JP2008184915A - Fuel injection control device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】内燃機関の燃料噴射装置の燃焼騒音、特に、特定周波数域での特定振動強度を十分に低減させることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供する。
【解決手段】多気筒の内燃機関のクランク角信号Δθを出力するクランク角センサ19と、内燃機関1の燃料噴射弁14から燃料を噴射させる噴射制御手段A0と、各気筒との間の距離が各々異なる位置に一つ設置され、各気筒から燃焼に応じて発生する音又は振動を検出する燃焼音センサ6と、各気筒が燃焼状態にあることを検出する燃焼検出区間♯nEを気筒毎に設定する燃焼検出期間設定手段A3と、クランク角センサの出力、及び、燃焼検出区間♯nEにおける燃焼振動検出手段の検出結果に基づき、気筒毎の音又は振動を識別する識別手段A2と、識別手段A2の識別結果である振動強度指標RK♯1〜RK♯4に応じて噴射制御手段の噴射制御量を気筒毎に修正する修正手段A4と、を具備する。
【選択図】図1A fuel injection control device for an internal combustion engine capable of sufficiently reducing combustion noise of a fuel injection device for an internal combustion engine, particularly a specific vibration intensity in a specific frequency range.
A distance between each cylinder and a crank angle sensor 19 for outputting a crank angle signal Δθ of a multi-cylinder internal combustion engine, an injection control means A0 for injecting fuel from a fuel injection valve 14 of the internal combustion engine 1, and A combustion sound sensor 6 that detects noise or vibration generated from each cylinder according to combustion, and a combustion detection section #nE that detects that each cylinder is in a combustion state are provided for each cylinder. Based on the combustion detection period setting means A3 to be set, the output of the crank angle sensor, and the detection result of the combustion vibration detection means in the combustion detection section #nE, the identification means A2 for identifying the sound or vibration for each cylinder, and the identification means And correction means A4 for correcting the injection control amount of the injection control means for each cylinder in accordance with the vibration intensity indices RK # 1 to RK # 4 that are identification results of A2.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射を制御する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for controlling fuel injection of an internal combustion engine.
直噴エンジン、例えばコモンレールディーゼルエンジンの燃料噴射装置では、燃料噴射ポンプにより低圧燃料が高圧化され、その高圧燃料がコモンレールを介して各気筒に設けられた燃料噴射弁に導かれる。各燃料噴射弁は、電磁式のニードルバルブを開閉操作することで、噴射量、噴射時期、噴射回数が制御される。
ところで、近年の排気ガス規制の観点から、燃料噴射弁から噴射される燃料量が目標値となるよう、噴射量精度を一層高めることが要求されている。特に、主噴射(メイン噴射)に先駆けて行われているプレ噴射(パイロット噴射を含む)、あるいは主噴射後のアフタ噴射(ポスト噴射を含む)といった小噴射量の精度を向上することが要求されている。
In a fuel injection device of a direct injection engine, for example, a common rail diesel engine, low pressure fuel is increased in pressure by a fuel injection pump, and the high pressure fuel is guided to a fuel injection valve provided in each cylinder via a common rail. Each fuel injection valve controls the injection amount, the injection timing, and the number of injections by opening and closing an electromagnetic needle valve.
By the way, from the viewpoint of exhaust gas regulations in recent years, it is required to further improve the injection amount accuracy so that the amount of fuel injected from the fuel injection valve becomes a target value. In particular, it is required to improve the accuracy of small injection amounts such as pre-injection (including pilot injection) performed prior to main injection (main injection) or after injection (including post-injection) after main injection. ing.
例えば、メイン噴射に先立って少量の燃料を噴射するパイロット噴射モードで噴射が行われるとする。この場合、パイロット噴射による燃料の燃焼熱によってメイン噴射の燃料の着火遅れを改善でき、急峻な燃焼が抑制され、これによって内燃機関の騒音や排気中のNOxなどを抑制することができる。しかし、この場合の噴射時期や噴射量には高い精度が要求され、パイロット噴射量が適正でないと燃焼による振動騒音が大きくなり、ユーザーに不快感を与えるおそれがある。 For example, it is assumed that injection is performed in a pilot injection mode in which a small amount of fuel is injected prior to main injection. In this case, the ignition delay of the fuel of the main injection can be improved by the combustion heat of the fuel by the pilot injection, and the steep combustion can be suppressed, thereby suppressing the noise of the internal combustion engine, NOx in the exhaust, and the like. However, high accuracy is required for the injection timing and injection amount in this case, and if the pilot injection amount is not appropriate, vibration noise due to combustion increases, which may cause discomfort to the user.
ところで、従来の騒音低減技術は、オーバーオール(全周波数域)で実施することが多いが、ディーゼルエンジンの騒音をさらに低減させるためには、特定の周波数域を狙って騒音の低減を図ることが望ましい。例えば、特開2002−47975号公報(特許文献1)に開示される内燃機関の燃料噴射制御装置では、パイロット噴射とメイン噴射の間隔である両燃焼時圧力波(燃焼振動)の発生時間差(燃焼インターバル)を調整して互いの圧力波を干渉させ、特定周波数域の筒内圧(あるいは振動)を低下させ、よって騒音を低下させることが提案されている。 By the way, the conventional noise reduction technology is often implemented in the overall (all frequency range), but in order to further reduce the noise of the diesel engine, it is desirable to reduce the noise aiming at a specific frequency range. . For example, in a fuel injection control device for an internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-47975 (Patent Document 1), a difference in generation time (combustion) of pressure waves during combustion (combustion vibration) that is an interval between pilot injection and main injection is disclosed. It has been proposed to adjust the (interval) to interfere with each other's pressure waves to reduce the in-cylinder pressure (or vibration) in a specific frequency range, and thus reduce noise.
ところで、特許文献1の燃料噴射制御装置では、気筒毎のパイロット噴射とメイン噴射の発生時間差(燃焼インターバル)が演算され、各燃焼時圧力波が互に干渉するように調整する制御器が必要となる。このため、制御の複雑化を招くこととなる。さらに、この燃料噴射制御装置でフィードバック制御を実施する場合には、気筒毎にそれぞれ筒内圧センサを設けることとなり、コスト高を招き易い。
By the way, the fuel injection control device of
本発明は、上述のような問題点に着目してなされたもので、内燃機関の燃料噴射装置の燃焼騒音、特に、特定周波数域の特定振動強度を十分に低減させることができるとともに、熱効率の維持を図ることができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made paying attention to the above-described problems, and can sufficiently reduce the combustion noise of the fuel injection device of the internal combustion engine, in particular, the specific vibration intensity in the specific frequency range, and can improve the thermal efficiency. It is an object of the present invention to provide a fuel injection control device for an internal combustion engine that can be maintained.
上述の目的を達成するため、請求項1の発明は、多気筒の内燃機関のクランク角信号を出力するクランク角センサと、前記内燃機関の燃料噴射弁から燃料噴射させる噴射制御手段と、各気筒との間の距離が各々異なる位置に一つ設置され、各気筒から燃焼に応じて発生する音又は振動を検出する燃焼振動検出手段と、各気筒が燃焼状態にあることを検出する期間を気筒毎に設定する燃焼検出期間設定手段と、前記クランク角センサの出力、及び、前記燃焼検出期間設定手段により設定された各期間における前記燃焼振動検出手段の検出結果に基づき、気筒毎の前記音又は振動を識別する識別手段と、前記識別手段の識別結果に応じて前記噴射制御手段の噴射制御量を気筒毎に修正する修正手段と、を具備したことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記識別手段が、前記各期間における前記燃焼振動検出手段の検出結果を周波数解析する周波数解析手段と、前記周波数解析手段の解析結果に基づき、前記音又は振動の強度指標値を演算する強度指標値演算手段と、前記強度指標値演算手段の演算した強度指標値が所定範囲内に収まっているか否かを判定する判定手段と、を具備し、前記修正手段が、前記強度指標値を前記所定範囲内に収めるよう前記噴射制御量を気筒毎に修正することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the first aspect, the identification means performs frequency analysis on the detection result of the combustion vibration detection means in each period, and the frequency analysis. Based on the analysis result of the means, it is determined whether the intensity index value calculating means for calculating the intensity index value of the sound or vibration and whether the intensity index value calculated by the intensity index value calculating means is within a predetermined range. Determination means, and the correction means corrects the injection control amount for each cylinder so that the intensity index value falls within the predetermined range.
請求項3の発明は、請求項2記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射制御量が燃料噴射量であり、前記識別手段が、前記強度指標値を所定の強度基準値と比較する強度比較手段をさらに備え、前記修正手段が、前記強度比較手段により前記強度指標値が前記強度基準値を超えていると判断されたときは前記燃料噴射量を増やし、前記強度指標値が前記強度基準値を超えていないと判断されたときは前記燃料噴射量を減らすよう気筒毎に修正することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the second aspect, the injection control amount is a fuel injection amount, and the identifying means compares the intensity index value with a predetermined intensity reference value. Further comprising an intensity comparing means, wherein the correcting means increases the fuel injection amount when the intensity comparing means determines that the intensity index value exceeds the intensity reference value, and the intensity index value is When it is determined that the reference value is not exceeded, correction is made for each cylinder so as to reduce the fuel injection amount.
請求項4の発明は、請求項3記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記識別手段が、前記燃料噴射量を所定の噴射量基準値と比較する噴射量比較手段をさらに備え、前記修正手段が、前記噴射量比較手段により前記燃料噴射量が前記噴射量基準値を超えていると判断されたときは前記燃料噴射量を気筒毎に複数回に分割して噴射させることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the third aspect, the identification means further comprises an injection amount comparing means for comparing the fuel injection amount with a predetermined injection amount reference value, and the correction. When the fuel injection amount is determined to be greater than the injection amount reference value by the injection amount comparison means, the fuel injection amount is divided into a plurality of times for each cylinder and injected. .
請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記噴射制御手段が、メイン噴射及びこれに先立つプレ噴射を行うよう前期燃料噴射弁を制御し、前記噴射制御量が、前記プレ噴射の噴射制御量であり、前記修正手段が、前記プレ噴射の噴射制御制御量を気筒毎に修正することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a fuel injection control device for an internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, wherein the injection control means performs the main injection and the pre-injection prior to the main injection. The injection control amount is the injection control amount of the pre-injection, and the correcting means corrects the injection control control amount of the pre-injection for each cylinder.
請求項6の発明は、請求項5に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、上記噴射制御手段は、前記内燃機関の運転条件が同じ運転域では前記プレ噴射の燃料噴射量が同一となるように制御する、ことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fuel injection control device for an internal combustion engine according to the fifth aspect, the injection control means has the same fuel injection amount for the pre-injection in an operating region where the operating conditions of the internal combustion engine are the same. It is characterized by controlling as follows.
請求項1の発明は、燃焼振動検出手段を一つ設置するだけで、全気筒から伝達される音又は振動を適確に検出し、これを用いて噴射制御量を修正する。燃焼振動検出手段は一つで済むため、低コスト化を実現することができるとともに、音又は振動の低下、熱効率の維持を図ることができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to accurately detect sound or vibration transmitted from all the cylinders by merely installing one combustion vibration detecting means, and to correct the injection control amount using this. Since only one combustion vibration detection means is required, it is possible to reduce the cost, reduce the sound or vibration, and maintain the thermal efficiency.
請求項2の発明は、燃焼振動検出手段の検出結果を周波数解析して強度指標値を演算することで、気筒毎の音又は振動をより簡単に識別することができる。 According to the second aspect of the present invention, it is possible to more easily identify the sound or vibration for each cylinder by performing frequency analysis on the detection result of the combustion vibration detecting means and calculating the intensity index value.
請求項3の発明は、燃料噴射量を増減修正することで、騒音発生抑制や、燃費低減を図ることができる。
In the invention of
請求項4の発明は、噴射回数を複数回に分割することで、各分割噴射での振動騒音の発生を抑制することができる。
The invention according to
請求項5の発明は、プレ噴射の噴射制御量(燃料噴射量)を修正することで、燃焼音を一層低下できるとともに、熱効率を一層精密に維持することができる。 In the invention of claim 5, by correcting the injection control amount (fuel injection amount) of the pre-injection, the combustion noise can be further reduced and the thermal efficiency can be maintained more precisely.
請求項6の発明は、発生トルクの変動を抑制し、燃料噴射制御の安定性、簡素化を図れる。 According to the sixth aspect of the present invention, fluctuations in generated torque can be suppressed, and stability and simplification of fuel injection control can be achieved.
図1には本発明の一実施形態としての内燃機関の燃料噴射制御装置を備えたコモンレールディーゼルエンジン(以後、単にエンジン1と記す)を示した。
ここでのエンジン1は多気筒エンジンであり、シリンダヘッド2やシリンダブロック3からなるエンジン本体4に複数、ここでは4つのシリンダC♯1〜C♯4が配備されている。
図2に示すように、エンジン本体4の4つのシリンダC♯1〜C♯4はエンジン長手方向Xに互に等間隔を保って順次配備される。各シリンダC♯1〜C♯4には燃料噴射弁14がそれぞれ配備され、各燃料噴射弁14の噴射駆動によって各シリンダC♯1〜C♯4への燃料噴射が行われている。エンジン本体4であるシリンダヘッド2にはエンジン長手方向Xでのほぼ中間位置であって、4つのシリンダC♯1〜C♯4と干渉しない位置にセンサ支持部5が形成され、そこに、各気筒の燃焼騒音を燃焼振動Vbとして順次検出する燃焼振動検出手段である燃焼音センサ6が一つ取り付けられ、その検出信号(燃焼振動Vb)が後述のコントローラ7に入力されている。
FIG. 1 shows a common rail diesel engine (hereinafter simply referred to as engine 1) provided with a fuel injection control device for an internal combustion engine as an embodiment of the present invention.
The
As shown in FIG. 2, the four
本発明の要部を成すエンジンの燃料噴射制御装置はエンジン1により回転駆動され、燃料タンク8の燃料を吸い上げる低圧ポンプ9と、低圧ポンプ9の吐出油を高圧化する高圧ポンプ11と、高圧ポンプ11より吐出された高圧燃料を蓄圧するコモンレール(蓄圧配管)12と、このコモンレール12に蓄圧された高圧燃料を各シリンダC♯1〜C♯4に噴射する複数(ここでは4個)の燃料噴射弁(以下燃料噴射弁と記す)14と、高圧ポンプ11および複数個の燃料噴射弁14を制御するコントローラ7とを備えている。なお、図1中、符号15,16は低圧燃料供給管17に装着される第1、第2燃料フィルタを示す。
A fuel injection control device for an engine, which constitutes a main part of the present invention, is driven to rotate by the
低圧ポンプ9と高圧ポンプ11はポンプユニット10としてユニット化されており、エンジン1の不図示のドライブシャフトに回転伝達系を介して接続されるポンプ軸101を備える。ポンプ軸101はエンジン1と同期して回転駆動され、ポンプ軸101の回転に連動して不図示のベーン式フィードポンプ(低圧ポンプ9)や燃料圧送用の不図示のプランジャ(高圧ポンプ11)がそれぞれ駆動される。低圧ポンプ9は燃料タンク8からの燃料を不図示のポンプ内低圧室に圧送し、次いで、高圧ポンプ11が低圧燃料を高圧化して燃圧調整器18を介してコモンレール12に供給する。燃圧調整器18はコントローラ7に制御され、コモンレール12内の圧力Prが所定値となるよう燃圧調整可能である。
コモンレール12の他端にはプレッシャリミッタ21を介してリリーフ配管22が接続され、リリーフ配管22は燃料タンク8に接続されている。プレッシャリミッタ21はコモンレール圧Prが所定の限界設定圧を超えると開弁して燃料圧の過度の上昇を抑えるよう機能する。なお、高圧ポンプ11からのリーク燃料はリーク配管23を経てリリーフ配管22と合流し、燃料タンク8に戻される。
The low-
A
各シリンダC♯1〜C♯4の燃焼室に対向配備された各燃料噴射弁14はコモンレール12より分岐する複数の分岐管121にそれぞれ接続されており、各燃焼室内に高圧燃料を噴射供給する燃料噴射ノズル24と、この燃料噴射ノズル24を駆動する電磁式アクチュエータとしての励磁コイル13とを備える。燃料噴射ノズル24は、不図示の噴射孔を開閉する針弁26と、この針弁26を閉弁方向に付勢するスプリング(図示せず)、およびこれらを収容するノズル本体27とを有する。なお、各燃料噴射弁14の励磁コイル13はコントローラ7に接続されている。
Each
燃料噴射弁14は、図3(a)、(b)に示すように、メイン噴射(主噴射)Tmに先立ちプレ噴射Tpを行うよう作動する。即ち、燃料噴射弁14はその励磁コイル13にコントローラ7からの駆動信号であるプレ噴射、メイン噴射の各駆動パルスTp、Tmを所定の噴射時期tp、tmに印加されることで、これら駆動パルスTp、Tmの間隔に応じた噴射量(パルス幅相当)Qp、Qmの噴射を行うよう噴射駆動できる。なお、図3(a)、(b)中に2点鎖線で示したのは、後述の2回プレ噴射の場合の噴射モードの一例を示している。
コントローラ7は、図示しない入出力装置、制御プログラムや制御マップ等の記憶に供される記憶装置(ROM、RAM、DRAM等)、中央処理装置(CPU)、図示しないタイマカウンタ等を備える。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
The
図1に示すように、コントローラ7の不図示の入力端側には、アクセル開度θaを検出するアクセルセンサ31、吸入空気量Qaを検出するエアーフローセンサ32、クランク角信号Δθを検出するクランク角センサ19、気筒判別信号Csを検出する気筒判別センサ33、コモンレール圧Prを検出する燃圧センサ34、水温wtを検出する水温センサ35、空燃比A/Fを検出する空燃比センサ37、燃焼振動Vbを検出する燃焼振動検出手段である燃焼音センサ6、等のセンサ類が接続されている。なお、ここでのクランク角信号Δθはコントローラ7においてエンジン回転数Neの導出に用いられている。
As shown in FIG. 1, on the input end side (not shown) of the
図2に示すように、燃焼音センサ6はエンジン本体4であるシリンダヘッド2のエンジン長手方向Xでのほぼ中間位置のセンサ支持部5(図2参照)に一つ取り付けられている。なお、燃焼音センサ6のエンジン本体4上での位置および検出データについては後述する。
コントローラ7の不図示の出力端側には各シリンダC♯1〜C♯4に対設された各燃料噴射弁14と、高圧ポンプ11の燃圧調整器18、等の各種デバイス類が接続されている。
コントローラ7は周知のエンジン制御機能を発揮すると共に、本発明の特徴を成す燃料噴射制御装置Aとして機能する。
As shown in FIG. 2, one
Various devices such as the
The
即ち、図5に示すように、燃料噴射制御装置Aは噴射制御手段A0と、目標噴射量設定手段A1と、識別手段A2と、燃焼検出区間設定手段A3と、修正手段A4として機能する。
ここで、燃料噴射制御装置Aの基本的機能を目標噴射量設定手段A1が行う。目標噴射量設定手段A1はエンジン1の各気筒に対してエンジン運転情報であるアクセル開度θa、エンジン回転速度Ne、空燃比A/F、水温wt等を取り込む。更に、これら運転情報に基づき、基本燃料噴射量INJbを算出し、算出された基本燃料噴射量INJbに空燃比A/F、水温wt等の補正値QA/F、Qwtを加えて各噴射モードでの目標噴射量QFT(=INJb+QA/F+Qwt)を演算する。
次に、噴射制御手段A0は噴射制御データの入力に応じて、各シリンダC♯1〜C♯4の燃料噴射弁2が燃料噴射を行うよう制御する。
That is, as shown in FIG. 5, the fuel injection control device A functions as injection control means A0, target injection amount setting means A1, identification means A2, combustion detection interval setting means A3, and correction means A4.
Here, the basic function of the fuel injection control device A is performed by the target injection amount setting means A1. The target injection amount setting means A1 takes in the accelerator opening θa, the engine rotational speed Ne, the air-fuel ratio A / F, the water temperature wt, etc., which are engine operation information, for each cylinder of the
Next, the injection control means A0 controls the
ここでは、予め設定された運転モード、例えば、図3(a),(b)に示すように、メイン噴射(主噴射)Tmに先立ちプレ噴射Tpを行うプレ噴射モード(ここではパイロット噴射モード)に応じた噴射制御データを演算する。即ち、ここでは燃料噴射量マップ(不図示)を用い、プレ噴射、メイン噴射の駆動パルス間隔Tp、Tmと、噴射時期tp、tmと、噴射量(パルス幅相当)Qp、Qmと、コモンレール圧Pr等を目標噴射量QFTに応じて演算する。
更に、噴射制御手段A0はプレ噴射Tpの噴射量Qpが少なくともエンジン回転速度Ne及びアクセル開度(エンジン負荷)θaに基づく運転条件が同じ運転域においては同一となるように制御する。これにより、エンジン回転速度Ne及びアクセル開度(エンジン負荷)θaに基づく運転条件が同じ運転域でのプレ噴射Tpの噴射量Qpを同一値とすることで、発生トルクの変動を抑制し、燃料噴射制御の安定性、簡素化を図れる。
Here, as shown in FIGS. 3A and 3B, for example, a pre-injection mode (in this case, a pilot injection mode) in which pre-injection Tp is performed prior to main injection (main injection) Tm. The injection control data corresponding to is calculated. That is, here, a fuel injection amount map (not shown) is used, drive pulse intervals Tp and Tm for pre-injection and main injection, injection timings tp and tm, injection amounts (corresponding to pulse widths) Qp and Qm, and common rail pressure. Pr and the like are calculated according to the target injection amount QFT.
Furthermore, the injection control means A0 controls the injection amount Qp of the pre-injection Tp so that the operation conditions based on at least the engine speed Ne and the accelerator opening (engine load) θa are the same in the same operation region. As a result, the variation in the generated torque is suppressed by setting the injection amount Qp of the pre-injection Tp to the same value in the operation region where the operation conditions based on the engine rotational speed Ne and the accelerator opening (engine load) θa are the same. The stability and simplification of injection control can be achieved.
更に、噴射制御手段A0は後述する識別手段A2による振動強度指標RK♯1〜RK♯4(RK♯n)が所定振動判定値TKを上回ると判断された場合において、図4(c)に示すように、プレ噴射量の増量に加えて、2点鎖線で示す1回のプレ噴射パルスTp1の噴射時期tpを所定値Δtの遅角修正し、実線で示す1回のプレ噴射パルスTp1の噴射時期tp(←tp―Δt)に修正する。これにより、騒音発生を抑制するよう噴射制御する。
燃焼検出区間設定手段A3は、各気筒の燃焼室C(シリンダC♯1〜C♯4内の)が燃焼状態にあることを検出する期間を気筒毎に設定する。即ち、図2に示すように、ここでは、各エンジン本体4であるシリンダヘッド2のエンジン長手方向Xでのほぼ中間位置であって、各気筒との間の距離が各々異なる位置にセンサ支持部5が一つ形成され、ここに気筒から燃焼に応じて発生する音又は振動を検出する燃焼音センサ(燃焼振動検出手段)6が1つ取り付けられている。
Further, when it is determined that the vibration intensity
Combustion detection section setting means A3 sets a period for detecting that the combustion chamber C of each cylinder (in
図2に示すように、燃焼音センサ6に対して、シリンダC♯1(第1気筒)はL1、シリンダC♯2(第2気筒)はL2、シリンダC♯3(第3気筒)はL3、シリンダC♯4(第4気筒)はL4のそれぞれ異なる相対距離を保って配備されている。このため、各シリンダC♯1〜C♯4内で生じた燃焼音(燃焼振動)Vbが単一の燃焼音センサ6に到達するに要する時間には相互に差が生じることとなる。
このような点を考慮し、各気筒の燃焼検出区間♯1E〜♯4E(全筒共通記号として♯nEと記す)(図7(b)参照)のクランク角変位方向(時系列方向でもある)での設定位置(各気筒の圧縮上死点C♯1TDC〜C♯4TDCに対する位置)が各シリンダC♯1〜C♯4毎に予め調整されている。具体的には、各気筒から単一の燃焼音センサ(燃焼振動検出手段)6までの相対距離L1〜L4が気筒毎に異なることによる振動波の伝達ずれが考えられる。
As shown in FIG. 2, with respect to the
Taking these points into consideration, the crank angle displacement direction (also the time-series direction) of the combustion detection sections # 1E to # 4E of each cylinder (referred to as #nE as a common symbol for all cylinders) (see FIG. 7B) The preset positions (positions of each cylinder relative to compression top dead
そこで、振動波の伝達ずれを修正するため、図7(b)に示すように、各シリンダC♯1〜C♯4(各気筒)の圧縮上死点位置C♯1TDC〜C♯4TDCに対する燃焼検出区間♯1E〜♯4Eのずれ量δ♯1〜δ♯4が予めそれぞれ設定される。これにより、クランク角変位方向(時系列方向でもある)での燃焼検出区間♯1E〜♯4Eがずれ量δ♯1〜δ♯4の設定により修正される。これにより単一の燃焼音センサ6を用いるため相対距離L1〜L4の相違があるにもかかわらず、各シリンダC♯1〜C♯4(各気筒)の燃焼振動Vbを、クランク角変位方向(時系列方向でもある)で同一条件で適確に検出でき、抽出することができる。しかも、ここでは燃焼音センサ6を1つ用いるのみで複数位置の燃焼振動Vbを時系列上でのずれなく検出でき、装置のコスト低減を図ることもできる。
Therefore, in order to correct the transmission deviation of the vibration wave, as shown in FIG. 7B, the combustion of each
次に、識別手段A2は、クランク角センサの出力、及び、燃焼検出期間設定手段A3により設定された各期間♯nEにおける燃焼振動検出手段の検出結果に基づき、気筒毎の前記音又は振動を識別する機能を備える。ここでの識別手段A2の制御機能を区分すると、周波数解析手段a2−1と、強度指標値演算手段a2−2と、判定手段a2−3と、強度比較手段a2−4、噴射量比較手段a2−5とからなる。
周波数解析手段a2−1は、気筒毎の燃焼検出区間♯1E〜♯4Eにおける燃焼振動Vbを周波数解析する(図8(a)〜(c)参照)。ここでは、燃焼振動Vbがクランク角変位方向(時系列方向でもある)に沿ったデータとして収集された上でこれら燃焼振動データの内より燃焼検出区間♯1E〜♯4Eにおける燃焼振動を特定する。
Next, the identification means A2 identifies the sound or vibration for each cylinder based on the output of the crank angle sensor and the detection result of the combustion vibration detection means in each period #nE set by the combustion detection period setting means A3. It has a function to do. The control function of the identification unit A2 is divided into the frequency analysis unit a2-1, the intensity index value calculation unit a2-2, the determination unit a2-3, the intensity comparison unit a2-4, and the injection amount comparison unit a2. -5.
The frequency analysis means a2-1 performs frequency analysis of the combustion vibration Vb in the combustion detection sections # 1E to # 4E for each cylinder (see FIGS. 8A to 8C). Here, after the combustion vibration Vb is collected as data along the crank angle displacement direction (which is also the time series direction), the combustion vibration in the combustion detection sections # 1E to # 4E is specified from these combustion vibration data.
具体的には、エンジン1の駆動時において、図7(b)に示すように、全気筒(シリンダC♯1〜C♯4)からの燃焼振動Vbが燃焼音センサ6によって、経時的に、即ち、図7(b)に示すようなクランク角変位方向(時系列方向でもある)に沿って気筒毎に順次入力されている。
更に、燃焼振動Vbがクランク角変位方向に沿ったデータとして収集され、その上でこれら燃焼振動データの内より、燃焼検出区間設定手段A3によって予め設定された各気筒の燃焼検出区間♯1E〜♯4E(全筒共通記号として♯nEと記す)(図7(b),図8(b)参照)におけるデータを特定燃焼振動vb♯1〜vb♯4(全筒共通記号としてvb♯nと記す)(図8(b)参照)として特定し、抽出する。
更に、各気筒の特定燃焼振動vb♯1〜vb♯4(vb♯n)(図8(b)参照)をフーリエ変換による周波数解析を行って、例えば、図8(c)のような結果を得ている。
Specifically, when the
Further, the combustion vibration Vb is collected as data along the crank angle displacement direction, and the combustion detection sections # 1E to # 1 of each cylinder set in advance by the combustion detection section setting means A3 from these combustion vibration data. The data in 4E (denoted by #nE as a common symbol for all cylinders) (see FIGS. 7B and 8B) is denoted by specific combustion
Furthermore, the specific combustion
強度指標値演算手段a2−2は、周波数解析手段a2−1の解析結果、例えば、図8(c)に示すようなデータの内より、ユーザーが不快感を感じ易い周波数領域のデータとして、低高周波数域fa〜fb(特定周波数fpn)で規制される特定周波数領域Efのデータが抽出される。
これにより、気筒毎の音又は振動を識別する識別結果である強度指標値としての振動強度指標RK♯1〜RK♯4(RK♯n)(低高周波数域fa〜fb間の面積相当値として算出される)が各気筒毎に算出される。このように、ユーザーが不快感を感じ易い周波数領域が特定周波数領域Efとして設定されることで、騒音判定の確実性を確保している。
The intensity index value calculation means a2-2 is a low-frequency data in which the user is likely to feel uncomfortable from the analysis result of the frequency analysis means a2-1, for example, the data shown in FIG. Data of the specific frequency region Ef regulated by the high frequency regions fa to fb (specific frequency fpn) is extracted.
Thereby, vibration intensity
判定手段a2−3は、強度指標値演算手段a2−2の演算した振動強度指標(強度指標値)RK♯nが所定範囲内に収まっているか否かを判定する。
ここで識別手段A2は、判定手段a2−3に代えて、強度比較手段a2−4を用いても良い。
強度比較手段a2−4は、気筒毎の音又は振動を識別する識別結果である振動強度指標RK♯1〜RK♯4(RK♯n)(強度指標値)と所定の振動判定値(強度基準値)TKと比較する。即ち、強度比較手段a2−4は偏差|TK−RK♯n|を求める。
識別手段A2は、噴射量比較手段a2−5を備えても良い。この噴射量比較手段a2−5は、プレ噴射の燃料噴射量を所定の噴射量基準値と比較する。即ち、算出されたプレ噴射Tpの噴射量Qpが所定の分割判定値QL1(噴射量基準値)と比較される。この結果は後述するように、修正手段A4において、噴射量Qpが所定の分割判定値QL1を上回ると、プレ噴射の噴射回数を2回(複数回)に分割し、下回るとプレ噴射の噴射回数を1回に設定するようにしている。
The determination unit a2-3 determines whether or not the vibration intensity index (intensity index value) RK # n calculated by the intensity index value calculation unit a2-2 is within a predetermined range.
Here, the identification means A2 may use intensity comparison means a2-4 instead of the determination means a2-3.
The intensity comparison means a2-4 is a vibration intensity
The identification unit A2 may include an injection amount comparison unit a2-5. This injection amount comparison means a2-5 compares the fuel injection amount of the pre-injection with a predetermined injection amount reference value. That is, the calculated injection amount Qp of the pre-injection Tp is compared with a predetermined division determination value QL1 (injection amount reference value). As will be described later, in the correction means A4, when the injection amount Qp exceeds a predetermined division determination value QL1, the number of pre-injections is divided into two (a plurality of times), and when the number is less than the number of pre-injections. Is set to once.
次に、修正手段A4は、振動強度指標RK♯1〜RK♯4(RK♯n)を所定範囲内(振動判定値TK内)に収めるよう噴射制御量、ここでは、プレ噴射制御量を気筒毎に修正する。即ち、修正手段A4は、強度比較手段a2−4が求めた偏差|TK−RK♯n|を用い、強度指標値RK♯nが振動判定値(強度基準値)TKを超えていると判断されたときはプレ噴射Tpの噴射量Qpを増量修正し、強度指標値RK♯nが強度基準値TKを超えていないと判断されたときはプレ噴射Tpの噴射量Qpを減らすよう修正する。具体的には、偏差|TK−RK♯n|が、所定値β(検出誤差を考慮しあらかじめ設定される正の数)を上回ると、燃焼騒音Vbがユーザーが不快感を感じるレベルであると判定し、プレ噴射Tpの噴射量Qpを所定の増量値+δqだけ増量修正(Qp+δq)し、下回ると所定の減量値−δqだけ減量修正(Qp−δq)している。なお、図4(a)に示すように、ここでの減量値−δqは、プレ噴射の噴射パルス幅Tpを所定比率、例えば2割減である0.8・Tpとし、噴射量を0.8・Qpに修正し、騒音発生を抑制するよう設定している。
Next, the correction means A4 sets the injection control amount, in this case, the pre-injection control amount to the cylinder so that the vibration intensity
更に、修正手段A4は、噴射量Qpが所定の分割判定値QL1(噴射量基準値)を上回ると、プレ噴射の噴射回数を2回(複数回)に分割し、下回るとプレ噴射の噴射回数を1回に設定するようにしている。
ここで、上回ると判定された場合において、図4(b)に示すように、プレ噴射Tpの噴射回数を、2回(例えばTp1+Tp2)に分割し、これら両プレ噴射Tp1+Tp2の燃焼が相互に干渉しない程度の間隔を確保できる所定噴射時期tp1、tp2を設定する。なお、この際の各プレ噴射量は同一値である1/2・Qpが2回行われ(図3の2点鎖線参照)、プレ噴射の総噴射量Qpは1回の場合とほぼ同量に設定される。これによって、音又は振動による騒音発生を抑制すると共に、適正なプレ噴射モードの噴射制御を保持するようにし、主噴射における燃焼を早め、最良熱効率の維持を図ることができる。
Further, the correcting means A4 divides the number of pre-injections into two times (a plurality of times) when the injection amount Qp exceeds a predetermined division determination value QL1 (injection amount reference value), and the number of pre-injections when below the predetermined amount. Is set to once.
Here, when it is determined that it exceeds, as shown in FIG. 4 (b), the number of injections of the pre-injection Tp is divided into two times (for example, Tp1 + Tp2), and the combustion of these two pre-injections Tp1 + Tp2 interferes with each other Predetermined injection timings tp1 and tp2 that can ensure an interval that does not occur are set. Each pre-injection amount at this time is the same value of 1/2 · Qp twice (refer to the two-dot chain line in FIG. 3), and the total pre-injection amount Qp is almost the same as that in the single injection. Set to As a result, generation of noise due to sound or vibration can be suppressed and injection control in an appropriate pre-injection mode can be maintained, combustion in main injection can be accelerated, and the best thermal efficiency can be maintained.
次に、図1のコントローラ7の各制御処理を、図9、図10の燃料噴射制御ルーチン、プレ噴射修正処理ルーチンに沿って説明する。なお、各ルーチンはコントローラ7内のCPUにより所定の時間周期で実施される。例えば4気筒の各燃料噴射弁14のプレ噴射量Qp、メイン噴射量Qmの演算を、前回サイクルでの4気筒の各燃料噴射弁14の噴射終了後に開始しても良いし、また、今回サイクルで4気筒それぞれの直前噴射気筒の噴射終了直後に開始しても良い。
Next, each control process of the
先ず、ステップs1では、エンジン回転速度Ne、アクセル開度θa、エンジン冷却水温wt、吸入空気量Qa、等のエンジンパラメータを取り込む。ステップs2では、エンジン1の各駆動時のデータ(エンジンパラメータ)をベースに、基本燃料噴射量INJbを不図示の基本燃料噴射量マップにより求め、空燃比A/F、水温wt等の補正値QA/F、Qwtを加えて目標噴射量QFT(=INJb+QA/F+Qwt)を算出する。
First, in step s1, engine parameters such as the engine rotation speed Ne, the accelerator opening θa, the engine cooling water temperature wt, the intake air amount Qa, and the like are captured. In step s2, the basic fuel injection amount INJb is obtained from a basic fuel injection amount map (not shown) based on data (engine parameters) at the time of driving of the
ステップs3では、目標噴射量QFTとエンジン回転速度Neとよりプレ噴射量Qpを求める。ここでは予め実験等により測定して作成した特性マップ(図6参照)または演算式に基づいてプレ噴射量Qpを算出する。さらに、ここでは目標噴射量QFTからプレ噴射量Qpを減算して、メイン噴射量(主噴射)Qmを算出する。
ステップs4では、エンジンパラメータをベースにメイン噴射の噴射時期tmを算出する。具体的には、目標噴射量QFTとエンジン回転数Neとメイン噴射の噴射時期tmとの関係を予め実験等により測定して作成した特性マップまたは演算式に基づいて算出する。ステップs5では、プレ噴射時期tpを求める。ここでは、エンジン回転数Neの増加に応じてメイン噴射の噴射時期tmに対するプレ噴射時期tpが徐々に狭まるよう、予め作製されている所定のマップ(不図示)によって求める。
In step s3, a pre-injection amount Qp is obtained from the target injection amount QFT and the engine speed Ne. Here, the pre-injection amount Qp is calculated on the basis of a characteristic map (see FIG. 6) or an arithmetic expression created by measurement in advance. Further, here, the main injection amount (main injection) Qm is calculated by subtracting the pre-injection amount Qp from the target injection amount QFT.
In step s4, the injection timing tm of the main injection is calculated based on the engine parameter. Specifically, the relationship between the target injection amount QFT, the engine speed Ne, and the injection timing tm of the main injection is calculated based on a characteristic map or an arithmetic expression created by measuring in advance through experiments or the like. In step s5, the pre-injection timing tp is obtained. Here, the pre-injection timing tp with respect to the injection timing tm of the main injection is determined by a predetermined map (not shown) prepared in advance so as to gradually narrow as the engine speed Ne increases.
次に、ステップs6では、この時点でのクランク角Δθ情報を取り込み、次いで、ステップs7では燃焼音センサ6から燃焼振動Vbを取り込み、これらデータを経時的に順次格納保持する。
更に、ステップs8に達すると、図7(b)に示すような、現在までの燃焼振動Vbデータより、各演算周期中の時点で圧縮上死点位置C♯1TDC〜C♯4TDCに達する、即ち、燃焼行程に達している気筒を気筒判別信号Csに基づいて求め、判別気筒の燃焼検出区間♯1E〜♯4E(♯nE)を特定する。この際、燃焼行程に達している気筒のクランク角変位方向上での燃焼検出区間♯1E〜♯4Eをずれ量δ♯1〜δ♯を加味して設定する。
Next, in step s6, the crank angle Δθ information at this time is captured, and then in step s7, the combustion vibration Vb is captured from the
Further, when step s8 is reached, the compression top dead center positions C # 1TDC to C # 4TDC are reached at the time points in each calculation cycle from the combustion vibration Vb data up to the present as shown in FIG. The cylinder that has reached the combustion stroke is obtained based on the cylinder discrimination signal Cs, and the combustion detection sections # 1E to # 4E (#nE) of the discrimination cylinder are specified. At this time, the combustion detection sections # 1E to # 4E in the crank angle displacement direction of the cylinder that has reached the combustion stroke are set in consideration of the shift amounts
そして、ステップs9に進み、判別した気筒の燃焼検出区間♯nEにおける、特定燃焼振動vb♯1〜vb♯4(vb♯n)を算出する(図7(b)、図8(a)参照)。例えば、図7(b)中で第3シリンダ(第3気筒)C♯3の場合であると、ずれ量δ♯3よりの燃焼検出区間♯3Eにおける燃焼振動Vbが取り込まれ、その時点ta(図7(b)参照)で第3シリンダ(第3気筒)C♯3の特定燃焼振動vb♯3を算出する(図8(b)参照)。
Then, the process proceeds to step s9, and the specific combustion
この後、ステップs10に進み、特定された特定燃焼振動データ(例えばvb♯3)をフーリエ変換による周波数解析を行い、周波数軸線上における各周波数の変位量線図が得られる。この内の特定周波数領域Ef、即ち、図8(c)に示すような、ユーザーが不快感を感じ易い周波数領域としての低高周波数域fa〜fb(特定周波数fpn)の特定周波数領域Efのデータが抽出される。更に、ここでは、特定周波数領域Efのデータである周波数変位量線図の低高周波数域fa〜fb(特定周波数fpn)に囲まれる面積相当値が振動強度指標RK♯n、例えば、図7(a)中で第3シリンダ(第3気筒)C♯3の場合であれば、振動強度指標RK♯3が演算される。
Thereafter, the process proceeds to step s10, where the specified specific combustion vibration data (for example, vb # 3) is subjected to frequency analysis by Fourier transform, and a displacement amount diagram of each frequency on the frequency axis is obtained. Of these, the data of the specific frequency region Ef in the low and high frequency regions fa to fb (specific frequency fpn) as the frequency region where the user is likely to feel uncomfortable as shown in FIG. 8C. Is extracted. Further, here, the area equivalent value surrounded by the low and high frequency regions fa to fb (specific frequency fpn) of the frequency displacement amount diagram which is the data of the specific frequency region Ef is the vibration intensity index RK # n, for example, FIG. In the case of the third cylinder (third cylinder)
次いで、ステップs11に達すると、ここでは、予め作成しておいた、エンジン回転速度Ne、負荷であるアクセル開度θaに対応した振動判定値(強度基準値)TKを不図示の演算マップより読み取る。なお、振動判定値である強度基準値TKは、燃焼騒音Vbがユーザーが不快感を感じるレベルの一定値として予め設定される。
次いで、ステップs12に達するとプレ噴射修正処理に入る。このプレ噴射修正処理は図10のプレ噴射修正処理ルーチンで処理される。
Next, when step s11 is reached, here, a vibration determination value (intensity reference value) TK corresponding to the engine rotational speed Ne and the accelerator opening θa that is a load is read from a calculation map (not shown). . The intensity reference value TK that is a vibration determination value is set in advance as a constant value at which the combustion noise Vb feels uncomfortable for the user.
Next, when step s12 is reached, the pre-injection correction process is entered. This pre-injection correction process is performed by the pre-injection correction process routine of FIG.
ここでのステップa1では所定の振動判定値TKに対する現在の振動強度指標RK♯n(特定振動強度)の偏差の絶対値|TK−RK♯n|が演算され、その偏差が所定値βを上回るか否かが判断される。ここで、偏差が所定値β未満では燃焼騒音Vbが比較的低く、ユーザーが不快感を感じるレベルでないと、図9の燃料噴射制御ルーチンのステップs13に戻る。ステップs13では、その時点で上述のステップs3、s4で設定されているプレ噴射量Qp、メイン噴射量(主噴射)Qm相当のプレ噴射量パルスTp、メイン噴射パルスTmと、プレ噴射時期tp、メイン噴射時期tmを各燃料噴射弁14毎に、噴射ドライバー28にセットし、この回の制御を終了させる。
In step a1, the absolute value | TK−RK # n | of the deviation of the current vibration intensity index RK # n (specific vibration intensity) with respect to the predetermined vibration determination value TK is calculated, and the deviation exceeds the predetermined value β. It is determined whether or not. Here, if the deviation is less than the predetermined value β, the combustion noise Vb is relatively low, and if it is not at a level at which the user feels uncomfortable, the process returns to step s13 of the fuel injection control routine of FIG. In step s13, the pre-injection amount Qp, the main injection amount (main injection) Qm corresponding to the pre-injection amount Tp, the main injection pulse Tm, the pre-injection timing tp set in the above-described steps s3 and s4, The main injection timing tm is set in the injection driver 28 for each
図10のプレ噴射修正処理ルーチンでの、ステップa1において、偏差が所定値βを上回ると燃焼騒音Vbがユーザーが不快感を感じるレベルであると、これを低減させる処理のためステップa2に進む。ここでは、所定の振動判定値TKに対する現在の振動強度指標RK♯n(特定振動強度)が小さいと見做し、ステップa3に進む。ここではプレ噴射により燃焼騒音Vbのレベルを下げる必要性がないことより、プレ噴射量Qpを一定量δq低減補正し、即ち、プレ噴射量(プレ噴射量)Qp(←Qp―δq)に修正し、燃費低減を図る。その上で、図9の燃料噴射制御ルーチンのステップs13に進み、その時点でステップa3で修正された後のプレ噴射量Qpと上述のステップs3、s4で設定されているメイン噴射量(主噴射)Qm相当の噴射量パルスTp、Tmと、噴射時期tp、tmを各燃料噴射弁14毎に、噴射ドライバー28にセットし、この回の制御を終了させる。
In step a1 in the pre-injection correction processing routine of FIG. 10, when the deviation exceeds the predetermined value β, if the combustion noise Vb is at a level where the user feels uncomfortable, the process proceeds to step a2 for processing to reduce this. Here, it is assumed that the current vibration intensity index RK # n (specific vibration intensity) with respect to the predetermined vibration determination value TK is small, and the process proceeds to step a3. Here, since there is no need to lower the level of the combustion noise Vb by pre-injection, the pre-injection amount Qp is corrected by a fixed amount δq, that is, corrected to a pre-injection amount (pre-injection amount) Qp (← Qp−δq). To reduce fuel consumption. Then, the process proceeds to step s13 of the fuel injection control routine of FIG. 9, and the pre-injection amount Qp corrected at step a3 at that time and the main injection amount (main injection) set in steps s3 and s4 described above. ) The injection amount pulses Tp and Tm corresponding to Qm and the injection timings tp and tm are set in the injection driver 28 for each
再度ステップa2に戻り、ここで、所定の振動判定値TKに対する現在の振動強度指標RK♯n(特定振動強度)が大きい(例えば図7(a)、(b)の第2シリンダC♯2の場合)、即ち、燃焼騒音Vbがユーザーが不快感を感じるレベルである場合、ステップa4に進む。
ここでは、プレ噴射量Qpを一定量δq増量補正し、即ち、修正後のプレ噴射量Qp(←Qp+δq)に設定する。さらに、ステップa5に達すると、ここではステップa4で修正済みのプレ噴射量Qpが、所定の分割判定値QL1と比較される。即ち、単発でのプレ噴射量Qpが比較的大きく、通常はユーザーが不快感を感じる騒音レベルであることを判断する分割判定値QL1を修正済みのプレ噴射量Qpが上回るか否か判断する。
ここで、プレ噴射量Qpが分割判定値QL1を上回るとステップa6に、そうではないと、ステップa7に進む。
Returning to step a2 again, the current vibration intensity index RK # n (specific vibration intensity) with respect to the predetermined vibration determination value TK is large (for example, the second
Here, the pre-injection amount Qp is corrected by a fixed amount δq, that is, set to the corrected pre-injection amount Qp (← Qp + δq). Further, when reaching step a5, here, the pre-injection amount Qp corrected in step a4 is compared with a predetermined division determination value QL1. That is, it is determined whether or not the corrected pre-injection amount Qp exceeds the division determination value QL1 for determining that the single pre-injection amount Qp is relatively large and is usually a noise level at which the user feels uncomfortable.
Here, if the pre-injection amount Qp exceeds the division determination value QL1, the process proceeds to step a6, and if not, the process proceeds to step a7.
ステップa6ではプレ噴射量Qpが分割判定値QL1を上回ることより、プレ噴射量Qpの噴射回数を2回に分割する。ここでは同一噴射である各プレ噴射量1/2・Qp相当の各プレ噴射パルスTp1、Tp2(=Tp1)を設定し、しかも、各プレ噴射パルスTp1、Tp2の燃焼が相互に干渉しない程度の間隔を確保できる所定噴射時期tp1、tp2を図4(b)に示すように設定する。
その上で、図9の燃料噴射制御ルーチンのステップs13に進み、その時点でステップa6で修正された後の2回のプレ噴射量1/2・Qp相当のプレ噴射パルスTp1、Tp2と、上述のステップs3、s4で設定されているメイン噴射量(主噴射)Qm相当の噴射パルスTmと、プレ噴射時期tp1、tp2及びメイン噴射時期tmを燃料噴射弁14の噴射ドライバー28にセットし、この回の制御を終了させる。
In step a6, since the pre-injection amount Qp exceeds the division determination value QL1, the number of injections of the pre-injection amount Qp is divided into two. Here, each pre-injection pulse Tp1, Tp2 (= Tp1) corresponding to each
Then, the process proceeds to step s13 of the fuel injection control routine of FIG. 9, at which time the pre-injection pulses Tp1 and Tp2 corresponding to the two pre-injection amounts 1/2 · Qp after being corrected in step a6, and the above-mentioned The injection pulse Tm corresponding to the main injection amount (main injection) Qm set in steps s3 and s4, the pre-injection timings tp1, tp2, and the main injection timing tm are set in the injection driver 28 of the
一方、ステップa5よりステップa7に達すると、プレ噴射量Qpが分割判定値QL1以下であり、プレ噴射量Qpの噴射回数を分割することなく、ステップs13に進む。ここではステップa4で増量修正された、プレ噴射量Qp(←Qp+δq)相当のプレ噴射パルスTpと、上述のステップs3、s4で設定されているメイン噴射量(主噴射)Qm相当の噴射パルスTmと、プレ噴射時期tp及びメイン噴射時期tmを燃料噴射弁14の噴射ドライバー28にセットし、この回の制御を終了させる。
On the other hand, when reaching step a7 from step a5, the pre-injection amount Qp is equal to or less than the division determination value QL1, and the process proceeds to step s13 without dividing the number of injections of the pre-injection amount Qp. Here, the pre-injection pulse Tp corresponding to the pre-injection amount Qp (← Qp + δq), which has been increased in step a4, and the injection pulse Tm corresponding to the main injection amount (main injection) Qm set in steps s3 and s4 described above. Then, the pre-injection timing tp and the main injection timing tm are set in the injection driver 28 of the
この後、ステップs13でセットされた燃料噴射弁14の噴射ドライバー28は、クランク角のカウント処理の後の適時に達すると、プレ噴射Tp及びメイン噴射Tm作動し、1回プレ噴射モードでは、図3(b)中に実線で示すように、2回プレ噴射モードでは、図3(b)中に2点鎖線で示すように噴射駆動する。これにより、いずれの場合も、プレ噴射修正処理(ステップs12以降の騒音低減処理)されるので、これにより燃焼騒音Vbでユーザーが不快感を受けることがない状態で適性に噴射駆動できる。しかも、メイン噴射(主噴射)Tmにおける燃焼を早め、最良熱効率の維持を図ることができる。
Thereafter, when the injection driver 28 of the
このように、図1の内燃機関の噴射制御装置では、特定周波数領域Efでの振動強度指標RK♯n(特定振動強度)が所定の振動判定値(強度基準値)TKを上回るか否かステップa2の処理に基づき適確に検出でき、これに基づき、選択的に使用されるステップa6、a7の各処理で、各気筒の燃焼騒音である燃焼振動Vbがユーザーに対して不快感を与える騒音レベルを上回ることがないように噴射制御できる。しかも、メイン噴射(主噴射)Tmにおける燃焼を早め、最良熱効率の維持を図ることができる。 As described above, in the injection control apparatus for the internal combustion engine of FIG. 1, whether or not the vibration intensity index RK # n (specific vibration intensity) in the specific frequency region Ef exceeds the predetermined vibration determination value (intensity reference value) TK is determined. Noise that can be accurately detected based on the processing of a2, and in which the combustion vibration Vb that is the combustion noise of each cylinder makes the user feel uncomfortable in each processing of steps a6 and a7 that is selectively used based on this Injection control can be performed so as not to exceed the level. In addition, the combustion in the main injection (main injection) Tm can be accelerated and the best thermal efficiency can be maintained.
ここでは燃焼振動検出手段である燃焼音センサ6を一つ用いるのみで、4つのシリンダC♯1〜C♯4(全気筒)から順次伝達される燃焼音を燃焼振動Vbとして検出するので、装置のコスト低減を確実に図れる。しかも、燃焼音センサ(燃焼振動検出手段)6と各気筒との間の相対距離L1〜L4の相違に応じてクランク角変位方向上での燃焼検出区間♯1E〜♯4Eの位置を修正するので、各気筒の低高周波数域fa〜fb(特定周波数fpn)で特定される特定周波数領域Efでの特定振動強度としての振動強度指標RK♯1〜RK♯4を適確に検出できる。
Here, only one
更に、プレ噴射修正処理ルーチンでのステップa5、a6の処理により、プレ噴射Tpの噴射量Qpが大きい場合にはプレ噴射を複数回に分割Tp1,Tp2して行うことで、単発のプレ噴射量Qpが過度に大きいことによる騒音発生を抑制することができる。
更に、ステップa6の処理により、エンジン回転速度Ne及び負荷θaに基づく運転条件が同じ運転域での2回分割のプレ噴射量1/2・Qpの場合、各プレ噴射パルスTp1、Tp2(=Tp1)を同一値とすることで、発生トルクの変動を抑制し、燃料噴射制御の安定性、簡素化を図れる。
Furthermore, when the injection amount Qp of the pre-injection Tp is large by the processing of steps a5 and a6 in the pre-injection correction processing routine, the pre-injection is performed by dividing the injection into a plurality of times Tp1 and Tp2, so that the single pre-injection amount Noise generation due to excessively high Qp can be suppressed.
Further, by the processing of step a6, when the operating conditions based on the engine rotational speed Ne and the load θa are the pre-injection amount ½ · Qp divided twice in the same operating region, the pre-injection pulses Tp1, Tp2 (= Tp1 ) To the same value, fluctuations in generated torque can be suppressed, and stability and simplification of fuel injection control can be achieved.
1 エンジン
5 センサ支持部
6 燃焼音センサ(燃焼振動検出手段)
7 コントローラ(噴射制御手段)
12 コモンレール
14 燃料噴射弁
19 クランク角センサ
31 アクセル開度センサ
33 気筒判別センサ
35 水温センサ
37 空燃比センサ
a2−1 周波数解析手段
a2−2 強度指標値演算手段
a2−3 判定手段
a2−4 強度比較手段
a2−5 噴射量比較手段
fpn 特定周波数
vb♯1〜vb♯4 特定燃焼振動
|TK−RK♯n| 偏差
A 燃料噴射制御装置
A0 噴射制御手段
A1 目標噴射量設定手段
A2 識別手段
A3 燃焼検出区間設定手段
A4 修正手段
C♯1〜C♯4 シリンダ
Ef(fa〜fb) 特定周波数領域
L1〜L4 相対距離
Qp プレ噴射量
Qm メイン噴射量(主噴射量)
QFT 目標噴射量
RK♯1〜RK♯4 振動強度指標(識別結果)
Vb 燃焼振動
TK 振動判定値(強度基準値)
QL1 分割判定値(噴射量基準値)
♯1E〜♯4E 燃焼検出区間
DESCRIPTION OF
7 Controller (Injection control means)
DESCRIPTION OF
QFT target injection
Vb Combustion vibration TK Vibration judgment value (strength reference value)
QL1 split judgment value (injection amount reference value)
# 1E to # 4E Combustion detection section
Claims (6)
前記内燃機関の燃料噴射弁から燃料を噴射させる噴射制御手段と、
各気筒との間の距離が各々異なる位置に一つ設置され、各気筒から燃焼に応じて発生する音又は振動を検出する燃焼振動検出手段と、
各気筒が燃焼状態にあることを検出する期間を気筒毎に設定する燃焼検出期間設定手段と、
前記クランク角センサの出力、及び、前記燃焼検出期間設定手段により設定された各期間における前記燃焼振動検出手段の検出結果に基づき、気筒毎の前記音又は振動を識別する識別手段と、
前記識別手段の識別結果に応じて前記噴射制御手段の噴射制御量を気筒毎に修正する修正手段と、
を具備したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 A crank angle sensor that outputs a crank angle signal of a multi-cylinder internal combustion engine;
Injection control means for injecting fuel from the fuel injection valve of the internal combustion engine;
Combustion vibration detection means for detecting sound or vibration generated according to combustion from each cylinder, one set at different positions between each cylinder,
Combustion detection period setting means for setting, for each cylinder, a period for detecting that each cylinder is in a combustion state;
Identification means for identifying the sound or vibration for each cylinder based on the output of the crank angle sensor and the detection result of the combustion vibration detection means in each period set by the combustion detection period setting means;
Correction means for correcting the injection control amount of the injection control means for each cylinder according to the identification result of the identification means;
A fuel injection control device for an internal combustion engine.
前記識別手段が、
前記各期間における前記燃焼振動検出手段の検出結果を周波数解析する周波数解析手段と、
前記周波数解析手段の解析結果に基づき、前記音又は振動の強度指標値を演算する強度指標値演算手段と、
前記強度指標値演算手段の演算した強度指標値が所定範囲内に収まっているか否かを判定する判定手段と、
を具備し、
前記修正手段が、前記強度指標値を前記所定範囲内に収めるよう前記噴射制御量を気筒毎に修正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1,
The identification means is
Frequency analysis means for frequency analysis of the detection result of the combustion vibration detection means in each period;
Based on the analysis result of the frequency analysis means, intensity index value calculation means for calculating the intensity index value of the sound or vibration,
Determining means for determining whether or not the intensity index value calculated by the intensity index value calculating means is within a predetermined range;
Comprising
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the correction means corrects the injection control amount for each cylinder so that the intensity index value falls within the predetermined range.
前記噴射制御量が燃料噴射量であり、
前記識別手段が、前記強度指標値を所定の強度基準値と比較する強度比較手段をさらに備え、
前記修正手段が、前記強度比較手段により前記強度指標値が前記強度基準値を超えていると判断されたときは前記燃料噴射量を増やし、前記強度指標値が前記強度基準値を超えていないと判断されたときは前記燃料噴射量を減らすよう気筒毎に修正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 2,
The injection control amount is a fuel injection amount;
The identification means further comprises intensity comparison means for comparing the intensity index value with a predetermined intensity reference value;
The correction means increases the fuel injection amount when the intensity comparison means determines that the intensity index value exceeds the intensity reference value, and the intensity index value does not exceed the intensity reference value. When judged, the fuel injection control device for an internal combustion engine is modified for each cylinder so as to reduce the fuel injection amount.
前記識別手段が、前記燃料噴射量を所定の噴射量基準値と比較する噴射量比較手段をさらに備え、
前記修正手段が、前記噴射量比較手段により前記燃料噴射量が前記噴射量基準値を超えていると判断されたときは前記燃料噴射量を気筒毎に複数回に分割して噴射させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 3,
The identifying means further comprises an injection amount comparing means for comparing the fuel injection amount with a predetermined injection amount reference value;
When the fuel injection amount is determined by the injection amount comparison unit to exceed the injection amount reference value, the correcting unit divides the fuel injection amount into a plurality of times for each cylinder and injects the fuel. A fuel injection control device for an internal combustion engine.
前記噴射制御手段が、メイン噴射及びこれに先立つプレ噴射を行うよう前期燃料噴射弁を制御し、
前記噴射制御量が、前記プレ噴射の噴射制御量であり、
前記修正手段が、前記プレ噴射の噴射制御制御量を気筒毎に修正することを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
The injection control means controls the fuel injection valve in the previous period so as to perform main injection and pre-injection preceding this,
The injection control amount is an injection control amount of the pre-injection,
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the correction means corrects the injection control control amount of the pre-injection for each cylinder.
上記噴射制御手段は、前記内燃機関の運転条件が同じ運転域では前記プレ噴射の燃料噴射量が同一となるように制御する、ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。 The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 5,
The fuel injection control device for an internal combustion engine, wherein the injection control means controls the fuel injection amount of the pre-injection to be the same in an operating region where the operating conditions of the internal combustion engine are the same.
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