 . The first inner end portion 513 and the first bottom portion 512 are connected by a curved surface gently curved in a foot shape.

第２キャビティ部５２は、第２内側端部５２１、第２底部５２２、第２上端部５２３、テーパ領域５２４及び立ち壁領域５２５を含む。第２内側端部５２１は、第２キャビティ部５２において最も径方向内側の位置にあり、連結部５３に連なっている。第２底部５２２は、第２キャビティ部５２において最も凹没した領域である。第２キャビティ部５２は、第２底部５２２においてシリンダ軸方向Ａに第１底部５１２よりも浅い深さを備えている。つまり、第２キャビティ部５２は、第１キャビティ部５１よりもシリンダ軸方向Ａにおいて上側に位置する凹部である。第２上端部５２３は、第２キャビティ部５２において最も高い位置であって最も径方向外側に位置し、周縁平面部５５に連なっている。 The second cavity portion 52 includes a second inner end 521 , a second bottom 522 , a second top end 523 , a tapered region 524 and a standing wall region 525 . The second inner end portion 521 is located at the radially innermost position in the second cavity portion 52 and continues to the connecting portion 53 . The second bottom portion 522 is the most recessed area in the second cavity portion 52 . The second cavity portion 52 has a depth shallower than the first bottom portion 512 in the cylinder axial direction A at the second bottom portion 522 . That is, the second cavity portion 52 is a concave portion positioned above the first cavity portion 51 in the cylinder axial direction A. As shown in FIG. The second upper end portion 523 is located at the highest position and radially outermost in the second cavity portion 52 and continues to the peripheral flat portion 55 .

テーパ領域５２４は、第２内側端部５２１から第２底部５２２に向けて延び、径方向外側へ先下がりに傾斜した面形状を有する部分である。図３に示されているように、テーパ領域５２４は、径方向Ｂに延びる水平ラインＣ１に対して傾き角αで交差する傾斜ラインＣ２に沿った傾きを有している。 The tapered region 524 is a portion that extends from the second inner end portion 521 toward the second bottom portion 522 and has a surface shape that slopes downward in the radial direction outward. As shown in FIG. 3, the tapered region 524 has a slope along a slope line C2 that intersects a horizontal line C1 extending in the radial direction B at a slope angle α.

立ち壁領域５２５は、第２底部５２２よりも径方向外側において、比較的急峻に立ち上がるように形成された壁面である。径方向Ｂの断面形状において、第２底部５２２から第２上端部５２３にかけて、第２キャビティ部５２の壁面が水平方向から上方向へ向かうように湾曲された曲面とされており、第２上端部５２３の近傍において垂直壁に近い壁面とされている部分が立ち壁領域５２５である。立ち壁領域５２５の上端位置に対して、立ち壁領域５２５の下方部分は、径方向Ｂの内側に位置している。これにより、混合気が燃焼室６の径方向Ｂの内側へ戻り過ぎないようにし、立ち壁領域５２５よりも径方向外側の空間（スキッシュ空間）も有効に活用した燃焼を行わせることができる。 The standing wall region 525 is a wall surface formed to rise relatively steeply on the radially outer side of the second bottom portion 522 . In the cross-sectional shape in the radial direction B, the wall surface of the second cavity portion 52 is curved upward from the horizontal direction from the second bottom portion 522 to the second upper end portion 523 . A standing wall region 525 is a wall surface portion near the vertical wall in the vicinity of 523 . The lower portion of the standing wall region 525 is located inside in the radial direction B with respect to the upper end position of the standing wall region 525 . As a result, the air-fuel mixture is prevented from returning too much to the inside of the combustion chamber 6 in the radial direction B, and combustion can be performed by effectively utilizing the space (squish space) radially outside the standing wall region 525. - 特許庁

連結部５３は、径方向Ｂの断面形状において、下側に位置する第１キャビティ部５１と上側に位置する第２キャビティ部５２との間で、径方向内側にコブ状に突出する形状を有している。連結部５３は、下端部５３１及び第３上端部５３２（シリンダ軸方向の上端部）と、これらの間の中央に位置する中央部５３３とを有している。下端部５３１は、第１キャビティ部５１の第１上端部５１１に対する連設部分である。第３上端部５３２は、第２キャビティ部５２の第２内側端部５２１に対する連設部分である。 In the cross-sectional shape in the radial direction B, the connecting portion 53 has a shape that protrudes radially inward in the form of a hump between the first cavity portion 51 positioned on the lower side and the second cavity portion 52 positioned on the upper side. is doing. The connecting portion 53 has a lower end portion 531, a third upper end portion 532 (upper end portion in the axial direction of the cylinder), and a central portion 533 located in the center between them. The lower end portion 531 is a continuous portion to the first upper end portion 511 of the first cavity portion 51 . The third upper end portion 532 is a continuous portion with respect to the second inner end portion 521 of the second cavity portion 52 .

シリンダ軸方向Ａにおいて、下端部５３１は連結部５３の最も下方に位置する部分、第３上端部５３２は最も上方に位置する部分である。上述のテーパ領域５２４は、第３上端部５３２から第２底部５２２に向けて延びる領域でもある。第２底部５２２は、第３上端部５３２よりも下方に位置している。つまり、本実施形態の第２キャビティ部５２は、第３上端部５３２から径方向Ｂの外側に水平に延びる底面を有しているのではなく、換言すると、第３上端部５３２から周縁平面部５５までが水平面で繋がっているのではなく、第３上端部５３２よりも下方に窪んだ第２底部５２２を有している。 In the cylinder axial direction A, the lower end portion 531 is the lowermost portion of the connecting portion 53, and the third upper end portion 532 is the uppermost portion. The tapered region 524 described above is also the region extending from the third top end 532 toward the second bottom portion 522 . The second bottom portion 522 is located below the third upper end portion 532 . In other words, the second cavity portion 52 of the present embodiment does not have a bottom surface extending horizontally outward in the radial direction B from the third upper end portion 532 . It has a second bottom portion 522 that is recessed below the third upper end portion 532 instead of being connected to 55 on a horizontal plane.

山部５４は、上方に向けて突出しているが、その突出高さは連結部５３の第３上端部５３２の高さと同一であり、周縁平面部５５よりは窪んだ位置にある。山部５４は、上面視で円形の第１キャビティ部５１の中心に位置しており、これにより第１キャビティ部５１は山部５４の周囲に形成された環状溝の態様となっている。 The peak portion 54 protrudes upward, but its protruding height is the same as the height of the third upper end portion 532 of the connecting portion 53 and is recessed from the peripheral flat portion 55 . The peak portion 54 is positioned at the center of the circular first cavity portion 51 when viewed from above, so that the first cavity portion 51 is in the form of an annular groove formed around the peak portion 54 .

［燃料噴射の空間的分離について］
続いて、インジェクタ１５によるキャビティ５Ｃへの燃料噴射状況、及び噴射後の混合気の流れについて、図４に基づいて説明する。図４は、燃焼室６の簡略的な断面図であって、冠面５０（キャビティ５Ｃ）とインジェクタ１５から噴射される噴射燃料１５Ｅの噴射軸ＡＸとの関係と、噴射後の混合気の流れを模式的に表す矢印Ｆ１１、Ｆ１２、Ｆ１３、Ｆ２１、Ｆ２２、Ｆ２３とが示されている。 [Regarding Spatial Separation of Fuel Injection]
Next, the state of fuel injection into the cavity 5C by the injector 15 and the flow of the air-fuel mixture after injection will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a simplified cross-sectional view of the combustion chamber 6, showing the relationship between the crown surface 50 (cavity 5C) and the injection axis AX of the injected fuel 15E injected from the injector 15, and the flow of the air-fuel mixture after injection. arrows F11, F12, F13, F21, F22, and F23 schematically representing

インジェクタ１５は、燃焼室天井面６Ｕ（シリンダヘッド４の下面）から燃焼室６へ下方に突出するように配置されたノズル１５１を備えている。ノズル１５１は、燃焼室６内へ燃料を噴射する噴射孔１５２を備えている。図４では一つの噴射孔１５２を示しているが、実際は複数個の噴射孔１５２がノズル１５１の周方向に等ピッチで配列されている。噴射孔１５２から噴射される燃料は、図中の噴射軸ＡＸに沿って噴射される。噴射された燃料は、噴霧角θをもって拡散する。図４には、噴射軸ＡＸに対する上方向への拡散を示す上拡散軸ＡＸ１と、下方向への拡散を示す下拡散軸ＡＸ２とが示されている。噴霧角θは、上拡散軸ＡＸ１と下拡散軸ＡＸ２とがなす角である。 The injector 15 has a nozzle 151 arranged to protrude downward into the combustion chamber 6 from the combustion chamber ceiling surface 6U (the lower surface of the cylinder head 4). The nozzle 151 has injection holes 152 for injecting fuel into the combustion chamber 6 . Although one injection hole 152 is shown in FIG. 4, a plurality of injection holes 152 are actually arranged in the circumferential direction of the nozzle 151 at equal pitches. The fuel injected from the injection hole 152 is injected along the injection axis AX in the figure. The injected fuel diffuses at a spray angle θ. FIG. 4 shows an upper diffusion axis AX1 indicating upward diffusion with respect to the ejection axis AX, and a lower diffusion axis AX2 indicating downward diffusion. The spray angle θ is the angle between the upper diffusion axis AX1 and the lower diffusion axis AX2.

噴射孔１５２は、キャビティ５Ｃの連結部５３に向けて燃料を噴射可能である。すなわち、ピストン５の所定のクランク角において噴射孔１５２から燃料噴射動作を行わせることで、噴射軸ＡＸを連結部５３に指向させることができる。図４は、前記所定のクランク角における噴射軸ＡＸとキャビティ５Ｃとの位置関係を示している。噴射孔１５２から噴射された燃料は、燃焼室６の空気と混合されて混合気を形成しつつ、連結部５３に吹き当たることになる。 The injection hole 152 can inject fuel toward the connecting portion 53 of the cavity 5C. That is, the injection axis AX can be oriented toward the connecting portion 53 by injecting fuel from the injection hole 152 at a predetermined crank angle of the piston 5 . FIG. 4 shows the positional relationship between the injection axis AX and the cavity 5C at the predetermined crank angle. The fuel injected from the injection hole 152 is mixed with the air in the combustion chamber 6 to form an air-fuel mixture, and blows against the connecting portion 53 .

図４に示すように、噴射軸ＡＸに沿って連結部５３に向けて噴射された燃料１５Ｅは、連結部５３に衝突し、その後、第１キャビティ部５１の方向（下方向）へ向かうもの（矢印Ｆ１１）と、第２キャビティ部５２の方向（上方向）へ向かうもの（矢印Ｆ２１）とに空間的に分離される。すなわち、連結部５３の中央部５３３を指向して噴射された燃料は、上下に分離され、その後は各々第１、第２キャビティ部５１、５２に存在する空気と混合しながら、これらキャビティ部５１、５２の面形状に沿って流動する。 As shown in FIG. 4, the fuel 15E injected along the injection axis AX toward the connecting portion 53 collides with the connecting portion 53 and then travels toward the first cavity portion 51 (downward) ( It is spatially separated into arrow F11) and one directed toward the second cavity portion 52 (upward) (arrow F21). That is, the fuel injected toward the central portion 533 of the connecting portion 53 is separated into upper and lower portions, and then mixed with the air present in the first and second cavity portions 51 and 52, respectively. , 52 along the surface shape.

詳しくは、矢印Ｆ１１の方向（下方向）に向かう混合気は、連結部５３の下端部５３１から第１キャビティ部５１の径方向窪み部５１４へ入り込み、下方向に流れる。その後、混合気は、径方向窪み部５１４の湾曲形状によって流動方向を下方向から径方向Ｂの内側方向へ変え、矢印Ｆ１２で示すように、第１底部５１２を有する第１キャビティ部５１の底面形状に倣って流動する。この際、混合気は、第１キャビティ部５１の空気と混合して濃度を薄めて行く。山部５４が存在することによって、第１キャビティ部５１の底面は径方向中央に向けてせり上がる形状を有している。従って、矢印Ｆ１２方向に流動する混合気は上方に持ち上げられ、ついには矢印Ｆ１３で示すように、燃焼室天井面６Ｕから径方向外側へ向かうように流動する。このような流動の際にも、前記混合気は燃焼室６内に残存する空気と混合し、均質で薄い混合気となってゆく。 Specifically, the air-fuel mixture flowing in the direction of arrow F11 (downward) enters from the lower end portion 531 of the connecting portion 53 into the radial recess portion 514 of the first cavity portion 51 and flows downward. After that, the air-fuel mixture changes its flow direction from the downward direction to the inner direction in the radial direction B due to the curved shape of the radial recess portion 514, and as indicated by the arrow F12, the bottom surface of the first cavity portion 51 having the first bottom portion 512. It follows the shape and flows. At this time, the air-fuel mixture is mixed with the air in the first cavity portion 51 to reduce its concentration. Due to the presence of the peak portion 54, the bottom surface of the first cavity portion 51 has a shape that rises toward the center in the radial direction. Therefore, the air-fuel mixture flowing in the direction of arrow F12 is lifted upward, and finally flows radially outward from the combustion chamber ceiling surface 6U as indicated by arrow F13. Even during such flow, the air-fuel mixture mixes with the air remaining in the combustion chamber 6 to become a homogeneous and lean air-fuel mixture.

一方、矢印Ｆ２１の方向（上方向）に向かう混合気は、連結部５３の第３上端部５３２から第２キャビティ部５２のテーパ領域５２４に入り込み、テーパ領域５２４の傾きに沿って斜め下方に向かう。そして、矢印Ｆ２２で示すように、前記混合気は第２底部５２２に至る。ここで、テーパ領域５２４は噴射軸ＡＸに沿う傾きを持つ面とされている。このため、前記混合気は径方向外側へスムースに流動することができる。つまり前記混合気は、テーパ領域５２４の存在、並びに、連結部５３の第３上端部５３２も下方に位置する第２底部５２２の存在によって、燃焼室６の径方向外側の奥深い位置まで到達することができる。 On the other hand, the air-fuel mixture traveling in the direction of arrow F21 (upward) enters the tapered region 524 of the second cavity portion 52 from the third upper end portion 532 of the connecting portion 53 and travels obliquely downward along the inclination of the tapered region 524. . Then, the air-fuel mixture reaches the second bottom portion 522 as indicated by an arrow F22. Here, the tapered region 524 is a surface having an inclination along the ejection axis AX. Therefore, the air-fuel mixture can smoothly flow radially outward. That is, the air-fuel mixture reaches a deep position radially outside of the combustion chamber 6 due to the presence of the tapered region 524 and the presence of the second bottom portion 522 below which the third upper end portion 532 of the connecting portion 53 is also located. can be done.

しかる後、前記混合気は、第２底部５２２から立ち壁領域５２５の間の立ち上がり曲面によって上方に持ち上げられ、燃焼室天井面６Ｕから径方向内側へ向かうように流動する。このような、矢印Ｆ２２で示す流動の際に、前記混合気は第２キャビティ部５２内の空気と混合し、均質で薄い混合気となって行く。ここで、第２底部５２２よりも径方向外側に、概ね上下方向に延びる立ち壁領域５２５が存在することで、噴射された燃料（混合気）がシリンダ２の内周壁（一般に、図略のライナーが存在する）に到達することが阻止される。つまり、前記混合気は、第２底部５２２の形成によって燃焼室６の径方向外側付近まで流動できるが、立ち壁領域５２５の存在によって、シリンダ２の内周壁との干渉は抑止される。このため、前記干渉による冷損の発生を抑制することができる。 Thereafter, the air-fuel mixture is lifted upward by the rising curved surface between the second bottom portion 522 and the rising wall region 525, and flows radially inward from the combustion chamber ceiling surface 6U. During the flow indicated by the arrow F22, the air-fuel mixture mixes with the air in the second cavity portion 52 to become a homogeneous and thin air-fuel mixture. Here, since the standing wall region 525 extending generally vertically extends radially outward of the second bottom portion 522 , the injected fuel (air-fuel mixture) is injected into the inner peripheral wall of the cylinder 2 (generally, a liner (not shown)). exists). In other words, the formation of the second bottom portion 522 allows the air-fuel mixture to flow to the vicinity of the radially outer side of the combustion chamber 6 , but the presence of the standing wall region 525 prevents the air-fuel mixture from interfering with the inner peripheral wall of the cylinder 2 . Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cold loss due to the interference.

ここで、立ち壁領域５２５は、その下方部分が、上端位置に対して径方向Ｂの内側に位置する形状を備えている。このため、矢印Ｆ２２で示す流動は過度に強くならず、混合気が径方向Ｂの内側へ戻り過ぎないようにすることができる。矢印Ｆ２２の流動が強すぎると、一部燃焼している混合気が新たに噴射された燃料が十分に拡散する前に当該燃料と衝突し、均質な燃焼を阻害して煤などを発生させる。しかし、本実施形態の立ち壁領域５２５は、径方向外側に抉れた形状を備えておらず、矢印Ｆ２２の流動は抑制的となり、矢印Ｆ２３にて示す径方向Ｂの外側へ向かう流動も生成する。とりわけ、燃焼後期では逆スッキシュ流に牽引されることもあり、矢印Ｆ２３の流動が生じ易くなる。従って、立ち壁領域２５２よりも径方向外側の空間（周縁平面部５５上のスキッシュ空間）も有効に活用した燃焼を行わせることができる。従って、煤の発生などを抑止し、燃焼室空間の全体を有効活用した燃焼を実現させることができる。 Here, the standing wall region 525 has a shape in which the lower portion is located inside in the radial direction B with respect to the upper end position. Therefore, the flow indicated by the arrow F22 is not excessively strong, and the air-fuel mixture can be prevented from returning too much to the inside in the radial direction B. If the flow indicated by the arrow F22 is too strong, the partially combusted air-fuel mixture collides with the newly injected fuel before it sufficiently diffuses, impeding homogeneous combustion and generating soot. However, the standing wall region 525 of the present embodiment does not have a shape that is scooped outward in the radial direction, so that the flow in the arrow F22 is suppressed, and the flow directed outward in the radial direction B indicated by the arrow F23 is also generated. do. In particular, in the latter stage of combustion, the air may be pulled by the reverse squish flow, and the flow indicated by the arrow F23 is likely to occur. Therefore, it is possible to effectively use the space radially outside the standing wall region 252 (the squish space on the peripheral flat portion 55) for combustion. Therefore, it is possible to suppress the generation of soot, etc., and realize combustion in which the entire space of the combustion chamber is effectively utilized.

以上の通り、噴射軸ＡＸに沿って連結部５３に向けて噴射された燃料が、連結部５３に衝突して空間的に分離され、第１、第２キャビティ部５１、５２の空間に各々存在する空気を活用して混合気を生成する。これにより、燃焼室６の空間を広く利用して均質で薄い混合気を形成でき、燃焼時に煤などの発生を抑制することができる。 As described above, the fuel injected toward the connection portion 53 along the injection axis AX collides with the connection portion 53 and is spatially separated, and exists in the spaces of the first and second cavity portions 51 and 52, respectively. It utilizes the air to generate the air-fuel mixture. As a result, the space of the combustion chamber 6 can be widely used to form a homogeneous and lean air-fuel mixture, and the generation of soot and the like during combustion can be suppressed.

［燃料噴射の時間的分離について］
本実施形態では、上述した燃料噴射の空間的分離に加え、時間的にも分離して、より燃焼室６内の空気を有効活用する例を示す。図５は、インジェクタ１５からキャビティ５Ｃへの燃料噴射のタイミングの一例と、その時の熱発生率特性Ｈとを示すタイムチャートである。インジェクタ１５による燃料噴射の動作は、後述の燃料噴射制御部７１（図７参照）によって制御される。燃料噴射制御部７１（分割噴射制御部）は、１サイクル当たり、所定の第１タイミングで燃料を噴射させる前段噴射と、当該前段噴射よりも遅い第２タイミングで燃料を噴射させる後段噴射と、を実行させる。 [Temporal Separation of Fuel Injection]
In this embodiment, in addition to the spatial separation of the fuel injection described above, an example will be shown in which the air in the combustion chamber 6 is also separated temporally, so that the air in the combustion chamber 6 is used more effectively. FIG. 5 is a time chart showing an example of the timing of fuel injection from the injector 15 to the cavity 5C and the heat release rate characteristic H at that time. The operation of fuel injection by the injector 15 is controlled by a fuel injection control section 71 (see FIG. 7), which will be described later. The fuel injection control unit 71 (split injection control unit) performs a pre-injection that injects fuel at a predetermined first timing and a post-injection that injects fuel at a second timing later than the pre-injection, per cycle. let it run.

本実施形態においては、燃料噴射制御部７１が、前記前段噴射としてプレ噴射Ｐ１を、後段噴射としてメイン噴射Ｐ２を、それぞれインジェクタ１５に実行させる例を示す。メイン噴射Ｐ２は、ピストン５が圧縮上死点（ＴＤＣ）付近に位置するタイミング（第２タイミング）で実行される燃料噴射である。図５では、ＴＤＣよりも僅かに遅角となるタイミングで、メイン噴射Ｐ２が実行される例を示している。プレ噴射Ｐ１は、メイン噴射Ｐ２よりも早いタイミング（第１タイミング）であって、ＴＤＣよりも早いタイミングで実行される燃料噴射である。本実施形態では、プレ噴射Ｐ１が、進角側の第１プレ噴射Ｐ１１と、遅角側の第２プレ噴射Ｐ１２とに分けて実行される例を示している。 In this embodiment, the fuel injection control unit 71 causes the injector 15 to perform the pre-injection P1 as the pre-injection and the main injection P2 as the post-injection. The main injection P2 is a fuel injection that is performed at a timing (second timing) when the piston 5 is positioned near the compression top dead center (TDC). FIG. 5 shows an example in which the main injection P2 is executed at a timing that is slightly retarded from TDC. The pre-injection P1 is fuel injection that is performed at a timing (first timing) earlier than the main injection P2 and earlier than TDC. In this embodiment, the pre-injection P1 is divided into a first pre-injection P11 on the advance side and a second pre-injection P12 on the retard side.

図５では、クランク角－ＣＡ１６から－ＣＡ１２の期間に第１プレ噴射Ｐ１１が実行される例を示している。燃料の噴射率ピーク値は、第１プレ噴射Ｐ１１とメイン噴射Ｐ２とで同一であるが、燃料噴射期間は前者の方が長く設定されている。第２プレ噴射Ｐ１２は、第１プレ噴射Ｐ１１とメイン噴射Ｐ２との間において実行される、少量の燃料噴射である。この第２プレ噴射Ｐ１２は、熱発生率特性Ｈにおけるピーク間の谷部（クランク角ＣＡ２～３ｄｅｇ付近の谷部）を可及的に小さくして消音を図る目的で実行されるが、当該第２プレ噴射Ｐ１２を省くようにしても良い。 FIG. 5 shows an example in which the first pre-injection P11 is performed during the period from -CA16 to -CA12 of the crank angle. The fuel injection rate peak value is the same between the first pre-injection P11 and the main injection P2, but the fuel injection period is set longer in the former. The second pre-injection P12 is a small amount of fuel injection performed between the first pre-injection P11 and the main injection P2. The second pre-injection P12 is executed for the purpose of reducing noise by minimizing the trough between peaks in the heat release rate characteristic H (the trough near the crank angle CA2 to 3 deg). The second pre-injection P12 may be omitted.

上述の連結部５３を指向した燃料噴射は、第１プレ噴射Ｐ１１の際に実行される。メイン噴射Ｐ２は、第１プレ噴射Ｐ１１にて噴射された燃料（混合気）が、上述の通り下側の第１キャビティ部５１と上側の第２キャビティ部５２とに空間的に分離された後に、その分離された上下の混合気間に噴射される噴射である。この点を図６に基づいて説明する。図６は、メイン噴射Ｐ２が終了するタイミングにおける、燃焼室６での混合気の生成状況を模式的に示す図である。 The above-described fuel injection directed to the connecting portion 53 is performed during the first pre-injection P11. The main injection P2 is performed after the fuel (air-fuel mixture) injected in the first pre-injection P11 is spatially separated into the lower first cavity portion 51 and the upper second cavity portion 52 as described above. , is the injection that is injected between the separated upper and lower air-fuel mixtures. This point will be explained based on FIG. FIG. 6 is a diagram schematically showing how an air-fuel mixture is generated in the combustion chamber 6 at the timing when the main injection P2 ends.

第１プレ噴射Ｐ１１の噴射燃料は、燃焼室６内の空気と混合されて混合気となりつつ、連結部５３に吹き当たる。連結部５３への吹き当たりによって当該混合気は、図６に示すように、第１キャビティ部５１へ向かう下側混合気Ｍ１１と、第２キャビティ部５２へ向かう上側混合気Ｍ１２とに分離される。これが上述した混合気の空間的分離である。メイン噴射Ｐ２は、プレ噴射Ｐ１にて噴射された燃料（混合気）が第１、第２キャビティ部５１、５２の空間に入り込んで空間的に分離された後に、その分離された２つの混合気間の空間に残存する空気を活用して新たな混合気を形成するべく実行される噴射である。 The injected fuel of the first pre-injection P11 is mixed with the air in the combustion chamber 6 to form an air-fuel mixture, and blows against the connection portion 53 . By blowing against the connecting portion 53, the air-fuel mixture is separated into a lower air-fuel mixture M11 directed to the first cavity portion 51 and an upper air-fuel mixture M12 directed to the second cavity portion 52, as shown in FIG. . This is the spatial separation of the mixture described above. The main injection P2 is performed after the fuel (air-fuel mixture) injected in the pre-injection P1 enters the spaces of the first and second cavity portions 51 and 52 and is spatially separated, and then the separated two air-fuel mixtures It is an injection that is performed to make use of the air remaining in the space between them to form a new mixture.

図６に基づきさらに説明を加える。メイン噴射Ｐ２の実行タイミングではピストン５はほぼＴＤＣの位置にあるので、当該メイン噴射Ｐ２の燃料は、連結部５３のやや下方位置を指向して噴射されることになる。先に噴射された第１プレ噴射Ｐ１１の下側混合気Ｍ１１、上側混合気Ｍ１２は、各々第１キャビティ部５１、第２キャビティ部５２に入り込み、それぞれの空間の空気と混合して稀釈化が進行している。メイン噴射Ｐ２が開始される直前は、下側混合気Ｍ１１と上側混合気Ｍ１２との間に未使用の空気（燃料と混合していない空気）が存在する状態である。このような未使用空気層の形成に、第１キャビティ部５１のエッグシェープ形状が貢献する。メイン噴射Ｐ２の噴射燃料は、下側混合気Ｍ１１と上側混合気Ｍ１２との間に入り込む形態となり、前記未使用の空気と混合されて第２混合気Ｍ２となる。これが燃料噴射の時間的分離である。以上の通り、本実施形態では、燃料噴射の空間的、時間的分離によって、燃焼室６に存在する空気を有効活用した燃焼を実現させることができる。 Further description is added based on FIG. Since the piston 5 is almost at the TDC position at the execution timing of the main injection P2, the fuel of the main injection P2 is injected toward a position slightly below the connecting portion 53. The lower air-fuel mixture M11 and the upper air-fuel mixture M12 of the first pre-injection P11 injected earlier enter the first cavity portion 51 and the second cavity portion 52, respectively, and are diluted with the air in the respective spaces. progressing. Immediately before the main injection P2 is started, there is unused air (air not mixed with fuel) between the lower air-fuel mixture M11 and the upper air-fuel mixture M12. The egg-shaped shape of the first cavity portion 51 contributes to the formation of such an unused air layer. The injected fuel of the main injection P2 enters between the lower air-fuel mixture M11 and the upper air-fuel mixture M12, and is mixed with the unused air to form the second air-fuel mixture M2. This is the temporal separation of fuel injection. As described above, in this embodiment, the spatial and temporal separation of fuel injection makes it possible to achieve combustion that makes effective use of the air present in the combustion chamber 6 .

［制御構成］
図７は、前記ディーゼルエンジンシステムの制御構成を示すブロック図である。本実施形態のエンジンシステムは、プロセッサ７０（ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置）によって統括的に制御される。プロセッサ７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成される。プロセッサ７０には、車両に搭載された各種センサからの検出信号が入力される。上記で説明したセンサＳＮ１～ＳＮ９に加え、車両には、アクセル開度を検出するアクセル開度センサＳＮ１０と、車両の走行環境の大気圧を計測する大気圧センサＳＮ１１と、車両の走行環境の気温を計測する外気温センサＳＮ１２と、が備えられている。 [Control configuration]
FIG. 7 is a block diagram showing the control configuration of the diesel engine system. The engine system of this embodiment is centrally controlled by a processor 70 (a fuel injection control device for a diesel engine). The processor 70 is composed of a CPU, ROM, RAM, and the like. Detection signals from various sensors mounted on the vehicle are input to the processor 70 . In addition to the sensors SN1 to SN9 described above, the vehicle has an accelerator opening sensor SN10 that detects the accelerator opening, an atmospheric pressure sensor SN11 that measures the atmospheric pressure of the vehicle's running environment, and the temperature of the vehicle's running environment. and an outside air temperature sensor SN12 for measuring the temperature.

プロセッサ７０は、上述したクランク角センサＳＮ１、水温センサＳＮ２、エアフローセンサＳＮ３、吸気温センサＳＮ４、吸気圧センサＳＮ５、吸気Ｏ2センサＳＮ６、噴射圧センサＳＮ７、排気Ｏ2センサＳＮ８、差圧センサＳＮ９、アクセル開度センサＳＮ１０、大気圧センサＳＮ１１及び外気温センサＳＮ１２と電気的に接続されている。これらのセンサＳＮ１～ＳＮ１２によって検出された情報、すなわち、クランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、吸気流量、吸気温、吸気圧、吸気酸素濃度、インジェクタ１５の噴射圧、排気酸素濃度、アクセル開度、外気温、気圧等の情報がプロセッサ７０に逐次入力される。 The processor 70 controls the crank angle sensor SN1, the water temperature sensor SN2, the airflow sensor SN3, the intake air temperature sensor SN4, the intake pressure sensor SN5, the intake O2 sensor SN6, the injection pressure sensor SN7, the exhaust O2 sensor SN8, and the differential pressure sensor SN9. , an accelerator position sensor SN10, an atmospheric pressure sensor SN11, and an outside air temperature sensor SN12. Information detected by these sensors SN1 to SN12, that is, crank angle, engine speed, engine water temperature, intake flow rate, intake air temperature, intake pressure, intake oxygen concentration, injection pressure of injector 15, exhaust oxygen concentration, accelerator opening , outside temperature, atmospheric pressure, etc. are sequentially input to the processor 70 .

プロセッサ７０は、上記各センサＳＮ１～ＳＮ１２他からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、プロセッサ７０は、インジェクタ１５（燃圧レギュレータ１６）、スロットル弁３２及びＥＧＲ弁４５等と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。 The processor 70 controls each section of the engine while executing various judgments and calculations based on input signals from the sensors SN1 to SN12 and others. That is, the processor 70 is electrically connected to the injector 15 (fuel pressure regulator 16), the throttle valve 32, the EGR valve 45, and the like, and outputs control signals to these devices based on the results of the above calculations. do.

プロセッサ７０は、機能的に、インジェクタ１５の動作を制御する燃料噴射制御部７１（分割噴射制御部、設定部、算出部）と、記憶部７７とを備えている。燃料噴射制御部７１は、少なくとも予混合圧縮着火（Premixed Compression Ignition）燃焼が適用される運転領域（以下、ＰＣＩ領域という）の各サイクルにおいて、圧縮上死点より前の所定のタイミング（第１タイミング）で燃料を噴射させるプレ噴射（前段噴射）と、ピストン５が圧縮上死点付近に位置するタイミング（前段噴射よりも遅い第２タイミング）で燃料噴射を行わせるメイン噴射（後段噴射）とを、インジェクタ１５に実行させる。 The processor 70 functionally includes a fuel injection control section 71 (split injection control section, setting section, calculation section) that controls the operation of the injector 15 and a storage section 77 . The fuel injection control unit 71 controls at least a predetermined timing (first timing ), and main injection (post-injection), in which fuel is injected at a timing (second timing later than the pre-injection) when the piston 5 is positioned near the compression top dead center. , causes the injector 15 to execute.

燃料噴射制御部７１は、所定のプログラムが実行されることで、運転状態判定部７２、噴射パターン選択部７３（分割噴射制御部）、噴射設定部７４（設定部）、予測部７５及び補正部７６を機能的に具備するように動作する。 By executing a predetermined program, the fuel injection control unit 71 includes an operating state determination unit 72, an injection pattern selection unit 73 (split injection control unit), an injection setting unit 74 (setting unit), a prediction unit 75, and a correction unit. 76 functionally.

運転状態判定部７２は、クランク角センサＳＮ１が検出値に基づくエンジン回転数、及びアクセル開度センサＳＮ１０の開度情報に基づくエンジン負荷などから、エンジン本体１の運転状態を判定する。この判定結果は、現状の運転領域が、上記のプレ噴射Ｐ１及びメイン噴射Ｐ２を実行させるＰＣＩ領域であるか否かの判定に用いられる。 The operating state determination unit 72 determines the operating state of the engine body 1 from the engine speed based on the value detected by the crank angle sensor SN1 and the engine load based on the opening information of the accelerator opening sensor SN10. This determination result is used to determine whether or not the current operating range is the PCI range in which the pre-injection P1 and the main injection P2 are executed.

噴射パターン選択部７３は、インジェクタ１５からの燃料噴射のパターンを、各種の条件に応じて設定する。少なくともＰＣＩ領域においては、噴射パターン選択部７３は、上記のプレ噴射Ｐ１（前段噴射）及びメイン噴射Ｐ２（後段噴射）を含む燃料噴射のパターンを設定する。 The injection pattern selector 73 sets the fuel injection pattern from the injector 15 according to various conditions. At least in the PCI region, the injection pattern selector 73 sets a fuel injection pattern including the pre-injection P1 (pre-stage injection) and the main injection P2 (post-stage injection).

噴射設定部７４は、インジェクタ１５からの燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを、各種の条件に応じて設定する。上記のＰＣＩ領域においては、噴射設定部７４は、プレ噴射Ｐ１（前段噴射）に伴う燃焼室６内の熱発生率の上昇ピークである第１ピークと、メイン噴射Ｐ２（後段噴射）に伴う燃焼室６内の熱派生率の上昇ピークである第２ピークとの比率が、予め定めた目標値となる目標熱発生率特性が得られるように、プレ噴射Ｐ１（本実施形態では特に第１プレ噴射Ｐ１１）における燃料噴射量、若しくは燃料噴射タイミングを設定する。図８（Ａ）に、目標熱発生率特性Ｈｓの一例を示す。例示された目標熱発生率特性Ｈｓでは、クランク角＝４度付近に前記第１ピークが、クランク角＝８度付近に前記第２ピークが各々表れている。目標熱発生率特性Ｈｓを、最もディーゼルノック音などの燃焼騒音が抑制できる特性に設定しておくことで、燃焼騒音を可及的に小さくすることができる。 The injection setting unit 74 sets the fuel injection amount or the fuel injection timing from the injector 15 according to various conditions. In the above PCI region, the injection setting unit 74 sets the first peak, which is the rising peak of the heat release rate in the combustion chamber 6 associated with the pre-injection P1 (pre-injection), and the combustion rate associated with the main injection P2 (post-injection). The pre-injection P1 (in this embodiment, especially the first pre-injection The fuel injection quantity or the fuel injection timing in injection P11) is set. FIG. 8A shows an example of the target heat release rate characteristic Hs. In the illustrated target heat release rate characteristic Hs, the first peak appears near the crank angle of 4 degrees, and the second peak appears near the crank angle of 8 degrees. Combustion noise can be reduced as much as possible by setting the target heat release rate characteristic Hs to a characteristic that can minimize combustion noise such as diesel knock noise.

さらに、噴射設定部７４は、前記第１ピークが発生する時期と前記第２ピークが発生する時期とのピーク間隔が、プレ噴射Ｐ１（第１プレ噴射Ｐ１１）の燃料の燃焼に起因する圧力波の振幅とメイン噴射Ｐ２の燃料の燃焼に起因する圧力波の振幅とが互いに打ち消し合う間隔となるように、インジェクタ１５からの燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを設定する。これにより、第１プレ噴射Ｐ１１及びメイン噴射Ｐ２によって各々発生する燃焼騒音同士が打ち消し合うこととなり、燃焼騒音を極めて低いレベルに抑制することができる。これらについては、後記で詳述する。 Further, the injection setting unit 74 determines that the peak interval between the timing at which the first peak occurs and the timing at which the second peak occurs is the pressure wave caused by the combustion of the fuel in the pre-injection P1 (first pre-injection P11). The fuel injection amount or the fuel injection timing from the injector 15 is set so that the amplitude of P2 and the amplitude of the pressure wave caused by the combustion of fuel in the main injection P2 cancel each other out. As a result, the combustion noises generated by the first pre-injection P11 and the main injection P2 cancel each other out, and the combustion noise can be suppressed to an extremely low level. These will be detailed later.

ここで、目標熱発生率特性Ｈｓを得るために、第１プレ噴射Ｐ１１だけでなく、第２プレ噴射Ｐ１２及びメイン噴射Ｐ２の燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングも調整することが考えられる。しかし、本実施形態では、第１プレ噴射Ｐ１１が制御対象とされ、前記第１ピーク（着火時期）が調整対象とされる。 Here, in order to obtain the target heat release rate characteristic Hs, it is conceivable to adjust not only the first pre-injection P11 but also the fuel injection amount or the fuel injection timing of the second pre-injection P12 and the main injection P2. However, in the present embodiment, the first pre-injection P11 is controlled and the first peak (ignition timing) is adjusted.

本実施形態のように、前段噴射及び後段噴射に分割して燃料噴射を行わせる場合、専ら前段噴射の実行状況によって着火時期等が定まる。前段噴射の態様を定めれば、後段噴射に伴う燃焼は比較的ロバスト性の高い燃焼となる。従って、最も早いタイミングで比較的多くの燃料を噴射する第１プレ噴射Ｐ１１の燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを適宜変更することで、前記第１ピークと前記第２ピークとの比率を目標値に近づける制御、並びに第１、第２ピーク間のインターバルを設定する制御を的確に行わせることができる。なお、メイン噴射Ｐ２の態様（噴射量や噴射タイミング）を主導的に変更すると、燃焼期間が全体的にシフトし、燃費性能やトルクに影響を及ぼすことがある。 As in the present embodiment, when the fuel injection is performed by dividing into the pre-injection and the post-injection, the ignition timing and the like are determined solely by the execution status of the pre-injection. If the mode of the pre-injection is determined, the combustion accompanying the post-injection becomes combustion with relatively high robustness. Therefore, by appropriately changing the fuel injection amount or the fuel injection timing of the first pre-injection P11 that injects a relatively large amount of fuel at the earliest timing, the ratio between the first peak and the second peak can be adjusted to the target value. It is possible to accurately perform the control of approaching and the control of setting the interval between the first and second peaks. It should be noted that if the aspect (injection amount or injection timing) of the main injection P2 is changed mainly, the combustion period will shift as a whole, which may affect the fuel efficiency and torque.

予測部７５は、噴射設定部７４が目標熱発生率特性Ｈｓに基づいて設定したプレ噴射Ｐ１の燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングと、燃焼室６での燃焼に影響を与える所定の燃焼環境要因とに基づき、現状のコンデションにおける前記第１ピークの発生時期と、前記第１ピークのピーク値との少なくとも一方を予測する処理を行う。この予測のために予測部７５は、所定の予測モデル式を用いる（図１２、図１３に基づき後述する）。前記第１ピークの発生時期やピーク値は、各種センサＳＮ１～ＳＮ１２の検知結果に基づきフィードバック制御で調整することが可能である。しかし、フィードバック制御では、現にディーゼルノック音が発生してしまうことがあり、ドライバーに不快感を与えかねない。そこで、予測部７５は、前記予測モデル式を用いたフィードフォワード方式で、前記第１ピークの発生時期やピーク値の目標熱発生率特性Ｈｓにおける目標値に対するずれを予測する。 The prediction unit 75 calculates the fuel injection amount or fuel injection timing of the pre-injection P1 set by the injection setting unit 74 based on the target heat release rate characteristic Hs, and a predetermined combustion environment factor that affects combustion in the combustion chamber 6. At least one of the occurrence time of the first peak and the peak value of the first peak under the current condition is predicted based on the above. For this prediction, the prediction unit 75 uses a predetermined prediction model formula (described later with reference to FIGS. 12 and 13). The generation time and peak value of the first peak can be adjusted by feedback control based on the detection results of various sensors SN1 to SN12. However, feedback control sometimes produces a diesel knocking sound, which can make the driver feel uncomfortable. Therefore, the prediction unit 75 predicts the timing of occurrence of the first peak and the deviation of the peak value from the target value in the target heat release rate characteristic Hs by a feedforward method using the prediction model formula.

補正部７６は、予測部７５により予測された前記第１ピークの発生時期若しくはピーク値に基づいて、噴射設定部７４が設定した第１プレ噴射Ｐ１１の燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを補正する。すなわち、補正部７６は、燃焼環境要因を参照して予測部７５により求められた前記第１ピークの発生時期やピーク値の予測値と、目標熱発生率特性Ｈｓにおける目標値との乖離を解消させるように、前記燃料噴射量若しくは燃料噴射タイミングを補正する。つまり、ディーゼルノック音が発生してしまう前に、前記乖離を解消する補正が行われる。 The correction unit 76 corrects the fuel injection amount or fuel injection timing of the first pre-injection P11 set by the injection setting unit 74 based on the generation timing or peak value of the first peak predicted by the prediction unit 75 . That is, the correction unit 76 eliminates the deviation between the predicted value of the generation timing and peak value of the first peak obtained by the prediction unit 75 with reference to the combustion environment factors and the target value of the target heat release rate characteristic Hs. The fuel injection amount or the fuel injection timing is corrected so as to In other words, the correction for eliminating the deviation is performed before the diesel knock sound is generated.

記憶部７７は、予測部７５が所定の演算処理を行う際に用いる予測モデル式を記憶する。予測モデル式は、所定の燃焼環境要因に基づいて、前記第１ピークの発生時期若しくは前記第１ピークのピーク値の目標熱発生率特性Ｈｓに対する変動を予測する式である。なお、前記燃焼環境要因は、例えば、各センサＳＮ１～１２の計測値から直接的又は間接的に導出される、シリンダブロック３の壁面温度、筒内圧、筒内温度、筒内酸素濃度、エンジン負荷などである。 The storage unit 77 stores a prediction model formula used when the prediction unit 75 performs predetermined arithmetic processing. The prediction model formula is a formula for predicting the occurrence timing of the first peak or the fluctuation of the peak value of the first peak with respect to the target heat release rate characteristic Hs based on predetermined combustion environment factors. The combustion environment factors are, for example, the wall surface temperature of the cylinder block 3, the in-cylinder pressure, the in-cylinder temperature, the in-cylinder oxygen concentration, and the engine load, which are directly or indirectly derived from the measured values of the sensors SN1 to SN12. and so on.

［二段熱発生率と騒音相殺］
図８（Ｂ）は、プレ噴射Ｐ１（第１プレ噴射Ｐ１１）及びメイン噴射Ｐ２の各燃焼により生じる熱発生率のピーク及びその高さ比率と、これらピーク間のインターバルとを示す図である。図８（Ｂ）に示す熱発生率特性Ｈは、図５に示した熱発生率特性Ｈを、より概略的に示したものである。 [Two-stage heat release rate and noise cancellation]
FIG. 8(B) is a diagram showing the peaks of the heat release rate caused by each combustion of pre-injection P1 (first pre-injection P11) and main injection P2, their height ratios, and intervals between these peaks. The heat release rate characteristic H shown in FIG. 8B is a more schematic representation of the heat release rate characteristic H shown in FIG.

熱発生率特性Ｈは、燃焼室６内の燃焼圧力の上昇率に関連深い特性であって、プレ噴射Ｐ１に伴う燃焼によって生じる山部である前段燃焼部分ＨＡと、メイン噴射Ｐ２に伴う燃焼によって生じる山部である後段燃焼部分ＨＢを有する。前段燃焼部分ＨＡ及び後段燃焼部分ＨＢは、それぞれの山部において最も熱発生率が高い第１ピークＨＡｐ及び第２ピークＨＢｐを有している。これら第１、第２ピークＨＡｐ、ＨＢｐに対応して、燃焼圧力の変化率（上昇率）にも２つのピークが生じることとなる。 The heat release rate characteristic H is a characteristic closely related to the rate of increase of the combustion pressure in the combustion chamber 6. It has a post-burning portion HB which is the resulting peak. The front-stage combustion portion HA and the rear-stage combustion portion HB have a first peak HAp and a second peak HBp at which the heat release rate is highest at each peak. Corresponding to these first and second peaks HAp and HBp, two peaks also occur in the rate of change (increase rate) of the combustion pressure.

図８では、第１ピークＨＡｐの値が第２ピークＨＢｐの値よりも小さい例を示している。第１ピークＨＡｐ又は第２ピークＨＢｐの値が傑出して高いと、これに起因して燃焼騒音が大きくなる。従って、前段燃焼部分ＨＡと後段燃焼部分ＨＢとの熱発生割合を制御し、第１ピークＨＡｐと第２ピークＨＢｐとの高さ比率をなるべく揃えることが望ましい。 FIG. 8 shows an example in which the value of the first peak HAp is smaller than the value of the second peak HBp. A significantly high value of the first peak HAp or the second peak HBp results in increased combustion noise. Therefore, it is desirable to control the heat release ratio between the front-stage combustion portion HA and the rear-stage combustion portion HB to make the height ratios of the first peak HAp and the second peak HBp as uniform as possible.

また、第１ピークＨＡｐが発生する時期と第２ピークＨＢｐが発生する時期とのインターバルも、燃焼騒音の抑制に大きな影響を与える。前記インターバルを、前段燃焼部分ＨＡの燃焼に起因する圧力波（音波）の振幅と、後段燃焼部分ＨＢの燃焼に起因する圧力波の振幅とが互いに打ち消し合う間隔とすれば、周波数効果によって表出する圧力波（燃焼騒音）を抑制することができる。この点につき、図９に基づき説明を加える。 In addition, the interval between the time when the first peak HAp occurs and the time when the second peak HBp occurs also greatly affects the suppression of combustion noise. Assuming that the interval is the interval at which the amplitude of the pressure wave (sound wave) caused by the combustion in the pre-burning portion HA and the amplitude of the pressure wave caused by the combustion in the post-burning portion HB cancel each other, pressure waves (combustion noise) can be suppressed. This point will be explained with reference to FIG.

図９（Ａ）～（Ｃ）は、燃焼騒音の打ち消し効果を説明するための模式図である。図９（Ａ）では、ある高さの熱発生率の第１ピークＨＡｐを有する前段燃焼部分ＨＡと、第１ピークＨＡｐと同じ高さの熱発生率の第２ピークＨＢｐを有する後段燃焼部分ＨＢとが、実線で模式的に描かれている。第１ピークＨＡｐと第２ピークＨＢｐとの間のインターバルは、各々の燃焼に起因する圧力波が互いに打ち消し合う第１インターバルＩｎ１に設定されている。さらに図９（Ａ）には点線で、比較例として、第１ピークＨＡｐと同じ高さのピークＨＡｐ１を有するが、第１インターバルＩｎ１よりも長い第２インターバルＩｎ２で発生する後段燃焼部分ＨＢ１と、第１ピークＨＡｐよりも高いピークＨＡｐ１を有する前段燃焼部分ＨＡ１とを示している。 FIGS. 9A to 9C are schematic diagrams for explaining the effect of canceling combustion noise. In FIG. 9A, the pre-combustion portion HA having a first peak HAp of the heat release rate of a certain height and the post-burning portion HB having a second peak HBp of the heat release rate of the same height as the first peak HAp. are schematically drawn by solid lines. The interval between the first peak HAp and the second peak HBp is set to the first interval In1 at which the pressure waves caused by each combustion cancel each other. Further, in FIG. 9A, as a comparative example, a dotted line shows a post-burning portion HB1 that has a peak HAp1 having the same height as the first peak HAp, but occurs at a second interval In2 that is longer than the first interval In1, and a pre-burning portion HA1 having a peak HAp1 higher than the first peak HAp.

図９（Ｂ）には、前段燃焼部分ＨＡの燃焼に起因して発生する前段圧力波ＥＡｗと、後段燃焼部分ＨＢの燃焼に起因して発生する後段圧力波ＥＢｗとが示されている。第１ピークＨＡｐ及び第２ピークＨＢｐのピーク高さが同じであることから、前段圧力波ＥＡｗの振幅と後段圧力波ＥＢｗの振幅とは同じである。また、第１インターバルＩｎ１は、前段圧力波ＥＡｗ及び後段圧力波ＥＢｗの周期の１／２倍に設定されている。この場合、前段圧力波ＥＡｗと後段圧力波ＥＢｗとは逆位相となって互いに打ち消し合うように干渉し、その合成波ＥＭの振幅はゼロとなる。つまり、燃焼騒音は、打ち消し効果によってキャンセルされる。 FIG. 9B shows the front pressure wave EAw caused by combustion in the front combustion portion HA and the rear pressure wave EBw caused by combustion in the rear combustion portion HB. Since the peak heights of the first peak HAp and the second peak HBp are the same, the amplitude of the front pressure wave EAw and the amplitude of the rear pressure wave EBw are the same. Also, the first interval In1 is set to be half the period of the front pressure wave EAw and the rear pressure wave EBw. In this case, the front pressure wave EAw and the rear pressure wave EBw have opposite phases and interfere with each other so as to cancel each other out, and the amplitude of the composite wave EM becomes zero. That is, the combustion noise is canceled by the cancellation effect.

一方、前段燃焼部分ＨＡに対して第２インターバルＩｎ２を置いて比較例の後段燃焼部分ＨＢ１を発生させた場合、前段圧力波ＥＡｗと後段圧力波ＥＢｗとは完全な逆位相とはならない。この場合、図９（Ｂ）に示した両圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗの打ち消し効果は減退し、合成波ＥＭは逆に増幅されてしまう部分も生じ得る。例えば、両圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗが同位相となった場合、合成波ＥＭは両圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗが合算されて大きな振幅となる。つまり、燃焼騒音が増大してしまう。 On the other hand, when the second interval In2 is set for the front combustion portion HA and the rear combustion portion HB1 of the comparative example is generated, the front pressure wave EAw and the rear pressure wave EBw do not have completely opposite phases. In this case, the canceling effect of both pressure waves EAw and EBw shown in FIG. 9(B) is reduced, and the composite wave EM may be amplified in part. For example, when both pressure waves EAw and EBw are in phase, the combined wave EM has a large amplitude as a result of adding both pressure waves EAw and EBw. That is, combustion noise increases.

前記打ち消し効果は、両圧力波ＥＡｗ、ＥＢｗの振幅が同一であるときに最大となる。図９（Ｃ）には、比較例の前段燃焼部分ＨＡ１の燃焼に起因して発生する前段圧力波ＥＡｗ１と、上述の後段圧力波ＥＢｗとが示されている。前段圧力波ＥＡｗ１の振幅が後段圧力波ＥＢｗの振幅よりも大きいことから、第１インターバルＩｎ１を採用して両者を逆位相としても、合成波ＥＭはその差分に応じた振幅を持つ。従って、燃焼騒音の打ち消し効果は低減する。 Said cancellation effect is maximized when the amplitudes of both pressure waves EAw, EBw are the same. FIG. 9C shows the front pressure wave EAw1 generated due to combustion in the front combustion portion HA1 of the comparative example and the rear pressure wave EBw described above. Since the amplitude of the front-stage pressure wave EAw1 is larger than the amplitude of the rear-stage pressure wave EBw, even if the first interval In1 is employed and the phases of both are reversed, the composite wave EM has an amplitude corresponding to the difference. Therefore, the effect of canceling combustion noise is reduced.

以上の点に鑑みると、第１ピークＨＡｐと第２ピークＨＢｐとの差を可及的に縮めるように、且つ、前段圧力波ＥＡｗと後段圧力波ＥＢｗとが互いに打ち消し合うインターバルとなるように、噴射設定部７４がインジェクタ１５の燃料噴射動作を制御することが望ましい。すなわち、燃焼騒音の打ち消し効果を発揮できる目標熱発生率特性Ｈｓを設定し、当該目標熱発生率特性Ｈｓを達成する燃焼が行われるよう、プレ噴射Ｐ１又はメイン噴射Ｐ２（とりわけ第１プレ噴射Ｐ１１）における燃料噴射量、若しくは燃料噴射タイミングを設定させることが望ましい。 In view of the above points, in order to reduce the difference between the first peak HAp and the second peak HBp as much as possible, and to provide an interval in which the front pressure wave EAw and the rear pressure wave EBw cancel each other out, It is desirable that the injection setting section 74 controls the fuel injection operation of the injector 15 . That is, a target heat release rate characteristic Hs capable of exhibiting the effect of canceling combustion noise is set, and pre-injection P1 or main injection P2 (especially first pre-injection P11) is performed so that combustion that achieves the target heat release rate characteristic Hs is performed. ), it is desirable to set the fuel injection amount or the fuel injection timing.

［熱発生率特性の補正の基本形］
続いて、補正部７６による熱発生率特性の補正の基本形について説明する。図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、予測部７５により予測された予測熱発生率特性Ｈｐを目標熱発生率特性Ｈｓに近づけるための補正の基本形を示すグラフである。先ず、図１０（Ａ）は、第１ピークＨＡｐ及び第２ピークＨＢｐのピーク値を、狙いの値に補正する例を示している。ピーク値を補正する場合、最も制御を簡略化する態様では、第１プレ噴射Ｐ１１の噴射量を補正する。 [Basic form of correction of heat release rate characteristics]
Next, the basic form of correction of the heat release rate characteristic by the correction unit 76 will be described. 10A and 10B are graphs showing basic forms of correction for bringing the predicted heat release rate characteristic Hp predicted by the prediction unit 75 closer to the target heat release rate characteristic Hs. First, FIG. 10A shows an example of correcting the peak values of the first peak HAp and the second peak HBp to target values. When correcting the peak value, the injection amount of the first pre-injection P11 is corrected in a mode that simplifies the control most.

図１０（Ａ）中において実線で示す熱発生率特性Ｈ１は、前段燃焼部分ＨＡにおいてあるピーク値の第１ピークＨＡｐ１を、後段燃焼部分ＨＢにおいてあるピーク値の第２ピークＨＢｐ１を有している。このような熱発生率特性Ｈ１を、点線で示す熱発生率特性Ｈ２に補正する場合を例示する。熱発生率特性Ｈ２が備える第１、第２ピークＨＡｐ２、ＨＢｐ２は、熱発生率特性Ｈ１が有する第１、第２ピークＨＡｐ１、ＨＢｐ１よりも大きいピーク値を有している。実線で示すプレ噴射Ｐ１及びメイン噴射Ｐ２の噴射量は、熱発生率特性Ｈ１に沿った燃焼を実行させることができる噴射量であるとする。 The heat release rate characteristic H1 indicated by the solid line in FIG. 10A has a first peak value HAp1 in the pre-combustion portion HA and a second peak value HBp1 in the post-combustion portion HB. . A case of correcting such a heat release rate characteristic H1 to a heat release rate characteristic H2 indicated by a dotted line will be exemplified. The first and second peaks HAp2 and HBp2 of the heat release rate characteristic H2 have peak values larger than the first and second peaks HAp1 and HBp1 of the heat release rate characteristic H1. It is assumed that the injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 indicated by solid lines are injection amounts that enable combustion to be performed in accordance with the heat release rate characteristic H1.

この場合、補正部７６は、各々第１プレ噴射Ｐ１１の噴射量を、図中に点線で示す噴射Ｐ１１ａの噴射量に増量させる制御を行う（噴射タイミングは一定）。これにより、前段燃焼部分ＨＡの第１ピークのピーク値を、ＨＡｐ１からＨＡｐ２に上昇させることができる。また、これに追従して、後段燃焼部分ＨＢの第２ピークのピーク値も、ＨＢｐ１からＨＢｐ２に上昇させることができる。逆に、第１ピークＨＡｐ１を下げる場合には、第１プレ噴射Ｐ１１の噴射量を減量させる制御を行えば良いことになる。このように、第１プレ噴射Ｐ１１の噴射量を補正することで、前段、後段燃焼部分ＨＡ、ＨＢの傾き及び第１、第２ピークＨＡｐ１、ＨＢｐ１のピーク値を調整でき、ひいては当該燃焼により生じる圧力波の振幅（音圧）をコントロールすることができる。 In this case, the correction unit 76 performs control to increase the injection amount of each of the first pre-injections P11 to the injection amount of the injection P11a indicated by the dotted line in the figure (injection timing is constant). As a result, the peak value of the first peak of the pre-combustion portion HA can be increased from HAp1 to HAp2. Following this, the peak value of the second peak of the post-burning portion HB can also be increased from HBp1 to HBp2. Conversely, if the first peak HAp1 is to be lowered, control should be performed to reduce the injection amount of the first pre-injection P11. By correcting the injection amount of the first pre-injection P11 in this way, it is possible to adjust the slopes of the pre- and post-stage combustion portions HA and HB and the peak values of the first and second peaks HAp1 and HBp1. The amplitude of pressure waves (sound pressure) can be controlled.

上記熱発生率特性Ｈ１、Ｈ２は、目標熱発生率特性Ｈｓ、予測熱発生率特性Ｈｐに置換することができる。例えば、図１０（Ａ）中の実線の熱発生率特性Ｈ１が、記憶部７７に記憶されている目標熱発生率特性Ｈｓ、熱発生率特性Ｈ２が、予測部７５により予測された予測熱発生率特性Ｈｐとする。そして、実線で示すプレ噴射Ｐ１及びメイン噴射Ｐ２の噴射量は、環境条件（燃焼環境要因）が定常の条件であれば、予測熱発生率特性Ｈｐに沿った燃焼を実行させることができる噴射量であるとする。しかし、現状の環境条件では、当該噴射量を採用した場合には予測熱発生率特性Ｈｐの如き燃焼が生じてしまうことが、予測部７５により予測されているものとする。つまり、予測部７５が予測した第１ピークＨＡｐ２のピーク値が、目標熱発生率特性Ｈｓに基づく第１ピークＨＡｐ１のピーク値に対してずれている場合である。この場合、補正部７６は、予測された第１ピークＨＡｐ２が目標とする第１ピークＨＡｐ１に近づくように、つまり前記ずれを解消するように、第１プレ噴射Ｐ１１の噴射量を補正する。この場合は、噴射量がＰ１１ａからＰ１１へ減量されることになる。 The heat release rate characteristics H1 and H2 can be replaced with the target heat release rate characteristics Hs and the predicted heat release rate characteristics Hp. For example, the heat release rate characteristic H1 indicated by the solid line in FIG. Let the rate characteristic be Hp. The injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 indicated by solid lines are the injection amounts that enable combustion to be performed in accordance with the predicted heat release rate characteristic Hp if the environmental conditions (combustion environmental factors) are steady conditions. Suppose that However, it is assumed that the predicting unit 75 predicts that, under the current environmental conditions, combustion with the predicted heat release rate characteristic Hp will occur if this injection amount is employed. In other words, this is the case where the peak value of the first peak HAp2 predicted by the prediction unit 75 deviates from the peak value of the first peak HAp1 based on the target heat release rate characteristic Hs. In this case, the correction unit 76 corrects the injection amount of the first pre-injection P11 so that the predicted first peak HAp2 approaches the target first peak HAp1, that is, so as to eliminate the deviation. In this case, the injection amount is reduced from P11a to P11.

次に、図１０（Ｂ）は、第１ピークＨＡｐと第２ピークＨＢｐとのピーク間隔を、狙いの間隔に補正する例を示している。ピーク間隔を補正する場合、最も制御を簡略化する態様では、第１プレ噴射Ｐ１１の噴射タイミングを補正する。 Next, FIG. 10B shows an example of correcting the peak interval between the first peak HAp and the second peak HBp to the target interval. When correcting the peak interval, the injection timing of the first pre-injection P11 is corrected in a mode that simplifies the control most.

図１０（Ｂ）中に示す熱発生率特性Ｈ１は、前段燃焼部分ＨＡの第１ピークＨＡｐ１と、後段燃焼部分ＨＢの第２ピークＨＢｐ１との間に、あるピーク間隔ａ１を有している。このような熱発生率特性Ｈ１を、熱発生率特性Ｈ２に補正する場合を例示する。熱発生率特性Ｈ２が備える第１、第２ピークＨＡｐ２、ＨＢｐ２間のピーク間隔ａ２は、熱発生率特性Ｈ１が有するピーク間隔ａ１よりも短い。実線で示すプレ噴射Ｐ１及びメイン噴射Ｐ２の噴射量は、熱発生率特性Ｈ１に沿った燃焼を実行させることができる噴射量であるとする。 The heat release rate characteristic H1 shown in FIG. 10B has a certain peak interval a1 between the first peak HAp1 of the pre-burning portion HA and the second peak HBp1 of the post-burning portion HB. A case of correcting such heat release rate characteristic H1 to heat release rate characteristic H2 will be exemplified. A peak interval a2 between the first and second peaks HAp2 and HBp2 of the heat release rate characteristic H2 is shorter than the peak interval a1 of the heat release rate characteristic H1. It is assumed that the injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 indicated by solid lines are injection amounts that enable combustion to be performed in accordance with the heat release rate characteristic H1.

この場合、補正部７６は、第１プレ噴射Ｐ１１の噴射タイミングを、図中に点線で示す噴射タイミングＰ１１ｂに遅角させる制御を行う（噴射量は一定）。これにより、前段燃焼部分ＨＡの第１ピークの発生時期を、ＨＡｐ１からＨＡｐ２に遅角させることができる。これに伴い、後段燃焼部分ＨＢの第２ピークＨＢｐ２の発生時期も変動する。ここでは、ＨＢｐ１からＨＢｐ２に進角し、これによりピーク間隔ａ２がピーク間隔ａ１よりも短くなっている例を示している。逆に、第１ピークＨＡｐ１を進角させる場合には、第１プレ噴射Ｐ１１の噴射タイミングを、図中に点線で示す噴射タイミングＰ１１ｃに進角させる制御を行えば良いことになる。このように、第１プレ噴射Ｐ１１の噴射タイミングを補正することで、前段、後段燃焼部分ＨＡ、ＨＢの傾き及び第１、第２ピークＨＡｐ１、ＨＢｐ１のピーク間隔を調整でき、ひいては当該燃焼により生じる圧力波の周波数を、図９に示した打ち消し効果が生じるようにコントロールすることが可能となる。 In this case, the correction unit 76 performs control to retard the injection timing of the first pre-injection P11 to the injection timing P11b indicated by the dotted line in the drawing (injection amount is constant). As a result, the generation timing of the first peak of the pre-stage combustion portion HA can be retarded from HAp1 to HAp2. Along with this, the timing of occurrence of the second peak HBp2 of the post-burning portion HB also fluctuates. Here, an example is shown in which the angle is advanced from HBp1 to HBp2, thereby making the peak interval a2 shorter than the peak interval a1. Conversely, to advance the first peak HAp1, the injection timing of the first pre-injection P11 should be advanced to the injection timing P11c indicated by the dotted line in the figure. By correcting the injection timing of the first pre-injection P11 in this way, it is possible to adjust the slopes of the pre- and post-burning portions HA and HB and the peak intervals of the first and second peaks HAp1 and HBp1. The frequency of the pressure waves can be controlled to produce the cancellation effect shown in FIG.

図１０（Ｂ）中の熱発生率特性Ｈ１、Ｈ２が、それぞれ目標熱発生率特性Ｈｓ、予測熱発生率特性Ｈｐである場合を想定する。そして、実線で示すプレ噴射Ｐ１及びメイン噴射Ｐ２の噴射量は、環境条件（燃焼環境要因）が通常の条件であれば、予測熱発生率特性Ｈｐに沿った燃焼を実行させることができる噴射量であるとする。しかし、現状の環境条件では、当該噴射量を採用した場合には予測熱発生率特性Ｈｐの如き燃焼が生じてしまうことが、予測部７５により予測されているものとする。つまり、予測部７５が予測した第１ピークＨＡｐ２の発生時期が、目標熱発生率特性Ｈｓに基づく第１ピークＨＡｐ１の発生時期に対してずれている場合である。この場合、補正部７６は、予測された第１ピークＨＡｐ２の発生時期が目標とする第１ピークＨＡｐ１の発生時期に近づくように、つまり前記ずれを解消するように、第１プレ噴射Ｐ１１の噴射タイミング量を補正する。この場合は、噴射タイミングがＰ１１からＰ１１ｃへ進角されることになる。 Assume that the heat release rate characteristics H1 and H2 in FIG. 10B are the target heat release rate characteristics Hs and the predicted heat release rate characteristics Hp, respectively. The injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 indicated by solid lines are the injection amounts that enable combustion to be performed in accordance with the predicted heat release rate characteristic Hp if the environmental conditions (combustion environmental factors) are normal conditions. Suppose that However, it is assumed that the predicting unit 75 predicts that, under the current environmental conditions, combustion with the predicted heat release rate characteristic Hp will occur if this injection amount is employed. In other words, this is the case where the occurrence timing of the first peak HAp2 predicted by the prediction unit 75 is shifted from the occurrence timing of the first peak HAp1 based on the target heat release rate characteristic Hs. In this case, the correction unit 76 performs the first pre-injection P11 so that the predicted occurrence timing of the first peak HAp2 approaches the target occurrence timing of the first peak HAp1, that is, to eliminate the deviation. Correct the timing amount. In this case, the injection timing is advanced from P11 to P11c.

なお、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示したパターンは、熱発生率特性の補正の基本形であり、実際には双方のパターンが複合的に用いられる場合がある。例えば、第１ピークＨＡｐ及び第２ピークＨＢｐのピーク値を狙いの値とするために、プレ噴射Ｐ１の噴射量だけではなく、噴射タイミングも変更される場合がある。同様に、ピーク発生時期を狙いの値とするために、プレ噴射Ｐ１の噴射タイミングだけではなく、噴射量も変更される場合がある。このような噴射制御例を、後記で説明する図１４及び図１５の具体例でも示している。 Note that the patterns shown in FIGS. 10A and 10B are basic forms for correcting the heat release rate characteristics, and actually both patterns may be used in combination. For example, in order to set the peak values of the first peak HAp and the second peak HBp to target values, not only the injection amount of the pre-injection P1 but also the injection timing may be changed. Similarly, not only the injection timing of the pre-injection P1 but also the injection amount may be changed in order to set the peak occurrence timing to a target value. Such injection control examples are also shown in specific examples of FIGS. 14 and 15, which will be described later.

［予測モデル式について］
続いて、予測部７５が使用する予測モデル式の具体例について説明する。図１１は、目標熱発生率特性の達成に影響を与える燃焼環境要因を説明するための模式図である。図１１の左上に示すような目標熱発生率特性Ｈｓが、記憶部７７に記憶されているとする。燃焼環境要因が想定している定常範囲内であれば、プレ噴射Ｐ１（前段噴射）及びメイン噴射Ｐ２（後段噴射）を、所定の基準噴射量及び基準噴射タイミングで実行させることで、目標熱発生率特性Ｈｓに沿った燃焼を燃焼室６で実現することができる。 [About the prediction model formula]
Next, a specific example of the prediction model formula used by the prediction unit 75 will be described. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining combustion environment factors that affect achievement of target heat release rate characteristics. Assume that the target heat release rate characteristic Hs as shown in the upper left of FIG. 11 is stored in the storage unit 77 . If the combustion environment factors are within the assumed steady range, the pre-injection P1 (pre-stage injection) and the main injection P2 (post-stage injection) are executed with a predetermined reference injection amount and reference injection timing, thereby achieving the target heat generation. Combustion along the rate characteristic Hs can be realized in the combustion chamber 6 .

しかしながら、燃焼環境要因が定常範囲から外れた場合、燃焼室６の筒内状態量が変化する。これにより、上記基準噴射量及び基準噴射タイミングを採用しても、目標熱発生率特性Ｈｓを得ることができない場合が生じる。例えば、図１１の左下に示したような、過早着火や、着火遅れが生じる。過早着火は、混合気への着火が所期のタイミングよりも早くなる結果として、前段燃焼部分ＨＡが高い熱発生率を持ってしまうケースである。着火遅れは、混合気への着火が所期のタイミングよりも遅れる結果、前段燃焼部分ＨＡがほとんど消失してしまうケースである。 However, when the combustion environment factor deviates from the steady range, the in-cylinder state quantity of the combustion chamber 6 changes. As a result, the target heat release rate characteristic Hs may not be obtained even if the reference injection amount and the reference injection timing are used. For example, as shown in the lower left of FIG. 11, pre-ignition or ignition delay occurs. Pre-ignition is a case where the pre-combustion portion HA has a high heat release rate as a result of the mixture igniting earlier than desired. Ignition delay is a case in which the ignition of the air-fuel mixture is delayed from the expected timing, and as a result, the pre-combustion portion HA almost disappears.

筒内状態量に影響を与える主要な燃焼環境要因が、図１１の右欄に列挙されているように、シリンダブロック３の壁面温度、筒内圧力、筒内温度、筒内酸素濃度、エンジン回転数（負荷）、燃料噴射量、噴射時期、噴射圧である。例えば、壁面温度、筒内圧力及び筒内温度は、外気温や外気圧、エンジ冷却水温度で変動する。また、筒内酸素濃度は、燃焼室６へ取り入れるＥＧＲガス量などによって変化する。また、運転状態が大きく変化する際の過渡的な要因（吸気温度や過給圧等に過渡的なズレが生じる等）によっても、燃焼環境要因は変動し得る。 As listed in the right column of FIG. 11, the main combustion environment factors that affect the in-cylinder state quantity are the wall surface temperature of the cylinder block 3, the in-cylinder pressure, the in-cylinder temperature, the in-cylinder oxygen concentration, the engine speed number (load), fuel injection amount, injection timing, and injection pressure. For example, the wall surface temperature, in-cylinder pressure, and in-cylinder temperature fluctuate depending on the outside air temperature, outside air pressure, and engine cooling water temperature. Further, the in-cylinder oxygen concentration changes depending on the amount of EGR gas taken into the combustion chamber 6 and the like. In addition, the combustion environment factors may fluctuate due to transitional factors (such as transitional deviations in intake air temperature, supercharging pressure, etc.) when the operating state changes significantly.

図１２は、熱発生率特性Ｈにおける前段燃焼部分ＨＡの第１ピークＨＡｐの発生時期を予測するモデル式を説明するための図である。図１２（Ａ）に示すように、第１ピークＨＡｐの発生時期は、プレ噴射Ｐ１（本実施形態では第１プレ噴射Ｐ１１）の噴射開始タイミングから、第１ピークＨＡｐが生じるまでの期間である「ピーク遅れ」にて予測される。 FIG. 12 is a diagram for explaining a model formula for predicting the generation timing of the first peak HAp of the pre-combustion portion HA in the heat release rate characteristic H. FIG. As shown in FIG. 12A, the generation timing of the first peak HAp is the period from the injection start timing of the pre-injection P1 (the first pre-injection P11 in this embodiment) to the generation of the first peak HAp. Predicted by "Peak Lag".

図１２（Ｂ）には、前記ピーク遅れの予測モデル式が示されている。ここでは、各因子の特性を、アレニウス型の予測式で表現している。式の右辺には、係数Ａの他、図１１の右欄に列挙された、燃料の噴射量、噴射時期、噴射圧、筒内圧力、筒内温度、壁面温度、筒内酸素濃度、エンジンの回転数が項目として挙げられている。係数Ａは、右辺の値を全体的に変動させる切片である。右辺の各項目に付されている指数Ｂ～Ｉは、その項目の感度を示すものであり、プラス符号のものは比例、マイナス符号のものは反比例の意味を持つ。なお、上記の項目に、エンジン油温などを加えるようにしても良い。 FIG. 12B shows the prediction model formula for the peak delay. Here, the characteristics of each factor are represented by an Arrhenius prediction formula. In addition to the coefficient A, the right side of the equation includes the fuel injection amount, injection timing, injection pressure, in-cylinder pressure, in-cylinder temperature, wall surface temperature, in-cylinder oxygen concentration, and engine temperature listed in the right column of FIG. The number of revolutions is listed as an item. Coefficient A is the intercept that causes the value of the right hand side to fluctuate globally. The indices B to I attached to each item on the right side indicate the sensitivity of the item, with plus signs indicating proportionality and minus signs indicating inverse proportion. Note that the engine oil temperature and the like may be added to the above items.

図１２（Ｃ）は前記予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図であり、係数Ａの値、及び指数Ｂ～Ｉの値を示している。この結果は、燃料噴射量、噴射時期、噴射圧などの噴射に関わるパラメータについては目標熱発生率特性Ｈｓに対応した基準値に固定する一方、外気温、外気圧、エンジ冷却水温度、ＥＧＲガス量などの状態量を変動させて多数のデータを取得し、重回帰分析により燃焼状態（熱発生率）の変動と、筒内状態変動とを関連付けたものである。当該予測モデル式による「ピーク遅れ」の予測結果（第１ピークＨＡｐが生じるクランク角）と、実測による「ピーク遅れ」との予実差は±２ｄｅｇ以下であることが確認されている。 FIG. 12(C) is a tabular diagram showing the calibration results of the prediction model formula, showing the value of coefficient A and the values of indices B to I. FIG. As a result, parameters related to injection, such as fuel injection amount, injection timing, and injection pressure, are fixed to reference values corresponding to the target heat release rate characteristic Hs, while outside air temperature, outside air pressure, engine cooling water temperature, EGR gas A large amount of data is acquired by varying the state quantity such as the amount, and the variation of the combustion state (heat release rate) is associated with the variation of the in-cylinder state by multiple regression analysis. It has been confirmed that the difference between the predicted result of the "peak delay" by the prediction model formula (crank angle at which the first peak HAp occurs) and the actual measurement of the "peak delay" is ±2 deg or less.

次に、第１ピークＨＡｐのピーク高さ（ピーク値）の予測モデル式について、図１３を参照して説明する。第１ピークＨＡｐのピーク高さは、図１２に示した「ピーク遅れ」の予測モデル式と、公知の燃焼効率予測モデル式との組合せによって表現することができる。図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、噴射（本実施形態ではプレ噴射）に起因するピーク高さ（前段燃焼のピーク高さ）に影響を与える要因を示す図である。 Next, a prediction model formula for the peak height (peak value) of the first peak HAp will be described with reference to FIG. The peak height of the first peak HAp can be expressed by a combination of the "peak delay" prediction model formula shown in FIG. 12 and a known combustion efficiency prediction model formula. FIGS. 13A and 13B are diagrams showing factors affecting the peak height (pre-combustion peak height) caused by injection (pre-injection in this embodiment).

図１３（Ａ）に示すように、燃焼室６内での燃焼効率が一定であるとしても、「ピーク遅れ」の変動によって、熱発生率特性のピーク高さは変動する。例えば、噴射タイミングをＰ１１→Ｐ１２→Ｐ１３と遅角させた場合（「ピーク遅れ」の変動）、燃焼効率が一定であっても、ピーク高さがｈ１→ｈ２→ｈ３と高くなるように変動する。また、図１３（Ｂ）に示すように、「ピーク遅れ」を固定したとしても、燃焼効率が変化すると熱発生率特性のピーク高さは変動する。例えば、噴射タイミングを同じＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３に設定しても、燃焼効率がＰ１１→Ｐ１２→Ｐ１３の順で良好となる場合、ピーク高さがｈ１→ｈ２→ｈ３と高くなるように変動する。 As shown in FIG. 13A, even if the combustion efficiency in the combustion chamber 6 is constant, the peak height of the heat release rate characteristic fluctuates due to fluctuations in the "peak delay." For example, when the injection timing is retarded from P11 to P12 to P13 (fluctuation of "peak delay"), even if the combustion efficiency is constant, the peak height fluctuates from h1 to h2 to h3. . Further, as shown in FIG. 13B, even if the "peak delay" is fixed, the peak height of the heat release rate characteristic fluctuates when the combustion efficiency changes. For example, even if the injection timings are set to the same P11, P12, and P13, if the combustion efficiency improves in the order of P11→P12→P13, the peak height fluctuates in the order of h1→h2→h3.

図１３（Ｃ）には、前記ピーク高さの予測モデル式が示されている。図１２（Ｂ）と同様に、各因子の特性を、アレニウス型の予測式で表現している。式の右辺には、係数Ａの他、上述の「ピーク遅れ」及び燃焼効率と、ピーク高さの絶対値に影響を与えるエンジン回転数、噴射量とが、項目として挙げられている。図１３（Ｄ）は、図１３（Ｃ）の予測モデル式のキャリブレーション結果を示す表形式の図である。図１３（Ｄ）には、各項目の値を振って得た多数のデータを重回帰分析して得た係数Ａの値、及び指数Ｂ～Ｅの値を示されている。当該予測モデル式による「ピーク高さ」の予測結果（第１ピークＨＡｐが生じる熱発生率）と、実測による「ピーク高さ」との予実差は±２ｄｅｇ以下であることが確認されている。 FIG. 13(C) shows a prediction model formula for the peak height. As in FIG. 12B, the characteristics of each factor are represented by an Arrhenius prediction formula. In addition to the coefficient A, the right side of the equation includes the above-mentioned "peak delay" and combustion efficiency, and the engine speed and injection amount that affect the absolute value of the peak height. FIG. 13(D) is a tabular diagram showing calibration results of the prediction model formula of FIG. 13(C). FIG. 13(D) shows the value of coefficient A and the values of exponents B to E obtained by multiple regression analysis of a large number of data obtained by assigning values for each item. It has been confirmed that the difference between the prediction result of the "peak height" (heat release rate at which the first peak HAp occurs) by the prediction model formula and the actual measurement of the "peak height" is ±2 deg or less.

図１２（Ｂ）及び図１３（Ｃ）に例示したような予測モデル式が、予め記憶部７７に格納される。予測部７５は、記憶部７７から予測モデル式を読み出し、現状の環境条件における第１ピークＨＡｐの発生時期及びピーク値の予測演算を行うものである。 Prediction model formulas such as those illustrated in FIGS. 12B and 13C are stored in the storage unit 77 in advance. The prediction unit 75 reads out the prediction model formula from the storage unit 77 and performs calculations for predicting the occurrence time and peak value of the first peak HAp under the current environmental conditions.

［エンジン回転数変動時における制御］
次に、プロセッサ７０の燃料噴射制御部７１により実行される燃料噴射制御において、エンジン回転数が変動した場合の制御について説明する。 [Control when engine speed fluctuates]
Next, in the fuel injection control executed by the fuel injection control section 71 of the processor 70, control when the engine speed fluctuates will be described.

まず、図１４（Ａ）～（Ｃ）から図１７にしたがって、エンジン回転数が増大する場合の制御について説明する。図１４（Ａ）には、エンジン回転数が変動する前の設定（ベース設定）における燃焼室６内の熱発生率特性Ｈを示す。 First, the control when the engine speed increases will be described with reference to FIGS. FIG. 14A shows the heat release rate characteristic H in the combustion chamber 6 in the setting (base setting) before the engine speed fluctuates.

このベース設定において、プレ噴射Ｐ１とメイン噴射Ｐ２の噴射時期及び噴射量は、プレ噴射Ｐ１の燃焼音周波数とメイン噴射Ｐ２の燃焼周波数が互いに相殺されて、燃焼騒音が抑制されるように設定されている。すなわち、ベース設定においては、プレ噴射Ｐ１による熱発生率ピークＨＡｐ（第１ピーク）の発生からメイン噴射Ｐ２による熱発生率ピークＨＢｐ（第２ピーク）の発生までの時間間隔（ピーク間隔）は、燃焼音の周期の略１／２となるように（プレ噴射Ｐ１による燃焼の燃焼音とメイン噴射Ｐ２による燃焼の燃焼音が反対位相となるように）に設定されており、また各噴射による熱発生率のピーク高さ（ピークＨＡｐ及びＨＢｐの高さ）は、大きく異なる値とならないように設定されている。これにより、プレ噴射Ｐ１による燃焼音とメイン噴射Ｐ２による燃焼音は互いに相殺されて、燃焼騒音が低減されるようになっている（図９参照）。 In this base setting, the injection timings and injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2 are set so that the combustion sound frequency of the pre-injection P1 and the combustion frequency of the main injection P2 cancel each other out, thereby suppressing the combustion noise. ing. That is, in the base setting, the time interval (peak interval) from the occurrence of the heat release rate peak HAp (first peak) due to the pre-injection P1 to the occurrence of the heat release rate peak HBp (second peak) due to the main injection P2 is The period of the combustion sound is set to be approximately 1/2 (so that the combustion sound of the pre-injection P1 and the combustion sound of the main injection P2 are in opposite phase). The peak heights of the occurrence rates (heights of peaks HAp and HBp) are set so as not to be greatly different values. As a result, the combustion noise due to the pre-injection P1 and the combustion noise due to the main injection P2 cancel each other, so that the combustion noise is reduced (see FIG. 9).

このような状態から、同一エンジン負荷（燃料噴射量一定）の条件下でエンジン回転数が上昇した場合、ベース設定から制御パラメータを変更することなく、プレ噴射Ｐ１及びメイン噴射Ｐ２が実行されると、プレ噴射Ｐ１の噴射開始から熱発生率ピークＨＡｐが現れるまでのピーク遅れは、図１４（Ｂ）に示されるように、図１４（Ａ）に示すエンジン回転数上昇前よりも長くなる。 From this state, when the engine speed increases under the condition of the same engine load (constant fuel injection amount), pre-injection P1 and main injection P2 are executed without changing the control parameters from the base setting. , the peak delay from the start of the pre-injection P1 to the appearance of the heat release rate peak HAp becomes longer than before the engine speed increase shown in FIG. 14A, as shown in FIG. 14B.

以下、この事情について詳しく説明する。プレ噴射Ｐ１で噴射される燃料は、予混合圧縮着火燃焼を行うものであり、筒内温度（燃焼室６の温度）が十分に上昇していない段階で噴射され、噴射後の燃焼室６の圧縮による温度上昇により着火し燃焼する。したがって、プレ噴射Ｐ１による燃焼において、熱発生率のピークが現れるタイミング（クランク角）には、燃料噴射のタイミング（クランク角）からの遅れ（ピーク遅れ）が生じることになる。 This matter will be explained in detail below. The fuel injected in the pre-injection P1 performs premixed compression ignition combustion, is injected at a stage when the temperature in the cylinder (the temperature of the combustion chamber 6) has not sufficiently increased, and is injected in the combustion chamber 6 after injection. It ignites and burns due to the temperature rise caused by compression. Therefore, in the combustion by the pre-injection P1, the timing (crank angle) at which the heat release rate peaks is delayed (peak delay) from the fuel injection timing (crank angle).

このように、プレ噴射Ｐ１による燃焼における熱発生率のピークは、燃焼室６内の温度上昇率によって決まってくるが、燃焼室６内の温度上昇率は、エンジン回転数（ピストン速度）が増大した場合に、それに比例して高まることはない。すなわち、エンジン回転数が上昇した場合には、上昇前と比較してピストン（クランク角）の進行に対する筒内温度の上昇が遅れることになるので、熱発生率のピークＨＡｐの発生は遅角する。この結果、同一設定（ベース設定）のもとでエンジン回転数上昇時した場合には、ピーク遅れが大きくなる。 In this way, the peak of the heat release rate in the combustion by the pre-injection P1 is determined by the temperature rise rate in the combustion chamber 6, but the temperature rise rate in the combustion chamber 6 increases as the engine speed (piston speed) increases. If it does, it will not increase proportionately. That is, when the engine speed increases, the rise in the in-cylinder temperature is delayed relative to the progress of the piston (crank angle) compared to before the increase, so the occurrence of the peak HAp of the heat release rate is retarded. . As a result, when the engine speed increases under the same setting (base setting), the peak delay increases.

図１５には、エンジン回転数及び噴射時期の変化率に対する着火遅れ（ピーク遅れ）の変化率の関係を示す。なお、この特性関係は、図１２（Ｂ）で示したアレニウス型予測式を用いて算出されるものである。図１５のグラフａに示されるように、エンジン回転数が増大するにつれて、着火遅れ（ピーク遅れ）は増大していく。 FIG. 15 shows the relationship between the rate of change in ignition delay (peak delay) and the rate of change in engine speed and injection timing. This characteristic relationship is calculated using the Arrhenius prediction formula shown in FIG. 12(B). As shown in graph a in FIG. 15, the ignition delay (peak delay) increases as the engine speed increases.

一方、メイン噴射Ｐ２は、エンジンの圧縮上死点（ＴＤＣ）付近で噴射されるもので、燃焼室６内の温度が十分に高まった後に噴射がなされ、噴射された燃料は拡散燃焼していくことになる。したがって、メイン噴射Ｐ２による燃焼における熱発生率ピークＨＢｐの発生は、エンジン回転数上昇前から大きく遅角することはなく、また、メイン噴射Ｐ２による熱発生率波形ＨＢは、エンジン回転数上昇によって大きく変わることはない。 On the other hand, the main injection P2 is injected near the compression top dead center (TDC) of the engine, and is injected after the temperature in the combustion chamber 6 has sufficiently increased, and the injected fuel undergoes diffusion combustion. It will be. Therefore, the occurrence of the heat release rate peak HBp in the combustion by the main injection P2 is not greatly retarded from before the engine speed is increased, and the heat release rate waveform HB by the main injection P2 is greatly increased by the engine speed increase. It will never change.

このように、エンジン回転数が上昇した場合、プレ噴射Ｐ１の噴射におけるピーク遅れが大きくなるのに対して、メイン噴射Ｐ２によるピーク発生のタイミングは大きく変動することはないので、プレ噴射Ｐ１とメイン噴射Ｐ２による燃焼の熱発生率ピークのピーク間隔（時間間隔）は、エンジン回転数上昇前から変動してしまう。このため、プレ噴射Ｐ１による燃焼の燃焼音とメイン噴射Ｐ２による燃焼の燃焼音は、互いに相殺し合う関係（１／２周期だけずれて、反対位相となる関係）ではなくなってしまうので、燃焼騒音抑制ができなくなってしまう。 As described above, when the engine speed increases, the peak delay in the injection of the pre-injection P1 increases, whereas the peak generation timing of the main injection P2 does not fluctuate greatly. The peak interval (time interval) of the heat release rate peaks of combustion by injection P2 fluctuates from before the engine speed increases. For this reason, the combustion noise of the combustion due to the pre-injection P1 and the combustion noise of the combustion due to the main injection P2 are no longer in a relationship of canceling each other (relationship of being in opposite phase with a shift of 1/2 period), so the combustion noise It becomes uncontrollable.

これに対して、本制御では、プレ噴射Ｐ１とメイン噴射Ｐ２の噴射時期及び噴射量を補正することにより対処する。詳しく説明すると、まず噴射時期の補正として、図１４（Ｃ）に示すように、ベース設定におけるメイン噴射Ｐ２のタイミングを維持しつつ、プレ噴射Ｐ１の噴射時期をベース設定から進角させることにより、プレ噴射Ｐ１による燃焼の熱発生率ピークＨＡｐが現れるタイミングを遅角させ、エンジン回転数上昇前のタイミングに近づける。これにより、プレ噴射Ｐ１とメイン噴射Ｐ２による燃焼の熱発生率ピークのピーク間隔（時間間隔）をエンジン回転数上昇前に近づけて、プレ噴射Ｐ１による燃焼の燃焼音周波数とメイン噴射Ｐ２による燃焼の燃焼音周波数を、互いに相殺し合う関係（１／２周期だけずれて、反対位相となる関係）に戻す。一方、メイン噴射Ｐ２の噴射時期は変更されることはないので、メイン噴射Ｐ２による拡散燃焼は、ベース設定で予定された通りの適切な特性のものとなる。 In this control, this problem is dealt with by correcting the injection timings and injection amounts of the pre-injection P1 and the main injection P2. More specifically, as shown in FIG. 14(C), the injection timing is corrected by advancing the injection timing of the pre-injection P1 from the base setting while maintaining the timing of the main injection P2 at the base setting. The timing at which the heat release rate peak HAp of the combustion by the pre-injection P1 appears is retarded to bring it closer to the timing before the engine speed increase. As a result, the peak interval (time interval) of the heat release rate peaks of the combustion by the pre-injection P1 and the main injection P2 is brought closer to before the engine speed is increased, and the combustion sound frequency of the combustion by the pre-injection P1 and the combustion sound frequency of the combustion by the main injection P2 are Combustion sound frequencies are returned to a relationship in which they cancel each other out (a relationship in which they are shifted by 1/2 period and have opposite phases). On the other hand, since the injection timing of the main injection P2 is not changed, the diffusion combustion by the main injection P2 has appropriate characteristics as planned in the base setting.

このように、本制御では、プレ噴射Ｐ１の噴射時期を進角させる制御を行うが、これだけでは、ピーク遅れが増大した状態が維持されたままであり、プレ噴射Ｐ１による熱発生率ピークＨＡｐの高さは、エンジン回転数上昇前よりも低くなっている。このため、プレ噴射Ｐ１による熱発生率ピークＨＡｐの高さは、メイン噴射Ｐ２による熱発生率ピークＨＢｐの高さよりも低くなってしまい、メイン噴射Ｐ２による燃焼の燃焼音を相殺するには不十分な大きさとなっている。 In this way, in this control, the injection timing of the pre-injection P1 is advanced. The height is lower than before the engine speed increase. Therefore, the height of the heat release rate peak HAp due to the pre-injection P1 becomes lower than the height of the heat release rate peak HBp due to the main injection P2, which is insufficient to offset the combustion noise of the combustion due to the main injection P2. It is a size.

図１６には、エンジン回転数の変化率に対する熱発生率のピーク高さの変化率の関係（アレニウス型予測式で算出される関係）を示す。図１６のグラフｃに示されるように、エンジン回転数が増大すると、熱発生率のピーク高さは小さくなる。 FIG. 16 shows the relationship between the rate of change of the peak height of the heat release rate and the rate of change of the engine speed (relationship calculated by the Arrhenius prediction formula). As shown in graph c of FIG. 16, the peak height of the heat release rate decreases as the engine speed increases.

そこで、本制御では、プレ噴射Ｐ１の噴射時期を進角させる補正に加えて、噴射量についての補正として、プレ噴射Ｐ１の噴射量を所定量だけ増大し、メイン噴射Ｐ２の噴射量をプレ噴射Ｐ１の増大量だけ少なくする補正を行う。この場合、プレ噴射Ｐ１の噴射量の増大量は、この増大量に起因する熱発生率ピークの上昇量がプレ噴射Ｐ１の噴射時期の進角に起因する熱発生率ピークの下降量を超えない範囲で、上記増大量に起因する熱発生率ピークの上昇量がプレ噴射Ｐ１の噴射時期の進角に起因する熱発生率ピークの下降量と略一致するように設定される。 Therefore, in the present control, in addition to the correction to advance the injection timing of the pre-injection P1, the injection amount is corrected by increasing the injection amount of the pre-injection P1 by a predetermined amount and increasing the injection amount of the main injection P2 to the pre-injection. Correction is performed to decrease by the amount of increase in P1. In this case, the amount of increase in the injection amount of the pre-injection P1 does not exceed the amount of decrease in the peak heat release rate due to the advance of the injection timing of the pre-injection P1. Within the range, the amount of increase in the peak heat release rate due to the amount of increase is set so as to substantially match the amount of decrease in the peak heat release rate due to the advance of the injection timing of the pre-injection P1.

このような噴射量の補正により、プレ噴射Ｐ１とメイン噴射Ｐ２の総噴射量を一定に保ちつつ、プレ噴射Ｐ１による熱発生率ピークＨＡｐの高さをメイン噴射Ｐ２による熱発生率ピークＨＢｐの高さに近づけることができる。すなわち、プレ噴射Ｐ１による燃焼の燃焼音の振幅とメイン噴射Ｐ２による燃焼の振幅を近づけることができる。また、プレ噴射Ｐ１の噴射量の増大量が過大となることも防止されるので、熱発生率のピークは、エンジン回転数上昇前よりも高くなり過ぎることはなく、エンジン回転数上昇前の高さに適切に近づけることができる。 By correcting the injection amount in this way, the total injection amount of the pre-injection P1 and the main injection P2 is kept constant, and the height of the heat release rate peak HAp due to the pre-injection P1 is adjusted to the height of the heat release rate peak HBp due to the main injection P2. can get close to. That is, the amplitude of the combustion noise of the combustion by the pre-injection P1 can be made close to the amplitude of the combustion by the main injection P2. Moreover, since the amount of increase in the injection amount of the pre-injection P1 is prevented from becoming excessive, the peak of the heat release rate does not become excessively higher than that before the engine speed increase. can be properly approached.

なお、図１６のグラフｄには、噴射量の変化率に対する熱発生率のピーク高さの変化率の関係（アレニウス型予測式で算出される関係）を示す。図示されるように、噴射量を増大することにより、熱発生率のピーク高さは高くなっていく。 Graph d of FIG. 16 shows the relationship between the rate of change in the injection amount and the rate of change in the peak height of the heat release rate (relationship calculated by the Arrhenius prediction formula). As shown in the figure, the peak height of the heat release rate increases as the injection amount increases.

このように、本制御によれば、エンジン回転数上昇時には、メイン噴射Ｐ２の噴射時期を維持しつつ、プレ噴射Ｐ１の噴射時期を進角させるとともに、プレ噴射Ｐ１の噴射量を所定量増大させ、メイン噴射Ｐ２の噴射量をプレ噴射Ｐ１の増大量だけ減量するようにしているので、エンジン回転数上昇後にも、プレ噴射Ｐ１による燃焼の燃焼音とメイン噴射Ｐ２による燃焼の燃焼音を互いに相殺される関係とでき、燃焼騒音は適切に抑制される。また、プレ噴射Ｐ１とメイン噴射Ｐ２を併せた熱発生率特性を、エンジン回転数上昇前に近づけることができ、熱発生率波形の面積変化を抑制できるので、熱効率の悪化も抑制することができる。 Thus, according to this control, when the engine speed increases, the injection timing of the main injection P2 is maintained while the injection timing of the pre-injection P1 is advanced, and the injection amount of the pre-injection P1 is increased by a predetermined amount. Since the injection amount of the main injection P2 is reduced by the amount increased by the pre-injection P1, even after the engine speed increases, the combustion noise of the pre-injection P1 and the combustion noise of the main injection P2 cancel each other out. It is possible to have a relationship where the combustion noise is appropriately suppressed. In addition, the heat release rate characteristics obtained by combining the pre-injection P1 and the main injection P2 can be made closer to the heat release rate characteristic before the engine speed is increased, and the change in the area of the heat release rate waveform can be suppressed, so the deterioration of the thermal efficiency can be suppressed. .

図１７には、エンジン回転数が増大した場合における制御をタイミングチャートで示す。タイミングチャートに示されるように、本制御は、アクセル踏込量が一定でギア段が変更される結果、エンジン回転数が上昇した場面に実行される。エンジン回転数が上昇すると、プレ噴射の噴射時期が進角される一方で、メイン噴射の時期は維持される。また、プレ噴射の噴射量は所定量Ｄだけ増大され、メイン噴射の噴射量は所定量Ｄと同量だけ減量され、プレ噴射とメイン噴射を合わせた総噴射量は一定に保たれる。 FIG. 17 is a timing chart showing the control when the engine speed increases. As shown in the timing chart, this control is executed when the engine speed increases as a result of changing the gear position while the accelerator depression amount is constant. When the engine speed increases, the injection timing of the pre-injection is advanced, while the timing of the main injection is maintained. Further, the injection amount of the pre-injection is increased by a predetermined amount D, the injection amount of the main injection is decreased by the same amount as the predetermined amount D, and the total injection amount of the pre-injection and the main injection is kept constant.

次に、図１８及び図１９にしたがって、エンジン回転数が減少した場合の制御について説明する。図１８の上段、中段、下段には、それぞれ、ベース設定、エンジン回転数上昇時、エンジン回転数低下時におけるプレ噴射Ｐ１１、中段噴射Ｐ１２及びメイン噴射Ｐ２の噴射タイミングを示している。 Next, control when the engine speed decreases will be described with reference to FIGS. 18 and 19. FIG. The upper, middle, and lower parts of FIG. 18 show the injection timings of the pre-injection P11, the middle injection P12, and the main injection P2 at the base setting, when the engine speed is increasing, and when the engine speed is decreasing, respectively.

なお、本実施形態においては、前段噴射として、プレ噴射Ｐ１１と中段噴射Ｐ１２が実行されるようになっている。中段噴射Ｐ１２は、噴射された燃料がプレ噴射Ｐ１１による燃焼熱で燃焼するものであり、噴射量も少なく、燃焼音に対する影響は小さいものである。したがって、本制御では、プレ噴射Ｐ１１とメイン噴射Ｐ２を制御対象とし、中段噴射Ｐ１２は制御対象としていない（ベース設定から設定変更しない）。 In this embodiment, pre-injection P11 and intermediate injection P12 are performed as the pre-injection. In the intermediate stage injection P12, the injected fuel is burned by the combustion heat of the pre-injection P11, the injection amount is small, and the influence on the combustion noise is small. Therefore, in this control, the pre-injection P11 and the main injection P2 are controlled, and the intermediate injection P12 is not controlled (the setting is not changed from the base setting).

エンジン回転数が低下した場合には、上述のエンジン回転数が増大した場合と正反対の現象が生じることになるので、エンジン回転数増大の場合と正反対の制御が実行されることになる。詳しく説明すると、同一エンジン負荷（燃料噴射量一定）の条件下でエンジン回転数が低下した場合、ベース設定からパラメータを変更しないでプレ噴射Ｐ１１及びメイン噴射Ｐ２が実行されると、プレ噴射Ｐ１１の噴射開始から熱発生率ピークが現れるまでのピーク遅れ（着火遅れ）は、図１５のグラフａの特性からも分かるように、エンジン回転数上昇前よりも短くなる。すなわち、エンジン回転数が低下したときには、プレ噴射Ｐ１１の噴射時に筒内温度の上昇が進行しているので、プレ噴射Ｐ１１で噴射された燃料は、エンジン回転数上昇前よりも早いタイミング（クランク角）で燃焼し、熱発生率ピークも早いタイミング（クランク角）で現れることになる。 When the engine speed decreases, a phenomenon opposite to that when the engine speed increases occurs, so the opposite control to that when the engine speed increases is executed. Specifically, when the engine speed decreases under the same engine load (constant fuel injection amount) condition, if pre-injection P11 and main injection P2 are executed without changing the parameters from the base setting, pre-injection P11 The peak delay (ignition delay) from the start of injection to the appearance of the heat release rate peak becomes shorter than before the engine speed increases, as can be seen from the characteristics of graph a in FIG. That is, when the engine speed decreases, the in-cylinder temperature increases during the pre-injection P11. ), and the heat release rate peak also appears at an early timing (crank angle).

そこで、本制御においては、図１８の下段に示すように、メイン噴射Ｐ２（及び中段噴射Ｐ１２）の噴射時期を維持しつつ、プレ噴射Ｐ１１の噴射時期を遅角させることにより、プレ噴射Ｐ１１による燃焼の熱発生率ピークが現れるタイミングをエンジン回転数低下前に近づける。これにより、プレ噴射Ｐ１１とメイン噴射Ｐ２による燃焼の熱発生率ピークのピーク間隔（時間間隔）をエンジン回転数低下前に近づけて、プレ噴射Ｐ１による燃焼の燃焼とメイン噴射Ｐ２による燃焼の燃焼音を、互いに相殺し合う関係（１／２周期だけずれて、反対位相となる関係）に戻す。 Therefore, in this control, as shown in the lower part of FIG. The timing at which the heat release rate peak of combustion appears is brought closer to before the engine speed decreases. As a result, the peak interval (time interval) of the heat release rate peaks of the combustion by the pre-injection P11 and the main injection P2 is brought close to before the engine speed is lowered, and the combustion sound of the combustion by the pre-injection P1 and the combustion by the main injection P2 is reduced. to cancel each other (relationships that are shifted by 1/2 period and have opposite phases).

また、この場合、プレ噴射Ｐ１１の噴射量を変更しないままであると、図１６のグラフｃの特性からも分かるように、プレ噴射Ｐ１１による熱発生率ピークの高さは高くなってしまう。このため、本制御では、プレ噴射Ｐ１１の噴射量を所定量だけ減少し、メイン噴射Ｐ２の噴射量をこの減少量だけ増大する補正を行う。この場合、プレ噴射Ｐ１の噴射量の減少量は、この減少量に起因する熱発生率ピークの下降量がプレ噴射Ｐ１の噴射時期の遅角に起因する熱発生率ピークの上昇量を超えない範囲で、上記減少量に起因する熱発生率ピークの下降量がプレ噴射Ｐ１の噴射時期の遅角に起因する熱発生率ピークの上昇量と略一致するように設定される。 Further, in this case, if the injection amount of the pre-injection P11 is left unchanged, the height of the peak of the heat release rate due to the pre-injection P11 will increase, as can be seen from the characteristics of the graph c in FIG. Therefore, in this control, the injection amount of the pre-injection P11 is decreased by a predetermined amount, and the injection amount of the main injection P2 is increased by this decreased amount. In this case, the decrease amount of the injection amount of the pre-injection P1 does not exceed the increase amount of the heat release rate peak due to the retardation of the injection timing of the pre-injection P1. Within the range, the amount of decrease in the peak heat release rate due to the amount of decrease is set to approximately match the amount of increase in the peak heat release rate due to the retardation of the injection timing of the pre-injection P1.

これにより、プレ噴射Ｐ１１とメイン噴射Ｐ２の総噴射量を一定に保ちつつ、プレ噴射Ｐ１１による熱発生率ピークの高さを低くし（図１６のグラフｄ参照）、プレ噴射Ｐ１１による熱発生率ピークの高さを、メイン噴射Ｐ２による熱発生率ピークの高さに近づけることができる。また、プレ噴射Ｐ１の噴射量の減少量が過大となることも防止されるので、熱発生率のピークは、エンジン回転数上昇前よりも低くなり過ぎることはなく、エンジン回転数上昇前の高さに適切に近づけることができる。 As a result, while keeping the total injection amount of the pre-injection P11 and the main injection P2 constant, the height of the heat release rate peak due to the pre-injection P11 is lowered (see graph d in FIG. 16), and the heat release rate due to the pre-injection P11 The height of the peak can be brought close to the height of the heat release rate peak due to the main injection P2. In addition, since the reduction amount of the injection amount of the pre-injection P1 is prevented from becoming excessive, the peak of the heat release rate does not become too much lower than before the engine speed increase and can be properly approached.

以上のような制御により、エンジン回転数低下時においても、プレ噴射Ｐ１１とメイン噴射Ｐ２による燃焼の熱発生率は、ピーク間隔とピーク高さが最適に調整されるので、プレ噴射Ｐ１１による燃焼の燃焼音とメイン噴射Ｐ２による燃焼の燃焼音は互いに相殺され、燃焼騒音は適切に抑制される。また、プレ噴射Ｐ１１とメイン噴射Ｐ２を併せた熱発生率特性をエンジン回転数上昇前に近づけることができるので、熱効率の悪化も抑制することができる。 With the above control, even when the engine speed is low, the heat release rate of the combustion by the pre-injection P11 and the main injection P2 is optimally adjusted for the peak intervals and peak heights. The combustion noise and the combustion noise of the main injection P2 cancel each other out, and the combustion noise is appropriately suppressed. Moreover, since the heat release rate characteristics of the pre-injection P11 and the main injection P2 together can be made close to those before the engine speed increase, deterioration of thermal efficiency can be suppressed.

図１９には、エンジン回転数が低下した場合における制御をタイミングチャートで示す。タイミングチャートに示されるように、本制御は、アクセル踏込量が一定でギア段が変更される結果、エンジン回転数が低下した場面に実行される。エンジン回転数が低下すると、メイン噴射の噴射時期は維持される一方で、プレ噴射の噴射開始時期は遅角するように変更される。また、プレ噴射の噴射量は所定量Ｄだけ減量される一方、メイン噴射の噴射量は所定量Ｄと同量だけ増量される。 FIG. 19 is a timing chart showing the control when the engine speed decreases. As shown in the timing chart, this control is executed when the engine speed decreases as a result of changing the gear stage while the accelerator depression amount is constant. When the engine speed decreases, the injection start timing of the pre-injection is retarded while the injection timing of the main injection is maintained. Further, the injection amount of the pre-injection is decreased by a predetermined amount D, while the injection amount of the main injection is increased by the same amount as the predetermined amount D.

次に、図２０にしたがって、エンジン回転数増大時の制御において、算出されたプレ噴射Ｐ１１の進角量が所定の進角限界（進角限界クランク角度）を超えてしまう場合の制御を説明する。ここで、進角限界は、筒内温度が十分に上昇していない段階での噴射を防止するために設定されているもので、進角限界を超えたタイミングで噴射がなされると、噴射された燃料がシリンダの壁面に付着してしまう虞がある。このため、本制御においては、プレ噴射Ｐ１１を複数に分割することにより、１回の噴射量を少なくし、噴射された燃料がシリンダの壁面に付着してしまう虞を低減するようにしている。 Next, with reference to FIG. 20, the control when the calculated advance amount of the pre-injection P11 exceeds a predetermined advance limit (advance limit crank angle) in the control when the engine speed is increased will be described. . Here, the advance limit is set in order to prevent injection at a stage when the temperature inside the cylinder has not risen sufficiently. There is a risk that the fuel that has accumulated may adhere to the wall surface of the cylinder. Therefore, in this control, the pre-injection P11 is divided into a plurality of parts to reduce the amount of injection per injection, thereby reducing the risk of the injected fuel adhering to the wall surface of the cylinder.

図２０に示す実施形態では、上段に示すベース設定の状態からエンジン回転数が増大した場合に、中段に示すように、プレ噴射Ｐ１１の噴射時期の適正化のために算出された噴射開始時期の計算値が進角限界を超えてしまうときには、下段に示すように、プレ噴射Ｐ１１を２つのプレ噴射Ｐ１１１とＰ１１２に分割して噴射する。なお、この場合、分割された１段目のプレ噴射Ｐ１１１の噴射は、ちょうど進角限界のタイミングで開始され、２段目のプレ噴射Ｐ１１２は、プレ噴射Ｐ１１１に引き続いて実行されるようになっている。 In the embodiment shown in FIG. 20, when the engine speed increases from the state of the base setting shown in the upper part, the injection start timing calculated for optimizing the injection timing of the pre-injection P11 is changed as shown in the middle part. When the calculated value exceeds the advance limit, the pre-injection P11 is divided into two pre-injections P111 and P112 and injected as shown in the lower part. In this case, the divided first-stage pre-injection P111 is started just at the timing of the advance angle limit, and the second-stage pre-injection P112 is executed following pre-injection P111. ing.

このように、図２０に示す実施形態では、プレ噴射を複数に分割した後も進角限界を変更せず、１段目のプレ噴射Ｐ１１１の噴射開始時期を、この進角限界に合わせているが、本発明はこのような形態に限られない。例えば、プレ噴射を複数に分割した場合には進角限界も補正して（例えば、進角限界を補正前よりも進角させて）、分割されたプレ噴射の噴射開始時期を、補正された進角限界に一致させるようにしてもよい。 As described above, in the embodiment shown in FIG. 20, the advance angle limit is not changed even after the pre-injection is divided into a plurality of parts, and the injection start timing of the first-stage pre-injection P111 is adjusted to this advance angle limit. However, the present invention is not limited to such a form. For example, when the pre-injection is divided into a plurality of parts, the advance limit is also corrected (for example, the advance limit is advanced more than before correction), and the injection start timing of the divided pre-injections is adjusted to the corrected injection start timing. It may be made to match the advance angle limit.

［制御フロー］
図２１は、プロセッサ７０の燃料噴射制御部７１（図７）による燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。燃料噴射制御においては、まずステップＳ１において、燃料噴射制御部７１が、図７に示す各センサＳＮ１～ＳＮ１２や他のセンサ（筒内圧センサ等）から、車両の運転領域（エンジン本体１の運転状態）に関する情報、及び上記の燃焼環境要因となる環境情報を取得する。 [Control flow]
FIG. 21 is a flowchart showing an example of fuel injection control by the fuel injection control section 71 (FIG. 7) of the processor 70. As shown in FIG. In the fuel injection control, first in step S1, the fuel injection control unit 71 detects the operating range of the vehicle (the operating state of the engine body 1) from the sensors SN1 to SN12 shown in FIG. ), and environmental information that is the above-mentioned combustion environment factor.

続くステップＳ２においては、運転状態判定部７２が、ステップＳ１で取得した運転領域に関する情報より、現状の運転領域が予混合圧縮着火燃焼を実行させるＰＣＩ領域に該当するか否かを判定する。この判定によりＰＣＩ領域に該当しない場合には、ステップＳ３に進み、燃料噴射制御部７１は、ＰＣＩ領域以外の運転領域について予め設定された他の燃焼制御を実行する。すなわち、噴射パターン選択部７３は、他の燃焼制御用の燃料噴射パターンを設定する。 In subsequent step S2, the operating state determination unit 72 determines whether or not the current operating range corresponds to the PCI range in which homogeneous charge compression ignition combustion is performed, based on the information regarding the operating range obtained in step S1. If it is determined that the operating range does not fall within the PCI range, the process proceeds to step S3, and the fuel injection control unit 71 executes another combustion control preset for an operating range other than the PCI range. That is, the injection pattern selector 73 sets another fuel injection pattern for combustion control.

一方、ステップＳ２の判定によりＰＣＩ領域に該当する場合には、ステップＳ４に進み、噴射パターン選択部７３は、図５に例示したような、プレ噴射Ｐ１（前段噴射）及びメイン噴射Ｐ２（後段噴射）を含む分割噴射パターンを設定する。続くステップＳ５においては、噴射設定部７４が、例えば図８（Ａ）に例示したような目標熱発生率特性Ｈｓを達成できるよう、プレ噴射Ｐ１及びメイン噴射Ｐ２の燃料噴射量と燃料噴射タイミング（結果としての着火タイミング）のベース設定を決定する。続くステップＳ６においては、ステップＳ１で取得された各種情報（燃焼環境要因）に応じて、補正部７６がベース設定を補正する。 On the other hand, if it is determined in step S2 that the PCI region is present, the process proceeds to step S4, and the injection pattern selector 73 selects pre-injection P1 (pre-injection) and main injection P2 (post-injection) as illustrated in FIG. ) to set the split injection pattern. In subsequent step S5, the injection setting unit 74 sets the fuel injection amount and the fuel injection timing ( determine the base setting for the resulting ignition timing). In subsequent step S6, the correction unit 76 corrects the base setting according to the various information (combustion environment factors) acquired in step S1.

図２２には、燃料噴射制御において、エンジン回転数が変動した場合における制御の一例をフローチャートで示す。なお、図２２に示される制御は、図２０のフローチャートのステップＳ６における制御（補正部７６によるベース設定の補正）の１つとして実行されるものである。 FIG. 22 is a flow chart showing an example of fuel injection control when the engine speed fluctuates. Note that the control shown in FIG. 22 is executed as one of the controls (correction of the base setting by the correction unit 76) in step S6 of the flowchart of FIG.

本制御においては、まずステップＳ１１において、エンジン回転数が取得される（クランク角センサＳＮ１の検出値に基づいて算出される）。続くステップＳ１２においては、エンジン回転数が上昇したか否かの判定がなされ、エンジン回転数が上昇した場合には、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３においては、検出されたエンジン回転数の上昇を予測式（図１２及び図１３に示したアレニウス型予測式）に適用して、プレ噴射Ｐ１による燃焼の熱発生率のピーク発生タイミングの遅角量とピーク高さの変動（低下量）を把握する。 In this control, first, in step S11, the engine speed is acquired (calculated based on the detected value of the crank angle sensor SN1). In subsequent step S12, it is determined whether or not the engine speed has increased, and when the engine speed has increased, the process proceeds to step S13. In step S13, the detected increase in engine speed is applied to a prediction formula (the Arrhenius prediction formula shown in FIGS. 12 and 13) to delay the peak occurrence timing of the heat release rate of combustion by pre-injection P1. Grasping the change (decrease amount) of the angular amount and peak height.

続くステップＳ１４では、ステップＳ１３での算出結果に基づいて、プレ噴射Ｐ１による熱発生率ピークの発生時期を適正化するためのプレ噴射開始時期の進角量を算出する。続くステップＳ１５においては、ステップＳ１４で算出されたプレ噴射Ｐ１の噴射開始時期の算出値が進角限界を超えるか否かの判定がなされ、進角限界を超えない場合には、ステップＳ１７に進む。一方、プレ噴射開始時期が進角限界を超えた場合には、ステップＳ１６において、プレ噴射を複数に分割する処理を行って、ステップＳ１７に進む。 In subsequent step S14, an advance amount of the pre-injection start timing is calculated for optimizing the occurrence timing of the heat release rate peak due to pre-injection P1 based on the calculation result in step S13. In the following step S15, it is determined whether or not the calculated value of the injection start timing of the pre-injection P1 calculated in step S14 exceeds the advance limit. If not, the process proceeds to step S17. . On the other hand, when the pre-injection start timing exceeds the advance angle limit, in step S16, a process of dividing the pre-injection into a plurality of parts is performed, and the process proceeds to step S17.

ステップＳ１７においては、ステップＳ１４で算出された進角量に基づいて、プレ噴射Ｐ１の噴射開始時期を進角させる補正を行う。続くステップＳ１８においては、予測式により把握された熱変動率特性を適正化するように、プレ噴射の噴射量を増量し、メイン噴射の噴射量をプレ噴射量の増量分だけ減量する補正を行って、処理を終了する。 In step S17, correction is performed to advance the injection start timing of the pre-injection P1 based on the advance amount calculated in step S14. In the subsequent step S18, the injection amount of the pre-injection is increased and the injection amount of the main injection is decreased by the increase in the pre-injection amount so as to optimize the thermal fluctuation rate characteristics ascertained by the prediction formula. to end the process.

一方、ステップＳ１２において、エンジン回転数が上昇していないと判定された場合には、ステップＳ１９に進み、エンジン回転数が低下したか否かの判定がなされる。ステップＳ１９の判定で、エンジン回転数が低下していない場合には、エンジン回転数の変動なしとして、処理を終了する。 On the other hand, if it is determined in step S12 that the engine speed has not increased, the process advances to step S19 to determine whether or not the engine speed has decreased. If it is determined in step S19 that the engine speed has not decreased, it is determined that there is no change in the engine speed, and the process ends.

ステップＳ１９において、エンジン回転数が低下したと判定された場合には、ステップＳ２０に進み、検出されたエンジン回転数の低下を予測式（図１２及び図１３に示したアレニウス型予測式）に適用して、各噴射（特にプレ噴射Ｐ１）による燃焼の熱発生率のピーク発生タイミングの進角量とピーク高さの変動（上昇量）を把握する。続くステップＳ２１では、ステップＳ２０での算出結果に基づいて、プレ噴射Ｐ１による熱発生率ピークの発生時期を適正化するためのプレ噴射開始時期の遅角量を算出する。 If it is determined in step S19 that the engine speed has decreased, the process proceeds to step S20, and the detected decrease in engine speed is applied to the prediction formula (the Arrhenius prediction formula shown in FIGS. 12 and 13). Then, the amount of advance of the peak occurrence timing of the heat release rate of combustion by each injection (especially the pre-injection P1) and the variation (increase amount) of the peak height are grasped. In the following step S21, a retardation amount of the pre-injection start timing is calculated based on the calculation result in step S20 for optimizing the occurrence timing of the heat release rate peak due to the pre-injection P1.

続くステップＳ２２においては、ステップＳ１９で算出された遅角量に基づいて、プレ噴射Ｐ１の噴射開始時期を遅角させる補正する。続くステップＳ２２においては、予測式により把握された熱変動率特性を適正化するように、プレ噴射の噴射量を減量し、メイン噴射の噴射量をプレ噴射量の減量分だけ増量する補正を行い、処理を終了する。 In the following step S22, the injection start timing of the pre-injection P1 is retarded and corrected based on the retardation amount calculated in step S19. In the subsequent step S22, the injection amount of the pre-injection is reduced and the injection amount of the main injection is increased by the amount of the decrease in the pre-injection amount so as to optimize the thermal fluctuation rate characteristics ascertained by the prediction formula. , terminate the process.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲において適宜の変更が可能である。例えば、図２０に示した制御においては、プレ噴射Ｐ１を２個のプレ噴射（プレ噴射Ｐ１１１、Ｐ１１２）に分割したが、本発明はこのような形態に限られるものではなく、プレ噴射Ｐ１を３個以上のプレ噴射に分割するようにしてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate within the scope of the claims. For example, in the control shown in FIG. 20, the pre-injection P1 is divided into two pre-injections (pre-injections P111 and P112), but the present invention is not limited to such a form. It may be divided into three or more pre-injections.

１ エンジン本体
２ シリンダ
５ ピストン
５０ 冠面
５Ｃ キャビティ
５１ 第１キャビティ部
５１２ 第１底部
５２ 第２キャビティ部
５２２ 第２底部
５２５ 立ち壁領域
５３ 連結部
６ 燃焼室
１５ インジェクタ（燃料噴射弁）
７０ プロセッサ（ディーゼルエンジンの燃料噴射制御装置）
７１ 燃料噴射制御部（分割噴射制御部、設定部、予測部、補正部）
７２ 運転状態判定部
７３ 噴射パターン選択部（分割噴射制御部）
７４ 噴射設定部（設定部）
７５ 予測部
７６ 補正部
７７ 記憶部
Ｐ１ プレ噴射（前段噴射）
Ｐ２ メイン噴射（後段噴射）
Ｈ 熱発生率特性
Ｈｓ 目標熱発生率特性
Ｈｐ 予測熱発生率特性
ＨＡｐ 第１ピーク
ＨＢｐ 第２ピーク Reference Signs List 1 engine body 2 cylinder 5 piston 50 crown 5C cavity 51 first cavity portion 512 first bottom portion 52 second cavity portion 522 second bottom portion 525 standing wall region 53 connecting portion 6 combustion chamber 15 injector (fuel injection valve)
70 processor (fuel injection control device for diesel engine)
71 fuel injection control unit (split injection control unit, setting unit, prediction unit, correction unit)
72 Operating state determination unit 73 Injection pattern selection unit (split injection control unit)
74 injection setting unit (setting unit)
75 prediction unit 76 correction unit 77 storage unit P1 pre-injection (pre-stage injection)
P2 Main injection (post-stage injection)
H Heat release rate characteristic Hs Target heat release rate characteristic Hp Predicted heat release rate characteristic HAp 1st peak HBp 2nd peak

Claims (3)

燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、
前記圧縮着火エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と
を備え、
前記噴射制御部は、
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第１ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第２ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、
前記プレ噴射の噴射開始から前記プレ噴射による燃焼室内の熱発生率のピーク発生までのピーク遅れの前記エンジン回転数の変動に起因する変動を算出する噴射時期変動演算手段と、
燃料噴射量一定の条件下において前記エンジン回転数の増大が検出された場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から進角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から増大させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の増大量だけ減少させる設定補正手段と
を備え、
前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射量の増大量は、当該増大量に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第１ピークの上昇量が、前記プレ噴射の噴射時期の進角に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第１ピークの下降量を超えないように設定される エンジンの制御装置。 In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is performed,
pre-injection that is performed on the advanced side of the compression top dead center of the compression ignition engine; a fuel injector for injecting an injection into the combustion chamber;
engine speed acquisition means for acquiring the engine speed of the compression ignition engine;
an injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit;
with
The injection control unit is
The interval between the first peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. base setting determination means for determining base settings of the injection timing and injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of each fuel cancel each other out;
injection timing variation calculation means for calculating variation due to the variation in the engine speed of the peak delay from the start of the pre-injection to the occurrence of the peak of the heat release rate in the combustion chamber due to the pre-injection;
When an increase in the engine speed is detected under the condition that the fuel injection amount is constant, the injection start timing of the pre-injection is set by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. The base setting is changed to the advance side according to the calculation result, the injection amount of the pre-injection is increased from the base setting, and the injection amount of the main injection is decreased by the increased amount of the pre-injection. corrective means and
equippede,
The amount of increase in the injection amount of the pre-injection by the setting correction means is such that the amount of increase in the first peak of the heat release rate due to the pre-injection caused by the increase amount is caused by the advancement of the injection timing of the pre-injection. is set so as not to exceed the amount of decrease of the first peak of the heat release rate due to the pre-injection. Engine controller. 燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、 In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is performed,
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、 pre-injection that is performed on the advanced side of the compression top dead center of the compression ignition engine; a fuel injector for injecting injection into the combustion chamber;
前記圧縮着火エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、 engine speed acquisition means for acquiring the engine speed of the compression ignition engine;
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と an injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit;
を備え、with
前記噴射制御部は、 The injection control unit is
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第１ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第２ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、 The interval between the first peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. base setting determination means for determining base settings of the injection timing and injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of each fuel cancel each other out;
前記プレ噴射の噴射開始から前記プレ噴射による燃焼室内の熱発生率のピーク発生までのピーク遅れの前記エンジン回転数の変動に起因する変動を算出する噴射時期変動演算手段と、 injection timing variation calculation means for calculating variation due to the variation in the engine speed of the peak delay from the start of the pre-injection to the occurrence of the peak of the heat release rate in the combustion chamber due to the pre-injection;
燃料噴射量一定の条件下において前記エンジン回転数の増大が検出された場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から進角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から増大させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の増大量だけ減少させる設定補正手段と When an increase in the engine speed is detected under the condition that the fuel injection amount is constant, the injection start timing of the pre-injection is set by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. The base setting is changed to the advance side according to the calculation result, the injection amount of the pre-injection is increased from the base setting, and the injection amount of the main injection is decreased by the increased amount of the pre-injection. corrective means and
を備え、with
前記設定補正手段により設定される前記プレ噴射の噴射開始時期が所定の進角限界を超える場合には、前記プレ噴射を、前記進角限界と前記メイン噴射の噴射時期の間に実行される複数のプレ噴射に分割して実行するエンジンの制御装置。 When the injection start timing of the pre-injection set by the setting correction means exceeds a predetermined advance limit, the pre-injection is executed between the advance limit and the injection timing of the main injection. Engine control device that divides and executes pre-injection. 燃焼室内への燃料の多段噴射が実行される圧縮着火エンジンに備えられるエンジンの制御装置において、
前記圧縮着火エンジンの圧縮上死点よりも進角側で実行されるプレ噴射と、前記プレ噴射よりも遅角側において該プレ噴射により噴射された燃料の燃焼中に燃料噴射が実行されるメイン噴射を前記燃焼室内に噴射する燃料噴射部と、
前記圧縮着火エンジンのエンジン回転数を取得するエンジン回転数取得手段と、
前記燃料噴射部により実行される各噴射の噴射時期と噴射量を制御する噴射制御部と
を備え、
前記噴射制御部は、
前記プレ噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第１ピークと前記メイン噴射により噴射された燃料の燃焼に起因した熱発生率の第２ピークの間隔が前記プレ噴射およびメイン噴射の各燃料の燃焼により生じる圧力波が互いに打ち消し合う間隔となるように、各噴射の噴射時期と噴射量のベース設定を決定するベース設定決定手段と、
前記プレ噴射の噴射開始から前記プレ噴射による燃焼室内の熱発生率のピーク発生までのピーク遅れの前記エンジン回転数の変動に起因する変動を算出する噴射時期変動演算手段と、
燃料噴射量一定の条件下において前記エンジン回転数の低下が検出された場合、前記メイン噴射の噴射時期を前記ベース設定に維持しつつ、前記プレ噴射の噴射開始時期を前記噴射時期変動演算手段による演算結果にしたがって前記ベース設定から遅角側に変更するとともに、前記プレ噴射の噴射量を前記ベース設定から減少させ、前記メイン噴射の噴射量を前記プレ噴射の噴射量の減少量だけ増大させる設定補正手段と
を備え、
前記設定補正手段による前記プレ噴射の噴射量の減少量は、当該減少量に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第１ピークの下降量が、前記プレ噴射の噴射時期の遅角に起因する前記プレ噴射による熱発生率の前記第１ピークの上昇量を超えないように設定される エンジンの制御装置。 In an engine control device provided in a compression ignition engine in which multi-stage injection of fuel into a combustion chamber is performed,
pre-injection that is executed on the advance side of the compression top dead center of the compression ignition engine; a fuel injector for injecting an injection into the combustion chamber;
engine speed acquisition means for acquiring the engine speed of the compression ignition engine;
an injection control unit that controls the injection timing and injection amount of each injection executed by the fuel injection unit;
with
The injection control unit is
The interval between the first peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the pre-injection and the second peak of the heat release rate due to the combustion of the fuel injected by the main injection is the pre-injection and the main injection. base setting determination means for determining base settings of the injection timing and injection amount of each injection so that the pressure waves generated by the combustion of each fuel cancel each other out;
injection timing variation calculation means for calculating variation due to the variation in the engine speed of the peak delay from the start of the pre-injection to the occurrence of the peak of the heat release rate in the combustion chamber due to the pre-injection;
When a decrease in the engine speed is detected under the condition that the fuel injection amount is constant, the injection start timing of the pre-injection is set by the injection timing variation calculation means while maintaining the injection timing of the main injection at the base setting. In accordance with the calculation result, the base setting is changed to the retarded side, the injection amount of the pre-injection is decreased from the base setting, and the injection amount of the main injection is increased by the amount of decrease in the injection amount of the pre-injection. corrective means and
equippede,
The decrease amount of the injection amount of the pre-injection by the setting correction means is caused by the retardation of the injection timing of the pre-injection. is set so as not to exceed the amount of increase of the first peak of the heat release rate due to the pre-injection Engine controller.
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