JP2017155648A - Control device for internal combustion engine - Google Patents
Control device for internal combustion engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017155648A JP2017155648A JP2016039360A JP2016039360A JP2017155648A JP 2017155648 A JP2017155648 A JP 2017155648A JP 2016039360 A JP2016039360 A JP 2016039360A JP 2016039360 A JP2016039360 A JP 2016039360A JP 2017155648 A JP2017155648 A JP 2017155648A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- injection
- ignition
- fuel
- internal combustion
- combustion engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Description
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine.
火花点火により燃焼を行う内燃機関において、気筒内に均質混合気を形成した後に点火プラグの周りに濃い混合気を形成し点火することで、安定した着火性を確保するとともに比較的濃度の薄い均質混合気を安定的に燃焼させる技術が広く知られている(例えば、特許文献1を参照)。当該技術では、濃混合気を形成するための気筒内への燃料噴射における噴霧角を、均質混合気を形成するための気筒内への燃料噴射における噴霧角より小さくすることで、より少ない燃料で濃混合気が点火プラグの周囲に形成される。 In an internal combustion engine that burns by spark ignition, a homogeneous mixture is formed in the cylinder, and then a dense mixture is formed around the spark plug and ignited to ensure stable ignitability and a relatively low concentration homogeneous A technique for stably burning an air-fuel mixture is widely known (see, for example, Patent Document 1). In this technology, the spray angle in the fuel injection into the cylinder for forming the rich air-fuel mixture is made smaller than the spray angle in the fuel injection into the cylinder for forming the homogeneous air-fuel mixture. A rich mixture is formed around the spark plug.
また、上記のように均質混合気を形成し、その後に点火プラグの周囲に濃混合気を形成する内燃機関において、燃焼時のノックを抑制するために濃混合気を形成するための燃料量を調整する技術が、例えば、特許文献2に開示されている。当該技術では、内燃機関の機関回転速度が低いほど、濃混合気形成のための燃料量が低減される。また、特許文献3には、均質混合気の安定した燃焼のために、濃混合気を形成するための燃料噴射時期や点火プラグによる点火時期を制御する技術が開示されている。
Further, in an internal combustion engine that forms a homogeneous mixture as described above and then forms a rich mixture around the spark plug, the amount of fuel for forming the rich mixture is reduced in order to suppress knocking during combustion. The technique to adjust is disclosed by
均質混合気の燃焼安定化を図るために、点火プラグの周囲に比較的空燃比の低い濃混合気を形成し、その濃混合気に対して点火プラグによる点火が行われる。しかし、このように濃混合気を形成した場合、そこでの燃料の濃度分布によってはNOx生成量が比較的多くなり得る。しかし、従来技術では、均質混合気の燃焼安定化に関しては多くの工夫がなされているが、そのNOx生成量の抑制に関しては、十分な対策が講じられているとは言い難い。 In order to stabilize the combustion of the homogeneous mixture, a rich mixture having a relatively low air-fuel ratio is formed around the spark plug, and the rich mixture is ignited by the spark plug. However, when a rich mixture is formed in this way, the amount of NOx produced can be relatively large depending on the fuel concentration distribution. However, in the prior art, many contrivances have been made with respect to stabilizing the combustion of a homogeneous mixture, but it is difficult to say that sufficient measures have been taken with respect to the suppression of the NOx generation amount.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、均質混合気の燃焼を行う内燃機関において、その燃焼の安定性と燃焼によって生じるNOxの抑制を好適に両立する技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a technique that suitably balances the stability of combustion and the suppression of NOx caused by combustion in an internal combustion engine that performs combustion of a homogeneous mixture. With the goal.
上記課題を解決するために、本出願人は、均質混合気の燃焼を行う内燃機関において、燃焼変動及びNOx生成と、点火プラグの周囲に形成される所定の混合気のための燃料噴射の開始時期から点火プラグによる点火時期までの所定インターバル及び所定の混合気のための燃料噴射量との相関に着目した。燃焼安定性とNOx抑制の両立を考慮したとき、当該所定インターバルを補正した方が、当該燃料噴射量を補正するよりも好適にその両立を図ることが可能であることを、本願の発明者は見出したものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present applicant, in an internal combustion engine that performs combustion of a homogeneous air-fuel mixture, starts combustion fluctuation and NOx generation and fuel injection for a predetermined air-fuel mixture formed around a spark plug. We focused on the correlation between the predetermined interval from the timing to the ignition timing by the spark plug and the fuel injection amount for the predetermined mixture. When considering both combustion stability and NOx suppression, the inventor of the present application states that it is more preferable to correct the predetermined interval than to correct the fuel injection amount. It is what I found.
より詳細には、本発明は、点火プラグと、気筒内に直接燃料を噴射する筒内噴射弁とを有する内燃機関の制御装置であって、前記気筒内に均質混合気を形成するために前記筒内
噴射弁により燃料噴射を行う第1噴射手段と、前記点火プラグの点火部位近傍に所定の混合気を形成するために前記筒内噴射弁により所定の微小量の燃料噴射を行う第2噴射手段と、前記第2噴射手段による燃料噴射の開始時期から所定時間経過したタイミングで、前記点火プラグにより前記均質混合気及び前記所定の混合気に点火する点火実行手段と、前記点火実行手段によって点火が実行された際の、前記内燃機関における燃焼変動を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記燃焼変動に基づいて、該検出が行われた燃焼サイクルの次の燃焼サイクルにおける、前記第2噴射手段による燃料噴射の開始時期から前記点火プラグの点火時期までの期間として定義される所定インターバル、又は、前記第2噴射手段による燃料噴射量を制御する制御手段と、を備える。そして、前記制御手段は、前記燃焼変動が所定の変動閾値を超え、且つ、前記所定インターバルが所定の最小期間よりも長い場合には、前記第2噴射手段による燃料噴射の開始時期の遅角化と前記点火プラグの点火時期の進角化のうち少なくとも一方により、前記次の燃焼サイクルにおける前記所定のインターバルを短縮補正し、前記燃焼変動が前記所定の変動閾値を超え、且つ、前記所定インターバルが前記所定の最小期間である場合には、前記次の燃焼サイクルにおける前記第2噴射手段による燃料噴射量を増量補正する。
More specifically, the present invention relates to a control device for an internal combustion engine having an ignition plug and an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into a cylinder, and the control device is configured to form a homogeneous mixture in the cylinder. A first injection means for injecting fuel with an in-cylinder injection valve; and a second injection for injecting a predetermined minute amount of fuel with the in-cylinder injection valve to form a predetermined air-fuel mixture in the vicinity of an ignition part of the ignition plug Ignition means for igniting the homogeneous mixture and the predetermined mixture by the spark plug at a timing when a predetermined time has elapsed from the start timing of fuel injection by the second injection means, and ignition by the ignition execution means Detection means for detecting combustion fluctuations in the internal combustion engine when the engine is executed, and on the basis of the combustion fluctuations detected by the detection means, the combustion cycle next to the combustion cycle in which the detection is performed. A predetermined interval defined as a period from the start timing of fuel injection by the second injection means to the ignition timing of the spark plug, or a control means for controlling the fuel injection amount by the second injection means. Prepare. When the combustion fluctuation exceeds a predetermined fluctuation threshold and the predetermined interval is longer than a predetermined minimum period, the control means delays the start timing of fuel injection by the second injection means. And at least one of advancement of the ignition timing of the spark plug, the predetermined interval in the next combustion cycle is corrected to be shortened, the combustion fluctuation exceeds the predetermined fluctuation threshold, and the predetermined interval is When it is the predetermined minimum period, the fuel injection amount by the second injection means in the next combustion cycle is increased and corrected.
本発明によれば、均質混合気の燃焼を行う内燃機関において、その燃焼の安定性と燃焼によって生じるNOxの抑制を好適に両立することができる。 According to the present invention, in an internal combustion engine that performs combustion of a homogeneous air-fuel mixture, it is possible to suitably achieve both the stability of combustion and the suppression of NOx generated by the combustion.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
図1は、本実施例に係る制御装置が適用される内燃機関1の概略構成を示す図である。内燃機関1は車両駆動用の筒内噴射型の火花点火式内燃機関である。内燃機関1において、気筒8には吸気ポート2および排気ポート3がつながれている。吸気ポート2は吸気弁4の開閉を通して吸気を気筒8内に送り込み、排気ポート3は排気弁5の開閉を通して燃焼ガス等を排気として排気通路10へ送り出す。この排気通路10には、排気浄化のための触媒である三元触媒11が設置されている。気筒8内にはピストン9が配されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an
また、内燃機関1では、ピストン9に対向する気筒8の頂部に燃料噴射弁7が設けられている。燃料噴射弁7はソレノイド駆動方式の燃料噴射弁であり、そのボディ内に燃料が流れる通路が形成されており、その通路には図示されないデリバリパイプから燃料が供給され、供給された燃料は燃料噴射弁7内で電磁駆動されるニードル弁の動作に伴ってガソ
リン燃料を気筒8内に直接噴射可能となるように構成、配置されている。また、燃料噴射弁7から噴射される燃料噴霧に点火可能な位置に、点火プラグ6が配置されている。
In the
ここで、内燃機関1には、電子制御装置であるECU20が搭載されており、内燃機関1における各種の制御が実行される。また、内燃機関1には、アクセル開度センサ21がECU20と電気的に接続されており、ECU20はアクセル開度に応じた信号を受け取り、それより内燃機関1に要求されるトルク等を算出する。また、クランクポジションセンサ22がECU20と電気的に接続されており、ECU20は内燃機関1の出力軸の回転角に応じた信号を受け取り、内燃機関1の機関回転速度等を算出する。更に、ECU20は、吸気ポート2に繋がれた不図示の吸気通路に設置されたエアフローメータ23とも電気的に接続されており、吸気通路を流れる吸気流量が検出可能となっている。なお、ECU20には、上記以外の、内燃機関1に設けられている各種センサ等にも電気的に接続されており、ECU20により燃料噴射弁7からの燃料噴射量や燃料噴射時期、点火プラグ6の点火時期等の制御、その他の内燃機関1における各種の制御が実行される。
Here, the
ここで、内燃機関1では、均質混合気の安定した燃焼を実現するために点火プラグ6の点火前に極めて少量の燃料を噴射し点火プラグ6の点火部位の近傍に均質混合気よりも濃い所定の混合気を形成する燃料噴射を行う。この極めて少量の燃料噴射を、本願では「点火前噴射」と称することとする。そして、その濃い所定の混合気が点火プラグ6により点火される。ここで、点火前噴射について、図2に基づいて説明する。図2は、燃料噴射弁7の燃料噴射特性を示しており、横軸はECU20から燃料噴射弁7へ指示される噴射指示期間を表している。この噴射指示期間は、燃料噴射弁7のニードル弁を駆動させるために電磁駆動機構に駆動電流を印加する期間に相当する。また、図2の縦軸はその噴射指示に対応して実際に噴射される燃料噴射量である。図2に示すように、噴射指示期間がt1より短い場合は、実際には燃料噴射弁7からは燃料は噴射されない。これは、噴射指示期間が短いと、駆動電流が印加されたとしても、燃料噴射弁7内でニードル弁を変位させる程度に十分な電磁駆動力を発生できないことによる。また、噴射指示期間がt2(t2>t1)より長い場合は、十分な電磁駆動力が発生できるため、噴射指示期間の長さに対して線形的に燃料噴射量を調整することが可能となる。このように噴射指示期間がt2より長い場合には、燃料噴射弁7から比較的多くの燃料の噴射が可能となる。
Here, in the
一方で、本願の点火前噴射では、上記t1から上記t2の範囲の噴射指示期間により噴射可能な、極めて少量の燃料が噴射される。具体的には、燃料噴射弁7の機械的な要因により実質的に燃料を噴射可能な、上記t1に最も近い噴射指示期間t1’を下限値とし、上記t2を上限値とする範囲の噴射指示期間による燃料噴射が、点火前噴射により実行される。このように点火前噴射では、極めて少量の燃料が噴射され、それにより均質混合気中に、点火プラグ6の点火部近傍に比較的濃い混合気がいたずらに広がらないように形成できるため、均質混合気の安定した燃焼と、燃焼の際のNOx生成量の抑制とを両立することが可能となる。 On the other hand, in the pre-ignition injection of the present application, an extremely small amount of fuel that can be injected in the injection instruction period in the range from t1 to t2 is injected. Specifically, an injection instruction in a range in which fuel can be substantially injected due to mechanical factors of the fuel injection valve 7 and the injection instruction period t1 ′ closest to the t1 is a lower limit value and the t2 is an upper limit value. The fuel injection according to the period is executed by the pre-ignition injection. In this way, in the pre-ignition injection, a very small amount of fuel is injected, so that a relatively rich mixture can be formed in the homogeneous mixture in the vicinity of the ignition part of the ignition plug 6 so that it does not spread unnecessarily. It is possible to achieve both stable combustion and suppression of the amount of NOx produced during combustion.
図3は、内燃機関1で点火前噴射が行われる際の、1燃焼サイクルにおける、燃料噴射弁7による燃料噴射状態の推移、点火プラグ6による点火タイミングを示している。図3に示すように、1燃焼サイクルにおける燃料噴射弁7からの燃料噴射は、吸気行程時に行われるメイン噴射m1と、点火プラグ6の点火の直前に行われる点火前噴射m2とに区別できる。メイン噴射m1は、気筒8内に均質混合気を形成するために、比較的早期に行われる燃料噴射である。一方で、点火前噴射m2は、上記の通り、均質混合気の安定した燃焼と、燃焼の際のNOx生成量の抑制との両立のために、点火プラグ6の点火部位近傍に所定の混合気(均質混合気より燃料濃度の高い濃混合気)を形成する燃料噴射である。そして、点火前噴射m2の燃料噴射開始時期と、点火プラグ6の点火時期との期間である所定インターバルをΔtで表す。
FIG. 3 shows the transition of the fuel injection state by the fuel injection valve 7 and the ignition timing by the spark plug 6 in one combustion cycle when pre-ignition injection is performed in the
ここで、本願発明の発明者は、その鋭意努力により、内燃機関1において均質混合気の燃焼を行う場合、その燃焼安定性とNOx生成量は、点火前噴射を伴う、内燃機関1における燃料噴射条件に大きく依存することを見出した。内燃機関1において均質混合気の燃焼を行合う場合、その混合気空燃比をリーン側の空燃比とすることでNOxの発生量を抑制することができる。しかし、その空燃比がリーン側に移行し過ぎると、その燃焼が不安定となり内燃機関1の燃焼変動が顕著となる。なお、内燃機関1の燃焼変動は、内燃機関1の機関回転速度の変動や、その出力トルクの変動等として反映される。
Here, when the inventor of the invention of the present application intensively burns a homogeneous air-fuel mixture in the
そして、内燃機関1の燃焼変動は、点火プラグ6の点火直後の混合気の燃焼速度を反映する初期燃焼期間と大きく関連する。初期燃焼期間は、例えば、噴射燃料の10%が燃焼に要した期間の長さとして定義できる。そして初期燃焼期間が長くなるほど、燃焼変動が大きくなる。したがって、このような燃焼変動を抑制するためには、点火前噴射により比較的燃料濃度の高い混合気を点火プラグ6の点火部位近傍に形成するのが有効であるが、その際に初期燃焼期間をできるだけ短くすることが燃焼変動の抑制の観点から重要となる。一方で、NOx抑制のために均質混合気の燃焼を行うが、点火前噴射を行うことで比較的濃い混合気を形成することになるため、その部位においてNOxが生じやすい状況が形成される。このことから、点火前噴射を行う場合においては、NOx抑制の観点からその噴射条件を決定することも重要となる。
The combustion fluctuation of the
以上を踏まえ、本願発明では点火前噴射に関する噴射条件のうち、所定インターバルΔtの長さと点火前噴射量に着目した。そして、図4に、所定インターバルΔtの長さを変化させたときの、初期燃焼期間とNOx生成量との相関を線L1で表し、更に点火前噴射量を変化させたときの初期燃焼期間とNOx生成量との相関を線L2で表している。なお、図4に示す当該相関は、内燃機関1の運転状態が点火前噴射を行う所定の運転状態であったときのものである。
Based on the above, the present invention focuses on the length of the predetermined interval Δt and the pre-ignition injection amount among the injection conditions related to the pre-ignition injection. FIG. 4 shows the correlation between the initial combustion period and the amount of NOx generated when the length of the predetermined interval Δt is changed by a line L1, and further shows the initial combustion period when the pre-ignition injection amount is changed. The correlation with the NOx generation amount is represented by a line L2. The correlation shown in FIG. 4 is obtained when the operation state of the
図4に示す線L1に関して白抜き矢印は、点火前噴射量をある量に固定した状態で所定インターバルΔtを短縮していった場合の、初期燃焼期間とNOx生成量との相関の推移を表している。また、線L2に関して黒塗り矢印は、所定インターバルΔtをある長さに固定した状態で点火前噴射量を増量していった場合の、初期燃焼期間とNOx生成量との相関の推移を表している。図4からも分かるように、燃焼変動に関連する初期燃焼期間に関しては、所定インターバルΔtの長さの方が、点火前噴射量よりも影響の度合いが大きい。すなわち、燃焼変動を抑制するためには、所定インターバルΔtを短縮する方が、点火前噴射量を調整するよりも効果的に初期燃焼期間を短縮し燃焼変動を抑制することが可能となる。一方で、点火前噴射量を増量した場合、初期燃焼速度は多少短くなるものの、NOx生成量が顕著となる傾向が見出せる。一方で、所定インターバルΔtを短縮したときのNOx生成量の増加幅は、比較的小さいことが見出せる。 The white arrow regarding the line L1 shown in FIG. 4 represents the transition of the correlation between the initial combustion period and the NOx generation amount when the predetermined interval Δt is shortened with the pre-ignition injection amount fixed at a certain amount. ing. Further, the black arrow regarding the line L2 represents the transition of the correlation between the initial combustion period and the NOx generation amount when the pre-ignition injection amount is increased while the predetermined interval Δt is fixed to a certain length. Yes. As can be seen from FIG. 4, regarding the initial combustion period related to the combustion fluctuation, the length of the predetermined interval Δt has a greater influence than the pre-ignition injection amount. That is, in order to suppress the combustion fluctuation, shortening the predetermined interval Δt can shorten the initial combustion period and suppress the combustion fluctuation more effectively than adjusting the pre-ignition injection amount. On the other hand, when the pre-ignition injection amount is increased, the initial combustion speed is somewhat shortened, but a tendency for the NOx generation amount to become remarkable can be found. On the other hand, it can be found that the increase amount of the NOx generation amount when the predetermined interval Δt is shortened is relatively small.
以上より、内燃機関1において均質混合気の燃焼を行う場合、燃焼変動の抑制及びNOx生成量の抑制の両立の観点に立てば、点火前噴射m2を実行するときの燃料噴射条件としては、所定インターバルΔtを優先的に短縮することが好ましいことが理解できる。なお、所定インターバルΔtを過度に短くすると、再び初期燃焼期間が長くなる傾向が見出せる。そこで、図4に示す例では、線L1上の点P1で示される初期燃焼期間が達成されるまで所定インターバルΔtを調整するのが好ましい。すなわち、点P1で示される初期燃焼期間に対応する所定インターバルΔtが、内燃機関1が所定の運転状態にあるときの、所定インターバルΔtの最小値の一例を表している。
From the above, when performing combustion of a homogeneous mixture in the
そして、点火前噴射m2を実行するときの燃料噴射条件として点火前噴射量を調整する場合は、所定インターバルΔtがその最小値に設定された後に、点火前噴射量を増量して
いくのが好ましい。点火前噴射量を増量することで均質混合気への点火は容易となるため燃焼安定性は得られるものの、図4に線L2で示すように点火前噴射量が増量されると、NOx生成量が増加していく傾向が見出せるからである。なお、線L2上の点P2は、点火前噴射量が最小値であるとき、すなわち図2に示す噴射指示期間がt1’のときの初期燃焼期間及びNOx生成量を表している。
When adjusting the pre-ignition injection amount as the fuel injection condition when executing the pre-ignition injection m2, it is preferable to increase the pre-ignition injection amount after the predetermined interval Δt is set to the minimum value. . Increasing the pre-ignition injection amount facilitates ignition of the homogeneous mixture, so that combustion stability is obtained. However, when the pre-ignition injection amount is increased as shown by line L2 in FIG. This is because the tendency to increase can be found. A point P2 on the line L2 represents the initial combustion period and the NOx generation amount when the pre-ignition injection amount is the minimum value, that is, when the injection instruction period shown in FIG. 2 is t1 ′.
ここで、内燃機関1における燃料噴射処理の流れについて、図5に基づいて説明する。なお、当該燃料噴射処理は、均質混合気の燃焼を行う内燃機関1の稼働中に、ECU20によって所定の制御プログラムが実行されることで、1燃焼サイクルごとに繰り返し実現される。先ずS101では、内燃機関1の機関回転速度と機関負荷で特定される運転状態が、点火前噴射を実行する所定の領域に属しているか否かが判定される。内燃機関1では、均質混合気の燃焼は、機関負荷が所定の負荷範囲内であって且つ機関回転速度が所定の速度範囲内に属する領域(以下、「点火前噴射実行領域」と称する)で実行される。なお、図6には、点火前噴射が行われる際の、均質混合気空燃比、点火前噴射量、所定インターバルのそれぞれの基準値と、内燃機関の運転状態とを関連付けた制御マップが示されており、各制御マップ中に、点火前噴射実行領域がR1で表されている。なお、図6の上段(a)には、その点火前噴射実行領域R1での、均質混合気の空燃比(図3に示すメイン噴射m1で形成される混合気の空燃比)の基準値の分布が表されており、中段(b)には、点火前噴射実行領域R1での、点火前噴射量(図3に示す点火前噴射m2による噴射量)の基準値の分布が表されており、下段(c)には、点火前噴射実行領域R1での所定インターバルΔtの長さの基準値の分布が表されている。
Here, the flow of the fuel injection process in the
これらの各基準値は、基準となる内燃機関において事前の実験等で導出された、燃焼変動の抑制とNOx生成量の抑制とを両立し得る均質混合気空燃比、点火前噴射量、所定インターバルΔtの長さのそれぞれの基準となる値である。例えば、点火前噴射実行領域R1で、内燃機関1の運転状態が、均質混合気空燃比を28.0とするサブ領域に属する場合には、点火前噴射量が1.2mm3とされ、且つ、所定インターバルΔtの長さがクランク角で8度とされる。そして、各基準値の分布の傾向の一例としては、機関負荷が大きくなるほど、又は、機関回転速度が大きくなるほど、均質混合気空燃比はリーン側の空燃比となり、点火前噴射量は増量し、所定インターバルΔtの長さは短くなる。また、図示はしていないが、メイン噴射m1の噴射開始時期や点火プラグ6の点火時期等についても、内燃機関1の運転状態に応じて、特定の時期に設定されるものとする。そして、これらの条件を踏まえ、メイン噴射m1の噴射量や点火前噴射m2の噴射開始時期も特定されることになる。
Each of these reference values is derived from a prior experiment or the like in a reference internal combustion engine, and is capable of achieving both suppression of combustion fluctuations and suppression of NOx generation amount, a homogeneous air-fuel ratio, a pre-ignition injection amount, and a predetermined interval. This is a reference value for the length of Δt. For example, in the pre-ignition injection execution region R1, when the operating state of the
S101で肯定判定されるとS102へ進み、否定判定されるとS110へ進む。S102では、点火前噴射m2を伴う燃料噴射、すなわち図3に示す形態の燃料噴射が行われる。なお、このS102で行われる燃料噴射の噴射条件は、上記の通り、図6に示す制御マップから導出される均質混合気空燃比、点火前噴射量、所定インターバルΔtの各基準値等と、前回の燃焼サイクル時に、後述するS105、S106、S108、S109で設定された噴射条件の補正係数に基づいて決定される。その詳細は、S105、S106、S108、S109のそれぞれにおいて説明する。S102の処理が終了すると、S103へ進む。 If a positive determination is made in S101, the process proceeds to S102, and if a negative determination is made, the process proceeds to S110. In S102, fuel injection with pre-ignition injection m2, that is, fuel injection in the form shown in FIG. 3 is performed. As described above, the injection conditions of the fuel injection performed in S102 include the homogeneous mixture air-fuel ratio derived from the control map shown in FIG. 6, the injection amount before ignition, each reference value of the predetermined interval Δt, etc. Is determined based on the injection condition correction coefficient set in S105, S106, S108, and S109, which will be described later. Details thereof will be described in each of S105, S106, S108, and S109. When the process of S102 ends, the process proceeds to S103.
S103では、S102での燃料噴射による燃料の燃焼の結果、内燃機関1での燃焼変動が所定の閾値を超えたか否かが判定される。内燃機関1の燃焼変動は、クランクポジションセンサ22の検出値に基づいて算出される内燃機関1の機関回転速度の変動に基づいて検知できる。また、別法としては、内燃機関1の出力軸に設けられた図示しない歪ゲージの検出値に基づいて算出される内燃機関1の出力トルクの変動や、気筒8内の燃焼圧を検出可能な図示しない圧力センサの検出値の変動等に基づいても、内燃機関1の燃焼変動
を検知することができる。なお、燃焼変動の比較対象である所定の閾値については、内燃機関1において安定的な燃焼として許容し得る燃焼状態に基づいて決定することができる。S103で肯定判定されるとS104へ進み、否定判定されるとS107へ進む。
In S103, it is determined whether or not the combustion fluctuation in the
S104では、燃焼変動が所定の閾値を超えたと判定されたときの燃料噴射条件での所定インターバルΔtの長さが、現在の内燃機関1の運転状態に対し初期燃焼期間が最小値となる所定インターバルの長さΔtminより大きいか否かが判定される。このΔtminは、仮に内燃機関1の運転状態が図4における内燃機関1の運転状態である場合、点P1に対応する所定インターバルの長さとなる。そして、S104で肯定判定されるとS105へ進み、否定判定されるとS106へ進む。
In S104, the length of the predetermined interval Δt under the fuel injection condition when it is determined that the combustion fluctuation has exceeded a predetermined threshold is the predetermined interval at which the initial combustion period becomes the minimum value with respect to the current operating state of the
S105では、所定インターバルΔtの長さを短縮補正するための補正係数が設定される。S104で肯定判定されている場合、図4に基づいて説明したように燃焼変動の抑制に効果的な燃料の噴射条件である所定インターバルΔtを短縮する余裕が存在する。そこで、S103で肯定判定され、内燃機関1において燃焼変動が所定の閾値を超えていると判定された場合には、所定インターバルΔtについて、内燃機関1の運転状態に基づいて算出される所定インターバルΔtの上記基準値(図6(c)を参照)を短縮補正するための補正係数が設定される。なお、ここで設定された短縮補正のための補正係数は、次の燃焼サイクルで行われる点火前噴射を伴う燃料噴射の際に反映される(上記S102の説明を参照のこと)。また、所定インターバルΔtの短縮補正の実行については、点火前噴射の開始時期を遅角化してもよく、又は、点火プラグ6の点火時期を進角化してもよく、更に、別法として、点火前噴射の開始時期を遅角化し且つ点火プラグ6の点火時期を進角化してもよい。S105の処理後、本燃料噴射処理は終了し、再び次の燃焼サイクルのための燃料噴射処理が開始されることになる。
In S105, a correction coefficient for shortening and correcting the length of the predetermined interval Δt is set. When an affirmative determination is made in S104, there is a margin for shortening the predetermined interval Δt, which is an effective fuel injection condition for suppressing combustion fluctuations, as described with reference to FIG. Therefore, when an affirmative determination is made in S103 and it is determined that the combustion fluctuation in the
一方で、S106では、点火前噴射量を増量補正するための補正係数が設定される。S104で否定判定されている場合、図4に基づいて説明したように燃焼変動の抑制に効果的な燃料の噴射条件である所定インターバルΔtを更に短縮する余裕は存在しない。そこで、S103で肯定判定され、内燃機関1において燃焼変動が所定の閾値を超えていると判定された場合には、点火前噴射量について、内燃機関1の運転状態に基づいて算出される点火前噴射量の上記基準値(図6(b)を参照)を増量補正するための補正係数が設定される。なお、ここで設定された増量補正のための補正係数は、次の燃焼サイクルで行われる点火前噴射を伴う燃料噴射の際に反映される(上記S102の説明を参照のこと)。S106の処理後、本燃料噴射処理は終了し、再び次の燃焼サイクルのための燃料噴射処理が開始されることになる。
On the other hand, in S106, a correction coefficient for increasing the pre-ignition injection amount is set. When a negative determination is made in S104, there is no room for further shortening the predetermined interval Δt, which is an effective fuel injection condition for suppressing combustion fluctuations, as described with reference to FIG. Therefore, when an affirmative determination is made in S103 and it is determined that the combustion fluctuation in the
次に、S103で否定判定されS107へ進んだ場合、燃焼変動が所定の閾値を超えていないと判定されたときの燃料噴射条件での点火前噴射量が、現在の内燃機関1の運転状態に対し点火前噴射量が最小値となる所定の点火前噴射量Qm1minより大きいか否かが判定される。このQm1minは、仮に内燃機関1の運転状態が図4における内燃機関1の運転状態である場合、点P2に対応する点火前噴射量である。そして、S107で肯定判定されるとS108へ進み、否定判定されるとS109へ進む。
Next, when a negative determination is made in S103 and the process proceeds to S107, the pre-ignition injection amount under the fuel injection condition when it is determined that the combustion fluctuation does not exceed the predetermined threshold is the current operating state of the
S108では、点火前噴射量を減量補正するための補正係数が設定される。S107で肯定判定されている場合、図4に基づいて説明したようにNOx生成量の増加に反映されやすい、燃料の噴射条件である点火前噴射量を更に減量する余裕が存在する。そこで、S103で否定判定され、内燃機関1において燃焼変動が所定の閾値を超えていない、すなわち、内燃機関1において安定的な燃焼を維持するにはある程度余裕があることを踏まえ、S108では点火前噴射量について、内燃機関1の運転状態に基づいて算出される点火前噴射量の上記基準値(図6(b)を参照)を減量補正するための補正係数が設定される
。なお、ここで設定された減量補正のための補正係数は、次の燃焼サイクルで行われる点火前噴射を伴う燃料噴射の際に反映される(上記S102の説明を参照のこと)。この点火前噴射量の減量補正により、内燃機関1の燃焼変動は大きくなる可能性はあるものの所定の閾値を超えないのであれば、その燃焼変動は許容されるものであり、更には、当該減量補正によりNOx生成量を抑制することが可能となる。S108の処理後、本燃料噴射処理は終了し、再び次の燃焼サイクルのための燃料噴射処理が開始されることになる。
In S108, a correction coefficient for reducing the pre-ignition injection amount is set. When an affirmative determination is made in S107, there is a margin for further reducing the pre-ignition injection amount, which is a fuel injection condition, which is easily reflected in the increase in the NOx generation amount as described with reference to FIG. Therefore, a negative determination is made in S103, and based on the fact that the combustion fluctuation does not exceed a predetermined threshold in the
S109では、所定インターバルΔtの長さを延長補正するための補正係数が設定される。S107で否定判定されている場合、図4に基づいて説明したようにNOx生成量の増加に反映されやすい、燃料の噴射条件である点火前噴射量を更に減量する余裕は存在しない。このことは、点火前噴射の減量によるNOx生成量の抑制の余地はないことを意味する。そこで、S103で否定判定され、内燃機関1において燃焼変動が所定の閾値を超えていない、すなわち、内燃機関1において安定的な燃焼を維持するにはある程度余裕があることを踏まえ、S109では所定インターバルΔtの長さについて、内燃機関1の運転状態に基づいて算出される所定インターバルΔtの長さの上記基準値(図6(c)を参照)を延長補正するための補正係数が設定される。なお、ここで設定された延長補正のための補正係数は、次の燃焼サイクルで行われる点火前噴射を伴う燃料噴射の際に反映される(上記S102の説明を参照のこと)。この所定インターバルΔtの長さの延長補正により、内燃機関1の燃焼変動は大きくなる可能性はあるものの所定の閾値を超えないのであれば、その燃焼変動は許容されるものであり、更には、その後仮に燃焼変動が許容できない状態になった場合でも、所定インターバルΔtの長さを短縮補正し速やかに燃焼変動を抑制するための余裕を当該延長補正により確保することができる。なお、所定インターバルΔtの延長補正の実行については、点火前噴射の開始時期を進角化してもよく、又は、点火プラグ6の点火時期を遅角化してもよく、更に、別法として、点火前噴射の開始時期を進角化し且つ点火プラグ6の点火時期を遅角化してもよい。S109の処理後、本燃料噴射処理は終了し、再び次の燃焼サイクルのための燃料噴射処理が開始されることになる。
In S109, a correction coefficient for extending and correcting the length of the predetermined interval Δt is set. When the negative determination is made in S107, there is no room for further reducing the pre-ignition injection amount, which is the fuel injection condition, which is easily reflected in the increase in the NOx generation amount as described with reference to FIG. This means that there is no room for suppressing the amount of NOx produced by reducing the amount of pre-ignition injection. Therefore, a negative determination is made in S103, and based on the fact that the combustion fluctuation does not exceed a predetermined threshold in the
また、S101で否定判定されS110へ進んだ場合、S110では、点火前噴射m2を伴わない燃料噴射である通常燃料噴射が行われる。この通常燃料噴射では、図3に示す吸気行程でのメイン噴射m1の燃料によって、気筒8内に均質混合気が形成され、その均質混合気が点火プラグ6によって点火、燃焼される。なお、この通常燃料噴射の噴射条件は、内燃機関1の運転状態に基づいて決定されるが、その噴射条件の決定については従来技術によるものであるから、その詳細な説明は省略する。
When a negative determination is made in S101 and the process proceeds to S110, in S110, normal fuel injection that is fuel injection without pre-ignition injection m2 is performed. In this normal fuel injection, a homogeneous mixture is formed in the cylinder 8 by the fuel of the main injection m1 in the intake stroke shown in FIG. 3, and the homogeneous mixture is ignited and burned by the spark plug 6. The injection conditions for the normal fuel injection are determined based on the operating state of the
このように本燃料噴射処理では、内燃機関1において点火前噴射を伴う燃料噴射を行う場合に、燃焼変動が所定の閾値を超えると、その燃料噴射条件に含まれる所定インターバルΔtの長さと、点火前噴射量のうち、優先的に所定インターバルΔtの長さを短縮補正することで、燃焼変動の抑制を効果的に行いながら、NOx生成量の増加幅を比較的に小さく抑えることが可能となる。すなわち、内燃機関1において、その燃焼の安定性と燃焼によって生じるNOxの抑制を好適に両立することができる。
As described above, in the present fuel injection process, when fuel injection with pre-ignition injection is performed in the
1・・・内燃機関
4・・・吸気弁
5・・・排気弁
6・・・点火プラグ
7・・・燃料噴射弁
8・・・気筒
20・・・ECU
21・・・クランクポジションセンサ
22・・・アクセル開度センサ
23・・・エアフローメータ
DESCRIPTION OF
21 ... Crank
Claims (1)
前記気筒内に均質混合気を形成するために前記筒内噴射弁により燃料噴射を行う第1噴射手段と、
前記点火プラグの点火部位近傍に所定の混合気を形成するために前記筒内噴射弁により所定の微小量の燃料噴射を行う第2噴射手段と、
前記第2噴射手段による燃料噴射の開始時期から所定時間経過したタイミングで、前記点火プラグにより前記均質混合気及び前記所定の混合気に点火する点火実行手段と、
前記点火実行手段によって点火が実行された際の、前記内燃機関における燃焼変動を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記燃焼変動に基づいて、該検出が行われた燃焼サイクルの次の燃焼サイクルにおける、前記第2噴射手段による燃料噴射の開始時期から前記点火プラグの点火時期までの期間として定義される所定インターバル、又は、前記第2噴射手段による燃料噴射量を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記燃焼変動が所定の変動閾値を超え、且つ、前記所定インターバルが所定の最小期間よりも長い場合には、前記第2噴射手段による燃料噴射の開始時期の遅角化と前記点火プラグの点火時期の進角化のうち少なくとも一方により、前記次の燃焼サイクルにおける前記所定のインターバルを短縮補正し、
前記燃焼変動が前記所定の変動閾値を超え、且つ、前記所定インターバルが前記所定の最小期間である場合には、前記次の燃焼サイクルにおける前記第2噴射手段による燃料噴射量を増量補正する、
内燃機関の制御装置。 A control device for an internal combustion engine having an ignition plug and an in-cylinder injection valve that directly injects fuel into the cylinder,
First injection means for injecting fuel with the in-cylinder injection valve to form a homogeneous mixture in the cylinder;
Second injection means for injecting a predetermined minute amount of fuel by the in-cylinder injection valve in order to form a predetermined air-fuel mixture in the vicinity of an ignition part of the spark plug;
Ignition executing means for igniting the homogeneous mixture and the predetermined mixture by the spark plug at a timing when a predetermined time has elapsed from the start timing of fuel injection by the second injection means;
Detecting means for detecting combustion fluctuations in the internal combustion engine when ignition is executed by the ignition executing means;
Based on the combustion fluctuation detected by the detection means, a period from the start timing of fuel injection by the second injection means to the ignition timing of the spark plug in the combustion cycle subsequent to the combustion cycle in which the detection is performed A control unit for controlling a predetermined interval defined as: or a fuel injection amount by the second injection unit;
With
The control means includes
When the combustion fluctuation exceeds a predetermined fluctuation threshold and the predetermined interval is longer than a predetermined minimum period, the start timing of fuel injection by the second injection means is retarded and the ignition timing of the spark plug The predetermined interval in the next combustion cycle is shortened and corrected by at least one of the advancement of
If the combustion fluctuation exceeds the predetermined fluctuation threshold and the predetermined interval is the predetermined minimum period, the fuel injection amount by the second injection means in the next combustion cycle is increased and corrected.
Control device for internal combustion engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016039360A JP2017155648A (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | Control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016039360A JP2017155648A (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | Control device for internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017155648A true JP2017155648A (en) | 2017-09-07 |
Family
ID=59809425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016039360A Pending JP2017155648A (en) | 2016-03-01 | 2016-03-01 | Control device for internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017155648A (en) |
-
2016
- 2016-03-01 JP JP2016039360A patent/JP2017155648A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5423720B2 (en) | Control method and control device for spark ignition engine | |
US8712670B2 (en) | Controller for internal combustion engine | |
JP5590243B2 (en) | Diesel engine combustion control device and control method | |
US10393048B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP5239565B2 (en) | Combustion control device for premixed compression ignition engine | |
JP2009287493A (en) | Ignition timing control device for internal combustion engine | |
CN108730053A (en) | The control device of internal combustion engine | |
CN107575329B (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4893499B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine control device and control method | |
CN101495740A (en) | Control apparatus and control method of in-cylinder injection type spark ignition internal combustion engine | |
JP6206158B2 (en) | Control system for spark ignition internal combustion engine | |
JP4089109B2 (en) | Ignition control device for internal combustion engine | |
JP4765745B2 (en) | Ignition timing control system for internal combustion engine | |
JP2009024682A (en) | Control device for spray guide type cylinder injection internal combustion engine | |
JP5459495B2 (en) | Control method and control device for spark ignition engine | |
WO2015151482A1 (en) | Injection control device for cylinder-injection-type internal combustion engine | |
JP2019210816A (en) | Control device of internal combustion engine and control method of internal combustion engine | |
JP6477619B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP4631725B2 (en) | In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller | |
US9291141B2 (en) | Control device and control method for internal combustion engine | |
JP2009102998A (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
JP5104195B2 (en) | Spark ignition internal combustion engine | |
JP2006177179A (en) | Control device for cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine | |
JP4874557B2 (en) | Control device for internal combustion engine | |
JP2017155648A (en) | Control device for internal combustion engine |