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JP2010138712A - Combustion control device for diesel engine - Google Patents

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JP2010138712A
JP2010138712A JP2008313142A JP2008313142A JP2010138712A JP 2010138712 A JP2010138712 A JP 2010138712A JP 2008313142 A JP2008313142 A JP 2008313142A JP 2008313142 A JP2008313142 A JP 2008313142A JP 2010138712 A JP2010138712 A JP 2010138712A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
combustion
combustion mode
fuel
mixing period
fuel injection
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Withdrawn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
JP2008313142A
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 JP2008313142A priority Critical patent/JP2010138712A/en
Publication of JP2010138712A publication Critical patent/JP2010138712A/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 for a diesel engine inhibiting emission of smoke even in transient operation, reducing emission of NOx, and improving exhaust gas performances by executing appropriate combustion control corresponding to an operation state of an engine. <P>SOLUTION: A second premixed combustion mode adjusting fuel injection timing by feedback control based on a fuel mixing period is selected when the fuel mixing period is not less than a first threshold and is less than a second threshold. <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、詳しくは燃料混合期間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 fuel mixing period.

通常、ディーゼルエンジンでは、燃料噴射中に圧縮による自発着火(圧縮着火)が生じて所謂拡散燃焼が生起される。このような燃焼を一般にディーゼル燃焼といい、当該ディーゼル燃焼での運転を通常燃焼モードという。
また、近年ディーゼルエンジンでは、スモーク及びNOxを同時に低減させることを目的として、EGRガスを多量に導入するとともに、比較的進角側で燃料を噴射し予め燃料と空気とを混合した後に圧縮着火により燃焼させるいわゆる低温予混合燃焼燃モード(以下、予混合燃焼モードという)がある。
Normally, in a diesel engine, spontaneous ignition (compression ignition) due to compression occurs during fuel injection, and so-called diffusion combustion occurs. Such combustion is generally called diesel combustion, and operation in the diesel combustion is called normal combustion mode.
In recent years, in diesel engines, a large amount of EGR gas is introduced for the purpose of simultaneously reducing smoke and NOx, and fuel is injected on a relatively advanced angle side, and fuel and air are mixed in advance, and then compression ignition is performed. There is a so-called low temperature premixed combustion fuel mode (hereinafter referred to as a premixed combustion mode) for burning.

当該通常燃焼モードと予混合燃焼モードとは、エンジンの運転状態に応じて使い分けられ、一般には、低負荷低回転数領域においては予混合燃焼モード、高負荷高回転数領域においては通常燃焼モードが選択される。
加速や減速等により運転状態が変動する際にはこれら2つの燃焼モードを切り替えることとなり、例えば、当該2つの燃焼モードの切り替えの手法として、各燃焼モード(制御モード)における制御パラメータの目標値を予め個別に設定し、一方の燃焼モードから他方の燃焼モードへの切替時に、一方の燃焼モードの目標値を他方の燃焼モードの目標値に徐々に変更させるディーゼルエンジンの制御装置がある(特許文献1参照)。
特開2006−105046号公報
The normal combustion mode and the premixed combustion mode are selectively used according to the operating state of the engine. Generally, the premixed combustion mode is used in the low load and low speed region, and the normal combustion mode is used in the high load and high speed region. Selected.
When the operating state fluctuates due to acceleration or deceleration, the two combustion modes are switched. For example, as a method for switching between the two combustion modes, the target value of the control parameter in each combustion mode (control mode) is set. There is a diesel engine control device that is individually set in advance and gradually changes a target value of one combustion mode to a target value of the other combustion mode when switching from one combustion mode to the other combustion mode (Patent Document) 1).
JP 2006-105046 A

しかしながら、運転者の運転操作状態や車両が走行している環境条件に応じて筒内の吸気状態や燃料状態等は変化するため、上記特許文献1に開示された技術のように、一方の燃焼モードから他方の燃焼モードへと単純に移行させる制御では、吸気状態や燃料状態の変化に対応しきれない領域があり、燃焼が不安定となるおそれがある。
例えば、予混合燃焼モードにおいて空気と燃料とを混合させる期間が不足し、燃料が良好に燃え切らず、スモークを発生させるという問題が生じる。また、このように燃焼が不安定となることでエンジン出力が低下するおそれもある。
However, since the in-cylinder intake state, the fuel state, and the like change according to the driving operation state of the driver and the environmental conditions in which the vehicle is traveling, one combustion is performed as in the technique disclosed in Patent Document 1 above. In the control for simply shifting from one mode to the other combustion mode, there is a region where it is not possible to cope with changes in the intake state and the fuel state, and combustion may become unstable.
For example, in the premixed combustion mode, there is a problem that a period for mixing air and fuel is insufficient, the fuel does not burn out well, and smoke is generated. In addition, the engine output may decrease due to unstable combustion in this manner.

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、エンジンの運転状態に応じた適切な燃焼制御を行い、過渡運転時等でも安定した燃焼を実現することで、スモークの排出を抑制し、NOxの排出も低減させ、排ガス性能及びエンジン出力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 perform appropriate combustion control according to the operating state of the engine and realize stable combustion even during transient operation. Thus, an object of the present invention is to provide a diesel engine combustion control device that can suppress smoke emission, reduce NOx emission, and improve exhaust gas performance and engine output.

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、筒内に供給された燃料を圧縮着火するディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、燃料噴射終了時期から着火時期までの燃料混合期間を検出する燃料混合期間検出手段と、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる所定の燃焼モードを有しており、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が所定の範囲にある場合に、該所定の燃焼モードを選択する燃焼制御手段と、を備えることを特徴としている。   In order to achieve the above-described object, the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 1 is a combustion control apparatus for a diesel engine that compresses and ignites the fuel supplied into the cylinder, from the fuel injection end timing to the ignition timing. And a predetermined combustion mode for adjusting the fuel injection timing based on the fuel mixing period detected by the fuel mixing period detecting means and causing combustion after the end of the fuel injection. And a combustion control means for selecting the predetermined combustion mode when the fuel mixing period detected by the fuel mixing period detecting means is within a predetermined range.

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、前記所定の燃焼モードでは、前記燃料混合期間が所定期間以上となるように燃料噴射時期を調整することを特徴としている。
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1または2において、前記燃焼制御手段は、燃焼モードとして、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射中に燃焼を生起させる通常燃焼モード、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる第1の予混合燃焼モード、及び前記所定の燃焼モードである第2の予混合燃焼モードを有し、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間に応じて、前記通常燃焼モード、前記第1の予混合燃焼モード、または第2の予混合燃焼モードを選択することを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the diesel engine combustion control apparatus according to the first aspect, wherein in the predetermined combustion mode, the fuel injection timing is adjusted so that the fuel mixing period is not less than a predetermined period.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a combustion control system for a diesel engine according to the first or second aspect, wherein the combustion control means adjusts the fuel injection timing based on the in-cylinder combustion state or the intake state as the combustion mode, A first combustion mode in which the fuel injection timing is adjusted based on the in-cylinder combustion state or the intake state and combustion is caused after the fuel injection is completed, and the second combustion mode is the predetermined combustion mode. A premixed combustion mode is selected, and the normal combustion mode, the first premixed combustion mode, or the second premixed combustion mode is selected according to the fuel mixing period detected by the fuel mixing period detecting means. It is characterized by that.

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、前記燃焼制御手段は、前記通常燃焼モードが成立する燃料混合期間の上限である第1の閾値と、該第1の閾値より大でありスモーク発生の関係から設定される第2の閾値とを設定し、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が、前記第1の閾値未満である場合には前記通常燃焼モードを、該第1の閾値以上であり前記第2の閾値未満である場合は前記第2の予混合燃焼モードを、前記第2の閾値以上である場合には前記第1の予混合燃焼モードを選択することを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a combustion control apparatus for a diesel engine according to the third aspect, wherein the combustion control means includes a first threshold that is an upper limit of a fuel mixing period in which the normal combustion mode is established, and a value greater than the first threshold. And a second threshold value set from the relationship of smoke generation, and when the fuel mixing period detected by the fuel mixing period detecting means is less than the first threshold value, the normal combustion mode is set. The second premixed combustion mode is selected when it is greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold, and the first premixed combustion mode is selected when it is greater than or equal to the second threshold. It is characterized by doing.

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3または4において、前記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を備え、前記燃焼制御手段は、前記通常燃焼モード及び前記第1の予混合燃焼モードの場合は、前記燃焼割合算出手段により算出される所定の燃焼割合が所定の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 fifth aspect of the present invention, there is provided the combustion control system for a diesel engine according to the third or fourth aspect, wherein the in-cylinder pressure detecting means for detecting the in-cylinder pressure of the diesel engine and the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means. Combustion ratio calculating means for calculating the combustion ratio, and in the normal combustion mode and the first premixed combustion mode, the combustion control means has a predetermined combustion ratio calculated by the combustion ratio calculating means as a predetermined value. The fuel injection timing is adjusted so that the crank angle is obtained.

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、ディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射終了時期から着火時期までの燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる所定の燃焼モードを有しており、燃料混合期間が所定の範囲にある場合に、当該所定の燃焼モードを選択する。
燃料噴射終了後に燃焼を生起させる所謂予混合燃焼では、燃料混合期間が短いと空気と燃料との混合期間が不足し、予混合気が希薄、均一化されず、スモークを発生させるおそれがあるため、燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整する所定の燃焼モードを有し、燃料混合期間がスモークを発生させるような所定の範囲にある場合に、当該所定の燃焼モードとすることで、スモークを発生させない燃料混合期間に適切に制御することができる。
According to the diesel engine combustion control apparatus of the first aspect of the present invention using the above means, in the diesel engine, the fuel injection timing is adjusted based on the fuel mixing period from the fuel injection end timing to the ignition timing, and the combustion is performed after the fuel injection ends. When the fuel mixing period is within a predetermined range, the predetermined combustion mode is selected.
In so-called premixed combustion in which combustion occurs after the end of fuel injection, if the fuel mixing period is short, the mixing period of air and fuel is insufficient, and the premixed gas is diluted and not uniformized, which may cause smoke. If the fuel mixing period has a predetermined combustion mode that adjusts the fuel injection timing based on the fuel mixing period, and the fuel mixing period is within a predetermined range that generates smoke, the predetermined combustion mode is used to reduce the smoke. It can control appropriately in the fuel mixing period which does not generate | occur | produce.

したがって、例えば燃料混合期間が変化するような過渡運転時等においても、スモークを発生させない安定した予混合燃焼へ移行させることができる。
これにより、安定した予混合燃焼によるNOx低減及びスモーク抑制可能な運転領域を拡大させることができ、ディーゼルエンジンの排ガス性能及びエンジン出力を向上させることができる。
Therefore, for example, even during a transient operation in which the fuel mixing period changes, it is possible to shift to stable premixed combustion that does not generate smoke.
Thereby, NOx reduction by stable premixed combustion and the operation range which can suppress smoke can be expanded, and the exhaust gas performance and engine output of a diesel engine 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、所定の燃焼モードでは、燃料混合期間が所定期間以上となるように燃料噴射時期を調整する。
このように、予混合燃焼を行う所定の燃焼モードにおいて、燃料混合期間をスモークの発生しないような所定期間以上となるよう燃料噴射時期を調整することで、予混合燃焼におけるスモークの発生をより確実に抑制させることができる。
According to the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 2, in the predetermined combustion mode, the fuel injection timing is adjusted so that the fuel mixing period is equal to or longer than the predetermined period.
As described above, in the predetermined combustion mode in which the premixed combustion is performed, by adjusting the fuel injection timing so that the fuel mixing period is longer than the predetermined period in which the smoke is not generated, the generation of smoke in the premixed combustion is more reliably performed. 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、ディーゼルエンジンにおいて、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を制御する通常燃焼モード及び第1の予混合燃焼モードと、燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を制御する第2の予混合燃焼モードを有し、これらの燃焼モードを燃料混合期間に応じて切り替える。
このように燃料混合期間に基づき制御する第2の予混合燃焼モード(所定の燃焼モード)の他、燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を制御する通常燃焼モード及び第1の予混合燃焼モードを、燃料混合期間に基づき選択することで、運転状態に応じた適切な燃焼を生起させることができる。
According to the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 3, in the diesel engine, the normal combustion mode and the first premixed combustion mode for controlling the fuel injection timing based on the in-cylinder combustion state or the intake state, and the fuel mixing There is a second premixed combustion mode that controls the fuel injection timing based on the period, and these combustion modes are switched according to the fuel mixing period.
In addition to the second premixed combustion mode (predetermined combustion mode) controlled based on the fuel mixing period in this way, the normal combustion mode and the first premixed combustion mode for controlling the fuel injection timing based on the combustion state or the intake state Is selected based on the fuel mixing period, so that appropriate combustion according to the operation state can be caused.

これにより、スモークの発生を抑制しつつ、エンジンの安定した運転を実現することができる。
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、通常燃焼モードが成立する燃料混合期間の上限である第1の閾値と、当該第1の閾値より大でありスモーク発生の関係から設定される第2の閾値とを設定し、燃料混合期間が、第1の閾値未満である場合には通常燃焼モードを、該第1の閾値以上であり前記第2の閾値未満である場合は第2の予混合燃焼モードを、第2の閾値以上である場合には前記第1の予混合燃焼モードを選択する。
Thereby, stable operation of the engine can be realized while suppressing the generation of smoke.
According to the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 4, the first threshold which is the upper limit of the fuel mixing period in which the normal combustion mode is established and the relationship which is larger than the first threshold and causes smoke generation are set. A normal combustion mode when the fuel mixing period is less than the first threshold, and second when the fuel mixing period is greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold. If the premixed combustion mode is equal to or greater than the second threshold value, the first premixed combustion mode is selected.

つまり、通常燃焼モードから予混合燃焼へ移行する際には、第2の予混合燃焼モードを経て第1の予混合燃焼モードへと切り替わることとなり、これにより、スモークを抑制しつつ予混合燃焼へと移行させることができる。
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、通常燃焼モード及び第1の予混合燃焼モードでは、所定の燃焼割合が所定のクランク角度となるよう燃料噴射時期を調整する。
That is, when shifting from the normal combustion mode to the premixed combustion, the mode is switched to the first premixed combustion mode through the second premixed combustion mode, whereby the premixed combustion is suppressed while suppressing smoke. And can be migrated.
According to the combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 5, in the normal combustion mode and the first premixed combustion mode, the fuel injection timing is adjusted so that the predetermined combustion ratio becomes the predetermined crank angle.

つまり、通常燃焼モード及び第1の予混合燃焼モードでは、燃焼割合に基づく燃料噴射時期の調整を行うことで、筒内の燃焼状態に応じた適切な燃焼を生起させることができ、良好な排ガス性能を実現することができる。   In other words, in the normal combustion mode and the first premixed combustion mode, by adjusting the fuel injection timing based on the combustion ratio, it is possible to cause appropriate combustion in accordance with the in-cylinder combustion state. Performance can be realized.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1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概略構成図が示されており、以下、同図に基づいて説明する。
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.
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a combustion control device for a diesel engine according to the present invention, which will be described below with reference to 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、吸気を加圧するターボチャージャ28のコンプレッサ28a、加圧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 pressurizes the intake air, an intercooler 30 that cools the pressurized intake air, and a throttle valve 32 that adjusts the intake air amount, downstream of the air flow sensor 26. It is 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、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度を検出する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数、吸気の酸素(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, on the input side of the ECU 42, 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 that detects the accelerator opening according to the amount of depression of the accelerator pedal by the driver. Various sensors such as the opening sensor 46 are connected, and the load acting on the engine 1, the engine speed, the intake oxygen (O 2 ) concentration, and the like can be calculated from the detected values. 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の各気筒における燃焼制御を行う。
以下、当該燃焼制御におけるECU42の構成について詳しく説明する。
図2乃至図5を参照すると、図2には本実施形態における燃焼制御に対応した制御ブロック図、図3には本実施形態における燃料混合期間を示す図、図4には本実施形態における燃料混合期間及びスモークの関係図、図5には定常運転時における燃焼モード設定マップが、それぞれが示されており、以下、これらの図に基づき説明する。
The ECU 42 performs combustion control in each cylinder of the engine 1 based on the information acquired from the various sensors.
Hereinafter, the configuration of the ECU 42 in the combustion control will be described in detail.
2 to 5, FIG. 2 is a control block diagram corresponding to the combustion control in the present embodiment, FIG. 3 is a diagram showing a fuel mixing period in the present embodiment, and FIG. 4 is a fuel in the present embodiment. FIG. 5 shows a combustion mode setting map at the time of steady operation, and a description will be given below based on these diagrams.

まず、図2に示すように、ECU42には、主として、燃焼割合算出部50(燃焼割合算出手段)、燃焼履歴記憶部52、燃料混合期間算出部54(燃料混合期間検出手段)、燃料噴射時期算出部56、閾値設定部58、運転領域算出部60、燃焼モード切替部62が形成されている。
燃焼割合算出部50は、クランク角センサ44及び筒内圧センサ14により検出される情報から各筒内の燃焼割合を算出する機能を有している。
First, as shown in FIG. 2, the ECU 42 mainly includes a combustion ratio calculation unit 50 (combustion ratio calculation unit), a combustion history storage unit 52, a fuel mixture period calculation unit 54 (fuel mixture period detection unit), a fuel injection timing. A calculation unit 56, a threshold setting unit 58, an operation region calculation unit 60, and a combustion mode switching unit 62 are formed.
The combustion rate calculation unit 50 has a function of calculating the combustion rate in each cylinder from information detected by the crank angle sensor 44 and the in-cylinder pressure sensor 14.

当該燃焼割合(以下、MFB:Mass Fraction of Burnt Fuelともいう)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、クランク角度に応じて当該熱発生率を積算した熱発生量から算出される。
より詳しくは、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。
The combustion rate (hereinafter also referred to as MFB: Mass Fraction of Burnt Fuel) is calculated by calculating the heat generation rate from the in-cylinder pressure information detected by the in-cylinder pressure sensor 14 and integrating the heat generation rate according to the crank angle. Calculated from the amount generated.
More 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=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。
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 2010138712
Figure 2010138712

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.

当該燃焼割合算出部50は上記のように算出された燃焼割合を燃焼履歴記憶部52に出力する。
燃焼履歴記憶部52では、燃焼割合算出部50からの燃焼割合等の情報を燃焼履歴として記憶する機能を有している。
燃料混合期間算出部54は、図3に示すように、燃焼履歴記憶部52において記憶されている燃焼履歴から着火時期を検出し、燃料噴射弁12への駆動信号から燃料噴射終了時期を検出して、燃料噴射終了時期から着火時期までの期間である燃料混合期間を算出する機能を有している。なお、着火時期は燃焼割合の上昇開始時期、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から検出される。
The combustion ratio calculation unit 50 outputs the combustion ratio calculated as described above to the combustion history storage unit 52.
The combustion history storage unit 52 has a function of storing information such as the combustion rate from the combustion rate calculation unit 50 as a combustion history.
As shown in FIG. 3, the fuel mixing period calculation unit 54 detects the ignition timing from the combustion history stored in the combustion history storage unit 52, and detects the fuel injection end timing from the drive signal to the fuel injection valve 12. Thus, it has a function of calculating a fuel mixing period that is a period from the fuel injection end timing to the ignition timing. It should be noted that the ignition timing is detected from the combustion ratio increase start timing, and the fuel injection end timing is detected from the drive signal end timing to the fuel injection valve 12.

燃料噴射時期算出部56は、各燃焼モードに応じた燃料噴射時期を算出する機能を有している。
詳しくは、当該燃料噴射時期算出部56は、通常燃焼モード部56a、第1予混合燃焼モード部56b、第2予混合燃焼モード部56cの3つの燃焼モード部を有しており、各燃焼モード部ではそれぞれの燃焼モードに応じた燃料噴射時期が算出される。
The fuel injection timing calculation unit 56 has a function of calculating the fuel injection timing corresponding to each combustion mode.
Specifically, the fuel injection timing calculation unit 56 includes three combustion mode units, a normal combustion mode unit 56a, a first premixed combustion mode unit 56b, and a second premixed combustion mode unit 56c. The fuel injection timing corresponding to each combustion mode is calculated in the section.

通常燃焼モード56a部では、予混合期間を経た後の燃料噴射中に拡散燃焼が生起される一般的なディーゼル燃焼による運転を行う燃料噴射時期が算出される。
当該通常燃焼モード部56aでの燃料噴射時期の算出は、上記燃焼履歴記憶部52に記憶されている燃焼割合に基づくフィードバック制御により行われる。つまり、燃焼履歴記憶部52に記憶されている燃焼履歴から前回の燃焼における所定の燃焼割合(例えばMFB50%)のクランク角度(以下、実MFB角度という)を算出し、次回の燃焼において当該所定の燃焼割合(例えばMFB50%)が目標とする所定のクランク角度(例えばATDC10°)(以下、目標MFB角度という)となるように燃料噴射時期を進角または遅角させる。以下、この燃焼割合に基づく燃料噴射時期のフィードバック制御をMFBフィードバック制御ともいう。
In the normal combustion mode 56a, the fuel injection timing for performing operation by general diesel combustion in which diffusion combustion occurs during fuel injection after the premixing period is calculated.
The calculation of the fuel injection timing in the normal combustion mode unit 56a is performed by feedback control based on the combustion ratio stored in the combustion history storage unit 52. That is, a crank angle (hereinafter referred to as an actual MFB angle) of a predetermined combustion ratio (for example, MFB 50%) in the previous combustion is calculated from the combustion history stored in the combustion history storage unit 52, and the predetermined combustion ratio is determined in the next combustion. The fuel injection timing is advanced or retarded so that the combustion rate (for example, MFB 50%) becomes a target predetermined crank angle (for example, ATDC 10 °) (hereinafter referred to as a target MFB angle). Hereinafter, the feedback control of the fuel injection timing based on the combustion ratio is also referred to as MFB feedback control.

第1予混合燃焼モード部56bでは、予め空気と燃料とを混合した後に圧縮着火による燃焼を生起させる予混合燃焼による運転を行うべく、比較的進角側の燃料噴射時期が算出されるよう設定されている。
当該第1予混合燃焼モード部56bにおいては、燃料噴射時期は、上記通常燃焼モード部56aと同様に、MFBフィードバック制御により調整される。
The first premixed combustion mode unit 56b is set so that the fuel injection timing on the relatively advanced angle side is calculated in order to perform an operation by premixed combustion that causes combustion by compression ignition after mixing air and fuel in advance. Has been.
In the first premixed combustion mode portion 56b, the fuel injection timing is adjusted by MFB feedback control, similarly to the normal combustion mode portion 56a.

第2予混合燃焼モード部56cでは、予混合燃焼による運転を行うべく、比較的進角側の燃料噴射時期が算出されるよう設定されており、当該燃料噴射時期の算出は上記燃料混合期間算出部54において算出される燃料混合期間に基づくフィードバック制御により行われる。以下、この燃料混合期間に基づく燃料噴射時期のフィードバック制御を混合期間フィードバック制御という。   The second premixed combustion mode unit 56c is set so as to calculate a relatively advanced fuel injection timing in order to perform an operation by premixed combustion, and the calculation of the fuel injection timing is performed by calculating the fuel mixing period. This is performed by feedback control based on the fuel mixing period calculated in the unit 54. Hereinafter, the feedback control of the fuel injection timing based on the fuel mixing period is referred to as mixing period feedback control.

当該混合期間フィードバック制御は、燃料混合期間算出部54において算出される燃料混合期間(以下、実燃料混合期間という)が、エンジン1の運転状態に応じてスモークの発生しない目標燃料混合期間(所定期間)が確保されるように燃料噴射時期を進角または遅角させる。例えば、上死点(TDC)よりも進角側で予混合燃焼を行う場合において、実燃料混合期間が目標燃料混合期間より短い場合には燃料噴射時期を進角側に移動させ、実燃料混合期間が目標燃料混合期間より長い場合には燃料噴射時期を遅角側に移動させる。   In the mixing period feedback control, a fuel mixing period (hereinafter referred to as an actual fuel mixing period) calculated by the fuel mixing period calculation unit 54 is a target fuel mixing period (predetermined period) in which smoke does not occur according to the operating state of the engine 1. ) To advance or retard the fuel injection timing. For example, when premixed combustion is performed on the advance side with respect to the top dead center (TDC), if the actual fuel mixing period is shorter than the target fuel mixing period, the fuel injection timing is moved to the advanced side, and the actual fuel mixing is performed. When the period is longer than the target fuel mixing period, the fuel injection timing is moved to the retard side.

なお、上記第1予混合燃焼モード及び第2予混合燃焼モードでは、高温となる予混合燃焼に対しEGRガスの還流量が増加されることで低温化が図られ、NOxの発生が抑制される。
閾値設定部58は、アクセル開度センサ46に応じたエンジン負荷及びクランク角センサ44により検出される情報からエンジン回転数算出部44aにて算出されるエンジン回転数に基づき、エンジン1の過渡運転時における燃焼モードの選択に用いる燃料混合期間の閾値を算出する機能を有している。
In the first premixed combustion mode and the second premixed combustion mode, the recirculation amount of the EGR gas is increased with respect to the premixed combustion that is at a high temperature, thereby lowering the temperature and suppressing the generation of NOx. .
The threshold value setting unit 58 is based on the engine speed calculated by the engine speed calculation unit 44a based on the engine load corresponding to the accelerator opening sensor 46 and information detected by the crank angle sensor 44, during transient operation of the engine 1. Has a function of calculating the threshold value of the fuel mixing period used for selecting the combustion mode.

ここで図4を参照すると、燃料噴射量、MFB角度、及びコモンレールのレール圧が一定となる条件下で燃料混合期間に応じた酸素濃度及びスモークの発生量が示されている。
そして、閾値設定部58は、図4に示すように通常燃焼モードが成立する燃料混合期間の上限、即ちディーゼル燃焼が成立する燃料混合期間0近傍の値を第1閾値として設定する。
Referring now to FIG. 4, the oxygen concentration and the amount of smoke generated according to the fuel mixing period are shown under the condition that the fuel injection amount, MFB angle, and rail pressure of the common rail are constant.
Then, as shown in FIG. 4, the threshold setting unit 58 sets the upper limit of the fuel mixing period in which the normal combustion mode is established, that is, a value near the fuel mixing period 0 in which diesel combustion is established as the first threshold.

さらに、図4に示すように、燃料混合期間が当該第1閾値より大の所定の範囲でスモークの発生量が増加し、閾値設定部58は、このスモークの発生量が増加する所定の範囲の上限値を第2閾値として設定する。
当該スモークの発生は、予混合燃焼において燃料混合期間が短いと、空気と燃料との混合時間が不足し、予混合気が十分に希薄、均一化されないためと解される。MFBフィードバック制御では燃料混合期間は考慮されておらず、たとえ目標MFB角度を満たしていても、レール圧が少なかったり、噴射量が多くなったりして燃料噴射期間が延び、燃料混合期間が短くなって第1閾値以上第2閾値未満の範囲となると、スモークを発生させるおそれがある。
Further, as shown in FIG. 4, the amount of smoke generated increases within a predetermined range in which the fuel mixing period is greater than the first threshold value, and the threshold setting unit 58 has a predetermined range in which the amount of smoke generated increases. The upper limit value is set as the second threshold value.
The generation of the smoke is understood to be because if the fuel mixing period is short in the premixed combustion, the mixing time of air and fuel is insufficient, and the premixed gas is not sufficiently diluted and uniformized. In the MFB feedback control, the fuel mixing period is not taken into consideration, and even if the target MFB angle is satisfied, the fuel injection period is extended due to a low rail pressure or an increased injection amount, and the fuel mixing period is shortened. If it is in the range from the first threshold to the second threshold, smoke may be generated.

閾値設定部58は、エンジン負荷及びエンジン回転数に応じた上記燃料混合期間とスモーク発生の関係のマップが記憶されており、当該マップに基づき上記第1閾値及び第2閾値を設定するものである。
運転領域算出部60には、図5に示すようにエンジン負荷及びエンジン回転数から定常運転時における燃焼モードを選択可能なマップが記憶されている。当該マップは図5に示すように、低負荷低回転数領域が第1予混合燃焼モードを選択する領域、高負荷高回転数領域が通常燃焼モードを選択する領域に設定されている。
The threshold setting unit 58 stores a map of the relationship between the fuel mixing period and smoke generation according to the engine load and the engine speed, and sets the first threshold and the second threshold based on the map. .
As shown in FIG. 5, the operation region calculation unit 60 stores a map that can select a combustion mode during steady operation from the engine load and the engine speed. As shown in FIG. 5, the map is set such that the low load low rotation speed region is a region for selecting the first premixed combustion mode, and the high load high rotation speed region is a region for selecting the normal combustion mode.

燃焼モード切替部62は、上記運転領域算出部60に記憶されているマップ及び上記閾値設定部58に記憶されているマップに基づく閾値を用いて、上記燃料噴射時期算出部56が有する3つの燃焼モードからの出力を切り替え、各燃料噴射弁12への指示噴射時期を出力する機能を有している。
具体的には、燃焼モード切替部62は、運転領域算出部60に記憶されているマップに従い、低負荷低回転数領域である場合には第1予混合燃焼モード部56b、高負荷高回転数領域である場合には通常燃焼モード部56aからの出力を指示噴射時期として選択するよう切り替えを行う。
The combustion mode switching unit 62 uses the threshold value based on the map stored in the operation region calculation unit 60 and the map stored in the threshold value setting unit 58, so that the three combustion modes of the fuel injection timing calculation unit 56 are included. It has a function of switching the output from the mode and outputting the command injection timing to each fuel injection valve 12.
Specifically, according to the map stored in the operation region calculation unit 60, the combustion mode switching unit 62 determines that the first premixed combustion mode unit 56b and the high load / high rotation number are in the low load / low rotation speed region. In the case of the region, switching is performed so that the output from the normal combustion mode unit 56a is selected as the command injection timing.

さらに、燃料混合期間が上記閾値設定部58のマップより設定される第1閾値未満である場合には通常燃焼モード部56a、第1閾値以上第2閾値未満である場合には第2予混合燃焼モード部56c、第2閾値以上である場合には第1予混合燃焼モード部56bからの出力を指示噴射時期として選択するよう切り替えを行う。
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。
Further, when the fuel mixing period is less than the first threshold set by the map of the threshold setting unit 58, the normal combustion mode unit 56a, and when the fuel mixing period is not less than the first threshold and less than the second threshold, the second premixed combustion. When the mode portion 56c is equal to or greater than the second threshold, switching is performed so that the output from the first premixed combustion mode portion 56b is selected as the command 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6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、ECU42は所定の制御周期で当該フローチャートに沿う制御を行う。以下、上記図2を参照しつつ、同図のフローチャートに沿って説明する。
まず、ECU42は、当該燃焼制御のステップS1として、運転領域算出部60から前回の制御周期での運転領域を読み込む。
FIG. 6 is a flowchart showing a combustion control routine by the combustion control apparatus for a diesel engine according to the present invention. The ECU 42 performs control according to the flowchart at a predetermined control cycle. Hereinafter, description will be made along the flowchart of FIG. 2 with reference to FIG.
First, the ECU 42 reads the operation region in the previous control cycle from the operation region calculation unit 60 as step S1 of the combustion control.

ステップS2では、運転領域算出部60において、エンジン1の負荷及び回転数から今回の運転領域を演算する。
ステップS3では、前回及び今回の運転領域がともに通常燃焼モード領域であるか否かを判別する。当該判別結果が真(Yes)である場合、即ち比較的高負荷高回転数の定常運転である場合には、ステップS9に進む。
In step S <b> 2, the operation region calculation unit 60 calculates the current operation region from the load and rotation speed of the engine 1.
In step S3, it is determined whether or not the previous and current operation regions are both normal combustion mode regions. If the determination result is true (Yes), that is, if the steady operation is performed at a relatively high load and high speed, the process proceeds to step S9.

一方、ステップS3の判別結果が偽(No)である場合、即ち、前回及び今回の運転領域がともに第1予混合燃焼モード領域にある場合、または通常燃焼モード領域及び第1予混合燃焼モード領域間を跨ぐような過渡運転状態にある場合にはステップS4に進む。
ステップS4では、燃料混合期間算出部54において、燃焼履歴記憶部52に記憶されている燃焼履歴、及び前回の燃料噴射弁14への駆動信号から燃料混合期間を算出する。
On the other hand, when the determination result of step S3 is false (No), that is, when the previous and current operation regions are both in the first premixed combustion mode region, or in the normal combustion mode region and the first premixed combustion mode region. If it is in a transient operation state that spans between, the process proceeds to step S4.
In step S <b> 4, the fuel mixing period calculation unit 54 calculates the fuel mixing period from the combustion history stored in the combustion history storage unit 52 and the previous drive signal to the fuel injection valve 14.

続くステップS5では、燃焼モード切替部62において、上記ステップS4で算出した燃料混合期間が、閾値設定部58で設定される第2閾値以上であるか否かを判別する。
当該判別結果が真(Yes)である場合は、ステップS6に進む。
ステップS6では、燃焼モード切替部62において、第1予混合燃焼モード部56bからの出力を指示噴射時期として選択する。つまり、MFBフィードバック制御による燃料噴射時期の調整を行い、予混合燃焼を生起させる。
In subsequent step S5, the combustion mode switching unit 62 determines whether or not the fuel mixing period calculated in step S4 is equal to or greater than the second threshold set by the threshold setting unit 58.
If the determination result is true (Yes), the process proceeds to step S6.
In step S6, the combustion mode switching unit 62 selects the output from the first premixed combustion mode unit 56b as the command injection timing. That is, the fuel injection timing is adjusted by MFB feedback control to cause premixed combustion.

一方、上記ステップS5の判別結果が偽(No)である場合、即ち燃料混合期間が第2閾値未満である場合は、ステップS7に進む。
ステップS7では、燃焼モード切替部62において、上記ステップS4で算出した燃料混合期間が、閾値設定部58で設定される第1閾値以上であるか否かを判別する。
当該判別結果が真(Yes)である場合、即ち燃料混合期間が第1閾値以上第2閾値未満である場合は、ステップS8に進む。
On the other hand, if the determination result in step S5 is false (No), that is, if the fuel mixing period is less than the second threshold value, the process proceeds to step S7.
In step S <b> 7, the combustion mode switching unit 62 determines whether or not the fuel mixing period calculated in step S <b> 4 is greater than or equal to the first threshold set by the threshold setting unit 58.
If the determination result is true (Yes), that is, if the fuel mixing period is greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold, the process proceeds to step S8.

ステップS8では、燃焼モード切替部62において、第2予混合燃焼モード部56cからの出力を指示噴射時期として選択する。つまり、燃料混合期間に基づくフィードバック制御による燃料噴射時期の調整を行い、予混合燃焼を生起させる。
一方、上記ステップS7の判別結果が偽(No)である場合、即ち燃料混合期間が第1閾値未満である場合にはステップS9に進む。
In step S8, the combustion mode switching unit 62 selects the output from the second premixed combustion mode unit 56c as the command injection timing. That is, the fuel injection timing is adjusted by feedback control based on the fuel mixing period to cause premixed combustion.
On the other hand, if the determination result in step S7 is false (No), that is, if the fuel mixing period is less than the first threshold value, the process proceeds to step S9.

ステップS9では、燃焼モード切替部62において、通常燃焼モード部56aからの出力を指示噴射時期として選択する。つまり、MFBフィードバック制御による燃料噴射時期の調整を行い、ディーゼル燃焼を生起させる。
これらステップS6、S8、S9のいずれかを経た後、当該ルーチンをリターンする。
以上のように、当該燃焼制御では、燃焼モードとして、燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整する第2予混合燃焼モードを有しており、エンジン1の過渡運転時において燃料混合期間が第1閾値以上第2閾値未満の所定の範囲にある場合に当該第2予混合燃焼モードを選択する。
In step S9, the combustion mode switching unit 62 selects the output from the normal combustion mode unit 56a as the command injection timing. That is, the fuel injection timing is adjusted by MFB feedback control to cause diesel combustion.
After going through any of these steps S6, S8, S9, the routine is returned.
As described above, the combustion control has the second premixed combustion mode in which the fuel injection timing is adjusted based on the fuel mixing period as the combustion mode, and the fuel mixing period is the first during the transient operation of the engine 1. The second premixed combustion mode is selected when the predetermined range is greater than or equal to the threshold and less than the second threshold.

これにより、通常燃焼から予混合燃焼へ移行する際には、第2の予混合燃焼モードを経て第1の予混合燃焼モードへと切り替わることとなる。
当該第2予混合燃焼モードでは、スモークの発生しない目標燃料混合期間を確保するように燃料噴射時期が調整されるため、予混合燃焼におけるスモークの発生が確実に抑制される。
Thereby, when shifting from the normal combustion to the premixed combustion, the second premixed combustion mode is switched to the first premixed combustion mode.
In the second premixed combustion mode, the fuel injection timing is adjusted so as to ensure a target fuel mixing period in which smoke does not occur, so that the generation of smoke in the premixed combustion is reliably suppressed.

したがって、当該第2予混合燃焼モードを経て第1予混合燃焼モードへと移行することで、スモークを抑制しつつ安定した予混合燃焼へと移行させることができる。
これにより、安定した予混合燃焼によるNOx低減及びスモーク抑制可能な運転領域を拡大させることができ、エンジン1の排ガス性能を向上させることができる。
また、当該第2予混合燃焼モードの他にも、MFBフィードバック制御により燃料噴射時期を調整する通常燃焼モード及び第1予混合燃焼モードを有しており、定常運転時やスモークの発生するおそれのない過渡運転時においては当該通常燃焼モード及び第1予混合燃焼モードを選択することで、筒内の燃焼状態に応じた適切な燃焼を生起させることができ、良好な排ガス性能及びエンジン出力を実現することができる。
Therefore, by shifting to the first premixed combustion mode via the second premixed combustion mode, it is possible to shift to stable premixed combustion while suppressing smoke.
Thereby, NOx reduction by stable premixed combustion and the operation range in which smoke can be suppressed can be expanded, and the exhaust gas performance of the engine 1 can be improved.
In addition to the second premixed combustion mode, there are a normal combustion mode and a first premixed combustion mode in which the fuel injection timing is adjusted by MFB feedback control, which may cause smoke during steady operation. By selecting the normal combustion mode and the first premixed combustion mode when there is no transient operation, it is possible to generate appropriate combustion according to the in-cylinder combustion state, realizing good exhaust gas performance and engine output can do.

以上のことから、本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置では、エンジン1の運転状態に応じた適切な燃焼制御を行い、過渡運転時等でも安定した燃焼を実現することで、スモークの排出を抑制し、NOxの排出も低減させ、排ガス性能及びエンジン出力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。
From the above, the diesel engine combustion control apparatus according to the present invention performs appropriate combustion control in accordance with the operating state of the engine 1 and realizes stable combustion even during transient operation, thereby reducing smoke emission. It is possible to suppress, reduce NOx emission, and improve exhaust gas performance and engine output.
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.

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。
また、上記実施形態では、通常燃焼モード及び第1予混合燃焼モードでは、MFBフィードバック制御により燃料噴射時期を調整しているが、これらの燃焼モードにおける燃料噴射時期の調整は、このような燃焼状態に基づく制御に限られるものではない。例えば、高コストとなる筒内圧センサ14を設けず、筒内に吸入される吸気の酸素濃度や空気過剰率等の吸気状態を検出し、当該吸気状態に基づくフィードバック制御により燃料噴射時期を調整しても構わない。
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.
In the above embodiment, in the normal combustion mode and the first premixed combustion mode, the fuel injection timing is adjusted by MFB feedback control. The adjustment of the fuel injection timing in these combustion modes is performed in such a combustion state. It is not restricted to the control based on. For example, an in-cylinder pressure sensor 14 that is expensive is not provided, but an intake state such as an oxygen concentration or an excess air ratio of the intake air sucked into the cylinder is detected, and the fuel injection timing is adjusted by feedback control based on the intake state. It doesn't matter.

また、上記実施形態では、第2予混合燃焼モードでは、混合期間フィードバック制御により燃料噴射時期を調整しているが、当該第2予混合燃焼モードでの燃料噴射時期の調整はこれに限られるものではなく、例えば、第2予混合燃焼モードに切り替わった際には燃料噴射時期を予め定められた所定の燃料噴射時期に設定するよう制御しても構わない。このように制御することで、制御を簡易なものにすることができ且つ第2予混合燃焼モードへの切替応答性を向上させることができる。   In the above embodiment, the fuel injection timing is adjusted by the mixing period feedback control in the second premixed combustion mode, but the adjustment of the fuel injection timing in the second premixed combustion mode is limited to this. Instead, for example, when switching to the second premixed combustion mode, the fuel injection timing may be controlled to be set to a predetermined fuel injection timing. By controlling in this way, the control can be simplified and the switching response to the second premixed combustion mode can be improved.

本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の一実施形態における概略構成図である。It is a schematic block diagram in one Embodiment 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一実施形態における制御ブロック図である。It is a control block diagram in one Embodiment 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一実施形態における燃料混合期間を示す図である。It is a figure which shows the fuel mixing period in one Embodiment 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一実施形態における燃料混合期間とスモーク発生との関係図である。It is a related figure of the fuel mixing period and smoke generation in one embodiment of the diesel engine combustion control device according to the present invention. 本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の一実施形態における定常運転時の燃焼モード設定マップである。It is a combustion mode setting map at the time of steady operation in one embodiment of a combustion control device of a diesel engine concerning the present invention. 本発明に係るディーゼルエンジンの燃焼制御装置の一実施形態におけ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 in one Embodiment of the combustion control apparatus of the diesel engine which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
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)
50 燃焼割合算出部
52 燃焼履歴記憶部
54 燃料混合期間算出部(燃料混合期間検出手段)
56 燃料噴射時期算出部
56a 通常燃焼モード部
56b 第1予混合燃焼モード部
56c 第2予混合燃焼モード部
58 閾値設定部
60 運転領域算出部
62 燃焼モード切替部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 12 Fuel injection valve 14 Cylinder pressure sensor (cylinder pressure detection means)
42 ECU (combustion control means)
50 Combustion Ratio Calculation Unit 52 Combustion History Storage Unit 54 Fuel Mixing Period Calculation Unit (Fuel Mixing Period Detection Unit)
56 fuel injection timing calculation unit 56a normal combustion mode unit 56b first premixed combustion mode unit 56c second premixed combustion mode unit 58 threshold setting unit 60 operating region calculation unit 62 combustion mode switching unit

Claims (5)

筒内に供給された燃料を圧縮着火するディーゼルエンジンの燃焼制御装置であって、
燃料噴射終了時期から着火時期までの燃料混合期間を検出する燃料混合期間検出手段と、
前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる所定の燃焼モードを有しており、前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が所定の範囲にある場合に、該所定の燃焼モードを選択する燃焼制御手段と、
を備えることを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
A diesel engine combustion control device for compressing and igniting fuel supplied into a cylinder,
Fuel mixing period detection means for detecting a fuel mixing period from the fuel injection end timing to the ignition timing;
A fuel that has a predetermined combustion mode that adjusts the fuel injection timing based on the fuel mixing period detected by the fuel mixing period detecting means and causes combustion after the end of fuel injection, and is detected by the fuel mixing period detecting means Combustion control means for selecting the predetermined combustion mode when the mixing period is within a predetermined range;
A combustion control device for a diesel engine, comprising:
前記所定の燃焼モードでは、前記燃料混合期間が所定期間以上となるように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。   2. The diesel engine combustion control device according to claim 1, wherein in the predetermined combustion mode, fuel injection timing is adjusted such that the fuel mixing period is equal to or longer than a predetermined period. 前記燃焼制御手段は、燃焼モードとして、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射中に燃焼を生起させる通常燃焼モード、筒内の燃焼状態または吸気状態に基づき燃料噴射時期を調整し燃料噴射終了後に燃焼を生起させる第1の予混合燃焼モード、及び前記所定の燃焼モードである第2の予混合燃焼モードを有し、
前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間に応じて、前記通常燃焼モード、前記第1の予混合燃焼モード、または第2の予混合燃焼モードを選択することを特徴とする請求項1または2記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。
The combustion control means adjusts the fuel injection timing based on the in-cylinder combustion state or the intake state as a combustion mode, and causes the combustion to occur during fuel injection, or the fuel injection based on the in-cylinder combustion state or the intake state. A first premixed combustion mode that adjusts the timing and causes combustion after completion of fuel injection, and a second premixed combustion mode that is the predetermined combustion mode;
2. The normal combustion mode, the first premixed combustion mode, or the second premixed combustion mode is selected according to a fuel mixing period detected by the fuel mixing period detecting means. Or the combustion control apparatus of the diesel engine of 2.
前記燃焼制御手段は、前記通常燃焼モードが成立する燃料混合期間の上限である第1の閾値と、該第1の閾値より大でありスモーク発生の関係から設定される第2の閾値とを設定し、
前記燃料混合期間検出手段により検出される燃料混合期間が、前記第1の閾値未満である場合には前記通常燃焼モードを、該第1の閾値以上であり前記第2の閾値未満である場合は前記第2の予混合燃焼モードを、前記第2の閾値以上である場合には前記第1の予混合燃焼モードを選択す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。
The combustion control means sets a first threshold value that is an upper limit of a fuel mixing period in which the normal combustion mode is established, and a second threshold value that is larger than the first threshold value and is set based on the relationship of smoke generation. And
When the fuel mixing period detected by the fuel mixing period detecting means is less than the first threshold, the normal combustion mode is set to be greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold. 4. The diesel engine combustion control device according to claim 3, wherein the first premixed combustion mode is selected when the second premixed combustion mode is equal to or greater than the second threshold value. 5.
前記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を備え、
前記燃焼制御手段は、前記通常燃焼モード及び前記第1の予混合燃焼モードの場合は、前記燃焼割合算出手段により算出される所定の燃焼割合が所定の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3または4記載の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,
In the normal combustion mode and the first premixed combustion mode, the combustion control means adjusts the fuel injection timing so that the predetermined combustion ratio calculated by the combustion ratio calculation means becomes a predetermined crank angle. The combustion control apparatus for a diesel engine according to claim 3 or 4,
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