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JP6666188B2 - Diesel engine combustion control device - Google Patents

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JP6666188B2
JP6666188B2 JP2016075296A JP2016075296A JP6666188B2 JP 6666188 B2 JP6666188 B2 JP 6666188B2 JP 2016075296 A JP2016075296 A JP 2016075296A JP 2016075296 A JP2016075296 A JP 2016075296A JP 6666188 B2 JP6666188 B2 JP 6666188B2
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裕史 葛山
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努 梅原
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼制御装置に関する。   The present invention relates to a combustion control device for a diesel engine.

従来におけるディーゼルエンジンの燃焼制御装置としては、例えば特許文献１に記載されている装置が知られている。特許文献１に記載の燃焼制御装置は、燃料を２回に分割して噴射させるディーゼルエンジンにおいて、エンジンの負荷が増加する過程にあるときは、１回目及び２回目の燃料噴射の噴射量を増加させると共に、１回目の燃料噴射の噴射時期を進角させて、１回目の燃料噴射と２回目の燃料噴射とのインターバルを拡大させている。   As a conventional combustion control device for a diesel engine, for example, a device described in Patent Document 1 is known. The combustion control device described in Patent Literature 1 increases the injection amount of the first and second fuel injections in a diesel engine in which fuel is divided into two injections and the engine load is in the process of increasing. At the same time, the injection timing of the first fuel injection is advanced to extend the interval between the first fuel injection and the second fuel injection.

特開２００９−２６４３３２号公報JP 2009-264332 A

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、エンジンの負荷が高くなって、２回目の燃料噴射の噴射量が増加すると、燃焼室の燃焼温度が上昇してＮＯｘの生成量が増加してしまう。また、２回目の燃料噴射の噴射量が増加することで、燃焼室のキャビティ内に形成されるリッチ混合気領域が増加して、結果的に煤（soot）の生成量が増加してしまう。   However, the conventional technique has the following problems. That is, when the load on the engine increases and the injection amount of the second fuel injection increases, the combustion temperature in the combustion chamber increases, and the NOx generation amount increases. In addition, as the injection amount of the second fuel injection increases, the rich mixture region formed in the cavity of the combustion chamber increases, and as a result, the amount of soot generated increases.

本発明の目的は、高負荷時におけるＮＯｘの生成及び煤の排出を抑制することができるディーゼルエンジンの燃焼制御装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a combustion control device for a diesel engine that can suppress generation of NOx and emission of soot under a high load.

本発明の一態様は、シリンダ内に往復昇降可能に配置されたピストンを有し、予混合圧縮着火燃焼を行うための主燃料噴射を少なくとも第１燃料噴射と第２燃料噴射とに分割して実施する予混合圧縮着火燃焼式のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、シリンダ及びピストンにより画成される燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、エンジンの負荷を検出する負荷検出部と、エンジンの回転数を検出する回転数検出部と、負荷検出部により検出されたエンジンの負荷と回転数検出部により検出されたエンジンの回転数とに基づいて、ピストンが圧縮上死点に達する前に実施される第１燃料噴射の燃料噴射量と、第１燃料噴射の後に実施される第２燃料噴射の燃料噴射量とを決定する燃料噴射量決定部と、回転数検出部により検出されたエンジンの回転数に基づいて、主燃料噴射を実施する回数を２回にするか３回以上にするかを決めるための第１負荷閾値と、第１負荷閾値よりも大きく、主燃料噴射を実施する回数を少なくとも３回にするか少なくとも４回にするかを決めるための第２負荷閾値を設定する負荷閾値設定部と、負荷検出部により検出されたエンジンの負荷が負荷閾値設定部により設定された第１負荷閾値以上であるときに、第２燃料噴射を、ピストンが圧縮上死点に達する前に実施される前段噴射と、当該前段噴射の後に噴射休止期間を挟んでピストンが圧縮上死点に達した後に実施される後段噴射とに分割する燃料噴射分割処理部と、燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御部とを備え、燃料噴射分割処理部は、エンジンの負荷が第１負荷閾値以上であり且つ第２負荷閾値よりも低いときは、後段噴射の実施回数を１回とし、後段噴射の燃料噴射量が第１燃料噴射の燃料噴射量及び前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、燃料噴射量決定部により決定された第２燃料噴射の燃料噴射量から後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前段噴射の燃料噴射量を決定し、エンジンの負荷が第２負荷閾値以上であるときは、後段噴射を第１後段噴射と当該第１後段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される第２後段噴射とに分割し、第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量が第１燃料噴射の燃料噴射量及び前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、燃料噴射量決定部により決定された第２燃料噴射の燃料噴射量から第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前段噴射の燃料噴射量を決定し、燃料噴射弁制御部は、エンジンの負荷が第１負荷閾値よりも低いときは、燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて第１燃料噴射及び第２燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御し、エンジンの負荷が第１負荷閾値以上であり且つ第２負荷閾値よりも低いときは、燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて第１燃料噴射を実施すると共に、燃料噴射分割処理部により決定された燃料噴射量に応じて前段噴射及び後段噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御し、エンジンの負荷が第２負荷閾値以上であるときは、燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて第１燃料噴射を実施すると共に、燃料噴射分割処理部により決定された燃料噴射量に応じて前段噴射、第１後段噴射及び第２後段噴を実施するように、燃料噴射弁を制御することを特徴とする。 One embodiment of the present invention has a piston disposed in a cylinder so as to be able to reciprocate up and down, and divides a main fuel injection for performing premixed compression ignition combustion into at least a first fuel injection and a second fuel injection. In a combustion control device for a homogeneous charge compression ignition combustion type diesel engine to be implemented, a fuel injection valve that injects fuel into a combustion chamber defined by a cylinder and a piston, a load detection unit that detects a load of the engine, a rotation speed detector which detects the rotational speed, on the basis of the detected rotational speed of the engine by the load and the rotational speed detector of the engine detected by the load detector, performed before the piston reaches the compression top dead center and the fuel injection amount of the first fuel injection to be a fuel injection amount determining section for determining a fuel injection quantity of the second fuel injection to be performed after the first fuel injection, which is detected by the rotation speed detector Based on the number of revolutions of the engine, and a first load threshold number of times for determining whether more than or three times to 2 times to carry out the main fuel injection, larger than the first load threshold, performing the main fuel injection A load threshold setting unit for setting a second load threshold for determining whether to perform at least three times or at least four times, and the load of the engine detected by the load detection unit is set by the load threshold setting unit. and when it is the first load threshold value or more, the second fuel injection, the piston and the pre-stage injection is performed before reaching the compression top dead center, the piston compression top dead across the injection pause period after the preceding injection a fuel injection division processing section which divides into a succeeding injection carried out after reaching the point, and a fuel injection valve control unit for controlling the fuel injection valve, the fuel injection division processing unit, the load of the engine is the first load Above the threshold and When less than 2 load threshold, and once the number of times of execution of the succeeding injection, subsequent to the fuel injection amount of the subsequent injection is a small amount than the fuel injection quantity of the fuel injection amount and the preceding injection of the first fuel injection injection together determine the amount of fuel injection, by the fuel injection amount of the second fuel injection which is determined by the fuel injection amount determining unit to lose weight the fuel injection amount of the post-stage injection, and determines the fuel injection amount of the pre-stage injection, the engine Is equal to or greater than the second load threshold, the second-stage injection is divided into a first second-stage injection and a second second-stage injection that is performed after the first second-stage injection with an injection pause period interposed therebetween. And determining the fuel injection amounts of the first and second post-injections such that the fuel injection amount of the second post-injection is smaller than the fuel injection amount of the first fuel injection and the fuel injection amount of the pre-injection, The second fuel determined by the fuel injection amount determination unit The fuel injection amount of the first-stage injection is determined by reducing the fuel injection amount of the first second-stage injection and the second second-stage injection from the fuel injection amount of the fuel injection, and the fuel injection valve control unit determines that the engine load is equal to the first load. When the fuel injection amount is lower than the threshold value, the fuel injection valve is controlled so that the first fuel injection and the second fuel injection are performed according to the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determination unit, and the load of the engine is reduced to the first load . When the load is equal to or more than the load threshold and lower than the second load threshold , the first fuel injection is performed in accordance with the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determination unit, and the fuel determined by the fuel injection division processing unit is determined. The fuel injection valve is controlled so as to perform the first-stage injection and the second-stage injection according to the injection amount, and when the engine load is equal to or more than the second load threshold, the fuel injection amount is determined by the fuel injection amount determination unit. 1st fuel injection While, according to the fuel injection amount determined by the fuel injection division processing unit preceding injection, so as to implement the first second-stage injection and the second second-stage injection, and controlling the fuel injection valve.

このような燃焼制御装置においては、エンジンの負荷が第１負荷閾値以上であるときに、第２燃料噴射を、前段噴射と当該前段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される後段噴射とに分割する。このとき、エンジンの負荷が第１負荷閾値以上であり且つ第２負荷閾値よりも低いときは、後段噴射の実施回数を１回とし、後段噴射の燃料噴射量が前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、エンジンの負荷とエンジンの回転数とに基づいて決定された第２燃料噴射の燃料噴射量から後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前段噴射の燃料噴射量を決定する。エンジンの負荷が第２負荷閾値以上であるときは、後段噴射を第１後段噴射と当該第１後段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される第２後段噴射とに分割し、第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量が第１燃料噴射の燃料噴射量及び前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、エンジンの負荷とエンジンの回転数とに基づいて決定された第２燃料噴射の燃料噴射量から第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前段噴射の燃料噴射量を決定する。以上により、第１燃料噴射の次に実施される燃料噴射の燃料噴射量が減少する。従って、燃焼室の燃焼温度の上昇が抑えられるため、ＮＯｘの生成が抑制される。また、第１燃料噴射の次に実施される燃料噴射の燃料噴射量が減少するため、燃焼室に形成されるリッチ混合気領域が減少する。従って、煤の生成が抑制されるため、煤の排出が抑制される。さらに、エンジンの負荷が第１負荷閾値以上であるときは、前段噴射の後に噴射休止期間を挟んで後段噴射を実施することにより、燃焼後半における燃焼室の温度が高くなる。これにより、煤の酸化が促進されるため、煤の排出が更に抑制される。 In such a combustion control device, when the load of the engine is equal to or greater than the first load threshold, the second fuel injection is divided into the first-stage injection and the second-stage injection performed with an injection suspension period after the first-stage injection. Divide . At this time, when the load of the engine is equal to or more than the first load threshold and lower than the second load threshold, the number of times of performing the second-stage injection is set to one, and the fuel injection amount of the second- stage injection is smaller than the fuel injection amount of the first-stage injection. Determining the fuel injection amount of the post-injection so as to be a small amount, and reducing the fuel injection amount of the post-injection from the fuel injection amount of the second fuel injection determined based on the engine load and the engine speed. Then, the fuel injection amount of the pre-stage injection is determined . When the load of the engine is equal to or greater than the second load threshold, the second-stage injection is divided into a first second-stage injection and a second second-stage injection that is performed after the first second-stage injection with an injection suspension period interposed therebetween, and the first second-stage injection is performed. The fuel injection amounts of the first second-stage injection and the second second-stage injection are determined so that the fuel injection amounts of the first and second post-stage injections are smaller than the fuel injection amounts of the first and second stage injections. By reducing the fuel injection amounts of the first and second post-injections from the fuel injection amounts of the second fuel injection determined based on the engine load and the engine speed, the fuel injection amount of the first-stage injection is reduced. To determine. As described above , the fuel injection amount of the fuel injection performed after the first fuel injection is reduced. Therefore, an increase in the combustion temperature of the combustion chamber is suppressed, so that generation of NOx is suppressed. Further, since the fuel injection amount of the fuel injection performed after the first fuel injection decreases, the rich mixture region formed in the combustion chamber decreases. Therefore, since the generation of soot is suppressed, the discharge of soot is suppressed. Further, when the load of the engine is equal to or more than the first load threshold, the temperature of the combustion chamber in the latter half of the combustion is increased by performing the second-stage injection after the first-stage injection with the injection suspension period interposed therebetween. Thereby, oxidation of soot is promoted, and soot emission is further suppressed.

また、エンジンの負荷が第１負荷閾値以上であり且つ第２負荷閾値よりも低いときは、後段噴射の実施回数が１回のみであるため、燃焼波形の重心が圧縮上死点に近づくようになる。これにより、燃費の向上を図ることができる。
また、エンジンの負荷が第２負荷閾値以上であるときは、エンジンの負荷とエンジンの回転数とに基づいて決定された第２燃料噴射の燃料噴射量から、第１後段噴射の燃料噴射量及び第２後段噴射の燃料噴射量の合計分が減量されるため、第１燃料噴射の次に実施される燃料噴射の燃料噴射量が十分に減少する。これにより、ＮＯｘ及び煤の生成が一層抑制される。 Further, when the load of the engine is equal to or higher than the first load threshold and lower than the second load threshold, the number of times of performing the second-stage injection is only one, so that the center of gravity of the combustion waveform approaches the compression top dead center. Become. As a result, the fuel efficiency can be improved.
When the load of the engine is equal to or more than the second load threshold, the fuel injection amount of the first post-stage injection and the fuel injection amount of the second post-injection are determined from the fuel injection amount of the second fuel injection determined based on the engine load and the engine speed. Since the total fuel injection amount of the second post-injection is reduced, the fuel injection amount of the fuel injection performed after the first fuel injection is sufficiently reduced. Thereby, generation of NOx and soot is further suppressed.

本発明の他の態様は、シリンダ内に往復昇降可能に配置されたピストンを有し、予混合圧縮着火燃焼を行うための主燃料噴射を少なくとも第１燃料噴射と第２燃料噴射とに分割して実施する予混合圧縮着火燃焼式のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、シリンダ及びピストンにより画成される燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、エンジンの負荷を検出する負荷検出部と、エンジンの回転数を検出する回転数検出部と、負荷検出部により検出されたエンジンの負荷と回転数検出部により検出されたエンジンの回転数とに基づいて、ピストンが圧縮上死点に達する前に実施される第１燃料噴射の燃料噴射量と、第１燃料噴射の後に実施される第２燃料噴射の燃料噴射量とを決定する燃料噴射量決定部と、回転数検出部により検出されたエンジンの回転数に基づいて、主燃料噴射を実施する回数を決めるための負荷閾値を設定する負荷閾値設定部と、負荷検出部により検出されたエンジンの負荷が負荷閾値設定部により設定された負荷閾値以上であるときに、第２燃料噴射を、ピストンが圧縮上死点に達する前に実施される前段噴射と、当該前段噴射の後に噴射休止期間を挟んでピストンが圧縮上死点に達した後に実施される後段噴射とに分割する燃料噴射分割処理部と、燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御部とを備え、燃料噴射分割処理部は、エンジンの負荷が負荷閾値以上であるときは、後段噴射を第１後段噴射と当該第１後段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される第２後段噴射とに分割し、第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量が第１燃料噴射の燃料噴射量及び前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、燃料噴射量決定部により決定された第２燃料噴射の燃料噴射量から第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前段噴射の燃料噴射量を決定し、燃料噴射弁制御部は、エンジンの負荷が負荷閾値よりも低いときは、燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて第１燃料噴射及び第２燃料噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御し、エンジンの負荷が負荷閾値以上であるときは、燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて第１燃料噴射を実施すると共に、燃料噴射分割処理部により決定された燃料噴射量に応じて前段噴射、第１後段噴射及び第２後段噴を実施するように、燃料噴射弁を制御する。
このような燃焼制御装置においては、エンジンの負荷が負荷閾値以上であるときに、第２燃料噴射を、前段噴射と当該前段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される後段噴射とに分割する。また、後段噴射を第１後段噴射と当該第１後段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される第２後段噴射とに分割し、第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量が第１燃料噴射の燃料噴射量及び前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、エンジンの負荷とエンジンの回転数とに基づいて決定された第２燃料噴射の燃料噴射量から第１後段噴射及び第２後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前段噴射の燃料噴射量を決定する。以上により、第１燃料噴射の次に実施される燃料噴射の燃料噴射量が減少する。従って、燃焼室の燃焼温度の上昇が抑えられるため、ＮＯｘの生成が抑制される。また、第１燃料噴射の次に実施される燃料噴射の燃料噴射量が減少するため、燃焼室に形成されるリッチ混合気領域が減少する。従って、煤の生成が抑制されるため、煤の排出が抑制される。さらに、エンジンの負荷が負荷閾値以上であるときは、前段噴射の後に噴射休止期間を挟んで後段噴射を実施することにより、燃焼後半における燃焼室の温度が高くなる。これにより、煤の酸化が促進されるため、煤の排出が更に抑制される。
また、エンジンの負荷が負荷閾値以上であるときは、エンジンの負荷とエンジンの回転数とに基づいて決定された第２燃料噴射の燃料噴射量から、第１後段噴射の燃料噴射量及び第２後段噴射の燃料噴射量の合計分が減量されるため、第１燃料噴射の次に実施される燃料噴射の燃料噴射量が十分に減少する。これにより、ＮＯｘ及び煤の生成が一層抑制される。 Another aspect of the present invention has a piston disposed in a cylinder so as to be able to reciprocate up and down, and divides a main fuel injection for performing premixed compression ignition combustion into at least a first fuel injection and a second fuel injection. A fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber defined by a cylinder and a piston, a load detector for detecting a load on the engine, Before the piston reaches the compression top dead center, based on the engine speed detected by the engine speed detector and the engine speed detected by the engine speed detector detected by the engine speed detector. A fuel injection amount determining unit that determines a fuel injection amount of the first fuel injection to be performed and a fuel injection amount of the second fuel injection performed after the first fuel injection, and a rotation speed detection unit that detects the fuel injection amount. A load threshold setting unit for setting a load threshold for determining the number of times of performing the main fuel injection based on the engine speed; and a load set by the load threshold setting unit for the engine load detected by the load detection unit. When it is equal to or greater than the threshold value, the second fuel injection is performed before the piston reaches the compression top dead center, and the piston reaches the compression top dead center with an injection pause period after the previous injection. A fuel injection division processing unit that divides the fuel injection into later-stage injection and a fuel injection valve control unit that controls the fuel injection valve is provided.When the load of the engine is equal to or more than the load threshold, , The post-injection is divided into a first post-injection and a second post-injection that is performed after the first post-injection with an injection suspension period interposed therebetween, and the fuel injection amount of the first post-injection and the second post-injection is set to the first Fuel injection fuel injection The fuel injection amount of the first and second post-stage injections is determined so as to be smaller than the fuel injection amount and the fuel injection amount of the previous stage injection, and the fuel injection amount of the second fuel injection determined by the fuel injection amount determination unit By reducing the fuel injection amount of the first post-injection and the second post-injection from the above, the fuel injection amount of the pre-injection is determined, and when the load of the engine is lower than the load threshold, The fuel injection valve is controlled so that the first fuel injection and the second fuel injection are performed according to the fuel injection amount determined by the injection amount determination unit. When the engine load is equal to or more than the load threshold , the fuel injection is performed. The first fuel injection is performed according to the fuel injection amount determined by the amount determination unit, and the first injection, the first second injection, and the second second injection are performed according to the fuel injection amount determined by the fuel injection division processing unit. to implement, fuel injection Control the valve.
In such a combustion control device, when the load of the engine is equal to or larger than the load threshold, the second fuel injection is divided into the first-stage injection and the second-stage injection that is performed after the first-stage injection with an injection suspension period interposed therebetween. . Further, the second-stage injection is divided into a first second-stage injection and a second second-stage injection which is performed after the first second-stage injection with an injection suspension period interposed therebetween, and the fuel injection amount of the first second-stage injection and the second second-stage injection is reduced to the second-stage injection. The fuel injection amount of the first and second post-stage injections is determined so as to be smaller than the fuel injection amount of the first fuel injection and the fuel injection amount of the previous stage injection, and based on the engine load and the engine speed. The fuel injection amount of the first-stage injection and the fuel injection amount of the second-stage injection are reduced from the fuel injection amount of the second fuel injection determined as described above, thereby determining the fuel injection amount of the first-stage injection. As described above, the fuel injection amount of the fuel injection performed after the first fuel injection is reduced. Therefore, an increase in the combustion temperature of the combustion chamber is suppressed, so that generation of NOx is suppressed. Further, since the fuel injection amount of the fuel injection performed after the first fuel injection decreases, the rich mixture region formed in the combustion chamber decreases. Therefore, since the generation of soot is suppressed, the discharge of soot is suppressed. Further, when the load of the engine is equal to or greater than the load threshold, the temperature of the combustion chamber is increased in the latter half of combustion by performing the post-injection and the post-injection after the injection suspension period. Thereby, oxidation of soot is promoted, and soot emission is further suppressed.
Further, when the load of the engine is equal to or greater than the load threshold, the fuel injection amount of the second fuel injection which is determined based on the rotational speed of the load and the engine of the engine, the fuel injection amount of the first second-stage injection and the second Since the total amount of the fuel injection amount of the second-stage injection is reduced, the fuel injection amount of the fuel injection performed after the first fuel injection is sufficiently reduced. Thereby, generation of NOx and soot is further suppressed.

燃料噴射弁制御部は、燃焼室のスワール流によって第１後段噴射による燃料噴霧が規定角度分だけ流された後に第２後段噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御してもよい。この場合には、第１後段噴射による燃料噴霧と第２後段噴射による燃料噴霧との干渉が発生しにくいため、燃焼室の空気利用率が向上する。これにより、煤の酸化が更に促進されるため、煤の排出が一層抑制される。   The fuel injection valve control unit may control the fuel injection valve so as to perform the second post-injection after the fuel spray by the first post-injection is flowed by a specified angle by the swirl flow in the combustion chamber. In this case, interference between the fuel spray by the first post-stage injection and the fuel spray by the second post-stage injection is unlikely to occur, so that the air utilization rate of the combustion chamber is improved. Thereby, the oxidation of soot is further promoted, so that the emission of soot is further suppressed.

燃料噴射弁制御部は、ピストンが圧縮上死点に達する前に第１燃料噴射及び前段噴射を順次実施し、ピストンが圧縮上死点に達した後において前段噴射による燃料噴霧との空間距離が確保される時期に後段噴射を実施するように、燃料噴射弁を制御してもよい。この場合には、前段噴射による高温の燃料噴霧と後段噴射による燃料噴霧との間に存在するリーン混合気の燃焼温度の上昇が抑えられる。これにより、ＮＯｘの生成が一層抑制される。   The fuel injection valve control unit sequentially performs the first fuel injection and the pre-injection before the piston reaches the compression top dead center, and after the piston reaches the compression top dead center, the spatial distance with the fuel spray by the pre-injection is reduced. The fuel injection valve may be controlled so as to perform the second-stage injection at the time when the fuel injection valve is secured. In this case, an increase in the combustion temperature of the lean air-fuel mixture existing between the high-temperature fuel spray by the first injection and the fuel spray by the second injection is suppressed. Thereby, generation of NOx is further suppressed.

本発明によれば、高負荷時におけるＮＯｘの生成及び煤の排出を抑制することができるディーゼルエンジンの燃焼制御装置が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the combustion control apparatus of the diesel engine which can suppress generation | occurrence | production of NOx and discharge | release of soot at the time of a high load is provided.

本発明の一実施形態に係る燃焼制御装置が適用されるディーゼルエンジンを示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating a diesel engine to which a combustion control device according to an embodiment of the present invention is applied. 図１に示されたエンジン本体の一部を示す拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of the engine body shown in FIG. 1. 図１に示されたＥＣＵの機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram of an ECU shown in FIG. 図３に示されたＥＣＵにより実行される制御処理手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a control processing procedure executed by the ECU shown in FIG. 3. 図４に示された制御処理手順において使用される負荷閾値マップを示すグラフである。5 is a graph showing a load threshold map used in the control processing procedure shown in FIG. １番目〜４番目の燃料噴射が実施されたときに燃料噴霧が溜まる領域を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the area | region where fuel spray accumulates when 1st-4th fuel injection is performed. １番目〜４番目の燃料噴射が実施されたときに燃料噴霧が溜まる領域を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a region where fuel spray is accumulated when the first to fourth fuel injections are performed. ４発の燃料噴射を行う場合及び２発の燃料噴射を行う場合における熱発生率波形の一例を燃料噴射パターンと共に比較して示すグラフである。It is a graph which shows an example of a heat generation rate waveform in the case of performing four fuel injections and the case of performing two fuel injections, comparing with a fuel injection pattern. ４発の燃料噴射を行う場合及び２発の燃料噴射を行う場合における筒内温度の一例を比較して示すグラフである。It is a graph which compares and shows an example of in-cylinder temperature at the time of performing four fuel injections and performing two fuel injections. 低負荷時及び高負荷時における燃焼室の当量比分布及び温度分布を示すイメージ図である。FIG. 4 is an image diagram showing an equivalence ratio distribution and a temperature distribution of a combustion chamber at a low load and a high load. 本発明の他の実施形態に係る燃焼制御装置において、ＥＣＵにより実行される制御処理手順を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows a control processing procedure performed by ECU in a combustion control device concerning other embodiments of the present invention. 図１１に示された制御処理手順において使用される負荷閾値マップを示すグラフである。12 is a graph showing a load threshold map used in the control processing procedure shown in FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent elements have the same reference characters allotted, and overlapping description will be omitted.

図１は、本発明の一実施形態に係る燃焼制御装置が適用されるディーゼルエンジンを示す概略構成図である。同図において、ディーゼルエンジン１は、予混合圧縮着火燃焼式の４気筒直列型ディーゼルエンジンである。ディーゼルエンジン１は、４つのシリンダ２を有するエンジン本体３を備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a diesel engine to which a combustion control device according to one embodiment of the present invention is applied. In FIG. 1, a diesel engine 1 is a premixed compression ignition combustion type 4-cylinder in-line diesel engine. The diesel engine 1 includes an engine body 3 having four cylinders 2.

エンジン本体３は、図２に示されるように、４つのシリンダ２を構成するシリンダブロック４及びシリンダヘッド５を有している。シリンダヘッド５は、シリンダブロック４の上面に固定されている。シリンダブロック４内には、４つのピストン６（１つのみ図示）が往復昇降可能に配置されている。シリンダブロック４とシリンダヘッド５とピストン６とで囲まれる空間は、燃焼室７を画成している。ピストン６の上部（頂部）には、燃焼室７の一部を構成する凹状のキャビティ部８が設けられている。キャビティ部８は、環状溝構造のボール部８ａを有している。ボール部８ａは、断面略半円形状を呈している。   The engine body 3 has a cylinder block 4 and a cylinder head 5 that constitute four cylinders 2 as shown in FIG. The cylinder head 5 is fixed to the upper surface of the cylinder block 4. In the cylinder block 4, four pistons 6 (only one is shown) are arranged so as to be able to reciprocate up and down. A space surrounded by the cylinder block 4, the cylinder head 5, and the piston 6 defines a combustion chamber 7. At the top (top) of the piston 6, a concave cavity 8 forming a part of the combustion chamber 7 is provided. The cavity portion 8 has a ball portion 8a having an annular groove structure. The ball portion 8a has a substantially semicircular cross section.

ピストン６の頂部には、ピストン６の径方向内側に突出するリップ部９が設けられている。リップ部９は、ピストン６の頂面６ａとボール部８ａとの間の部分である。つまり、リップ部９の上端位置は、ピストン６の頂面６ａとの境界の位置である。リップ部９の下端位置は、ボール部８ａとの境界の位置である。   At the top of the piston 6, a lip 9 protruding radially inward of the piston 6 is provided. The lip portion 9 is a portion between the top surface 6a of the piston 6 and the ball portion 8a. That is, the upper end position of the lip portion 9 is the position of the boundary with the top surface 6a of the piston 6. The lower end position of the lip portion 9 is the position of the boundary with the ball portion 8a.

図１に戻り、ディーゼルエンジン１は、各燃焼室７に燃料を噴射する４つのインジェクタ１０（燃料噴射弁）と、各インジェクタ１０と接続され、高圧燃料を貯留すると共に各インジェクタ１０に高圧燃料を供給するコモンレール１１とを備えている。インジェクタ１０は、図２に示されるように、シリンダヘッド５に取り付けられている。インジェクタ１０は、４つの噴孔（図示せず）を有し、各噴孔から所定の噴射角（コーン角）で燃料を噴射する。   Returning to FIG. 1, the diesel engine 1 has four injectors 10 (fuel injection valves) that inject fuel into each combustion chamber 7, and is connected to each injector 10 to store high-pressure fuel and supply high-pressure fuel to each injector 10. And a common rail 11 for supplying. The injector 10 is attached to the cylinder head 5 as shown in FIG. The injector 10 has four injection holes (not shown), and injects fuel from each injection hole at a predetermined injection angle (cone angle).

また、ディーゼルエンジン１は、エンジン本体３にインテークマニホールド１２を介して接続され、燃焼室７に空気を吸入するための吸気通路１３と、エンジン本体３にエキゾーストマニホールド１４を介して接続され、燃焼室７で発生した排気ガスを排出するための排気通路１５とを備えている。   The diesel engine 1 is connected to the engine main body 3 via an intake manifold 12, is connected to an intake passage 13 for sucking air into the combustion chamber 7, and is connected to the engine main body 3 via an exhaust manifold 14. And an exhaust passage 15 for exhausting the exhaust gas generated in 7.

吸気通路１３には、上流側から下流側に向けてエアクリーナー１６、ターボ過給機１７のコンプレッサ１８、インタークーラー１９及びスロットルバルブ２０が配設されている。排気通路１５には、上流側から下流側に向けてターボ過給機１７のタービン２１及び触媒付きＤＰＦ２２が配設されている。   In the intake passage 13, an air cleaner 16, a compressor 18 of a turbocharger 17, an intercooler 19, and a throttle valve 20 are arranged from the upstream side to the downstream side. The turbine 21 of the turbocharger 17 and the DPF 22 with catalyst are arranged in the exhaust passage 15 from the upstream side to the downstream side.

また、ディーゼルエンジン１は、燃焼室７で発生した排気ガスの一部をＥＧＲ（排気再循環）ガスとして燃焼室７に還流させるＥＧＲユニット２３を備えている。ＥＧＲユニット２３は、吸気通路１３とエキゾーストマニホールド１４とを接続するように設けられたＥＧＲ通路２４と、このＥＧＲ通路２４に配設され、エキゾーストマニホールド１４から吸気通路１３へのＥＧＲガスの還流量を調整するＥＧＲバルブ２５と、ＥＧＲ通路２４におけるＥＧＲバルブ２５よりも上流側に配設され、ＥＧＲ通路２４を流れるＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ２６と、このＥＧＲクーラ２６をバイパスするようにＥＧＲ通路２４に接続されたバイパス通路２７と、ＥＧＲ通路２４におけるバイパス通路２７との接続部に配設され、ＥＧＲガスの流路をＥＧＲクーラ２６及びバイパス通路２７の何れかに切り替える切替弁２８とを有している。   Further, the diesel engine 1 includes an EGR unit 23 for returning a part of the exhaust gas generated in the combustion chamber 7 to the combustion chamber 7 as EGR (exhaust gas recirculation) gas. The EGR unit 23 is provided to connect the intake passage 13 and the exhaust manifold 14, and is provided in the EGR passage 24. The EGR unit 23 controls the amount of EGR gas recirculated from the exhaust manifold 14 to the intake passage 13. An EGR valve 25 to be adjusted; an EGR cooler 26 disposed upstream of the EGR valve 25 in the EGR passage 24 for cooling the EGR gas flowing through the EGR passage 24; and an EGR passage 24 so as to bypass the EGR cooler 26. And a switching valve 28 disposed at a connection portion of the EGR passage 24 with the bypass passage 27 for switching the EGR gas flow path to one of the EGR cooler 26 and the bypass passage 27. ing.

本実施形態の燃焼制御装置３０は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程という１サイクル毎に、燃焼室７に空気を吸入すると共にインジェクタ１０から燃焼室７に燃料を複数回に分けて噴射（分割噴射）することにより、予混合圧縮着火燃焼及び拡散燃焼を行う装置である。   The combustion control device 30 of the present embodiment draws air into the combustion chamber 7 and divides fuel from the injector 10 into the combustion chamber 7 a plurality of times for each cycle of an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. This is a device that performs premixed compression ignition combustion and diffusion combustion by performing injection (split injection).

燃焼制御装置３０は、上記のインジェクタ１０と、アクセル開度センサ３１と、エンジン回転数センサ３２と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）３３とを備えている。アクセル開度センサ３１は、アクセル開度をディーゼルエンジン１の負荷（エンジン負荷）として検出する負荷検出部である。エンジン回転数センサ３２は、ディーゼルエンジン１のエンジン本体３の回転数（エンジン回転数）を検出する回転数検出部である。   The combustion control device 30 includes the injector 10 described above, an accelerator opening sensor 31, an engine speed sensor 32, and an ECU (Electronic Control Unit) 33. The accelerator opening sensor 31 is a load detection unit that detects the accelerator opening as a load (engine load) of the diesel engine 1. The engine speed sensor 32 is a speed detecting unit that detects the speed (engine speed) of the engine body 3 of the diesel engine 1.

ＥＣＵ３３は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び入出力インターフェース等により構成されている。ＥＣＵ３３は、図３に示されるように、燃料噴射量決定部３４と、負荷閾値設定部３５と、燃料噴射分割処理部３６と、インジェクタ制御部３７（燃料噴射弁制御部）とを有している。   The ECU 33 includes a CPU, a RAM, a ROM, an input / output interface, and the like. As shown in FIG. 3, the ECU 33 includes a fuel injection amount determining unit 34, a load threshold setting unit 35, a fuel injection division processing unit 36, and an injector control unit 37 (fuel injection valve control unit). I have.

燃料噴射量決定部３４は、アクセル開度センサ３１及びエンジン回転数センサ３２の検出値に基づいて、第１燃料噴射及び当該第１燃料噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される第２燃料噴射の燃料噴射量を決定する。第１燃料噴射及び第２燃料噴射は、主燃料噴射である。   The fuel injection amount determination unit 34 performs the first fuel injection and the second fuel executed after the first fuel injection with an injection suspension period interposed therebetween based on the detection values of the accelerator opening sensor 31 and the engine speed sensor 32. Determine the fuel injection amount of the injection. The first fuel injection and the second fuel injection are main fuel injections.

負荷閾値設定部３５は、エンジン回転数センサ３２の検出値に基づいて、燃料噴射を実施する回数を決めるための負荷閾値を設定する。   The load threshold setting unit 35 sets a load threshold for determining the number of times of performing fuel injection based on the value detected by the engine speed sensor 32.

燃料噴射分割処理部３６は、アクセル開度センサ３１により検出されたエンジン負荷が負荷閾値Ｔ１（後述）以上であるときに、第２燃料噴射を、前段噴射と当該前段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される後段噴射とに分割する。このとき、燃料噴射分割処理部３６は、後段噴射の燃料噴射量が前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、燃料噴射量決定部３４により決定された第２燃料噴射の燃料噴射量から後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前段噴射の燃料噴射量を決定する。   When the engine load detected by the accelerator opening sensor 31 is equal to or greater than the load threshold T1 (described later), the fuel injection division processing unit 36 performs the second fuel injection, the first-stage injection, and the injection suspension period after the first-stage injection. It is divided into the post-injection that is carried out in between. At this time, the fuel injection division processing unit 36 determines the fuel injection amount of the second-stage injection such that the fuel injection amount of the second-stage injection is smaller than the fuel injection amount of the first-stage injection, and the fuel injection amount determination unit 34 determines the second-stage fuel injection amount. The fuel injection amount of the pre-stage injection is determined by reducing the fuel injection amount of the post-stage injection from the fuel injection amount of the second fuel injection.

インジェクタ制御部３７は、燃料噴射量決定部３４により決定された燃料噴射量及び燃料噴射分割処理部３６により決定された燃料噴射量に応じて第１燃料噴射及び第２燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する。   The injector control unit 37 performs the first fuel injection and the second fuel injection according to the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determination unit 34 and the fuel injection amount determined by the fuel injection division processing unit 36. , The injector 10 is controlled.

図４は、ＥＣＵ３３により実行される制御処理手順を示すフローチャートである。以下、当該フローチャートを参照して、燃焼制御装置３０の動作を説明する。   FIG. 4 is a flowchart illustrating a control processing procedure executed by the ECU 33. Hereinafter, the operation of the combustion control device 30 will be described with reference to the flowchart.

図４において、ＥＣＵ３３は、まずアクセル開度センサ３１により検出されたエンジン負荷及びエンジン回転数センサ３２により検出されたエンジン回転数を取得する（手順Ｓ１０１）。   4, first, the ECU 33 acquires the engine load detected by the accelerator opening sensor 31 and the engine speed detected by the engine speed sensor 32 (step S101).

続いて、ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１０１において取得されたエンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて、１番目の燃料噴射（第１燃料噴射）の燃料噴射量及び２番目の燃料噴射（第２燃料噴射）の燃料噴射量をそれぞれ決定する（手順Ｓ１０２）。１番目の燃料噴射及び２番目の燃料噴射は、予混合圧縮着火燃焼を行うための主燃料噴射である。なお、２番目の燃料噴射は、予混合圧縮着火燃焼及び拡散燃焼を行ってもよい。２番目の燃料噴射の燃料噴射量は、１番目の燃料噴射の燃料噴射量よりも多くなるように設定される。１番目の燃料噴射の燃料噴射量及び２番目の燃料噴射の燃料噴射量は、エンジン負荷及びエンジン回転数が高くなるほど多くなるように設定される。このとき、２番目の燃料噴射の燃料噴射量の増加率は、１番目の燃料噴射の燃料噴射量の増加率よりも高い。   Subsequently, the ECU 33 determines the fuel injection amount of the first fuel injection (first fuel injection) and the fuel injection amount of the second fuel injection (second fuel injection) based on the engine load and the engine speed obtained in step S101. The fuel injection amount is determined (step S102). The first fuel injection and the second fuel injection are main fuel injections for performing homogeneous charge compression ignition combustion. The second fuel injection may perform premixed compression ignition combustion and diffusion combustion. The fuel injection amount of the second fuel injection is set to be larger than the fuel injection amount of the first fuel injection. The fuel injection amount of the first fuel injection and the fuel injection amount of the second fuel injection are set to increase as the engine load and the engine speed increase. At this time, the increase rate of the fuel injection amount of the second fuel injection is higher than the increase rate of the fuel injection amount of the first fuel injection.

続いて、ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１０１において取得されたエンジン回転数に基づいて、負荷閾値Ｔ１（第１負荷閾値）及び負荷閾値Ｔ２（第２負荷閾値）を設定する（手順Ｓ１０３）。負荷閾値Ｔ１は、燃料噴射を実施する回数を２回にするか３回以上にするかを決めるための閾値である。負荷閾値Ｔ２は、燃料噴射を実施する回数を３回にするか４回にするかを決めるための閾値である。負荷閾値Ｔ２は、負荷閾値Ｔ１よりも大きい。負荷閾値Ｔ１，Ｔ２は、図５に示されるような負荷閾値マップを用いて設定される。負荷閾値マップは、エンジン回転数とエンジン負荷と負荷閾値Ｔ１，Ｔ２との関係を表すマップである。   Subsequently, the ECU 33 sets a load threshold T1 (first load threshold) and a load threshold T2 (second load threshold) based on the engine speed acquired in step S101 (step S103). The load threshold T1 is a threshold for determining whether the number of times of performing the fuel injection is two or three or more. The load threshold T2 is a threshold for determining whether to perform the fuel injection three times or four times. The load threshold T2 is larger than the load threshold T1. The load thresholds T1 and T2 are set using a load threshold map as shown in FIG. The load threshold map is a map representing the relationship between the engine speed, the engine load, and the load thresholds T1 and T2.

続いて、ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１０１において取得されたエンジン負荷が負荷閾値Ｔ１よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０４）。ＥＣＵ３３は、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ１よりも低いと判断したときは、手順Ｓ１０２において決定された１番目の燃料噴射の燃料噴射量に応じて１番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する（手順Ｓ１０５）。   Subsequently, the ECU 33 determines whether or not the engine load acquired in step S101 is lower than the load threshold T1 (step S104). When the ECU 33 determines that the engine load is lower than the load threshold T1, the ECU 33 controls the injector 10 to perform the first fuel injection according to the fuel injection amount of the first fuel injection determined in step S102. Control is performed (procedure S105).

このとき、ＥＣＵ３３は、ピストン６が圧縮上死点（ＴＤＣ）に達する前の早期に１番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する。具体的には、１番目の燃料噴射の噴射開始時期Ｔ１ｓは、ｔ１≦Ｔ１ｓ≦ｔ２となるように設定される。ｔ１は、ピストン６が圧縮上死点に達する前にインジェクタ１０から噴射される燃料噴霧の中心がリップ部９の上端に位置する時期である。ｔ２は、ピストン６が圧縮上死点に達する前にインジェクタ１０から噴射される燃料噴霧の中心がリップ部９の下端に位置する時期である。 At this time, the ECU 33 controls the injector 10 so as to perform the first fuel injection early before the piston 6 reaches the compression top dead center (TDC). Specifically, the injection start timing T 1s of the first fuel injection is set so that t 1 ≦ T 1s ≦ t 2 . t 1 is a time when the center of the fuel spray injected from the injector 10 is positioned at the upper end of the lip portion 9 before the piston 6 reaches the compression top dead center. t 2 is the time when the piston 6 is the center of the fuel spray injected from the injector 10 before reaching the compression top dead center is located at the lower end of the lip portion 9.

これにより、燃料と空気との予混合気は、ピストン６が圧縮上死点に達する前の早期に着火する（図８参照）。そして、１番目の燃料噴射による最初の熱発生ピークは、ピストン６が圧縮上死点に達する前に現れる（図８参照）。   As a result, the premixture of fuel and air is ignited early before the piston 6 reaches the compression top dead center (see FIG. 8). The first heat generation peak due to the first fuel injection appears before the piston 6 reaches the compression top dead center (see FIG. 8).

１番目の燃料噴射の噴射完了時期Ｔ１ｅは、Ｔ１ｅ＜ｔ３となるように設定される。ｔ３は、燃焼室７の温度（筒内温度）が予混合気の着火温度（例えば１１００Ｋ程度）となる時期である。 The injection completion timing T 1e of the first fuel injection is set so that T 1e <t 3 . t 3 is the time when the temperature of the combustion chamber 7 (cylinder temperature) is ignition temperature of the premixed mixture (for example, about 1100K).

このように１番目の燃料噴射の噴射時期が設定されることにより、インジェクタ１０から噴射される燃料噴霧の大部分がリップ部９の上部で受け止められる。このため、１番目の燃料噴射による燃料噴霧は、図６に示されるように、燃焼室７におけるリップ部９の上方領域及びスキッシュエリアを含む領域Ａに溜まるようになる。そして、１番目の燃料噴射による燃焼が領域Ａにおいて行われる。   By setting the injection timing of the first fuel injection in this manner, most of the fuel spray injected from the injector 10 is received by the upper portion of the lip portion 9. Therefore, as shown in FIG. 6, the fuel spray from the first fuel injection accumulates in the area A including the squish area and the area above the lip 9 in the combustion chamber 7. Then, combustion by the first fuel injection is performed in the region A.

続いて、ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１０２において決定された２番目の燃料噴射の燃料噴射量に応じて２番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御し（手順Ｓ１０６）、本処理の実行を終了する。   Subsequently, the ECU 33 controls the injector 10 so as to execute the second fuel injection according to the fuel injection amount of the second fuel injection determined in step S102 (step S106), and executes this processing. finish.

このとき、ＥＣＵ３３は、ピストン６が圧縮上死点に達する前に２番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する。具体的には、２番目の燃料噴射の噴射開始時期Ｔ２ｓは、Ｔ２ｓ＞ｔ４となるように設定される。ｔ４は、ピストン６が圧縮上死点に達する前にインジェクタ１０から噴射される燃料噴霧の中心がリップ部９の頂点よりも下側（ボール部８ａ側）に位置する時期である。 At this time, the ECU 33 controls the injector 10 so as to execute the second fuel injection before the piston 6 reaches the compression top dead center. Specifically, the injection start timing T 2s of the second fuel injection is set such that T 2s > t 4 . t 4 is the time when the piston 6 is positioned on the lower side (ball portion 8a side) of the vertex center of the fuel spray injected from the injector 10 is of the lip portion 9 before it reaches the compression top dead center.

これにより、燃料と空気との予混合気は、ピストン６が圧縮上死点に達する前に着火する（図８参照）。そして、２番目の燃料噴射による２つ目の熱発生ピークは、ピストン６が圧縮上死点に達する前後に現れる（図８参照）。このとき、２つ目の熱発生ピーク値は、最初の熱発生ピーク値よりも高くなる。   As a result, the pre-mixture of fuel and air is ignited before the piston 6 reaches the compression top dead center (see FIG. 8). Then, the second heat generation peak due to the second fuel injection appears before and after the piston 6 reaches the compression top dead center (see FIG. 8). At this time, the second heat generation peak value is higher than the first heat generation peak value.

２番目の燃料噴射の噴射完了時期Ｔ２ｅは、ピストン６が圧縮上死点に達する直前の時期である。 The second fuel injection completion timing T2e is a timing immediately before the piston 6 reaches the compression top dead center.

このように２番目の燃料噴射の噴射時期が設定されることにより、インジェクタ１０から噴射される燃料噴霧の大部分がボール部８ａで受け止められる。このため、２番目の燃料噴射による燃料噴霧は、図６に示されるように、燃焼室７におけるキャビティ部８の領域Ｂに溜まるようになる。そして、２番目の燃料噴射による燃焼がキャビティ部８の領域Ｂにおいて行われる。   By setting the injection timing of the second fuel injection in this manner, most of the fuel spray injected from the injector 10 is received by the ball portion 8a. For this reason, the fuel spray by the second fuel injection accumulates in the region B of the cavity 8 in the combustion chamber 7 as shown in FIG. Then, combustion by the second fuel injection is performed in the region B of the cavity 8.

ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１０４においてエンジン負荷が負荷閾値Ｔ１以上であると判断したときは、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ１以上であり且つ負荷閾値Ｔ２よりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０７）。   When determining that the engine load is equal to or greater than the load threshold T1 in step S104, the ECU 33 determines whether the engine load is equal to or greater than the load threshold T1 and lower than the load threshold T2 (step S107).

ＥＣＵ３３は、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ１以上であり且つ負荷閾値Ｔ２よりも低いと判断したときは、手順Ｓ１０２において決定された２番目の燃料噴射（前段噴射）の燃料噴射量から、３番目の燃料噴射（後段噴射）の燃料噴射量分を減量することにより、２番目の燃料噴射の燃料噴射量を補正する（手順Ｓ１０８）。３番目の燃料噴射の燃料噴射量は、１番目の燃料噴射の燃料噴射量及び２番目の燃料噴射の燃料噴射量よりも少ない。なお、３番目の燃料噴射の燃料噴射量は、固定値として予め設定されていてもよいし、或いはエンジン負荷に基づいて決定してもよい。   When the ECU 33 determines that the engine load is equal to or more than the load threshold T1 and lower than the load threshold T2, the ECU 33 determines the third fuel from the fuel injection amount of the second fuel injection (pre-stage injection) determined in step S102. The fuel injection amount of the second fuel injection is corrected by reducing the fuel injection amount of the injection (second-stage injection) (step S108). The fuel injection amount of the third fuel injection is smaller than the fuel injection amount of the first fuel injection and the fuel injection amount of the second fuel injection. The fuel injection amount of the third fuel injection may be set in advance as a fixed value, or may be determined based on the engine load.

続いて、ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１０２において決定された１番目の燃料噴射の燃料噴射量に応じて１番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する（手順Ｓ１０９）。このとき、１番目の燃料噴射の燃料噴射時期は、上記の手順Ｓ１０５と同様である。   Subsequently, the ECU 33 controls the injector 10 to execute the first fuel injection according to the fuel injection amount of the first fuel injection determined in step S102 (step S109). At this time, the fuel injection timing of the first fuel injection is the same as in step S105 described above.

続いて、ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１０８において補正された２番目の燃料噴射の燃料噴射量に応じて２番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する（手順Ｓ１１０）。このとき、２番目の燃料噴射の燃料噴射時期は、上記の手順Ｓ１０６と同様である。   Subsequently, the ECU 33 controls the injector 10 to execute the second fuel injection according to the fuel injection amount of the second fuel injection corrected in step S108 (step S110). At this time, the fuel injection timing of the second fuel injection is the same as in step S106 described above.

続いて、ＥＣＵ３３は、３番目の燃料噴射の燃料噴射量に応じて３番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御し（手順Ｓ１１１）、本処理の実行を終了する。このとき、ＥＣＵ３３は、ピストン６が圧縮上死点に達した後に、３番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する。具体的には、ＥＣＵ３３は、ピストン６が圧縮上死点に達した後において２番目の燃料噴射による燃料噴霧との空間距離が確保される時期に３番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する。   Subsequently, the ECU 33 controls the injector 10 so as to perform the third fuel injection according to the fuel injection amount of the third fuel injection (step S111), and ends the execution of this processing. At this time, the ECU 33 controls the injector 10 so as to execute the third fuel injection after the piston 6 reaches the compression top dead center. Specifically, the ECU 33 performs the third fuel injection such that after the piston 6 reaches the compression top dead center, a third fuel injection is performed at a time when a spatial distance from the fuel spray by the second fuel injection is secured. 10 is controlled.

このように３番目の燃料噴射の噴射時期が設定されることにより、３番目の燃料噴射による燃料噴霧は、図６に示されるように、燃焼室７の中央部におけるキャビティ部８の上方の領域Ｃに溜まるようになり、２番目の燃料噴射による燃料噴霧と干渉することは少ない。   By setting the injection timing of the third fuel injection in this manner, the fuel spray by the third fuel injection is formed in the area above the cavity 8 in the center of the combustion chamber 7 as shown in FIG. C and is less likely to interfere with the fuel spray by the second fuel injection.

ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１０７においてエンジン負荷が負荷閾値Ｔ２以上であると判断したときは、手順Ｓ１０２において決定された２番目の燃料噴射（前段噴射）の燃料噴射量から、３番目の燃料噴射（後段噴射の第１後段噴射）の燃料噴射量と４番目の燃料噴射（後段噴射の第２後段噴射）の燃料噴射量との合計分を減量する（図８参照）ことにより、２番目の燃料噴射の燃料噴射量を補正する（手順Ｓ１１２）。つまり、後段噴射は、第１後段噴射と当該第１後段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される第２後段噴射とに分割される。４番目の燃料噴射の燃料噴射量は、１番目の燃料噴射の燃料噴射量及び２番目の燃料噴射の燃料噴射量よりも少ない。４番目の燃料噴射の燃料噴射量は、３番目の燃料噴射の燃料噴射量と同じでもよいし、異なっていてもよい。なお、４番目の燃料噴射の燃料噴射量は、３番目の燃料噴射の燃料噴射量と同様に、固定値として予め設定されていてもよいし、或いはエンジン負荷に基づいて決定してもよい。   When the ECU 33 determines in step S107 that the engine load is equal to or greater than the load threshold T2, the third fuel injection (second-stage injection) is performed based on the fuel injection amount of the second fuel injection (pre-stage injection) determined in step S102. The first fuel injection amount of the second fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection (the second latter-stage injection of the latter-stage injection) are reduced (see FIG. 8). The fuel injection amount is corrected (step S112). That is, the second-stage injection is divided into a first second-stage injection and a second second-stage injection that is performed after the first second-stage injection with an injection suspension period interposed therebetween. The fuel injection amount of the fourth fuel injection is smaller than the fuel injection amount of the first fuel injection and the fuel injection amount of the second fuel injection. The fuel injection amount of the fourth fuel injection may be the same as or different from the fuel injection amount of the third fuel injection. Note that the fuel injection amount of the fourth fuel injection may be set in advance as a fixed value, similarly to the fuel injection amount of the third fuel injection, or may be determined based on the engine load.

続いて、ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１０２において決定された１番目の燃料噴射の燃料噴射量に応じて１番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する（手順Ｓ１１３）。このとき、１番目の燃料噴射の燃料噴射時期は、上記の手順Ｓ１０５と同様である。   Subsequently, the ECU 33 controls the injector 10 to execute the first fuel injection according to the fuel injection amount of the first fuel injection determined in step S102 (step S113). At this time, the fuel injection timing of the first fuel injection is the same as in step S105 described above.

続いて、ＥＣＵ３３は、手順Ｓ１１２において補正された２番目の燃料噴射の燃料噴射量に応じて２番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する（手順Ｓ１１４）。このとき、２番目の燃料噴射の燃料噴射時期は、上記の手順Ｓ１０６と同様である。   Subsequently, the ECU 33 controls the injector 10 to execute the second fuel injection according to the fuel injection amount of the second fuel injection corrected in step S112 (step S114). At this time, the fuel injection timing of the second fuel injection is the same as in step S106 described above.

続いて、ＥＣＵ３３は、３番目の燃料噴射の燃料噴射量に応じて３番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する（手順Ｓ１１５）。このとき、３番目の燃料噴射の燃料噴射時期は、上記の手順Ｓ１１１と同様である。   Subsequently, the ECU 33 controls the injector 10 to execute the third fuel injection according to the fuel injection amount of the third fuel injection (step S115). At this time, the fuel injection timing of the third fuel injection is the same as in step S111 described above.

続いて、ＥＣＵ３３は、４番目の燃料噴射の燃料噴射量に応じて４番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する（手順Ｓ１１６）。このとき、ＥＣＵ３３は、図７に示されるように、燃焼室７のスワール流によって３番目の燃料噴射による燃料噴霧が規定角度分だけ流された後で且つ２番目の燃料噴射による燃料噴霧との空間距離が確保される時期に４番目の燃料噴射を実施するように、インジェクタ１０を制御する。   Subsequently, the ECU 33 controls the injector 10 to perform the fourth fuel injection according to the fuel injection amount of the fourth fuel injection (step S116). At this time, as shown in FIG. 7, the ECU 33 determines that the fuel spray by the third fuel injection is caused to flow by the specified angle by the swirl flow of the combustion chamber 7 and the fuel spray by the second fuel injection. The injector 10 is controlled so that the fourth fuel injection is performed at a time when the clearance is secured.

燃焼室７のスワール流によって３番目の燃料噴射による燃料噴霧が規定角度分だけ流されたかどうかは、例えばスワール流の流速、インジェクタ１０のコーン角、燃料噴霧のペネトレーション、吸入空気量、燃料噴射量、燃料噴射圧及び筒内圧（燃焼室７の圧力）を用いて予めマップ化しておき、吸入空気量、燃料噴射量、燃料噴射圧及び筒内圧を取得して判断する。なお、規定角度は、４番目の燃料噴射による燃料噴霧が３番目の燃料噴射による燃料噴霧と干渉しないような角度である。   Whether the fuel spray by the third fuel injection has flowed by the specified angle by the swirl flow in the combustion chamber 7 depends on, for example, the swirl flow velocity, the cone angle of the injector 10, the penetration of the fuel spray, the intake air amount, and the fuel injection amount. The fuel injection pressure and the in-cylinder pressure (the pressure in the combustion chamber 7) are mapped in advance, and the intake air amount, the fuel injection amount, the fuel injection pressure, and the in-cylinder pressure are obtained and determined. The specified angle is such that the fuel spray by the fourth fuel injection does not interfere with the fuel spray by the third fuel injection.

このように４番目の燃料噴射の噴射時期が設定されることにより、図７に示されるように、３番目の燃料噴射による燃料噴霧と４番目の燃料噴射による燃料噴霧との干渉が発生することは少ない。また、４番目の燃料噴射による燃料噴霧は、図６に示されるように、燃焼室７の中央部におけるキャビティ部８の上方の領域Ｄに溜まるようになり、２番目の燃料噴射による燃料噴霧との干渉が発生することは少ない。このとき、４番目の燃料噴射による燃料噴霧は、燃焼室７の中央部において３番目の燃料噴射による燃料噴霧よりも僅かに高い位置に溜まる。   By setting the injection timing of the fourth fuel injection in this way, interference between the fuel spray by the third fuel injection and the fuel spray by the fourth fuel injection occurs, as shown in FIG. Is less. Further, as shown in FIG. 6, the fuel spray by the fourth fuel injection accumulates in the area D above the cavity 8 in the center of the combustion chamber 7, and the fuel spray by the second fuel injection Is less likely to occur. At this time, the fuel spray by the fourth fuel injection accumulates at a position slightly higher than the fuel spray by the third fuel injection in the center of the combustion chamber 7.

以上において、燃料噴射量決定部３４は、上記の手順Ｓ１０１，Ｓ１０２を実行する。負荷閾値設定部３５は、上記の手順Ｓ１０１，Ｓ１０３を実行する。燃料噴射分割処理部３６は、上記の手順Ｓ１０４，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１１２を実行する。インジェクタ制御部３７は、上記の手順Ｓ１０４〜Ｓ１０７，Ｓ１０９〜Ｓ１１１，Ｓ１１３〜Ｓ１１６を実行する。   As described above, the fuel injection amount determination unit 34 executes the above-described procedures S101 and S102. The load threshold setting unit 35 executes the above procedures S101 and S103. The fuel injection division processing unit 36 executes the above-described procedures S104, S107, S108, and S112. The injector control unit 37 executes the above-described procedures S104 to S107, S109 to S111, and S113 to S116.

図８は、４発の燃料噴射を行う場合及び２発の燃料噴射を行う場合における熱発生率波形の一例を燃料噴射パターンと共に比較して示すグラフである。図８において、実線Ｐが４発の燃料噴射を行う場合を示し、破線Ｑが２発の燃料噴射を行う場合を示している。なお、各場合においてエンジン負荷は同じである。   FIG. 8 is a graph showing an example of heat generation rate waveforms in the case of performing four fuel injections and the case of performing two fuel injections in comparison with fuel injection patterns. In FIG. 8, a solid line P indicates a case where four fuel injections are performed, and a broken line Q indicates a case where two fuel injections are performed. The engine load is the same in each case.

４発の燃料噴射を行う場合には、エンジン負荷及びエンジン回転数に基づいて決定された２番目の燃料噴射の燃料噴射量から、３番目の燃料噴射の燃料噴射量と４番目の燃料噴射の燃料噴射量との合計分だけ減量される。このため、２発の燃料噴射を行う場合に比べて、２番目の燃料噴射による２つ目の熱発生ピークが早く立ち下がる。しかし、４発の燃料噴射を行う場合には、３番目の燃料噴射及び４番目の燃料噴射が実施されるため、ピストン６が圧縮上死点に達した後に、３番目の燃料噴射及び４番目の燃料噴射による小さな熱発生ピークが現れる。   When performing four fuel injections, the fuel injection amount of the third fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection are determined from the fuel injection amount of the second fuel injection determined based on the engine load and the engine speed. The amount is reduced by the sum of the fuel injection amount. For this reason, the second heat generation peak due to the second fuel injection falls earlier than in the case where two fuel injections are performed. However, in the case of performing four fuel injections, the third fuel injection and the fourth fuel injection are performed. Therefore, after the piston 6 reaches the compression top dead center, the third fuel injection and the fourth fuel injection are performed. A small heat generation peak due to the fuel injection appears.

図９は、４発の燃料噴射を行う場合及び２発の燃料噴射を行う場合における筒内温度（燃焼室７の温度）の一例を比較して示すグラフである。図９において、実線Ｐが４発の燃料噴射を行う場合を示し、破線Ｑが２発の燃料噴射を行う場合を示している。   FIG. 9 is a graph showing a comparison of an example of the in-cylinder temperature (the temperature of the combustion chamber 7) when performing four fuel injections and performing two fuel injections. In FIG. 9, a solid line P indicates a case where four fuel injections are performed, and a broken line Q indicates a case where two fuel injections are performed.

４発の燃料噴射を行う場合には、２番目の燃料噴射の燃料噴射量が減量されるため、２発の燃料噴射を行う場合に比べて、筒内温度の最大値が低い。しかし、４発の燃料噴射を行う場合には、３番目の燃料噴射及び４番目の燃料噴射が実施されるため、２発の燃料噴射を行う場合に比べて、燃焼後半における筒内温度が高くなる。   When performing four fuel injections, the fuel injection amount of the second fuel injection is reduced, so that the maximum value of the in-cylinder temperature is lower than when performing two fuel injections. However, when four fuel injections are performed, the third fuel injection and the fourth fuel injection are performed, so that the in-cylinder temperature in the latter half of the combustion is higher than in the case where two fuel injections are performed. Become.

図１０（ａ）は、低負荷時における燃焼室７の当量比分布及び温度分布の一例を示し、図１０（ｂ）は、高負荷時における燃焼室７の当量比分布及び温度分布の一例を示している。   FIG. 10A shows an example of an equivalence ratio distribution and a temperature distribution of the combustion chamber 7 at a low load, and FIG. 10B shows an example of an equivalence ratio distribution and a temperature distribution of the combustion chamber 7 at a high load. Is shown.

エンジン負荷が高くなると、２番目の燃料噴射の燃料噴射量が増加するため、燃焼室７の燃焼温度が上昇する。従って、燃焼室７においてリーン混合気が存在する領域Ｘの温度が上昇するため、ＮＯｘの生成量が増加する。また、エンジン負荷が高くなると、２番目の燃料噴射の燃料噴射量が増加するため、２番目の燃料噴射によりボール部８ａの底部に存在するリッチ混合気が増加し、結果的に煤（soot）及びＣＯの生成量が増加する。   When the engine load increases, the fuel injection amount of the second fuel injection increases, so that the combustion temperature of the combustion chamber 7 increases. Therefore, the temperature of the region X in which the lean mixture exists in the combustion chamber 7 increases, so that the generation amount of NOx increases. Also, when the engine load increases, the fuel injection amount of the second fuel injection increases, so that the second fuel injection increases the rich mixture present at the bottom of the ball portion 8a, and as a result, soot And the production of CO increases.

これに対し本実施形態においては、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ１以上であるときに、３番目の燃料噴射の燃料噴射量及び４番目の燃料噴射の燃料噴射量が２番目の燃料噴射の燃料噴射量よりも少量となるように、３番目の燃料噴射の燃料噴射量及び４番目の燃料噴射の燃料噴射量が決定されると共に、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて決定された２番目の燃料噴射の燃料噴射量から、３番目の燃料噴射の燃料噴射量分、または３番目の燃料噴射の燃料噴射量と４番目の燃料噴射の燃料噴射量との合計分を減量することで、２番目の燃料噴射の燃料噴射量が決定される。このため、１番目の燃料噴射の次に実施される２番目の燃料噴射の燃料噴射量が減少する。従って、燃焼室７の燃焼温度の上昇が抑えられるため、燃焼室７においてリーン混合気が存在する領域の温度上昇が抑えられる。これにより、ＮＯｘの生成が抑制される。また、１番目の燃料噴射の次に実施される２番目の燃料噴射の燃料噴射量が減少するため、燃焼室７に形成されるリッチ混合気領域が減少する。従って、煤及びＣＯの生成が抑制されるため、煤及びＣＯの排出が抑制される。さらに、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ１以上であるときは、２番目の燃料噴射の後に噴射休止期間を挟んで、３番目の燃料噴射のみ、または３番目の燃料噴射及び４番目の燃料噴射を実施することにより、燃焼後半における燃焼室７の温度が高くなる。これにより、煤及びＣＯの酸化が促進されるため、煤及びＣＯの排出が更に抑制される。このように高負荷時におけるＮＯｘの生成、煤及びＣＯの排出を抑制することができる。   On the other hand, in the present embodiment, when the engine load is equal to or greater than the load threshold T1, the fuel injection amount of the third fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection are changed to the fuel injection amount of the second fuel injection. The fuel injection amount of the third fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection are determined so as to be smaller than the second fuel and the second fuel determined based on the engine load and the engine speed. By subtracting the fuel injection amount of the third fuel injection or the sum of the fuel injection amount of the third fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection from the fuel injection amount of the injection, Is determined. For this reason, the fuel injection amount of the second fuel injection performed after the first fuel injection decreases. Therefore, since the rise in the combustion temperature of the combustion chamber 7 is suppressed, the rise in the temperature of the region where the lean mixture exists in the combustion chamber 7 is suppressed. Thereby, generation of NOx is suppressed. Further, since the fuel injection amount of the second fuel injection performed after the first fuel injection decreases, the rich mixture region formed in the combustion chamber 7 decreases. Therefore, since the production of soot and CO is suppressed, the emission of soot and CO is suppressed. Further, when the engine load is equal to or greater than the load threshold T1, the third fuel injection only, or the third fuel injection and the fourth fuel injection are performed after the second fuel injection with the injection suspension period interposed therebetween. Thus, the temperature of the combustion chamber 7 in the latter half of the combustion increases. Thereby, the oxidation of soot and CO is promoted, and the emission of soot and CO is further suppressed. Thus, it is possible to suppress the generation of NOx and the emission of soot and CO at the time of high load.

また、本実施形態では、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ１以上であり且つ負荷閾値Ｔ２よりも低いときは、２番目の燃料噴射が実施された後に、３番目の燃料噴射のみが実施されるので、燃焼波形の重心が圧縮上死点（ＴＤＣ）に近づくようになる。これにより、燃費の向上を図ることができる。   Further, in the present embodiment, when the engine load is equal to or more than the load threshold T1 and lower than the load threshold T2, only the third fuel injection is performed after the second fuel injection is performed. The center of gravity of the waveform approaches the compression top dead center (TDC). As a result, the fuel efficiency can be improved.

また、本実施形態では、燃焼室７のスワール流によって３番目の燃料噴射による燃料噴霧が規定角度分だけ流された後に４番目の燃料噴射が実施されるので、３番目の燃料噴射による燃料噴霧と４番目の燃料噴射による燃料噴霧との干渉が発生しにくい。このため、燃焼室７の空気利用率が向上する。しかも、３番目の燃料噴射の燃料噴射量及び４番目の燃料噴射の燃料噴射量は少量であるため、燃料が空気と混合されやすい。これにより、煤及びＣＯの酸化が更に促進されるため、煤及びＣＯの排出が一層抑制される。   Further, in the present embodiment, since the fourth fuel injection is performed after the fuel spray by the third fuel injection is flown by the specified angle by the swirl flow of the combustion chamber 7, the fuel spray by the third fuel injection is performed. Interference with the fuel spray by the fourth fuel injection hardly occurs. Therefore, the air utilization rate of the combustion chamber 7 is improved. In addition, since the fuel injection amount of the third fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection are small, the fuel is easily mixed with the air. Thereby, the oxidation of soot and CO is further promoted, and the emission of soot and CO is further suppressed.

また、本実施形態では、ピストン６が圧縮上死点に達する前に１番目の燃料噴射及び２番目の燃料噴射が順次実施され、ピストン６が圧縮上死点に達した後において２番目の燃料噴射による燃料噴霧との空間距離が確保される時期に３番目の燃料噴射及び４番目の燃料噴射が実施される。このため、２番目の燃料噴射による高温の燃料噴霧と３番目の燃料噴射及び４番目の燃料噴射による燃料噴霧との間に存在するリーン混合気の燃焼温度の上昇が抑えられる。これにより、ＮＯｘの生成が一層抑制される。   Further, in the present embodiment, the first fuel injection and the second fuel injection are sequentially performed before the piston 6 reaches the compression top dead center, and the second fuel injection is performed after the piston 6 reaches the compression top dead center. The third fuel injection and the fourth fuel injection are performed at a time when a spatial distance from the fuel spray by the injection is secured. For this reason, an increase in the combustion temperature of the lean mixture existing between the high-temperature fuel spray by the second fuel injection and the fuel spray by the third fuel injection and the fourth fuel injection is suppressed. Thereby, generation of NOx is further suppressed.

図１１は、本発明の他の実施形態に係る燃焼制御装置３０において、ＥＣＵ３３により実行される制御処理手順を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart illustrating a control processing procedure executed by the ECU 33 in the combustion control device 30 according to another embodiment of the present invention.

図１１において、ＥＣＵ３３は、図４に示されるフローチャートと同様に手順Ｓ１０１，Ｓ１０２を実行した後、エンジン回転数に基づいて負荷閾値Ｔを設定する（手順Ｓ１０３Ａ）。負荷閾値Ｔは、燃料噴射を実施する回数を２回にするか４回にするかを決めるための閾値である。負荷閾値Ｔは、図１２に示されるような負荷閾値マップを用いて設定される。負荷閾値マップは、エンジン回転数とエンジン負荷と負荷閾値Ｔとの関係を表すマップである。   11, after executing steps S101 and S102 in the same manner as in the flowchart shown in FIG. 4, the ECU 33 sets a load threshold T based on the engine speed (step S103A). The load threshold T is a threshold for determining whether the number of times of performing the fuel injection is two or four. The load threshold T is set using a load threshold map as shown in FIG. The load threshold map is a map representing the relationship between the engine speed, the engine load, and the load threshold T.

続いて、ＥＣＵ３３は、エンジン負荷が負荷閾値Ｔよりも低いかどうかを判断する（手順Ｓ１０４Ａ）。ＥＣＵ３３は、エンジン負荷が負荷閾値Ｔよりも低いと判断したときは、図４に示されるフローチャートと同様に手順Ｓ１０５，Ｓ１０６を実行する。ＥＣＵ３３は、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ以上であると判断したときは、図４に示されるフローチャートと同様に手順Ｓ１１２〜Ｓ１１６を実行する。   Subsequently, the ECU 33 determines whether the engine load is lower than the load threshold T (Step S104A). When the ECU 33 determines that the engine load is lower than the load threshold T, the ECU 33 executes steps S105 and S106 in the same manner as in the flowchart shown in FIG. When the ECU 33 determines that the engine load is equal to or greater than the load threshold T, the ECU 33 executes steps S112 to S116 similarly to the flowchart shown in FIG.

以上において、負荷閾値設定部３５は、上記の手順Ｓ１０１，Ｓ１０３Ａを実行する。燃料噴射分割処理部３６は、上記の手順Ｓ１０４Ａ，Ｓ１１２を実行する。インジェクタ制御部３７は、上記の手順Ｓ１０４Ａ〜Ｓ１０６，Ｓ１１３〜Ｓ１１６を実行する。   As described above, the load threshold setting unit 35 executes the above-described procedures S101 and S103A. The fuel injection division processing unit 36 executes the above-described procedures S104A and S112. The injector control unit 37 executes the above-described procedures S104A to S106 and S113 to S116.

このように本実施形態においては、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ以上であるときに、３番目の燃料噴射の燃料噴射量及び４番目の燃料噴射の燃料噴射量が２番目の燃料噴射の燃料噴射量よりも少量となるように、３番目の燃料噴射の燃料噴射量及び４番目の燃料噴射の燃料噴射量が決定されると共に、エンジン負荷とエンジン回転数とに基づいて決定された２番目の燃料噴射の燃料噴射量から、３番目の燃料噴射の燃料噴射量と４番目の燃料噴射の燃料噴射量との合計分を減量することで、２番目の燃料噴射の燃料噴射量が決定される。このため、１番目の燃料噴射の次に実施される２番目の燃料噴射の燃料噴射量が減少する。従って、燃焼室７の燃焼温度の上昇が抑えられるため、燃焼室７においてリーン混合気が存在する領域の温度の上昇が抑えられる。これにより、ＮＯｘの生成が抑制される。また、１番目の燃料噴射の次に実施される２番目の燃料噴射の燃料噴射量が減少するため、燃焼室７に形成されるリッチ混合気領域が減少する。従って、煤及びＣＯの生成が抑制されるため、煤及びＣＯの排出が抑制される。さらに、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ以上であるときは、２番目の燃料噴射の後に噴射休止期間を挟んで３番目の燃料噴射及び４番目の燃料噴射を実施することにより、燃焼後半における燃焼室７の温度が高くなる。これにより、煤及びＣＯの酸化が促進されるため、煤及びＣＯの排出が更に抑制される。   As described above, in the present embodiment, when the engine load is equal to or more than the load threshold T, the fuel injection amount of the third fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection are changed to the fuel injection amount of the second fuel injection. The fuel injection amount of the third fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection are determined so as to be smaller than the second fuel and the second fuel determined based on the engine load and the engine speed. The fuel injection amount of the second fuel injection is determined by reducing the sum of the fuel injection amount of the third fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection from the fuel injection amount of the injection. For this reason, the fuel injection amount of the second fuel injection performed after the first fuel injection decreases. Therefore, since the rise in the combustion temperature of the combustion chamber 7 is suppressed, the rise in the temperature of the region where the lean mixture exists in the combustion chamber 7 is suppressed. Thereby, generation of NOx is suppressed. Further, since the fuel injection amount of the second fuel injection performed after the first fuel injection decreases, the rich mixture region formed in the combustion chamber 7 decreases. Therefore, since the production of soot and CO is suppressed, the emission of soot and CO is suppressed. Further, when the engine load is equal to or more than the load threshold T, the third fuel injection and the fourth fuel injection are performed after the second fuel injection with the injection suspension period interposed therebetween, so that the combustion chamber 7 in the latter half of the combustion is performed. Temperature rises. Thereby, the oxidation of soot and CO is promoted, and the emission of soot and CO is further suppressed.

また、本実施形態では、エンジン負荷が負荷閾値Ｔ以上であるときは、２番目の燃料噴射の燃料噴射量から、３番目の燃料噴射の燃料噴射量と４番目の燃料噴射の燃料噴射量との合計分が減量されるため、１番目の燃料噴射の次に実施される２番目の燃料噴射の燃料噴射量が十分に減少する。これにより、ＮＯｘ、煤及びＣＯの生成が一層抑制される。   Further, in this embodiment, when the engine load is equal to or greater than the load threshold T, the fuel injection amount of the third fuel injection and the fuel injection amount of the fourth fuel injection are calculated from the fuel injection amount of the second fuel injection. Is reduced, the fuel injection amount of the second fuel injection performed after the first fuel injection is sufficiently reduced. Thereby, generation of NOx, soot, and CO is further suppressed.

なお、本発明は、上記実施形態には限定されない。例えば、上記実施形態では、ピストン６が圧縮上死点（ＴＤＣ）に達する前に２番目の燃料噴射の実施が終了しているが、特にその形態には限られず、ピストン６が圧縮上死点に達する前に２番目の燃料噴射の実施が開始されていれば、ピストン６が圧縮上死点に達した後に２番目の燃料噴射の実施が終了してもよい。この場合、例えばインジェクタ１０から噴射された燃料の５０％以上が空気と予混合すればよい。   Note that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the execution of the second fuel injection is completed before the piston 6 reaches the compression top dead center (TDC). If the execution of the second fuel injection is started before the pressure reaches the upper limit, the execution of the second fuel injection may be ended after the piston 6 reaches the compression top dead center. In this case, for example, 50% or more of the fuel injected from the injector 10 may be premixed with air.

また、上記実施形態では、２番目の燃料噴射（前段噴射）の後に実施される後段噴射が１回または２回実施されているが、特にその形態には限られず、エンジン負荷が十分に高いときには、後段噴射を３回以上実施してもよい。   Further, in the above-described embodiment, the second-stage injection performed after the second fuel injection (the first-stage injection) is performed once or twice. However, the present invention is not limited to this mode, and when the engine load is sufficiently high. Alternatively, the post-stage injection may be performed three or more times.

１…ディーゼルエンジン、２…シリンダ、６…ピストン、７…燃焼室、１０…インジェクタ（燃料噴射弁）、３０…燃焼制御装置、３１…アクセル開度センサ（負荷検出部）、３２…エンジン回転数センサ（回転数検出部）、３４…燃料噴射量決定部、３６…燃料噴射分割処理部、３７…インジェクタ制御部（燃料噴射弁制御部）。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Diesel engine, 2 ... Cylinder, 6 ... Piston, 7 ... Combustion chamber, 10 ... Injector (fuel injection valve), 30 ... Combustion control device, 31 ... Accelerator opening sensor (load detection part), 32 ... Engine speed Sensor (rotational speed detecting unit), 34: fuel injection amount determining unit, 36: fuel injection division processing unit, 37: injector control unit (fuel injection valve control unit).

Claims (4)

シリンダ内に往復昇降可能に配置されたピストンを有し、予混合圧縮着火燃焼を行うための主燃料噴射を少なくとも第１燃料噴射と第２燃料噴射とに分割して実施する予混合圧縮着火燃焼式のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、
前記シリンダ及び前記ピストンにより画成される燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記エンジンの負荷を検出する負荷検出部と、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出部と、
前記負荷検出部により検出された前記エンジンの負荷と前記回転数検出部により検出された前記エンジンの回転数とに基づいて、前記ピストンが圧縮上死点に達する前に実施される前記第１燃料噴射の燃料噴射量と、前記第１燃料噴射の後に実施される前記第２燃料噴射の燃料噴射量とを決定する燃料噴射量決定部と、
前記回転数検出部により検出された前記エンジンの回転数に基づいて、前記主燃料噴射を実施する回数を２回にするか３回以上にするかを決めるための第１負荷閾値と、前記第１負荷閾値よりも大きく、前記主燃料噴射を実施する回数を少なくとも３回にするか少なくとも４回にするかを決めるための第２負荷閾値を設定する負荷閾値設定部と、
前記負荷検出部により検出された前記エンジンの負荷が前記負荷閾値設定部により設定された第１負荷閾値以上であるときに、前記第２燃料噴射を、前記ピストンが前記圧縮上死点に達する前に実施される前段噴射と、当該前段噴射の後に噴射休止期間を挟んで前記ピストンが前記圧縮上死点に達した後に実施される後段噴射とに分割する燃料噴射分割処理部と、
前記燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御部とを備え、
前記燃料噴射分割処理部は、前記エンジンの負荷が前記第１負荷閾値以上であり且つ前記第２負荷閾値よりも低いときは、前記後段噴射の実施回数を１回とし、前記後段噴射の燃料噴射量が前記第１燃料噴射の燃料噴射量及び前記前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように前記後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、前記燃料噴射量決定部により決定された前記第２燃料噴射の燃料噴射量から前記後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前記前段噴射の燃料噴射量を決定し、
前記エンジンの負荷が前記第２負荷閾値以上であるときは、前記後段噴射を第１後段噴射と当該第１後段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される第２後段噴射とに分割し、前記第１後段噴射及び前記第２後段噴射の燃料噴射量が前記第１燃料噴射の燃料噴射量及び前記前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように前記第１後段噴射及び前記第２後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、前記燃料噴射量決定部により決定された前記第２燃料噴射の燃料噴射量から前記第１後段噴射及び前記第２後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前記前段噴射の燃料噴射量を決定し、
前記燃料噴射弁制御部は、前記エンジンの負荷が前記第１負荷閾値よりも低いときは、前記燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて前記第１燃料噴射及び前記第２燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御し、
前記エンジンの負荷が前記第１負荷閾値以上であり且つ前記第２負荷閾値よりも低いときは、前記燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて前記第１燃料噴射を実施すると共に、前記燃料噴射分割処理部により決定された燃料噴射量に応じて前記前段噴射及び前記後段噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御し、
前記エンジンの負荷が前記第２負荷閾値以上であるときは、前記燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて前記第１燃料噴射を実施すると共に、前記燃料噴射分割処理部により決定された燃料噴射量に応じて前記前段噴射、前記第１後段噴射及び前記第２後段噴を実施するように、前記燃料噴射弁を制御することを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。 Premixed compression ignition combustion having a piston arranged reciprocally ascending and descending in a cylinder and performing a main fuel injection for performing premixed compression ignition combustion at least in a first fuel injection and a second fuel injection In a diesel engine combustion control device,
A fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber defined by the cylinder and the piston;
A load detection unit that detects a load on the engine;
A rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the engine,
The first fuel executed before the piston reaches the compression top dead center based on the load of the engine detected by the load detection unit and the rotation speed of the engine detected by the rotation speed detection unit. A fuel injection amount determining unit that determines a fuel injection amount of injection and a fuel injection amount of the second fuel injection performed after the first fuel injection;
A first load threshold value for determining whether the number of times of performing the main fuel injection is two or three or more based on the number of rotations of the engine detected by the number of rotations detection unit; A load threshold setting unit that is larger than one load threshold and sets a second load threshold for determining whether the number of times of performing the main fuel injection is at least three or at least four ;
When the load of the engine detected by the load detection unit is equal to or more than a first load threshold set by the load threshold setting unit, the second fuel injection is performed before the piston reaches the compression top dead center. a pre-stage injection is performed, the fuel injection division processing section which divides into a succeeding injection the piston across the injection pause period after the preceding injection is carried out after reaching the compression top dead center,
A fuel injection valve control unit for controlling the fuel injection valve,
When the load of the engine is equal to or more than the first load threshold and lower than the second load threshold , the fuel injection division processing unit sets the number of times of the post-injection to one, and performs the fuel injection of the post-injection. The fuel injection amount of the latter-stage injection is determined so that the amount is smaller than the fuel injection amount of the first fuel injection and the fuel-injection amount of the preceding-stage injection, and the fuel injection amount determined by the fuel-injection amount determination unit is determined. (2) By reducing the fuel injection amount of the latter-stage injection from the fuel injection amount of the fuel injection, the fuel injection amount of the preceding-stage injection is determined,
When the load of the engine is equal to or more than the second load threshold, the post-stage injection is divided into a first post-stage injection and a second post-stage injection performed with an injection suspension period after the first post-stage injection, The first post-injection and the second post-injection such that the fuel injection amount of the first post-injection and the second post-injection is smaller than the fuel injection amount of the first fuel injection and the fuel injection amount of the pre-injection. In addition to determining the fuel injection amount of the injection, the fuel injection amount of the first second-stage injection and the second second-stage injection is reduced from the fuel injection amount of the second fuel injection determined by the fuel injection amount determination unit. Determining the fuel injection amount of the preceding injection,
When the engine load is lower than the first load threshold, the fuel injection valve control unit controls the first fuel injection and the second fuel in accordance with the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determination unit. Controlling the fuel injection valve to perform injection;
When the load of the engine is equal to or more than the first load threshold and lower than the second load threshold , the first fuel injection is performed according to the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determination unit. Controlling the fuel injection valve to perform the first-stage injection and the second-stage injection according to the fuel injection amount determined by the fuel injection division processing unit ,
When the load of the engine is equal to or greater than the second load threshold, the first fuel injection is performed according to the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determining unit, and the fuel injection division processing unit determines the first fuel injection. A combustion control device for a diesel engine , wherein the fuel injection valve is controlled so as to perform the first-stage injection, the first second-stage injection, and the second second-stage injection in accordance with the fuel injection amount . シリンダ内に往復昇降可能に配置されたピストンを有し、予混合圧縮着火燃焼を行うための主燃料噴射を少なくとも第１燃料噴射と第２燃料噴射とに分割して実施する予混合圧縮着火燃焼式のディーゼルエンジンの燃焼制御装置において、
前記シリンダ及び前記ピストンにより画成される燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記エンジンの負荷を検出する負荷検出部と、
前記エンジンの回転数を検出する回転数検出部と、
前記負荷検出部により検出された前記エンジンの負荷と前記回転数検出部により検出された前記エンジンの回転数とに基づいて、前記ピストンが圧縮上死点に達する前に実施される前記第１燃料噴射の燃料噴射量と、前記第１燃料噴射の後に実施される前記第２燃料噴射の燃料噴射量とを決定する燃料噴射量決定部と、
前記回転数検出部により検出された前記エンジンの回転数に基づいて、前記主燃料噴射を実施する回数を決めるための負荷閾値を設定する負荷閾値設定部と、
前記負荷検出部により検出された前記エンジンの負荷が前記負荷閾値設定部により設定された負荷閾値以上であるときに、前記第２燃料噴射を、前記ピストンが前記圧縮上死点に達する前に実施される前段噴射と、当該前段噴射の後に噴射休止期間を挟んで前記ピストンが前記圧縮上死点に達した後に実施される後段噴射とに分割する燃料噴射分割処理部と、
前記燃料噴射弁を制御する燃料噴射弁制御部とを備え、
前記燃料噴射分割処理部は、前記エンジンの負荷が前記負荷閾値以上であるときは、前記後段噴射を第１後段噴射と当該第１後段噴射の後に噴射休止期間を挟んで実施される第２後段噴射とに分割し、前記第１後段噴射及び前記第２後段噴射の燃料噴射量が前記第１燃料噴射の燃料噴射量及び前記前段噴射の燃料噴射量よりも少量となるように前記第１後段噴射及び前記第２後段噴射の燃料噴射量を決定する共に、前記燃料噴射量決定部により決定された前記第２燃料噴射の燃料噴射量から前記第１後段噴射及び前記第２後段噴射の燃料噴射量を減量することで、前記前段噴射の燃料噴射量を決定し、
前記燃料噴射弁制御部は、前記エンジンの負荷が前記負荷閾値よりも低いときは、前記燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて前記第１燃料噴射及び前記第２燃料噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御し、
前記エンジンの負荷が前記負荷閾値以上であるときは、前記燃料噴射量決定部により決定された燃料噴射量に応じて前記第１燃料噴射を実施すると共に、前記燃料噴射分割処理部により決定された燃料噴射量に応じて前記前段噴射、前記第１後段噴射及び前記第２後段噴を実施するように、前記燃料噴射弁を制御することを特徴とするディーゼルエンジンの燃焼制御装置。 Premixed compression ignition combustion having a piston arranged reciprocally ascending and descending in a cylinder and performing a main fuel injection for performing premixed compression ignition combustion at least in a first fuel injection and a second fuel injection In a diesel engine combustion control device,
A fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber defined by the cylinder and the piston;
A load detection unit that detects a load on the engine;
A rotation speed detection unit that detects the rotation speed of the engine,
The first fuel executed before the piston reaches the compression top dead center based on the load of the engine detected by the load detection unit and the rotation speed of the engine detected by the rotation speed detection unit. A fuel injection amount determining unit that determines a fuel injection amount of injection and a fuel injection amount of the second fuel injection performed after the first fuel injection;
A load threshold setting unit configured to set a load threshold for determining the number of times the main fuel injection is performed, based on a rotation speed of the engine detected by the rotation speed detection unit;
When the load of the engine detected by the load detection unit is equal to or greater than a load threshold set by the load threshold setting unit, the second fuel injection is performed before the piston reaches the compression top dead center. Pre-injection, and a fuel injection division processing unit that divides into a post-injection performed after the piston reaches the compression top dead center with an injection suspension period interposed therebetween after the pre-injection,
A fuel injection valve control unit for controlling the fuel injection valve,
When the load of the engine is equal to or greater than the load threshold, the fuel injection split processing unit performs the second-stage injection with a first second-stage injection and a second second-stage performed after an injection suspension period after the first second-stage injection. And the fuel injection amount of the first post-stage injection and the fuel injection amount of the second post-stage injection is smaller than the fuel injection amount of the first fuel injection and the fuel injection amount of the pre-stage injection. The fuel injection amount of the second post-injection is determined based on the fuel injection amount of the second fuel injection and the fuel injection amount of the second post-injection determined by the fuel injection amount determination unit. By reducing the amount, determine the fuel injection amount of the preceding injection,
The fuel injection valve control unit, when the load of the engine is lower than the load threshold, performs the first fuel injection and the second fuel injection according to the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determination unit. Controlling the fuel injection valve to perform,
When the load of the engine is equal to or greater than the load threshold, the first fuel injection is performed according to the fuel injection amount determined by the fuel injection amount determining unit, and the first fuel injection is determined by the fuel injection division processing unit. the preceding injection according to the fuel injection amount, the first second-stage injection and to perform the second second-stage injection, combustion control system characteristics and to Lud I over diesel engine that controls the fuel injection valve. 前記燃料噴射弁制御部は、前記燃焼室のスワール流によって前記第１後段噴射による燃料噴霧が規定角度分だけ流された後に前記第２後段噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項１または２記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。 The fuel injection valve control unit controls the fuel injection valve so as to perform the second post-injection after the fuel spray by the first post-injection is flowed by a specified angle by the swirl flow of the combustion chamber. The combustion control device for a diesel engine according to claim 1 or 2, wherein: 前記燃料噴射弁制御部は、前記ピストンが圧縮上死点に達する前に前記第１燃料噴射及び前記前段噴射を順次実施し、前記ピストンが前記圧縮上死点に達した後において前記前段噴射による燃料噴霧との空間距離が確保される時期に前記後段噴射を実施するように、前記燃料噴射弁を制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載のディーゼルエンジンの燃焼制御装置。 The fuel injection valve control unit sequentially performs the first fuel injection and the pre-injection before the piston reaches the compression top dead center, and performs the pre-injection after the piston reaches the compression top dead center. The combustion control of a diesel engine according to any one of claims 1 to 3 , wherein the fuel injection valve is controlled so as to perform the second-stage injection at a time when a spatial distance from the fuel spray is secured. apparatus.
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