[go: up one dir, main page]

JP4973602B2 - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP4973602B2
JP4973602B2 JP2008142900A JP2008142900A JP4973602B2 JP 4973602 B2 JP4973602 B2 JP 4973602B2 JP 2008142900 A JP2008142900 A JP 2008142900A JP 2008142900 A JP2008142900 A JP 2008142900A JP 4973602 B2 JP4973602 B2 JP 4973602B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injection
fuel
amount
main
injected
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.)
Active
Application number
JP2008142900A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009287510A (en
Inventor
光博 灘
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor 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 Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2008142900A priority Critical patent/JP4973602B2/en
Publication of JP2009287510A publication Critical patent/JP2009287510A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4973602B2 publication Critical patent/JP4973602B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

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

Description

本発明は、ディーゼルエンジンに代表される内燃機関の燃料噴射制御装置に係る。特に、本発明は、燃料噴射弁からの主噴射(以下、メイン噴射と呼ぶ場合もある)に先立つ副噴射(以下、プレ噴射と呼ぶ場合もある)が実行可能な圧縮自着火式の内燃機関に対し、これら主噴射と副噴射との噴射形態の最適化を図るための対策に関する。   The present invention relates to a fuel injection control device for an internal combustion engine represented by a diesel engine. In particular, the present invention relates to a compression self-ignition internal combustion engine capable of performing sub-injection (hereinafter also referred to as pre-injection) prior to main injection (hereinafter also referred to as main injection) from a fuel injection valve. In contrast, the present invention relates to a countermeasure for optimizing the injection modes of the main injection and the sub-injection.

従来から周知のように、自動車用エンジン等として使用されるディーゼルエンジンでは、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等に応じて、燃料噴射弁(以下、インジェクタと呼ぶ場合もある)からの燃料噴射時期や燃料噴射量を調整する燃料噴射制御が行われている(例えば、特許文献1参照)。   As is well known in the art, in a diesel engine used as an automobile engine or the like, a fuel injection valve (hereinafter referred to as an injector) may be used depending on the engine speed, accelerator operation amount, cooling water temperature, intake air temperature, and the like. The fuel injection control for adjusting the fuel injection timing and the fuel injection amount is performed (see, for example, Patent Document 1).

ところで、ディーゼルエンジンの燃焼は、予混合燃焼と拡散燃焼とによって成り立っている。燃料噴射弁からの燃料噴射が開始されると、まず燃料の気化拡散により可燃混合気が生成される(着火遅れ期間)。次に、この可燃混合気が燃焼室の数ヶ所で略同時に自己着火し、急速に燃焼が進む(予混合燃焼)。さらに、燃焼室内への燃料噴射が継続され、燃焼が継続的に行われる(拡散燃焼)。その後、燃料噴射が終了した後にも未燃燃料が存在するため、しばらくの間、熱発生が続けられる(後燃え期間)。   By the way, the combustion of a diesel engine consists of premixed combustion and diffusion combustion. When fuel injection from the fuel injection valve is started, a combustible air-fuel mixture is first generated by fuel vaporization and diffusion (ignition delay period). Next, this combustible air-fuel mixture self-ignites almost simultaneously in several places in the combustion chamber, and the combustion proceeds rapidly (premixed combustion). Further, fuel injection into the combustion chamber is continued, and combustion is continuously performed (diffusion combustion). Thereafter, since unburned fuel exists even after the fuel injection is completed, heat generation is continued for a while (afterburn period).

また、ディーゼルエンジンでは、着火遅れ期間が長くなるほど、あるいは着火遅れ期間における燃料の気化が激しいほど、着火後の火炎伝播速度が増大する。この火炎伝播速度が高くなると、一時に燃える燃料の量が多くなり過ぎて、シリンダ内の圧力が急激に増大し、振動や騒音が発生する。こうした現象はディーゼルノッキングと呼ばれており、特に低負荷運転時に発生することが多い。また、このような状況では、燃焼温度の急激な上昇に伴って窒素酸化物(以下、「NOx」と呼ぶ)の発生量も増大し、排気エミッションが悪化してしまう。   In a diesel engine, the flame propagation speed after ignition increases as the ignition delay period becomes longer or the fuel vaporization in the ignition delay period increases. When the flame propagation speed increases, the amount of fuel burned at a time increases too much, and the pressure in the cylinder increases rapidly, causing vibration and noise. Such a phenomenon is called diesel knocking and often occurs particularly during low-load operation. In such a situation, the generation amount of nitrogen oxides (hereinafter referred to as “NOx”) increases as the combustion temperature rapidly rises, and exhaust emission deteriorates.

そこで、こうしたディーゼルノッキングを防止したり、NOx発生量を低減するために、各種の燃料噴射制御装置が開発されている。例えば、燃料噴射弁からの燃料噴射を複数回に分割して間欠噴射することなどが一般に行われている。   Accordingly, various fuel injection control devices have been developed in order to prevent such diesel knocking and to reduce the amount of NOx generated. For example, the fuel injection from the fuel injection valve is generally divided into a plurality of times and intermittent injection is performed.

例えば、特許文献2では、メイン噴射に先立って燃料噴射を行うパイロット噴射の噴射時期として、このパイロット噴射の噴射時期から実際の着火時期までの遅れ期間だけ早めてパイロット噴射時期を設定している。これにより、パイロット噴射による燃料の着火時期とメイン噴射時期とを略一致させて、PM(Paticulate Matter:微粒子)およびHC(Hydrocarbons:炭化水素)の排出量を減少させるようにしている。
特開2002−155791号公報 特開2002−195084号公報
For example, in Patent Document 2, the pilot injection timing is set earlier by the delay period from the pilot injection timing to the actual ignition timing as the injection timing of pilot injection in which fuel injection is performed prior to the main injection. Thereby, the ignition timing of the fuel by the pilot injection and the main injection timing are made to substantially coincide with each other, and the emission amount of PM (Pattern Matter) and HC (Hydrocarbons) is reduced.
JP 2002-155791 A JP 2002-195084 A

ところで、上述した如くメイン噴射に先立ってプレ噴射やパイロット噴射(以下、プレ噴射で代表して説明する)を実行するものにあっては、これら噴射開始時における吸熱反応によって着火遅れが生じることになるが、この着火遅れの期間はエンジンの運転状態やその他の環境条件によって変化する。   By the way, in the case of performing pre-injection or pilot injection (hereinafter, representatively described as pre-injection) as described above before the main injection, an ignition delay is caused by an endothermic reaction at the start of these injections. However, this ignition delay period varies depending on the operating state of the engine and other environmental conditions.

これまでのディーゼルエンジンにおける燃料噴射制御では、この吸熱反応による熱の収支を最小化する各燃料噴射の噴射タイミングと、各燃料噴射のインターバル(噴射間隔)とが定量化されていなかった。そのため、常に最適なタイミングでプレ噴射およびメイン噴射を実行するといった技術については未だ構築されていないのが実情であった。つまり、燃焼音の低減、NOx発生量の低減、高いエンジントルクの確保といった観点から各制御項目(燃料噴射量や燃料噴射タイミング)を個別に設定し、エンジンの種類毎に試行錯誤で適合(エンジンの種類毎にそれに適したプレ噴射およびメイン噴射の燃料噴射パターンを構築すること)を実施しているのが実情であった。   In conventional fuel injection control in diesel engines, the injection timing of each fuel injection that minimizes the heat balance due to this endothermic reaction and the interval (injection interval) of each fuel injection have not been quantified. For this reason, the actual situation is that the technique of always performing the pre-injection and the main injection at the optimal timing has not yet been established. In other words, each control item (fuel injection amount and fuel injection timing) is set individually from the viewpoints of reducing combustion noise, reducing NOx generation, and ensuring high engine torque, and adapting them by trial and error for each engine type (engine The actual situation is that a fuel injection pattern of pre-injection and main injection suitable for each type is implemented).

このように、従来のプレ噴射およびメイン噴射の燃料噴射パターンの設定手法では、これらの噴射タイミングとインターバルとの組み合わせが複数存在することになり、これらの適合を行う作業者の評価のバラツキなどが、最適な燃料噴射パターンに対する乖離量となりそのまま燃料噴射パターンのバラツキとして反映されてしまうことになる。このため、最適な燃料噴射パターン(最適解)を得ることはほとんど不可能であった。つまり、従来では、試行錯誤で各燃料噴射パターンを決定していたため、種々のエンジンに共通した体系的な燃料噴射制御手法が構築されておらず、燃料噴射制御の最適化を図るためには、未だ改良の余地があった。   Thus, in the conventional fuel injection pattern setting methods for the pre-injection and main injection, there are a plurality of combinations of these injection timings and intervals, and there are variations in the evaluation of the workers who perform these adaptations. Therefore, the amount of deviation from the optimal fuel injection pattern is reflected directly as variations in the fuel injection pattern. For this reason, it is almost impossible to obtain an optimal fuel injection pattern (optimal solution). In other words, conventionally, each fuel injection pattern has been determined by trial and error, so a systematic fuel injection control method common to various engines has not been established, and in order to optimize fuel injection control, There was still room for improvement.

本発明は、そのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、主噴射に先立つ副噴射が実行可能な圧縮自着火式の内燃機関に対し、これら主噴射と副噴射との噴射形態の最適化を図ることが可能な体系化された燃料噴射制御手法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a compression self-ignition internal combustion engine capable of performing sub-injection prior to main injection, with respect to these main injection and sub-injection. It is to provide a systematic fuel injection control method capable of optimizing the injection mode.

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置であって、燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行可能に構成されている。そして、上記副噴射で噴射された燃料が、上記主噴射で燃料が噴射されるまでの間は燃焼せず、上記主噴射で噴射された燃料とともに燃焼するように、上記各燃料噴射の噴射タイミングおよび噴射量を制御する燃料噴射制御手段を備え、上記副噴射と主噴射との間に気筒内の予熱に寄与する予熱用噴射が実行され、上記副噴射で噴射され且つ気筒内のスワール流に沿って流れる燃料が、その後に上記予熱用噴射で噴射された燃料と重畳せず、上記主噴射で噴射された燃料の噴射群と重畳するように、上記各燃料噴射の噴射タイミングがそれぞれ設定されていることを特徴としている。なお、予熱用噴射は、主噴射に先立って行われるため、燃料噴射の形態から言えば副噴射に相当するが、ここでは、予熱用噴射と称して、副噴射と区別している。 In the present invention, means for solving the above-described problems are configured as follows. That is, the present invention is a fuel injection control device for a compression self-ignition internal combustion engine, and at least a main injection and a sub-injection performed prior to the main injection are performed as a fuel injection operation from the fuel injection valve. Configured to be executable. The injection timing of each fuel injection is such that the fuel injected by the sub-injection does not burn until the fuel is injected by the main injection, but burns together with the fuel injected by the main injection. And a fuel injection control means for controlling the injection amount, between the sub-injection and the main injection, preheating injection that contributes to preheating in the cylinder is executed, and the sub-injection is injected into the swirl flow in the cylinder. The injection timing of each of the fuel injections is set so that the fuel flowing along the fuel does not overlap with the fuel injected by the preheating injection, but overlaps the injection group of the fuel injected by the main injection. It is characterized by having. In addition, since the preheating injection is performed prior to the main injection, it corresponds to the sub-injection in terms of the form of the fuel injection. Here, the pre-heating injection is distinguished from the sub-injection.

上記構成によれば、副噴射で噴射された燃料が、自着火により気筒内の予熱には寄与せず、主噴射で噴射された燃料とともに燃焼することで、副噴射の燃料を内燃機関のトルクに寄与させることができる。そして、燃焼した副噴射の燃料に相当する分だけトルクを増大させることができる。また、主噴射の噴射タイミングをピストンの圧縮上死点(TDC)の近傍とすることで、逆進トルク(クランクシャフトの回転方向に対して逆方向に作用するトルク)の発生を回避することができる。これにより、高いトルクを効率よく確保することができる。   According to the above configuration, the fuel injected by the sub-injection does not contribute to preheating in the cylinder by self-ignition, and burns with the fuel injected by the main injection, so that the fuel of the sub-injection is converted into the torque of the internal combustion engine. Can contribute. The torque can be increased by an amount corresponding to the combusted sub-injection fuel. In addition, by setting the injection timing of the main injection in the vicinity of the compression top dead center (TDC) of the piston, it is possible to avoid the generation of reverse torque (torque acting in the direction opposite to the rotation direction of the crankshaft). it can. Thereby, a high torque can be secured efficiently.

上記構成によれば、気筒内のスワール流を考慮して、主噴射の燃料が噴射される場所に副噴射の燃料を予め噴射しておくようにしている。これにより、副噴射で噴射された燃料が、主噴射で噴射された燃料とともに燃焼することで、その副噴射の燃料に相当する分だけトルクを増大させることができる。また、主噴射の噴射タイミングをピストンの圧縮上死点(TDC)の近傍とすることで、逆進トルク(クランクシャフトの回転方向に対して逆方向に作用するトルク)の発生を回避することができる。これにより、高いトルクを効率よく確保することができる。   According to the above configuration, in consideration of the swirl flow in the cylinder, the sub-injected fuel is injected in advance to the location where the main-injected fuel is injected. Thereby, the fuel injected by the sub-injection burns together with the fuel injected by the main injection, so that the torque can be increased by an amount corresponding to the fuel of the sub-injection. In addition, by setting the injection timing of the main injection in the vicinity of the compression top dead center (TDC) of the piston, it is possible to avoid the generation of reverse torque (torque acting in the direction opposite to the rotation direction of the crankshaft). it can. Thereby, a high torque can be secured efficiently.

このような燃料噴射制御は、気筒内の酸素濃度が低い状況で行うことが有効である。気筒内の酸素濃度が低い状況としては、気筒内に酸素が不足する場合や、気筒内に酸素が適量存在していてもEGR通路から還流された排気が気筒内に導入される場合などがある。そして、このような状況で、副噴射を行わずに主噴射だけを行うと、燃料が可燃空燃比までに拡散するのに時間を要してしまい、その結果、初期燃焼速度が低下し、着火遅れが発生することが懸念される。   It is effective to perform such fuel injection control in a situation where the oxygen concentration in the cylinder is low. Situations where the oxygen concentration in the cylinder is low include a case where oxygen is insufficient in the cylinder, or an exhaust gas recirculated from the EGR passage is introduced into the cylinder even if an appropriate amount of oxygen exists in the cylinder. . In such a situation, if only the main injection is performed without performing the sub-injection, it takes time for the fuel to diffuse to the combustible air-fuel ratio. As a result, the initial combustion speed is reduced, and the ignition is performed. There is concern about the delay.

そこで、上記構成では、副噴射と主噴射との重畳噴射を行って、主噴射の燃料が噴射される場所に副噴射の燃料を予め噴射しておくようにしている。これにより、燃料が可燃空燃比までに拡散するのに要する時間を大幅に短縮することができ、その結果、初期燃焼速度の低下を抑制でき、着火遅れを抑制することができる。   Therefore, in the above configuration, the super-injection of the sub-injection and the main injection is performed, and the sub-injection fuel is injected in advance to a location where the main injection fuel is injected. As a result, the time required for the fuel to diffuse to the combustible air-fuel ratio can be greatly shortened, and as a result, a decrease in the initial combustion rate can be suppressed and an ignition delay can be suppressed.

本発明において、逆進トルクの発生を抑制する観点から、上記副噴射の噴射量は、当該副噴射の噴射タイミングに応じて予め定められた上限値以下に設定されていることが好ましい。この場合、上記副噴射の噴射量の上限値は、当該副噴射の噴射タイミングがピストンの圧縮上死点から進角されるほど、大きく設定されていることが好ましい。   In the present invention, from the viewpoint of suppressing the occurrence of reverse torque, it is preferable that the injection amount of the sub-injection is set to be equal to or lower than an upper limit value determined in advance according to the injection timing of the sub-injection. In this case, it is preferable that the upper limit value of the injection amount of the sub injection is set to be larger as the injection timing of the sub injection is advanced from the compression top dead center of the piston.

本発明によれば、副噴射で噴射された燃料が、自着火により気筒内の予熱には寄与せず、主噴射で噴射された燃料とともに燃焼することで、副噴射の燃料を内燃機関のトルクに寄与させることができる。そして、燃焼した副噴射の燃料に相当する分だけトルクを増大させることができる。また、主噴射の噴射タイミングをピストンの圧縮上死点(TDC)の近傍とすることで、逆進トルクの発生を回避することができる。これにより、高いトルクを効率よく確保することができる。   According to the present invention, the fuel injected by the sub-injection does not contribute to the preheating in the cylinder by self-ignition and burns with the fuel injected by the main injection, so that the fuel of the sub-injection is converted into the torque of the internal combustion engine. Can contribute. The torque can be increased by an amount corresponding to the combusted sub-injection fuel. Further, by making the injection timing of the main injection close to the compression top dead center (TDC) of the piston, it is possible to avoid the generation of reverse torque. Thereby, a high torque can be secured efficiently.

本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

以下では、自動車に搭載されたコモンレール式筒内直噴型多気筒(例えば直列4気筒)ディーゼルエンジン(圧縮自着火式内燃機関)に本発明を適用した例について説明する。   Hereinafter, an example in which the present invention is applied to a common rail in-cylinder direct injection multi-cylinder (for example, in-line 4-cylinder) diesel engine (compression self-ignition internal combustion engine) mounted on an automobile will be described.

−エンジンの構成−
まず、実施形態に係るディーゼルエンジンの概略構成について説明する。図1は、実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその制御系統の概略構成図である。図2は、ディーゼルエンジンの燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。
-Engine configuration-
First, a schematic configuration of the diesel engine according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a diesel engine and a control system thereof according to the embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a combustion chamber of a diesel engine and its peripheral portion.

図1に示すように、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンともいう)1は、燃料供給系2、燃焼室3、吸気系6、排気系7等を主要部とするディーゼルエンジンシステムとして構成されている。   As shown in FIG. 1, a diesel engine (hereinafter also simply referred to as an engine) 1 is configured as a diesel engine system having a fuel supply system 2, a combustion chamber 3, an intake system 6, an exhaust system 7 and the like as main parts. .

燃料供給系2は、サプライポンプ21、コモンレール22、インジェクタ(燃料噴射弁)23、遮断弁24、燃料添加弁26、機関燃料通路27、添加燃料通路28等を備えて構成されている。   The fuel supply system 2 includes a supply pump 21, a common rail 22, an injector (fuel injection valve) 23, a shutoff valve 24, a fuel addition valve 26, an engine fuel passage 27, an addition fuel passage 28, and the like.

サプライポンプ21は、燃料タンクから燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧にした後、機関燃料通路27を介してコモンレール22に供給する。コモンレール22は、サプライポンプ21から供給された高圧燃料を所定圧力に保持(蓄圧)する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各インジェクタ23に分配する。インジェクタ23は、その内部に圧電素子(ピエゾ素子)を備え、適宜開弁して燃焼室3内に燃料を噴射供給するピエゾインジェクタにより構成されている。このインジェクタ23からの燃料噴射制御の詳細については後述する。   The supply pump 21 pumps fuel from the fuel tank, makes the pumped fuel high pressure, and then supplies it to the common rail 22 via the engine fuel passage 27. The common rail 22 has a function as a pressure accumulation chamber that holds (accumulates) the high-pressure fuel supplied from the supply pump 21 at a predetermined pressure, and distributes the accumulated fuel to the injectors 23. The injector 23 includes a piezoelectric element (piezo element) therein, and is configured by a piezo injector that is appropriately opened to supply fuel into the combustion chamber 3. Details of the fuel injection control from the injector 23 will be described later.

また、サプライポンプ21は、燃料タンクから汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路28を介して燃料添加弁26に供給する。添加燃料通路28には、緊急時において添加燃料通路28を遮断して燃料添加を停止するための遮断弁24が備えられている。   Further, the supply pump 21 supplies a part of the fuel pumped from the fuel tank to the fuel addition valve 26 via the added fuel passage 28. The added fuel passage 28 is provided with a shutoff valve 24 for shutting off the added fuel passage 28 and stopping fuel addition in an emergency.

燃料添加弁26は、後述するECU100による添加制御動作によって排気系7への燃料添加量が目標添加量(排気A/Fが目標A/Fとなるような添加量)となるように、また、燃料添加タイミングが所定タイミングとなるように開弁時期が制御される電子制御式の開閉弁により構成されている。つまり、この燃料添加弁26から所望の燃料が適宜のタイミングで排気系7(排気ポート71から排気マニホールド72)に噴射供給される構成となっている。   The fuel addition valve 26 is configured so that the fuel addition amount to the exhaust system 7 becomes a target addition amount (addition amount at which the exhaust A / F becomes the target A / F) by an addition control operation by the ECU 100 described later. It is configured by an electronically controlled on-off valve whose valve opening timing is controlled so that the fuel addition timing becomes a predetermined timing. That is, a desired fuel is injected and supplied from the fuel addition valve 26 to the exhaust system 7 (from the exhaust port 71 to the exhaust manifold 72) at an appropriate timing.

吸気系6は、シリンダヘッド15(図2参照)に形成された吸気ポート15aに接続される吸気マニホールド63を備え、この吸気マニホールド63に、吸気通路を構成する吸気管64が接続されている。この吸気通路には、上流側から順にエアクリーナ65、エアフローメータ43、スロットルバルブ62が配設されている。エアフローメータ43は、エアクリーナ65を介して吸気通路に流入される空気量に応じた電気信号を出力するようになっている。   The intake system 6 includes an intake manifold 63 connected to an intake port 15a formed in the cylinder head 15 (see FIG. 2), and an intake pipe 64 constituting an intake passage is connected to the intake manifold 63. In the intake passage, an air cleaner 65, an air flow meter 43, and a throttle valve 62 are arranged in this order from the upstream side. The air flow meter 43 outputs an electrical signal corresponding to the amount of air flowing into the intake passage via the air cleaner 65.

排気系7は、シリンダヘッド15に形成された排気ポート71に接続される排気マニホールド72を備え、この排気マニホールド72に対して、排気通路を構成する排気管73,74が接続されている。この排気通路には、NOx吸蔵触媒(NSR触媒:NOx Storage Reduction触媒)75およびDPNR触媒(Diesel Paticulate−NOx Reduction触媒)76を備えたマニバータ(排気浄化装置)77が配設されている。   The exhaust system 7 includes an exhaust manifold 72 connected to an exhaust port 71 formed in the cylinder head 15, and exhaust pipes 73 and 74 constituting an exhaust passage are connected to the exhaust manifold 72. In this exhaust passage, a maniverter (exhaust gas purification device) 77 including a NOx storage catalyst (NSR catalyst: NOx Storage Reduction catalyst) 75 and a DPNR catalyst (Diesel Particle-NOx Reduction catalyst) 76 is disposed.

NSR触媒75は、吸蔵還元型NOx触媒であって、例えばアルミナ(Al23)を担体とし、この担体上に例えばカリウム(K)、ナトリウム(Na)、リチウム(Li)、セシウム(Cs)のようなアルカリ金属、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)のようなアルカリ土類、ランタン(La)、イットリウム(Y)のような希土類と、白金(Pt)のような貴金属とが担持された構成となっている。 The NSR catalyst 75 is an NOx storage reduction catalyst. For example, alumina (Al 2 O 3 ) is used as a support, and potassium (K), sodium (Na), lithium (Li), cesium (Cs), for example, is supported on this support. Alkali metal such as barium (Ba), alkaline earth such as calcium (Ca), rare earth such as lanthanum (La) and yttrium (Y), and noble metal such as platinum (Pt) were supported. It has a configuration.

このNSR触媒75は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはNOxを吸蔵し、排気中の酸素濃度が低く、かつ還元成分(例えば燃料の未燃成分(HC))が多量に存在している状態においてはNOxをNO2若しくはNOに還元して放出する。NO2やNOとして放出されたNOxは、排気中のHCやCOと速やかに反応することによってさらに還元されてN2となる。また、HCやCOは、NO2やNOを還元することで、自身は酸化されてH2OやCO2となる。すなわち、NSR触媒75に導入される排気中の酸素濃度やHC成分を適宜調整することにより、排気中のHC、CO、NOxを浄化することができるようになっている。この実施形態のものでは、この排気中の酸素濃度やHC成分の調整を燃料添加弁26からの燃料添加動作によって行うことが可能となっている。 The NSR catalyst 75 occludes NOx in a state where a large amount of oxygen is present in the exhaust gas, has a low oxygen concentration in the exhaust gas, and a large amount of reducing component (for example, an unburned component (HC) of the fuel). In the existing state, NOx is reduced to NO 2 or NO and released. NO NOx released as NO 2 or NO, the N 2 is further reduced due to quickly reacting with HC or CO in the exhaust. Further, HC and CO are oxidized to H 2 O and CO 2 by reducing NO 2 and NO. That is, by appropriately adjusting the oxygen concentration and HC component in the exhaust gas introduced into the NSR catalyst 75, HC, CO, and NOx in the exhaust gas can be purified. In this embodiment, the oxygen concentration and HC component in the exhaust gas can be adjusted by the fuel addition operation from the fuel addition valve 26.

DPNR触媒76は、例えば多孔質セラミック構造体にNOx吸蔵還元型触媒を担持させたものであり、排気ガス中のPMは多孔質の壁を通過する際に捕集される。また、排気ガスの空燃比がリーンの場合、排気ガス中のNOxはNOx吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると、吸蔵したNOxは還元・放出される。さらに、DPNR触媒76には、捕集したPMを酸化・燃焼する触媒(例えば白金等の貴金属を主成分とする酸化触媒)が担持されている。   The DPNR catalyst 76 is obtained, for example, by supporting a NOx occlusion reduction catalyst on a porous ceramic structure, and PM in the exhaust gas is collected when passing through the porous wall. Further, when the air-fuel ratio of the exhaust gas is lean, NOx in the exhaust gas is stored in the NOx storage reduction catalyst, and when the air-fuel ratio becomes rich, the stored NOx is reduced and released. Further, the DPNR catalyst 76 carries a catalyst that oxidizes and burns the collected PM (for example, an oxidation catalyst mainly composed of a noble metal such as platinum).

ここで、ディーゼルエンジンの燃焼室3およびその周辺部の構成について、図2を用いて説明する。図2に示すように、エンジン本体の一部を構成するシリンダブロック11には、各気筒(4気筒)毎に円筒状のシリンダボア12が形成されており、各シリンダボア12の内部には、ピストン13が上下方向に摺動可能に収容されている。   Here, the structure of the combustion chamber 3 of a diesel engine and its peripheral part is demonstrated using FIG. As shown in FIG. 2, a cylinder block 11 constituting a part of the engine body is formed with a cylindrical cylinder bore 12 for each cylinder (four cylinders), and a piston 13 is provided inside each cylinder bore 12. Is accommodated so as to be slidable in the vertical direction.

ピストン13の頂面13aの上側には、燃焼室3が形成されている。つまり、この燃焼室3は、シリンダブロック11の上部にガスケット14を介して取り付けられたシリンダヘッド15の下面と、シリンダボア12の内壁面と、ピストン13の頂面13aとにより区画形成されている。そして、ピストン13の頂面13aの略中央部には、キャビティ13bが凹設されており、このキャビティ13bも燃焼室3の一部を構成している。   A combustion chamber 3 is formed above the top surface 13 a of the piston 13. That is, the combustion chamber 3 is defined by the lower surface of the cylinder head 15 attached to the upper part of the cylinder block 11 via the gasket 14, the inner wall surface of the cylinder bore 12, and the top surface 13 a of the piston 13. A cavity 13 b is formed in a substantially central portion of the top surface 13 a of the piston 13, and this cavity 13 b also constitutes a part of the combustion chamber 3.

このピストン13は、コネクティングロッド18の小端部18aがピストンピン13cにより連結されており、このコネクティングロッド18の大端部がエンジン出力軸であるクランクシャフトに連結されている。これにより、シリンダボア12内でのピストン13の往復移動がコネクティングロッド18を介してクランクシャフトに伝達され、このクランクシャフトが回転することでエンジン出力が得られるようになっている。また、燃焼室3に向けてグロープラグ19が配設されている。このグロープラグ19は、エンジン1の始動直前に電流が流されることにより赤熱し、これに燃料噴霧の一部が吹きつけられることで着火・燃焼が促進される始動補助装置として機能する。   The piston 13 has a small end portion 18a of a connecting rod 18 connected by a piston pin 13c, and a large end portion of the connecting rod 18 connected to a crankshaft that is an engine output shaft. As a result, the reciprocating movement of the piston 13 in the cylinder bore 12 is transmitted to the crankshaft via the connecting rod 18, and the engine output is obtained by rotating the crankshaft. Further, a glow plug 19 is disposed toward the combustion chamber 3. The glow plug 19 functions as a start-up assisting device that is heated red when an electric current is applied immediately before the engine 1 is started and a part of the fuel spray is blown onto the glow plug 19 to promote ignition and combustion.

シリンダヘッド15には、燃焼室3へ空気を導入する吸気ポート15aと、燃焼室3から排気ガスを排出する排気ポート71とがそれぞれ形成されているとともに、吸気ポート15aを開閉する吸気バルブ16および排気ポート71を開閉する排気バルブ17が配設されている。これら吸気バルブ16および排気バルブ17は、シリンダ中心線Pを挟んで対向配置されている。つまり、エンジン1はクロスフロータイプとして構成されている。また、シリンダヘッド15には、燃焼室3の内部へ直接的に燃料を噴射するインジェクタ23が取り付けられている。このインジェクタ23は、シリンダ中心線Pに沿う起立姿勢で燃焼室3の略中央上部に配設されており、コモンレール22から導入される燃料を燃焼室3に向けて所定のタイミングで噴射するようになっている。   The cylinder head 15 is formed with an intake port 15a for introducing air into the combustion chamber 3 and an exhaust port 71 for discharging exhaust gas from the combustion chamber 3, and an intake valve 16 for opening and closing the intake port 15a and An exhaust valve 17 that opens and closes the exhaust port 71 is provided. The intake valve 16 and the exhaust valve 17 are disposed to face each other with the cylinder center line P interposed therebetween. That is, the engine 1 is configured as a cross flow type. In addition, an injector 23 that directly injects fuel into the combustion chamber 3 is attached to the cylinder head 15. The injector 23 is disposed at a substantially central upper portion of the combustion chamber 3 in a standing posture along the cylinder center line P, and injects fuel introduced from the common rail 22 toward the combustion chamber 3 at a predetermined timing. It has become.

さらに、図1に示す如く、エンジン1には、過給機(ターボチャージャ)5が設けられている。このターボチャージャ5は、タービンシャフト5Aを介して連結されたタービンホイール5Bおよびコンプレッサホイール5Cを備えている。コンプレッサホイール5Cは吸気管64内部に臨んで配置され、タービンホイール5Bは排気管73内部に臨んで配置されている。このため、ターボチャージャ5は、タービンホイール5Bが受ける排気流(排気圧)を利用してコンプレッサホイール5Cを回転させ、吸気圧を高めるといった所謂過給動作を行うようになっている。この実施形態におけるターボチャージャ5は、可変ノズル式ターボチャージャであって、タービンホイール5B側に可変ノズルベーン機構(図示省略)が設けられており、この可変ノズルベーン機構の開度を調整することにより、エンジン1の過給圧を調整することができる。   Further, as shown in FIG. 1, the engine 1 is provided with a supercharger (turbocharger) 5. The turbocharger 5 includes a turbine wheel 5B and a compressor wheel 5C that are connected via a turbine shaft 5A. The compressor wheel 5C is disposed facing the inside of the intake pipe 64, and the turbine wheel 5B is disposed facing the inside of the exhaust pipe 73. Therefore, the turbocharger 5 performs a so-called supercharging operation in which the compressor wheel 5C is rotated using the exhaust flow (exhaust pressure) received by the turbine wheel 5B to increase the intake pressure. The turbocharger 5 in this embodiment is a variable nozzle type turbocharger, and a variable nozzle vane mechanism (not shown) is provided on the turbine wheel 5B side. By adjusting the opening of the variable nozzle vane mechanism, the engine 1 supercharging pressure can be adjusted.

吸気系6の吸気管64には、ターボチャージャ5での過給によって昇温した吸入空気を強制冷却するためのインタークーラ61が設けられている。このインタークーラ61よりもさらに下流側に設けられたスロットルバルブ62は、その開度を無段階に調整することができる電子制御式の開閉弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整(低減)する機能を有している。   An intake pipe 64 of the intake system 6 is provided with an intercooler 61 for forcibly cooling the intake air whose temperature has been raised by supercharging in the turbocharger 5. The throttle valve 62 provided further downstream than the intercooler 61 is an electronically controlled on-off valve whose opening degree can be adjusted steplessly, and the flow area of the intake air under a predetermined condition And the function of adjusting (reducing) the supply amount of the intake air.

また、エンジン1には、吸気系6と排気系7とを接続する排気還流通路(EGR通路)8が設けられている。このEGR通路8は、排気の一部を適宜吸気系6に還流させて燃焼室3へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってNOx発生量を低減させるものである。また、このEGR通路8には、電子制御によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を自在に調整することができるEGRバルブ81と、EGR通路8を通過(還流)する排気を冷却するためのEGRクーラ82とが設けられている。   Further, the engine 1 is provided with an exhaust gas recirculation passage (EGR passage) 8 that connects the intake system 6 and the exhaust system 7. The EGR passage 8 is configured to reduce the combustion temperature by recirculating a part of the exhaust gas to the intake system 6 and supplying it again to the combustion chamber 3, thereby reducing the amount of NOx generated. In addition, the EGR passage 8 is opened and closed steplessly by electronic control, and the exhaust gas passing through the EGR passage 8 (recirculating) is cooled by an EGR valve 81 that can freely adjust the exhaust flow rate flowing through the passage. An EGR cooler 82 is provided.

−センサ類−
エンジン1の各部位には、各種センサが取り付けられており、それぞれの部位の環境条件や、エンジン1の運転状態に関する信号を出力する。
-Sensors-
Various sensors are attached to each part of the engine 1, and signals related to the environmental conditions of each part and the operating state of the engine 1 are output.

例えば、エアフローメータ43は、吸気系6内のスロットルバルブ62上流において吸入空気の流量(吸入空気量)に応じた検出信号を出力する。吸気温センサ49は、吸気マニホールド63に配置され、吸入空気の温度に応じた検出信号を出力する。吸気圧センサ48は、吸気マニホールド63に配置され、吸入空気圧力に応じた検出信号を出力する。A/F(空燃比)センサ44は、排気系7のマニバータ77の下流において排気中の酸素濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排気温センサ45は、同じく排気系7のマニバータ77の下流において排気ガスの温度(排気温度)に応じた検出信号を出力する。レール圧センサ41はコモンレール22内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出信号を出力する。スロットル開度センサ42はスロットルバルブ62の開度を検出する。   For example, the air flow meter 43 outputs a detection signal corresponding to the flow rate (intake air amount) of intake air upstream of the throttle valve 62 in the intake system 6. The intake air temperature sensor 49 is disposed in the intake manifold 63 and outputs a detection signal corresponding to the temperature of the intake air. The intake pressure sensor 48 is disposed in the intake manifold 63 and outputs a detection signal corresponding to the intake air pressure. The A / F (air-fuel ratio) sensor 44 outputs a detection signal that continuously changes in accordance with the oxygen concentration in the exhaust gas downstream of the manipulator 77 of the exhaust system 7. Similarly, the exhaust temperature sensor 45 outputs a detection signal corresponding to the temperature of the exhaust gas (exhaust temperature) downstream of the manipulator 77 of the exhaust system 7. The rail pressure sensor 41 outputs a detection signal corresponding to the fuel pressure stored in the common rail 22. The throttle opening sensor 42 detects the opening of the throttle valve 62.

−ECU−
ECU100は、図3に示すように、CPU101、ROM102、RAM103、バックアップRAM104などを備えている。ROM102には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されている。CPU101は、ROM102に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて各種の演算処理を実行する。RAM103は、CPU101での演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップRAM104は、例えばエンジン1の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
-ECU-
As shown in FIG. 3, the ECU 100 includes a CPU 101, a ROM 102, a RAM 103, a backup RAM 104, and the like. The ROM 102 stores various control programs, maps that are referred to when the various control programs are executed, and the like. The CPU 101 executes various arithmetic processes based on various control programs and maps stored in the ROM 102. The RAM 103 is a memory that temporarily stores calculation results in the CPU 101, data input from each sensor, and the like. The backup RAM 104 is a non-volatile memory that stores data to be saved when the engine 1 is stopped, for example. It is.

以上のCPU101、ROM102、RAM103およびバックアップRAM104は、バス107を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース105および出力インターフェース106と接続されている。   The CPU 101, the ROM 102, the RAM 103, and the backup RAM 104 are connected to each other via the bus 107, and are connected to the input interface 105 and the output interface 106.

入力インターフェース105には、レール圧センサ41、スロットル開度センサ42、エアフローメータ43、A/Fセンサ44、排気温センサ45、吸気圧センサ48、吸気温センサ49が接続されている。さらに、この入力インターフェース105には、エンジン1の冷却水温に応じた検出信号を出力する水温センサ46、アクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を出力するアクセル開度センサ47、エンジン1の出力軸(クランクシャフト)が一定角度回転する毎に検出信号(パルス)を出力するクランクポジションセンサ40などが接続されている。一方、出力インターフェース106には、インジェクタ23、燃料添加弁26、スロットルバルブ62、EGRバルブ81などが接続されている。   A rail pressure sensor 41, a throttle opening sensor 42, an air flow meter 43, an A / F sensor 44, an exhaust temperature sensor 45, an intake pressure sensor 48, and an intake temperature sensor 49 are connected to the input interface 105. Further, the input interface 105 includes a water temperature sensor 46 that outputs a detection signal corresponding to the cooling water temperature of the engine 1, an accelerator opening sensor 47 that outputs a detection signal corresponding to the depression amount of the accelerator pedal, and an output shaft of the engine 1. A crank position sensor 40 that outputs a detection signal (pulse) every time the (crankshaft) rotates by a certain angle is connected. On the other hand, the injector 23, the fuel addition valve 26, the throttle valve 62, the EGR valve 81, and the like are connected to the output interface 106.

そして、ECU100は、上記した各種センサの出力に基づいて、エンジン1の各種制御を実行する。さらに、ECU100は、インジェクタ23の燃料噴射制御として、後述するパイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、ポスト噴射を実行する。   The ECU 100 executes various controls of the engine 1 based on the outputs of the various sensors described above. Furthermore, the ECU 100 executes pilot injection, pre-injection, main injection, after-injection, and post-injection, which will be described later, as fuel injection control of the injector 23.

これらの燃料噴射を実行する際の燃料噴射圧は、コモンレール22の内圧により決定される。このコモンレール内圧として、一般に、コモンレール22からインジェクタ23へ供給される燃料圧力の目標値、すなわち目標レール圧は、エンジン負荷(機関負荷)が高くなるほど、および、エンジン回転数(機関回転数)が高くなるほど高いものとされる。すなわち、エンジン負荷が高い場合には燃焼室3内に吸入される空気量が多いため、インジェクタ23から燃焼室3内に向けて多量の燃料を噴射しなければならず、よってインジェクタ23からの噴射圧力を高いものとする必要がある。また、エンジン回転数が高い場合には噴射可能な期間が短いため、単位時間当たりに噴射される燃料量を多くしなければならず、よってインジェクタ23からの噴射圧力を高いものとする必要がある。このように、目標レール圧は一般にエンジン負荷およびエンジン回転数に基づいて設定される。   The fuel injection pressure for executing these fuel injections is determined by the internal pressure of the common rail 22. As the common rail internal pressure, generally, the target value of the fuel pressure supplied from the common rail 22 to the injector 23, that is, the target rail pressure, increases as the engine load (engine load) increases and the engine speed (engine speed) increases. It will be expensive. That is, when the engine load is high, the amount of air sucked into the combustion chamber 3 is large. Therefore, a large amount of fuel must be injected from the injector 23 into the combustion chamber 3, and therefore the injection from the injector 23 is performed. The pressure needs to be high. Further, when the engine speed is high, the injection period is short, so the amount of fuel injected per unit time must be increased, and therefore the injection pressure from the injector 23 needs to be increased. . Thus, the target rail pressure is generally set based on the engine load and the engine speed.

上記パイロット噴射やメイン噴射などの燃料噴射における燃料噴射パラメータについて、その最適値はエンジンや吸入空気等の温度条件などによって異なるものとなる。   As for the fuel injection parameters in the fuel injection such as the pilot injection and the main injection, the optimum values differ depending on the temperature conditions of the engine, intake air, and the like.

例えば、ECU100は、コモンレール圧がエンジン運転状態に基づいて設定される目標レール圧と等しくなるように、すなわち燃料噴射圧が目標噴射圧と一致するように、サプライポンプ21の燃料吐出量を調量する。また、ECU100はエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量および燃料噴射形態を決定する。具体的には、ECU100は、クランクポジションセンサ40の検出値に基づいてエンジン回転速度を算出するとともに、アクセル開度センサ47の検出値に基づいてアクセルペダルへの踏み込み量(アクセル開度)を求め、このエンジン回転速度およびアクセル開度に基づいて総燃料噴射量(後述するプレ噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和)を決定する。   For example, the ECU 100 adjusts the fuel discharge amount of the supply pump 21 so that the common rail pressure becomes equal to the target rail pressure set based on the engine operating state, that is, the fuel injection pressure matches the target injection pressure. To do. Further, the ECU 100 determines the fuel injection amount and the fuel injection form based on the engine operating state. Specifically, the ECU 100 calculates the engine rotation speed based on the detection value of the crank position sensor 40 and obtains the depression amount (accelerator opening) to the accelerator pedal based on the detection value of the accelerator opening sensor 47. The total fuel injection amount (the sum of the injection amount in the pre-injection and the injection amount in the main injection, which will be described later) is determined based on the engine speed and the accelerator opening.

−燃料噴射形態−
次に、この実施形態における上記パイロット噴射、プレ噴射、メイン噴射、アフタ噴射、ポスト噴射の各動作の概略について説明する。
-Fuel injection mode-
Next, an outline of each operation of the pilot injection, pre-injection, main injection, after-injection, and post-injection in this embodiment will be described.

(パイロット噴射)
パイロット噴射は、インジェクタ23からのメイン噴射(主噴射)に先立ち、予め少量の燃料を噴射する噴射動作である。つまり、このパイロット噴射の実行後、燃料噴射を一旦中断し、メイン噴射が開始されるまでの間に圧縮ガス温度(気筒内温度)を十分に高めて燃料の自着火温度に到達させるようにし、これによってメイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保するようにしている。すなわち、この実施形態におけるパイロット噴射の機能は、気筒内の予熱に特化したものとなっている。言い換えれば、この実施形態におけるパイロット噴射は、燃焼室3内でのガスの予熱を行うための噴射動作(予熱用燃料の供給動作)となっている。
(Pilot injection)
Pilot injection is an injection operation in which a small amount of fuel is injected in advance prior to main injection (main injection) from the injector 23. That is, after the pilot injection is performed, the fuel injection is temporarily interrupted, and the compressed gas temperature (in-cylinder temperature) is sufficiently increased until the main injection is started to reach the fuel self-ignition temperature. This ensures good ignitability of the fuel injected in the main injection. That is, the function of pilot injection in this embodiment is specialized for preheating in the cylinder. In other words, the pilot injection in this embodiment is an injection operation (preheating fuel supply operation) for preheating the gas in the combustion chamber 3.

具体的には、噴霧の分配や局所濃度の適正化を図るために、パイロット噴射の1回当たりの噴射量をインジェクタ23の最小限界噴射量(例えば1.5mm3)とし、噴射回数を設定することで必要な総パイロット噴射量を確保するようにしている。このようにして分割噴射されるパイロット噴射のインターバルは、インジェクタ23の応答性(開閉動作の速さ)によって決定される。このインターバルは、例えば200μsに設定される。また、パイロット噴射の噴射開始タイミングとしては、例えばクランク角度で、ピストン13の圧縮上死点前(BTDC)80°以降に設定される。なお、パイロット噴射の1回当たりの噴射量や、インターバル、噴射開始タイミングは、上記値に限定されるものではない。 Specifically, in order to optimize spray distribution and local concentration, the injection amount per pilot injection is set to the minimum limit injection amount (for example, 1.5 mm 3 ) of the injector 23, and the number of injections is set. This ensures the necessary total pilot injection amount. Thus, the interval of pilot injection that is dividedly injected is determined by the responsiveness of the injector 23 (speed of opening and closing operation). This interval is set to 200 μs, for example. In addition, the injection start timing of the pilot injection is set, for example, at a crank angle and after 80 ° before compression top dead center (BTDC) of the piston 13. Note that the injection amount, interval, and injection start timing per pilot injection are not limited to the above values.

(プレ噴射)
プレ噴射は、インジェクタ23からのメイン噴射に先立ち、予め少量の燃料を噴射する噴射動作である。プレ噴射は、メイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くための噴射動作であって、副噴射とも呼ばれる。このプレ噴射には、エンジン1のトルク発生のための噴射動作(トルク発生用燃料の供給動作)と、燃焼室3内でのガスの予熱を行うための噴射動作(予熱用燃料の供給動作)とがある。なお、この実施形態におけるプレ噴射の具体的な噴射形態や、プレ噴射とメイン噴射との関係については後述する。
(Pre-injection)
Pre-injection is an injection operation in which a small amount of fuel is injected in advance prior to main injection from the injector 23. The pre-injection is an injection operation for suppressing the ignition delay of the fuel due to the main injection and leading to stable diffusion combustion, and is also called sub-injection. The pre-injection includes an injection operation for generating torque of the engine 1 (torque generation fuel supply operation) and an injection operation for preheating gas in the combustion chamber 3 (preheating fuel supply operation). There is. In addition, the specific injection form of the pre-injection in this embodiment and the relationship between the pre-injection and the main injection will be described later.

プレ噴射の噴射量は、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じて決定される要求トルクを得るための総燃料噴射量(プレ噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和)に対し、所定の比率(例えば10%)に設定することが可能である。   The injection amount of the pre-injection is the total fuel injection amount (the injection amount in the pre-injection and the main injection amount) for obtaining the required torque determined according to the operating state such as the engine speed, accelerator operation amount, cooling water temperature, intake air temperature, etc. It is possible to set a predetermined ratio (for example, 10%) with respect to the injection amount in the injection).

また、プレ噴射の噴射開始角度(クランク角度位置)は、以下の式(1)によって設定することが可能である。角度は、クランクシャフトの回転角度に換算した値を意味している。   Further, the injection start angle (crank angle position) of pre-injection can be set by the following equation (1). The angle means a value converted into the rotation angle of the crankshaft.

プレ噴射開始角度=プレ燃焼終了角度+プレ噴射期間作用角+(プレ噴射における燃焼所要時間のクランク角度換算値+着火遅れ時間のクランク角度換算値−オーバラップ時間のクランク角度換算値) …(1)
この式(1)において、着火遅れ時間は、プレ噴射が実行されてからその燃料が着火するまでの時間遅れである。また、オーバラップ時間は、複数回のプレ噴射が行われる場合において、先行して実行されるプレ噴射による燃料の燃焼期間と、後続して実行されるプレ噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間(2つの燃焼が同時に行われている時間)、および、最終のプレ噴射による燃料の燃焼期間と、後続して実行されるメイン噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間、並びに、最終のパイロット噴射による燃料の燃焼期間と、プレ噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間である。また、上記式(1)に限らず、プレ噴射の着火遅れ時間のクランク角度換算値(着火遅れ角)と、この着火遅れ時間の経過後、プレ噴射開始時の吸熱反応によって気筒内での熱発生量の収支が負になっている状態からこの熱発生量の収支が正に転じた状態になるまでの時間のクランク角度換算値(燃焼開始角)とに応じて、プレ噴射の噴射開始角度を設定することも可能である。
Pre-injection start angle = Pre-combustion end angle + Pre-injection period working angle + (Crank angle conversion value of combustion required time in pre-injection + Crank angle conversion value of ignition delay time−Crank angle conversion value of overlap time) (1) )
In this equation (1), the ignition delay time is a time delay from when the pre-injection is executed until the fuel is ignited. Further, the overlap time is an overlap between the fuel combustion period by the pre-injection executed in advance and the fuel combustion period by the pre-injection executed subsequently in the case where a plurality of pre-injections are performed. Time (time during which two combustions are performed simultaneously), and the overlap time between the combustion period of the fuel by the final pre-injection and the combustion period of the fuel by the subsequent main injection, and the final This is the overlap time between the fuel combustion period by pilot injection and the fuel combustion period by pre-injection. In addition to the above formula (1), the crank angle conversion value (ignition delay angle) of the ignition delay time of the pre-injection, and the heat in the cylinder by the endothermic reaction at the start of the pre-injection after the ignition delay time has elapsed. The injection start angle of the pre-injection according to the crank angle conversion value (combustion start angle) of the time from when the balance of the generated amount becomes negative to when the balance of the heat generated amount becomes positive Can also be set.

(メイン噴射)
メイン噴射は、エンジン1のトルク発生のための噴射動作(トルク発生用燃料の供給動作)である。なお、この実施形態におけるメイン噴射の具体的な噴射形態や、メイン噴射とプレ噴射との関係については後述する。
(Main injection)
The main injection is an injection operation (torque generation fuel supply operation) for generating torque of the engine 1. In addition, the specific injection form of the main injection in this embodiment and the relationship between the main injection and the pre-injection will be described later.

メイン噴射の噴射量は、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態に応じて決定される要求トルクを得るための上記総燃焼噴射量から、上記プレ噴射での噴射量を減算した噴射量として設定することが可能である。   The injection amount of the main injection is the injection amount of the pre-injection from the total combustion injection amount for obtaining the required torque determined according to the operating state such as the engine speed, the accelerator operation amount, the coolant temperature, the intake air temperature, etc. It is possible to set the injection amount by subtracting the amount.

また、メイン噴射の噴射開始角度(クランク角度位置)は、以下の式(2)によって設定することが可能である。   The injection start angle (crank angle position) of the main injection can be set by the following equation (2).

メイン噴射開始角度=メイン着火時期+メイン噴射期間作用角+(メイン噴射における燃焼所要時間のクランク角度換算値+着火遅れ時間のクランク角度換算値−オーバラップ時間のクランク角度換算値) …(2)
この式(2)において、着火遅れ時間は、メイン噴射が実行されてからその燃料が着火するまでの時間遅れである。また、オーバラップ時間は、上記プレ噴射による燃料の燃焼期間とメイン噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間、および、メイン噴射による燃料の燃焼期間と、アフタ噴射による燃料の燃焼期間とのオーバラップ時間である。また、上記式(2)に限らず、メイン噴射の着火遅れ時間のクランク角度換算値(着火遅れ角)に応じて、メイン噴射の噴射開始角度を設定することも可能である。
Main injection start angle = Main ignition timing + Main injection period working angle + (Crank angle conversion value of combustion required time in main injection + Crank angle conversion value of ignition delay time−Crank angle conversion value of overlap time) (2)
In this equation (2), the ignition delay time is a time delay from when the main injection is executed until the fuel is ignited. The overlap time is defined as the overlap time between the fuel combustion period by the pre-injection and the fuel combustion period by the main injection, and the overlap between the fuel combustion period by the main injection and the fuel combustion period by the after injection. Lap time. In addition to the above formula (2), it is also possible to set the injection start angle of the main injection according to the crank angle converted value (ignition delay angle) of the ignition delay time of the main injection.

ここで、上述したプレ噴射およびメイン噴射の制御プロセスについて簡単に説明する。まず、エンジン1のトルク要求値に対して、上記プレ噴射での噴射量とメイン噴射での噴射量との和である総燃料噴射量が算出される。つまり、エンジン1に要求されるトルクを発生させるための量として総燃料噴射量が算出される。   Here, the control process of the pre-injection and the main injection described above will be briefly described. First, a total fuel injection amount that is the sum of the injection amount in the pre-injection and the injection amount in the main injection is calculated with respect to the torque request value of the engine 1. That is, the total fuel injection amount is calculated as an amount for generating the torque required for the engine 1.

上記エンジン1のトルク要求値は、エンジン回転数、アクセル操作量、冷却水温度、吸気温度等の運転状態、補機類等の使用状況に応じて決定される。例えば、エンジン回転数(クランクポジションセンサ40の検出値に基づいて算出されるエンジン回転数)が高いほど、また、アクセル操作量(アクセル開度センサ47により検出されるアクセルペダルの踏み込み量)が大きいほど(アクセル開度が大きいほど)エンジン1のトルク要求値としては高く得られる。   The torque request value of the engine 1 is determined according to the engine speed, the accelerator operation amount, the operating state such as the cooling water temperature, the intake air temperature, etc., and the usage status of the auxiliary machinery. For example, the higher the engine speed (the engine speed calculated based on the detection value of the crank position sensor 40), the larger the accelerator operation amount (the accelerator pedal depression amount detected by the accelerator opening sensor 47). The higher the required accelerator torque of the engine 1, the higher the accelerator opening.

このようにして総燃料噴射量が算出された後、この総燃料噴射量に対するプレ噴射の噴射量の比率(分割率)を設定する。つまり、プレ噴射量は、総燃料噴射量に対して上記分割率で分割された量として設定されることになる。この場合、分割率(プレ噴射量)は、メイン噴射による燃料の着火遅れの抑制が可能な値として設定される。この実施形態では、上記分割率は10%に設定されている。そして、このようなプレ噴射およびメイン噴射によって、高いエンジントルクを確保しながらも、緩慢燃焼の実現による燃焼音の低減やNOx発生量の低減を図ることが可能になる。   After the total fuel injection amount is calculated in this way, the ratio (division ratio) of the injection amount of the pre-injection to the total fuel injection amount is set. That is, the pre-injection amount is set as an amount divided by the above-described division ratio with respect to the total fuel injection amount. In this case, the division ratio (pre-injection amount) is set as a value capable of suppressing the ignition delay of the fuel due to the main injection. In this embodiment, the division ratio is set to 10%. Such pre-injection and main injection make it possible to reduce combustion noise and reduce NOx generation by realizing slow combustion while ensuring high engine torque.

(アフタ噴射)
アフタ噴射は、排気ガス温度を上昇させるための噴射動作である。具体的に、この実施形態では、このアフタ噴射により供給された燃料の燃焼エネルギがエンジン1のトルクに変換されることなく、その大部分が排気の熱エネルギとして得られるタイミングでアフタ噴射を実行するようにしている。また、このアフタ噴射においても、上述したパイロット噴射の場合と同様に、1回当たりの噴射量をインジェクタ23の最小限界噴射量(例えば1.5mm3)とし、噴射回数を設定することで必要な総アフタ噴射量を確保するようにしている。
(After spray)
After injection is an injection operation for increasing the exhaust gas temperature. Specifically, in this embodiment, the after-injection is executed at a timing at which most of the combustion energy of the fuel supplied by the after-injection is obtained as the heat energy of the exhaust gas without being converted into the torque of the engine 1. I am doing so. Also in this after injection, as in the case of the pilot injection described above, it is necessary to set the number of injections by setting the injection amount per injection to the minimum limit injection amount (for example, 1.5 mm 3 ) of the injector 23. The total after injection amount is ensured.

(ポスト噴射)
ポスト噴射は、排気系7に燃料を直接的に導入して上記マニバータ77の昇温を図るための噴射動作である。例えば、DPNR触媒76に捕集されているPMの堆積量が所定量を超えた場合(例えばマニバータ77の前後の差圧を検出することにより検知)、ポスト噴射が実行されるようになっている。
(Post injection)
The post-injection is an injection operation for directly introducing fuel into the exhaust system 7 to increase the temperature of the manipulator 77. For example, when the accumulated amount of PM trapped in the DPNR catalyst 76 exceeds a predetermined amount (for example, detected by detecting a differential pressure before and after the manipulator 77), post injection is performed. .

−目標燃料圧力の設定手法−
ここで、この実施形態において目標燃料圧力を設定する際の技術的思想について説明する。
-Target fuel pressure setting method-
Here, the technical idea when setting the target fuel pressure in this embodiment will be described.

ディーゼルエンジン1においては、NOx発生量を削減することによる排気エミッションの改善、燃焼行程時の燃焼音の低減、エンジントルクの十分な確保といった各要求を連立することが重要である。本発明の発明者は、これら要求を連立するための手法として、燃焼行程時における気筒内での熱発生率の変化状態(熱発生率波形で表される変化状態)を適切にコントロールすることが有効であることに着目し、この熱発生率の変化状態をコントロールするための手法として、次に述べるような目標燃料圧力の設定手法を見出した。   In the diesel engine 1, it is important to simultaneously satisfy various requirements such as improvement of exhaust emission by reducing the amount of NOx generated, reduction of combustion noise during the combustion stroke, and sufficient securing of engine torque. The inventor of the present invention can appropriately control the change state of the heat generation rate in the cylinder during the combustion stroke (change state represented by the heat generation rate waveform) as a method for simultaneously satisfying these requirements. Focusing on its effectiveness, the following target fuel pressure setting method was found as a method for controlling the change state of the heat generation rate.

図4の実線は、横軸をクランク角度、縦軸を熱発生率とし、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼に係る理想的な熱発生率波形を示している。図4では、メイン噴射単独での熱発生率波形(プレ噴射による熱発生率を加えていない熱発生率波形)を示している。図中のTDCはピストン13の圧縮上死点に対応したクランク角度位置を示している。   The solid line in FIG. 4 shows an ideal heat generation rate waveform related to combustion of fuel injected by main injection, with the horizontal axis representing the crank angle and the vertical axis representing the heat generation rate. FIG. 4 shows a heat generation rate waveform of the main injection alone (a heat generation rate waveform in which the heat generation rate by the pre-injection is not added). TDC in the figure indicates the crank angle position corresponding to the compression top dead center of the piston 13.

この熱発生率波形としては、例えば、ピストン13の圧縮上死点(TDC)からメイン噴射で噴射された燃料の燃焼が開始され、圧縮上死点後の所定ピストン位置(例えば、圧縮上死点後10°(ATDC10°)の時点)で熱発生率が極大値(ピーク値)に達し、さらに、圧縮上死点後の所定ピストン位置(例えば、圧縮上死点後25°(ATDC25°)の時点)で上記メイン噴射において噴射された燃料の燃焼が終了するようになっている。この時点までに燃焼を終了させるために、この実施形態では、圧縮上死点後22°(ATDC22°)までにメイン噴射での燃料噴射を終了させるようになっている。このような熱発生率の変化状態で混合気の燃焼を行わせるようにすれば、例えば、圧縮上死点後10°(ATDC10°)の時点で気筒内の混合気のうちの50%が燃焼を完了した状況となる。つまり、膨張行程における総熱発生量の約50%がATDC10°までに発生し、高い熱効率でエンジン1を運転させることが可能となる。   As this heat generation rate waveform, for example, combustion of fuel injected by main injection is started from the compression top dead center (TDC) of the piston 13, and a predetermined piston position after the compression top dead center (for example, compression top dead center). The heat generation rate reaches a maximum value (peak value) at 10 ° (ATDC 10 °), and a predetermined piston position after compression top dead center (for example, 25 ° after compression top dead center (ATDC 25 °)). The combustion of the fuel injected in the main injection ends at the time). In order to end the combustion by this time, in this embodiment, the fuel injection in the main injection is ended by 22 ° (ATDC 22 °) after the compression top dead center. If combustion of the air-fuel mixture is performed in such a state where the heat generation rate changes, for example, 50% of the air-fuel mixture in the cylinder is combusted at 10 ° (ATDC 10 °) after compression top dead center. The situation is completed. That is, about 50% of the total heat generation amount in the expansion stroke is generated by ATDC 10 °, and the engine 1 can be operated with high thermal efficiency.

また、図4に二点鎖線αで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも高く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度およびピーク値がともに高くなりすぎており、燃焼音の増大やNOx発生量の増加が懸念される状態である。一方、図4に二点鎖線βで示す波形は、燃料噴射圧力が、適正値よりも低く設定された場合の熱発生率波形であり、燃焼速度が低く且つピークの現れるタイミングが大きく遅角側に移行していることで十分なエンジントルクが確保できないことが懸念される状態である。   The waveform indicated by the two-dot chain line α in FIG. 4 is a heat release rate waveform when the fuel injection pressure is set higher than the appropriate value, and both the combustion speed and the peak value are too high, and the combustion This is a state in which there is a concern about an increase in sound and an increase in the amount of NOx generated. On the other hand, the waveform indicated by the two-dot chain line β in FIG. 4 is a heat release rate waveform when the fuel injection pressure is set lower than the appropriate value, and the timing at which the combustion speed is low and the peak appears is greatly retarded. There is a concern that sufficient engine torque cannot be ensured by shifting to.

上述したように、この実施形態に係る目標燃料圧力の設定手法は、熱発生率の変化状態の適正化(熱発生率波形の適正化)を図ることで燃焼効率の向上を図るといった技術的思想に基づくものである。なお、実際の燃料噴射動作としては、このような熱発生率波形となるメイン噴射に先立って、上述したパイロット噴射およびプレ噴射が実行されることになる。すなわち、パイロット噴射により気筒内温度を十分に高めて、メイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保し、また、プレ噴射によりメイン噴射による燃料の着火遅れを抑制し、安定した拡散燃焼に導くようにしている。   As described above, the target fuel pressure setting method according to this embodiment is a technical idea that the combustion efficiency is improved by optimizing the change state of the heat generation rate (optimization of the heat generation rate waveform). It is based on. In the actual fuel injection operation, the pilot injection and the pre-injection described above are executed prior to the main injection having such a heat generation rate waveform. That is, by sufficiently increasing the in-cylinder temperature by pilot injection to ensure good ignitability of the fuel injected by main injection, and by suppressing the ignition delay of fuel by main injection, stable diffusion combustion To guide you to.

−プレ噴射およびメイン噴射の噴射形態−
次に、この実施形態の特徴である上記プレ噴射およびメイン噴射の噴射形態について説明する。なお、この実施形態では、メイン噴射に先立って行われるプレ噴射が1回である例について説明する。
-Injection mode of pre-injection and main injection-
Next, the injection modes of the pre-injection and the main injection, which are features of this embodiment, will be described. In this embodiment, an example in which pre-injection is performed once prior to main injection will be described.

まず、プレ噴射の機能について説明する。プレ噴射で噴射された燃料の機能として、一般に、自着火により気筒内の予熱に寄与する機能(予熱機能と言う)と、自着火せずにその後に噴射される燃料(この実施形態ではメイン噴射の燃料)とともに燃焼する機能(予混合機能と言う)とがある。プレ噴射の燃料のうち、予熱機能に寄与する燃料(予熱項と言う)と、予混合機能に寄与する燃料(予混合項と言う)との比率は、プレ噴射の噴射タイミングおよび噴射量に応じて変化する。この点について、図5を参照して説明する。   First, the pre-injection function will be described. As a function of fuel injected by pre-injection, generally, a function that contributes to preheating in the cylinder by self-ignition (referred to as a preheating function) and a fuel that is injected without performing self-ignition (in this embodiment, main injection) Fuel) and a function of burning together (referred to as a premixing function). The ratio of the fuel that contributes to the preheating function (referred to as the preheating term) and the fuel that contributes to the premixing function (referred to as the premixed term) in the pre-injected fuel depends on the injection timing and the injection amount of the pre-injection. Change. This point will be described with reference to FIG.

図5は、プレ噴射の実行タイミングと、その実行タイミングにおいて気筒内で発生する熱発生量との関係を、複数の燃料噴射量(A〜D)に対して解析した結果を示している。例えば、Aは燃料噴射量0.7mm3であり、Bは燃料噴射量1.5mm3であり、Cは燃料噴射量3.0mm3であり、Dは燃料噴射量6.0mm3である。また、図中の一点鎖線は燃料量1.5mm3が完全燃焼した場合の熱量レベルを示している。例えば、図中の点Xは、プレ噴射をピストン13の圧縮上死点前(BTDC)15°のタイミングで実行し且つ燃料噴射量を1.5mm3とした場合に熱発生量がX1[J]であることを表している。また、図中の点Yは、プレ噴射をピストン13の圧縮上死点前(BTDC)7°のタイミングで実行し且つ燃料噴射量を3.0mm3とした場合に熱発生量がY1[J]であることを表している。更に、図中の点Zは、プレ噴射をピストン13の圧縮上死点(TDC)のタイミングで実行し且つ燃料噴射量を6.0mm3とした場合に熱発生量がZ1[J]であることを表している。 FIG. 5 shows the result of analyzing the relationship between the execution timing of pre-injection and the amount of heat generated in the cylinder at the execution timing with respect to a plurality of fuel injection amounts (A to D). For example, A is a fuel injection amount of 0.7 mm 3 , B is a fuel injection amount of 1.5 mm 3 , C is a fuel injection amount of 3.0 mm 3 , and D is a fuel injection amount of 6.0 mm 3 . The alternate long and short dash line in the figure indicates the heat level when the fuel amount of 1.5 mm 3 is completely burned. For example, the point X in the figure indicates that the heat generation amount is X1 [J when the pre-injection is executed at the timing of 15 ° before compression top dead center (BTDC) of the piston 13 and the fuel injection amount is 1.5 mm 3. ]. Point Y in the figure indicates that the heat generation amount is Y1 [J when pre-injection is executed at a timing of 7 ° before compression top dead center (BTDC) of piston 13 and the fuel injection amount is 3.0 mm 3. ]. Further, the point Z in the figure indicates that the heat generation amount is Z1 [J] when the pre-injection is executed at the timing of the compression top dead center (TDC) of the piston 13 and the fuel injection amount is 6.0 mm 3. Represents that.

この図から分かるように、プレ噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)に近付くほど、同一の噴射量であっても熱発生量は大きくなる。すなわち、ピストン13が圧縮上死点付近に達していて気筒内温度が上昇している環境下にプレ噴射を実行すれば、局部的に濃度の高い混合気が高温環境下に晒されて燃焼が開始することになる。このため、プレ噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)に近付くほど、同一の噴射量であっても熱発生量は大きくなる。このように、自着火可能な燃料が上述の予熱項となり得る。   As can be seen from this figure, the closer the injection timing of the pre-injection is to the compression top dead center (TDC) of the piston 13, the greater the amount of heat generated even with the same injection amount. That is, if pre-injection is executed in an environment where the piston 13 has reached the vicinity of the compression top dead center and the temperature in the cylinder is rising, a locally high-concentration air-fuel mixture is exposed to a high-temperature environment and combustion occurs. Will start. For this reason, as the injection timing of the pre-injection approaches the compression top dead center (TDC) of the piston 13, the heat generation amount increases even with the same injection amount. Thus, the self-ignitable fuel can be the above-mentioned preheating term.

一方、プレ噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)から進角されるほど、燃焼室内容積が大きい状態(ピストン13が低い位置にある状態)で微少量のプレ噴射が行われることになる。このため、その後に、ピストン13が圧縮上死点付近に達して気筒内温度が上昇(吸気の圧縮による温度上昇)しても、既に燃料が広範囲に拡散し、混合気が可燃空燃比よりも希薄化してしまう結果、混合気が着火不能な状態となる可能性がある。このように、自着火不能な燃料が上述の予混合項となり得る。   On the other hand, as the injection timing of the pre-injection is advanced from the compression top dead center (TDC) of the piston 13, a small amount of pre-injection is performed in a state where the combustion chamber volume is large (the piston 13 is at a low position). It will be. Therefore, even after that, even if the piston 13 reaches the vicinity of the compression top dead center and the in-cylinder temperature rises (temperature rise due to compression of the intake air), the fuel has already spread over a wide range, and the air-fuel mixture is less than the combustible air-fuel ratio. As a result of dilution, the air-fuel mixture may become non-ignitable. Thus, the fuel which cannot self-ignite can become the above-mentioned premixing term.

そして、プレ噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)に近付くほど、予熱項の比率が高くなる。ただし、ピストン13の圧縮上死点(TDC)付近でプレ噴射を行っても、その噴射量のうち実際に熱発生量に寄与できる燃料量(予熱項)は50%程度である。例えば、ピストン13の圧縮上死点(TDC)のタイミングで噴射量を3.0mm3としたプレ噴射の場合、熱発生量は、燃料量1.5mm3が完全燃焼した場合の熱量レベルに相当する。 And the ratio of the preheating term becomes higher as the injection timing of the pre-injection approaches the compression top dead center (TDC) of the piston 13. However, even if the pre-injection is performed in the vicinity of the compression top dead center (TDC) of the piston 13, the fuel amount (preheating term) that can actually contribute to the heat generation amount is about 50%. For example, in the case of pre-injection with an injection amount of 3.0 mm 3 at the timing of compression top dead center (TDC) of the piston 13, the heat generation amount corresponds to the heat amount level when the fuel amount of 1.5 mm 3 is completely burned. To do.

これに対し、プレ噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)から進角されるほど、予混合項の比率が高くなる。図5から分かるように、ピストン13の圧縮上死点前(BTDC)18°よりも進角側のタイミングでプレ噴射を実行した場合には混合気の希薄化が急速に進み、予混合項の比率がさらに高くなる。また、ピストン13の圧縮上死点前(BTDC)30°よりも進角側のタイミングでプレ噴射を実行した場合、その噴射量が所定の上限値(図7参照)以下であれば、プレ噴射の全ての燃料が予混合項となり得る。   On the other hand, as the injection timing of the pre-injection is advanced from the compression top dead center (TDC) of the piston 13, the ratio of the premixing term increases. As can be seen from FIG. 5, when pre-injection is executed at a timing on the advance side of 18 ° before compression top dead center (BTDC) of the piston 13, the dilution of the air-fuel mixture proceeds rapidly, and the premixing term The ratio is even higher. Further, when the pre-injection is executed at a timing on the advance side of 30 ° before the compression top dead center (BTDC) of the piston 13, if the injection amount is equal to or less than a predetermined upper limit value (see FIG. 7), the pre-injection is performed. All fuels of can be premixed terms.

次に、この実施形態の特徴部分について説明する。   Next, features of this embodiment will be described.

この実施形態では、プレ噴射で噴射された燃料が、メイン噴射で燃料が噴射されるまでの間は燃焼せず、メイン噴射で噴射された燃料とともに燃焼するように、プレ噴射およびメイン噴射の噴射タイミングおよび噴射量が制御される(燃料噴射制御手段による燃料噴射タイミングおよび噴射量の制御動作)。言い換えると、プレ噴射およびメイン噴射の噴射形態は、プレ噴射で噴射された燃料が、自着火により気筒内の予熱には寄与せず、メイン噴射で噴射された燃料とともに燃焼することでエンジン1のトルクに寄与するような形態となっている。   In this embodiment, the fuel injected by the pre-injection is not combusted until the fuel is injected by the main injection, but is burned together with the fuel injected by the main injection. Timing and injection amount are controlled (control operation of fuel injection timing and injection amount by the fuel injection control means). In other words, the injection mode of the pre-injection and the main injection is such that the fuel injected by the pre-injection does not contribute to preheating in the cylinder due to self-ignition, and burns together with the fuel injected by the main injection. It has a form that contributes to torque.

具体的には、プレ噴射で噴射された燃料が全て予混合項となるように、プレ噴射およびメイン噴射の噴射タイミングおよび噴射量が制御されている。つまり、予熱項が0%、予混合項が100%となるように、プレ噴射およびメイン噴射の噴射タイミングおよび噴射量が設定されている。   Specifically, the injection timing and the injection amount of the pre-injection and the main injection are controlled so that all the fuel injected by the pre-injection becomes a premixed term. That is, the injection timing and the injection amount of the pre-injection and the main injection are set so that the preheating term is 0% and the premixing term is 100%.

まず、プレ噴射およびメイン噴射の噴射タイミングは、プレ噴射で噴射された燃料(予混合項が100%の燃料)を、その後のメイン噴射された燃料とともに燃焼させることが可能なタイミングに設定されている。すなわち、プレ噴射で予混合項として供給された燃料を、メイン噴射で燃料が噴射されるまでの間は燃焼させず、メイン噴射で噴射された燃料とともに燃焼させるように、プレ噴射およびメイン噴射の噴射タイミングが設定されている。   First, the injection timing of the pre-injection and the main injection is set to a timing at which the fuel injected by the pre-injection (the fuel whose premixing term is 100%) can be burned together with the subsequent main injected fuel. Yes. That is, the fuel supplied as the premixed term in the pre-injection is not combusted until the fuel is injected in the main injection, and is burned together with the fuel injected in the main injection. Injection timing is set.

具体的には、プレ噴射で噴射され且つ気筒内のスワール流に沿って流れる燃料が、その後にメイン噴射で噴射された燃料の噴射群と重畳するように、プレ噴射およびメイン噴射の噴射タイミングを設定している。つまり、気筒内のスワール流を考慮して、プレ噴射の燃料を、メイン噴射の燃料が噴射される場所に予め噴射しておくようにしている。このようなプレ噴射およびメイン噴射の噴射形態を重畳噴射と言う。   Specifically, the injection timing of the pre-injection and the main injection is set so that the fuel injected by the pre-injection and flowing along the swirl flow in the cylinder overlaps with the fuel injection group injected by the main injection thereafter. It is set. That is, in consideration of the swirl flow in the cylinder, the pre-injected fuel is injected in advance to a place where the main-injected fuel is injected. Such an injection form of pre-injection and main injection is referred to as superimposed injection.

詳細には、エンジン1の吸入行程で吸気ポート15aから気筒内に流入する空気の流れは、上記シリンダ中心線Pを回転中心とするスワール流となっており、このスワール流は圧縮行程においても継続して気筒内で生じている。このため、プレ噴射で噴射された燃料は、このスワール流によって気筒内を周方向に流れることになる。つまり、圧縮行程での時間の経過とともに、プレ噴射で噴射された燃料(噴霧の塊)はインジェクタ23の噴孔に対面する位置(噴射直後の位置)からスワール流に沿った周方向に流されていくことになる。   Specifically, the flow of air flowing into the cylinder from the intake port 15a in the intake stroke of the engine 1 is a swirl flow centering on the cylinder center line P, and this swirl flow continues in the compression stroke. Is occurring in the cylinder. For this reason, the fuel injected by the pre-injection flows in the cylinder in the circumferential direction by this swirl flow. That is, with the passage of time in the compression stroke, the fuel (spray lump) injected in the pre-injection is flowed in the circumferential direction along the swirl flow from the position facing the injection hole of the injector 23 (position immediately after injection). It will follow.

従って、プレ噴射の後に、後続するメイン噴射を実行する時点にあっては、上記先行して実行されたプレ噴射で噴射されていた燃料は既に気筒内を周方向に流れており、同一噴孔から噴射される2つの噴射同士(プレ噴射とメイン噴射)の燃料は重なり合うことはない(両噴射の燃料塊同士が合体することはない)。   Therefore, at the time when the subsequent main injection is performed after the pre-injection, the fuel that has been injected in the preceding pre-injection is already flowing in the cylinder in the circumferential direction, and the same injection hole The fuels of the two injections injected from (the pre-injection and the main injection) do not overlap (the fuel masses of both injections do not merge).

この場合、スワール流れ方向の上流側の噴孔から噴射されたプレ噴射の燃料が、スワール流れ方向の下流側の噴孔に対向する位置に向かって流れているので、後続するメイン噴射の噴射タイミングを調整することで、言い換えると、プレ噴射とメイン噴射との間のインターバルを調整することで、プレ噴射で噴射された燃料とメイン噴射で噴射された燃料とを合体させるようにすることができる。   In this case, since the pre-injected fuel injected from the upstream nozzle hole in the swirl flow direction flows toward the position facing the downstream nozzle hole in the swirl flow direction, the injection timing of the subsequent main injection In other words, by adjusting the interval between the pre-injection and the main injection, the fuel injected by the pre-injection and the fuel injected by the main injection can be combined. .

より具体的には、ピストン13が下死点から上死点に達するまでの間に(クランク角度で180°移動するまでの間に)、スワール流が気筒内を周方向に1回転する場合を考える。つまり、スワール比が「2」の場合である。また、インジェクタ23の噴孔数が「10」である場合を考える。この場合、プレ噴射とメイン噴射とのインターバルを気筒内の周方向で36°(クランク角度で18°)の整数倍とすれば、プレ噴射で噴射された燃料とメイン噴射で噴射された燃料とを合体させることができる。   More specifically, the case where the swirl flow makes one rotation in the circumferential direction in the cylinder until the piston 13 reaches the top dead center from the bottom dead center (until it moves 180 ° at the crank angle). Think. That is, the swirl ratio is “2”. Further, consider a case where the number of injection holes of the injector 23 is “10”. In this case, if the interval between the pre-injection and the main injection is an integral multiple of 36 ° (18 ° crank angle) in the circumferential direction in the cylinder, the fuel injected by the pre-injection and the fuel injected by the main injection Can be combined.

この実施形態では、プレ噴射およびメイン噴射の重畳噴射の噴射パターンは、例えば、図6に示すようになる。図6に示すように、プレ噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点前(BTDC)36°となっており、メイン噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)となっている。したがって、プレ噴射とメイン噴射とのインターバルがクランク角度で36°となっている。なお、プレ噴射とメイン噴射とのインターバルは、重畳噴射の点だけを考慮すれば、クランク角度で18°とすることも可能であるが、プレ噴射の予混合項を100%とする点も考慮すると(図7参照)、インターバルをクランク角度で36°とすることが好ましい。   In this embodiment, the injection pattern of the superimposed injection of the pre-injection and the main injection is, for example, as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the injection timing of the pre-injection is 36 ° before the compression top dead center (BTDC) of the piston 13, and the injection timing of the main injection is the compression top dead center (TDC) of the piston 13. Yes. Therefore, the interval between the pre-injection and the main injection is 36 ° in crank angle. Note that the interval between the pre-injection and the main injection can be set to 18 ° in terms of crank angle if only the superimposed injection point is considered, but the pre-injection term for pre-injection is also considered to be 100%. Then (see FIG. 7), the interval is preferably set to 36 ° in crank angle.

また、プレ噴射の噴射量は、上述したように、要求トルクを得るための総燃料噴射量に対し10%に設定されるが、所定の上限値が設けられている。この上限値は、プレ噴射の全ての燃料が予混合項となる値、つまり、予混合項が100%となる値として設定される。このような上限値を設定することは、逆進トルク(クランクシャフトの回転方向に対して逆方向に作用するトルク)の発生を抑制する観点から好ましい。   Further, as described above, the injection amount of the pre-injection is set to 10% with respect to the total fuel injection amount for obtaining the required torque, but a predetermined upper limit value is provided. This upper limit value is set as a value at which all fuels of pre-injection become a premix term, that is, a value at which the premix term is 100%. Setting such an upper limit value is preferable from the viewpoint of suppressing the generation of reverse torque (torque acting in the direction opposite to the rotation direction of the crankshaft).

プレ噴射の噴射量の上限値は、プレ噴射の噴射タイミングに応じて変化する。具体的には、図7に示すように、プレ噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)から進角されるほど、その上限値が大きく設定される。例えば、ピストン13の圧縮上死点前(BTDC)30°のタイミングで噴射量を1.5mm3としたプレ噴射の場合、予混合項が100%となり、予熱項が0%となる。しかし、噴射量が上限値の1.5mm3を超えると自着火可能となるため、その上限値を超えた分の燃料は予熱項となる。 The upper limit value of the pre-injection amount changes according to the injection timing of the pre-injection. Specifically, as shown in FIG. 7, the upper limit value is set larger as the injection timing of the pre-injection is advanced from the compression top dead center (TDC) of the piston 13. For example, in the case of pre-injection with an injection amount of 1.5 mm 3 at the timing of 30 ° before compression top dead center (BTDC) of the piston 13, the premixing term is 100% and the preheating term is 0%. However, if the injection amount exceeds the upper limit value of 1.5 mm 3 , self-ignition is possible, and the fuel exceeding the upper limit value becomes a preheating term.

そして、この実施形態の燃料噴射制御によれば、次のような効果が得られる。   And according to the fuel injection control of this embodiment, the following effects are acquired.

上述した重畳噴射により、プレ噴射で噴射された燃料は、メイン噴射が行われると、メイン噴射の燃料とともに速やかに燃焼し、エンジン1のトルクに寄与することになる。つまり、プレ噴射の予混合項による予混合ガスは、メイン噴射の燃料が噴射されるまでの間は、可燃空燃比よりも希薄化しており、着火不能な状態にある。この実施形態では、そのような予混合ガスにメイン噴射の燃料を重畳させることによって、予混合ガスを可燃空燃比として燃焼させている。   When the main injection is performed, the fuel injected by the pre-injection by the superposition injection described above burns quickly together with the fuel of the main injection and contributes to the torque of the engine 1. That is, the premixed gas according to the preinjection premixing term is more diluted than the combustible air-fuel ratio until the main injection fuel is injected, and is in a state incapable of ignition. In this embodiment, the premixed gas is burned as a combustible air-fuel ratio by superimposing the fuel of the main injection on such a premixed gas.

このように、プレ噴射の燃料(予混合項)の着火不能の特性を利用することによって、メイン噴射の燃料の着火遅れを抑制しつつ、エンジン1を高トルク、高効率で運転させることが可能となる。すなわち、この燃焼により、プレ噴射の燃料(予混合項)をエンジン1のトルクに寄与させることができ、燃焼したプレ噴射の燃料に相当する分だけトルクを増大させることができる。しかも、メイン噴射で燃料が噴射されるピストン13の圧縮上死点(TDC)までの間は、プレ噴射の燃料は燃焼しないため、逆進トルクの発生を回避することができる。これにより、高いトルクを効率よく確保することができる。また、この際、プレ噴射の燃料をエンジン1のトルクに全て寄与させることで、この燃焼により発生するトルクを最大限に確保することが可能となり、最大効率でエンジン1を運転させることが可能となる。   As described above, by utilizing the non-ignition characteristic of the pre-injected fuel (premixed term), the engine 1 can be operated with high torque and high efficiency while suppressing the ignition delay of the main-injected fuel. It becomes. That is, by this combustion, the pre-injected fuel (premix term) can contribute to the torque of the engine 1, and the torque can be increased by an amount corresponding to the combusted pre-injected fuel. Moreover, since the pre-injected fuel is not combusted until the compression top dead center (TDC) of the piston 13 in which the fuel is injected in the main injection, it is possible to avoid the generation of reverse torque. Thereby, a high torque can be secured efficiently. Further, at this time, by making the pre-injected fuel all contribute to the torque of the engine 1, it is possible to secure the maximum torque generated by this combustion, and it is possible to operate the engine 1 with maximum efficiency. Become.

ここで、この実施形態の燃料噴射制御は、気筒内の酸素濃度が低い状況で行うことが有効である。気筒内の酸素濃度が低い状況としては、気筒内に酸素が不足する場合や、気筒内に酸素が適量存在していてもEGR通路8から還流された排気が気筒内に導入される場合などがある。そして、このような状況で、プレ噴射を行わずにメイン噴射だけを行うと、燃料が可燃空燃比までに拡散するのに時間(混合時間)を要してしまい、その結果、初期燃焼速度が低下し、着火遅れが発生することが懸念される。   Here, it is effective to perform the fuel injection control of this embodiment in a situation where the oxygen concentration in the cylinder is low. Situations where the oxygen concentration in the cylinder is low include a case where oxygen is insufficient in the cylinder or a case where exhaust gas recirculated from the EGR passage 8 is introduced into the cylinder even if an appropriate amount of oxygen exists in the cylinder. is there. In such a situation, if only the main injection is performed without performing the pre-injection, it takes time (mixing time) for the fuel to diffuse to the combustible air-fuel ratio. There is a concern that it will decrease and ignition delay will occur.

そこで、この実施形態では、上述したプレ噴射とメイン噴射との重畳噴射を行って、メイン噴射の燃料が噴射される場所にプレ噴射の燃料を予め噴射しておくようにしている。これにより、燃料が可燃空燃比までに拡散するのに要する時間を大幅に短縮することができ、その結果、初期燃焼速度の低下を抑制でき、着火遅れを抑制することができる。例えば、図8に示すように、メイン噴射の燃料の噴射後、メイン噴射の燃料とともに予め噴射しておいたプレ噴射の燃料が燃焼することによって、プレ噴射の燃料に相当する分だけ、初期燃焼速度の増大を図ることができる。図8の実線は、横軸をクランク角度、縦軸を熱発生率とし、プレ噴射とメイン噴射との重畳噴射を行った場合の熱発生率波形を示し、一点鎖線は、メイン噴射だけを行った場合の熱発生率波形を示している。   Therefore, in this embodiment, the above-described pre-injection and main injection are superimposed, and the pre-injected fuel is injected in advance to the location where the main-injected fuel is injected. As a result, the time required for the fuel to diffuse to the combustible air-fuel ratio can be greatly shortened, and as a result, a decrease in the initial combustion rate can be suppressed and an ignition delay can be suppressed. For example, as shown in FIG. 8, after the main injection fuel is injected, the pre-injection fuel that has been injected in advance together with the main injection fuel burns, so that the initial combustion is equivalent to the pre-injection fuel. The speed can be increased. The solid line in FIG. 8 shows the heat generation rate waveform when the pre-injection and the main injection are superimposed with the horizontal axis as the crank angle and the vertical axis as the heat generation rate, and the alternate long and short dash line indicates only the main injection. The heat release rate waveform is shown.

−他の実施形態−
以上、本発明の実施形態について説明したが、ここに示した実施形態はさまざまに変形することが可能である。
-Other embodiments-
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, embodiment shown here can be variously deformed.

エンジン1のスワール比や、インジェクタ23の噴孔数は一例であって、適宜変更することが可能である。これらの変更にともなってプレ噴射とメイン噴射の重畳噴射のインターバルも変更される。   The swirl ratio of the engine 1 and the number of injection holes of the injector 23 are examples, and can be appropriately changed. Along with these changes, the interval between the pre-injection and the main injection is also changed.

上記実施形態では、メイン噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)であったが、メイン噴射の噴射タイミングは適宜変更することが可能である。この変更にともなってプレ噴射の噴射タイミングも変更される。ここで、メイン噴射の噴射タイミングは、逆進トルクの発生を回避する観点から、ピストン13の圧縮上死点(TDC)の近傍に設定されることが好ましい。   In the above embodiment, the injection timing of the main injection is the compression top dead center (TDC) of the piston 13, but the injection timing of the main injection can be changed as appropriate. Along with this change, the injection timing of the pre-injection is also changed. Here, the injection timing of the main injection is preferably set in the vicinity of the compression top dead center (TDC) of the piston 13 from the viewpoint of avoiding the generation of reverse torque.

上記実施形態では、プレ噴射の回数が1回であったが、プレ噴射の回数は2回以上であってもよい。例えば、プレ噴射を2回とする場合、先に行われるプレ噴射を、上記実施形態のプレ噴射と同様に、自着火せずにその後に噴射される燃料とともに燃焼する機能(予混合機能)だけに寄与させることが好ましい。ここでは、先に行われるプレ噴射を予混合用プレ噴射と言う。   In the above embodiment, the number of pre-injections is one, but the number of pre-injections may be two or more. For example, when the pre-injection is performed twice, the pre-injection that is performed first is the same as the pre-injection of the above-described embodiment, and only the function of burning together with the fuel injected thereafter without self-ignition (pre-mixing function) It is preferable to contribute to. Here, the pre-injection performed first is referred to as pre-mixing pre-injection.

一方、後に行われるプレ噴射は、自着火により気筒内の予熱に寄与する機能(予熱機能)に寄与させることが可能である。ここでは、後に行われるプレ噴射を予熱用プレ噴射と言う。プレ噴射が2回の場合、予混合用プレ噴射の噴射量と予熱用プレ噴射の噴射量との和は、要求トルクを得るための上記総燃料噴射量に対し10%に設定される。ただし、予混合用プレ噴射の噴射量には、上記実施形態と同様の所定の上限値が設けられている(図7参照)。   On the other hand, pre-injection performed later can contribute to a function (preheating function) that contributes to preheating in the cylinder by self-ignition. Here, the pre-injection performed later is referred to as pre-heating pre-injection. When the pre-injection is performed twice, the sum of the injection amount of the pre-mixing pre-injection and the injection amount of the pre-heating pre-injection is set to 10% with respect to the total fuel injection amount for obtaining the required torque. However, a predetermined upper limit value similar to that in the above embodiment is provided for the injection amount of the premixing pre-injection (see FIG. 7).

そして、プレ噴射が2回の場合、プレ噴射およびメイン噴射の噴射形態は次のようになる。   When the pre-injection is performed twice, the injection forms of the pre-injection and the main injection are as follows.

まず、予熱用プレ噴射については、この予熱用プレ噴射で噴射され且つ気筒内のスワール流に沿って流れる燃料が、その後にメイン噴射で噴射された燃料と重畳しないように、予熱用プレ噴射およびメイン噴射の噴射タイミングが設定されている。つまり、気筒内のスワール流を考慮して、予熱用プレ噴射の燃料を、メイン噴射の燃料が噴射される場所以外の場所に予め噴射しておくようにしている。このような予熱用プレ噴射およびメイン噴射の噴射形態を隣接噴射と言う。   First, for the preheating pre-injection, the pre-heating pre-injection and the fuel injected by the pre-heating pre-injection and flowing along the swirl flow in the cylinder do not overlap with the fuel injected by the main injection thereafter. The injection timing of the main injection is set. That is, in consideration of the swirl flow in the cylinder, the pre-injection fuel for preheating is injected in advance to a place other than the place where the fuel for main injection is injected. Such an injection form of preheating pre-injection and main injection is referred to as adjacent injection.

より具体的には、スワール比が「2」、インジェクタ23の噴孔数が「10」の場合、予熱用プレ噴射とメイン噴射とのインターバルを気筒内の周方向で36°(クランク角度で18°)未満とすれば、予熱用プレ噴射で噴射された燃料とメイン噴射で噴射された燃料とを重なり合わせないようにすることができる。このようにして、予熱用プレ噴射で噴射された燃料とメイン噴射で噴射された燃料とを重なり合わせないようにすることで、予熱用プレ噴射で噴射された燃料の大部分を気筒内予熱に寄与させることができる。   More specifically, when the swirl ratio is “2” and the number of injection holes of the injector 23 is “10”, the interval between the preheating pre-injection and the main injection is 36 ° in the circumferential direction of the cylinder (18 at the crank angle). If it is less than (°), it is possible to prevent the fuel injected by the preheating pre-injection from overlapping with the fuel injected by the main injection. In this way, the fuel injected by the preheating pre-injection and the fuel injected by the main injection do not overlap with each other, so that most of the fuel injected by the preheating pre-injection is preheated in the cylinder. Can contribute.

次に、予混合用プレ噴射については、メイン噴射あるいは予熱用プレ噴射との重畳噴射とすることが可能である。上記実施形態と同様に、予混合用プレ噴射とメイン噴射とを重畳噴射とする場合、メイン噴射の噴射タイミングは、ピストン13の圧縮上死点(TDC)の近傍に設定される。予混合用プレ噴射の噴射タイミングは、ピストン13の圧縮上死点前(BTDC)のタイミングに設定され、スワール比が「2」、インジェクタ23の噴孔数が「10」であれば、予混合用プレ噴射とメイン噴射とのインターバルがクランク角度で36°となるように設定される。また、予熱用プレ噴射の噴射タイミングは、ピストン13の圧縮上死点前(BTDC)のタイミングに設定され、できるだけメイン噴射の噴射タイミングに近付けて設定される。この場合、上記実施形態と同様の効果が得られる。   Next, the premixing pre-injection can be superposed injection with the main injection or the preheating pre-injection. Similar to the above embodiment, when the premixing pre-injection and the main injection are superposed, the injection timing of the main injection is set near the compression top dead center (TDC) of the piston 13. The premixing pre-injection timing is set to the timing before the compression top dead center (BTDC) of the piston 13, and if the swirl ratio is “2” and the number of injection holes of the injector 23 is “10”, the premixing is performed. The interval between the pre-injection for main use and the main injection is set to be 36 ° in crank angle. The injection timing of the preheating pre-injection is set to a timing before the compression top dead center (BTDC) of the piston 13 and is set as close to the injection timing of the main injection as possible. In this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.

一方、図9に示すように、予混合用プレ噴射と予熱用プレ噴射とを重畳噴射とすることも可能である。この場合、予熱用プレ噴射の噴射タイミングがピストン13の圧縮上死点(TDC)の近傍に設定される。予混合用プレ噴射の噴射タイミングは、ピストン13の圧縮上死点前(BTDC)のタイミングに設定され、スワール比が「2」、インジェクタ23の噴孔数が「10」であれば、予混合用プレ噴射と予熱用プレ噴射とのインターバルがクランク角度で36°となるように設定される。また、メイン噴射の噴射タイミングは、ピストン13の圧縮上死点後(ATDC)のタイミングに設定され、できるだけ予熱用プレ噴射の噴射タイミングに近付けて設定される。   On the other hand, as shown in FIG. 9, the premixing pre-injection and the preheating pre-injection may be superposed injection. In this case, the injection timing of the preheating pre-injection is set in the vicinity of the compression top dead center (TDC) of the piston 13. The premixing pre-injection timing is set to the timing before the compression top dead center (BTDC) of the piston 13, and if the swirl ratio is “2” and the number of injection holes of the injector 23 is “10”, the premixing is performed. The interval between the pre-injection for preheating and the pre-injection for preheating is set to be 36 ° in crank angle. The injection timing of the main injection is set to a timing after the compression top dead center (ATDC) of the piston 13 and is set as close to the injection timing of the preheating pre-injection as possible.

この図9に示す例では、予混合用プレ噴射の燃料と予熱用プレ噴射の燃料とが重ね合わせられるため、次のような効果が得られる。すなわち、上述のような重畳噴射により、予混合用プレ噴射で噴射された燃料は、予熱用プレ噴射が行われると、予熱用プレ噴射の燃料とともに速やかに燃焼して、気筒内の予熱に寄与することになる。このようにして、予混合用プレ噴射および予熱用プレ噴射で噴射された燃料の大部分を気筒内予熱に寄与させることができ、各プレ噴射で噴射された燃料の燃焼による熱発生量を最大限に利用して、メイン噴射で噴射された燃料の燃焼を開始させることが可能になる。これにより、メイン噴射で噴射される燃料の着火性を良好に確保することができる。しかも、予熱用プレ噴射で燃料が噴射されるピストン13の圧縮上死点(TDC)までの間は、予混合用プレ噴射の燃料は燃焼しないため、逆進トルクの発生を回避することができる。これにより、メイン噴射の燃料の燃焼にともなうトルクを効率よく得ることができる。   In the example shown in FIG. 9, the premixing pre-injection fuel and the preheating pre-injection fuel are overlapped, so that the following effects are obtained. That is, the fuel injected in the premixing pre-injection by the superimposed injection as described above is quickly burned together with the fuel for the preheating pre-injection and contributes to the preheating in the cylinder. Will do. In this way, most of the fuel injected in the premixing pre-injection and preheating pre-injection can contribute to in-cylinder preheating, and the amount of heat generated by the combustion of the fuel injected in each pre-injection is maximized. It is possible to start the combustion of the fuel injected by the main injection by utilizing the limit. Thereby, the ignitability of the fuel injected by main injection can be ensured satisfactorily. In addition, since the fuel of the premixing pre-injection is not combusted until the compression top dead center (TDC) of the piston 13 in which the fuel is injected by the preheating preinjection, the generation of reverse torque can be avoided. . Thereby, the torque accompanying combustion of the fuel of main injection can be obtained efficiently.

上記実施形態では、自動車に搭載される直列4気筒ディーゼルエンジンに本発明を適用した場合について説明した。本発明は、自動車用に限らず、その他の用途に使用されるエンジンにも適用可能である。また、気筒数やエンジン形式(直列型エンジン、V型エンジン等の別)についても特に限定されるものではない。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to an in-line four-cylinder diesel engine mounted on an automobile has been described. The present invention is applicable not only to automobiles but also to engines used for other purposes. Further, the number of cylinders and the engine type (separate type engine, V-type engine, etc.) are not particularly limited.

実施形態に係るディーゼルエンジンおよびその制御系統の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the diesel engine which concerns on embodiment, and its control system. ディーゼルエンジンの燃焼室およびその周辺部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the combustion chamber of a diesel engine, and its peripheral part. ECU等の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of control systems, such as ECU. 膨張行程時の熱発生率の変化状態を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the change state of the heat release rate at the time of an expansion stroke. プレ噴射の実行タイミングと、その実行タイミングにおいて気筒内で発生する熱発生量との関係を、複数の燃料噴射量に対して解析した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having analyzed the relationship between the execution timing of pre-injection, and the heat generation amount which generate | occur | produces in a cylinder in the execution timing with respect to several fuel injection amount. プレ噴射およびメイン噴射の燃料噴射パターンを示す図である。It is a figure which shows the fuel-injection pattern of pre-injection and main injection. プレ噴射の噴射量の上限値とプレ噴射の噴射タイミングとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the upper limit of the injection quantity of pre injection, and the injection timing of pre injection. プレ噴射およびメイン噴射の重畳噴射を行った場合の熱発生率の変化状態を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the change state of the heat release rate at the time of performing the superposition injection of pre injection and main injection. 他の実施形態に係るプレ噴射およびメイン噴射の燃料噴射パターンを示す図である。It is a figure which shows the fuel-injection pattern of the pre-injection and main injection which concern on other embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン(内燃機関)
12 シリンダボア
13 ピストン
23 インジェクタ(燃料噴射弁)
1 engine (internal combustion engine)
12 Cylinder bore 13 Piston 23 Injector (fuel injection valve)

Claims (3)

燃料噴射弁からの燃料噴射動作として、少なくとも、主噴射と、この主噴射に先立って行われる副噴射とが実行可能な圧縮自着火式の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記副噴射で噴射された燃料が、上記主噴射で燃料が噴射されるまでの間は燃焼せず、上記主噴射で噴射された燃料とともに燃焼するように、上記各燃料噴射の噴射タイミングおよび噴射量を制御する燃料噴射制御手段を備え
上記副噴射と主噴射との間に気筒内の予熱に寄与する予熱用噴射が実行され、
上記副噴射で噴射され且つ気筒内のスワール流に沿って流れる燃料が、その後に上記予熱用噴射で噴射された燃料と重畳せず、上記主噴射で噴射された燃料の噴射群と重畳するように、上記各燃料噴射の噴射タイミングがそれぞれ設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
In a fuel injection control device for a compression ignition type internal combustion engine capable of performing at least main injection and sub-injection performed prior to the main injection as a fuel injection operation from the fuel injection valve,
The fuel injection timing and the injection of each fuel injection so that the fuel injected by the sub-injection does not burn until the fuel is injected by the main injection, but burns together with the fuel injected by the main injection. A fuel injection control means for controlling the amount ;
Preheating injection that contributes to preheating in the cylinder is performed between the sub injection and the main injection,
The fuel injected by the sub-injection and flowing along the swirl flow in the cylinder does not overlap with the fuel injected by the preheating injection thereafter, but overlaps the injection group of the fuel injected by the main injection. Further, the fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the injection timing of each fuel injection is set .
請求項1に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記副噴射の噴射量は、当該副噴射の噴射タイミングに応じて予め定められた上限値以下に設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The fuel injection control device for an internal combustion engine , wherein the injection amount of the sub-injection is set to be equal to or less than a predetermined upper limit value according to the injection timing of the sub-injection .
請求項に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
上記副噴射の噴射量の上限値は、当該副噴射の噴射タイミングがピストンの圧縮上死点から進角されるほど、大きく設定されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 2 ,
The fuel injection control device for an internal combustion engine , wherein the upper limit value of the injection amount of the sub-injection is set larger as the injection timing of the sub-injection is advanced from the compression top dead center of the piston .
JP2008142900A 2008-05-30 2008-05-30 Fuel injection control device for internal combustion engine Active JP4973602B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008142900A JP4973602B2 (en) 2008-05-30 2008-05-30 Fuel injection control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008142900A JP4973602B2 (en) 2008-05-30 2008-05-30 Fuel injection control device for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009287510A JP2009287510A (en) 2009-12-10
JP4973602B2 true JP4973602B2 (en) 2012-07-11

Family

ID=41456956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008142900A Active JP4973602B2 (en) 2008-05-30 2008-05-30 Fuel injection control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4973602B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6866754B2 (en) * 2016-05-17 2021-04-28 トヨタ自動車株式会社 Control device for compression ignition type internal combustion engine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6378487B1 (en) * 2000-09-01 2002-04-30 International Truck And Engine Corporation Method and apparatus for pre-pilot fuel injection in diesel internal combustion engines
JP2003120391A (en) * 2001-10-12 2003-04-23 Isuzu Motors Ltd Compression ignition internal combustion engine
JP2007077920A (en) * 2005-09-15 2007-03-29 Toyota Motor Corp Fuel supply device for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009287510A (en) 2009-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4404154B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP5086887B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP4793381B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP5115651B2 (en) Control device for internal combustion engine
WO2010035341A1 (en) Fuel injection control device for internal-combustion engine
JP2009167821A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
WO2011048676A1 (en) Combustion control device for internal combustion engine
WO2010041308A1 (en) Fuel injection control device for internal-combustion engine
JP2009293383A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine, and automatic adapting device for internal combustion engine
JP2009299490A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JPWO2011118028A1 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP5218461B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP4930637B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
WO2009090941A1 (en) Device for controlling internal combustion engine fuel injection
JP5229185B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP5267746B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP5126421B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JP5582076B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4924759B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2009293596A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP4973602B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP5672897B2 (en) Combustion control device for internal combustion engine
JPWO2012029180A1 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101012

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111122

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111124

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120112

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20120112

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120313

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120326

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150420

Year of fee payment: 3