JP2019019748A - Fuel specific gravity detector for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料の比重を正確に検出できる内燃機関の燃料比重検出装置を提供する。【解決手段】燃料比重検出装置は、要求される質量の燃料を各気筒に設けられたインジェクタから各燃焼室内に噴射する内燃機関に適用される。燃料比重検出装置は、要求される質量と燃料の比重とに基づいてインジェクタから噴射する燃料の体積を設定するとともに、燃料圧力の変動から実際に噴射された燃料の体積を算出し、その算出結果をフィードバックして設定した体積の燃料を噴射するように燃料の噴射時間を設定する噴射制御部を備える。燃料比重検出装置は、燃料カット中に規定体積の燃料を噴射する検出用燃料噴射を実行し、検出用燃料噴射に伴う機関回転速度の変動量から燃料の比重を検出する燃料比重検出部を備える。噴射制御部は、検出用燃料噴射において、上死点ＴＤＣよりも進角側から噴射を開始して上死点ＴＤＣよりも遅角側に至るまで燃料を噴射する。【選択図】図４PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel specific gravity detecting device for an internal combustion engine capable of accurately detecting the specific gravity of fuel. A fuel specific gravity detector is applied to an internal combustion engine that injects a required mass of fuel into each combustion chamber from an injector provided in each cylinder. The fuel specific gravity detector sets the volume of fuel injected from the injector based on the required mass and the specific gravity of the fuel, and calculates the volume of the fuel actually injected from the fluctuation of the fuel pressure, and the calculation result. It is provided with an injection control unit that sets the fuel injection time so as to inject the fuel of the set volume by feeding back. The fuel specific gravity detection device includes a fuel specific gravity detection unit that executes detection fuel injection that injects a specified volume of fuel during fuel cut and detects the specific gravity of the fuel from the fluctuation amount of the engine rotation speed accompanying the detection fuel injection. .. In the detection fuel injection, the injection control unit starts the injection from the advance angle side of the top dead center TDC and injects the fuel to the retard side of the top dead center TDC. [Selection diagram] Fig. 4
Description
本発明は、燃料性状として燃料の比重を検出する内燃機関の燃料比重検出装置に関する。 The present invention relates to a fuel specific gravity detection device for an internal combustion engine that detects the specific gravity of fuel as a fuel property.
特許文献１には、燃料カット中に微少燃料噴射を実行し、当該噴射に伴う機関回転速度の変動量から燃料のセタン価を推定する燃料性状推定装置が開示されている。
また、燃料の性状としてセタン価と比重とが相関していると仮定して、セタン価に基づいた比重の推定が行われることがある。
Patent Document 1 discloses a fuel property estimation device that executes minute fuel injection during fuel cut and estimates the cetane number of fuel from the amount of fluctuation in engine rotation speed associated with the injection.
Further, assuming that the cetane number and the specific gravity are correlated as the properties of the fuel, the specific gravity may be estimated based on the cetane number.
市場に流通しているディーゼルエンジン用の燃料には、例えば潤滑性向上剤、セタン価向上剤等の添加剤が含まれていることがある。こうした添加剤が加えられていることに限らず、燃料の比重は、各燃料が含有する鎖状の炭化水素と環状の炭化水素との比率に応じても各燃料でそれぞれ異なる。すなわち、セタン価が同一の燃料同士であっても比重がそれぞれ異なっていたり、比重が同一の燃料同士であってもセタン価がそれぞれ異なっていたりする場合がある。したがって、ディーゼルエンジン用の燃料のセタン価と比重とに相関があるとは必ずしも云えない場合があり、セタン価に基づいて推定した比重は、実際の燃料の比重からずれている虞がある。こうした事情によって、セタン価に基づいて推定した比重を用いて要求燃料噴射量（質量）を満たすように噴射制御を実行した場合、噴射される燃料の質量は、推定した比重と実際の比重とのずれに伴って要求燃料噴射量から乖離する虞がある。 Fuels for diesel engines distributed in the market may contain additives such as lubricity improvers and cetane number improvers. The specific gravity of the fuel is not limited to the addition of such additives, and the specific gravity of each fuel varies depending on the ratio of chain hydrocarbons and cyclic hydrocarbons contained in each fuel. That is, even if the fuels have the same cetane number, the specific gravity may be different, and even if the fuels have the same specific gravity, the cetane numbers may be different. Therefore, it may not always be said that there is a correlation between the cetane number and the specific gravity of the fuel for diesel engines, and the specific gravity estimated based on the cetane number may deviate from the actual specific gravity of the fuel. Under these circumstances, when the injection control is executed so as to satisfy the required fuel injection amount (mass) using the specific gravity estimated based on the cetane number, the mass of the injected fuel is the difference between the estimated specific gravity and the actual specific gravity. There is a risk of deviating from the required fuel injection amount with the deviation.
上記課題を解決するための内燃機関の燃料比重検出装置は、要求される質量の燃料を各気筒に設けられたインジェクタから各燃焼室内に噴射する内燃機関に適用され、燃料噴射中における前記インジェクタ内の燃料圧力を検出する燃圧検出部と、燃料噴射に伴う機関回転速度の変動量を算出する回転検出部と、前記要求される質量と燃料の比重とに基づいて前記インジェクタから噴射する燃料の体積を設定するとともに、前記燃料圧力の変動から実際に噴射された燃料の体積を算出し、その算出結果をフィードバックして設定した体積の燃料を噴射するように燃料の噴射時間を設定する噴射制御部と、燃料カット中に規定体積の燃料を噴射する検出用燃料噴射を実行し、前記検出用燃料噴射に伴う前記変動量から噴射された燃料の比重を検出する燃料比重検出部と、を備え、前記噴射制御部は、前記検出用燃料噴射において、上死点よりも進角側から噴射を開始して上死点よりも遅角側に至るまで燃料を噴射する。 A fuel specific gravity detection device for an internal combustion engine for solving the above-mentioned problems is applied to an internal combustion engine that injects fuel of a required mass from an injector provided in each cylinder into each combustion chamber, and the inside of the injector during fuel injection A fuel pressure detecting unit for detecting the fuel pressure of the engine, a rotation detecting unit for calculating a fluctuation amount of the engine rotation speed accompanying the fuel injection, and a volume of the fuel injected from the injector based on the required mass and the specific gravity of the fuel An injection control unit that calculates the volume of fuel actually injected from the fluctuation of the fuel pressure and sets the fuel injection time so as to inject the set volume of fuel by feeding back the calculation result And detecting fuel injection for injecting a specified volume of fuel during the fuel cut, and detecting the specific gravity of the injected fuel from the fluctuation amount associated with the detecting fuel injection A fuel specific gravity detecting unit, wherein the injection control unit starts the injection from the advance side with respect to the top dead center in the fuel injection for detection, and supplies the fuel until reaching the retard side with respect to the top dead center. Spray.
上死点に近づくほど燃焼室内は高温高圧になるため、燃料の噴射時期が上死点に近いときほど着火性が高くなる。そのため、上死点や上死点近傍ではセタン価が低い燃料も着火しやすくなり、上死点や上死点近傍で燃料を噴射した場合には、セタン価の違いが発生トルクの大きさに影響しにくい。このように燃料噴射に伴う機関回転速度の変動量に燃料のセタン価の影響が現れにくいとき、規定体積の燃料を噴射したときの機関回転速度の変動量は、噴射された燃料の質量が大きいほど大きくなる。すなわち、噴射された燃料の比重が大きいほど機関回転速度の変動量が大きくなる。 The closer to top dead center, the higher the temperature and pressure in the combustion chamber. Therefore, the closer the fuel injection timing is to top dead center, the higher the ignitability. For this reason, fuel with a low cetane number tends to ignite near top dead center or near top dead center, and when fuel is injected near top dead center or near top dead center, the difference in cetane number results in the magnitude of generated torque. It is hard to influence. In this way, when the influence of the cetane number of the fuel is less likely to appear in the fluctuation amount of the engine rotation speed accompanying the fuel injection, the fluctuation amount of the engine rotation speed when the specified volume of fuel is injected is large in the mass of the injected fuel. It gets bigger. That is, the greater the specific gravity of the injected fuel, the greater the fluctuation amount of the engine speed.
上記構成では、セタン価の影響が現れにくい上死点を含む時期の検出用燃料噴射による機関回転速度の変動量に基づいて燃料の比重を検出することができる。したがって、セタン価の影響を抑制してより正確に比重を検出することができる。ひいては、上記構成によって検出した燃料の比重を用いることで、要求される質量（要求燃料噴射量）と実際に噴射される燃料の質量との乖離が生じにくい噴射制御を実現することができる。 In the above configuration, the specific gravity of the fuel can be detected based on the fluctuation amount of the engine rotation speed due to the fuel injection for detection at the time including the top dead center where the influence of the cetane number is less likely to appear. Therefore, the specific gravity can be detected more accurately while suppressing the influence of the cetane number. As a result, by using the specific gravity of the fuel detected by the above configuration, it is possible to realize the injection control in which the difference between the required mass (required fuel injection amount) and the mass of the actually injected fuel hardly occurs.
以下、内燃機関の燃料比重検出装置を燃料比重検出装置１０として適用した一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。燃料比重検出装置１０が適用される内燃機関は、車載用のディーゼルエンジンである。 Hereinafter, an embodiment in which a fuel specific gravity detection device of an internal combustion engine is applied as a fuel specific gravity detection device 10 will be described with reference to FIGS. The internal combustion engine to which the fuel specific gravity detection device 10 is applied is a vehicle-mounted diesel engine.
図１には、燃料比重検出装置１０が適用されるディーゼルエンジンの燃料タンク９１と燃料タンク９１から燃料が供給されるインジェクタ９５とを示している。
燃料タンク９１には、給油通路９３が接続されている。給油通路９３の途中には、燃料タンク９１内の燃料を汲み上げ、加圧して吐出する高圧燃料ポンプ９２が設けられている。そして、給油通路９３の下流端は、加圧された燃料を貯留するコモンレール９４に接続されている。
FIG. 1 shows a fuel tank 91 of a diesel engine to which the fuel specific gravity detection device 10 is applied, and an injector 95 to which fuel is supplied from the fuel tank 91.
A fuel supply passage 93 is connected to the fuel tank 91. A high pressure fuel pump 92 that pumps up the fuel in the fuel tank 91 and pressurizes and discharges the fuel in the fuel supply passage 93 is provided. The downstream end of the oil supply passage 93 is connected to a common rail 94 that stores pressurized fuel.
コモンレール９４には、ディーゼルエンジンの各気筒のインジェクタ９５がそれぞれ接続されている。なお、これらのインジェクタ９５には、内部の燃料圧力を検出する燃圧センサ９６がそれぞれ配設されている。また、各インジェクタ９５には、余剰した燃料を燃料タンク９１に戻すためのリターン通路９７が接続されている。 The common rail 94 is connected to an injector 95 for each cylinder of the diesel engine. Each of these injectors 95 is provided with a fuel pressure sensor 96 for detecting the internal fuel pressure. Each injector 95 is connected to a return passage 97 for returning surplus fuel to the fuel tank 91.
また、燃料タンク９１には、その内部の燃料の残量を計測する燃料ゲージ９８が配設されている。
図１には、ディーゼルエンジンを制御する制御装置２０を示している。制御装置２０は、エンジン制御にかかる演算処理を行う。制御装置２０には、ディーゼルエンジンの運転状況を検出する各種センサが接続されており、各種センサからの信号が入力される。各種センサとしては、例えば、クランクシャフトの回転角を検出する回転角センサ８１が設けられている。その他のセンサとしては、ディーゼルエンジンの吸気圧を検出する吸気圧センサ、吸気温度を検出する吸気温センサ、冷却水温を検出する水温センサ等がある。また、制御装置２０には、車両の車速を検出する車速センサ、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルペダルセンサ等も接続されている。
The fuel tank 91 is provided with a fuel gauge 98 for measuring the remaining amount of fuel inside.
In FIG. 1, the control apparatus 20 which controls a diesel engine is shown. The control device 20 performs arithmetic processing related to engine control. The control device 20 is connected to various sensors that detect the operating status of the diesel engine, and receives signals from the various sensors. As various sensors, for example, a rotation angle sensor 81 for detecting the rotation angle of the crankshaft is provided. Other sensors include an intake pressure sensor that detects the intake pressure of a diesel engine, an intake air temperature sensor that detects the intake air temperature, a water temperature sensor that detects the cooling water temperature, and the like. The control device 20 is also connected to a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed of the vehicle, an accelerator pedal sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal, and the like.
制御装置２０は、機能部として、燃圧検出部１１と、噴射制御部１２と、燃料比重検出部１３と、回転検出部１４を備えている。
回転検出部１４には、回転角センサ８１からの検出信号が入力される。回転検出部１４は、回転角センサ８１からの検出信号に基づいて、機関回転速度ＮＥとクランク角度を算出する。回転検出部１４は、機関回転速度ＮＥを所定周期毎に取得し、取得した機関回転速度ＮＥと規定周期前に取得された機関回転速度ＮＥとの差を機関回転速度の変動量ΔＮＥとして算出する。
The control device 20 includes a fuel pressure detection unit 11, an injection control unit 12, a fuel specific gravity detection unit 13, and a rotation detection unit 14 as functional units.
A detection signal from the rotation angle sensor 81 is input to the rotation detection unit 14. The rotation detector 14 calculates the engine rotation speed NE and the crank angle based on the detection signal from the rotation angle sensor 81. The rotation detector 14 acquires the engine rotation speed NE every predetermined period, and calculates the difference between the acquired engine rotation speed NE and the engine rotation speed NE acquired before the specified period as the engine rotation speed fluctuation amount ΔNE. .
燃圧検出部１１には、各インジェクタ９５が備える各燃圧センサ９６からの検出信号が入力される。燃圧検出部１１は、燃圧センサ９６から入力される検出信号に基づいて燃料圧力を検出する。詳しくは後述するが、燃圧検出部１１は、検出した燃料圧力の変動に基づいて燃料噴射率（単位時間当たりに噴射される燃料の量）の時間波形を形成する。 A detection signal from each fuel pressure sensor 96 provided in each injector 95 is input to the fuel pressure detection unit 11. The fuel pressure detection unit 11 detects the fuel pressure based on the detection signal input from the fuel pressure sensor 96. As will be described in detail later, the fuel pressure detection unit 11 forms a time waveform of a fuel injection rate (amount of fuel injected per unit time) based on the detected variation in fuel pressure.
噴射制御部１２は、インジェクタ９５を制御して燃料の噴射を実行させる。噴射制御部１２は、燃料の噴射量として要求される質量と、燃料の比重とに基づいてインジェクタ９５から噴射する燃料の体積を設定する。また、噴射制御部１２は、燃圧検出部１１が形成した燃料噴射率の時間波形を用いて、実際に噴射された燃料の体積を算出する。そして、噴射制御部１２は、燃料の噴射時間の設定に、実際に噴射された燃料の体積の算出結果をフィードバックすることで、設定した体積の燃料を噴射するようにインジェクタ９５を制御する。 The injection control unit 12 controls the injector 95 to execute fuel injection. The injection control unit 12 sets the volume of fuel injected from the injector 95 based on the mass required as the fuel injection amount and the specific gravity of the fuel. In addition, the injection control unit 12 calculates the volume of the actually injected fuel using the time waveform of the fuel injection rate formed by the fuel pressure detection unit 11. The injection control unit 12 controls the injector 95 to inject the set volume of fuel by feeding back the calculation result of the volume of the actually injected fuel to the setting of the fuel injection time.
燃料比重検出部１３は、車両が減速しており燃料噴射が停止している燃料カット中において、規定体積の燃料を噴射する検出用燃料噴射を実行する。そして、燃料比重検出部１３は、検出用燃料噴射に伴う機関回転速度の変動量から燃料の比重を検出する。 The fuel specific gravity detection unit 13 executes fuel injection for detection that injects a specified volume of fuel during fuel cut when the vehicle is decelerated and fuel injection is stopped. The fuel specific gravity detection unit 13 detects the specific gravity of the fuel from the amount of change in the engine rotational speed accompanying the detection fuel injection.
燃料比重検出装置１０は、制御装置２０の機能部である燃圧検出部１１と噴射制御部１２と燃料比重検出部１３と回転検出部１４とによって構成されている。
図２には、燃圧検出部１１が形成する燃料噴射率の時間波形の一例を示している。
The fuel specific gravity detection device 10 includes a fuel pressure detection unit 11, an injection control unit 12, a fuel specific gravity detection unit 13, and a rotation detection unit 14 that are functional units of the control device 20.
In FIG. 2, an example of the time waveform of the fuel injection rate which the fuel pressure detection part 11 forms is shown.
インジェクタ９５における燃料の噴射孔を開閉するニードル弁が噴射孔から離間（リフト）すると、リフト量の増加に伴ってインジェクタ９５内の燃料圧力が低下する。リフト量が減少すると、その減少に伴ってインジェクタ９５内の燃料圧力が上昇する。 When the needle valve that opens and closes the fuel injection hole in the injector 95 is separated (lifted) from the injection hole, the fuel pressure in the injector 95 decreases as the lift amount increases. When the lift amount decreases, the fuel pressure in the injector 95 increases with the decrease.
したがって、燃圧センサ９６により検出された燃料圧力からは、ニードル弁のリフトの開始時期（開弁駆動開始時期Ｔｏｓ）、燃料噴射率が最大となる時期（最大噴射率到達時期Ｔｏｅ）、燃料噴射率の降下が開始される時期（噴射率降下開始時期Ｔｃｓ）、及びニードル弁のリフトの終了時期（最小リフト量到達時期Ｔｃｅ）を特定することができる。 Therefore, from the fuel pressure detected by the fuel pressure sensor 96, the needle valve lift start timing (valve opening drive start timing Tos), the fuel injection rate becomes maximum (maximum injection rate arrival timing Toe), and the fuel injection rate. Can be specified (injection rate decrease start timing Tcs), and needle valve lift end timing (minimum lift amount arrival timing Tce).
燃圧検出部１１は、特定した上記各時期から、図２に示すような燃料噴射率の時間波形を形成する。そして、その波形からは、実際の燃料の噴射状況を、すなわち実際に噴射された燃料の体積や噴射時期などを、極めて高い精度で確認することができる。噴射制御部１２は、こうして算出される燃料の体積をフィードバックして噴射制御を実行するため、噴射する燃料の体積の正確さを確保することができる。 The fuel pressure detection unit 11 forms a time waveform of the fuel injection rate as shown in FIG. From the waveform, the actual fuel injection state, that is, the volume of fuel actually injected, the injection timing, and the like can be confirmed with extremely high accuracy. Since the injection control unit 12 performs the injection control by feeding back the volume of the fuel thus calculated, it is possible to ensure the accuracy of the volume of the injected fuel.
図３を参照して、燃料比重検出装置１０が実行する燃料比重検出処理の処理ルーチンについて説明する。本処理は、以下の条件（イ）〜（ハ）のすべてが成立しているときに実行される。いずれか一つでも不成立である場合には、本処理は実行されない。
（イ）車両が減速中であり、インジェクタ９５からの燃料噴射が停止されている燃料カット中である。
（ロ）給油後に実行された燃料噴射における燃料噴射量の総量が、給油通路９３内の燃料が給油後の燃料で置換される規定量以上である。
（ハ）給油後に燃料比重検出をしていない。
With reference to FIG. 3, the process routine of the fuel specific gravity detection process which the fuel specific gravity detection apparatus 10 performs is demonstrated. This process is executed when all of the following conditions (A) to (C) are satisfied. If any one of them is not established, this process is not executed.
(A) The vehicle is decelerating and the fuel injection from the injector 95 is being stopped.
(B) The total amount of fuel injection in the fuel injection performed after refueling is equal to or greater than the specified amount by which the fuel in the refueling passage 93 is replaced with the fuel after refueling.
(C) Fuel specific gravity is not detected after refueling.
本処理ルーチンの実行が開始されると、まずステップＳ１０１において、機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥｔｈ以下であるか否かを回転検出部１４が判定する。規定回転速度ＮＥｔｈは、検出用燃料噴射に伴う機関回転速度の変動量を検出できる程度に小さい機関回転速度として設定されている値である。 When the execution of this processing routine is started, first, in step S101, the rotation detection unit 14 determines whether or not the engine speed NE is equal to or less than a specified speed NEth. The specified rotational speed NEth is a value set as an engine rotational speed that is small enough to detect the fluctuation amount of the engine rotational speed accompanying the fuel injection for detection.
機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥｔｈよりも大きい場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、本処理ルーチンが一旦終了される。一方、機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥｔｈ以下である場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、処理がステップＳ１０２に移行する。 When the engine rotational speed NE is higher than the specified rotational speed NEth (S101: NO), this processing routine is temporarily terminated. On the other hand, when the engine rotational speed NE is equal to or lower than the specified rotational speed NEth (S101: YES), the process proceeds to step S102.
ステップＳ１０２では、噴射制御部１２が検出用燃料噴射の実行を開始する。噴射制御部１２は、検出用燃料噴射の噴射時期を設定して、インジェクタ９５を制御することで検出用燃料噴射を実行する。噴射時期の設定について詳述すると、噴射制御部１２は、一回の検出用燃料噴射において噴射する燃料の体積として予め設定されている規定体積と、燃圧検出部１１が検出した燃圧とを用いて検出用燃料噴射の噴射時間を算出する。一回の検出用燃料噴射当たりの規定体積は、例えば４［ｍｍ３／回］が設定されている。続いて噴射制御部１２は、算出した噴射時間に基づいて、図４に示すように検出用燃料噴射の噴射期間に上死点を含むように噴射開始時期を設定する。 In step S102, the injection control unit 12 starts executing detection fuel injection. The injection control unit 12 sets the injection timing of the detection fuel injection and controls the injector 95 to execute the detection fuel injection. Describing in detail the setting of the injection timing, the injection control unit 12 uses a specified volume preset as the volume of fuel to be injected in one detection fuel injection and the fuel pressure detected by the fuel pressure detection unit 11. An injection time of the fuel injection for detection is calculated. For example, 4 [mm 3 / time] is set as the specified volume per one detection fuel injection. Subsequently, the injection control unit 12 sets the injection start timing based on the calculated injection time so that the top dead center is included in the injection period of the fuel injection for detection as shown in FIG.
図４の横軸には、エンジンのある気筒におけるピストンが上死点（ＴＤＣ）に達する位置を０［°ＣＡ］としたときの相対的なクランク角度を表示している。ここでは、検出用燃料噴射は、実線で示すように上死点よりも進角側である−２［°ＣＡ］から噴射が開始される。そして、上記の噴射時間が経過し、規定体積の燃料が噴射されたときに噴射が終了されるように検出用燃料噴射の終了時期が設定されている。上記のように噴射開始時期は、検出用燃料噴射の噴射期間に上死点を含むように設定されている。そのため、検出用燃料噴射の終了時期は上死点よりも遅角側になっている。検出用燃料噴射の実行後、処理がステップＳ１０３に移行する。 The horizontal axis in FIG. 4 indicates the relative crank angle when the position where the piston in a cylinder of the engine reaches top dead center (TDC) is 0 [° CA]. Here, the fuel injection for detection is started from −2 [° CA] which is an advance side from the top dead center as shown by the solid line. Then, the end timing of the fuel injection for detection is set so that the injection is ended when the above-mentioned injection time has elapsed and a specified volume of fuel has been injected. As described above, the injection start timing is set so that the top dead center is included in the injection period of the fuel injection for detection. Therefore, the end time of the fuel injection for detection is retarded from the top dead center. After the detection fuel injection is performed, the process proceeds to step S103.
ステップＳ１０３では、回転検出部１４によって、検出用燃料噴射による機関回転速度ＮＥの変動が検出され、機関回転速度の変動量ΔＮＥが算出される。その後、処理がステップＳ１０４に移行する。 In step S103, the rotation detector 14 detects a change in the engine rotational speed NE due to the detection fuel injection, and calculates an engine rotational speed fluctuation amount ΔNE. Thereafter, the process proceeds to step S104.
ステップＳ１０４では、図５に示すマップと、ステップＳ１０３において算出された変動量ΔＮＥを用いて燃料比重の算出を燃料比重検出部１３が実行する。図５に示すマップは、燃料比重検出部１３に記憶されている。図５に示すように、変動量ΔＮＥが大きいほど燃料密度が大きく算出される。なお、燃料の密度がわかれば、燃料の比重を算出することが可能である。燃料比重検出部１３は、算出した燃料密度に基づいて燃料比重を算出する。燃料比重検出部１３は、ここで算出した燃料比重の値によって、記憶している燃料比重の値を更新する。なお、燃料比重検出部１３には、平均的な燃料の比重として基本燃料比重が予め記憶されている。基本燃料比重は、燃料比重の算出が一度も行われていない場合に噴射制御に用いられる。燃料比重が更新された後、本処理ルーチンが終了される。 In step S104, the fuel specific gravity detector 13 calculates the fuel specific gravity using the map shown in FIG. 5 and the fluctuation amount ΔNE calculated in step S103. The map shown in FIG. 5 is stored in the fuel specific gravity detector 13. As shown in FIG. 5, the larger the fluctuation amount ΔNE, the larger the fuel density is calculated. If the density of the fuel is known, the specific gravity of the fuel can be calculated. The fuel specific gravity detector 13 calculates the fuel specific gravity based on the calculated fuel density. The fuel specific gravity detector 13 updates the stored fuel specific gravity value with the calculated fuel specific gravity value. The fuel specific gravity detector 13 stores a basic fuel specific gravity in advance as an average fuel specific gravity. The basic fuel specific gravity is used for injection control when the fuel specific gravity has never been calculated. After the fuel specific gravity is updated, this processing routine is ended.
次に、本実施形態にかかる燃料比重検出装置１０の作用とともにその効果について説明する。
図４を用いて説明したように噴射時期を設定して検出用燃料噴射を実行することで、燃料比重を精度よく検出できる。これは、上死点及び上死点近傍では、燃料噴射に伴う機関回転速度の変動量がセタン価の影響を受けにくく、当該変動量が燃料比重が大きいほど増大する傾向があるからである。この点について、図６及び図７を参照して説明する。
Next, the effect of the fuel specific gravity detection device 10 according to the present embodiment will be described together with the effect thereof.
As described with reference to FIG. 4, the fuel specific gravity can be accurately detected by setting the injection timing and executing the fuel injection for detection. This is because in the vicinity of top dead center and in the vicinity of top dead center, the fluctuation amount of the engine rotation speed accompanying the fuel injection is less affected by the cetane number, and the fluctuation amount tends to increase as the fuel specific gravity increases. This point will be described with reference to FIGS.
図６には、性状の異なる三つの燃料試料を例示している。「〇」で示す試料Ａのセタン価は５４であり、密度は０．８３５［ｇ／ｃｍ３］である。「□」で示す試料Ｂのセタン価は４５であり、密度は０．８５０［ｇ／ｃｍ３］である。「△」で示す試料Ｃのセタン価は３９であり、密度は０．８６５［ｇ／ｃｍ３］である。 FIG. 6 illustrates three fuel samples having different properties. Sample A indicated by “◯” has a cetane number of 54 and a density of 0.835 [g / cm 3 ]. Sample B indicated by “□” has a cetane number of 45 and a density of 0.850 [g / cm 3 ]. Sample C indicated by “Δ” has a cetane number of 39 and a density of 0.865 [g / cm 3 ].
図７には、各試料燃料をそれぞれ所定体積噴射したときの機関回転速度の変動量を例示している。例えば噴射開始時期を７［°ＣＡ］として各燃料試料を噴射したときには、試料Ａ、試料Ｂ、試料Ｃの順に変動量ΔＮＥが大きくなっている。すなわち、セタン価が大きい燃料ほど変動量ΔＮＥが大きい。これは、上死点及び上死点近傍の領域を含んでいない噴射時期に検出用燃料噴射を行う（比較例として図４に破線で表示）と、燃焼室内の圧力及び温度が低くなっていく過程で燃料を噴射することになるために、着火性が高い燃料ほど点火時期が早くなり変動量ΔＮＥが大きくなることを示している。 FIG. 7 illustrates the fluctuation amount of the engine speed when each sample fuel is injected by a predetermined volume. For example, when each fuel sample is injected at an injection start timing of 7 [° CA], the variation amount ΔNE increases in the order of sample A, sample B, and sample C. That is, the larger the cetane number, the greater the fluctuation amount ΔNE. This is because when the fuel injection for detection is performed at the injection timing that does not include the top dead center and the region near the top dead center (indicated by a broken line in FIG. 4 as a comparative example), the pressure and temperature in the combustion chamber decrease. In order to inject fuel in the process, it is shown that the higher the ignitability, the earlier the ignition timing and the larger the fluctuation amount ΔNE.
これに対して、噴射開始時期を−２［°ＣＡ］として各燃料試料を噴射したときには、試料Ｃ、試料Ｂ、試料Ａの順に変動量ΔＮＥが大きくなっている。すなわち、このときには比重が大きい燃料ほど変動量ΔＮＥが大きい。これは、図４に実線で示したように上死点及び上死点近傍の領域を含んでいる噴射時期に検出用燃料噴射を行うと、燃焼室内の圧力及び温度が高くなっていく過程で燃料を噴射することになるために、燃料の着火性（セタン価）の大小に関わらず燃料が着火しやすく変動量ΔＮＥの差異に燃料のセタン価の影響が現れにくいことを示している。 On the other hand, when each fuel sample is injected with the injection start timing set at −2 [° CA], the variation ΔNE increases in the order of sample C, sample B, and sample A. In other words, at this time, the larger the specific gravity, the larger the fluctuation amount ΔNE. This is a process in which the pressure and temperature in the combustion chamber increase when detection fuel injection is performed at the injection timing including the top dead center and the region near the top dead center as shown by the solid line in FIG. Since fuel is injected, it is easy to ignite the fuel regardless of the ignitability (cetane number) of the fuel, and the influence of the cetane number of the fuel hardly appears on the difference in the amount of fluctuation ΔNE.
本件発明者は、こうした燃料性状と機関回転速度の変動量との関係が示す傾向に着目した。すなわち燃料比重検出装置１０では、燃料の比重を検出するための検出用燃料噴射の噴射時期を上死点よりも進角側に設定するようにしている。そして、検出用燃料噴射が上死点よりも遅角側に至るまで行われるようにしている。これによって、セタン価の影響が少ない上死点近傍の領域を含むように検出用燃料噴射を実行して、燃料の比重を算出することができる。 The present inventor has paid attention to the tendency indicated by the relationship between the fuel property and the fluctuation amount of the engine rotation speed. That is, in the fuel specific gravity detection device 10, the injection timing of the detection fuel injection for detecting the specific gravity of the fuel is set to the advance side with respect to the top dead center. Then, the fuel injection for detection is performed until reaching the retard side from the top dead center. As a result, the specific gravity of the fuel can be calculated by executing the fuel injection for detection so as to include the region near the top dead center where the influence of the cetane number is small.
以上のように、本実施形態の燃料比重検出装置１０によれば、セタン価の違いの影響を抑制した状態で燃料の比重を正確に検出することができる。燃料の比重を正確に検出することができるため、ひいては、目標噴射量と実際の噴射量との乖離を小さくして精度よく噴射制御を実行することができる。 As described above, according to the fuel specific gravity detection device 10 of the present embodiment, it is possible to accurately detect the specific gravity of the fuel while suppressing the influence of the difference in cetane number. Since the specific gravity of the fuel can be detected accurately, by extension, the deviation between the target injection amount and the actual injection amount can be reduced and the injection control can be executed with high accuracy.
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・図３に示す処理ルーチンにおいて、ステップＳ１０１では、機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥｔｈ以下である場合に処理をステップＳ１０２に移行した。ステップＳ１０１では、機関回転速度ＮＥが、検出用燃料噴射に伴って機関回転速度の変動が生じたとしても車両の乗員が違和を感じにくい程度に大きい下限回転速度ＮＥｔｈ２以上である場合に処理をステップＳ１０２に移行するようにしてもよい。また、機関回転速度ＮＥが規定回転速度ＮＥｔｈ以下であり、且つ機関回転速度ＮＥが下限回転速度ＮＥｔｈ２以上である場合に処理をステップＳ１０２に移行するようにしてもよい。
In addition, the said embodiment can also be implemented with the following forms which changed this suitably.
In the processing routine shown in FIG. 3, in step S101, the process proceeds to step S102 when the engine rotational speed NE is equal to or lower than the specified rotational speed NEth. In step S101, the process is performed when the engine speed NE is equal to or higher than the lower limit speed NEth2 that is high enough to prevent the vehicle occupant from feeling uncomfortable even if the engine speed fluctuates due to fuel injection for detection. You may make it transfer to S102. Further, the processing may be shifted to step S102 when the engine rotational speed NE is equal to or lower than the specified rotational speed NEth and the engine rotational speed NE is equal to or higher than the lower limit rotational speed NEth2.
・図４に実線で例示した検出用燃料噴射の噴射時期は一例である。燃料比重を検出するための検出用燃料噴射は、上死点よりも進角側から噴射を開始して上死点よりも遅角側に至ると規定体積の燃料噴射が終了するように、噴射開始時期を設定すればよい。 -The injection timing of the fuel injection for detection illustrated by the solid line in FIG. 4 is an example. The fuel injection for detection for detecting the specific gravity of the fuel is such that the fuel injection of the specified volume is terminated when the injection starts from the advance side with respect to the top dead center and reaches the retard side with respect to the top dead center. What is necessary is just to set a start time.
１０…燃料比重検出装置、１１…燃圧検出部、１２…噴射制御部、１３…燃料比重検出部、１４…回転検出部、２０…制御装置、８１…回転角センサ、９１…燃料タンク、９２…高圧燃料ポンプ、９３…給油通路、９４…コモンレール、９５…インジェクタ、９６…燃圧センサ、９７…リターン通路、９８…燃料ゲージ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel specific gravity detection apparatus, 11 ... Fuel pressure detection part, 12 ... Injection control part, 13 ... Fuel specific gravity detection part, 14 ... Rotation detection part, 20 ... Control apparatus, 81 ... Rotation angle sensor, 91 ... Fuel tank, 92 ... High-pressure fuel pump, 93 ... fuel supply passage, 94 ... common rail, 95 ... injector, 96 ... fuel pressure sensor, 97 ... return passage, 98 ... fuel gauge.
Claims (1)
燃料噴射中における前記インジェクタ内の燃料圧力を検出する燃圧検出部と、
燃料噴射に伴う機関回転速度の変動量を算出する回転検出部と、
前記要求される質量と燃料の比重とに基づいて前記インジェクタから噴射する燃料の体積を設定するとともに、前記燃料圧力の変動から実際に噴射された燃料の体積を算出し、その算出結果をフィードバックして設定した体積の燃料を噴射するように燃料の噴射時間を設定する噴射制御部と、
燃料カット中に規定体積の燃料を噴射する検出用燃料噴射を実行し、前記検出用燃料噴射に伴う前記変動量から噴射された燃料の比重を検出する燃料比重検出部と、を備え、
前記噴射制御部は、前記検出用燃料噴射において、上死点よりも進角側から噴射を開始して上死点よりも遅角側に至るまで燃料を噴射する
内燃機関の燃料比重検出装置。 Applied to an internal combustion engine that injects fuel of the required mass into each combustion chamber from an injector provided in each cylinder,
A fuel pressure detector for detecting the fuel pressure in the injector during fuel injection;
A rotation detector that calculates the amount of fluctuation of the engine rotational speed associated with fuel injection;
Based on the required mass and the specific gravity of the fuel, the volume of fuel injected from the injector is set, the volume of fuel actually injected is calculated from the fluctuation of the fuel pressure, and the calculation result is fed back. An injection control unit for setting the fuel injection time so as to inject the fuel of the set volume;
A fuel specific gravity detector that performs fuel injection for detection that injects a predetermined volume of fuel during a fuel cut, and detects the specific gravity of the fuel injected from the amount of fluctuation associated with the fuel injection for detection; and
In the fuel injection for detection, a fuel specific gravity detection device for an internal combustion engine that injects fuel from an advance angle side with respect to a top dead center to a delay angle side with respect to the top dead center.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017138380A JP2019019748A (en) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | Fuel specific gravity detector for internal combustion engine |
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| JP2017138380A JP2019019748A (en) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | Fuel specific gravity detector for internal combustion engine |
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| JP2019019748A true JP2019019748A (en) | 2019-02-07 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2019019748A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026019522A1 (en) | 2024-07-17 | 2026-01-22 | Caterpillar Inc. | System and method for determining the gravity of the gaseous fuel in a dual-fuelled engine |
-
2017
- 2017-07-14 JP JP2017138380A patent/JP2019019748A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026019522A1 (en) | 2024-07-17 | 2026-01-22 | Caterpillar Inc. | System and method for determining the gravity of the gaseous fuel in a dual-fuelled engine |
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