JP2018040264A - Control device for internal combustion engine - Google Patents

Control device for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2018040264A
JP2018040264A JP2016172844A JP2016172844A JP2018040264A JP 2018040264 A JP2018040264 A JP 2018040264A JP 2016172844 A JP2016172844 A JP 2016172844A JP 2016172844 A JP2016172844 A JP 2016172844A JP 2018040264 A JP2018040264 A JP 2018040264A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ignition
combustion
fuel
timing
self
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016172844A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
晋 橋本
Susumu Hashimoto
晋 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2016172844A priority Critical patent/JP2018040264A/en
Publication of JP2018040264A publication Critical patent/JP2018040264A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate an intended time difference of compression self-ignition timing of pre-mixed air fuel mixture and thus disperse heat generation timing.SOLUTION: A control device 200 for an internal combustion engine 100 includes: a combustion control section for controlling injection amount and injection timing of a fuel injection valve 20 and ignition timing of an ignition plug 16 so that ignition assist self-ignition combustion for performing flame propagation combustion of part of fuel by using the ignition plug 16 and by using heat generated at this time, performing pre-mixed compression self-ignition combustion of remaining fuel is generated in a combustion chamber; and an ozone supply amount control section for controlling ozone supply amount to the combustion chamber by using an ozone supply device 81. The combustion control section controls the injection amount and injection timing of the fuel injection valve and the ignition timing of the ignition plug 16 so that predicted self-ignition timing when the ignition assist self-ignition combustion is performed becomes target self-ignition timing. The ozone supply amount control section is configured to control the ozone supply amount on the basis of the fuel amount used for the pre-mixed compression self-ignition combustion.SELECTED DRAWING: Figure 1

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.

特許文献1には、従来の内燃機関の制御装置として、燃焼室内で濃度差が生じるようにオゾンを供給して予混合の圧縮自着火燃焼を行うことで、予混合気の圧縮自着火時期に時間差を生じさせて熱発生時期を分散させるように構成されたものが開示されている。   In Patent Document 1, as a control device for a conventional internal combustion engine, ozone is supplied so that a difference in concentration occurs in the combustion chamber and premixed compression autoignition combustion is performed. An apparatus configured to disperse the heat generation time by causing a time difference is disclosed.

特開2001−323829号公報JP 2001-323829 A

しかしながら、前述した従来の内燃機関の制御装置では、例えば外気温の変化等によって予混合気の圧縮自着火時期が目標自着火時期よりも進角した場合に、予混合気の圧縮自着火時期を目標自着火時期に制御するには、オゾン供給量を減少させて予混合気の着火遅れ時間を長くする必要がある。そうすると、オゾン濃度差も小さくなってしまうので、予混合気の圧縮自着火時期に時間差を生じさせにくくなり、熱発生時期を十分に分散させることができなくなるという問題点がある。   However, in the above-described conventional control device for an internal combustion engine, when the compression ignition timing of the premixed gas advances from the target ignition timing due to, for example, a change in the outside air temperature, the compression ignition timing of the premixed gas is set. In order to control the target self-ignition timing, it is necessary to reduce the ozone supply amount and increase the ignition delay time of the premixed gas. In this case, the difference in ozone concentration also becomes small, so that it becomes difficult to cause a time difference in the compression auto-ignition timing of the premixed gas, and the heat generation timing cannot be sufficiently dispersed.

本発明はこのような問題点に着目してなされたものであり、外気温の変化等によって予混合気の圧縮自着火時期が目標自着火時期に対してずれるような状況となった場合においても、予混合気の圧縮自着火時期に所望の時間差を生じさせて熱発生時期を分散させることができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and even when the compression auto-ignition timing of the premixed gas is shifted from the target auto-ignition timing due to changes in the outside air temperature, etc. It is an object of the present invention to provide a desired time difference in the compression ignition timing of the premixed gas so that the heat generation timing can be dispersed.

上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、機関本体と、機関本体の燃焼室に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁と、燃焼室内に臨むように配置された点火プラグと、燃焼室内において濃度差が生じるように、当該燃焼室に直接又は間接的にオゾンを供給するためのオゾン供給装置と、を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置が、燃料の一部を前記点火プラグによって火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させる着火アシスト自着火燃焼が燃焼室内で生じるように、燃料噴射弁の噴射量及び噴射時期と点火プラグの点火時期とを制御する燃焼制御部と、オゾン供給装置による燃焼室へのオゾン供給量を制御するオゾン供給量制御部と、を備える。燃焼制御部は、着火アシスト自着火燃焼を実施した場合の予想自着火時期が目標自着火時期となるように、燃料噴射弁の噴射量及び噴射時期と前記点火プラグの点火時期とを制御し、オゾン供給量制御部は、予混合圧縮自着火燃焼させる前記残りの燃料の量に基づいて、オゾン供給量を制御するように構成される。   In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, an engine body, a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber of the engine body, and an ignition plug disposed so as to face the combustion chamber And an ozone supply device for supplying ozone directly or indirectly to the combustion chamber so that a difference in concentration occurs in the combustion chamber. The fuel injection valve injection amount and the injection amount are set such that ignition assist auto-ignition combustion occurs in the combustion chamber in which the ignition plug causes the remaining fuel to be premixed compression auto-ignition combustion using the heat generated by the spark plug. A combustion control unit that controls the timing and the ignition timing of the spark plug; and an ozone supply amount control unit that controls the amount of ozone supplied to the combustion chamber by the ozone supply device. The combustion control unit controls the injection amount and injection timing of the fuel injection valve and the ignition timing of the spark plug so that the expected self-ignition timing when the ignition assist self-ignition combustion is performed becomes the target self-ignition timing. The ozone supply amount control unit is configured to control the ozone supply amount based on the amount of the remaining fuel to be premixed compression self-ignition combustion.

本発明のこの態様によれば、外気温の変化等によって予混合気の圧縮自着火時期が目標自着火時期に対してずれるような状況となった場合においても、予混合気の圧縮自着火時期に所望の時間差を生じさせて熱発生時期を分散させることができる。   According to this aspect of the present invention, the compression ignition timing of the premixed gas even when the compression ignition timing of the premixed gas deviates from the target ignition timing due to a change in the outside air temperature or the like. It is possible to disperse the heat generation time by producing a desired time difference.

図1は、本発明の一実施形態による内燃機関及び内燃機関を制御する電子制御ユニットの概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine and an electronic control unit that controls the internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態による内燃機関の機関本体の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the engine body of the internal combustion engine according to the embodiment of the present invention. 図3Aは、本発明の一実施形態による内燃機関の気筒をシリンダヘッド側から見た概略図である。FIG. 3A is a schematic view of a cylinder of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention as viewed from the cylinder head side. 図3Bは、本発明の第1変形例による内燃機関の気筒をシリンダヘッド側から見た概略図である。FIG. 3B is a schematic view of the cylinder of the internal combustion engine according to the first modification of the present invention as viewed from the cylinder head side. 図3Cは、本発明の第2変形例による内燃機関の気筒をシリンダヘッド側から見た概略図である。FIG. 3C is a schematic view of the cylinder of the internal combustion engine according to the second modification of the present invention as viewed from the cylinder head side. 図4は、機関本体の運転領域を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an operation region of the engine body. 図5Aは、CI運転モード中における吸気弁及び排気弁の開弁動作の一例を示した図である。FIG. 5A is a diagram illustrating an example of the opening operation of the intake valve and the exhaust valve during the CI operation mode. 図5Bは、CI運転モード中における吸気弁及び排気弁の開弁動作の一例を示した図である。FIG. 5B is a diagram illustrating an example of the opening operation of the intake valve and the exhaust valve during the CI operation mode. 図6は、圧縮自着火燃焼を実施した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the crank angle and the heat generation rate when compression autoignition combustion is performed. 燃焼室内において濃度差が生じるように吸気行程中にオゾンを供給しつつ、着火アシスト自着火燃焼を実施した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the crank angle at the time of implementing ignition assistance self-ignition combustion, supplying ozone during an intake stroke so that a concentration difference may arise in a combustion chamber. 図8Aは、本発明の一実施形態によるCI運転モード中の燃焼制御及びオゾン供給制御について説明するフローチャートである。FIG. 8A is a flowchart illustrating combustion control and ozone supply control during the CI operation mode according to an embodiment of the present invention. 図8Bは、本発明の一実施形態によるCI運転モード中の燃焼制御及びオゾン供給制御について説明するフローチャートである。FIG. 8B is a flowchart illustrating combustion control and ozone supply control during the CI operation mode according to an embodiment of the present invention. 図9は、機関運転状態に基づいて、着火アシスト燃料の噴射比率Rを算出するためのマップである。FIG. 9 is a map for calculating the injection ratio R of the ignition assist fuel based on the engine operating state. 図10は、進角ズレ量に基づいて、着火アシスト燃料の噴射比率Rに乗じる補正係数と、着火アシスト燃料の目標噴射時期、及び目標着火アシスト時期に加算する遅角補正量と、を算出するためのテーブルである。FIG. 10 calculates a correction coefficient to be multiplied by the injection ratio R of the ignition assist fuel, a target injection timing of the ignition assist fuel, and a retardation correction amount to be added to the target ignition assist timing based on the advance angle deviation amount. It is a table for. 図11は、機関回転速度とメイン燃料の噴射量とに基づいて、目標オゾン供給量を算出するためのマップである。FIG. 11 is a map for calculating the target ozone supply amount based on the engine rotation speed and the main fuel injection amount. 図12は、遅角ズレ量に基づいて、着火アシスト燃料の噴射比率に乗じる補正係数と、着火アシスト燃料の目標噴射時期、及び目標着火アシスト時期から減算する進角補正量γと、を算出するためのテーブルである。FIG. 12 calculates a correction coefficient by which the injection ratio of the ignition assist fuel is multiplied, a target injection timing of the ignition assist fuel, and an advance correction amount γ to be subtracted from the target ignition assist timing, based on the retardation shift amount. It is a table for.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same reference numerals are assigned to similar components.

まず、図1から図3Aを参照して本発明の一実施形態による内燃機関100、及び内燃機関100を制御する電子制御ユニット200の構成について説明する。図1は、本実施形態による内燃機関100、及び内燃機関100を制御する電子制御ユニット200の概略構成図である。図2は、内燃機関100の機関本体1の概略断面図である。図3Aは、気筒10をシリンダヘッド側から見た概略図である。   First, the configuration of an internal combustion engine 100 and an electronic control unit 200 that controls the internal combustion engine 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3A. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an internal combustion engine 100 and an electronic control unit 200 for controlling the internal combustion engine 100 according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the engine body 1 of the internal combustion engine 100. FIG. 3A is a schematic view of the cylinder 10 as viewed from the cylinder head side.

内燃機関100は、複数の気筒10を備える機関本体1と、燃料供給装置2と、吸気装置3と、排気装置4と、吸気動弁装置5と、排気動弁装置6と、を備える。   The internal combustion engine 100 includes an engine body 1 having a plurality of cylinders 10, a fuel supply device 2, an intake device 3, an exhaust device 4, an intake valve device 5, and an exhaust valve device 6.

機関本体1は、各気筒10に形成される燃焼室11内(図2参照)で燃料を燃焼させて、例えば車両などを駆動するための動力を発生させる。機関本体1には、気筒毎に1つの点火プラグ16が、各気筒10の燃焼室11に臨むように設けられると共に、気筒毎に一対の吸気弁50と一対の排気弁60とが設けられる。図2に示すように、各気筒10の内部には、燃焼圧力を受けて各気筒10の内部を往復運動するピストン12が収められる。ピストン12は、コンロッドを介してクランクシャフトと連結されており、クランクシャフトによってピストン12の往復運動が回転運動に変換される。   The engine body 1 burns fuel in a combustion chamber 11 (see FIG. 2) formed in each cylinder 10 to generate power for driving a vehicle, for example. The engine body 1 is provided with one spark plug 16 for each cylinder so as to face the combustion chamber 11 of each cylinder 10, and a pair of intake valves 50 and a pair of exhaust valves 60 are provided for each cylinder. As shown in FIG. 2, pistons 12 that reciprocate within the cylinders 10 are received inside the cylinders 10 by receiving combustion pressure. The piston 12 is connected to a crankshaft via a connecting rod, and the reciprocating motion of the piston 12 is converted into rotational motion by the crankshaft.

燃料供給装置2は、電子制御式の燃料噴射弁20と、デリバリパイプ21と、サプライポンプ22と、燃料タンク23と、圧送パイプ24と、を備える。   The fuel supply device 2 includes an electronically controlled fuel injection valve 20, a delivery pipe 21, a supply pump 22, a fuel tank 23, and a pressure feed pipe 24.

燃料噴射弁20は、燃焼室11の中央頂部に配置され、各気筒10の燃焼室11に臨むように各気筒10に1つ設けられる。図2に示すように本実施形態では、点火プラグ16の電極部16aが、燃料噴射弁20の燃料噴射領域R内又は燃料噴射領域Rの近傍に位置するように、点火プラグ16に隣接して燃料噴射弁20を配置することで、燃料噴射の直後に燃料噴射領域R内又は燃料噴射領域Rの近傍の燃料噴霧に対して点火を行ういわゆるスプレーガイドが実施できるようにしている。。燃料噴射弁20の開弁時間(噴射量)及び開弁時期(噴射時期)は電子制御ユニット200からの制御信号によって変更され、燃料噴射弁20が開弁されると燃料噴射弁20から燃焼室11内に直接燃料が噴射される。   The fuel injection valve 20 is disposed at the center top of the combustion chamber 11, and one fuel injection valve 20 is provided in each cylinder 10 so as to face the combustion chamber 11 of each cylinder 10. As shown in FIG. 2, in this embodiment, the electrode portion 16 a of the spark plug 16 is adjacent to the spark plug 16 so as to be located in the fuel injection region R of the fuel injection valve 20 or in the vicinity of the fuel injection region R. By disposing the fuel injection valve 20, a so-called spray guide for igniting the fuel spray in the fuel injection region R or in the vicinity of the fuel injection region R immediately after the fuel injection can be performed. . The valve opening time (injection amount) and valve opening timing (injection timing) of the fuel injection valve 20 are changed by a control signal from the electronic control unit 200. When the fuel injection valve 20 is opened, the fuel injection valve 20 changes to the combustion chamber. The fuel is directly injected into 11.

デリバリパイプ21は、圧送パイプ24を介して燃料タンク23に接続される。圧送パイプ24の途中には、燃料タンク23に貯蔵された燃料を加圧してデリバリパイプ21に供給するためのサプライポンプ22が設けられる。デリバリパイプ21は、サプライポンプ22から圧送されてきた高圧燃料を一時的に貯蔵する。燃料噴射弁20が開弁されると、デリバリパイプ21に貯蔵された高圧燃料が燃料噴射弁20から燃焼室11内に直接噴射される。デリバリパイプ21には、デリバリパイプ21内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁20から気筒内に噴射される燃料の圧力(噴射圧)を検出するための燃圧センサ211が設けられる。   The delivery pipe 21 is connected to the fuel tank 23 via a pressure feed pipe 24. A supply pump 22 for pressurizing the fuel stored in the fuel tank 23 and supplying it to the delivery pipe 21 is provided in the middle of the pressure feeding pipe 24. The delivery pipe 21 temporarily stores the high-pressure fuel pumped from the supply pump 22. When the fuel injection valve 20 is opened, the high-pressure fuel stored in the delivery pipe 21 is directly injected into the combustion chamber 11 from the fuel injection valve 20. The delivery pipe 21 is provided with a fuel pressure sensor 211 for detecting the fuel pressure in the delivery pipe 21, that is, the pressure (injection pressure) of the fuel injected from the fuel injection valve 20 into the cylinder.

サプライポンプ22は、吐出量を変更することができるように構成されており、サプライポンプ22の吐出量は、電子制御ユニット200からの制御信号によって変更される。サプライポンプ22の吐出量を制御することで、デリバリパイプ21内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁20の噴射圧が制御される。   The supply pump 22 is configured to be able to change the discharge amount, and the discharge amount of the supply pump 22 is changed by a control signal from the electronic control unit 200. By controlling the discharge amount of the supply pump 22, the fuel pressure in the delivery pipe 21, that is, the injection pressure of the fuel injection valve 20 is controlled.

吸気装置3は、燃焼室11内に吸気を導くための装置であって、燃焼室11内に吸入される吸気の状態(吸気圧、吸気温、EGR(Exhaust Gas Recirculation)ガス量)を変更することができるように構成されている。吸気装置3は、吸気通路30と、吸気マニホールド31と、EGR通路32と、を備える。   The intake device 3 is a device for guiding intake air into the combustion chamber 11 and changes the state of intake air (intake pressure, intake air temperature, EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas amount) sucked into the combustion chamber 11. It is configured to be able to. The intake device 3 includes an intake passage 30, an intake manifold 31, and an EGR passage 32.

吸気通路30は、一端がエアクリーナ34に接続され、他端が吸気マニホールド31の吸気コレクタ31aに接続される。吸気通路30には、上流から順にエアフローメータ212、排気ターボチャージャ7のコンプレッサ71、インタークーラ35及びスロットル弁36が設けられる。   One end of the intake passage 30 is connected to the air cleaner 34, and the other end is connected to the intake collector 31 a of the intake manifold 31. In the intake passage 30, an air flow meter 212, a compressor 71 of the exhaust turbocharger 7, an intercooler 35, and a throttle valve 36 are provided in order from the upstream.

エアフローメータ212は、吸気通路30内を流れて最終的に気筒10内に吸入される空気の流量を検出する。   The air flow meter 212 detects the flow rate of air that flows through the intake passage 30 and is finally sucked into the cylinder 10.

コンプレッサ71は、コンプレッサハウジング71aと、コンプレッサハウジング71a内に配置されたコンプレッサホイール71bと、を備える。コンプレッサホイール71bは、同軸上に取り付けられた排気ターボチャージャ7のタービンホイール72bによって回転駆動され、コンプレッサハウジング71a内に流入してきた吸気を圧縮して吐出する。排気ターボチャージャ7のタービン72には、タービンホイール72bの回転速度を制御するための可変ノズル72cが設けられており、可変ノズル72cによってタービンホイール72bの回転速度が制御されることで、コンプレッサハウジング71a内から吐出される吸気の圧力(過給圧)が制御される。   The compressor 71 includes a compressor housing 71a and a compressor wheel 71b disposed in the compressor housing 71a. The compressor wheel 71b is rotationally driven by the turbine wheel 72b of the exhaust turbocharger 7 mounted on the same axis, and compresses and discharges the intake air flowing into the compressor housing 71a. The turbine 72 of the exhaust turbocharger 7 is provided with a variable nozzle 72c for controlling the rotational speed of the turbine wheel 72b. By controlling the rotational speed of the turbine wheel 72b by the variable nozzle 72c, the compressor housing 71a. The pressure (supercharging pressure) of the intake air discharged from the inside is controlled.

インタークーラ35は、コンプレッサ71によって圧縮されて高温になった吸気を、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。   The intercooler 35 is a heat exchanger for cooling the intake air that has been compressed by the compressor 71 to a high temperature, for example, with traveling wind, cooling water, or the like.

スロットル弁36は、吸気通路30の通路断面積を変化させることで、吸気マニホールド31に導入する吸気量を調整する。スロットル弁36は、スロットルアクチュエータ36aによって開閉駆動され、スロットルセンサ213によってその開度(スロットル開度)が検出される。   The throttle valve 36 adjusts the amount of intake air introduced into the intake manifold 31 by changing the cross-sectional area of the intake passage 30. The throttle valve 36 is driven to open and close by a throttle actuator 36a, and its opening (throttle opening) is detected by a throttle sensor 213.

吸気マニホールド31は、機関本体1に形成された吸気ポート14に接続されており、吸気通路30から流入してきた吸気を、吸気ポート14を介して各気筒10の燃焼室11内に均等に分配する。吸気マニホールド31の吸気コレクタ31aには、筒内に吸入される吸気の圧力(吸気圧)を検出するための吸気圧センサ214と、筒内に吸入される吸気の温度(吸気温)を検出するための吸気温センサ215と、が設けられる。   The intake manifold 31 is connected to an intake port 14 formed in the engine body 1, and the intake air flowing in from the intake passage 30 is evenly distributed into the combustion chamber 11 of each cylinder 10 via the intake port 14. . An intake collector 31a of the intake manifold 31 detects an intake pressure sensor 214 for detecting the pressure of intake air (intake pressure) sucked into the cylinder and a temperature of intake air (intake air temperature) sucked into the cylinder. An intake air temperature sensor 215 is provided.

EGR通路32は、排気マニホールド41と吸気マニホールド31の吸気コレクタ31aを連通し、各気筒10から排出された排気の一部を圧力差によって吸気コレクタ31aに戻すための通路である。以下、EGR通路32に流入した排気のことを「EGRガス」という。EGRガスを吸気コレクタ31a、ひいては各気筒10に還流させることで、燃焼温度を低減させて窒素酸化物(NOx)の排出を抑えることができる。EGR通路32には、上流から順にEGRクーラ37と、EGR弁38と、が設けられる。   The EGR passage 32 communicates the exhaust manifold 41 and the intake collector 31a of the intake manifold 31, and is a passage for returning a part of the exhaust discharged from each cylinder 10 to the intake collector 31a by a pressure difference. Hereinafter, the exhaust gas flowing into the EGR passage 32 is referred to as “EGR gas”. By recirculating the EGR gas to the intake collector 31a and thus to each cylinder 10, the combustion temperature can be reduced and the emission of nitrogen oxides (NOx) can be suppressed. The EGR passage 32 is provided with an EGR cooler 37 and an EGR valve 38 in order from the upstream.

EGRクーラ37は、EGRガスを、例えば走行風や冷却水などによって冷却するための熱交換器である。   The EGR cooler 37 is a heat exchanger for cooling the EGR gas with, for example, traveling wind or cooling water.

EGR弁38は、連続的又は段階的に開度を調整することができる電磁弁であり、その開度は機関運転状態に応じて電子制御ユニット200によって制御される。EGR弁38の開度を制御することで、吸気コレクタ31aに還流させるEGRガスの流量が調節される。   The EGR valve 38 is an electromagnetic valve whose opening degree can be adjusted continuously or stepwise, and the opening degree is controlled by the electronic control unit 200 according to the engine operating state. By controlling the opening degree of the EGR valve 38, the flow rate of the EGR gas to be recirculated to the intake collector 31a is adjusted.

排気装置4は、筒内から排気を排出するための装置であって、排気マニホールド41と、排気通路42と、を備える。   The exhaust device 4 is a device for discharging exhaust gas from the inside of the cylinder, and includes an exhaust manifold 41 and an exhaust passage 42.

排気マニホールド41は、機関本体1に形成された排気ポート15に接続されており、各気筒10から排出された排気を纏めて排気通路42に導入する。   The exhaust manifold 41 is connected to an exhaust port 15 formed in the engine body 1, and exhausts exhausted from the cylinders 10 are collectively introduced into the exhaust passage 42.

排気通路42には、上流から順に排気ターボチャージャ7のタービン72と、排気後処理装置43と、が設けられる。   The exhaust passage 42 is provided with a turbine 72 of the exhaust turbocharger 7 and an exhaust aftertreatment device 43 in order from the upstream.

タービン72は、タービンハウジング72aと、タービンハウジング72a内に配置されたタービンホイール72bと、を備える。タービンホイール72bは、タービンハウジング72a内に流入してきた排気のエネルギによって回転駆動され、同軸上に取り付けられたコンプレッサホイール71bを駆動する。   The turbine 72 includes a turbine housing 72a and a turbine wheel 72b disposed in the turbine housing 72a. The turbine wheel 72b is rotationally driven by the energy of the exhaust gas flowing into the turbine housing 72a, and drives the compressor wheel 71b mounted coaxially.

タービンホイール72bの外側には、前述した可変ノズル72cが設けられている。可変ノズル72cは絞り弁として機能し、可変ノズル72cのノズル開度(弁開度)は電子制御ユニット200によって制御される。可変ノズル72cのノズル開度を変化させることでタービンホイール72bを駆動する排気の流速をタービンハウジング72a内で変化させることができる。すなわち、可変ノズル72cのノズル開度を変化させることで、タービンホイール72bの回転速度を変化させて過給圧を変化させることができる。具体的には、可変ノズル72cのノズル開度を小さくする(可変ノズル72cを絞る)と、排気の流速が上がってタービンホイール72bの回転速度が増大し、過給圧が増大する。   The variable nozzle 72c described above is provided outside the turbine wheel 72b. The variable nozzle 72 c functions as a throttle valve, and the nozzle opening (valve opening) of the variable nozzle 72 c is controlled by the electronic control unit 200. By changing the nozzle opening degree of the variable nozzle 72c, the flow rate of the exhaust for driving the turbine wheel 72b can be changed in the turbine housing 72a. That is, by changing the nozzle opening degree of the variable nozzle 72c, the supercharging pressure can be changed by changing the rotational speed of the turbine wheel 72b. Specifically, when the nozzle opening of the variable nozzle 72c is reduced (the variable nozzle 72c is throttled), the exhaust flow rate increases, the rotational speed of the turbine wheel 72b increases, and the supercharging pressure increases.

排気後処理装置43は、排気を浄化した上で外気に排出するための装置であって、有害物質を浄化する各種の排気浄化触媒や有害物質を捕集するフィルタなどを備える。   The exhaust aftertreatment device 43 is a device for purifying exhaust gas and discharging it to the outside air, and includes various exhaust purification catalysts for purifying harmful substances, filters for collecting harmful substances, and the like.

吸気動弁装置5は、各気筒10の吸気弁50を開閉駆動するための装置であって、機関本体1に設けられる。本実施形態による吸気動弁装置5は、吸気弁50の開閉時期を任意の時期に制御できるように、例えば電磁アクチュエータによって吸気弁50を開閉駆動するように構成される。しかしながら、これに限らず、吸気カムシャフトによって吸気弁50を開閉駆動するように構成し、当該吸気カムシャフトの一端部に油圧制御によってクランクシャフトに対する吸気カムシャフトの相対位相角を変更する可変動弁機構を設けることによって、吸気弁50の開閉時期を任意の時期に制御できるようにしてもよい。   The intake valve operating device 5 is a device for opening and closing the intake valve 50 of each cylinder 10 and is provided in the engine body 1. The intake valve operating device 5 according to the present embodiment is configured to open and close the intake valve 50 by, for example, an electromagnetic actuator so that the opening and closing timing of the intake valve 50 can be controlled to an arbitrary timing. However, the present invention is not limited to this, and the intake valve 50 is configured to open and close by the intake camshaft, and a variable valve that changes the relative phase angle of the intake camshaft with respect to the crankshaft by hydraulic control at one end of the intake camshaft. By providing a mechanism, the opening / closing timing of the intake valve 50 may be controlled to an arbitrary timing.

排気動弁装置6は、各気筒10の排気弁60を開閉駆動するための装置であって、機関本体1に設けられる。本実施形態による排気動弁装置6は、各気筒10の排気弁60を排気行程中に開弁させると共に、必要に応じて吸気行程中にも開弁させることができるように構成される。本実施形態ではこのような排気動弁装置6として、電子制御ユニット200によって制御される電磁アクチュエータを採用し、各気筒10の排気弁60を電磁アクチュエータによって開閉駆動することで、排気弁60の開閉時期やリフト量を任意の時期及びリフト量に制御している。なお、排気動弁装置6としては、電磁アクチュエータに限らず、例えば油圧等によってカムプロフィールを変更することで排気弁60の開閉時期やリフト量を変更する動弁装置を採用することもできる。   The exhaust valve device 6 is a device for opening and closing the exhaust valve 60 of each cylinder 10 and is provided in the engine body 1. The exhaust valve operating device 6 according to the present embodiment is configured so that the exhaust valve 60 of each cylinder 10 can be opened during the exhaust stroke, and can also be opened during the intake stroke as necessary. In this embodiment, an electromagnetic actuator controlled by the electronic control unit 200 is adopted as such an exhaust valve operating device 6, and the exhaust valve 60 of each cylinder 10 is driven to open and close by the electromagnetic actuator, thereby opening and closing the exhaust valve 60. The timing and lift amount are controlled to an arbitrary timing and lift amount. The exhaust valve operating device 6 is not limited to an electromagnetic actuator, and a valve operating device that changes the opening / closing timing and the lift amount of the exhaust valve 60 by changing the cam profile by, for example, hydraulic pressure can also be adopted.

図1及び図3Aに示すように、本実施形態による内燃機関100は、オゾン供給装置として放電プラグ81をさらに備える。放電プラグ81は、各気筒10の燃焼室11に臨むように、各気筒10にそれぞれ1つずつ設けられる。放電プラグ81は、電子制御ユニット200によって制御され、放電(無声放電やコロナ放電、ストリーマ放電等)によって燃焼室11内の酸素をオゾンに変換し、燃焼室11内にオゾンを供給する。   As shown in FIGS. 1 and 3A, the internal combustion engine 100 according to the present embodiment further includes a discharge plug 81 as an ozone supply device. One discharge plug 81 is provided for each cylinder 10 so as to face the combustion chamber 11 of each cylinder 10. The discharge plug 81 is controlled by the electronic control unit 200, converts oxygen in the combustion chamber 11 into ozone by discharge (silent discharge, corona discharge, streamer discharge, etc.), and supplies ozone into the combustion chamber 11.

図3Aに示すように本実施形態では、放電プラグ81を気筒10の中心に対して偏りをもって配置すると共に、吸気ポート14の燃焼室開口部14aと排気ポート15の燃焼室開口部15aとの間に配置している。また本実施形態では、吸気ポート14の一方の燃焼室開口部14aから燃焼室11内に吸入される吸気と、他方の燃焼室開口部14bから燃焼室11内に吸入される吸気と、が燃焼室11内で混合されるのを抑制するために、燃焼室開口部14a及び燃焼室開口部14bから燃焼室11内に吸入される吸気が、それぞれ燃焼室11内でタンブル流を起こすように吸気ポート14を形成している。   As shown in FIG. 3A, in the present embodiment, the discharge plug 81 is arranged with a bias with respect to the center of the cylinder 10 and between the combustion chamber opening 14a of the intake port 14 and the combustion chamber opening 15a of the exhaust port 15. Is arranged. In the present embodiment, the intake air sucked into the combustion chamber 11 from one combustion chamber opening 14a of the intake port 14 and the intake air sucked into the combustion chamber 11 from the other combustion chamber opening 14b are combusted. In order to suppress mixing in the chamber 11, intake air sucked into the combustion chamber 11 from the combustion chamber opening 14 a and the combustion chamber opening 14 b causes a tumble flow in the combustion chamber 11. Port 14 is formed.

これにより、放電プラグ81によって吸気行程中にオゾンを生成することで、燃焼室11内において、吸気ポート14の燃焼室開口部14aから吸入された吸気が主に存在する領域のオゾン濃度を、吸気ポート14の燃焼室開口部14bから吸入された吸気が主に存在する領域のオゾン濃度よりも高くすることができる。このように本実施形態では、燃焼室11内で濃度差が生じるようにオゾンを供給することができるようにしている。   Thus, ozone is generated by the discharge plug 81 during the intake stroke, so that the ozone concentration in the region where the intake air mainly sucked from the combustion chamber opening 14a of the intake port 14 exists in the combustion chamber 11 The ozone concentration in the region where the intake air sucked from the combustion chamber opening 14b of the port 14 mainly exists can be made higher. As described above, in the present embodiment, ozone can be supplied so that a concentration difference occurs in the combustion chamber 11.

なお、燃焼室11内で濃度差が生じるようにオゾンを供給する方法は、このような方法以に限られるものではない。   In addition, the method of supplying ozone so that a density | concentration difference may arise in the combustion chamber 11 is not restricted to such a method.

例えば図3Bの本実施形態の第1変形例による内燃機関100のように、主に燃焼室開口部14aから燃焼室11内に吸入される吸気にオゾンが含まれるように、吸気ポート14に1つの放電プラグ81を設けても良い。また図3Cの本実施形態の第2変形例による内燃機関100のように、燃焼室開口部14a及び燃焼室開口部14bから燃焼室11内にそれぞれ吸入される吸気にオゾンが含まれるように2つの放電プラグ81を設け、各放電プラグ81によるオゾンの生成量を異ならせるようにしても良い。   For example, as in the internal combustion engine 100 according to the first modification of the present embodiment shown in FIG. 3B, the intake port 14 has a 1 in the intake port 14 so that ozone is included in the intake air mainly sucked into the combustion chamber 11 from the combustion chamber opening 14 a. Two discharge plugs 81 may be provided. Further, as in the internal combustion engine 100 according to the second modified example of the present embodiment of FIG. 3C, ozone is contained in the intake air sucked into the combustion chamber 11 from the combustion chamber opening 14a and the combustion chamber opening 14b, respectively. Two discharge plugs 81 may be provided, and the amount of ozone generated by each discharge plug 81 may be varied.

また図示はしないが、予め生成しておいたオゾンを噴射弁等によって燃焼室11内又は吸気ポート14内に噴射することによって、燃焼室11内で濃度差が生じるようにオゾンを供給することができるようにオゾン供給装置を構成しても良い。   Although not shown, ozone can be supplied so that a difference in concentration occurs in the combustion chamber 11 by injecting ozone generated in advance into the combustion chamber 11 or the intake port 14 by an injection valve or the like. You may comprise an ozone supply apparatus so that it can do.

電子制御ユニット200は、デジタルコンピュータから構成され、双方性バス201によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)202、RAM(ランダムアクセスメモリ)203、CPU(マイクロプロセッサ)204、入力ポート205及び出力ポート206を備える。   The electronic control unit 200 is composed of a digital computer and is connected to each other by a bi-directional bus 201. 206.

入力ポート205には、前述した燃圧センサ211などの出力信号の他にも、機関本体1を冷却する冷却水温を検出するための水温センサ219、外気の湿度を検出するための湿度センサ220、及び燃料タンク23に供給された燃料の燃料性状を検出するための燃料性状センサ221などの出力信号が、対応する各AD変換器207を介して入力される。また入力ポート205には、機関負荷を検出するための信号として、アクセルペダル231の踏み込み量(以下「アクセル踏込量」という。)に比例した出力電圧を発生する負荷センサ217の出力電圧が、対応するAD変換器207を介して入力される。また入力ポート205には、機関回転速度などを算出するための信号として、機関本体1のクランクシャフトが例えば15°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ218の出力信号が入力される。このように入力ポート205には、内燃機関100を制御するために必要な各種センサの出力信号が入力される。   In addition to the output signal from the fuel pressure sensor 211 and the like, the input port 205 includes a water temperature sensor 219 for detecting the cooling water temperature for cooling the engine body 1, a humidity sensor 220 for detecting the humidity of the outside air, and An output signal from the fuel property sensor 221 and the like for detecting the fuel property of the fuel supplied to the fuel tank 23 is input via the corresponding AD converter 207. Also, the output voltage of the load sensor 217 that generates an output voltage proportional to the amount of depression of the accelerator pedal 231 (hereinafter referred to as “accelerator depression amount”) as a signal for detecting the engine load corresponds to the input port 205. Is input via the AD converter 207. The input port 205 is supplied with an output signal of a crank angle sensor 218 that generates an output pulse every time the crankshaft of the engine body 1 rotates, for example, 15 °, as a signal for calculating the engine rotational speed and the like. As described above, output signals of various sensors necessary for controlling the internal combustion engine 100 are input to the input port 205.

出力ポート206は、対応する駆動回路208を介して、燃料噴射弁20などの各制御部品に接続される。   The output port 206 is connected to each control component such as the fuel injection valve 20 via a corresponding drive circuit 208.

電子制御ユニット200は、入力ポート205に入力された各種センサの出力信号に基づいて、各制御部品を制御するための制御信号を出力ポート206から出力して内燃機関100を制御する。以下、電子制御ユニット200が実施する内燃機関100の制御について説明する。   The electronic control unit 200 controls the internal combustion engine 100 by outputting a control signal for controlling each control component from the output port 206 based on the output signals of various sensors input to the input port 205. Hereinafter, control of the internal combustion engine 100 performed by the electronic control unit 200 will be described.

電子制御ユニット200は、機関運転状態(機関回転速度及び機関負荷)に基づいて、機関本体1の運転モードを火花点火運転モード(以下「SI運転モード」という。)、又は圧縮自着火運転モード(以下「CI運転モード」という。)のいずれかに切り替える。   The electronic control unit 200 determines the operation mode of the engine body 1 based on the engine operation state (engine rotation speed and engine load) as a spark ignition operation mode (hereinafter referred to as “SI operation mode”) or a compression ignition operation mode ( (Hereinafter referred to as “CI operation mode”).

具体的には電子制御ユニット200は、機関運転状態が図4に実線で囲まれた自着火領域RR内にあれば、運転モードをCI運転モードに切り替え、自着火領域RR以外の領域内にあれば、運転モードをSI運転モードに切り替える。そして電子制御ユニット200は、各運転モードに応じた燃焼制御を実施する。   Specifically, the electronic control unit 200 switches the operation mode to the CI operation mode if the engine operation state is in the self-ignition region RR surrounded by the solid line in FIG. 4, and puts it in a region other than the self-ignition region RR. For example, the operation mode is switched to the SI operation mode. The electronic control unit 200 performs combustion control according to each operation mode.

電子制御ユニット200は、運転モードがSI運転モードのときには、基本的に燃焼室11内に理論空燃比又は理論空燃比近傍の予混合気を形成して点火プラグ16による点火を行い、その予混合気を火炎伝播燃焼させて機関本体1の運転を行う。   When the operation mode is the SI operation mode, the electronic control unit 200 basically forms a premixed gas near the stoichiometric air fuel ratio or near the stoichiometric air fuel ratio in the combustion chamber 11 and performs ignition by the spark plug 16, and the premixing is performed. The engine body 1 is operated with the flame propagating and burning.

また電子制御ユニット200は、運転モードがCI運転モードのときには、基本的に燃焼室11内に理論空燃比よりもリーンな空燃比(例えば30〜40程度)の予混合気を形成し、その予混合気を圧縮自着火燃焼させて機関本体1の運転を行う。本実施形態では、予混合気として燃焼室11内の中央部に可燃層を有し、気筒内壁面の周りに空気層を有する成層予混合気を形成している。なお後述するように、本実施形態では予混合気を燃焼室11内で圧縮自着火燃焼させるにあたって、スプレーガイドによって燃料の一部を火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて筒内温度を強制的に上昇させることで、残りの燃料を圧縮自着火燃焼させる着火アシスト自着火燃焼を実施している。このような着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることで、筒内温度が比較的低い状態であっても予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能になると共に、予混合気の着火時期を任意の時期に制御することが容易となる。   In addition, when the operation mode is the CI operation mode, the electronic control unit 200 basically forms a premixed gas with an air / fuel ratio leaner than the stoichiometric air / fuel ratio (for example, about 30 to 40) in the combustion chamber 11, The engine body 1 is operated by burning the air-fuel mixture by compression ignition. In the present embodiment, a stratified premixed gas having a combustible layer in the central portion of the combustion chamber 11 as the premixed gas and an air layer around the inner wall surface of the cylinder is formed. As will be described later, in this embodiment, when the premixed gas is subjected to compression self-ignition combustion in the combustion chamber 11, a part of the fuel is flame-propagated and combusted by the spray guide, and the in-cylinder temperature is generated using the heat generated at that time. Is forcibly raised to perform ignition-assisted self-ignition combustion in which the remaining fuel is subjected to compression self-ignition combustion. By performing such ignition assist and causing the premixed gas to undergo compression self-ignition combustion, the premixed gas can be compressed and self-ignited and combusted even when the in-cylinder temperature is relatively low. It becomes easy to control the ignition timing of the air-fuel mixture to an arbitrary timing.

予混合圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて空燃比をリーンにしても実施でき、また圧縮比を高くしても実施できる。そのため、予混合圧縮自着火燃焼を実施することで、燃費を向上させることができると共に、熱効率を向上させることができる。また、予混合圧縮自着火燃焼は、火炎伝播燃焼と比べて燃焼温度が低くなるため、NOxの発生を抑制することができる。さらに燃料の周りには十分な酸素が存在するため、未燃HCの発生も抑制することができる。   Premixed compression auto-ignition combustion can be performed even when the air-fuel ratio is lean as compared with flame propagation combustion, and can be performed even when the compression ratio is increased. Therefore, by performing premixed compression auto-ignition combustion, fuel efficiency can be improved and thermal efficiency can be improved. In addition, since premixed compression self-ignition combustion has a lower combustion temperature than flame propagation combustion, generation of NOx can be suppressed. Furthermore, since there is sufficient oxygen around the fuel, the generation of unburned HC can be suppressed.

なお、予混合圧縮自着火燃焼を実施するには、予混合気を自着火させることが可能な温度まで筒内温度を上昇させる必要があり、SI運転モード中のように予混合気を燃焼室11内で全て火炎伝播燃焼させるときよりも筒内温度を高温にする必要がある。そのため本実施形態では、例えば図5A及び図5Bに示すように、CI運転モード中は、必要に応じて排気弁60が排気行程の他に吸気行程でも開弁するように排気動弁装置6を制御している。このように、排気弁60を吸気行程中に再度開弁する排気弁2度開き動作を実施することで、排気行程中に自気筒から排出された高温の排気を直後の吸気行程中に自気筒に吸い戻すことができる。これにより筒内温度を上昇させて、各気筒10の筒内温度を、予混合圧縮自着火燃焼を実施可能な温度に維持している。   In order to perform premixed compression self-ignition combustion, it is necessary to raise the in-cylinder temperature to a temperature at which the premixed gas can be self-ignited, and the premixed gas is burned into the combustion chamber as in the SI operation mode. It is necessary to make the in-cylinder temperature higher than in the case where all the flame propagation combustion is performed in the cylinder 11. Therefore, in this embodiment, for example, as shown in FIGS. 5A and 5B, during the CI operation mode, the exhaust valve operating device 6 is set so that the exhaust valve 60 opens in the intake stroke in addition to the exhaust stroke as necessary. I have control. In this manner, by performing the opening operation of the exhaust valve twice to open the exhaust valve 60 again during the intake stroke, the high-temperature exhaust discharged from the own cylinder during the exhaust stroke is transferred to the own cylinder during the immediately following intake stroke. Can be sucked back. Thus, the in-cylinder temperature is raised, and the in-cylinder temperature of each cylinder 10 is maintained at a temperature at which premixed compression self-ignition combustion can be performed.

図5Aに示すように、吸気弁50のリフト量が小さいときに排気弁60を開弁すれば、
多量の排気を自気筒に吸い戻すことができるので、筒内温度を大きく上昇させることができる。一方で図5Bに示すように、吸気弁50のリフト量がある程度大きくなった後に排気弁60を開弁すれば、筒内にある程度空気(新気)が吸入された後に排気が吸い戻されることになるので、自気筒に吸い戻す排気の量を抑えて筒内温度の上昇幅を抑えることができる。このように、排気弁2度開き動作を実施するタイミングに応じて、筒内温度の上昇幅を制御することができる。本実施形態では、筒内ガス量中に占めるEGRガス量及び自気筒に吸い戻された排気の量の割合をEGR率と称する。
As shown in FIG. 5A, if the exhaust valve 60 is opened when the lift amount of the intake valve 50 is small,
Since a large amount of exhaust gas can be sucked back into the cylinder, the in-cylinder temperature can be greatly increased. On the other hand, as shown in FIG. 5B, if the exhaust valve 60 is opened after the lift amount of the intake valve 50 has increased to some extent, the exhaust air is sucked back after a certain amount of air (fresh air) is sucked into the cylinder. Therefore, the amount of exhaust gas sucked back into the cylinder can be suppressed, and the increase in the in-cylinder temperature can be suppressed. In this way, the increase range of the in-cylinder temperature can be controlled according to the timing at which the exhaust valve opening operation is performed twice. In the present embodiment, the ratio of the EGR gas amount in the in-cylinder gas amount and the exhaust amount sucked back into the own cylinder is referred to as an EGR rate.

ところで、予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、燃焼室11内に拡散させた燃料が多点で同時期に自着火することになる。そのため、予混合気を火炎伝播燃焼させた場合よりも燃焼騒音が増大するという問題がある。   By the way, when the premixed gas is compressed and self-ignited and combusted, the fuel diffused in the combustion chamber 11 is self-ignited at multiple points at the same time. Therefore, there is a problem that combustion noise increases compared with the case where the premixed gas is subjected to flame propagation combustion.

図6は、吸気行程から圧縮行程中の任意の時期(図6の例では−50[deg.ATDC])に、燃料噴射弁20から機関負荷に応じた所定量の燃料を1回だけ噴射して圧縮自着火燃焼を実施した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。熱発生率(dQ/dθ)[J/deg.CA]とは、予混合気の燃焼によって生じる単位クランク角あたりの熱量、すなわち単位クランク角あたりの熱発生量Qのことである。なお以下の説明では、このクランク角と熱発生率との関係を示した燃焼波形のことを、必要に応じて「熱発生率パターン」という。   FIG. 6 shows that a predetermined amount of fuel corresponding to the engine load is injected only once from the fuel injection valve 20 at an arbitrary time from the intake stroke to the compression stroke (−50 [deg. ATDC] in the example of FIG. 6). FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the crank angle and the heat release rate when performing compression auto-ignition combustion. Heat generation rate (dQ / dθ) [J / deg. CA] is the amount of heat per unit crank angle generated by the combustion of the premixed gas, that is, the amount of heat generation Q per unit crank angle. In the following description, the combustion waveform indicating the relationship between the crank angle and the heat generation rate is referred to as a “heat generation rate pattern” as necessary.

前述したように、予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、燃焼室11内に拡散させた燃料が多点で同時期に自着火するので、火炎伝播燃焼させたときよりも燃焼速度が速くなって燃焼期間が短くなる。そのため図6に示すように、予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、熱発生率パターンのピーク値、及び熱発生率パターンの燃焼初期(図6にハッチングで示した領域)における傾き(dQ/(dθ))のそれぞれが比較的大きくなる傾向にある。 As described above, when the premixed gas is subjected to compression self-ignition combustion, the fuel diffused in the combustion chamber 11 is self-ignited at multiple points at the same time, so that the combustion speed is higher than that in the case of flame propagation combustion. Faster and shorter combustion period. Therefore, as shown in FIG. 6, when the premixed gas is subjected to compression auto-ignition combustion, the peak value of the heat generation rate pattern and the slope of the heat generation rate pattern in the initial stage of combustion (the area shown by hatching in FIG. 6) ( Each of d 2 Q / (dθ) 2 ) tends to be relatively large.

燃焼騒音は、この熱発生率パターンのピーク値及び燃焼初期における傾きのそれぞれと相関があり、熱発生率パターンのピーク値が大きくなるほど、またその燃焼初期における傾きが大きくなるほど、大きくなる。そのため、予混合気を圧縮自着火燃焼させた場合は、予混合気を火炎伝播燃焼させたときよりも、燃焼騒音が増大するのである。   The combustion noise has a correlation with each of the peak value of the heat generation rate pattern and the inclination at the initial stage of combustion, and increases as the peak value of the heat generation rate pattern increases and the inclination at the initial stage of combustion increases. Therefore, when the premixed gas is subjected to compression auto-ignition combustion, combustion noise increases compared to when the premixed gas is subjected to flame propagation combustion.

ここで、熱発生率パターンのピーク値及び燃焼初期における傾きのそれぞれを小さくして燃焼騒音を小さくする方法としては、燃焼室11内において濃度差が生じるようにオゾンを供給することで、時間差を設けて段階的に圧縮自着火燃焼を生じさせる方法がある。   Here, as a method of reducing each of the peak value of the heat generation rate pattern and the inclination in the early stage of combustion to reduce the combustion noise, by supplying ozone so that a concentration difference occurs in the combustion chamber 11, the time difference is reduced. There is a method of providing compression autoignition combustion in stages.

燃焼室11内に供給されたオゾンは、燃焼室11内の温度が所定温度(例えば500[K]から600[K]程度)まで上昇すると分解されて、活性種の一種である酸素ラジカルを発生させる。酸素ラジカルは、燃料分子に作用することで燃料の自着火性を高めることが知られており、燃焼室11内に存在する酸素ラジカル量が多くなるほど、予混合気の自着火時期が早くなる。   The ozone supplied into the combustion chamber 11 is decomposed when the temperature in the combustion chamber 11 rises to a predetermined temperature (for example, about 500 [K] to 600 [K]), and generates oxygen radicals which are a kind of active species. Let It is known that oxygen radicals act on fuel molecules to increase the self-ignition property of the fuel. The greater the amount of oxygen radicals present in the combustion chamber 11, the earlier the self-ignition timing of the premixed gas.

したがって、燃焼室11内において濃度差が生じるようにオゾンを供給することで、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が高い領域に存在する予混合気の自着火時期に対して、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気の自着火時期を遅くすることができる。すなわち、燃焼室11内において濃度差が生じるようにオゾンを供給することで、時間差を設けて段階的に圧縮自着火燃焼を生じさせることができる。   Therefore, by supplying ozone so that a concentration difference is generated in the combustion chamber 11, the combustion chamber 11 is compared with the self-ignition timing of the premixed gas existing in the region where the ozone concentration is relatively high in the combustion chamber 11. The self-ignition timing of the premixed gas existing in the region where the ozone concentration is relatively low can be delayed. That is, by supplying ozone so that a concentration difference is generated in the combustion chamber 11, compression auto-ignition combustion can be generated step by step with a time difference.

図7は、燃焼室11内において濃度差が生じるように吸気行程中にオゾンを供給しつつ、燃料噴射弁20から噴射する燃料の総量を変化させることなく着火アシスト自着火燃焼を実施した場合のクランク角と熱発生率との関係を示した図である。   FIG. 7 shows a case where ignition assist self-ignition combustion is performed without changing the total amount of fuel injected from the fuel injection valve 20 while supplying ozone during the intake stroke so that a concentration difference occurs in the combustion chamber 11. It is the figure which showed the relationship between a crank angle and a heat release rate.

図7において、熱発生率パターンAは、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が高い領域に存在する予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンである。熱発生率パターンBは、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気が圧縮自着火燃焼したときの熱発生率パターンである。熱発生率パターンCは、熱発生率パターンAと熱発率パターンBとを足し合わせた実際の熱発生率パターンである。熱発生率パターンDは、比較のために示した図6の熱発生率パターンである。   In FIG. 7, the heat generation rate pattern A is a heat generation rate pattern when the premixed gas existing in a region having a relatively high ozone concentration in the combustion chamber 11 is subjected to compression auto-ignition combustion. The heat release rate pattern B is a heat release rate pattern when a premixed gas present in a region having a relatively low ozone concentration in the combustion chamber 11 undergoes compression autoignition combustion. The heat release rate pattern C is an actual heat release rate pattern obtained by adding the heat release rate pattern A and the heat release rate pattern B together. The heat release rate pattern D is the heat release rate pattern of FIG. 6 shown for comparison.

図7に示すように、着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させる場合は、まず燃料噴射弁20からメイン燃料と着火アシスト燃料とを順次噴射する。そしてメイン燃料の噴射を吸気行程から圧縮行程中の任意の時期(図7の例では−50[deg.ATDC])に実施して燃焼室内に予混合気を形成する。また着火アシスト燃料の噴射を、メイン燃料を噴射した後の圧縮行程後半の任意の時期(図7の例では−10[deg.ATDC])に実施して、点火プラグ周りにこの予混合気よりもリッチな空燃比のリッチ混合気を形成する。なお、図7に示した例では、メイン燃料を圧縮行程中に1度だけ噴射する形態を示しているが、複数回に分けて噴射する形態としても良い。   As shown in FIG. 7, when the ignition assist is performed and the premixed gas is subjected to compression self-ignition combustion, first, the main fuel and the ignition assist fuel are sequentially injected from the fuel injection valve 20. Then, the main fuel is injected at an arbitrary time during the compression stroke from the intake stroke (−50 [deg. ATDC] in the example of FIG. 7) to form a premixed gas in the combustion chamber. In addition, the ignition assist fuel is injected at an arbitrary time in the latter half of the compression stroke after the main fuel is injected (−10 [deg. ATDC] in the example of FIG. 7). Forms a rich air / fuel mixture. In the example shown in FIG. 7, the main fuel is injected only once during the compression stroke. However, the main fuel may be injected in a plurality of times.

次に、着火アシスト燃料を噴射した後の圧縮行程後半の任意の時期(図7に示す着火アシスト時期)に、このリッチ混合気に対して点火プラグ16による点火(着火アシスト)を行って、主にこのリッチ混合気(着火アシスト燃料)を火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて筒内温度を強制的に上昇させることで、予混合気(メイン燃料)を圧縮自着火燃焼させる。このような着火アシストを実施して予混合気を圧縮自着火燃焼させることで、筒内温度が比較的低い状態であっても予混合気を圧縮自着火燃焼させることが可能になると共に、予混合気の着火時期を任意の時期に制御することが容易となる。また、燃料の一部を火炎伝播燃焼させるので、圧縮自着火燃焼によって消費される燃料量が少なくなる。そのため、全ての燃料を予混合圧縮自着火燃焼によって消費させる場合と比較して燃焼騒音を下げることができる。   Next, ignition (ignition assist) is performed by the spark plug 16 on the rich mixture at an arbitrary timing (ignition assist timing shown in FIG. 7) in the latter half of the compression stroke after injection of the ignition assist fuel. The rich air-fuel mixture (ignition assist fuel) is subjected to flame propagation combustion, and the in-cylinder temperature is forcibly increased using the heat generated at that time, whereby the pre-air mixture (main fuel) is subjected to compression self-ignition combustion. By performing such ignition assist and causing the premixed gas to undergo compression self-ignition combustion, the premixed gas can be compressed and self-ignited and combusted even when the in-cylinder temperature is relatively low. It becomes easy to control the ignition timing of the air-fuel mixture to an arbitrary timing. In addition, since a part of the fuel is subjected to flame propagation combustion, the amount of fuel consumed by the compression auto-ignition combustion is reduced. Therefore, combustion noise can be reduced as compared with the case where all fuel is consumed by premixed compression auto-ignition combustion.

このとき、燃焼室11内において濃度差が生じるようにオゾンが供給されていると、熱発生率パターンAに示すように、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が高い領域に存在する予混合気が先に自着火を起こす。そして、熱発生率パターンBに示すように、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気が遅れて自着火を起こす。   At this time, if ozone is supplied so as to cause a concentration difference in the combustion chamber 11, as shown in the heat generation rate pattern A, premixing that exists in a region where the ozone concentration is relatively high in the combustion chamber 11. I start self-ignition first. And as shown in the heat release rate pattern B, the premixed gas present in the region where the ozone concentration is relatively low in the combustion chamber 11 is delayed to cause self-ignition.

熱発生率パターンA及び熱発生率パターンBのそれぞれのピーク値及び燃焼初期における傾きは、熱発生率パターンDのピーク値及び燃焼初期における傾きよりも小さくなる。これは、図6の場合も図7の場合も燃料噴射量の総量は変わらないので、熱発生率パターンDの形成に寄与する燃料の量と比較して、熱発生率パターンAの形成に寄与する燃料の量、及び熱発生率パターンBの形成に寄与する燃料の量はそれぞれ少なくなり、同時期に着火する燃料の量が分散されるためである。その結果、図7に示すように、実際の燃焼波形である熱発生率パターンCのピーク値及び燃焼初期(図7にハッチングで示した領域)における傾きも、熱発生率パターンDのピーク値及び燃焼初期における傾きよりも小さくなる。したがって、このように時間差を設けて段階的に圧縮自着火燃焼を生じさせることで、燃焼騒音を低減させることができる。   The peak value of each of the heat generation rate pattern A and the heat generation rate pattern B and the slope at the beginning of combustion are smaller than the peak value of the heat generation rate pattern D and the slope at the beginning of combustion. This contributes to the formation of the heat generation rate pattern A as compared with the amount of fuel that contributes to the formation of the heat generation rate pattern D because the total amount of fuel injection does not change in both the case of FIG. 6 and FIG. This is because the amount of fuel to be generated and the amount of fuel contributing to the formation of the heat release rate pattern B are reduced, and the amount of fuel ignited at the same time is dispersed. As a result, as shown in FIG. 7, the peak value of the heat generation rate pattern C, which is an actual combustion waveform, and the slope at the initial stage of combustion (the area indicated by hatching in FIG. 7) are also the peak value of the heat generation rate pattern D and It becomes smaller than the inclination in the early stage of combustion. Therefore, combustion noise can be reduced by providing a time difference in this manner and causing compression auto-ignition combustion in stages.

ここで着火アシスト自着火燃焼を実施する場合は、機関運転状態に応じてメイン燃料の噴射量及び噴射時期と、着火アシスト燃料の噴射量、噴射時期及び着火アシスト時期の目標値がそれぞれ設定され、各目標値に応じて燃料噴射弁20及び点火プラグ16が制御される。また、圧縮自着火燃焼に影響を与える各種のパラメータ(例えば吸気温や吸気圧、吸気弁閉時期、EGR率、冷却水温など)も、それぞれ機関運転状態に応じた目標値に制御される。   Here, when carrying out the ignition assist self-ignition combustion, the main fuel injection amount and injection timing, the ignition assist fuel injection amount, the injection timing and the target value of the ignition assist timing are respectively set according to the engine operating state, The fuel injection valve 20 and the spark plug 16 are controlled according to each target value. In addition, various parameters (for example, intake air temperature, intake air pressure, intake valve closing timing, EGR rate, cooling water temperature, etc.) that affect compression self-ignition combustion are also controlled to target values according to the engine operating state.

しかしながら、機関運転中においては、過渡的にこれらの各パラメータがそれぞれ機関運転状態に応じた目標値に制御されていない状態になる場合がある。このような場合には、自着火時期が想定していた自着火時期(目標自着火時期)よりも進角又は遅角することがある。また、これらの各パラメータがそれぞれ機関運転状態に応じた目標値に制御されていたとしても、例えば外気の湿度や燃料性状によっては、自着火時期が目標自着火時期よりも進角又は遅角することがある。   However, during engine operation, these parameters may be transiently not controlled to target values corresponding to the engine operation state. In such a case, the self-ignition time may be advanced or retarded from the expected self-ignition time (target self-ignition time). Even if each of these parameters is controlled to a target value corresponding to the engine operating state, the self-ignition timing is advanced or retarded from the target self-ignition timing depending on, for example, the humidity and fuel properties of the outside air. Sometimes.

このように自着火時期が目標自着火時期よりも進角又は遅角すると、燃焼騒音の増大や出力の低下、排気エミッションの悪化を招くおそれがある。   Thus, if the self-ignition timing is advanced or retarded from the target self-ignition timing, combustion noise may increase, output may decrease, and exhaust emission may deteriorate.

例えば吸気温が目標値よりも高温になっている場合は、吸気温が目標値に制御されているときと比較して、同じクランク角における筒内温度が高くなる。そのため、着火アシスト時期が同じでも、吸気温が目標値に制御されているときと比較して、自着火時期が進角する。そうすると、火炎伝播燃焼によって消費される燃料量が想定よりも減少する一方で、予混合圧縮自着火燃焼によって消費される燃料量が想定よりも増加することになる。   For example, when the intake air temperature is higher than the target value, the in-cylinder temperature at the same crank angle is higher than when the intake air temperature is controlled to the target value. Therefore, even when the ignition assist timing is the same, the self-ignition timing is advanced compared to when the intake air temperature is controlled to the target value. If it does so, while the amount of fuel consumed by flame propagation combustion will decrease from assumption, the amount of fuel consumed by premixed compression auto-ignition combustion will increase rather than assumption.

その結果、燃焼室11内におけるオゾン濃度差が同じでも、予混合圧縮自着火燃焼によって消費される燃料量が想定よりも増加する分だけ、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が高い領域に存在する予混合気の自着火時期と、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気の自着火時期と、に時間差がつきにくくなる。すなわち、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が高い領域に存在する予混合気の自着火時期と、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気の自着火時期と、の間隔が短くなってしまい、熱発生率パターンのピーク値及び燃焼初期における傾きの抑制効果が少なくなって燃焼騒音を十分に低減させることができなくなってしまうおそれがある。   As a result, even if the ozone concentration difference in the combustion chamber 11 is the same, the amount of fuel consumed by the premixed compression auto-ignition combustion is increased to an area where the ozone concentration is relatively high in the combustion chamber 11. There is no time difference between the self-ignition timing of the premixed gas present and the self-ignition timing of the premixed gas present in the combustion chamber 11 in a region where the ozone concentration is relatively low. That is, the self-ignition timing of the premixed gas existing in a region having a relatively high ozone concentration in the combustion chamber 11 and the self-ignition timing of the premixed gas existing in a region having a relatively low ozone concentration in the combustion chamber 11. And the interval between the two becomes shorter, the effect of suppressing the peak value of the heat generation rate pattern and the inclination in the early stage of combustion is reduced, and the combustion noise may not be sufficiently reduced.

一方で、例えば吸気温が目標値よりも低温になっている場合は、吸気温が目標値に制御されているときと比較して、同じクランク角における筒内温度が低くなる。そのため、着火アシスト時期が同じでも、吸気温が目標値に制御されているときと比較して、自着火時期が遅角する。そうすると、火炎伝播燃焼によって消費される燃料量が想定よりも増加する一方で、予混合圧縮自着火燃焼によって消費される燃料量が想定よりも減少することになる。   On the other hand, for example, when the intake air temperature is lower than the target value, the in-cylinder temperature at the same crank angle is lower than when the intake air temperature is controlled to the target value. Therefore, even when the ignition assist timing is the same, the self-ignition timing is retarded compared to when the intake air temperature is controlled to the target value. If it does so, while the amount of fuel consumed by flame propagation combustion will increase rather than assumption, the amount of fuel consumed by premixed compression auto-ignition combustion will decrease rather than assumption.

その結果、燃焼室11内におけるオゾン濃度差が同じでも、予混合圧縮自着火燃焼によって消費される燃料量が想定よりも減少する分だけ、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が高い領域に存在する予混合気の自着火時期と、燃焼室11内で相対的にオゾン濃度が低い領域に存在する予混合気の自着火時期と、の間隔が長くなってしまう。そのため、熱発生率パターンの燃焼重心位置(燃料の燃焼割合が50%となる位置であり、概ね熱発生率がピーク値になる位置)が遅角し過ぎて出力が低下するおそれがある。また、火炎伝播燃焼によって消費される燃料量が想定よりも増加するため、NOxが増加して排気エミッションが悪化するおそれがある。   As a result, even if the ozone concentration difference in the combustion chamber 11 is the same, the amount of fuel consumed by the premixed compression auto-ignition combustion is reduced to an area where the ozone concentration is relatively high in the combustion chamber 11. The interval between the self-ignition timing of the existing premixed gas and the self-ignition timing of the premixed gas existing in the region where the ozone concentration is relatively low in the combustion chamber 11 becomes long. For this reason, the combustion gravity center position of the heat generation rate pattern (the position at which the fuel combustion ratio is 50% and the position at which the heat generation rate is approximately the peak value) is too retarded and the output may decrease. Moreover, since the amount of fuel consumed by flame propagation combustion increases more than expected, there is a possibility that NOx increases and exhaust emission deteriorates.

そこで本実施形態では、自着火時期が目標自着火時期よりも進角又は遅角すると予想される場合には、着火アシスト燃料の噴射量、噴射時期及び着火アシスト時期を制御することで自着火時期を目標自着火時期に制御すると共に、所望の時間差をもって段階的に圧縮自着火燃焼が生じるように、メイン燃料の噴射量に応じてオゾン供給量を制御することとした。   Therefore, in the present embodiment, when the self-ignition timing is expected to advance or retard from the target self-ignition timing, the self-ignition timing is controlled by controlling the injection amount of the ignition assist fuel, the injection timing, and the ignition assist timing. Is controlled to the target self-ignition timing, and the ozone supply amount is controlled in accordance with the injection amount of the main fuel so that the compression self-ignition combustion is generated stepwise with a desired time difference.

以下、この本実施形態によるCI運転モード中における燃焼制御及びオゾン供給制御について説明する。   Hereinafter, combustion control and ozone supply control during the CI operation mode according to this embodiment will be described.

図8A及び図8Bは、本実施形態によるCI運転モード中の燃焼制御及びオゾン供給制御について説明するフローチャートである。電子制御ユニット200は、本ルーチンをCI運転モード中に所定の演算周期(例えば10[ms])で繰り返し実行する。   8A and 8B are flowcharts illustrating combustion control and ozone supply control during the CI operation mode according to the present embodiment. The electronic control unit 200 repeatedly executes this routine at a predetermined calculation cycle (for example, 10 [ms]) during the CI operation mode.

ステップS1において、電子制御ユニット200は、クランク角センサ218の出力信号に基づいて算出された機関回転速度と、負荷センサ217によって検出された機関負荷と、を読み込み、機関運転状態を検出する。   In step S1, the electronic control unit 200 reads the engine rotational speed calculated based on the output signal of the crank angle sensor 218 and the engine load detected by the load sensor 217, and detects the engine operating state.

ステップS2において、電子制御ユニット200は、予め実験等によって作成されたテーブルを参照し、機関負荷に基づいて、総燃料噴射量QINJを算出する。総燃料噴射量QINJは、機関負荷が高くなるほど多くなる。 In step S2, the electronic control unit 200 calculates a total fuel injection amount Q INJ based on the engine load with reference to a table created in advance through experiments or the like. The total fuel injection amount Q INJ increases as the engine load increases.

ステップS3において、電子制御ユニット200は、予め実験等によって作成された図9のマップを参照し、機関運転状態に基づいて、着火アシスト燃料の噴射比率R[%]を算出する。図9のマップに示すように、着火アシスト燃料の噴射比率Rは、機関負荷が高くなるほど低くなり、機関回転速度が高くなるほど高くなる。   In step S3, the electronic control unit 200 calculates an injection ratio R [%] of the ignition assist fuel based on the engine operating state with reference to the map of FIG. As shown in the map of FIG. 9, the injection ratio R of the ignition assist fuel decreases as the engine load increases and increases as the engine speed increases.

ステップS4において、電子制御ユニット200は、総燃料噴射量QINJに着火アシスト燃料の噴射比率Rを乗じることで、着火アシスト燃料の目標噴射量QINJ2を算出する。また電子制御ユニット200は、総燃料噴射量QINJから着火アシスト燃料の目標噴射量QINJ2を減じることで、メイン燃料の目標噴射量QINJ1を算出する。 In step S4, the electronic control unit 200 calculates the target injection amount Q INJ 2 of the ignition assist fuel by multiplying the total fuel injection amount Q INJ by the injection ratio R of the ignition assist fuel. Further, the electronic control unit 200 calculates the target injection amount Q INJ 1 of the main fuel by subtracting the target injection amount Q INJ 2 of the ignition assist fuel from the total fuel injection amount Q INJ .

ステップS5において、電子制御ユニット200は、予め実験等によって作成されたマップを参照し、機関運転状態に基づいて、メイン燃料の目標噴射時期AINJ1、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2、及び点火プラグ16による目標着火アシスト時期IGをそれぞれ算出する。 In step S5, the electronic control unit 200 refers to the map created in advance by experiment or the like, based on the engine operating state, the target injection timing A INJ 1 of the main fuel, target injection timing A INJ 2 of assisting ignition fuel, And the target ignition assist timing IG by the spark plug 16 is calculated.

本実施形態では、メイン燃料の目標噴射時期AINJ1は、運転状態に基づいて圧縮行程後半の任意の時期(例えば30[deg.BTDC]から80[deg.BTDC]程度)に設定される。 In the present embodiment, the target injection timing A INJ 1 of the main fuel is set to an arbitrary timing (for example, about 30 [deg. BTDC] to 80 [deg. BTDC]) based on the operating state.

また本実施形態では、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2は、機関運転状態に基づいてメイン燃料の目標噴射時期AINJ1よりも遅角側の圧縮行程後半の任意の時期(例えば10[deg.BTDC]から35[deg.BTDC]程度)に設定される。 Further, in the present embodiment, the target injection timing A INJ 2 of the ignition assist fuel is set to an arbitrary timing (for example, 10 [10] in the latter half of the compression stroke that is retarded from the target injection timing A INJ 1 of the main fuel based on the engine operating state. deg.BTDC] to 35 [deg.BTDC]).

また本実施形態では、目標着火アシスト時期IGは、機関運転状態に基づいて、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2よりも進角側又は遅角側の時期であって、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2の近傍の任意の時期(例えば着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2が15[deg.BTDC]であれば、18[deg.BTDC]から10[deg.BTDC]程度)に設定される。 Further, in the present embodiment, the target ignition assist timing IG is a timing on the advance side or the retard side with respect to the target injection timing A INJ 2 of the ignition assist fuel based on the engine operating state, and the target ignition assist fuel target Any timing in the vicinity of the injection timing A INJ 2 (for example, if the target injection timing A INJ 2 of the ignition assist fuel is 15 [deg. BTDC], about 18 [deg. BTDC] to 10 [deg. BTDC]) Is set.

なお電子制御ユニット200は、これらメイン燃料の目標噴射時期AINJ1などの目標値以外にも、本フローチャートとは別途に目標吸気温や目標吸気圧、目標吸気弁閉時期といった吸排気弁の目標バルブタイミングなどを機関運転状態に基づいて算出しており、算出した目標値となるように各種の制御部品を制御している。 In addition to the target values such as the target injection timing A INJ 1 of the main fuel, the electronic control unit 200 separates the target intake air exhaust valve targets such as the target intake air temperature, the target intake air pressure, and the target intake valve closing timing separately from this flowchart. Valve timing and the like are calculated based on the engine operating state, and various control components are controlled so that the calculated target value is obtained.

ステップS6において、電子制御ユニット200は、目標吸気弁閉時期における筒内圧力P及び筒内温度T、すなわち初期筒内状態を推定する。本実施形態では電子制御ユニット200は、初期筒内状態の推定モデルを用いて初期筒内状態を推定する。初期筒内状態の推定モデルは、吸気量や吸気温、吸気圧、機関冷却水温などの筒内状態に影響を与えるパラメータを入力値として、目標吸気弁閉時期における筒内圧力P及び筒内温度Tを推定する物理演算モデルである。   In step S6, the electronic control unit 200 estimates the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T at the target intake valve closing timing, that is, the initial in-cylinder state. In the present embodiment, the electronic control unit 200 estimates the initial in-cylinder state using an estimation model for the initial in-cylinder state. The estimation model of the initial in-cylinder state uses the parameters affecting the in-cylinder state such as the intake air amount, the intake air temperature, the intake pressure, and the engine coolant temperature as input values, and the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature at the target intake valve closing timing It is a physical calculation model for estimating T.

ステップS7において、電子制御ユニット200は、着火アシスト自着火燃焼を行った場合におけるメイン燃料の目標噴射時期AINJ1からの筒内圧力P及び筒内温度Tの推移を算出する。 In step S <b> 7, the electronic control unit 200 calculates changes in the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T from the target injection timing A INJ 1 of the main fuel when the ignition assist self-ignition combustion is performed.

本実施形態では電子制御ユニット200は、まず筒内状態の推移モデルを用いて、吸気弁閉時期からの筒内圧力P及び筒内温度Tの推移を推定する。筒内状態の推移モデルは、初期筒内状態から筒内状態がどのように変化していくかを推定するための物理演算モデルであり、目標吸気弁閉時期における筒内圧力P及び筒内温度Tを入力値とし、圧縮行程中の筒内圧力P及び筒内温度Tがポリトロープ変化すると仮定して、目標吸気弁閉時期からの筒内圧力P及び筒内温度Tの推移を推定する。   In the present embodiment, the electronic control unit 200 first estimates the transition of the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T from the intake valve closing timing using a transition model of the in-cylinder state. The transition model of the in-cylinder state is a physical calculation model for estimating how the in-cylinder state changes from the initial in-cylinder state, and the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature at the target intake valve closing timing. Assuming that T is an input value and that the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T during the compression stroke change in a polytropy, the transition of the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T from the target intake valve closing timing is estimated.

ここで着火アシストを実施した場合は、筒内状態の推移モデルを用いて推定した吸気弁閉時期からの筒内圧力P及び筒内温度Tの推移に対し、着火アシストによって生じる熱量分だけ目標着火アシスト時期からの筒内圧力P及び筒内温度Tの推移が変化する。   When the ignition assist is performed here, the target ignition is equivalent to the amount of heat generated by the ignition assist with respect to the transition of the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T from the intake valve closing timing estimated using the in-cylinder state transition model. Changes in the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T from the assist time change.

そこで電子制御ユニット200は、次に、着火アシスト燃料の目標噴射量QINJ2、目標噴射時期AINJ2、及び点火プラグ16による目標着火アシスト時期IGに基づいて、目標着火アシスト時期AINJ2からの筒内圧力P及び筒内温度Tの推移を補正して、着火アシスト自着火燃焼を行った場合におけるメイン燃料の目標噴射時期AINJ1からの筒内圧力P及び筒内温度Tの推移を算出する。 Therefore, the electronic control unit 200 next starts from the target ignition assist timing A INJ 2 based on the target injection amount Q INJ 2 of the ignition assist fuel, the target injection timing A INJ 2, and the target ignition assist timing IG by the spark plug 16. The changes in the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T are corrected, and the changes in the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T from the target injection timing A INJ 1 of the main fuel when ignition-assisted self-ignition combustion is performed. calculate.

ステップS8において、電子制御ユニット200は、着火アシスト自着火燃焼を行った場合におけるメイン燃料の目標噴射時期AINJ1からの筒内圧力P及び筒内温度Tの推移を用い、Livengood-Wuの積分式に基づく下記の(1)式から、予混合気の予想自着火時期[deg.CA]を算出する。

Figure 2018040264
In step S8, the electronic control unit 200 uses the transition of the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T from the target injection timing A INJ 1 of the main fuel when performing the ignition assist self-ignition combustion, and integrates Livengood-Wu. From the following equation (1) based on the equation, the expected autoignition timing of the premixed gas [deg. CA] is calculated.
Figure 2018040264

(1)式のτは、燃焼室11内に噴射された燃料が自着火に至るまでの時間(以下「着火遅れ時間」という。)である。Pは筒内圧力、Tは筒内温度、φは当量比、ONはオクタン価、RESは不活性ガス濃度、Eは活性化エネルギ、Rは一般ガス定数である。A、α、β、γ、δ(A、α、β、δ>0、γ<0)は、それぞれ同定定数である。本実施形態では、オクタン価ONの値を燃料性状センサ221の検出値に基づいて設定し、不活性ガス濃度の値をEGR率及び湿度センサ220の検出値に基づいて設定している。   In the equation (1), τ is the time until the fuel injected into the combustion chamber 11 reaches self-ignition (hereinafter referred to as “ignition delay time”). P is the cylinder pressure, T is the cylinder temperature, φ is the equivalence ratio, ON is the octane number, RES is the inert gas concentration, E is the activation energy, and R is the general gas constant. A, α, β, γ, and δ (A, α, β, δ> 0, γ <0) are identification constants, respectively. In this embodiment, the value of the octane number ON is set based on the detection value of the fuel property sensor 221, and the value of the inert gas concentration is set based on the detection value of the EGR rate and the humidity sensor 220.

(1)式において、燃料を噴射してからの着火遅れ時間の逆数(1/τ)を時間積分したときに、積分値が1となる時間teが着火遅れ時間τとなる。したがって、筒内圧力P及び筒内温度Tにおける着火遅れ時間の逆数(1/τ)を、メイン燃料の噴射時期AINJ1から時間積分したときに、積分値が1となる時間teに相当するクランク角度量をメイン燃料の噴射時期に加えた時期が、予混合気の予想自着火時期となる。 In equation (1), when the reciprocal (1 / τ) of the ignition delay time after fuel injection is integrated over time, the time te at which the integrated value is 1 becomes the ignition delay time τ. Therefore, when the reciprocal (1 / τ) of the ignition delay time at the in-cylinder pressure P and the in-cylinder temperature T is integrated over time from the main fuel injection timing A INJ 1, this corresponds to the time te when the integrated value becomes 1. The time when the crank angle amount is added to the injection timing of the main fuel is the expected self-ignition timing of the premixed gas.

ステップS9において、電子制御ユニット200は、予め実験等によって作成されたマップを参照し、機関運転状態に基づいて、目標自着火時期[deg.CA]を算出する。   In step S9, the electronic control unit 200 refers to a map created in advance by experiments or the like, and based on the engine operating state, the target self-ignition timing [deg. CA] is calculated.

ステップS10において、電子制御ユニット200は、目標自着火時期に対する予想自着火時期の進角側へのズレ量(以下「進角ズレ量」という。)Tiga(=目標自着火時期−予想自着火時期)[deg.CA]が所定の第1閾値よりも大きいか否かを判定する。電子制御ユニット200は、進角ズレ量Tigaが第1閾値よりも大きければ、予想自着火時期を目標自着火時期まで遅角させるべく、ステップS11の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、進角ズレ量Tigaが第1閾値以下であれば、ステップS15の処理に進む。   In step S10, the electronic control unit 200 shifts the predicted self-ignition timing relative to the target self-ignition timing toward the advance side (hereinafter referred to as “advance angle shift amount”) Tiga (= target self-ignition timing−expected self-ignition timing). ) [Deg. CA] is greater than a predetermined first threshold value. If the advance angle shift amount Tiga is larger than the first threshold value, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S11 in order to delay the predicted self-ignition timing to the target self-ignition timing. On the other hand, if the advance angle shift amount Tiga is equal to or smaller than the first threshold value, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S15.

ステップS11において、電子制御ユニット200は、予想自着火時期が目標自着火時期となるように、進角ズレ量Tigaに基づいて、着火アシスト燃料の噴射比率R、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2、及び目標着火アシスト時期IGを補正する。 In step S11, the electronic control unit 200 determines the ignition assist fuel injection ratio R and the ignition assist fuel target injection timing A INJ based on the advance angle shift amount Tiga so that the predicted self-ignition timing becomes the target self-ignition timing. 2 and the target ignition assist timing IG are corrected.

具体的には電子制御ユニット200は、図10のテーブルを参照し、進角ズレ量Tigaに基づいて、着火アシスト燃料の噴射比率Rに乗じる補正係数αと、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2、及び目標着火アシスト時期IGに加算する遅角補正量β[deg.CA]と、を算出する。図10のテーブルに示すように、補正係数は、進角ズレ量Tigaが第1閾値よりも大きくなるほど、1よりも小さくなる。これは、進角ズレ量Tigaが大きくなるほど、着火アシスト燃料を燃焼させた場合に生じる熱量を小さくして、自着火時期を遅角させる必要があるためである。遅角補正量は、補正係数が0になるまでは0となり、補正係数が0になった後は、進角ズレ量Tigaが大きくなるほど大きくなる。 Specifically, the electronic control unit 200 refers to the table of FIG. 10 and, based on the advance angle shift amount Tiga, the correction coefficient α by which the injection ratio R of the ignition assist fuel is multiplied, and the target injection timing A INJ of the ignition assist fuel. 2 and the retardation correction amount β [deg. CA]. As shown in the table of FIG. 10, the correction coefficient becomes smaller than 1 as the advance angle shift amount Tiga becomes larger than the first threshold value. This is because the amount of heat generated when the ignition assist fuel is burned needs to be reduced to retard the self-ignition timing as the advance angle shift amount Tiga increases. The retardation correction amount becomes 0 until the correction coefficient becomes 0, and after the correction coefficient becomes 0, it increases as the advance deviation amount Tiga increases.

そして電子制御ユニット200は、着火アシスト燃料の噴射比率Rに補正係数αを乗じたものを、着火アシスト燃料の補正噴射比率R’として算出する。また着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2、及び目標着火アシスト時期IGに遅角補正量βを加算したものを、それぞれ着火アシスト燃料の補正目標噴射時期AINJ2’、及び補正目標着火アシスト時期IG’として算出する。 Then, the electronic control unit 200 calculates a correction injection ratio R ′ of the ignition assist fuel by multiplying the injection ratio R of the ignition assist fuel by the correction coefficient α. Further, the target injection timing A INJ 2 of the ignition assist fuel and the target ignition assist timing IG plus the retardation correction amount β are respectively added to the corrected target injection timing A INJ 2 ′ of the ignition assist fuel and the corrected target ignition assist timing. Calculate as IG '.

このように予想自着火時期が目標自着火時期よりも進角したときは、基本的に着火アシスト燃料を少なくして予想自着火時期を目標自着火時期に制御するようにしている。これにより、火炎伝播燃焼によって消費される燃料量を少なくすることができるため、排気エミッションの悪化を抑制することができる。   When the predicted self-ignition timing is advanced from the target self-ignition timing as described above, basically, the predicted self-ignition timing is controlled to the target self-ignition timing by reducing the ignition assist fuel. Thereby, since the amount of fuel consumed by flame propagation combustion can be reduced, deterioration of exhaust emission can be suppressed.

ステップS12において、電子制御ユニット200は、総燃料噴射量QINJに着火アシスト燃料の補正噴射比率R’を乗じることで、着火アシスト燃料の補正目標噴射量QINJ2’を算出すると共に、総燃料噴射量QINJから着火アシスト燃料の補正目標噴射量QINJ2’を減じることで、メイン燃料の補正目標噴射量QINJ1’を算出する。 In step S12, the electronic control unit 200 calculates the corrected target injection amount Q INJ 2 ′ of the ignition assist fuel by multiplying the total fuel injection amount Q INJ by the corrected injection ratio R ′ of the ignition assist fuel, and also calculates the total fuel. corrected target injection amount of the ignition-assisted fuel from the injection quantity Q INJ Q INJ 2 'by subtracting the correction target injection quantity Q INJ 1 of the main fuel' is calculated.

ステップS13において、電子制御ユニット200は、図11のマップを参照し、機関回転速度と、メイン燃料の補正目標噴射量QINJ1’と、に基づいて、目標オゾン供給量QOZNを算出する。図11のマップに示すように、目標オゾン供給量QOZNは、メイン燃料の補正目標噴射量QINJ1’が多くなるほど多くなり、機関回転速度が高くなるほど少なくなる。このように、基本的にメイン燃料の補正目標噴射量QINJ1’、すなわち圧縮自着火燃焼に寄与する燃料量に応じて目標オゾン供給量QOZNを設定することで、所望の時間差をもって段階的に圧縮自着火燃焼を起こすことができる。その結果、予想自着火時期が目標自着火時期よりも進角していた場合には、燃焼騒音の悪化を抑制することができる。また予想自着火時期が目標自着火時期よりも遅角していた場合には出力の低下や排気エミッションの悪化を抑制することができる。 In step S13, the electronic control unit 200 refers to the map of FIG. 11 and calculates a target ozone supply amount Q OZN based on the engine speed and the corrected target injection amount Q INJ 1 ′ of the main fuel. As shown in the map of FIG. 11, the target ozone supply amount Q OZN increases as the corrected target injection amount Q INJ 1 ′ of the main fuel increases, and decreases as the engine speed increases. In this way, by basically setting the target ozone supply amount Q OZN according to the corrected target injection amount Q INJ 1 ′ of the main fuel, that is, the fuel amount contributing to the compression ignition combustion, stepwise with a desired time difference. Compressive self-ignition combustion can occur. As a result, when the predicted self-ignition timing is advanced from the target self-ignition timing, it is possible to suppress the deterioration of combustion noise. Further, when the predicted self-ignition timing is retarded from the target self-ignition timing, it is possible to suppress a decrease in output and a deterioration in exhaust emission.

ステップS14において、電子制御ユニット200は、燃焼室11内へのオゾン供給量が目標オゾン供給量QOZNとなるように放電プラグ81を制御する。また電子制御ユニット200は、メイン燃料の目標噴射時期AINJ1に補正目標噴射量QINJ1’を噴射し、着火アシスト燃料の補正目標噴射時期AINJ2’に補正目標噴射量QINJ2’を噴射すると共に補正目標着火アシスト時期IG’に点火を行って着火アシスト自着火燃焼を実施する。 In step S14, the electronic control unit 200 controls the discharge plug 81 so that the ozone supply amount into the combustion chamber 11 becomes the target ozone supply amount Q OZN . The electronic control unit 200 is' injected, corrected target injection timing A INJ 2 of assisting ignition fuel 'corrected target injection amount Q INJ 1 to the target injection timing A INJ 1 of the main fuel correction target injection quantity Q INJ 2 to' Is ignited at the corrected target ignition assist timing IG 'to perform ignition assist self-ignition combustion.

ステップS15において、電子制御ユニット200は、目標自着火時期に対する予想自着火時期の遅角側へのズレ量(以下「遅角ズレ量」という。)Tigr(=予想自着火時期−目標自着火時期)[deg.CA]が所定の第2閾値よりも大きいか否かを判定する。本実施形態では、第1閾値と第2閾値とを同じ値としているが、異なる値としても良い。電子制御ユニット200は、遅角ズレ量Tigrが第2閾値よりも大きければ、予想自着火時期を目標自着火時期まで進角させるべく、ステップS16の処理に進む。一方で電子制御ユニット200は、遅角ズレ量Tigrが第2閾値以下であれば、ステップS17の処理に進む。   In step S15, the electronic control unit 200 shifts the predicted self-ignition timing relative to the target self-ignition timing toward the retarded side (hereinafter referred to as “retard angle shift amount”) Tigr (= expected self-ignition timing−target self-ignition timing). ) [Deg. CA] is greater than a predetermined second threshold value. In the present embodiment, the first threshold value and the second threshold value are the same value, but may be different values. If the retard amount Tigr is larger than the second threshold, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S16 in order to advance the predicted self-ignition timing to the target self-ignition timing. On the other hand, if the retardation shift amount Tigr is equal to or smaller than the second threshold, the electronic control unit 200 proceeds to the process of step S17.

ステップS16において、電子制御ユニット200は、自着火時期が目標自着火時期になるように、遅角ズレ量Tigrに基づいて、着火アシスト燃料の噴射比率R、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2、及び目標着火アシスト時期IGを補正する。 In step S16, the electronic control unit 200 determines the ignition assist fuel injection ratio R and the ignition assist fuel target injection timing A INJ 2 based on the retarded shift amount Tigr so that the self-ignition timing becomes the target self-ignition timing. And the target ignition assist timing IG are corrected.

具体的には電子制御ユニット200は、図12のテーブルを参照し、遅角ズレ量Tigrに基づいて、着火アシスト燃料の噴射比率に乗じる補正係数αと、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2、及び目標着火アシスト時期IGから減算する進角補正量γ[deg.CA]と、を算出する。図12のテーブルに示すように、進角補正量γは、遅角ズレ量Tigrが第2閾値から大きくなるほど大きくなり、遅角ズレ量Tigrがある一定値まで大きくなると一定となる。これは、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2、及び目標着火アシスト時期IGを進角させ過ぎると、着火アシスト燃料が拡散し過ぎて点火プラグ周りに所望の当量比のリッチ混合気を形成できなくなり、着火アシスト自着火燃焼を実施することができなくなるためである。補正係数αは、遅角ズレ量Tigrがある一定値まで大きくなるまでは1に設定され、その後は遅角ズレ量Tigrが大きくなるほど1よりも大きくなる。 Specifically, the electronic control unit 200 refers to the table of FIG. 12, and based on the retardation shift amount Tigr, the correction coefficient α by which the injection ratio of the ignition assist fuel is multiplied, and the target injection timing A INJ 2 of the ignition assist fuel. , And an advance correction amount γ [deg. CA]. As shown in the table of FIG. 12, the advance correction amount γ increases as the retardation deviation amount Tigr increases from the second threshold, and becomes constant when the retardation deviation amount Tigr increases to a certain value. This is because if the target injection timing A INJ 2 of the ignition assist fuel and the target ignition assist timing IG are advanced too much, the ignition assist fuel spreads too much and a rich mixture with a desired equivalent ratio can be formed around the spark plug. This is because the ignition assist self-ignition combustion cannot be performed. The correction coefficient α is set to 1 until the retardation deviation amount Tigr increases to a certain value, and thereafter becomes larger than 1 as the retardation deviation amount Tigr increases.

そして電子制御ユニット200は、着火アシスト燃料の噴射比率Rに補正係数αを乗じたものを、着火アシスト燃料の補正噴射比率R’として算出する。また着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2、及び目標着火アシスト時期IGに進角補正量γを加算したものを、それぞれ着火アシスト燃料の補正目標噴射時期AINJ2’、及び補正目標着火アシスト時期IG’として算出する。 Then, the electronic control unit 200 calculates a correction injection ratio R ′ of the ignition assist fuel by multiplying the injection ratio R of the ignition assist fuel by the correction coefficient α. Also, the ignition assist fuel target injection timing A INJ 2 and the target ignition assist timing IG plus the advance correction amount γ are respectively added to the ignition assist fuel corrected target injection timing A INJ 2 ′ and the corrected target ignition assist timing. Calculate as IG '.

ステップS17において、電子制御ユニット200は、図11のマップを参照し、機関回転速度と、メイン燃料の目標噴射量QINJ1と、に基づいて、目標オゾン供給量QOZNを算出する。 In step S17, the electronic control unit 200 calculates a target ozone supply amount Q OZN based on the engine speed and the target injection amount Q INJ 1 of the main fuel with reference to the map of FIG.

ステップS18において、電子制御ユニット200は、燃焼室11内へのオゾン供給量が目標オゾン供給量QOZNとなるように放電プラグ81を制御する。また電子制御ユニット200は、メイン燃料の目標噴射時期AINJ1に目標噴射量QINJ1を噴射し、着火アシスト燃料の目標噴射時期AINJ2に目標噴射量QINJ2を噴射すると共に目標着火アシスト時期IGに点火を行って着火アシスト自着火燃焼を実施する。 In step S18, the electronic control unit 200 controls the discharge plug 81 so that the ozone supply amount into the combustion chamber 11 becomes the target ozone supply amount Q OZN . Further, the electronic control unit 200 injects the target injection amount Q INJ 1 at the target injection timing A INJ 1 of the main fuel, and injects the target injection amount Q INJ 2 at the target injection timing A INJ 2 of the ignition assist fuel and the target ignition. Ignition is performed at the assist timing IG to perform ignition assist self-ignition combustion.

以上説明した本実施形態によれば、機関本体1と、機関本体1の燃焼室11に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁20と、燃焼室11内に臨むように配置された点火プラグ16と、燃焼室内において濃度差が生じるように、燃焼室11に直接又は間接的にオゾンを供給するためのオゾン供給装置よして放電プラグ81と、を備える内燃機関100を制御する電子制御ユニット200(制御装置)が、燃料の一部を点火プラグ16によって火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させる着火アシスト自着火燃焼が燃焼室11内で生じるように、燃料噴射弁20の噴射量及び噴射時期と点火プラグ16の点火時期とを制御する燃焼制御部と、オゾン供給装置による燃焼室11へのオゾン供給量を制御するオゾン供給量制御部と、を備える。そして燃焼制御部は、着火アシスト自着火燃焼を実施した場合の予想自着火時期が目標自着火時期となるように、燃料噴射弁20の噴射量及び噴射時期と点火プラグ16の点火時期とを制御し、オゾン供給量制御部は、予混合圧縮自着火燃焼させる残りの燃料の量に基づいて、オゾン供給量を制御するように構成されている。   According to this embodiment described above, the engine body 1, the fuel injection valve 20 for directly injecting fuel into the combustion chamber 11 of the engine body 1, and the spark plug 16 arranged so as to face the combustion chamber 11. And an electronic control unit 200 that controls the internal combustion engine 100 including a discharge plug 81 by means of an ozone supply device for supplying ozone directly or indirectly to the combustion chamber 11 so that a concentration difference occurs in the combustion chamber. The control device) causes a part of the fuel to propagate through flame by the spark plug 16 and uses the heat generated at that time to cause the remaining fuel to undergo premixed compression self-ignition combustion. As described above, the combustion control unit that controls the injection amount and injection timing of the fuel injection valve 20 and the ignition timing of the spark plug 16 and the ozone supply amount to the combustion chamber 11 by the ozone supply device are controlled. Comprising an ozone supply amount control section that, the. The combustion control unit controls the injection amount and injection timing of the fuel injection valve 20 and the ignition timing of the spark plug 16 so that the expected self-ignition timing when the ignition assist self-ignition combustion is performed becomes the target self-ignition timing. The ozone supply amount control unit is configured to control the ozone supply amount based on the amount of remaining fuel to be premixed compression self-ignition combustion.

そのため、外気温の変化等によって通常であれば予混合気の圧縮自着火時期が目標自着火時期に対してずれるような状況となった場合においても、予想自着火時期が目標自着火時期となるように、燃料噴射弁20の噴射量及び噴射時期と点火プラグ16の点火時期とが制御されるため、予混合気の圧縮自着火時期を精度良く目標自着火時期に制御することができる。そして、予混合圧縮自着火燃焼させる残りの燃料の量、すなわち予混合圧縮自着火燃焼に寄与するメイン燃料に基づいてオゾン供給量が制御されるため、予混合気の圧縮自着火時期に所望の時間差を生じさせて熱発生時期を分散させることができる。   Therefore, even if the compression auto-ignition timing of the premixed gas is shifted from the target auto-ignition timing due to changes in the outside temperature, the expected auto-ignition timing is the target auto-ignition timing. Thus, since the injection amount and injection timing of the fuel injection valve 20 and the ignition timing of the spark plug 16 are controlled, the compression auto-ignition timing of the premixed gas can be accurately controlled to the target auto-ignition timing. The amount of ozone supply is controlled based on the amount of remaining fuel to be premixed compression autoignition combustion, that is, the main fuel that contributes to premixed compression autoignition combustion. The time of heat generation can be dispersed by causing a time difference.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the above embodiment only shows a part of application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above embodiment. Absent.

例えば上記の実施形態では、自着火領域RR内の全領域で、燃焼室11内で濃度差が生じるようにオゾンを供給することで、時間差を設けて段階的に圧縮自着火燃焼を生じさせて燃焼騒音を抑制していた。しかしながら、機関負荷が所定負荷未満のとき、すなわち総燃料噴射量QINJが所定量未満のときには、総燃料噴射量QINJを1度に圧縮自着火燃焼させたとしても、その総量が少ないために、燃焼騒音が問題とならない場合がある。このような場合には、機関負荷が所定負荷以上のときに燃焼室11内で濃度差が生じるようにオゾンを供給するようにして、所定負荷未満のときにはオゾンの供給を停止するようにしても良い。 For example, in the above-described embodiment, ozone is supplied so that a concentration difference is generated in the combustion chamber 11 in the entire region within the self-ignition region RR, thereby providing a time difference to cause compression auto-ignition combustion in stages. Combustion noise was suppressed. However, when the engine load is less than the predetermined load, that is, when the total fuel injection amount Q INJ is less than the predetermined amount, even if the total fuel injection amount Q INJ is subjected to compression auto-ignition combustion at a time, the total amount is small. , Combustion noise may not be a problem. In such a case, ozone is supplied so that a concentration difference is generated in the combustion chamber 11 when the engine load is equal to or higher than the predetermined load, and supply of ozone is stopped when the engine load is lower than the predetermined load. good.

1 機関本体
11 燃焼室
16 点火プラグ
20 燃料噴射弁
81 放電プラグ(オゾン供給装置)
100 内燃機関
200 電子制御ユニット(制御装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 11 Combustion chamber 16 Spark plug 20 Fuel injection valve 81 Discharge plug (ozone supply device)
100 Internal combustion engine 200 Electronic control unit (control device)

Claims (1)

機関本体と、
前記機関本体の燃焼室に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁と、
前記燃焼室内に臨むように配置された点火プラグと、
前記燃焼室内において濃度差が生じるように、当該燃焼室に直接又は間接的にオゾンを供給するためのオゾン供給装置と、
を備える内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
燃料の一部を前記点火プラグによって火炎伝播燃焼させ、そのときに生じる熱を用いて残りの燃料を予混合圧縮自着火燃焼させる着火アシスト自着火燃焼が前記燃焼室内で生じるように、前記燃料噴射弁の噴射量及び噴射時期と前記点火プラグの点火時期とを制御する燃焼制御部と、
前記オゾン供給装置による前記燃焼室へのオゾン供給量を制御するオゾン供給量制御部と、
を備え、
前記燃焼制御部は、
前記着火アシスト自着火燃焼を実施した場合の予想自着火時期が目標自着火時期となるように、前記燃料噴射弁の噴射量及び噴射時期と前記点火プラグの点火時期とを制御し、
前記オゾン供給量制御部は、
予混合圧縮自着火燃焼させる前記残りの燃料の量に基づいて、オゾン供給量を制御する、
内燃機関の制御装置。
The engine body,
A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber of the engine body;
A spark plug disposed to face the combustion chamber;
An ozone supply device for supplying ozone directly or indirectly to the combustion chamber so that a concentration difference occurs in the combustion chamber;
An internal combustion engine control device for controlling an internal combustion engine comprising:
The fuel injection is performed so that ignition-assisted self-ignition combustion is caused in the combustion chamber in which a part of the fuel is flame-propagated and combusted by the spark plug and the remaining fuel is premixed compression self-ignition combustion using the heat generated at that time. A combustion control unit for controlling the injection amount and injection timing of the valve and the ignition timing of the spark plug;
An ozone supply amount control unit for controlling the ozone supply amount to the combustion chamber by the ozone supply device;
With
The combustion control unit
Controlling the injection amount and the injection timing of the fuel injection valve and the ignition timing of the spark plug so that the expected self-ignition timing when the ignition assist self-ignition combustion is performed becomes the target self-ignition timing;
The ozone supply amount control unit
Controlling the amount of ozone supply based on the amount of the remaining fuel to be premixed compression auto-ignition combustion;
Control device for internal combustion engine.
JP2016172844A 2016-09-05 2016-09-05 Control device for internal combustion engine Pending JP2018040264A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016172844A JP2018040264A (en) 2016-09-05 2016-09-05 Control device for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016172844A JP2018040264A (en) 2016-09-05 2016-09-05 Control device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018040264A true JP2018040264A (en) 2018-03-15

Family

ID=61625405

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016172844A Pending JP2018040264A (en) 2016-09-05 2016-09-05 Control device for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018040264A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020016199A (en) * 2018-07-26 2020-01-30 マツダ株式会社 Control device for compression ignition type engine, and cylinder temperature determining method
JP2020016200A (en) * 2018-07-26 2020-01-30 マツダ株式会社 Control device for compression ignition type engine, and cylinder temperature determining method
JP2020176595A (en) * 2019-04-22 2020-10-29 マツダ株式会社 Control method of engine and control device of engine
JP2021088940A (en) * 2019-12-02 2021-06-10 マツダ株式会社 Control device for engine
JP2021088941A (en) * 2019-12-02 2021-06-10 マツダ株式会社 Control device for engine

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020016199A (en) * 2018-07-26 2020-01-30 マツダ株式会社 Control device for compression ignition type engine, and cylinder temperature determining method
JP2020016200A (en) * 2018-07-26 2020-01-30 マツダ株式会社 Control device for compression ignition type engine, and cylinder temperature determining method
JP7225594B2 (en) 2018-07-26 2023-02-21 マツダ株式会社 Control device for compression ignition engine and method for determining temperature in cylinder
JP7225593B2 (en) 2018-07-26 2023-02-21 マツダ株式会社 Compression ignition engine controller
JP2020176595A (en) * 2019-04-22 2020-10-29 マツダ株式会社 Control method of engine and control device of engine
JP7238571B2 (en) 2019-04-22 2023-03-14 マツダ株式会社 Engine control method and engine control device
JP2021088940A (en) * 2019-12-02 2021-06-10 マツダ株式会社 Control device for engine
JP2021088941A (en) * 2019-12-02 2021-06-10 マツダ株式会社 Control device for engine
JP7354805B2 (en) 2019-12-02 2023-10-03 マツダ株式会社 engine control device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017186984A (en) Control device of internal combustion engine
JP6315005B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6458814B2 (en) Internal combustion engine
JP4472932B2 (en) Engine combustion control device
JP6669124B2 (en) Internal combustion engine
JP6414152B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP6414143B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2009275654A (en) Fuel injection control device of internal combustion engine
JP2010236496A (en) Method and device for controlling internal combustion engine
JP2009293595A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2004176593A (en) Diesel engine
JP2018040264A (en) Control device for internal combustion engine
JP6191837B2 (en) Engine control device
CN108071505B (en) Control device for internal combustion engine
JP6252647B1 (en) Control device for premixed compression ignition engine
JP4161789B2 (en) Fuel injection control device
US10309325B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP4873098B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2014025374A (en) Compression self-ignition engine and control method thereof
JP2018040263A (en) Control device for internal combustion engine
JP2009299490A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2018115626A (en) Control device for internal combustion engine
JP5177326B2 (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP2017115587A (en) Control device of internal combustion engine
JP2018080636A (en) Internal combustion engine control device