JP4782078B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は内燃機関の制御装置に関し、特に筒内圧センサにより検出される筒内圧に応じた制御を行うものに関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine, and more particularly to an apparatus that performs control according to an in-cylinder pressure detected by an in-cylinder pressure sensor.
従来より、ディーゼルエンジンにおける拡散燃焼では、燃焼室内に取り込んだ空気を圧縮し、この圧縮された空気に燃料を噴射し、この燃料を自己着火によって燃焼させる。一方近年では、この拡散燃焼に対し、燃料の噴射時期を早めて着火遅れ期間を持って燃焼させる予混合圧縮着火燃焼(以下「PCCI燃焼」という)が提案されている。このPCCI燃焼によれば、希薄混合気の燃焼であるため燃焼温度が低くNOxの排出を低減でき、かつ、燃料の過濃部分が少ないことから、煤などのPM(Particulate Matter)の生成を低減できる。しかしながら、PCCI燃焼では、適切な時期に着火させて燃焼を成立させるための制御条件の範囲が限定されている。 Conventionally, in diffusion combustion in a diesel engine, air taken into a combustion chamber is compressed, fuel is injected into the compressed air, and the fuel is burned by self-ignition. On the other hand, in recent years, premixed compression ignition combustion (hereinafter referred to as “PCCI combustion”) in which the fuel injection timing is advanced and the ignition delay period is combusted has been proposed. According to this PCCI combustion, the combustion temperature is low and NOx emissions can be reduced due to the combustion of a lean air-fuel mixture, and the generation of PM (Particulate Matter) such as soot is reduced because there are few overconcentrated portions of fuel. it can. However, in PCCI combustion, the range of control conditions for igniting at an appropriate time to establish combustion is limited.
図5は、PCCI燃焼におけるクランク角と筒内圧と関係の一例を示す図であり、排気還流率(以下「EGR率」という)の制御誤差がPCCI燃焼に及ぼす影響を示す図である。実線A1はEGR率を34.7%とした基準燃焼状態を示し、破線A2及び一点鎖線A3はそれぞれ基準燃焼状態からEGR率に制御誤差が生じた場合における燃焼状態を示す。破線A2に示すように、実線A1の基準燃焼状態から例えば−2.2%のEGR率の制御誤差が生じると、着火時期が早まり、筒内圧が急激に大きくなり騒音及び振動が発生する。また、一点鎖線A3に示すように、実線A1の基準燃焼状態から例えば+2.1%のEGR率の制御誤差が生じると、着火時期が遅れ失火するおそれがある。 FIG. 5 is a diagram showing an example of the relationship between the crank angle and the in-cylinder pressure in the PCCI combustion, and is a diagram showing the influence of the control error of the exhaust gas recirculation rate (hereinafter referred to as “EGR rate”) on the PCCI combustion. A solid line A1 indicates a reference combustion state in which the EGR rate is 34.7%, and a broken line A2 and an alternate long and short dash line A3 indicate combustion states when a control error occurs in the EGR rate from the reference combustion state. As shown by the broken line A2, when an EGR rate control error of, for example, -2.2% occurs from the reference combustion state of the solid line A1, the ignition timing is advanced, the in-cylinder pressure is rapidly increased, and noise and vibration are generated. Further, as shown by the one-dot chain line A3, if an EGR rate control error of, for example, + 2.1% occurs from the reference combustion state of the solid line A1, the ignition timing may be delayed and misfire may occur.
そこで特許文献1には、筒内圧センサにより検出された筒内圧から燃料の実着火時期を検出し、検出した実着火時期に応じて燃料噴射時期を補正する制御装置が示されている。
Therefore,
図6は、PCCI燃焼におけるクランク角と筒内圧との関係の一例を示す図であり、特許文献1に示された制御装置による制御の一例を示す図である。上述の図5と同様に、実線B1は基準燃焼状態を示し、破線B2及び一点鎖線B3をそれぞれ基準燃焼状態からEGR率に制御誤差が生じた場合における燃焼状態を示す。特許文献1に示された制御装置によれば、実着火時期を基準燃焼状態における目標値にF/B制御することにより、図6に示すように、EGR率に制御誤差が生じた場合であっても、基準燃焼状態に近い状態で燃焼させることが可能となる。
ところで、走行中の車両では、EGR率に±20%以上の制御誤差が生じる場合がある。図7及び図8は、それぞれ、着火時期を制御目標値(例えば、ADTC15.6度)にF/B制御しつつ、時刻t=0からt1にかけて新気量を増加させてEGR率を0%から−30%まで変化させた場合、及び、時刻t=0からt2にかけて新気量を減少させてEGR率を0%から+30%まで変化させた場合における筒内の圧力変化率とPmi変動率との関係を示す図である。ここで、Pmi変動率とは筒内の図示平均有効圧力の変動率であり、燃焼の不安定性を示す。 By the way, in a running vehicle, a control error of ± 20% or more may occur in the EGR rate. 7 and 8, respectively, the ignition timing control target value (e.g., ADTC15.6 degrees) with F / B control, the time t = 0 by increasing the fresh air amount toward t 1 the EGR rate from 0 percent when changing to -30%, and the pressure change rate and Pmi in the cylinder in the case of decreasing the amount of fresh air from time t = 0 toward t 2 by changing the EGR rate to 0% + 30% It is a figure which shows the relationship with a fluctuation rate. Here, the Pmi fluctuation rate is a fluctuation rate of the indicated mean effective pressure in the cylinder, and indicates instability of combustion.
図7に示すように、EGR率が減少する場合、燃料噴射時期を遅角することで着火時期を制御目標値に保つことができるものの、EGR率の制御誤差が大きくなるにつれて、筒内の圧力変化率が目標上限値を超えてしまい、騒音及び振動が激しくなる。また、図8に示すように、EGR率が増加する場合、燃料噴射時期を進角することで着火時期を制御目標値に保つことができるものの、EGR率の制御誤差が大きくなるにつれて、Pmi変動率が目標上限値を超えてしまい、燃焼が不安定になり失火する。以上のように、着火時期を制御目標値にF/B制御することで、±30%程度のEGR率の制御誤差範囲内まで制御可能な運転領域を拡大できるものの、圧力変化率やPmi変動率が大きく増加してしまう。 As shown in FIG. 7, when the EGR rate decreases, the ignition timing can be maintained at the control target value by retarding the fuel injection timing, but as the control error of the EGR rate increases, the pressure in the cylinder The rate of change exceeds the target upper limit value, and noise and vibration become intense. As shown in FIG. 8, when the EGR rate increases, the ignition timing can be maintained at the control target value by advancing the fuel injection timing, but as the control error of the EGR rate increases, the Pmi fluctuation The rate exceeds the target upper limit, combustion becomes unstable, and misfire occurs. As described above, by performing F / B control of the ignition timing to the control target value, the controllable operating range can be expanded to within the control error range of the EGR rate of about ± 30%, but the pressure change rate and Pmi fluctuation rate Will greatly increase.
本発明は上述した点を考慮してなされたものであり、排気還流率の制御誤差に応じて着火時期の制御を適切に行い、燃焼による騒音及び振動を抑制し、かつ、失火を防止できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described points, and is an internal combustion engine capable of appropriately controlling the ignition timing according to the control error of the exhaust gas recirculation rate, suppressing noise and vibration due to combustion, and preventing misfire. An object of the present invention is to provide an engine control device.
上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関(1)の燃焼室に設けられ、該燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射手段(6)と、前記内燃機関の排気を吸気系に還流する排気還流機構(9,20)とを備える内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の運転状態(NE,TRQ)に応じて設定された前記燃料噴射手段による燃料噴射時期(CAIMM)を格納した燃料噴射時期記憶手段と、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段(3,21)と、前記燃料噴射時期記憶手段に格納された燃料噴射時期を、検出した機関運転状態に応じて検索して燃料噴射時期を決定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期(CAFMM)を格納した着火時期記憶手段と、前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期(CAFM)を検出する着火時期検出手段と、前記内燃機関の運転状態に応じて設定された、前記排気還流機構による排気還流率の制御値(GEGRM)を格納した排気還流率制御値記憶手段と、前記排気還流機構による実排気還流率(GEGR)を算出する排気還流率算出手段と、前記実排気還流率から前記排気還流率の制御値を減算することで偏差(ΔGEGRM)を算出し、該算出された偏差が正の場合には前記目標着火時期を進角側に補正し、負の場合には前記目標着火時期を遅角側に補正する目標着火時期補正手段と、前記目標着火時期補正手段により補正された目標着火時期(CAFMCC)と前記実着火時期との偏差(ΔCAM)を減少させるように燃料噴射時期補正量(CAD)を算出する燃料噴射時期補正量算出手段と、を備え、前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射時期補正量により前記燃料噴射時期を補正し、補正された燃料噴射時期に応じて燃料噴射を実行することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項1に記載の発明によれば、内燃機関の運転状態に応じて設定された燃料噴射時期が格納された燃料噴射時期記憶手段を検索することにより、燃料噴射時期が算出されるとともに、内燃機関の運転状態に応じて設定された目標着火時期が格納された着火時期記憶手段を検索することにより、目標着火時期が算出される。また、排気還流率の制御値と実排気還流率との偏差に応じて目標着火時期が補正され、この補正された目標着火時期と実着火時期との偏差が減少するように燃料噴射時期補正量が算出される。さらにこの燃料噴射時期補正量により燃料噴射時期が補正されて、この補正された燃料噴射時期に応じて燃料噴射が実行される。機関の運転状態に応じて予め設定された排気還流率の制御値と、実排気還流率との偏差に応じて適切に目標着火時期を補正することにより、筒内の圧力変化率が増加して大きな騒音や振動が発生したり、Pmi変動率が悪化して失火したりするのを防止できる。 According to the first aspect of the invention, the fuel injection timing is calculated by searching the fuel injection timing storage means in which the fuel injection timing set according to the operating state of the internal combustion engine is stored, and the internal combustion engine The target ignition timing is calculated by searching the ignition timing storage means in which the target ignition timing set according to the engine operating state is stored. Also, the target ignition timing is corrected according to the deviation between the control value of the exhaust gas recirculation rate and the actual exhaust gas recirculation rate, and the fuel injection timing correction amount so that the deviation between the corrected target ignition timing and the actual ignition timing is reduced. Is calculated. Further, the fuel injection timing is corrected by the fuel injection timing correction amount, and fuel injection is executed in accordance with the corrected fuel injection timing. By appropriately correcting the target ignition timing according to the deviation between the control value of the exhaust gas recirculation rate set in advance according to the operating state of the engine and the actual exhaust gas recirculation rate, the pressure change rate in the cylinder increases. It is possible to prevent a large noise or vibration from occurring or a misfire due to deterioration of the Pmi fluctuation rate.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1及び図2は、本発明の一実施形態に係る内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。以下両図をあわせて参照して説明する。4気筒を有する内燃機関(以下単に「エンジン」という)1は、燃焼室内に燃料を直接噴射するディーゼルエンジンであり、各気筒の燃焼室に燃料噴射弁6が設けられている。燃料噴射弁6は、電子制御ユニット(以下「ECU」という)4に電気的に接続されており、燃料噴射弁6の開弁時間及び開弁時期、すなわち燃料噴射時間及び燃料噴射時期は、ECU4により制御される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 are diagrams showing the configuration of an internal combustion engine and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. The following description will be given with reference to both figures. An internal combustion engine (hereinafter simply referred to as “engine”) 1 having four cylinders is a diesel engine that directly injects fuel into a combustion chamber, and a
エンジン1は、吸気管7及び排気管8を備えている。排気管8と吸気管7の間には、排気の一部を吸気管7に還流する排気還流通路9が設けられている。排気還流通路9には、排気還流量を制御するための排気還流制御弁(以下「EGR弁」という)20が設けられている。EGR弁20は、ソレノイドを有する電磁弁であり、その弁開度はECU4により制御される。排気還流通路9及びEGR弁20が排気還流機構を構成する。また、吸気管7のうち排気還流通路9との合流位置よりも下流側には、吸気管7内の吸入空気中の酸素濃度DOを検出するLAFセンサ29が設けられている。
The
エンジン1の各気筒には、筒内圧(燃焼圧力)を検出する筒内圧センサ2が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ2は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ2の検出信号は、ECU4に供給される。なお、筒内圧センサ2の検出信号は、実際には、筒内圧PCYLのクランク角度(時間)に対する微分信号に相当するものであり、筒内圧PCYLは、筒内圧センサ出力を積分することにより得られる。
Each cylinder of the
またエンジン1には、クランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ3が設けられている。クランク角度位置センサ3は、クランク角1度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はECU4に供給される。クランク角度位置センサ3は、さらに特定祈祷の所定クランク角度位置で気筒識別パルスを生成して、ECU4に供給する。
The
ECU4には、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダルの操作量APを検出するアクセルセンサ21、エンジン1の冷却水温TWを検出する冷却水温センサ22、エンジン1の吸気温TAを検出する吸気温センサ23、エンジン1の吸入空気量流量GAを検出する吸入空気流量センサ24、及び吸気管7内の吸入空気中の酸素濃度DOを検出するLAFセンサ29が接続されており、これらのセンサの検出信号がECU4に供給される。
The ECU 4 includes an accelerator sensor 21 that detects an operation amount AP of an accelerator pedal of a vehicle driven by the
ECU4は、エンジン1の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁6の制御信号を駆動回路5に供給する。駆動回路5は、燃料噴射弁6に接続されており、ECU4から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁6に供給する。これにより、ECU4から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が、各気筒の燃焼室内に噴射される。
The ECU 4 supplies a control signal for the
ECU4は、増幅器10と、A/D変換部11と、パルス生成部13と、CPU(Central Processing Unit)14と、CPU14で実行されるプログラムを格納するROM(Read Only Memory)15と、CPU14が演算結果などを格納するRAM(Random Access Memory)16と、入力回路17と、出力回路18とを備えている。筒内圧センサ2の検出信号は、増幅器10に入力される。増幅器10は、入力される信号を増幅する。増幅器10により増幅された信号は、A/D変換部11に入力される。また、クランク角度位置センサ3から出力されるパルス信号は、パルス生成部13に入力される。
The
A/D変換部11は、バッファ12を備えており、増幅器10から入力される筒内圧センサ出力をディジタル値(以下「圧力変化率」という)dpdθに変換し、バッファ12に格納する。より具体的には、A/D変換部11には、パルス生成部13から、クランク角1度周期のパルス信号(以下「1度パルス」という)PLS1が供給されており、この1度パルスPLS1の周期で筒内圧センサ出力をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ12に格納する。
The A /
一方、CPU14には、パルス生成部13から、クランク角6度周期のパルス信号PLS6が供給されており、CPU14はこの6度パルスPLS6の周期でバッファ12に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、A/D変換部11からCPU14に対して割り込み要求を行うのではなく、CPU14が6度パルスPLS6の周期で読出処理を行う。
On the other hand, the pulse signal PLS6 with a crank angle of 6 degrees is supplied from the
入力回路17は、各種センサの検出信号をディジタル値に変換し、CPU14に供給する。なお、エンジン回転数NEは、6度パルスPLSの周期から算出される。またエンジン1の要求トルクTRQは、アクセルペダル操作量APに応じて算出される。
The
CPU14は、エンジン運転状態に応じて目標EGR率を算出し、この目標EGR率に応じた開度でEGR弁20を制御する制御信号のデューティ比を算出し、このデューティ制御信号を、出力回路18を介してEGR弁20に供給する。ここで、目標EGR率とは、気筒内に還流する排気量及び気筒内に残留する既燃ガス量の和である総EGR量と、総EGR量及び気筒内に吸入される新気量の和である総ガス量との比率を表す値(EGR率)の目標値である。
The
図3は、燃料噴射弁6による主噴射時期CAIMを算出するモジュールの構成を示すブロック図である。このモジュールの機能は、CPU14で実行される処理により実現される。なお、上記デューティ制御信号を算出するモジュールの構成については、その図示及び詳細な説明を省略する。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a module for calculating the main injection timing CAIM by the
図3に示すモジュールは、主噴射時期CAIMを算出する主噴射時期算出部32と、燃料噴射時期補正量CADを算出する主噴射時期補正量算出部33とからなる。
The module shown in FIG. 3 includes a main injection timing
主噴射時期算出部32は、主噴射時期マップ値算出部51と、加算部52とを備えている。主噴射時期マップ値算出部51は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定されたCAIMMマップを検索して、目標主噴射時期マップ値CAIMMを算出する。CAIMMマップは、所定のセタン価(例えば市場における平均的なセタン価)の燃料を基準として設定されている。加算部52は、目標主噴射時期マップ値CAIMMに、主噴射時期補正量算出部33で算出された燃料噴射時期補正量CADを加算することにより、主噴射時期CAIMを算出する。
The main injection timing
主噴射時期補正量算出部33は、目標主噴射着火時期マップ値算出部61と、着火時期検出部62と、目標着火時期補正部63と、減算部64と、PID制御部65と、を備えている。
The main injection timing correction
目標主噴射着火時期マップ値算出部61は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定されたCAFMMマップを検索して、目標主噴射着火時期マップ値CAFMMを算出する。CAFMMマップは、所定のセタン価(例えば市場における平均的なセタン価)の燃料を基準として設定されている。
The target main injection ignition timing map
着火時期検出部62は、熱発生率算出部71と、着火時期判定部72とを備え、筒内圧センサ2により検出された筒内圧PCYLに応じて主噴射着火時期CAFMを検出する。熱発生率算出部71は、クランク角度位置センサ3によって検出されたクランク角と、筒内圧センサ2によって検出された筒内圧PCYLとにより、クランク角度毎の熱発生量である熱発生率dQdθを算出する。
The ignition
着火時期判定部72は、熱発生率算出部71により算出された熱発生率dQdθに基づいて、パイロット噴射に対応したパイロット噴射着火時期CAFPと、主噴射に対応した主噴射着火時期CAFMとを検出する。具体的には、着火時期判定部72は、パイロット噴射及び主噴射の各々に対応して熱発生率算出部71により算出された熱発生率dQdθを積分して、燃焼質量割合が50%となるクランク角度位置を、それぞれ、パイロット噴射着火時期CAFP及び主噴射着火時期CAFMとして判定する。なお、本実施形態では、主噴射着火時期CAFMのみが、燃料噴射時期補正量CADの算出に使用される。
Based on the heat generation rate dQdθ calculated by the heat generation
目標着火時期補正部63は、目標EGR率マップ値算出部81と、実EGR率算出部82と、減算部83と、着火時期補正量算出部84と、加算部85とを備え、目標主噴射着火時期マップ値算出部61により算出された目標主噴射着火時期マップ値CAFMMを補正し目標着火時期CAFMCCを算出する。
The target ignition
目標EGR率マップ値算出部81は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定されたGEGRMマップを検索して、目標EGR率マップ値GEGRMを算出する。EGR率算出部82は、LAFセンサ29により検出された酸素濃度DOに応じて所定のマップを検索することにより、実際のEGR率である実EGR率GEGRを算出する。減算部83は、実EGR率GEGRから目標EGR率マップ値GEGRMを減算することにより、偏差ΔGEGRMを算出する。
The target EGR rate map
着火時期補正量算出部84は、減算部83により算出された偏差ΔGEGRMに応じて、目標着火時期補正量CAFMCを算出する。具体的には、着火時期補正量算出部84は、目標EGR率マップ値GEGRMよりも多くの排気が還流される場合、すなわち、偏差ΔGEGRMが正の場合には、着火時期が進角されるように目標着火時期補正量CAFMCを算出する。また、目標EGR率マップ値GEGRMより少ない排気が還流される場合、すなわち、偏差ΔGEGRMが負の場合には、着火時期が遅角されるように目標着火時期補正量CAFMCを算出する。より具体的には、例えば、ΔGEGRMが+3%程度である場合には着火時期が1〜2度進角するように、また、ΔGEGRMが−3%程度である場合には着火時期が1〜2度遅角するように目標着火時期補正量CAFMCを算出する。
The ignition timing correction
減算部64は、目標着火時期補正部63で補正された目標着火時期CAFMCCから、主噴射着火時期CAFMを減算することにより、偏差ΔCAMを算出する。PID制御部65は、偏差ΔCAMを「0」とするように、PID(比例積分微分)制御により燃料噴射時期補正量CADを算出する。すなわち、偏差ΔCAMが正の値であるとき(CAFMCC>CAFM)は、燃料噴射時期補正量CADを減少させ、逆に偏差ΔCAMが負の値であるとき(CAFMCC<CAFM)は、燃料噴射時期補正量CADを増加させる。
The subtracting
図4は、以上のように構成された本実施形態の内燃機関1における圧力変化率dpdθ及びPmi変動率を示すタイムチャートである。具体的には、図4は、横軸を時間として、破線で示す目標EGR率に対して、実EGR率が実線に示すように変化した場合における、圧力変化率dpdθ及びPmi変動率を示す図である。
FIG. 4 is a time chart showing the pressure change rate dpdθ and the Pmi fluctuation rate in the
また、この図4において、実線D1及びP1は、それぞれ本実施形態の内燃機関1における圧力変化率dpdθ及びPmi変動率を示し、一点鎖線D2及びP2は、それぞれ従来の内燃機関における圧力変化率dpdθ及びPmi変動率を示す。ここで、従来の内燃機関とは、目標着火時期補正部63による目標主噴射着火時期マップ値CAFMMの補正を行わないものを示す。つまり、従来の内燃機関とはEGR率の偏差ΔGEGRMに応じた目標主噴射着火時期マップ値CAFMMの補正を行わないものを示す。
In FIG. 4, solid lines D1 and P1 indicate the pressure change rate dpdθ and Pmi variation rate in the
図4に示すように、時刻t=0からt1までの間では、目標EGR率と実EGR率との偏差ΔGEGRMは略「0」である。このため、目標着火時期補正部63による目標主噴射着火時期マップ値CAFMMの補正の影響は小さく、本実施形態及び従来例における圧力変化率dpdθ及びPmi変動率の大きさは略等しい。
As shown in FIG. 4, the deviation ΔGEGRM between the target EGR rate and the actual EGR rate is substantially “0” from time t = 0 to t 1 . For this reason, the influence of the correction of the target main injection ignition timing map value CAFMM by the target ignition
一方、時刻t1以降では、目標EGR率と実EGR率との偏差ΔGEGRMは正負に大きく振れる。このため、目標着火時期補正部63による目標主噴射着火時期マップ値CAFMMの補正の影響が大きくなる。つまり、本実施形態の内燃機関1では、EGR率の偏差ΔGEGRMに応じて目標主噴射着火時期マップ値CAFMMを補正することにより、従来例と比較して、圧力変化率dpdθ及びPmi変動率の増加を抑制できる。
On the other hand, at the time t 1 and later, deviation ΔGEGRM between the target EGR rate and the actual EGR rate swings greatly to the positive and negative. For this reason, the influence of the correction of the target main injection ignition timing map value CAFMM by the target ignition
以上詳述したように、本実施形態では、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて目標主噴射時期マップ値CAIMMが算出されるとともに、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて目標主噴射着火時期マップ値CAFMMが算出される。また、目標EGR率マップ値GEGRMと実EGR率GEGRとの偏差ΔGEGRMに応じて目標主噴射着火時期マップ値CAFMMが補正され、この補正された目標着火時期CAFMCCと主噴射着火時期CAFMとの偏差ΔCAMが減少するように燃料噴射時期補正量CADが算出される。さらにこの燃料噴射時期補正量CADにより目標主噴射時期マップ値CAIMMが補正されて、この補正された主噴射時期CAIMに応じて燃料噴射が実行される。エンジン回転数NE及び要求トルクTRQに応じて予め設定された目標EGR率マップ値GEGRMと、検出された実EGR率GEGRとの偏差ΔGEGRMに応じて適切に目標主噴射着火時期マップ値CAFMMを補正することにより、筒内の圧力変化率dpdθが増加して大きな騒音や振動が発生したり、Pmi変動率が悪化して失火したりするのを防止できる。 As described above in detail, in the present embodiment, the target main injection timing map value CAIMM is calculated according to the engine speed NE and the required torque TRQ, and the target main injection is determined according to the engine speed NE and the required torque TRQ. An ignition timing map value CAFMM is calculated. Further, the target main injection ignition timing map value CAFMM is corrected according to the deviation ΔGEGRM between the target EGR rate map value GEGRM and the actual EGR rate GEGR, and the deviation ΔCAM between the corrected target ignition timing CAFMCC and the main injection ignition timing CAFM. The fuel injection timing correction amount CAD is calculated so as to decrease. Further, the target main injection timing map value CAIMM is corrected by the fuel injection timing correction amount CAD, and fuel injection is executed in accordance with the corrected main injection timing CAIM. The target main injection ignition timing map value CAFMM is appropriately corrected according to the deviation ΔGEGRRM between the target EGR rate map value GEGRM set in advance according to the engine speed NE and the required torque TRQ and the detected actual EGR rate GEGR. As a result, it is possible to prevent the pressure change rate dpdθ in the cylinder from increasing to generate a large noise and vibration, or the Pmi fluctuation rate to deteriorate and misfire.
本実施形態では、燃料噴射弁6が燃料噴射手段を構成し、排気還流通路9及びEGR弁20が排気還流機構を構成し、クランク角度位置センサ3及びアクセルセンサ21が運転状態検出手段を構成し、ECU4が燃料噴射制御手段、燃料噴射時期記憶手段、着火時期記憶手段、着火時期検出手段の一部、排気還流率算出手段の一部、目標着火時期補正手段、燃料噴射時期補正量算出手段を構成する。より具体的には、CAIMMマップが燃料噴射時期記憶手段に相当し、CAFMMマップが着火時期記憶手段に相当し、筒内圧センサ2及び着火時期検出部62が着火時期検出手段に相当し、目標主噴射着火時期マップが着火時期記憶手段に相当し、目標EGR率マップが排気還流率制御値記憶手段に相当し、実EGR率算出部82が排気還流率算出手段に相当し、目標着火時期補正部63が目標着火時期補正手段に相当し、主噴射時期補正量算出部33が燃料噴射時期補正量算出手段に相当する。
In this embodiment, the
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。本実施形態では、実EGR率GEGRを算出するために、LAFセンサ29を設け、このLAFセンサ29により検出された酸素濃度DOに基づいて実EGR率を算出したが、これに限らない。例えば、EGR弁の開度を検出するEGRセンサを設け、このEGRセンサにより検出されたEGR弁の開度に基づいて実EGR率を算出してもよい。また、吸気管7に設けられた吸入空気流量センサ24により検出された吸気管7を流れる新気量に基づいて実EGR率を算出してもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made. In the present embodiment, the
また、本実施形態では、着火時期判定部72において、熱発生率dQdθを積分して、燃焼質量割合が50%となるクランク角度位置を着火時期として判定したが、これに限らず、異なる燃焼質量割合のクランク角度位置で着火時期を判定してもよい。
In the present embodiment, the ignition
また、各気筒でEGR分配率が異なる場合には、目標主噴射着火時期マップ値算出部において、気筒毎にことなるCAFMMマップを設けるとともに、気筒毎に異なる目標主噴射着火時期マップ値CAFMMを算出してもよい。 Further, when the EGR distribution ratio is different for each cylinder, the target main injection ignition timing map value calculation unit provides a CAFMM map different for each cylinder and calculates a different target main injection ignition timing map value CAFMM for each cylinder. May be.
また、本実施形態では、目標着火時期補正部63において、EGR率に基づいて、目標主噴射着火時期マップ値CAFMMを補正し目標着火時期CAFMCCを算出したが、これに限らない。例えば、吸気管を流れる新気量に基づいて目標主噴射着火時期マップ値CAFMMを補正し目標着火時期CAFMCCを算出してもよい。また、この他、筒内圧センサにより検出された筒内の図示平均有効圧力(IMEP)や、排気の空燃比や、過給圧などに基づいて目標主噴射着火時期マップ値CAFMMを補正し目標着火時期CAFMCCを算出してもよい。
In the present embodiment, the target ignition
また、上述した実施形態では、4気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいは、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。 In the above-described embodiment, an example of a four-cylinder diesel internal combustion engine has been described. However, the present invention is not limited to this, and a diesel internal combustion engine having a different number of cylinders, an outboard motor having a crankshaft in a vertical direction, or the like. The present invention can also be applied to the control of such marine propulsion engine.
1 内燃機関
2 筒内圧センサ(着火時期検出手段)
3 クランク角度位置センサ(運転状態検出手段)
4 電子制御ユニット
6 燃料噴射弁(燃料噴射手段)
9 排気還流通路(排気還流機構)
20 EGR弁(排気還流機構)
21 アクセルセンサ(運転状態検出手段)
32 主噴射時期算出部
33 主噴射時期補正量算出部(燃料噴射時期補正量算出手段)
51 主噴射時期マップ値算出部(燃料噴射制御手段)
52 加算部(燃料噴射制御手段)
62 着火時期検出部(着火時期検出手段)
63 目標着火時期補正部(目標着火時期算出手段)
82 実EGR率算出部(排気還流率算出手段)
1
3 Crank angle position sensor (operating state detection means)
4
9 Exhaust gas recirculation passage (exhaust gas recirculation mechanism)
20 EGR valve (exhaust gas recirculation mechanism)
21 Accelerator sensor (operating state detection means)
32 Main injection timing
51 Main injection timing map value calculation unit (fuel injection control means)
52 Adder (fuel injection control means)
62 Ignition timing detector (Ignition timing detection means)
63 Target ignition timing correction unit (target ignition timing calculation means)
82 Real EGR rate calculation unit (exhaust gas recirculation rate calculation means)
Claims (1)
前記内燃機関の運転状態に応じて設定された前記燃料噴射手段による燃料噴射時期を格納した燃料噴射時期記憶手段と、
前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
前記燃料噴射時期記憶手段に格納された燃料噴射時期を、検出した機関運転状態に応じて検索して燃料噴射時期を決定し、前記燃料噴射手段による燃料噴射を実行する燃料噴射制御手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて設定された、前記燃焼室内に噴射された燃料の目標着火時期を格納した着火時期記憶手段と、
前記燃焼室内に噴射された燃料の実着火時期を検出する着火時期検出手段と、
前記内燃機関の運転状態に応じて設定された、前記排気還流機構による排気還流率の制御値を格納した排気還流率制御値記憶手段と、
前記排気還流機構による実排気還流率を算出する排気還流率算出手段と、
前記実排気還流率から前記排気還流率の制御値を減算することで偏差を算出し、該算出された偏差が正の場合には前記目標着火時期を進角側に補正し、負の場合には前記目標着火時期を遅角側に補正する目標着火時期補正手段と、
前記目標着火時期補正手段により補正された目標着火時期と前記実着火時期との偏差を減少させるように燃料噴射時期補正量を算出する燃料噴射時期補正量算出手段と、を備え、
前記燃料噴射制御手段は、前記燃料噴射時期補正量により前記燃料噴射時期を補正し、補正された燃料噴射時期に応じて燃料噴射を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。 In a control apparatus for an internal combustion engine, provided with a fuel injection means for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, and an exhaust gas recirculation mechanism for recirculating exhaust gas of the internal combustion engine to an intake system,
Fuel injection timing storage means for storing fuel injection timing by the fuel injection means set according to the operating state of the internal combustion engine;
An operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine;
A fuel injection control means for determining the fuel injection timing by searching the fuel injection timing stored in the fuel injection timing storage means according to the detected engine operating state, and executing the fuel injection by the fuel injection means;
Ignition timing storage means for storing a target ignition timing of the fuel injected into the combustion chamber, which is set according to the operating state of the internal combustion engine;
Ignition timing detection means for detecting the actual ignition timing of the fuel injected into the combustion chamber;
An exhaust gas recirculation rate control value storage means storing an exhaust gas recirculation rate control value set by the exhaust gas recirculation mechanism, which is set according to the operating state of the internal combustion engine;
An exhaust gas recirculation rate calculating means for calculating an actual exhaust gas recirculation rate by the exhaust gas recirculation mechanism;
A deviation is calculated by subtracting the control value of the exhaust gas recirculation rate from the actual exhaust gas recirculation rate, and when the calculated deviation is positive, the target ignition timing is corrected to the advance side, and when it is negative Is a target ignition timing correction means for correcting the target ignition timing to the retard side ,
Fuel injection timing correction amount calculation means for calculating a fuel injection timing correction amount so as to reduce a deviation between the target ignition timing corrected by the target ignition timing correction means and the actual ignition timing;
The control apparatus for an internal combustion engine, wherein the fuel injection control means corrects the fuel injection timing by the fuel injection timing correction amount, and executes fuel injection according to the corrected fuel injection timing.
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