JP2016089747A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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幸司 熊谷
Koji Kumagai
幸司 熊谷
雄大 越智
Takehiro Ochi
雄大 越智
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the stability of diesel combustion, in an internal combustion engine which performs the diesel combustion by using fuel which is relatively high in a self-ignition temperature like gasoline.SOLUTION: An internal combustion engine generates the self-ignition and the dispersion combustion of fuel by performing first injection at first injection timing during a compression stroke, generating pre-combustion by igniting a fuel spay by a first ignition device, and starting the execution of second injection at timing after the ignition by the first ignition device, and before a compression stroke top dead point that is second injection timing which is set as timing at which the combustion of injection fuel is started with a flame generated by the pre-combustion as a starting point. A second ignition device is installed within a prescribed range which is regulated by an angle smaller than 180 degrees in a rotation direction of a swirl flow with the first ignition device as a starting point. Then, when generating the pre-combustion, the ignition by the second ignition device is performed after the ignition by the first ignition device, and before the second ignition timing.SELECTED DRAWING: Figure 7

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.

燃焼室内の圧縮空気に対して燃料を直接噴射して該燃料を自着火させ拡散燃焼させる燃焼形態である、いわゆるディーゼル燃焼は、火花点火による燃焼と比べて熱効率が高い。近年、このようなディーゼル燃焼の利点をガソリンエンジンにおいても享受すべく、ガソリンの自着火および拡散燃焼による燃焼を成立させるための技術が開発されている。   So-called diesel combustion, which is a combustion mode in which fuel is directly injected into compressed air in the combustion chamber and self-ignited and diffusely combusted, has higher thermal efficiency than combustion by spark ignition. In recent years, in order to enjoy such advantages of diesel combustion even in a gasoline engine, a technology for establishing combustion by self-ignition and diffusion combustion of gasoline has been developed.

例えば、特許文献1には、自着火温度が比較的高い天然ガス等を燃料としてディーゼル燃焼を実現させるための技術が開示されている。この特許文献2に開示の技術では、先ず、燃焼室内の所定の火花点火領域において圧縮行程の初期又は中期に燃料噴射を行うことで火花点火可能な混合気を形成する。そして、この火花点火領域に形成された混合気に対して圧縮行程上死点直前の時期に点火することで火花点火燃焼を行う。これによって、燃焼室内が天然ガスの自着火が可能な高温且つ高圧の状態となる。その後、高温高圧状態の燃焼室内に直接燃料を噴射して該燃料をディーゼル燃焼させる。   For example, Patent Literature 1 discloses a technique for realizing diesel combustion using natural gas or the like having a relatively high self-ignition temperature as a fuel. In the technique disclosed in Patent Document 2, first, an air-fuel mixture capable of spark ignition is formed by performing fuel injection in a predetermined spark ignition region in the combustion chamber in the initial stage or middle stage of the compression stroke. Then, spark ignition combustion is performed by igniting the air-fuel mixture formed in the spark ignition region at a time immediately before the top dead center of the compression stroke. As a result, the combustion chamber is brought into a high temperature and high pressure state capable of self-ignition of natural gas. Thereafter, the fuel is directly injected into the combustion chamber in a high-temperature and high-pressure state, and the fuel is diesel-combusted.

また、特許文献2には、所定の運転領域において気筒内の予混合気を自己着火により燃焼させるガソリンエンジンに、主点火プラグおよび補助点火プラグを設置した構成が開示されている。この特許文献2には、エンジンが予混合気を自己着火させる運転領域外にあるときにノッキングの発生が検出された場合、主点火プラグによる予混合気への点火よりも進角側で補助点火プラグにより補助点火を行わせる技術も開示されている。   Patent Document 2 discloses a configuration in which a main spark plug and an auxiliary spark plug are installed in a gasoline engine that burns premixed gas in a cylinder by self-ignition in a predetermined operating region. In this Patent Document 2, when the occurrence of knocking is detected when the engine is outside the operating range for self-igniting the premixed gas, auxiliary ignition is performed on the advance side of the ignition to the premixed gas by the main spark plug. A technique for performing auxiliary ignition with a plug is also disclosed.

特開2003−254105号公報JP 2003-254105 A 特開2004−285925号公報JP 2004-285925 A

本発明は、ガソリンのように自着火温度が比較的高い燃料を用いてディーゼル燃焼を行う内燃機関において、ディーゼル燃焼の安定性を向上させることを目的とする。   An object of the present invention is to improve the stability of diesel combustion in an internal combustion engine that performs diesel combustion using a fuel having a relatively high self-ignition temperature such as gasoline.

本発明に係る内燃機関の制御装置は、燃焼室内に気筒中心軸周りの旋回流であるスワール流が発生する内燃機関の制御装置であって、複数の噴孔を有し、燃焼室内において気筒中心軸付近から気筒壁面側に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁から噴射された噴霧が点火可能領域を通過し該噴霧に直接に点火可能となるように、前記燃料噴射弁に対する相対位置が決定された第1点火装置と、圧縮行程中の第1噴射時期に前記燃料噴射弁による第1噴射を実行するとともに該第1噴射によって形成されるプレ噴霧に対し前記第1点火装置によって点火を行うことで該第1噴射によって噴射された燃料の一部を燃焼させるプレ燃焼を行うプレ燃焼部と、前記第1点火装置による前記プレ噴霧への点火後であり且つ圧縮行程上死点前の時期であって、前記第1噴射時期とのインターバルが、前記プレ燃焼によって生じた火炎を起点として噴射燃料の燃焼が開始されるように設定された所定の噴射インターバルとなる第2噴射時期に前記燃料噴射弁による第2噴射の実行を開始することで、燃料の自着火を発生させるとともに少なくとも該第2噴射によって噴射された燃料の一部を拡散燃焼させるメイン燃焼を行うメイン燃焼部と、を備える内
燃機関の制御装置において、前記第1点火装置を起点としてスワール流の回転方向において180度未満の角度で規定される所定領域内であり、且つ、燃焼室内における前記燃料噴射弁の燃料噴射位置からの距離が前記第1点火装置よりも大きい位置に設置された第2点火装置をさらに備え、前記プレ燃焼部が、前記プレ燃焼を行う際に、前記第1点火装置での点火時期である第1点火時期より後であって前記第2噴射時期よりも前の所定の第2点火時期に、前記第2点火装置による点火を実行する。
An internal combustion engine control device according to the present invention is a control device for an internal combustion engine in which a swirl flow that is a swirling flow around a cylinder central axis is generated in a combustion chamber, and has a plurality of nozzle holes, and the cylinder center in the combustion chamber A fuel injection valve for injecting fuel from the vicinity of the shaft toward the cylinder wall surface, and the fuel injection valve so that the spray injected from the fuel injection valve passes through the ignitable region and can be directly ignited The first ignition device with the relative position determined, and the first ignition by the fuel injection valve at the first injection timing during the compression stroke and the first ignition with respect to the pre-spray formed by the first injection A pre-combustion unit that performs pre-combustion to burn a part of the fuel injected by the first injection by igniting by the device, and after the ignition to the pre-spray by the first ignition device and on the compression stroke death A second injection timing which is a predetermined injection interval that is set to start combustion of the injected fuel starting from the flame generated by the pre-combustion, which is the previous time. And a main combustion section for performing main combustion for causing the fuel to self-ignite and diffusing and burning at least a portion of the fuel injected by the second injection. In the control device for an internal combustion engine, the fuel of the fuel injection valve in the combustion chamber is within a predetermined region defined by an angle of less than 180 degrees in the rotational direction of the swirl flow starting from the first ignition device. A second ignition device installed at a position where the distance from the injection position is larger than that of the first ignition device, wherein the pre-combustion unit performs the pre-combustion; In this case, ignition by the second ignition device is executed at a predetermined second ignition timing after the first ignition timing that is the ignition timing in the first ignition device and before the second injection timing. To do.

本発明によれば、プレ燃焼を行う際のプレ噴霧の着火性を向上させることができる。その結果、ディーゼル燃焼の安定性を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to improve the ignitability of pre-spraying when performing pre-combustion. As a result, the stability of diesel combustion can be improved.

本発明の実施例が適用される内燃機関と、その吸気系及び排気系との概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine with which the Example of this invention is applied, its intake system, and an exhaust system. 図1に示す内燃機関における第1点火プラグ及び第2点火プラグの配置を示す第1の図である。FIG. 2 is a first view showing an arrangement of a first spark plug and a second spark plug in the internal combustion engine shown in FIG. 1. 図1に示す内燃機関における第1点火プラグ及び第2点火プラグの配置を示す第2の図である。FIG. 3 is a second view showing the arrangement of the first spark plug and the second spark plug in the internal combustion engine shown in FIG. 1. 本発明の実施例において実行される基本燃焼制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic combustion control performed in the Example of this invention. 本発明の実施例に係る基本燃焼制御が行われたときの燃焼室での熱発生率の推移を示す図である。It is a figure which shows transition of the heat release rate in a combustion chamber when the basic combustion control which concerns on the Example of this invention is performed. 本発明の実施例に係る基本燃焼制御において第1噴射燃料量と第2噴射燃料量との比率を変更した場合における燃焼室内での熱発生率の推移の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of transition of the heat release rate in a combustion chamber when the ratio of the 1st injection fuel quantity and the 2nd injection fuel quantity is changed in the basic combustion control which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る低負荷燃焼制御に関する第1噴射と第2噴射、および点火の時間的相関を示す図である。It is a figure which shows the time correlation of the 1st injection regarding the low load combustion control which concerns on the Example of this invention, 2nd injection, and ignition. 本発明の実施例に係る燃焼制御のフローを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the combustion control which concerns on the Example of this invention. 本発明の参考例に係る、プレ燃焼を行う際の、内燃機関1の機関負荷と、第1点火プラグおよび第2点火プラグによる点火時期、第1噴射燃料量、第1噴射燃料の燃え残り率との相関を示す図である。The engine load of the internal combustion engine 1, the ignition timing by the first spark plug and the second spark plug, the first injected fuel amount, and the unburned ratio of the first injected fuel when performing pre-combustion according to the reference example of the present invention FIG.

[実施例]
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。
[Example]
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、本発明を適用する内燃機関およびその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、複数の気筒を備えた4ストローク・サイクルの火花点火式内燃機関(ガソリンエンジン)である。また、内燃機関1は、各気筒2の燃焼室内において、気筒2の中心軸周りの旋回流であるスワール流が発生するように構成されている。ただし、気筒2の中心軸とスワール流の中心軸とが厳密に一致している必要はない。なお、図1では、複数の気筒のうち1気筒のみが示されている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine to which the present invention is applied and its intake / exhaust system. An internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a 4-stroke cycle spark ignition internal combustion engine (gasoline engine) having a plurality of cylinders. Further, the internal combustion engine 1 is configured such that a swirl flow that is a swirl flow around the central axis of the cylinder 2 is generated in the combustion chamber of each cylinder 2. However, it is not necessary that the center axis of the cylinder 2 and the center axis of the swirl flow exactly coincide with each other. In FIG. 1, only one cylinder among a plurality of cylinders is shown.

内燃機関1の各気筒2には、ピストン3が摺動自在に内装されている。ピストン3は、コネクティングロッド4を介して図示しない出力軸(クランクシャフト)と連結されている。また、気筒2の内部は、吸気ポート7及び排気ポート8と連通している。気筒2内における吸気ポート7の開口端は、吸気弁9により開閉される。気筒2内における排気ポート8の開口端は、排気弁10により開閉される。吸気弁9と排気弁10は、図示しない吸気カムと排気カムとにより各々開閉駆動される。   Each cylinder 2 of the internal combustion engine 1 is internally slidably provided with a piston 3. The piston 3 is connected to an output shaft (crankshaft) (not shown) via a connecting rod 4. Further, the inside of the cylinder 2 communicates with the intake port 7 and the exhaust port 8. The opening end of the intake port 7 in the cylinder 2 is opened and closed by an intake valve 9. The open end of the exhaust port 8 in the cylinder 2 is opened and closed by an exhaust valve 10. The intake valve 9 and the exhaust valve 10 are each opened and closed by an intake cam and an exhaust cam (not shown).

また、各気筒2には、筒内に燃料を噴射するための燃料噴射弁6が、気筒2内に形成される燃焼室の中央頂部付近に設置されている。さらに、各気筒2には、燃料噴射弁6から噴射された燃料に対して点火可能な第1点火プラグ51および第2点火プラグ52が設置されている。図2および3は、本実施例に係る第1点火プラグ51および第2点火プラグ52の設置位置を示す図である。図2に示すように、第1点火プラグ51は、吸気ポート7の開口部と排気ポート8の開口部との間に設けられている。第2点火プラグ52は、第1点火プラグ51を起点としてスワール流の回転方向(図2では右回りの方向)において180度未満の角度で規定される領域α(図2において斜線で示す領域)内に設けられている。具体的には、第2点火プラグ52は、二つの排気ポート8の開口部の間に配置されている。また、燃料噴射弁6の燃料噴射位置から第1点火プラグ51までの距離L1よりも、燃料噴射弁6の燃料噴射位置から第2点火プラグ52までの距離L2の方が大きくなっている。   Each cylinder 2 is provided with a fuel injection valve 6 for injecting fuel into the cylinder in the vicinity of the central top of the combustion chamber formed in the cylinder 2. Further, each cylinder 2 is provided with a first spark plug 51 and a second spark plug 52 that can ignite the fuel injected from the fuel injection valve 6. 2 and 3 are views showing the installation positions of the first spark plug 51 and the second spark plug 52 according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, the first spark plug 51 is provided between the opening of the intake port 7 and the opening of the exhaust port 8. The second spark plug 52 has a region α (region shown by hatching in FIG. 2) defined by an angle of less than 180 degrees in the swirl flow rotation direction (clockwise direction in FIG. 2) starting from the first spark plug 51. Is provided inside. Specifically, the second spark plug 52 is disposed between the openings of the two exhaust ports 8. Further, the distance L2 from the fuel injection position of the fuel injection valve 6 to the second spark plug 52 is larger than the distance L1 from the fuel injection position of the fuel injection valve 6 to the first spark plug 51.

図3は、燃料噴射弁6から噴射された燃料噴霧と二つの点火プラグ51,52との位置関係を示している。燃料噴射弁6は、図3に示すように燃焼室の中心軸付近から気筒壁面側に向かって概ね放射状に16方向に燃料を噴射可能となるように噴孔6aを有している。そして、第1点火プラグ51のおよび第2点火プラグ52の点火可能領域であるそれぞれの電極間の領域51a,52aに対して、噴孔6aから噴射された燃料噴霧の少なくとも一つが通過するように、燃料噴射弁6に対する第1点火プラグ51および第2点火プラグ52の相対位置が決定されている。これにより、領域51aを通過した噴霧に対しては、第1点火プラグ51の電極間で生じる火花によって直接点火できるようになっている。また、領域52aを通過した噴霧に対しては、第2点火プラグ52の電極間で生じる火花によって直接点火できるようになっている。   FIG. 3 shows the positional relationship between the fuel spray injected from the fuel injection valve 6 and the two spark plugs 51 and 52. As shown in FIG. 3, the fuel injection valve 6 has injection holes 6a so as to be able to inject fuel in 16 directions substantially radially from the vicinity of the central axis of the combustion chamber toward the cylinder wall surface. Then, at least one of the fuel sprays injected from the injection holes 6a passes through the regions 51a and 52a between the electrodes, which are the ignitable regions of the first spark plug 51 and the second spark plug 52. The relative positions of the first spark plug 51 and the second spark plug 52 with respect to the fuel injection valve 6 are determined. As a result, the spray that has passed through the region 51 a can be directly ignited by a spark generated between the electrodes of the first spark plug 51. Further, the spray that has passed through the region 52 a can be directly ignited by a spark generated between the electrodes of the second spark plug 52.

なお、本発明に係る第1点火装置の設置位置は、吸気ポートの開口部と排気ポートの開口部との間に限られるものではない。また、本発明に係る第2点火装置の設置位置は、二つの排気ポートの開口部の間に限られるものではない。また、本発明においては、第2点火プラグは、第1点火プラグを起点としてスワール流の回転方向において180度未満の角度で規定される領域内に設けられる必要があるが、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が第2点火プラグの点火可能領域を通過することは必ずしも必要ではない。   In addition, the installation position of the 1st ignition device which concerns on this invention is not restricted between the opening part of an intake port, and the opening part of an exhaust port. Moreover, the installation position of the 2nd ignition device which concerns on this invention is not restricted between the opening parts of two exhaust ports. In the present invention, the second spark plug needs to be provided in a region defined by an angle of less than 180 degrees in the swirl flow rotation direction starting from the first spark plug. It is not always necessary for the fuel spray to pass through the ignitable region of the second spark plug.

上記のように構成された第1点火プラグ51および第2点火プラグ52と燃料噴射弁6とは、スプレーガイド燃焼を実現可能とする。すなわち、燃料噴射弁6からの噴射燃料に対して直接点火できるように配置される第1点火プラグ51および第2点火プラグ52と、該燃料噴射弁6は、内燃機関1の吸気弁9の開弁時期やピストン3の位置にかかわらず任意の時期に、領域51aまたは52aを通過する噴射燃料に対する点火を可能とする。なお、燃料噴射弁からの噴射燃料に対して点火プラグにより直接点火する他の燃焼方式として、従来、エアガイド燃焼やウォールガイド燃焼が知られている。エアガイド燃焼では、燃料噴射弁からの噴射燃料を、吸気弁の開弁により燃焼室内に流れ込んだ空気流に乗せて点火プラグ近傍に運び、該点火プラグによって点火する。ウォールガイド燃焼では、ピストンの頂部に形成されたキャビティの形状を利用して点火プラグ近傍に噴射燃料を運び、該点火プラグによって点火する。ただし、これらのエアガイド燃焼やウォールガイド燃焼では、吸気弁の開弁時期やピストン位置が所定の状態とならなければ燃料噴射や点火を行うことが困難となる。そのため、本実施例に係るスプレーガイド燃焼は、これらのエアガイド燃焼やウォールガイド燃焼と比べて、非常に自由度の高い燃料噴射及び点火時期制御が可能となる。   The first spark plug 51, the second spark plug 52 and the fuel injection valve 6 configured as described above enable spray guide combustion. That is, the first spark plug 51 and the second spark plug 52 which are arranged so that the fuel injected from the fuel injection valve 6 can be directly ignited, and the fuel injection valve 6 open the intake valve 9 of the internal combustion engine 1. It is possible to ignite the injected fuel passing through the region 51a or 52a at any time regardless of the valve timing or the position of the piston 3. Conventionally, air guide combustion and wall guide combustion are known as other combustion methods in which the fuel injected from the fuel injection valve is directly ignited by an ignition plug. In the air guide combustion, the fuel injected from the fuel injection valve is carried in the vicinity of the spark plug by the air flow flowing into the combustion chamber by opening the intake valve, and ignited by the spark plug. In the wall guide combustion, the injected fuel is carried to the vicinity of the spark plug using the shape of the cavity formed at the top of the piston and ignited by the spark plug. However, in these air guide combustion and wall guide combustion, it is difficult to perform fuel injection and ignition unless the opening timing of the intake valve and the piston position are in a predetermined state. Therefore, the spray guide combustion according to the present embodiment enables fuel injection and ignition timing control with a very high degree of freedom as compared with these air guide combustion and wall guide combustion.

ここで図1に戻ると、吸気ポート7は、吸気通路70と連通している。吸気通路70には、スロットル弁71が配置されている。スロットル弁71より上流の吸気通路70には
、エアフローメータ72が配置されている。一方で、排気ポート8は、排気通路80と連通している。排気通路80には、内燃機関1から排出される排気を浄化するための排気浄化触媒81が配置されている。なお、後述するように、内燃機関1から排出される排気の空燃比は、ストイキ空燃比よりも高いリーン空燃比である。そのため、排気浄化触媒81としては、リーン空燃比の排気中のNOx浄化が可能な選択還元型のNOx触媒や排気中の粒子状物質(PM)を捕集可能なフィルタを採用することができる。
Returning to FIG. 1, the intake port 7 communicates with the intake passage 70. A throttle valve 71 is disposed in the intake passage 70. An air flow meter 72 is disposed in the intake passage 70 upstream of the throttle valve 71. On the other hand, the exhaust port 8 communicates with the exhaust passage 80. An exhaust purification catalyst 81 for purifying the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 is disposed in the exhaust passage 80. As will be described later, the air-fuel ratio of the exhaust discharged from the internal combustion engine 1 is a lean air-fuel ratio that is higher than the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, as the exhaust purification catalyst 81, a selective reduction type NOx catalyst capable of purifying NOx in the lean air-fuel ratio exhaust or a filter capable of collecting particulate matter (PM) in the exhaust can be employed.

そして、内燃機関1には電子制御ユニット(ECU)20が併設されている。このECU20は内燃機関1の運転状態や排気浄化装置等を制御するユニットである。ECU20には、上述したエアフローメータ72や、クランクポジションセンサ21及びアクセルポジションセンサ22が電気的に接続され、各センサの検出値がECU20に入力される。したがって、ECU20は、エアフローメータ72によって検出される吸入空気量、クランクポジションセンサ21の検出値に基づいて算出される機関回転速度、およびアクセルポジションセンサ22の検出値に基づく機関負荷等の内燃機関1の運転状態を把握可能である。また、ECU20には、燃料噴射弁6、第1点火プラグ51、第2点火プラグ52およびスロットル弁71等が電気的に接続され、これらの各要素がECU20によって制御される。   The internal combustion engine 1 is also provided with an electronic control unit (ECU) 20. The ECU 20 is a unit that controls the operating state of the internal combustion engine 1, an exhaust purification device, and the like. The ECU 20 is electrically connected to the air flow meter 72, the crank position sensor 21, and the accelerator position sensor 22 described above, and detection values of the sensors are input to the ECU 20. Therefore, the ECU 20 is an internal combustion engine 1 such as an intake air amount detected by the air flow meter 72, an engine rotational speed calculated based on a detected value of the crank position sensor 21, and an engine load based on a detected value of the accelerator position sensor 22. It is possible to grasp the operating state of Further, the fuel injection valve 6, the first spark plug 51, the second spark plug 52, the throttle valve 71, and the like are electrically connected to the ECU 20, and these elements are controlled by the ECU 20.

<基本燃焼制御>
上記のように構成される内燃機関1において実行される基本的な燃焼制御である基本燃焼制御について、図4に基づいて説明する。図4は、図の左側から右側に進む時系列において、内燃機関1で行われる燃焼制御に関する燃料噴射及び点火の流れ(図4(a)の上段を参照)と、その燃料噴射及び点火により燃焼室で生じると想定される燃焼に関する事象の変遷(図4(a)の下段を参照)を模式的に示したものである。また、図4(b)には、図4(a)に示す燃料噴射である第1噴射と第2噴射、および点火の時間的相関が示されている。なお、図4に示す形態は、あくまでも本実施例に係る基本燃焼制御を説明するために模式的に示したものであり、本発明をこの形態に限定して解釈すべきではない。ではない。
<Basic combustion control>
The basic combustion control, which is the basic combustion control executed in the internal combustion engine 1 configured as described above, will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the flow of fuel injection and ignition related to combustion control performed in the internal combustion engine 1 (see the upper part of FIG. 4A) and the combustion by the fuel injection and ignition in the time series progressing from the left side to the right side of the figure. FIG. 5 schematically shows a transition of an event related to combustion assumed to occur in a chamber (see the lower part of FIG. 4A). FIG. 4B shows a temporal correlation between the first injection and the second injection, which are the fuel injections shown in FIG. 4A, and ignition. It should be noted that the form shown in FIG. 4 is schematically shown only for explaining the basic combustion control according to the present embodiment, and the present invention should not be interpreted as being limited to this form. is not.

本実施例に係る基本燃焼制御では、1燃焼サイクルにおいて、燃料噴射弁6によって第1噴射と第2噴射とが実行される。第1噴射は圧縮行程中に実行される燃料噴射である。第2噴射は、第1噴射よりも後の時期であって圧縮行程上死点(TDC)より前の時期に実行が開始される燃料噴射である。なお、第2噴射は、TDCより前の時期に実行が開始されるが、TDC以降までその実行が継続されてもよい。そして、図4(b)に示すように、第1噴射の噴射開始時期(以下、単に「第1噴射時期」と称する)をTpとし、第2噴射の噴射開始時期(以下、単に「第2噴射時期」と称する)をTmとする。また、第1噴射時期と第2噴射時期との間隔(Tm−Tp)を第1噴射インターバルDi1と定義する。また、第1噴射による燃焼は上述したスプレーガイド燃焼として実行される。基本燃焼制御における第1噴射におけるスプレーガイド燃焼は、第1点火プラグ51による点火によって行われる。つまり、第1噴射によって噴射された燃料(以下、「第1噴射燃料」と称する)によって形成されるプレ噴霧に対して第1点火プラグ51による点火が行われる。この基本燃焼制御における第1点火プラグ51の点火時期を「第1点火時期」と称する。この第1点火時期を、図3(b)に示すようにTs1とし、第1噴射の実行が開始されてから第1点火時期までの間隔(Ts1−Tp)を第1点火インターバルDs1と定義する。   In the basic combustion control according to the present embodiment, the first injection and the second injection are executed by the fuel injection valve 6 in one combustion cycle. The first injection is a fuel injection executed during the compression stroke. The second injection is a fuel injection that starts after the first injection and before the compression stroke top dead center (TDC). The execution of the second injection is started at a time before the TDC, but the execution may be continued until after the TDC. As shown in FIG. 4B, the injection start timing of the first injection (hereinafter simply referred to as “first injection timing”) is Tp, and the injection start timing of the second injection (hereinafter simply “second”). Tm is referred to as “injection timing”. Further, an interval (Tm−Tp) between the first injection timing and the second injection timing is defined as a first injection interval Di1. Further, the combustion by the first injection is executed as the spray guide combustion described above. Spray guide combustion in the first injection in the basic combustion control is performed by ignition by the first spark plug 51. That is, the first spark plug 51 ignites the pre-spray formed by the fuel injected by the first injection (hereinafter referred to as “first injected fuel”). The ignition timing of the first spark plug 51 in this basic combustion control is referred to as “first ignition timing”. This first ignition timing is defined as Ts1 as shown in FIG. 3B, and an interval (Ts1-Tp) from the start of execution of the first injection to the first ignition timing is defined as a first ignition interval Ds1. .

次に、本発明に係る基本燃焼制御の流れについて説明する。
(1)第1噴射
基本燃焼制御では、一燃焼サイクル中において、先ず、圧縮行程中の第1噴射時期Tpに第1噴射が行われる。なお、第1噴射時期Tpは、後述する第2噴射時期Tmとの相関
に基づいて決定される。第1噴射が実行されることで、図3に示すように、燃料噴射弁6から噴射された第1噴射燃料のプレ噴霧は、燃焼室内において第1点火プラグ51の点火可能領域51aを通過する。このように第1噴射の実行が開始された直後においては、第1噴射燃料のプレ噴霧は燃焼室内に広く拡散はせずに、該噴霧の貫徹力によりその先端部において周囲の空気を巻き込みながら燃焼室内を進んでいく。そのため、第1噴射燃料のプレ噴霧によって燃焼室内において成層混合気が形成される。
Next, the flow of basic combustion control according to the present invention will be described.
(1) First Injection In the basic combustion control, firstly, during one combustion cycle, first injection is performed at the first injection timing Tp during the compression stroke. The first injection timing Tp is determined based on the correlation with the second injection timing Tm described later. By performing the first injection, as shown in FIG. 3, the pre-spray of the first injected fuel injected from the fuel injection valve 6 passes through the ignitable region 51 a of the first spark plug 51 in the combustion chamber. . Immediately after the execution of the first injection is started in this way, the pre-spray of the first injected fuel does not diffuse widely in the combustion chamber, and the surrounding air is engulfed at the tip by the penetration force of the spray. Proceed through the combustion chamber. Therefore, a stratified mixture is formed in the combustion chamber by pre-spraying the first injected fuel.

(2)第1噴射燃料への点火
そして、上記のように成層化された第1噴射燃料のプレ噴霧に対して、第1噴射時期から所定の第1点火インターバルDs1が経過した第1点火時期Ts1に、第1点火プラグ51による点火が行われる。上記の通り、第1噴射燃料は成層化されているため、該第1噴射燃料量が少量であっても第1点火プラグ51周囲の局所的な空燃比は、当該点火による燃焼が可能な空燃比となっている。この点火により、第1噴射燃料によるスプレーガイド燃焼が行われることになる。換言すれば、スプレーガイド燃焼が可能となるように第1点火インターバルDs1が設定されている。そして、ピストン3の圧縮作用による圧力上昇に加えて、このスプレーガイド燃焼が行われることで、燃焼室内の更なる温度上昇が得られることになる。ただし、第1噴射燃料のうち、このスプレーガイド燃焼によって燃焼する燃料は一部であり、そのうちの多くは第1点火プラグ51の点火による燃焼には供されずに該点火以後も「燃え残り燃料」として燃焼室内に存在することになる。これは、第1噴射燃料によって形成された成層混合気における第1点火プラグ51の電極間から比較的離れた部分においては、その空燃比が高いために火炎が伝播できなくなるためである。ただし、当該燃え残り燃料は、燃焼室内で第1噴射燃料の一部が燃焼することで高温雰囲気に晒されることになる。そのため、燃え残り燃料の少なくとも一部は燃焼には至らない状況下での低温酸化反応により燃焼性が高められた物性に改質された状態となることが期待される。
(2) Ignition to the first injected fuel The first ignition timing at which a predetermined first ignition interval Ds1 has elapsed from the first injection timing with respect to the pre-spraying of the first injected fuel stratified as described above At Ts1, ignition by the first spark plug 51 is performed. As described above, since the first injected fuel is stratified, the local air-fuel ratio around the first spark plug 51 is an empty space that can be combusted by the ignition even if the amount of the first injected fuel is small. The fuel ratio is set. By this ignition, spray guide combustion with the first injected fuel is performed. In other words, the first ignition interval Ds1 is set so that spray guide combustion is possible. In addition to the pressure increase due to the compression action of the piston 3, this spray guide combustion is performed, whereby a further temperature increase in the combustion chamber is obtained. However, of the first injected fuel, a part of the fuel burned by the spray guide combustion is a part, and most of the fuel is not used for the combustion by the ignition of the first spark plug 51 and after the ignition, the “unburned fuel” ”In the combustion chamber. This is because, in the stratified mixture formed by the first injected fuel, in a portion relatively distant from the electrodes of the first spark plug 51, the air cannot be propagated because the air-fuel ratio is high. However, the unburned fuel is exposed to a high temperature atmosphere by burning a part of the first injected fuel in the combustion chamber. Therefore, it is expected that at least a part of the unburned fuel is in a state of being reformed to a physical property with improved combustibility by a low-temperature oxidation reaction under a situation where combustion does not occur.

(3)第2噴射
次に、第1噴射時期から所定の第1噴射インターバルDi1が経過した圧縮行程上死点前の第2噴射時期Tm(第1点火プラグ51による第1点火時期Ts1からDi−Ds1の時間が経過した時期Tm)に、燃料噴射弁6による第2噴射の実行が開始される。なお、内燃機関1においては、後述するように第2噴射燃料は自着火および拡散燃焼に供され、機関出力に寄与することになる。そのため、第2噴射時期Tmは、機関負荷等によって決定される量の第2噴射燃料の燃焼によって得られる機関出力が概ね最大となる時期(以下、「適正噴射時期」という)に設定される。ただし、第2噴射燃料の燃焼は、第1噴射燃料のプレ噴霧に対する点火によって生じた火炎を火種として開始される。つまり、第2噴射時期Tmが適正噴射時期に設定されるとともに、プレ噴霧への点火によって生じた火炎を起点として第2噴射燃料の燃焼が開始されるように第1噴射インターバルDi1が設定されている。第2噴射時期Tmと第1噴射インターバルDi1とがこのように設定されることで、第1噴射時期Tpは必然的に決まることになる。そして、第2噴射燃料の燃焼が開始されると燃焼室内の温度が更に上昇する。その結果、第1噴射燃料の燃え残りと第2噴射燃料とがその温度上昇場において自着火し、さらにはこれらの燃料が拡散燃焼に供されることになる。このとき、上記のように第1噴射燃料の燃え残りの燃焼性が高められている場合には、第2噴射の実行開始後の燃料の自着火がより促進されることが期待される。
(3) Second Injection Next, the second injection timing Tm before the compression stroke top dead center where a predetermined first injection interval Di1 has elapsed from the first injection timing (from the first ignition timing Ts1 to Di by the first ignition plug 51). The execution of the second injection by the fuel injection valve 6 is started at the time Tm) when the time of -Ds1 has elapsed. In the internal combustion engine 1, as will be described later, the second injected fuel is subjected to self-ignition and diffusion combustion and contributes to the engine output. Therefore, the second injection timing Tm is set to a timing (hereinafter referred to as “appropriate injection timing”) at which the engine output obtained by the combustion of the second injected fuel in an amount determined by the engine load or the like is approximately maximum. However, the combustion of the second injected fuel is started using the flame generated by the ignition of the pre-spray of the first injected fuel as a fire type. That is, the second injection timing Tm is set to an appropriate injection timing, and the first injection interval Di1 is set so that the combustion of the second injected fuel is started from the flame generated by the ignition of the pre-spray. Yes. By setting the second injection timing Tm and the first injection interval Di1 in this way, the first injection timing Tp is inevitably determined. When the combustion of the second injected fuel is started, the temperature in the combustion chamber further increases. As a result, the unburned residue of the first injected fuel and the second injected fuel are self-ignited in the temperature rising field, and these fuels are subjected to diffusion combustion. At this time, when the unburned combustibility of the first injected fuel is enhanced as described above, it is expected that the self-ignition of the fuel after the start of the second injection is further promoted.

このように、本実施例に係る基本燃焼制御では、第1噴射、点火、および第2噴射によって上述のような一連の燃焼が行われることになる。なお、本明細書において、このように第1噴射燃料のプレ噴霧への点火によって生じる火炎を起点とした第2噴射燃料の燃焼開始と、それに続く第1噴射燃料のうちの燃え残り燃料と第2噴射燃料との自着火および拡散燃焼とが可能となる第1噴射と第2噴射との相関を、「第1−第2噴射相関」と称す
る。つまり、本実施例に係る基本燃焼制御では、第1噴射および第1噴射燃料に対する点火に対して第1−第2噴射相関を有する第2噴射が行われる。
Thus, in the basic combustion control according to the present embodiment, the series of combustion as described above is performed by the first injection, the ignition, and the second injection. In the present specification, the combustion start of the second injected fuel starting from the flame generated by the ignition of the pre-spray of the first injected fuel in this way, and the unburned fuel and the first of the subsequent first injected fuel are started. The correlation between the first injection and the second injection that enables self-ignition and diffusion combustion with the two-injected fuel is referred to as “first-second injection correlation”. That is, in the basic combustion control according to the present embodiment, the second injection having the first and second injection correlations is performed with respect to the first injection and the ignition for the first injected fuel.

ここで、図5に本実施例に係る基本燃焼制御が行われたときの燃焼室での熱発生率の推移を示す。なお、図5においては、内燃機関1の機関回転速度が2000rpmであるときの、4つの異なる制御形態L1〜L4に対応する熱発生率の推移が示されている。これらの制御形態L1〜L4においては、第1噴射時期Tp、第1噴射燃料量(すなわち、第1噴射の実行期間)、第2噴射時期Tm、点火時期Tsは同一となっているが、第2噴射燃料量(すなわち、第2噴射の実行期間)が制御形態ごとに異なっている。すなわち、第2噴射燃料量は、L1>L2>L3>L4となっている。つまり、図4には、同一の第1−第2噴射相関が成立していることを前提条件としたときの第2噴射燃料量の増減に応じた熱発生率の推移の変化が示されていることになる。   Here, FIG. 5 shows the transition of the heat generation rate in the combustion chamber when the basic combustion control according to the present embodiment is performed. FIG. 5 shows the transition of the heat generation rate corresponding to the four different control modes L1 to L4 when the engine speed of the internal combustion engine 1 is 2000 rpm. In these control forms L1 to L4, the first injection timing Tp, the first injected fuel amount (that is, the execution period of the first injection), the second injection timing Tm, and the ignition timing Ts are the same. The two-injected fuel amount (that is, the execution period of the second injection) is different for each control mode. That is, the second injected fuel amount is L1> L2> L3> L4. That is, FIG. 4 shows a change in transition of the heat generation rate according to increase / decrease of the second injected fuel amount on the precondition that the same first-second injection correlation is established. Will be.

ここで、図5中、点線で囲まれたZ1の部分で、熱発生率の一次ピークが表れている。この一次ピークは、第1噴射燃料が点火によって燃焼することで発生した熱(つまり、スプレーガイド燃焼によって発生した熱)を示している。この熱発生率の一次ピークが表れる時期においては、第2噴射はまだ行われておらず、燃焼室内には第1噴射燃料に対する点火によって生じた火炎と、該点火では燃焼していない第1噴射燃料である燃え残り燃料が存在していることになる。   Here, in FIG. 5, the primary peak of the heat generation rate appears in the portion Z1 surrounded by a dotted line. This primary peak indicates the heat generated by burning the first injected fuel by ignition (that is, heat generated by spray guide combustion). At the time when the primary peak of the heat generation rate appears, the second injection has not yet been performed, and the flame generated by ignition of the first injected fuel in the combustion chamber and the first injection not combusted by the ignition There is unburned fuel that is the fuel.

そして、熱発生率の一次ピークが生じる時期よりも後であって圧縮行程上死点前の時期Tmにおいて第2噴射の実行が開始される。このとき、第2噴射燃料は、上述したように、先ずは、第1噴射燃料のプレ噴霧に対する点火によって生じた火炎を火種として燃焼し始め、その後、第1噴射燃料の燃え残りとともに自着火し、さらに拡散燃焼に供される。その結果、圧縮行程上死点を過ぎた時期に熱発生率の最大ピークである二次ピークが発生する。ここで、図5では、第2噴射燃料量の増加にしたがって(すなわち、第2噴射期間が長くなるのにしたがって)、熱発生率の二次ピークの値が大きくなるとともに、二次ピークの発生時期が遅くなっている。このことは、第2噴射燃料量の増加にしたがって第2噴射燃料の燃焼期間が長くなっていることを意味する。このことから、第2噴射燃料および第1噴射燃料の燃え残りは、拡散燃焼もしくは実質的に拡散燃焼に同一視できる燃焼に供されているものと推察することができる。   Then, the execution of the second injection is started at a time Tm after the time when the primary peak of the heat generation rate occurs and before the compression stroke top dead center. At this time, as described above, the second injected fuel starts to burn using the flame generated by the ignition of the pre-spray of the first injected fuel as a fire type, and then self-ignites with the unburned residue of the first injected fuel. Further, it is subjected to diffusion combustion. As a result, a secondary peak that is the maximum peak of the heat generation rate occurs at the time when the top dead center of the compression stroke has passed. Here, in FIG. 5, as the second injected fuel amount increases (that is, as the second injection period becomes longer), the value of the secondary peak of the heat generation rate increases and the generation of the secondary peak occurs. The time is late. This means that the combustion period of the second injected fuel becomes longer as the amount of the second injected fuel increases. From this, it can be inferred that the unburned residue of the second injected fuel and the first injected fuel is subjected to diffusion combustion or combustion that can be substantially equated with diffusion combustion.

更に、図6に基づいて、本実施例に係る基本燃焼制御において発生する燃料の自着火について説明する。図6は、本実施例に係る基本燃焼制御において、一燃焼サイクル中の合計噴射量(第1噴射燃料量と第2噴射燃料量との合計)を一定としたまま第1噴射燃料量と第2噴射燃料量との比率を変更した2つの形態L8,L9それぞれの、燃焼室内での熱発生比率の推移を示している。なお、図6においては、内燃機関1の機関回転速度が2000rpmとされる。また、L9の形態の方がL8の形態に比べて第1噴射燃料量の比率が高くなっている。すなわち、L9の形態の方がL8の形態に比べて、第1噴射燃料量が多く、その結果、第1噴射燃料の燃え残り量も多くなっている。この場合、図6に示すように、L9の形態では、L8の形態に比べて、圧縮行程上死点後の熱発生率の二次ピーク値が大きくなっている。さらに、L9の形態では、L8の形態に比べて、熱発生率の二次ピーク値からの立ち下り速度(二次ピーク以後のグラフの傾き)が大きくなっている。これらは、第2噴射開始後の第1噴射燃料の燃え残りおよび第2噴射燃料の燃焼において、L9の形態では、L8の形態に比べて、自着火による燃焼がより促進されている(すなわち、自着火によって燃焼する燃料の割合が高くなり、拡散燃焼によって燃焼する燃料の割合が低くなっている)ことを意味するものと推察される。このことから、第1噴射燃料の燃え残りが第2噴射後の燃料の自着火の促進に寄与していると考えられる。   Furthermore, the self-ignition of fuel generated in the basic combustion control according to the present embodiment will be described based on FIG. FIG. 6 shows the first injection fuel amount and the first injection amount while keeping the total injection amount (total of the first injection fuel amount and the second injection fuel amount) in one combustion cycle in the basic combustion control according to the present embodiment. The transition of the heat generation ratio in the combustion chamber of each of the two forms L8 and L9 in which the ratio with the two injected fuel amounts is changed is shown. In FIG. 6, the engine speed of the internal combustion engine 1 is 2000 rpm. Further, the ratio of the first injected fuel amount is higher in the L9 form than in the L8 form. In other words, the L9 form has a larger amount of the first injected fuel than the L8 form, and as a result, the unburned amount of the first injected fuel has also increased. In this case, as shown in FIG. 6, in the form of L9, the secondary peak value of the heat generation rate after the top dead center of the compression stroke is larger than in the form of L8. Furthermore, in the form of L9, the falling speed from the secondary peak value of the heat generation rate (the slope of the graph after the secondary peak) is larger than in the form of L8. In the combustion of the unburned first injected fuel after the start of the second injection and the combustion of the second injected fuel, the combustion by self-ignition is further promoted in the form of L9 than in the form of L8 (that is, The ratio of the fuel combusted by self-ignition is high, and the ratio of the fuel combusted by diffusion combustion is low. From this, it is considered that the unburned residue of the first injected fuel contributes to the promotion of self-ignition of the fuel after the second injection.

以上説明したように、本実施例に係る基本燃焼制御では、第1噴射と第1点火プラグ5
1での点火とによるスプレーガイド燃焼ののちに第2噴射が実行されることで燃料の自着火および拡散燃焼を生じさせる。そのため、当該基本燃焼制御による燃焼はいわゆるディーゼル燃焼に類似し、又は実質的に同一視できると考えられる。したがって、燃焼室内の混合気の空燃比を極めて高いリーン空燃比(20〜70程度)とすることができる。また、このようなリーン空燃比での燃焼を実現するため、本実施例に係る燃焼制御では、従来のガソリンエンジンの燃焼制御(均質ストイキ制御)に比べてスロットル弁71の開度が大きくされる。そのため、内燃機関1でのポンプ損失を小さくすることができる。さらに、機関出力に寄与する燃焼が自着火および拡散燃焼により行われることで内燃機関1での冷却損失も従来の均質ストイキ制御時と比べて小さくすることができる。したがって、本実施例に係る基本燃焼制御によれば、従来のガソリンエンジンの燃焼制御では実現され得ない高い熱効率を達成することができる。
As described above, in the basic combustion control according to this embodiment, the first injection and the first spark plug 5
The second injection is executed after the spray guide combustion by the ignition at 1, thereby causing the self-ignition and diffusion combustion of the fuel. Therefore, it is considered that the combustion by the basic combustion control is similar to so-called diesel combustion or can be substantially identified. Therefore, the air-fuel ratio of the air-fuel mixture in the combustion chamber can be set to an extremely high lean air-fuel ratio (about 20 to 70). Further, in order to realize combustion at such a lean air-fuel ratio, in the combustion control according to the present embodiment, the opening degree of the throttle valve 71 is made larger than that in the conventional gasoline engine combustion control (homogeneous stoichiometric control). . Therefore, the pump loss in the internal combustion engine 1 can be reduced. Furthermore, since the combustion contributing to the engine output is performed by self-ignition and diffusion combustion, the cooling loss in the internal combustion engine 1 can also be reduced as compared with the conventional homogeneous stoichiometric control. Therefore, according to the basic combustion control according to the present embodiment, it is possible to achieve high thermal efficiency that cannot be realized by conventional combustion control of a gasoline engine.

また、上記のように、第2噴射時期は内燃機関1の機関出力が概ね最大となる適正噴射時期に設定されている。そのため、第2噴射燃料量を増量することによって機関負荷の上昇にある程度までは対応することができる。しかしながら、第2噴射は、圧縮行程上死点近傍の燃焼室内の圧力が非常に高い時に行われるため、燃料噴射弁6から噴射された燃料噴霧のペネトレーションが小さくなる。つまり、第2噴射によって噴射された燃料噴霧は広範囲に拡散し難い。そのため、第2噴射燃料量があまりに増量されると、第2噴射燃料の噴霧の周囲に存在する酸素、即ち、第2噴射燃料の燃焼に供される酸素の量が燃料に対して不足した状態となり、その結果、スモークの発生量が増加する虞がある。また、本実施例に係る基本燃焼制御では、第2噴射後に燃料の自着火を生じさせる必要があるが、第2噴射燃料量が過剰に多くなると、該第2噴射燃料の気化潜熱によって燃焼室内の温度が低下し、燃焼が不安定となる虞もある。   Further, as described above, the second injection timing is set to an appropriate injection timing at which the engine output of the internal combustion engine 1 is substantially maximized. Therefore, it is possible to cope with an increase in engine load to some extent by increasing the second injected fuel amount. However, since the second injection is performed when the pressure in the combustion chamber near the top dead center of the compression stroke is very high, the penetration of the fuel spray injected from the fuel injection valve 6 is reduced. That is, the fuel spray injected by the second injection is difficult to diffuse over a wide range. Therefore, when the amount of the second injected fuel is excessively increased, the oxygen present around the spray of the second injected fuel, that is, the amount of oxygen provided for the combustion of the second injected fuel is insufficient with respect to the fuel. As a result, the amount of smoke generated may increase. Further, in the basic combustion control according to the present embodiment, it is necessary to cause the self-ignition of the fuel after the second injection. However, if the amount of the second injected fuel is excessively increased, the combustion chamber is caused by the latent heat of vaporization of the second injected fuel. There is also a risk that the temperature of the fuel will decrease and combustion may become unstable.

一方、第1噴射は圧縮行程中の第1噴射時期Tpに行われる。そのため、第1噴射燃料が第1点火プラグ51による点火によって燃焼すると内燃機関1の機関出力を妨げるように作用するとも考えられる。しかしながら、第1噴射燃料のプレ噴霧への点火による燃焼では、第2噴射燃料の燃焼のための火種となる火炎が形成されればよい。そのため、上記のように、第1噴射燃料において、点火による燃焼に供されるのは、そのうちの一部である。そのため、当該第1噴射燃料のスプレーガイド燃焼による機関出力を妨げるような作用は小さい。そして、スプレーガイド燃焼には供されない第1噴射燃料の燃え残りは第2噴射後において第2噴射燃料とともに自着火および拡散燃焼に供されるため機関出力に寄与することになる。そのため、第1噴射燃料量を増量するとともにその燃え残り率を上昇させることでも、機関負荷の上昇に対応することができる。   On the other hand, the first injection is performed at the first injection timing Tp during the compression stroke. Therefore, it is considered that when the first injected fuel is burned by ignition by the first spark plug 51, it acts to hinder the engine output of the internal combustion engine 1. However, in the combustion by the ignition of the first sprayed fuel to the pre-spray, it is only necessary to form a flame that becomes a fire type for the combustion of the second injected fuel. Therefore, as described above, only a part of the first injected fuel is subjected to combustion by ignition. Therefore, the effect | action which prevents the engine output by the spray guide combustion of the said 1st injection fuel is small. The unburned unburned portion of the first injected fuel that is not used for spray guide combustion is used for self-ignition and diffusion combustion together with the second injected fuel after the second injection, thereby contributing to the engine output. Therefore, it is possible to cope with an increase in the engine load by increasing the first injected fuel amount and increasing the unburned fuel ratio.

また、第2噴射時期において、第1噴射燃料の燃え残りは燃焼室内で第2噴射燃料の燃料噴霧よりも広範囲に拡散している。そのため、第1噴射燃料の燃え残りが自着火および拡散燃焼に供される際には十分な酸素を確保し易い状態となっている。したがって、第1噴射燃料の増量およびその燃え残り率の上昇により機関負荷の上昇に対応した場合、第2噴射燃料量を増量した場合に比べてスモークの発生量を抑制することができる。   Further, at the second injection timing, the unburned residue of the first injected fuel is diffused in a wider range than the fuel spray of the second injected fuel in the combustion chamber. Therefore, when the unburned residue of the first injected fuel is subjected to self-ignition and diffusion combustion, it is easy to ensure sufficient oxygen. Therefore, when the increase in the first injected fuel and the increase in the unburned ratio correspond to the increase in engine load, the amount of smoke generated can be suppressed as compared with the case where the second injected fuel amount is increased.

<低負荷燃焼制御>
次に、本実施例において、内燃機関1の機関負荷が所定負荷以下の運転領域である低負荷領域において実行される低負荷燃焼制御について、図7に基づいて説明する。図7は、図の左側から右側に進む時系列において、内燃機関1で行われる低負荷燃焼制御に関する第1噴射、第2噴射、第1点火、および第2点火の時間的相関を示す図である。
<Low load combustion control>
Next, in the present embodiment, low load combustion control that is executed in a low load region that is an operation region in which the engine load of the internal combustion engine 1 is equal to or less than a predetermined load will be described based on FIG. FIG. 7 is a diagram showing temporal correlations of the first injection, the second injection, the first ignition, and the second ignition related to the low load combustion control performed in the internal combustion engine 1 in the time series progressing from the left side to the right side of the drawing. is there.

低負荷領域においては、一燃焼サイクル中における総燃料噴射量が相対的に少ない量となるため、必然的に第1噴射燃料量も少なくなる。そのため、第1噴射を実行した際に、第1点火プラグ51の点火可能領域51aを通過する燃料が少なくなる。その結果、第1
点火プラグ51による点火を行った時にプレ噴霧の着火が生じ難くなる。つまり、低負荷領域においても、内燃機関1の機関負荷が所定負荷より高い運転領域である高負荷領域と同様に上記のような基本燃焼制御を実行すると、プレ噴霧の着火性が低下する虞がある。そして、プレ噴霧の着火が生じないと、第2噴射燃料を燃焼させるための火種が形成されないことになる。したがって、プレ噴霧の着火性が低下すると、ディーゼル燃焼の安定性が低下することになる。
In the low load region, the total fuel injection amount during one combustion cycle is a relatively small amount, and therefore the first injected fuel amount inevitably decreases. Therefore, when the first injection is executed, the amount of fuel passing through the ignitable region 51a of the first spark plug 51 is reduced. As a result, the first
When ignition is performed by the spark plug 51, pre-spray ignition is less likely to occur. That is, even in the low load region, if the basic combustion control as described above is executed in the same manner as in the high load region where the engine load of the internal combustion engine 1 is higher than the predetermined load, there is a risk that the ignitability of the pre-spray will be reduced. is there. And if the ignition of pre-spray does not occur, the fire type for burning the second injected fuel will not be formed. Therefore, when the ignitability of pre-spraying is lowered, the stability of diesel combustion is lowered.

そこで、本実施例では、低負荷領域において、プレ燃焼を行う際に、第1点火プラグ51によるプレ噴霧への点火(以下、「第1点火」と称する場合もある)に加えて第2点火プラグ52による第2点火を実行する低負荷燃焼制御が行われる。図7においては、第2点火の点火時期である「第2点火時期」をTs2とする。図7に示すように、第2点火時期Ts2は、第1点火時期Ts1より後であって第2噴射時期Tmより前の所定の時期に定められている。   Therefore, in the present embodiment, when pre-combustion is performed in the low load region, the second ignition is performed in addition to the ignition to the pre-spray by the first spark plug 51 (hereinafter sometimes referred to as “first ignition”). Low-load combustion control for executing the second ignition by the plug 52 is performed. In FIG. 7, “second ignition timing” that is the ignition timing of the second ignition is Ts2. As shown in FIG. 7, the second ignition timing Ts2 is set to a predetermined timing after the first ignition timing Ts1 and before the second injection timing Tm.

ここで、本実施例に係る内燃機関1では、上述したように、燃焼室内においてスワール流が発生している。そのため、第1点火プラグ51の点火可能領域51aを通過したが、第1点火プラグ51による点火では着火しなかったプレ噴霧(以下、「点火後プレ噴霧」と称する)は、スワール流の流れ方向(図2における右回りの方向)に流れていく。また、燃料噴射弁6から噴射されたプレ噴霧自体が有する運動エネルギーは、気筒中心軸側から気筒壁面側に向かう方向に作用している。したがって、点火後プレ噴霧は、スワール流の流れ方向に流れつつ、気筒壁面の方向(すなわち、燃料噴射弁6の燃料噴射位置から離れる方向)に移動することになる。一方で、第2点火プラグ52は、上述したように、第1点火プラグ51を起点としてスワール流の回転方向において180度未満の角度で規定される領域α内の位置である二つの排気ポート8の開口部の間に配置されている。さらに、燃料噴射弁6の燃料噴射位置から第1点火プラグ51までの距離L1よりも、燃料噴射弁6の燃料噴射位置から第2点火プラグ52までの距離L2の方が大きくなっている。つまり、第2点火プラグ52は点火後プレ噴霧の進行方向に位置している。そして、点火後プレ噴霧は、第1点火プラグ51による点火によって、着火はしなくとも、その温度が、第1点火以前のプレ噴霧の温度よりも高くなっている。つまり、点火後プレ噴霧は、第1点火以前のプレ噴霧よりも点火によって着火し易い状態となっている。したがって、第2点火時期Ts2において第2点火プラグ52により第2点火が行われると、点火後プレ噴霧が着火する可能性が高い。そのため、第1点火に加えて第2点火を行うことで、プレ燃焼における着火性を向上させることができる。その結果、第2噴射燃料を燃焼させるための火種がより高い確率で形成されることになるため、ディーゼル燃焼の安定性を向上させることができる。   Here, in the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, as described above, a swirl flow is generated in the combustion chamber. Therefore, the pre-spray that has passed through the ignitable region 51a of the first spark plug 51 but did not ignite by the ignition by the first spark plug 51 (hereinafter referred to as “pre-ignition pre-spray”) is the flow direction of the swirl flow (Clockwise direction in FIG. 2). Further, the kinetic energy of the pre-spray itself injected from the fuel injection valve 6 acts in a direction from the cylinder central axis side to the cylinder wall surface side. Accordingly, the pre-ignition pre-spray flows in the direction of the swirl flow and moves in the direction of the cylinder wall surface (that is, the direction away from the fuel injection position of the fuel injection valve 6). On the other hand, as described above, the second spark plug 52 has the two exhaust ports 8 at positions in the region α defined by an angle of less than 180 degrees in the rotational direction of the swirl flow with the first spark plug 51 as a starting point. Between the openings. Furthermore, the distance L2 from the fuel injection position of the fuel injection valve 6 to the second spark plug 52 is greater than the distance L1 from the fuel injection position of the fuel injection valve 6 to the first spark plug 51. In other words, the second spark plug 52 is located in the direction in which the pre-spraying after ignition proceeds. And the pre-spray after ignition is higher than the temperature of the pre-spray before the first ignition due to the ignition by the first spark plug 51 without ignition. That is, the pre-ignition pre-spray is more easily ignited by ignition than the pre-spray before the first ignition. Therefore, when the second ignition is performed by the second ignition plug 52 at the second ignition timing Ts2, there is a high possibility that the pre-spray after ignition is ignited. Therefore, the ignitability in the pre-combustion can be improved by performing the second ignition in addition to the first ignition. As a result, since the fire type for burning the second injected fuel is formed with a higher probability, the stability of diesel combustion can be improved.

なお、第2点火プラグ52による第2点火によって点火後プレ噴霧を着火させるためには、点火後プレ噴霧が第2点火プラグ52の点火可能領域52aに位置するタイミングで第2点火を行うことが好ましい。そのため、本実施例に係る低負荷燃焼制御では、第1点火時期Ts1と第2点火時期Ts2との間隔(Ts2−Ts1)が、点火後プレ噴霧が第1点火プラグ51の点火可能領域51aから第2点火プラグ52の点火可能領域52aに到達するまでの期間である所定の第2点火インターバルDs2となるように、第2点火時期Ts2が決定される。ここで、クランクアングルで規定される第2点火インターバルDs2は、スワール流の回転方向において第1点火プラグ51の点火可能領域51aと第2点火プラグ52の点火可能領域52aとがなす角度、および、気筒2の燃焼室内に発生するスワール流のスワール比に基づいて定めることができる。つまり、第2点火インターバルDs2は、内燃機関1の機関負荷および機関回転速度によらず一定値となる。   In order to ignite the pre-ignition pre-spray by the second ignition by the second ignition plug 52, the second ignition may be performed at a timing at which the post-ignition pre-spray is positioned in the ignitable region 52a of the second ignition plug 52. preferable. Therefore, in the low load combustion control according to the present embodiment, the interval (Ts2-Ts1) between the first ignition timing Ts1 and the second ignition timing Ts2 is determined so that the pre-spray after ignition starts from the ignitable region 51a of the first ignition plug 51. The second ignition timing Ts2 is determined so as to be a predetermined second ignition interval Ds2 that is a period until reaching the ignitable region 52a of the second spark plug 52. Here, the second ignition interval Ds2 defined by the crank angle is an angle formed by the ignitable region 51a of the first spark plug 51 and the ignitable region 52a of the second spark plug 52 in the rotational direction of the swirl flow, and It can be determined based on the swirl ratio of the swirl flow generated in the combustion chamber of the cylinder 2. That is, the second ignition interval Ds2 is a constant value regardless of the engine load and engine speed of the internal combustion engine 1.

<燃焼制御フロー>
ここで、本実施例に係る燃焼制御の制御フローについて図8に基づいて説明する。図8
は、本実施例に係る燃焼制御の制御フローを示すフローチャートである。この制御フローは、ECU20に予め記憶されており、内燃機関1が稼働している間、ECU20に格納された制御プログラムが実行されることで、所定の間隔で繰り返し実行される。
<Combustion control flow>
Here, the control flow of the combustion control according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG.
These are flowcharts which show the control flow of the combustion control which concerns on a present Example. This control flow is stored in advance in the ECU 20, and is repeatedly executed at predetermined intervals by executing a control program stored in the ECU 20 while the internal combustion engine 1 is operating.

本フローでは、先ず、S101において、アクセルポジションセンサ22の検出値に基づいて、内燃機関1の機関負荷Qeが算出される。次に、S102において、S101で算出された機関負荷Qeが所定負荷Qe0より高いか否かが判別される。所定負荷Qe0は、低負荷領域と高負荷領域とを区分けする閾値である。所定負荷Qe0は、実験等に基づいて予め定められており、ECU20に記憶されている。S102において肯定判定された場合、すなわち、内燃機関1の機関負荷が高負荷領域に属する場合、次にS103の処理が実行される。   In this flow, first, in S101, the engine load Qe of the internal combustion engine 1 is calculated based on the detection value of the accelerator position sensor 22. Next, in S102, it is determined whether or not the engine load Qe calculated in S101 is higher than a predetermined load Qe0. The predetermined load Qe0 is a threshold value for distinguishing the low load region and the high load region. The predetermined load Qe0 is determined in advance based on experiments or the like and is stored in the ECU 20. If an affirmative determination is made in S102, that is, if the engine load of the internal combustion engine 1 belongs to the high load region, the process of S103 is then executed.

S103においては、基本燃焼制御を実現するための第1噴射燃料量Sp、第2噴射燃料量Sm、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、および点火時期Tsが、S101で算出された機関負荷Qeに基づいて決定される。第1噴射燃料量Sp、第2噴射燃料量Sm、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、および点火時期Tsと、機関負荷Qeとの関係は、上述した第1−第2噴射相関が成立可能な関係として、実験等に基づいて予め定められている。そして、これらの関係がマップとしてECU20に記憶されている。当該マップにおいては、機関負荷Qeの増加に伴い第1噴射燃料量Spを増加させる場合、その増加量に応じて第1噴射時期Tpおよび点火時期Tsが進角されている。第1噴射時期Tpが進角されると、気筒2内の圧力がより低い状態で第1噴射が実行されることになる。つまり、第1噴射時期Tpが進角されるほど、第1噴射燃料のプレ噴霧のペネトレーションが相対的に大きくなる。そのため、第1点火プラグ51による点火によって生じた火炎が伝播せずに燃え残る燃料が増加する。したがって、第1噴射燃料量Spを増加させる場合に、その増加量に応じて第1噴射時期Tpおよび点火時期Tsを進角させることで、第1噴射燃料の燃え残り率を高めることができる。S103では、当該マップを用いて第1噴射燃料量Sp、第2噴射燃料量Sm、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、および点火時期Tsが決定される。   In S103, the first injection fuel amount Sp, the second injection fuel amount Sm, the first injection timing Tp, the second injection timing Tm, and the ignition timing Ts for realizing basic combustion control are calculated in S101. It is determined based on the load Qe. The relationship between the first injected fuel amount Sp, the second injected fuel amount Sm, the first injection timing Tp, the second injection timing Tm, the ignition timing Ts, and the engine load Qe is such that the above-described first to second injection correlations. The relationship that can be established is predetermined based on experiments or the like. These relationships are stored in the ECU 20 as a map. In the map, when the first injected fuel amount Sp is increased as the engine load Qe increases, the first injection timing Tp and the ignition timing Ts are advanced according to the increased amount. When the first injection timing Tp is advanced, the first injection is executed with the pressure in the cylinder 2 being lower. That is, as the first injection timing Tp is advanced, the pre-spray penetration of the first injected fuel becomes relatively large. As a result, the amount of fuel that remains unburned without propagation of the flame generated by the ignition by the first spark plug 51 increases. Therefore, when the first injected fuel amount Sp is increased, the unburned rate of the first injected fuel can be increased by advancing the first injection timing Tp and the ignition timing Ts according to the increased amounts. In S103, the first injected fuel amount Sp, the second injected fuel amount Sm, the first injection timing Tp, the second injection timing Tm, and the ignition timing Ts are determined using the map.

次に、S104において、S103で決定された第1噴射燃料量Sp、第2噴射燃料量Sm、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、および点火時期Tsに従って、燃料噴射弁6による第1噴射および第2噴射、第1点火プラグ51による点火が実行される。これにより、本実施例に係る基本燃焼制御が実現される。   Next, in S104, the first fuel injection valve 6 performs the first injection fuel amount Sp, the second injection fuel amount Sm, the first injection timing Tp, the second injection timing Tm, and the ignition timing Ts determined in S103. Injection, second injection, and ignition by the first spark plug 51 are executed. Thereby, the basic combustion control according to the present embodiment is realized.

一方、S102において否定判定された場合、すなわち、内燃機関1の機関負荷が低負荷領域に属する場合、次にS105の処理が実行される。S105においては、低負荷燃焼制御を実現するための第1噴射燃料量Sp、第2噴射燃料量Sm、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、第1点火時期Ts1、および第2点火時期Ts2が、S101で算出された機関負荷Qeに基づいて決定される。ここで、第1噴射燃料量Sp、第2噴射燃料量Sm、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、および第1点火時期Ts1と、機関負荷Qeとの関係は、基本燃焼制御の場合と同様、上述した第1−第2噴射相関が成立可能な関係として、実験等に基づいて予め定められている。そして、第2点火時期Ts2は、第1点火時期Ts1との間隔が上述した第2点火インターバルDs2となるように予め定められている。このような低負荷燃焼制御における第1噴射燃料量Sp、第2噴射燃料量Sm、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、第1点火時期Ts1、および第2点火時期Ts2と、機関負荷Qeとの関係もマップとしてECU20に記憶されている。そして、S105では、当該マップを用いて第1噴射燃料量Sp、第2噴射燃料量Sm、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、第1点火時期Ts1、および第2点火時期Ts2が決定される。   On the other hand, when a negative determination is made in S102, that is, when the engine load of the internal combustion engine 1 belongs to the low load region, the process of S105 is executed next. In S105, the first injected fuel amount Sp, the second injected fuel amount Sm, the first injection timing Tp, the second injection timing Tm, the first ignition timing Ts1, and the second ignition timing for realizing the low load combustion control. Ts2 is determined based on the engine load Qe calculated in S101. Here, the relationship between the first injected fuel amount Sp, the second injected fuel amount Sm, the first injection timing Tp, the second injection timing Tm, the first ignition timing Ts1, and the engine load Qe is the case of the basic combustion control. In the same manner as described above, the relationship in which the first-second injection correlation described above can be established is determined in advance based on experiments or the like. The second ignition timing Ts2 is determined in advance so that the interval from the first ignition timing Ts1 is the above-described second ignition interval Ds2. In such low load combustion control, the first injected fuel amount Sp, the second injected fuel amount Sm, the first injection timing Tp, the second injection timing Tm, the first ignition timing Ts1, the second ignition timing Ts2, and the engine load The relationship with Qe is also stored in the ECU 20 as a map. In S105, the first injection fuel amount Sp, the second injection fuel amount Sm, the first injection timing Tp, the second injection timing Tm, the first ignition timing Ts1, and the second ignition timing Ts2 are determined using the map. Is done.

次に、S106において、S105で決定された第1噴射燃料量Sp、第2噴射燃料量Sm、第1噴射時期Tp、第2噴射時期Tm、第1点火時期Ts1、および第2点火時期Ts2に従って、燃料噴射弁6による第1噴射および第2噴射、第1点火プラグ51による第1点火、第2点火プラグ52による第2点火が実行される。これにより、本実施例に係る低負荷燃焼制御が実現される。   Next, in S106, according to the first injected fuel amount Sp, the second injected fuel amount Sm, the first injection timing Tp, the second injection timing Tm, the first ignition timing Ts1, and the second ignition timing Ts2 determined in S105. The first and second injections by the fuel injection valve 6, the first ignition by the first spark plug 51, and the second ignition by the second spark plug 52 are executed. Thereby, the low load combustion control according to the present embodiment is realized.

<変形例>
なお、プレ燃焼を行う際に、第1点火プラグ51による第1点火に加えて第2点火プラグ52による第2点火を実行する内燃機関1の運転領域を、必ずしも低負荷領域に限る必要はない。つまり、内燃機関1の機関負荷が高負荷領域に属するときにおいても、プレ燃焼を行う際に、第1点火プラグ51による第1点火に加えて第2点火プラグ52による第2点火を実行してもよい。この場合、高負荷領域においても、プレ噴霧の着火性を向上させることができるため、ディーゼル燃焼の安定性を向上させることができる。
<Modification>
When performing the pre-combustion, the operation region of the internal combustion engine 1 that executes the second ignition by the second ignition plug 52 in addition to the first ignition by the first ignition plug 51 is not necessarily limited to the low load region. . That is, even when the engine load of the internal combustion engine 1 belongs to the high load region, when performing pre-combustion, in addition to the first ignition by the first ignition plug 51, the second ignition by the second ignition plug 52 is executed. Also good. In this case, since the ignitability of the pre-spray can be improved even in a high load region, the stability of diesel combustion can be improved.

また、内燃機関1が、排気の一部をEGRガスとして吸気系に導入する、所謂EGR装置を備えている場合、EGRガスは不活性ガスであるため、吸気のEGR率が高いほど、プレ噴霧の着火性が低下する。そこで、この場合は、吸気のEGR率が所定値より高いときに、上述した低負荷燃焼制御と同様に、第1点火プラグ51による第1点火に加えて第2点火プラグ52による第2点火を実行してもよい。これによれば、吸気のEGR率が高いときにおけるプレ噴霧の着火性を向上させることができる。   Further, when the internal combustion engine 1 includes a so-called EGR device that introduces a part of the exhaust gas into the intake system as EGR gas, the EGR gas is an inert gas. The ignitability decreases. Therefore, in this case, when the EGR rate of the intake air is higher than a predetermined value, the second ignition by the second ignition plug 52 is performed in addition to the first ignition by the first ignition plug 51, similarly to the low load combustion control described above. May be executed. According to this, it is possible to improve the ignitability of the pre-spray when the EGR rate of the intake air is high.

また、内燃機関1が、機関回転速度または気筒2内の圧力等に基づいて該内燃機関1における失火の発生を検知する手段を備えている場合、当該手段によって失火が検知された場合に、第1点火プラグ51による第1点火に加えて第2点火プラグ52による第2点火を実行してもよい。   Further, when the internal combustion engine 1 is provided with means for detecting the occurrence of misfire in the internal combustion engine 1 based on the engine speed or the pressure in the cylinder 2, etc., when the misfire is detected by the means, In addition to the first ignition by the first spark plug 51, the second ignition by the second spark plug 52 may be executed.

[参考例]
本参考例に係る内燃機関の構成は上記実施例と同様である。また、本参考例においても、上記実施例と同様、第1噴射燃料によって形成されるプレ噴霧に対し点火プラグによって点火することでプレ燃焼が行われるとともに、該プレ燃焼によって生じた火炎を起点として第2噴射燃料および第1噴射燃料の燃え残りを自着火燃焼または拡散燃焼させるメイン燃焼が行われる。ただし、本参考例では、プレ燃焼を行う際の点火プラグによる点火形態が上記実施例とは異なっている。
[Reference example]
The configuration of the internal combustion engine according to this reference example is the same as that of the above embodiment. In this reference example, as in the above embodiment, pre-combustion is performed by igniting the pre-spray formed by the first injected fuel with the spark plug, and the flame generated by the pre-combustion is used as a starting point. Main combustion is performed in which the unburned residue of the second injected fuel and the first injected fuel is self-ignited or diffusely burned. However, in this reference example, the ignition mode by the spark plug when performing the pre-combustion is different from that in the above embodiment.

図9は、本参考例に係る、プレ燃焼を行う際の、内燃機関1の機関負荷と、第1点火プラグ51および第2点火プラグ52による点火時期、第1噴射燃料量、第1噴射燃料の燃え残り率との相関を示す図である。図9に示すように、本参考例においては、内燃機関1の機関負荷の上昇に応じて第1噴射燃料量が増加する。そして、機関負荷が所定負荷Qe1以下である低負荷領域では、プレ燃焼時に第1点火プラグ51および第2点火プラグ52によって点火が行われる。ここで、内燃機関1の機関負荷が低負荷領域における最低負荷Qemin(例えば、アイドリング時の機関負荷)の場合、上述した実施例の基本燃焼制御における第1点火プラグ51による点火時期(すなわち、第1噴射時期との間隔が、スプレーガイド燃焼が可能となる第1点火インターバルとなる時期。以下、この時期を「基本点火時期」と称する。)と同一の時期に、第1点火プラグ51と第2点火プラグ52との両方の点火が同時に実行される。そして、機関負荷の上昇に応じて第1噴射燃料量が増加するために第1噴射時期が進角するのに伴い、第1点火プラグ51による点火時期(第1点火時期)および第2点火プラグ52による点火時期(第2点火時期)も進角される。ただし、このときに、第1点火時期が基本点火時期に維持されるように進角される一方で、第2点火時期は、第1点火時期との間隔である第2点火インターバルが、第1噴射燃料量が増加するほど大きくなるように進角される。つまり、第1噴射燃料量の増加量に対
する進角量が、第1噴射時期よりも第2噴射時期の方が小さくなっている。また、機関負荷が所定負荷Qe1より高い高負荷領域では、プレ燃焼時に第2点火プラグ52のみによって点火が行われる。このとき、第2点火時期が基本点火時期となるように制御される。
FIG. 9 shows the engine load of the internal combustion engine 1, the ignition timing by the first spark plug 51 and the second spark plug 52, the first injected fuel amount, and the first injected fuel when performing pre-combustion according to this reference example. It is a figure which shows the correlation with the unburned residue rate. As shown in FIG. 9, in the present reference example, the first injected fuel amount increases as the engine load of the internal combustion engine 1 increases. In the low load region where the engine load is equal to or less than the predetermined load Qe1, ignition is performed by the first spark plug 51 and the second spark plug 52 during pre-combustion. Here, when the engine load of the internal combustion engine 1 is the minimum load Qemin in the low load region (for example, the engine load during idling), the ignition timing (that is, the first timing) by the first spark plug 51 in the basic combustion control of the above-described embodiment. The first ignition plug 51 and the first ignition plug 51 are set at the same timing as the first ignition interval at which the spray injection combustion is possible. Both ignitions with the two spark plugs 52 are performed simultaneously. As the first injection timing is advanced because the first injected fuel amount increases in accordance with the increase in engine load, the ignition timing (first ignition timing) by the first spark plug 51 and the second ignition plug The ignition timing (second ignition timing) by 52 is also advanced. However, at this time, the first ignition timing is advanced so as to be maintained at the basic ignition timing, while the second ignition interval is the first ignition timing, and the second ignition interval is the first ignition timing. The angle is advanced so as to increase as the amount of injected fuel increases. That is, the advance amount with respect to the increase amount of the first injected fuel amount is smaller at the second injection timing than at the first injection timing. Further, in the high load region where the engine load is higher than the predetermined load Qe1, ignition is performed only by the second spark plug 52 during pre-combustion. At this time, the second ignition timing is controlled to be the basic ignition timing.

図3に示したように、内燃機関1においては、第1点火プラグ51のみならず第2点火プラグ52も、燃料噴射弁6の噴孔6aから噴射された燃料噴霧がその点火可能領域52aを通過するような位置、すなわち、第2点火プラグ52による点火によってもスプレーガイド燃焼が可能な位置に設置されている。そのため、基本点火時期に第1点火プラグ51に加えて第2点火プラグ52によっても点火が行われることで、スプレーガイド燃焼によって燃焼する第1燃料噴射量が最も多くなる。そこで、本参考例では、上記のように、機関負荷が最低負荷Qeminのとき、すなわち、第1噴射燃料量が最も少ないときは、基本点火時期に第1点火プラグ51および第2点火プラグ52の両方によって同時に点火を行う。これにより、本参考例では、機関負荷が最低負荷Qeminのときに第1噴射燃料の燃え残り率が最も小さくなる。   As shown in FIG. 3, in the internal combustion engine 1, not only the first spark plug 51 but also the second spark plug 52, the fuel spray injected from the injection hole 6 a of the fuel injection valve 6 has its ignitable region 52 a. It is installed at a position where it can pass, that is, at a position where spray guide combustion is possible even by ignition by the second spark plug 52. Therefore, ignition is performed by the second ignition plug 52 in addition to the first ignition plug 51 at the basic ignition timing, so that the first fuel injection amount burned by the spray guide combustion becomes the largest. Therefore, in the present reference example, as described above, when the engine load is the minimum load Qemin, that is, when the first injected fuel amount is the smallest, the first ignition plug 51 and the second ignition plug 52 are at the basic ignition timing. Ignition by both at the same time. Thereby, in this reference example, when the engine load is the minimum load Qemin, the unburned rate of the first injected fuel becomes the smallest.

そして、低負荷領域では、機関負荷の上昇に伴い第1噴射燃料量が増加すると、第1点火時期を基本点火時期に維持しつつ、基本点火時期に対して第2点火時期を遅角させる。基本点火時期に対する第2点火時期の遅角量(すなわち、第2点火インターバル)が大きくなるほど、第1噴射時期において燃料噴射弁6から燃料が噴射された際に第2点火プラグ52の点火可能領域52aを通過した燃料噴霧が該点火可能領域52aからよりずれたタイミングで第2点火が実行されることになる。そのため、第2点火プラグ52による点火によって燃焼する第1噴射燃料が減少する。したがって、第1噴射燃料の燃え残り率が増加することになる。   In the low load region, when the first injected fuel amount increases as the engine load increases, the second ignition timing is retarded with respect to the basic ignition timing while maintaining the first ignition timing at the basic ignition timing. The greater the retard amount of the second ignition timing with respect to the basic ignition timing (that is, the second ignition interval), the larger the ignition possible region of the second spark plug 52 when fuel is injected from the fuel injection valve 6 at the first injection timing. The second ignition is executed at a timing when the fuel spray that has passed through 52a deviates from the ignitable region 52a. Therefore, the first injected fuel that is burned by the ignition by the second spark plug 52 is reduced. Therefore, the unburned rate of the first injected fuel increases.

そして、低負荷領域よりも第1噴射燃料が増加する高負荷領域においては、第2点火プラグ52による点火のみによってスプレーガイド燃焼が行われる。この場合、第1点火プラグ51および第2点火プラグ52の両方の点火が行われる場合に比べて第1噴射燃料の燃え残り率が増加することになる。したがって、高負荷領域では低負荷領域に比べて第1噴射燃料の燃え残り率が高くなる。なお、高負荷領域においては低負荷領域に比べて第1噴射燃料量が増加するためプレ噴霧のペネトレーションが大きくなっている。したがって、燃料噴射弁6の燃料噴射位置からの距離がより大きい第2点火プラグ52(図2においてL1<L2)の方が、スプレーガイド燃焼を行うべくプレ噴霧に点火する点火プラグとしては、第1点火プラグ51よりも適している。そのため、一つの点火プラグによってスプレーガイド燃焼を行う高負荷領域においては、基本点火時期に第2点火プラグ52による点火を実行する。   In the high load region where the first injected fuel increases from the low load region, spray guide combustion is performed only by ignition by the second spark plug 52. In this case, the unburned ratio of the first injected fuel increases as compared with the case where both the first spark plug 51 and the second spark plug 52 are ignited. Therefore, the unburned rate of the first injected fuel is higher in the high load region than in the low load region. In the high load region, the first injected fuel amount increases compared to the low load region, so that the penetration of pre-spray is large. Therefore, the second spark plug 52 (L1 <L2 in FIG. 2) having a larger distance from the fuel injection position of the fuel injection valve 6 is a spark plug that ignites the pre-spray to perform spray guide combustion. More suitable than one spark plug 51. Therefore, in the high load region where spray guide combustion is performed with one spark plug, ignition by the second spark plug 52 is executed at the basic ignition timing.

プレ燃焼を行う際に第1点火プラグ51および第2点火プラグ52を上記のように制御することで、図9に示すように、機関負荷の増加に伴って第1噴射燃料量が増加するほど第1噴射燃料の燃え残り率を高めることができる。これにより、第1噴射燃料量の増加に伴うスモークの増加を抑制することが可能となる。   By controlling the first spark plug 51 and the second spark plug 52 as described above during pre-combustion, as shown in FIG. 9, the first injected fuel amount increases as the engine load increases. The unburned rate of the first injected fuel can be increased. Thereby, it is possible to suppress an increase in smoke accompanying an increase in the first injected fuel amount.

1・・・内燃機関
2・・・気筒
3・・・ピストン
51・・第1点火プラグ
52・・第2点火プラグ
6・・・燃料噴射弁
7・・・吸気ポート
8・・・排気ポート
9・・・吸気弁
10・・排気弁
20・・ECU
21・・クランクポジションセンサ
22・・アクセルポジションセンサ
71・・スロットル弁
72・・エアフローメータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 2 ... Cylinder 3 ... Piston 51 ... 1st spark plug 52 ... 2nd spark plug 6 ... Fuel injection valve 7 ... Intake port 8 ... Exhaust port 9 ... Intake valve 10 ・ ・ Exhaust valve 20 ・ ・ ECU
21 ·· Crank position sensor 22 · · Accelerator position sensor 71 · · Throttle valve 72 · · Air flow meter

Claims (1)

燃焼室内に気筒中心軸周りの旋回流であるスワール流が発生する内燃機関の制御装置であって、
複数の噴孔を有し、燃焼室内において気筒中心軸付近から気筒壁面側に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁から噴射された噴霧が点火可能領域を通過し該噴霧に直接に点火可能となるように、前記燃料噴射弁に対する相対位置が決定された第1点火装置と、
圧縮行程中の第1噴射時期に前記燃料噴射弁による第1噴射を実行するとともに該第1噴射によって形成されるプレ噴霧に対し前記第1点火装置によって点火を行うことで該第1噴射によって噴射された燃料の一部を燃焼させるプレ燃焼を行うプレ燃焼部と、
前記第1点火装置による前記プレ噴霧への点火後であり且つ圧縮行程上死点前の時期であって、前記第1噴射時期とのインターバルが、前記プレ燃焼によって生じた火炎を起点として噴射燃料の燃焼が開始されるように設定された所定の噴射インターバルとなる第2噴射時期に前記燃料噴射弁による第2噴射の実行を開始することで、燃料の自着火を発生させるとともに少なくとも該第2噴射によって噴射された燃料の一部を拡散燃焼させるメイン燃焼を行うメイン燃焼部と、を備える内燃機関の制御装置において、
前記第1点火装置を起点としてスワール流の回転方向において180度未満の角度で規定される所定領域内であり、且つ、燃焼室内における前記燃料噴射弁の燃料噴射位置からの距離が前記第1点火装置よりも大きい位置に設置された第2点火装置をさらに備え、
前記プレ燃焼部が、前記プレ燃焼を行う際に、前記第1点火装置での点火時期である第1点火時期より後であって前記第2噴射時期よりも前の所定の第2点火時期に、前記第2点火装置による点火を実行する内燃機関の制御装置。
A control device for an internal combustion engine in which a swirl flow that is a swirl flow around a cylinder central axis is generated in a combustion chamber,
A fuel injection valve that has a plurality of injection holes and injects fuel from the vicinity of the cylinder central axis toward the cylinder wall surface in the combustion chamber;
A first ignition device whose relative position to the fuel injection valve is determined so that the spray injected from the fuel injection valve passes through the ignitable region and can be directly ignited;
The first injection by the fuel injection valve is executed at the first injection timing during the compression stroke, and the pre-spray formed by the first injection is ignited by the first ignition device, thereby injecting by the first injection. A pre-combustion unit that performs pre-combustion to burn a portion of the fuel that has been discharged
The fuel injected after the ignition to the pre-spray by the first ignition device and before the top dead center of the compression stroke, and the interval from the first injection timing starts from the flame generated by the pre-combustion By starting execution of the second injection by the fuel injection valve at a second injection timing that becomes a predetermined injection interval set to start combustion of the fuel, fuel self-ignition is generated and at least the second In a control device for an internal combustion engine, comprising: a main combustion unit that performs main combustion for diffusing and burning a part of fuel injected by injection,
The distance from the fuel injection position of the fuel injection valve in the combustion chamber is within a predetermined region defined by an angle of less than 180 degrees in the swirl flow rotation direction starting from the first ignition device. A second ignition device installed at a position larger than the device;
When the pre-combustion unit performs the pre-combustion, the pre-combustion section is set to a predetermined second ignition timing that is after the first ignition timing that is the ignition timing in the first ignition device and before the second injection timing. A control device for an internal combustion engine that performs ignition by the second ignition device.
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