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JP2010127175A - Combustion control device of diesel engine - Google Patents

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JP2010127175A
JP2010127175A JP2008302394A JP2008302394A JP2010127175A JP 2010127175 A JP2010127175 A JP 2010127175A JP 2008302394 A JP2008302394 A JP 2008302394A JP 2008302394 A JP2008302394 A JP 2008302394A JP 2010127175 A JP2010127175 A JP 2010127175A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
ratio
mfb
fuel injection
diesel engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2008302394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumitaka Komatsu
文隆 小松
Yoshiki Tanabe
圭樹 田邊
Keiichi Akao
圭一 赤尾
Shinji Nakayama
真治 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Original Assignee
Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp filed Critical Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority to JP2008302394A priority Critical patent/JP2010127175A/en
Publication of JP2010127175A publication Critical patent/JP2010127175A/en
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a combustion control device of a diesel engine capable of improving exhaust gas performance, by performing combustion control based on a proper combustion rate corresponding to an operation state. <P>SOLUTION: When the operation state of an engine is transitional operation or a combustion state is ordinary diesel combustion and an after-burning determining period is larger than an after-burning allowable threshold value, reference MFB is set to the reference MFB latter period (S4), and when the combustion state is premixed combustion or the ordinary diesel combustion and the after-burning determining period is the after-burning allowable threshold value or less, the reference MFB is set to the reference MFB first period (S6), and the combustion control is performed based on an MFB angle. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置に係り、詳しくは燃焼割合に基づき燃焼を制御する技術に関する。   The present invention relates to a combustion control device for a diesel engine, and more particularly to a technique for controlling combustion based on a combustion ratio.

近年、エンジンの燃焼室に筒内圧センサを設けて筒内圧を検出し、その筒内圧から算出される燃焼状態に基づいて、エンジンの運転状態を制御する方法が知られている。
例えば、筒内圧センサにより検出される筒内圧に基づき、クランク角度に応じた筒内の熱発生率を求め、当該熱発生率の積算から燃焼割合(MFB:Mass Fraction of Burnt Fuel)を算出して、所定の燃焼割合のときに所定のクランク角度となるよう点火時期を制御するエンジン(内燃機関)の制御装置がある(特許文献1参照)。
特開2006−220139号公報
In recent years, a method is known in which an in-cylinder pressure sensor is provided in a combustion chamber of an engine to detect the in-cylinder pressure, and an engine operating state is controlled based on a combustion state calculated from the in-cylinder pressure.
For example, based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor, the heat generation rate in the cylinder corresponding to the crank angle is obtained, and the combustion rate (MFB: Mass Fraction of Burnt Fuel) is calculated from the integration of the heat generation rate. There is a control device for an engine (internal combustion engine) that controls ignition timing so that a predetermined crank angle is obtained at a predetermined combustion rate (see Patent Document 1).
JP 2006-220139 A

上記特許文献1に開示された技術は、実施例において所定の燃焼割合を50%として、当該燃焼割合50%のときのクランク角を基準のクランク角度(CA50)として点火時期を制御している。
当該特許文献1や、燃焼割合に基づく燃焼制御を行うエンジンでは、所定の燃焼割合を50%に設定しているのが一般的である。点火プラグによる点火により自由に燃焼開始時期を制御可能なガソリンエンジンであれば、燃焼割合50%として点火時期をすることで意図する燃焼を生起させることができる。
The technique disclosed in Patent Document 1 controls the ignition timing with a predetermined combustion rate of 50% in the embodiment and a crank angle at the combustion rate of 50% as a reference crank angle (CA50).
In Patent Document 1 and an engine that performs combustion control based on a combustion ratio, a predetermined combustion ratio is generally set to 50%. If the gasoline engine can freely control the combustion start timing by ignition with the spark plug, the intended combustion can be caused by setting the ignition timing at a combustion ratio of 50%.

しかしながら、点火プラグ等を有さず自発着火により燃焼が開始されるディーゼルエンジンでは、燃焼開始時期が制御できず、必ずしも意図する燃焼を生起できるものではない。
一般的なディーゼル燃焼では、燃料噴射してから自発着火するまでに予め燃料と空気が混合される予混合燃焼期間と、燃料噴射直後から燃焼が生起される拡散燃焼期間が組み合わされた燃焼である。またディーゼルエンジンでは、低負荷低回転数領域では排ガス性能の向上を図り、予混合燃焼のみで運転される予混合燃焼モード等がある。
However, in a diesel engine that does not have a spark plug or the like and combustion is started by spontaneous ignition, the combustion start timing cannot be controlled, and the intended combustion cannot necessarily occur.
In general diesel combustion, combustion is a combination of a premixed combustion period in which fuel and air are mixed in advance from fuel injection to spontaneous ignition and a diffusion combustion period in which combustion occurs immediately after fuel injection. . Diesel engines also have a premixed combustion mode in which the exhaust gas performance is improved in a low-load and low-speed range, and the engine is operated only by premixed combustion.

このように、ディーゼルエンジンではエンジンの運転状態に応じて燃焼が異なり、例えば同じ燃焼割合50%でも、そのときのクランク角度(実MFB角度)は大きく変動する。
このように変動の大きいMFB角度に基づき燃焼制御を行えば燃焼は不安定となり、スモーク等が発生する等して排気性能が低下するという問題がある。
Thus, in a diesel engine, combustion differs depending on the operating state of the engine. For example, even at the same combustion rate of 50%, the crank angle (actual MFB angle) at that time varies greatly.
If the combustion control is performed based on the MFB angle having a large variation in this way, the combustion becomes unstable, and there is a problem that the exhaust performance deteriorates due to the generation of smoke or the like.

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、運転状態に応じた適切な燃焼割合に基づく燃焼制御を行うことで、排ガス性能を向上させることのできるディーゼルエンジンの燃焼制御装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems, and the object of the present invention is to improve the exhaust gas performance by performing combustion control based on an appropriate combustion ratio according to the operation state. It is to provide a combustion control device for a diesel engine.

上記した目的を達成するために、請求項1のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、ディーゼルエンジンの筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、前記筒内圧検出手段により検出される筒内圧に基づき燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、前記燃焼割合算出手段により算出される燃焼割合に基づき、参照とする所定の燃焼割合のときの所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する燃焼制御手段とを備えたディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、前記燃焼制御手段は、燃焼状態に応じて前記参照とする所定の燃焼割合を切り替え、該切り替え後の燃焼割合に対応した所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴としている。   In order to achieve the above object, in the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 1, combustion is performed based on in-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the diesel engine, and in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means. Combustion ratio calculating means for calculating a ratio, and combustion control for adjusting the fuel injection timing so that a predetermined target crank angle is obtained at a predetermined reference combustion ratio based on the combustion ratio calculated by the combustion ratio calculating means A combustion control apparatus for a diesel engine comprising: a predetermined target crank corresponding to the combustion ratio after the switching; It is characterized in that the fuel injection timing is adjusted so as to be an angle.

請求項2のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項1において、前記燃焼制御手段は、燃焼が、予混合燃焼のみでの燃焼であるか、予混合燃焼のみでなく拡散燃焼が生じる通常ディーゼル燃焼であるかを判定する燃焼状態判定手段を有し、第1の燃焼割合に対応する第1の目標クランク角度、及び該第1の燃焼割合よりも高い燃焼割合である第2の燃焼割合に対応する第2の目標クランク角度が設定されており、前記燃焼状態判定手段により燃焼が予混合燃焼のみと判定された場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第1の燃焼割合に切り替え、該第1の燃焼割合のときの前記第1の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整し、前記燃焼状態判定手段により燃焼が通常ディーゼル燃焼であると判定された場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第2の燃焼割合に切り替え、該第2の燃焼割合のときの前記第2の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴としている。   According to a combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 2, in the combustion control means according to claim 1, the combustion control means is a normal diesel combustion in which combustion is combustion only by premixed combustion or diffusion combustion is generated not only by premixed combustion. A combustion state determination means for determining whether the combustion ratio is equal to the first target crank angle corresponding to the first combustion ratio and the second combustion ratio that is a combustion ratio higher than the first combustion ratio A second target crank angle is set, and when the combustion state determining means determines that the combustion is only premixed combustion, the predetermined combustion ratio to be referred to is switched to the first combustion ratio, When the fuel injection timing is adjusted so as to be the first target crank angle at the first combustion ratio, and the combustion state determining means determines that the combustion is normal diesel combustion, Switching a predetermined combustion ratio to irradiation in the second combustion rate, it is characterized in that adjusting the fuel injection timing so as to be the second target crank angle when the combustion rate of the second.

請求項3のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項2において、前記燃焼制御手段は、前記通常ディーゼル燃焼の後燃え期間に相当する後燃え判定期間を算出する後燃え判定期間算出手段を有し、前記燃焼状態判定手段により燃焼が通常ディーゼル燃焼であると判定された場合であり、前記後燃え判定期間が所定の閾値以下である場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第1の燃焼割合に切り替え、該第1の燃焼割合のときの前記第1の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for a diesel engine according to the second aspect, wherein the combustion control means includes a post-burn determination period calculating means for calculating a post-burn determination period corresponding to a post-burn period of the normal diesel combustion. When the combustion state determining means determines that the combustion is normal diesel combustion, and when the afterburn determination period is equal to or less than a predetermined threshold, the predetermined combustion ratio to be referred to is set as the first combustion ratio. The fuel injection timing is adjusted so as to be the first target crank angle at the first combustion ratio by switching to the combustion ratio.

請求項4のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項3において、前記後燃え判定期間は、燃料噴射終了時点から燃焼終了時点までの期間であることを特徴とする。
請求項5のディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、請求項1から4のいずれかにおいて、前記燃焼制御手段は、前記ディーゼルエンジンの運転状態が過渡運転状態である場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第2の燃焼割合に切り替え、該第2の燃焼割合のときの前記第2の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the diesel engine combustion control apparatus according to the third aspect, wherein the afterburn determination period is a period from the end of fuel injection to the end of combustion.
6. The diesel engine combustion control apparatus according to claim 5, wherein, in any one of claims 1 to 4, the combustion control means is configured to perform the predetermined combustion as the reference when the operation state of the diesel engine is a transient operation state. The ratio is switched to the second combustion ratio, and the fuel injection timing is adjusted so as to be the second target crank angle at the second combustion ratio.

上記手段を用いる本発明の請求項1のディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、筒内圧から算出される燃焼割合に応じて燃料噴射時期を制御するディーゼルエンジンにおいて、参照とする所定の燃焼割合を燃焼状態に応じて切り替え、当該切り替え後の燃焼割合のとき、当該燃焼割合に対応した所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する。   According to the diesel engine combustion control apparatus of the present invention using the above means, in the diesel engine that controls the fuel injection timing according to the combustion ratio calculated from the in-cylinder pressure, the predetermined combustion ratio to be referred to is set. The fuel injection timing is adjusted so that a predetermined target crank angle corresponding to the combustion ratio is obtained when the combustion ratio is switched after the switching.

このように、参照する燃焼割合を燃焼状態に応じて切り替えることで、燃焼開始時期を制御できずエンジンの運転状態に応じて燃焼状態が大きく異なるディーゼルエンジンにおいても、燃焼状態に適した燃焼制御を行うことができる。
これにより、様々な運転状態に対して安定した燃焼を生起させることができ、排ガス性能を向上させることができる。
In this way, by switching the combustion ratio to be referenced according to the combustion state, even in a diesel engine whose combustion start time cannot be controlled and the combustion state varies greatly depending on the operating state of the engine, combustion control suitable for the combustion state is performed. It can be carried out.
Thereby, the stable combustion can be caused with respect to various operation states, and the exhaust gas performance can be improved.

請求項2に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、燃焼が予混同燃焼のみである場合は比較的低い燃焼割合である第1の燃焼割合に対応する第1の目標クランク角度に基づき燃料噴射時期を調整し、燃焼が予混合燃焼のみでない通常ディーゼル燃焼である場合は比較的高い燃焼割合である第2の燃焼割合に対応する第2の目標クランク角度に基づき燃料噴射時期を調整する。   According to the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 2, the fuel injection is performed based on the first target crank angle corresponding to the first combustion ratio which is a relatively low combustion ratio when the combustion is only premixed combustion. The fuel injection timing is adjusted based on the second target crank angle corresponding to the second combustion ratio, which is a relatively high combustion ratio, when the timing is adjusted and the combustion is normal diesel combustion other than premixed combustion.

このように、後燃えもなく比較的短い燃焼となる予混同燃焼である場合には、比較的低い燃焼割合に基づき燃料噴射を制御することで、着火の時点を適正に制御することができる。これにより予混合燃焼による排ガス性能の向上をより促進し且つ出力を向上させることができる。
一方、後燃えが生じる通常ディーゼル燃焼である場合には、後燃えに対する影響が大きい燃焼後期を参照するよう比較的高い燃焼割合に基づき燃料噴射を制御することで、後燃え期間が増加するのを防止し燃焼の遅延を抑制することができる。これにより、通常ディーゼル燃焼によるスモークの発生を抑制することができる。
Thus, in the case of pre-mixed combustion in which combustion is comparatively short without post-combustion, the time of ignition can be appropriately controlled by controlling fuel injection based on a relatively low combustion rate. Thereby, the improvement of the exhaust gas performance by the premixed combustion can be further promoted and the output can be improved.
On the other hand, in the case of normal diesel combustion where afterburning occurs, the afterburning period can be increased by controlling fuel injection based on a relatively high combustion rate so as to refer to the later stage of combustion that has a large effect on afterburning. This can prevent the delay of combustion. Thereby, generation | occurrence | production of the smoke by normal diesel combustion can be suppressed.

請求項3に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、通常ディーゼル燃焼であって、後燃え期間が短い場合は比較的低い第1の燃焼割合に基づき燃料噴射を制御する。
つまり、通常ディーゼル燃焼であっても、後燃え期間が短くスモークの発生のおそれが少ない場合には、燃焼初期に基づき燃料噴射を制御することで、出力を最適化させることができる。
According to the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 3, when it is normal diesel combustion and the afterburn period is short, fuel injection is controlled based on a relatively low first combustion ratio.
That is, even in the case of normal diesel combustion, when the afterburning period is short and there is little risk of occurrence of smoke, the output can be optimized by controlling fuel injection based on the initial stage of combustion.

請求項4に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、後燃え判定期間を燃料噴射終了時点から燃焼終了時点までの期間とする。
これにより、燃料噴射終了時点は燃料噴射弁への指示信号から、燃焼終了時点は燃焼割合算出手段からそれぞれ容易に検出でき、簡単に後燃え期間判定期間を算出することができる。
According to the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 4, the afterburn determination period is a period from the end of fuel injection to the end of combustion.
Thus, the end point of fuel injection can be easily detected from the instruction signal to the fuel injection valve, and the end point of combustion can be easily detected from the combustion ratio calculating means, and the afterburning period determination period can be easily calculated.

請求項5に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置によれば、エンジンの運転状態が過渡運転である場合には、参照とする所定の燃焼割合を比較的高い燃焼割合である第2の燃焼割合に切り替え、当該第2の燃焼割合に対応する第2の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する。   According to the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 5, when the engine operating state is a transient operation, the predetermined combustion ratio to be referred to is switched to the second combustion ratio which is a relatively high combustion ratio. Then, the fuel injection timing is adjusted so that the second target crank angle corresponding to the second combustion ratio is obtained.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1を参照すると本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の概略構成図が示されており、図2には本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の制御ブロック図が示されている。以下、同図に基づき説明する。
図1に示すエンジン1は、図示しないコモンレールに蓄圧された高圧燃料を各気筒2内に直接噴射する4気筒コモンレール式ディーゼルエンジンである。なお、図1には4気筒のうちの1つの気筒の断面が示されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, there is shown a schematic configuration diagram of a combustion control apparatus for a diesel engine according to the present invention, and FIG. 2 is a control block diagram of the combustion control apparatus for a diesel engine according to the present invention. Hereinafter, a description will be given based on FIG.
An engine 1 shown in FIG. 1 is a four-cylinder common rail diesel engine that directly injects high-pressure fuel accumulated in a common rail (not shown) into each cylinder 2. FIG. 1 shows a cross section of one of the four cylinders.

エンジン1は、複数の気筒2が形成されたシリンダブロック4の上部に、シリンダヘッド6が載置されて構成されている。
各気筒2には上下摺動可能にピストン8が設けられおり、当該ピストン8の頂面と気筒2の内壁、及びシリンダヘッド6下面に囲まれて燃焼室10が形成されている。
シリンダヘッド6には、燃焼室10内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁12、及び当該燃焼室10内の圧力、即ち筒内圧を検出する筒内圧センサ14(筒内圧検出手段)が、それぞれ燃焼室10内に臨むように設けられている。
The engine 1 is configured such that a cylinder head 6 is mounted on an upper portion of a cylinder block 4 in which a plurality of cylinders 2 are formed.
Each cylinder 2 is provided with a piston 8 that can slide up and down, and a combustion chamber 10 is formed surrounded by the top surface of the piston 8, the inner wall of the cylinder 2, and the lower surface of the cylinder head 6.
In the cylinder head 6, a fuel injection valve 12 that directly injects fuel into the combustion chamber 10, and an in-cylinder pressure sensor 14 (in-cylinder pressure detecting means) that detects the pressure in the combustion chamber 10, that is, the in-cylinder pressure, are burned. It is provided so as to face the room 10.

また、シリンダヘッド6には、燃焼室10と連通しエンジン1の幅方向一側に延びた吸気ポート16及び燃焼室10と連通しエンジン1の幅方向他側に延びた排気ポート18が形成されている。さらに、当該シリンダヘッド6には、吸気ポート16及び排気ポート18に対応して、当該各ポート16、18と燃焼室10との連通及び遮断を行う吸気バルブ20及び排気バルブ22がそれぞれ設けられている。なお、当該吸気ポート16及び排気ポート18は1気筒につきそれぞれ2箇所設けられており、それに対応して吸気バルブ20及び排気バルブ22はそれぞれ2本設けられている。   The cylinder head 6 is formed with an intake port 16 that communicates with the combustion chamber 10 and extends on one side in the width direction of the engine 1 and an exhaust port 18 that communicates with the combustion chamber 10 and extends on the other side in the width direction of the engine 1. ing. Further, the cylinder head 6 is provided with an intake valve 20 and an exhaust valve 22 corresponding to the intake port 16 and the exhaust port 18, respectively, for communicating and blocking the ports 16 and 18 and the combustion chamber 10. Yes. Two intake ports 16 and two exhaust ports 18 are provided for each cylinder, and two intake valves 20 and two exhaust valves 22 are provided correspondingly.

そして、エンジン1の幅方向一側には、吸気ポート16と連通する吸気管24が接続されている。
当該吸気管24には、吸気上流側に図示しないエアクリーナが設けられており、その吸気下流側にはエンジン1に吸気量を検出するエアフローセンサ26が設けられている。また、当該吸気管24には、エアフローセンサ26より吸気下流側に、吸気を過給するターボチャージャ28のコンプレッサ28a、過給された吸気を冷却するインタークーラ30、吸気量を調整するスロットルバルブ32が順に設けられている。
An intake pipe 24 communicating with the intake port 16 is connected to one side in the width direction of the engine 1.
The intake pipe 24 is provided with an air cleaner (not shown) on the intake upstream side, and an air flow sensor 26 for detecting the intake air amount in the engine 1 is provided on the intake downstream side. The intake pipe 24 includes a compressor 28a of a turbocharger 28 that supercharges intake air, an intercooler 30 that cools the supercharged intake air, and a throttle valve 32 that adjusts the intake air amount. Are provided in order.

一方、エンジン1の幅方向他側には排気ポート18と連通する排気管34が接続されている。
当該排気管34には、上記ターボチャージャ28のコンプレッサ28aと回転軸が連結され排気流により回転するタービン28bが設けられている。
また、当該排気管34の排気上流側部分と、吸気管24の吸気下流側部分とは、EGR通路36を介して連通されており、排気を吸気系に還流可能に構成されている。当該EGR通路36には、EGRガスを冷却するEGRクーラ38及び吸気系へ還流させるEGRガス量を調整するEGRバルブ40が設けられている。
On the other hand, an exhaust pipe 34 communicating with the exhaust port 18 is connected to the other side in the width direction of the engine 1.
The exhaust pipe 34 is provided with a turbine 28b that is connected to the compressor 28a of the turbocharger 28 and a rotating shaft and rotates by an exhaust flow.
Further, the exhaust upstream side portion of the exhaust pipe 34 and the intake downstream side portion of the intake pipe 24 communicate with each other via an EGR passage 36 so that the exhaust gas can be recirculated to the intake system. The EGR passage 36 is provided with an EGR cooler 38 that cools the EGR gas and an EGR valve 40 that adjusts the amount of EGR gas returned to the intake system.

また、当該エンジン1を搭載した車両には、エンジン1の運転制御等をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置としてECU42(燃焼制御手段)が設けられている。当該ECU42は、CPU、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うとともに、その制御量に基づき各種デバイスの制御を行っている。
例えば、ECU42の入力側には、上記筒内圧センサ14、エアフローセンサ26、エンジン1のクランク角を検出するクランク角センサ44、アクセル開度センサ46等の各種センサ類が接続されており、これらの検出値からエンジン1に作用する負荷やエンジン回転速度、吸気のO濃度等が算出可能である。また、ECU42の出力側には各気筒の燃料噴射弁12、スロットルバルブ32、EGRバルブ40などの各種デバイス類が接続されている。
Further, a vehicle equipped with the engine 1 is provided with an ECU 42 (combustion control means) as a control device for performing comprehensive control including operation control of the engine 1 and the like. The ECU 42 is composed of a CPU, a memory, a timer counter, and the like, and calculates various control amounts and controls various devices based on the control amounts.
For example, various sensors such as the in-cylinder pressure sensor 14, the airflow sensor 26, the crank angle sensor 44 that detects the crank angle of the engine 1, and the accelerator opening sensor 46 are connected to the input side of the ECU 42. From the detected value, the load acting on the engine 1, the engine rotational speed, the intake O 2 concentration, and the like can be calculated. Various devices such as the fuel injection valve 12, the throttle valve 32, and the EGR valve 40 of each cylinder are connected to the output side of the ECU.

そして、ECU42は、上記各種センサ類から取得される情報に基づき、エンジン1の運転状態の切替制御や各気筒における燃焼制御を行う。
具体的にはECU42によるエンジン1の運転状態の切替制御では、ECU42はエンジン1に作用する負荷及びエンジン回転速度に応じて、予め設定された運転モードの切り替えを行う。
The ECU 42 performs switching control of the operating state of the engine 1 and combustion control in each cylinder based on information acquired from the various sensors.
Specifically, in the switching control of the operating state of the engine 1 by the ECU 42, the ECU 42 switches a preset operation mode according to the load acting on the engine 1 and the engine speed.

例えば、運転状態が低負荷低回転速度領域にある場合には、比較的進角側に燃料噴射時期を設定し、予め空気と燃料とを混合した後に自発着火させた予混合燃焼のみでの運転を行う予混合燃焼モードとする。なお、当該予混合燃焼モードでは、高温となる予混合燃焼に対しEGRガスの還流量を増加させることで低温化を図り、NOxの発生を抑制させる。   For example, when the operation state is in the low load low rotation speed region, the fuel injection timing is set relatively on the advance side, and the operation is performed only by premixed combustion in which air and fuel are mixed in advance and then spontaneously ignited. The premixed combustion mode is performed. In the premixed combustion mode, the temperature of the EGR gas is increased by increasing the recirculation amount of the EGR gas with respect to the premixed combustion at a high temperature, and the generation of NOx is suppressed.

一方、上記予混合燃焼モードが成立する低負荷低回転数領域外の運転状態である場合には、比較的遅角側に燃料噴射時期を設定し、主に燃料噴射中に燃焼を生起させる通常ディーゼル燃焼を行う通常燃焼モードとする。なお、当該通常燃焼モードでは、燃料の着火遅れ等から燃焼前半は予混合燃焼となり、その後噴射した直後に燃焼が生起される拡散燃焼となる。   On the other hand, when the operation state is outside the low-load low-speed region where the premixed combustion mode is established, the fuel injection timing is set on the relatively retarded side, and combustion is mainly generated during fuel injection. The normal combustion mode for diesel combustion is used. In the normal combustion mode, premixed combustion is performed in the first half of the combustion due to a delay in ignition of the fuel and the like, and then diffusion combustion in which combustion occurs immediately after injection is performed.

また、ECU42による燃焼制御では、筒内圧センサ14により検出される筒内圧情報から熱発生率を算出して、さらに当該熱発生率を積算した熱発生量を算出する。さらに、当該熱発生量から燃焼割合(以下、MFBともいう)を算出し、所定の燃焼割合が所定のクランク角(以下、MFB角度ともいう)となるように燃料噴射時期を制御するものである(燃焼割合算出手段)。   In the combustion control by the ECU 42, the heat generation rate is calculated from the in-cylinder pressure information detected by the in-cylinder pressure sensor 14, and the heat generation amount obtained by integrating the heat generation rate is calculated. Further, a combustion ratio (hereinafter also referred to as MFB) is calculated from the heat generation amount, and the fuel injection timing is controlled so that the predetermined combustion ratio becomes a predetermined crank angle (hereinafter also referred to as MFB angle). (Combustion rate calculation means).

詳しくは、エンジン1の燃焼サイクルでは、下記式(1)に示すポリトロープ式から、筒内圧Pと、筒内容積Vをポリトロープ指数nで累乗した値との積が一定となる。さらに、エンジン1の燃焼サイクルを断熱変化とみなすと、ポリトロープ指数nは筒内の比熱比κに置き換えられる。
PV=PVκ=一定・・・(1)
そして、燃焼室10内で発生する熱発生量Qの単位クランク角当たりの発生熱量である熱発生率dQ/dθは、下記式(2)に示すように、筒内圧P、筒内容積V、比熱比κ、から算出される。
Specifically, in the combustion cycle of the engine 1, the product of the in-cylinder pressure P and the value obtained by raising the in-cylinder volume V to the power of the polytropic index n is constant from the polytropic equation shown in the following equation (1). Further, when the combustion cycle of the engine 1 is regarded as an adiabatic change, the polytropic index n is replaced with the specific heat ratio κ in the cylinder.
PV n = PV κ = constant (1)
The heat generation rate dQ / dθ, which is the heat generation amount per unit crank angle of the heat generation amount Q generated in the combustion chamber 10, is expressed by the in-cylinder pressure P, the in-cylinder volume V, It is calculated from the specific heat ratio κ.

Figure 2010127175
Figure 2010127175

つまり、当該熱発生率dQ/dθを積算(積分)することで、熱発生量が算出される。
そして、燃焼終了時の熱発生量、即ち熱発生量の最大値を100%として、クランク角に応じた熱発生量の割合が燃焼割合として求められる。なお、上記式(1)や式(2)で用いる比熱比κは、燃焼に伴う気体の変化により値が変動するものであるが演算の簡略化等のため、燃焼に伴う値の変動については一定値として取り扱うこととしている。
That is, the amount of heat generation is calculated by integrating (integrating) the heat generation rate dQ / dθ.
Then, assuming that the heat generation amount at the end of combustion, that is, the maximum value of the heat generation amount is 100%, the ratio of the heat generation amount according to the crank angle is obtained as the combustion ratio. The specific heat ratio κ used in the above formulas (1) and (2) varies depending on the change in gas accompanying combustion, but for the sake of simplification of calculations, etc. It will be handled as a constant value.

ECU42は、これら熱発生量や燃焼割合等の情報を燃焼履歴として記憶し、次回の燃焼において参照とする所定の燃焼割合において所定の目標クランク角度となるように、燃料噴射時期を進角または遅角させるフィードバック制御を行う。以下、この参照とする所定の燃焼割合を参照MFB(%)、当該参照MFBに対応する所定の目標クランク角度のことを目標MFB角度、実際に燃焼履歴から算出される参照MFBに対応するクランク角度を実MFB角度といい、クランク角度については遅角方向を大として説明する。   The ECU 42 stores information such as the heat generation amount and the combustion ratio as a combustion history, and advances or delays the fuel injection timing so that the predetermined target crank angle is reached at a predetermined combustion ratio that is referred to in the next combustion. Performs feedback control to make the angle. Hereinafter, the predetermined combustion ratio to be referred to is referred to as a reference MFB (%), the predetermined target crank angle corresponding to the reference MFB is referred to as a target MFB angle, and the crank angle corresponding to the reference MFB actually calculated from the combustion history. Is called the actual MFB angle, and the crank angle will be described assuming that the retard direction is large.

また、ECU42は、予め燃焼状態に応じた2つの参照MFBが記憶されており、燃焼状態の変化に応じて当該2つの参照MFBを切り替えて燃焼制御を行う。
以下、当該ECU42において実行される燃焼制御についてより詳しく説明する。
まず、図2に示すように、当該燃焼制御についてECU42内には、予混合燃焼判定部50(燃焼状態判定手段)、後燃え期間判定部52(後燃え判定期間算出手段)、参照MFB切替部54、PID制御部56が形成されている。
Further, the ECU 42 stores in advance two reference MFBs corresponding to the combustion state, and performs combustion control by switching the two reference MFBs according to changes in the combustion state.
Hereinafter, the combustion control executed in the ECU 42 will be described in more detail.
First, as shown in FIG. 2, regarding the combustion control, the ECU 42 includes a premixed combustion determination unit 50 (combustion state determination unit), a post-burn period determination unit 52 (post-burn determination period calculation unit), and a reference MFB switching unit. 54, a PID control unit 56 is formed.

予混合燃焼判定部50は、燃料噴射終了時期及び着火時期が入力されるとともに、運転状態に応じて設定される予混合判定オフセット値が入力される。燃料噴射終了時期は燃料噴射弁12への駆動信号終了時期であり、着火時期は燃焼履歴において燃焼開始に相当するMFB0%の時期である。また予混合判定オフセット値は、予混合燃焼の判定に対応し、応答遅れ等を考慮して燃料噴射弁12からの燃料噴射が実際に終了した時期を算出するための補正値であり、予混合燃焼に必要な燃料と空気の混合期間である。   The premix combustion determination unit 50 receives a fuel injection end timing and an ignition timing, and also receives a premix determination offset value set according to the operating state. The fuel injection end time is the drive signal end time to the fuel injection valve 12, and the ignition time is the MFB 0% time corresponding to the start of combustion in the combustion history. The premix determination offset value corresponds to the determination of premix combustion, and is a correction value for calculating the timing when fuel injection from the fuel injection valve 12 is actually finished in consideration of response delay and the like. This is the mixing period of fuel and air necessary for combustion.

また、当該予混合燃焼判定部50は、燃料噴射終了時期に予混合判定オフセット値を加算した値と、着火時期とを比較して、前回の燃焼が予混合燃焼のみの燃焼であったか、拡散燃焼を含む通常ディーゼル燃焼であったかを判定する機能を有している。そして、当該予混合燃焼判定部50は、当該判定結果として、着火時期より燃料噴射終了時期が遅角側にある通常ディーゼル燃焼である場合は判定値1を、着火時期より燃料噴射終了時期が進角側である予混合燃焼のみの場合は判定値0を出力するものである。   Further, the premix combustion determination unit 50 compares the ignition timing with a value obtained by adding the premix determination offset value to the fuel injection end timing, and determines whether the previous combustion was combustion of only premix combustion or diffusion combustion. It has the function to determine whether it was normal diesel combustion including. Then, the premixed combustion determination unit 50 determines that the determination result is 1 when the fuel injection end timing is retarded from the ignition timing, and the fuel injection end timing advances from the ignition timing. In the case of only premixed combustion on the corner side, a judgment value 0 is output.

後燃え期間判定部52は、上記燃料噴射終了時期、後燃え判定オフセット値、燃焼終了時期、及び後燃え許容閾値が入力される。後燃え判定オフセット値は、後燃え期間の判定に対応し、応答遅れ等を考慮して燃料噴射弁12からの燃料噴射が実際に終了した時期を算出するための補正値である。燃焼終了時期は燃焼履歴においてMFB100%となる時期である。後燃え許容閾値は、スモークの発生と後燃え期間との関係から、当該後燃え許容閾値以上後燃え判定期間が長くなるとスモークの発生量が増加する閾値である。なお、後燃え判定期間とは、燃焼の後燃え期間に相当する値である。   The afterburning period determination unit 52 receives the fuel injection end timing, the afterburn determination offset value, the combustion end timing, and the afterburning allowable threshold. The afterburn determination offset value corresponds to the determination of the afterburn period, and is a correction value for calculating the timing when the fuel injection from the fuel injection valve 12 has actually ended in consideration of a response delay or the like. The combustion end time is a time when the MFB becomes 100% in the combustion history. From the relationship between the occurrence of smoke and the afterburning period, the afterburning allowable threshold is a threshold at which the amount of smoke generated increases when the afterburning determination period becomes longer than the above afterburning allowable threshold. The afterburn determination period is a value corresponding to the afterburn period of combustion.

また、当該後燃え期間判定部52は、燃料噴射終了時期に後燃え判定オフセット値を加算した値を燃焼終了時期から差し引いて後燃え判定期間を算出する。さらに当該後燃え判定期間と後燃え許容閾値を比較して、後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大である場合は判定値1を、後燃え判定期間が後燃え許容閾値以下である場合は判定値0を出力するものである。   Further, the afterburning period determination unit 52 calculates the afterburning determination period by subtracting the value obtained by adding the afterburning determination offset value to the fuel injection end timing from the end of combustion timing. Furthermore, the post-burn determination period and the post-burn allowance threshold are compared, and when the post-burn determination period is greater than the post-burn allowance threshold, the determination value is 1, and when the post-burn determination period is less than the post-burn allowance threshold, The judgment value 0 is output.

参照MFB切替部54は、上記予混合燃焼判定部50から出力される判定値と、上記後燃え期間判定部52から出力される判定値との論理積を求め、当該論理積の結果に応じて、目標MFB角度スイッチ54a及び実MFB角度スイッチ54bを切り替える機能を有している。
具体的には、参照MFB切替部54は、論理積の結果が真である場合、即ち通常ディーゼル燃焼であって後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大である場合は、目標MFB角度スイッチ54a及び実MFB角度スイッチ54bをスイッチ1とする。一方、論理積の結果が偽である場合は、即ち予混合燃焼のみである場合または後燃え判定期間が後燃え許容閾値以下である場合は、当該両スイッチ54a、54bをスイッチ0に切り替える。
The reference MFB switching unit 54 obtains a logical product of the determination value output from the premixed combustion determination unit 50 and the determination value output from the post-burn period determination unit 52, and according to the result of the logical product. And a function of switching the target MFB angle switch 54a and the actual MFB angle switch 54b.
Specifically, the reference MFB switching unit 54 determines that the target MFB angle switch 54a is obtained when the result of the logical product is true, that is, in the case of normal diesel combustion and the afterburn determination period is greater than the afterburn allowable threshold. The actual MFB angle switch 54b is referred to as a switch 1. On the other hand, when the result of the logical product is false, that is, when only the premixed combustion is performed or when the afterburn determination period is equal to or less than the afterburning allowable threshold, both the switches 54a and 54b are switched to the switch 0.

当該参照MFB切替部54には、予め参照MFBとして、参照MFB後期(例えばMFB50%)(第2の燃焼割合)及び参照MFB前期(例えばMFB20%)(第1の燃焼割合)が設定されており、目標MFB角度スイッチ54aがスイッチ1のときは参照MFB後期に対応する目標MFB後期角度、スイッチ0のときは参照MFB前期に対応する目標MFB前期角度を出力する。また、実MFB角度スイッチ54bは、スイッチ1のときは参照MFB後期に対応する実MFB後期角度、スイッチ0のときは参照MFB前期に対応する実MFB前期角度を出力する。   In the reference MFB switching unit 54, a reference MFB late period (for example, MFB 50%) (second combustion ratio) and a reference MFB early period (for example, MFB 20%) (first combustion ratio) are set in advance as the reference MFB. When the target MFB angle switch 54a is the switch 1, the target MFB late angle corresponding to the reference MFB late period is output, and when the target MFB angle switch 54a is the switch 0, the target MFB early angle corresponding to the reference MFB previous period is output. The actual MFB angle switch 54b outputs the actual MFB late angle corresponding to the late reference MFB when the switch is 1, and the actual MFB early angle corresponding to the early reference MFB when the switch is 0.

さらに、図示していないが当該参照MFB切替部54は、エンジン1の運転状態が過渡運転である場合には、上記論理積の結果に関係なく目標MFB角度スイッチ54a及び実MFB角度スイッチ54bをそれぞれスイッチ1として目標MFB後期角度及び実MFB後期角度を出力する。
そして、当該参照MFB切替部54は、上記のように設定された目標MFB角度及び実MFB角度を出力する。
Further, although not shown, the reference MFB switching unit 54 sets the target MFB angle switch 54a and the actual MFB angle switch 54b regardless of the result of the logical product when the operation state of the engine 1 is a transient operation. The switch 1 outputs the target MFB late angle and the actual MFB late angle.
Then, the reference MFB switching unit 54 outputs the target MFB angle and the actual MFB angle set as described above.

PID制御部56は、上記参照MFB切替部54から出力される目標MFB角度と実MFB角度との差から比例動作、積分動作、微分動作からなるPID制御により燃料噴射時期のフィードバック制御を行い、指示噴射時期を出力する機能を有している。
次に、本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置による燃焼制御の流れについて説明する。
The PID control unit 56 performs feedback control of the fuel injection timing by PID control including proportional operation, integration operation, and differentiation operation based on the difference between the target MFB angle output from the reference MFB switching unit 54 and the actual MFB angle, and instructs It has a function to output the injection timing.
Next, the flow of combustion control by the combustion control apparatus for a diesel engine according to the present invention will be described.

図3、4には本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置による燃焼制御ルーチンがフローチャートにより示されており、上記図2を参照しつつ当該フローチャートに沿って説明する。なお、以下の説明におけるクランク角度は遅角側を大としている。
図3に示すように、ECU42は、ステップS1として、筒内圧センサ14から筒内圧を検出する。
FIGS. 3 and 4 show a combustion control routine by the combustion control apparatus for a diesel engine according to the present invention in a flowchart, which will be described with reference to FIG. In the following description, the crank angle is set larger on the retard side.
As shown in FIG. 3, the ECU 42 detects the in-cylinder pressure from the in-cylinder pressure sensor 14 as step S1.

ステップS2では、上記ステップS1で検出した筒内圧に基づき燃焼割合を演算して燃焼履歴として記憶するとともに、当該燃焼履歴に基づき参照MFB後期に対応する目標MFB後期角度、参照MFB前期に対応する目標MFB前期角度を演算して参照MFB切替部54に記憶する。
ステップS3では、エンジンの運転状態が過渡運転であるか否かを判別する。これは、例えばアクセル開度の変化率等から判別する。当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS4に進む。
In step S2, the combustion ratio is calculated based on the in-cylinder pressure detected in step S1 and stored as a combustion history. Based on the combustion history, the target MFB late angle corresponding to the reference MFB late stage and the target corresponding to the reference MFB early stage are calculated. The MFB previous-term angle is calculated and stored in the reference MFB switching unit 54.
In step S3, it is determined whether or not the engine operating state is a transient operation. This is determined from, for example, the rate of change in the accelerator opening. If the determination result is true (Yes), the process proceeds to step S4.

ステップS4では、参照MFBを参照MFB後期に設定する。つまり、参照MFB切替部54において、目標MFB角度スイッチ54a及び実MFB角度スイッチ54bをそれぞれスイッチ1として目標MFB後期角度及び実MFB後期角度を出力させる。
一方、上記ステップS3の判別結果が偽(No)である場合は、ステップS5に進む。
ステップS5では、予混合燃焼判定部50において、エンジン1の燃焼状態が、拡散燃焼を含む通常ディーゼル燃焼であるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合は、即ち燃焼が予混合燃焼のみであり予混合燃焼判定部50から判定値0が出力される場合には、ステップS6に進む。
In step S4, the reference MFB is set to the reference MFB late period. That is, the reference MFB switching unit 54 outputs the target MFB late angle and the actual MFB late angle by using the target MFB angle switch 54a and the actual MFB angle switch 54b as the switch 1, respectively.
On the other hand, if the determination result in step S3 is false (No), the process proceeds to step S5.
In step S5, the premix combustion determination unit 50 determines whether or not the combustion state of the engine 1 is normal diesel combustion including diffusion combustion. When the determination result is false (No), that is, when the combustion is only premixed combustion and the determination value 0 is output from the premixed combustion determination unit 50, the process proceeds to step S6.

ステップS6では、参照MFBを参照MFB前期に設定する。つまり、参照MFB切替部54において、目標MFB角度スイッチ54a及び実MFB角度スイッチ54bをそれぞれスイッチ0として目標MFB前期角度及び実MFB前期角度を出力させる。
一方、上記ステップS5の判別結果が真(Yes)である場合、即ち通常ディーゼル燃焼であり、予混合燃焼判定部50から判定値1が出力される場合には、ステップS7に進む。
In step S6, the reference MFB is set to the previous period of the reference MFB. That is, the reference MFB switching unit 54 outputs the target MFB previous angle and the actual MFB previous angle by setting the target MFB angle switch 54a and the actual MFB angle switch 54b to switch 0, respectively.
On the other hand, when the determination result of step S5 is true (Yes), that is, when normal diesel combustion is performed and the determination value 1 is output from the premix combustion determination unit 50, the process proceeds to step S7.

ステップS7では、後燃え期間判定部52において、燃料噴射時期から燃焼終了時期までの期間である後燃え判定期間を算出する。
そして、ステップS8において、後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大であるか否かを判別する。
当該判別結果が偽(No)である場合、即ち後燃え判定期間が後燃え許容閾値以下でありスモーク発生に関して許容範囲内にある場合は、上記ステップS6に進み、参照MFBを参照MFB後期に設定する。
In step S7, the afterburning period determination unit 52 calculates a afterburning determination period that is a period from the fuel injection timing to the combustion end timing.
In step S8, it is determined whether or not the afterburn determination period is greater than the afterburn tolerance threshold.
If the determination result is false (No), that is, if the afterburn determination period is equal to or less than the afterburning allowable threshold value and within the allowable range regarding smoke generation, the process proceeds to step S6, and the reference MFB is set to the reference MFB late period. To do.

当該判別結果が真(Yes)である場合、即ち後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大であり、後燃え判定期間がスモーク発生に関して許容範囲を超えている場合は、上記ステップS4に進み、参照MFBを参照MFB前期に設定する。
上記ステップS4または上記ステップS6を経た後は、図4のステップS9に進む。なお、当該ステップS9以降はPID制御部56において実行される制御である。
When the determination result is true (Yes), that is, when the afterburn determination period is larger than the afterburn allowable threshold and the afterburn determination period exceeds the allowable range with respect to the occurrence of smoke, the process proceeds to step S4, The reference MFB is set to the previous period of the reference MFB.
After step S4 or step S6, the process proceeds to step S9 in FIG. The steps after step S9 are executed by the PID control unit 56.

ステップS9では、上記ステップS4またはステップS6で設定された参照MFBに対応する目標MFB角度と実MFB角度との差が0以上であるか、即ち実MFB角度が目標MFB角度と一致または目標MFB角度より進角側であるか否かを判別する。当該判別結果が偽(No)である場合、即ち実MFB角度が目標MFB角度よりも遅角側である場合はステップS10に進む。   In step S9, the difference between the target MFB angle corresponding to the reference MFB set in step S4 or step S6 and the actual MFB angle is 0 or more, that is, the actual MFB angle coincides with the target MFB angle or the target MFB angle. It is determined whether or not it is on the more advanced side. If the determination result is false (No), that is, if the actual MFB angle is more retarded than the target MFB angle, the process proceeds to step S10.

ステップS10では、実MFB角度を進角させるべく、指示噴射時期を進角制御し、当該ルーチンをリターンする。
一方、上記ステップS9の判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS11に進む。
ステップS11では、目標MFB角度と実MFB角度との差が0であるか、即ち目標MFB角度と実MFB角度とが一致しているか否かを判別する。
In step S10, the command injection timing is advanced to control the actual MFB angle, and the routine returns.
On the other hand, if the determination result of step S9 is true (Yes), the process proceeds to step S11.
In step S11, it is determined whether or not the difference between the target MFB angle and the actual MFB angle is 0, that is, whether the target MFB angle and the actual MFB angle coincide with each other.

当該判別結果が真(Yes)である場合は、前回と同じ指示噴射時期のまま当該ルーチンをリターンする。
当該判別結果が偽(No)である場合、即ち実MFB角度が目標MFB角度よりも進角側にある場合は、ステップS12に進む。
ステップS12では、実MFB角度を遅角させるべく、指示噴射時期を遅角制御し、当該ルーチンをリターンする。
When the determination result is true (Yes), the routine is returned with the same command injection timing as the previous time.
If the determination result is false (No), that is, if the actual MFB angle is more advanced than the target MFB angle, the process proceeds to step S12.
In step S12, in order to retard the actual MFB angle, the command injection timing is retarded and the routine returns.

ここで、図5には予混合燃焼及び通常ディーゼル燃焼の燃料噴射率、熱発生率、燃焼割合を示したタイムチャートが示されており、当該タイムチャートに基づき上記燃焼制御を行ったときの作用効果について説明する。
図5に破線で示すように、着火時期Tbs0が燃料噴射終了時期Tie0よりも遅角側となる予混合燃焼では、熱発生率は一度立ち上がるだけで燃焼期間も短く、燃焼割合は急激に立ち上がる形となる。
Here, FIG. 5 shows a time chart showing the fuel injection rate, the heat generation rate, and the combustion rate of the premixed combustion and the normal diesel combustion, and the operation when the combustion control is performed based on the time chart. The effect will be described.
As shown by a broken line in FIG. 5, in the premixed combustion in which the ignition timing Tbs0 is retarded from the fuel injection end timing Tie0, the heat generation rate only rises once, the combustion period is short, and the combustion rate rises rapidly. It becomes.

このような燃焼状態を示す予混合燃焼では、参照MFBを比較的低い燃焼割合である参照MFB前期(MFB20%)に切り替える。そして、当該参照MFB前期に対応する実MFB前期角度が目標MFB前期角度となるよう燃料噴射時期をフィードバック制御する。
このように後燃えもなく、短い燃焼である予混合燃焼の場合は、燃焼初期に基づき燃料噴射を制御することで、着火の時点を適正に制御することができる。これにより予混合燃焼による排ガス性能の向上をより促進し且つ出力を向上させることができる。
In the premixed combustion showing such a combustion state, the reference MFB is switched to the first reference MFB (MFB 20%) which is a relatively low combustion rate. Then, the fuel injection timing is feedback-controlled so that the actual MFB previous angle corresponding to the reference MFB previous time becomes the target MFB previous angle.
In this way, in the case of premixed combustion with short after-burning and short combustion, it is possible to appropriately control the ignition timing by controlling the fuel injection based on the early stage of combustion. Thereby, the improvement of the exhaust gas performance by the premixed combustion can be further promoted and the output can be improved.

これに対し、図5に実線で示すように、着火時期Tbs1が燃料噴射終了時期Tie1よりも進角側となる通常ディーゼル燃焼では、熱発生率を参照すると、燃焼直後は予混合燃焼分、その後に拡散燃焼分の燃焼が立ち上がる。さらに拡散燃焼後、即ち燃料噴射終了時期Tie1以降が後燃え期間として熱発生率が徐々に低下している。このように通常ディーゼル燃焼は、予混合燃焼、拡散燃焼、及び後燃え期間を有しており、燃焼期間が比較的長く、燃焼割合は予混合燃焼に比べて緩やかに立ち上がる形となる。   On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 5, in the normal diesel combustion in which the ignition timing Tbs1 is advanced from the fuel injection end timing Tie1, referring to the heat generation rate, immediately after the combustion, the amount of premixed combustion, The combustion of the diffusion combustion starts up. Further, after the diffusion combustion, that is, after the fuel injection end timing Tie1, the heat generation rate gradually decreases as the afterburning period. Thus, normal diesel combustion has premixed combustion, diffusion combustion, and afterburning period, and the combustion period is relatively long, and the combustion rate rises more slowly than premixed combustion.

当該通常ディーゼル燃焼において、燃料噴射終了時期Tie1から燃焼終了時期Tbe1までの期間である後燃え判定期間が後燃え許容閾値以下である場合には、上記予混合燃焼と同様に参照MFBを比較的低い燃焼割合(MFB20%)である参照MFB前期に切り替えて、着火の時点を適正に制御可能な燃焼制御を行う。
一方、当該通常ディーゼル燃焼において、後燃え判定期間が後燃え許容閾値より大である場合には、参照MFBを比較的高い燃焼割合である参照MFB後期(MFB50%)に切り替える。そして、当該参照MFB後期に対応する実MFB後期角度が目標MFB後期角度となるよう燃料噴射時期をフィードバック制御する。
In the normal diesel combustion, when the afterburn determination period, which is the period from the fuel injection end timing Tie1 to the combustion end timing Tbe1, is equal to or less than the afterburning allowable threshold, the reference MFB is relatively low as in the above premixed combustion. By switching to the first period of reference MFB, which is the combustion ratio (MFB 20%), combustion control is performed that can appropriately control the time of ignition.
On the other hand, in the normal diesel combustion, when the afterburn determination period is longer than the afterburning allowable threshold, the reference MFB is switched to the reference MFB late period (MFB 50%) which is a relatively high combustion ratio. Then, the fuel injection timing is feedback controlled so that the actual MFB late angle corresponding to the reference MFB late phase becomes the target MFB late angle.

また、エンジンの運転状態が過渡運転である場合にも、参照MFBを参照MFB後期に切り替えて、目標MFB後期角度となるよう燃料噴射時期をフィードバック制御する。
このように、通常ディーゼル燃焼における後燃え期間が長く、燃焼が遅延しているような場合や、燃焼が不安定となりやすい過渡運転時には、後燃えに対する影響が大きい燃焼後期を参照して燃料噴射を制御することで、後燃え期間が増加するのを防止し燃焼の遅延を抑制することができる。これにより、通常ディーゼル燃焼や、過渡運転時におけるスモークの発生を抑制することができる。
Also, when the engine operating state is a transient operation, the reference MFB is switched to the reference MFB late phase, and the fuel injection timing is feedback-controlled so that the target MFB late angle is obtained.
In this way, when the post-combustion period in normal diesel combustion is long and combustion is delayed, or during transient operation where combustion tends to be unstable, fuel injection is performed with reference to the late stage of combustion that has a large effect on post-combustion. By controlling, it is possible to prevent an increase in the afterburning period and suppress a combustion delay. Thereby, generation | occurrence | production of the smoke at the time of normal diesel combustion and a transient operation can be suppressed.

これらのことから、本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、運転状態に応じた適切な燃焼割合に基づく燃焼制御を行い、排ガス性能を向上させることができる。
以上で本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、上記実施形態では、エンジン1は4気筒コモンレール式ディーゼルエンジンだが、当該構成のエンジンに限るものではなく、他の構成のディーゼルエンジンであっても構わない。
From these things, in the diesel engine combustion control device according to the present invention, it is possible to perform combustion control based on an appropriate combustion ratio according to the operating state, and to improve exhaust gas performance.
Although the description about the embodiment of the combustion control device of the diesel engine according to the present invention is finished above, the embodiment is not limited to the above embodiment.
For example, in the above embodiment, the engine 1 is a four-cylinder common rail type diesel engine, but is not limited to the engine having the configuration, and may be a diesel engine having another configuration.

また、上記実施形態では、参照MFBとして、参照MFB後期と参照MFB前期の2つを設定し、当該2つの参照MFBを切り替えていたが、当該参照MFBを3つ以上設定してその中から選択するような構成とすることも可能である。   In the above embodiment, the reference MFB late period and the reference MFB early period are set as the reference MFB, and the two reference MFBs are switched. However, three or more reference MFBs are set and selected from them. It is also possible to adopt such a configuration.

本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the combustion control apparatus of the diesel engine which concerns on this invention. 本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the combustion control apparatus of the diesel engine which concerns on this invention. 本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置による燃焼制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the combustion control routine by the combustion control apparatus of the diesel engine which concerns on this invention. 図3のフローチャートの続きである。FIG. 4 is a continuation of the flowchart of FIG. 3. 予混合燃焼及び通常ディーゼル燃焼の燃料噴射率、熱発生率、燃焼割合を示したタイムチャートである。It is the time chart which showed the fuel injection rate, heat release rate, and combustion rate of premix combustion and normal diesel combustion.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 気筒
12 燃料噴射弁
14 筒内圧センサ(筒内圧検出手段)
42 ECU(燃焼制御手段)
44 クランク角センサ
50 予混合燃焼判定部(燃焼状態判定手段)
52 後燃え期間判定部(後燃え判定期間算出手段)
54 参照MFB切替部
54a 目標MFB角度スイッチ
54b 実MFB角度スイッチ
56 PID制御部
1 Engine 2 Cylinder 12 Fuel Injection Valve 14 Cylinder Pressure Sensor (Cylinder Pressure Detection Means)
42 ECU (combustion control means)
44 Crank angle sensor 50 Premixed combustion determination unit (combustion state determination means)
52 Afterburning period determination unit (Afterburning period calculation means)
54 Reference MFB switching unit 54a Target MFB angle switch 54b Actual MFB angle switch 56 PID control unit

Claims (5)

ディーゼルエンジンの筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、
前記筒内圧検出手段により検出される筒内圧に基づき燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、
前記燃焼割合算出手段により算出される燃焼割合に基づき、参照とする所定の燃焼割合のときの所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する燃焼制御手段とを備えたディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、
前記燃焼制御手段は、燃焼状態に応じて前記参照とする所定の燃焼割合を切り替え、該切り替え後の燃焼割合に対応した所定の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
In-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the diesel engine,
Combustion rate calculation means for calculating a combustion rate based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detection means;
Combustion control of a diesel engine comprising combustion control means for adjusting a fuel injection timing so that a predetermined target crank angle is obtained at a predetermined reference combustion ratio based on the combustion ratio calculated by the combustion ratio calculation means A device,
The combustion control means switches the predetermined combustion ratio to be referred to according to the combustion state, and adjusts the fuel injection timing so as to obtain a predetermined target crank angle corresponding to the combustion ratio after the switching. Diesel engine combustion control device.
前記燃焼制御手段は、燃焼が、予混合燃焼のみでの燃焼であるか、予混合燃焼のみでなく拡散燃焼が生じる通常ディーゼル燃焼であるかを判定する燃焼状態判定手段を有し、
第1の燃焼割合に対応する第1の目標クランク角度、及び該第1の燃焼割合よりも高い燃焼割合である第2の燃焼割合に対応する第2の目標クランク角度が設定されており、
前記燃焼状態判定手段により燃焼が予混合燃焼のみと判定された場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第1の燃焼割合に切り替え、該第1の燃焼割合のときの前記第1の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整し、
前記燃焼状態判定手段により燃焼が通常ディーゼル燃焼であると判定された場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第2の燃焼割合に切り替え、該第2の燃焼割合のときの前記第2の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とする請求項1記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
The combustion control means has combustion state determination means for determining whether the combustion is combustion only by premixed combustion or normal diesel combustion in which not only premixed combustion but also diffusion combustion occurs,
A first target crank angle corresponding to the first combustion ratio and a second target crank angle corresponding to a second combustion ratio that is a combustion ratio higher than the first combustion ratio are set;
When the combustion state determining means determines that the combustion is only premixed combustion, the predetermined combustion ratio to be referred to is switched to the first combustion ratio, and the first combustion ratio at the first combustion ratio is changed. Adjust the fuel injection timing to achieve the target crank angle,
When it is determined by the combustion state determining means that the combustion is normal diesel combustion, the predetermined combustion ratio to be referred to is switched to the second combustion ratio, and the second combustion ratio is the second combustion ratio. 2. The combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 1, wherein the fuel injection timing is adjusted so as to achieve a target crank angle.
前記燃焼制御手段は、前記通常ディーゼル燃焼の後燃え期間に相当する後燃え判定期間を算出する後燃え判定期間算出手段を有し、
前記燃焼状態判定手段により燃焼が通常ディーゼル燃焼であると判定された場合であり、前記後燃え判定期間が所定の閾値以下である場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第1の燃焼割合に切り替え、該第1の燃焼割合のときの前記第1の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とする請求項2記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
The combustion control means has a post-burn determination period calculation means for calculating a post-burn determination period corresponding to the post-burn period of the normal diesel combustion,
When the combustion state determining means determines that the combustion is normal diesel combustion, and when the afterburn determination period is equal to or less than a predetermined threshold value, the predetermined combustion ratio as the reference is set to the first combustion. 3. The diesel engine combustion control apparatus according to claim 2, wherein the fuel injection timing is adjusted so as to be the first target crank angle at the first combustion ratio.
前記後燃え判定期間は、燃料噴射終了時点から燃焼終了時点までの期間であることを特徴とする請求項3記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。   4. The diesel engine combustion control apparatus according to claim 3, wherein the afterburn determination period is a period from the end of fuel injection to the end of combustion. 前記燃焼制御手段は、前記ディーゼルエンジンの運転状態が過渡運転状態である場合は、前記参照とする所定の燃焼割合を前記第2の燃焼割合に切り替え、該第2の燃焼割合のときの前記第2の目標クランク角度となるよう燃料噴射時期を調整することを特徴とする請求項1から4のいずれか記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。   When the operation state of the diesel engine is in a transient operation state, the combustion control means switches the predetermined combustion ratio to be referred to the second combustion ratio, and the first combustion ratio at the second combustion ratio is changed. 5. The diesel engine combustion control device according to claim 1, wherein the fuel injection timing is adjusted so that a target crank angle of 2 is obtained.
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