JP2019039382A - Signal processing device for engine - Google Patents

Signal processing device for engine Download PDF

Info

Publication number
JP2019039382A
JP2019039382A JP2017162684A JP2017162684A JP2019039382A JP 2019039382 A JP2019039382 A JP 2019039382A JP 2017162684 A JP2017162684 A JP 2017162684A JP 2017162684 A JP2017162684 A JP 2017162684A JP 2019039382 A JP2019039382 A JP 2019039382A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intake
pressure
cylinder
combustion
cylinder pressure
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.)
Granted
Application number
JP2017162684A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6558411B2 (en
Inventor
中島 健一
Kenichi Nakajima
健一 中島
圭太郎 江角
Keitaro Esumi
圭太郎 江角
雄一郎 津村
Yuichiro Tsumura
雄一郎 津村
田中 大介
Daisuke Tanaka
大介 田中
泰樹 毎熊
Taiki Maikuma
泰樹 毎熊
拓仁 奥村
Takujin Okumura
拓仁 奥村
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.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda 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 Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2017162684A priority Critical patent/JP6558411B2/en
Publication of JP2019039382A publication Critical patent/JP2019039382A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6558411B2 publication Critical patent/JP6558411B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28Interface circuits
    • F02D2041/281Interface circuits between sensors and control unit
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406Intake manifold pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2474Characteristics of sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug

Abstract

To provide a signal processing device for an engine, capable of more properly correcting a cylinder pressure.SOLUTION: The signal processing device for the engine includes cylinder pressure detection means SN2 for detecting a cylinder pressure as a pressure in a cylinder 3, and intake pressure detection means SN6 for detecting an intake pressure as a pressure in an intake passage 30. Correction means 122 corrects the cylinder pressure detected by the cylinder pressure detection means SN2 on the basis of the intake pressure detected by the intake pressure detection means SN6 during a reference period set near an intake bottom dead center.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒内に導入される吸気が流通する吸気通路とをF備えるエンジンに設けられる信号処理装置に関する。   The present invention relates to a signal processing device provided in an engine including an engine body in which a cylinder is formed and an intake passage through which intake air introduced into the cylinder flows.

従来より、気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段をエンジン本体に設けて、筒内圧検出手段で検出された筒内圧をエンジン本体の各部の制御に用いることが検討されている。例えば、筒内圧を用いて気筒内の熱発生率や熱発生量を算出して点火時期等を制御することが行われている。   Conventionally, it has been studied to provide an in-cylinder pressure detecting means for detecting the pressure in the cylinder in the engine body, and to use the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means for controlling each part of the engine body. For example, the ignition timing and the like are controlled by calculating the heat generation rate and heat generation amount in the cylinder using the in-cylinder pressure.

ここで、熱発生率等を算出するために筒内圧の絶対値が必要になる場合がある。そのため、筒内圧検出手段で検出される圧力が絶対値でない場合(圧力に比例した信号等である場合)、あるいは、検出された圧力が実際の圧力からずれているおそれがある場合には、検出された圧力を補正する必要がある。   Here, the absolute value of the in-cylinder pressure may be required to calculate the heat generation rate and the like. Therefore, if the pressure detected by the in-cylinder pressure detection means is not an absolute value (in the case of a signal proportional to the pressure, etc.) or if the detected pressure is likely to deviate from the actual pressure, it will be detected. It is necessary to correct the measured pressure.

これに対して、特許文献1には、気筒内のガスの比熱比と、2つの異なるクランク角度における筒内容積および筒内圧検出手段で検出された筒内圧と、気筒内のガスの比熱比とを、ポアソンの関係式に当てはめることで、筒内圧検出手段で検出された筒内圧を補正する構成が開示されている。   On the other hand, in Patent Document 1, the specific heat ratio of the gas in the cylinder, the in-cylinder volume at two different crank angles and the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means, and the specific heat ratio of the gas in the cylinder Is applied to the Poisson's relational expression to correct the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means.

特開2014−141931号公報JP 2014-141931 A

特許文献1の装置では、筒内圧の補正に、気筒内のガスの比熱比の誤差や筒内容積の誤差が含まれる。そのため、補正精度が十分に高くないという問題がある。   In the apparatus of Patent Document 1, the correction of the in-cylinder pressure includes an error in the specific heat ratio of the gas in the cylinder and an in-cylinder volume error. Therefore, there is a problem that the correction accuracy is not sufficiently high.

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、筒内圧をより適切に補正することができるエンジンの信号処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an engine signal processing device capable of more appropriately correcting the in-cylinder pressure.

前記課題を解決するために、本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒内に導入される吸気が流通する吸気通路とを備えるエンジンに設けられる信号処理装置であって、前記気筒内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、前記吸気通路内の圧力である吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、吸気下死点付近に設定された基準期間中に前記吸気圧検出手段により検出された吸気圧に基づいて、前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧を補正する補正手段とを備えることを特徴とするエンジンの信号処理装置を提供する。   In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a signal processing device provided in an engine including an engine body in which a cylinder is formed and an intake passage through which intake air introduced into the cylinder flows. An in-cylinder pressure detecting means for detecting an in-cylinder pressure that is an internal pressure; an intake pressure detecting means for detecting an intake pressure that is a pressure in the intake passage; and the intake pressure during a reference period set near the intake bottom dead center. Provided is a signal processing apparatus for an engine comprising correction means for correcting the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detection means based on the intake pressure detected by the atmospheric pressure detection means.

この装置によれば、吸気圧検出手段で検出された吸気圧を用いるという簡単な構成で、筒内圧をより適切に補正して精度よく筒内圧を得ることができる。具体的には、吸気下死点付近に設定された基準期間では、吸気通路内の圧力と気筒内の圧力つまり筒内圧とがほぼ同じとなる。従って、この基準期間の吸気通路内の圧力を用いて筒内圧検出手段によって検出された筒内圧を補正することで、検出された筒内圧を実際の値により近い値に容易に補正することができる。   According to this device, the in-cylinder pressure can be accurately obtained by correcting the in-cylinder pressure more appropriately with a simple configuration in which the intake pressure detected by the intake pressure detection means is used. Specifically, in the reference period set near the intake bottom dead center, the pressure in the intake passage and the pressure in the cylinder, that is, the cylinder pressure are substantially the same. Therefore, by correcting the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means using the pressure in the intake passage during the reference period, the detected in-cylinder pressure can be easily corrected to a value closer to the actual value. .

前記構成において、前記エンジン本体は複数の前記気筒を有し、前記吸気通路は前記各気筒と連通しており、前記補正手段は、前記基準期間中に前記吸気圧検出手段により検出された複数の吸気圧の平均値を算出し、当該平均値を用いて前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧を補正するのが好ましい(請求項2)。   In the above configuration, the engine body includes a plurality of the cylinders, the intake passage communicates with the cylinders, and the correction unit detects a plurality of detection points detected by the intake pressure detection unit during the reference period. It is preferable to calculate an average value of the intake pressure and correct the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means using the average value.

この構成によれば、吸気通路が複数の気筒と連通する多気筒エンジンにおいても精度よく筒内圧検出手段により検出された筒内圧の補正を行うことができる。つまり、吸気通路が複数の気筒と連通している場合には、吸気通路内の圧力つまり吸気圧が脈動して筒内圧と吸気圧との間でずれが生じるおそれがあるが、この構成によれば吸気圧の平均値を用いて筒内圧の補正が行われるので、前記ずれを小さく抑えて筒内圧をより適切に補正することができる。   According to this configuration, the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting unit can be accurately corrected even in a multi-cylinder engine in which the intake passage communicates with a plurality of cylinders. In other words, when the intake passage communicates with a plurality of cylinders, the pressure in the intake passage, that is, the intake pressure may pulsate, and there may be a deviation between the in-cylinder pressure and the intake pressure. For example, since the in-cylinder pressure is corrected using the average value of the intake pressure, the in-cylinder pressure can be corrected more appropriately while suppressing the deviation.

前記構成において、前記基準期間は、前記気筒と連通する吸気ポートを開閉する吸気弁の閉弁時期よりも早い期間に設定されているのが好ましい(請求項3)。   In the above configuration, it is preferable that the reference period is set to a period earlier than the closing timing of the intake valve that opens and closes the intake port communicating with the cylinder.

この構成によれば、吸気弁が閉弁する前であって吸気圧と筒内圧との差がより確実に小さくなる時期の吸気圧を用いて筒内圧検出された筒内圧の補正が行われるので、この補正をより適切に行うことができる。   According to this configuration, the in-cylinder pressure detected by using the intake pressure at the time when the difference between the intake pressure and the in-cylinder pressure is more reliably reduced before the intake valve is closed is corrected. This correction can be performed more appropriately.

前記構成において、前記補正手段は、前記吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅角側の時期であるときは、前記基準期間を吸気下死点よりも早い期間に設定するのが好ましい(請求項4)。   In the above configuration, the correction means may set the reference period to a period earlier than the intake bottom dead center when the closing timing of the intake valve is retarded from the intake bottom dead center. Preferred (claim 4).

この構成では、吸気弁が吸気下死点よりも遅角側で閉弁する場合であって吸気通路に気筒内から吸気が吹き返される場合は、吸気下死点よりも前の吸気圧であって吸気通路への吸気の吹き返しがない期間の吸気圧を用いて筒内圧検出手段で検出された筒内圧の補正が行われることになる。従って、吸気の吹き返しによって筒内圧とのずれが大きい状態にある吸気圧によって前記補正が行われるのを防止することができ、筒内圧の補正をより適切に行うことができる。   In this configuration, when the intake valve closes on the retard side from the intake bottom dead center and the intake air is blown back into the intake passage from the inside of the cylinder, the intake pressure before the intake bottom dead center is The in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means is corrected using the intake pressure during a period in which the intake air does not blow back into the intake passage. Therefore, it is possible to prevent the correction from being performed by the intake pressure in a state where the deviation from the in-cylinder pressure is large due to the return of the intake air, and the in-cylinder pressure can be corrected more appropriately.

前記のように、本発明では筒内圧をより精度よく得ることができるため、この筒内圧を用いて気筒内の熱発生量および燃焼重心時期を精度よく推定することができる。従って、本発明を、前記補正手段により補正された後の前記筒内圧に基づいて前記気筒内の熱発生量を推定するとともに、1燃焼サイクルにおいて前記気筒への供給燃料の50%質量分が燃焼した時点である燃焼重心時期を推定する燃焼重心時期推定手段を備えるものに適用すれば効果的である(請求項5)。   As described above, since the in-cylinder pressure can be obtained with higher accuracy in the present invention, the amount of heat generated in the cylinder and the combustion center-of-gravity timing can be accurately estimated using this in-cylinder pressure. Therefore, the present invention estimates the amount of heat generated in the cylinder based on the in-cylinder pressure after being corrected by the correcting means, and burns 50% of the fuel supplied to the cylinder in one combustion cycle. It is effective if it is applied to a device provided with combustion gravity center timing estimating means for estimating the combustion gravity center timing at the time of the above (claim 5).

以上説明したように、本発明のエンジンの信号処理装置によれば、簡単な構成で筒内圧をより適切に補正することができる。   As described above, according to the engine signal processing apparatus of the present invention, the in-cylinder pressure can be corrected more appropriately with a simple configuration.

本発明の実施形態に係るエンジンの信号処理装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an engine system to which an engine signal processing device according to an embodiment of the present invention is applied. エンジン本体周辺の概略構成図である。It is a schematic block diagram around an engine body. エンジン本体の断面図とピストンの平面図とを併せて示した図である。It is the figure which showed together sectional drawing of an engine main body, and the top view of a piston. エンジンの制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of an engine. エンジンの運転領域を示した図である。It is the figure which showed the operating area | region of the engine. 各運転領域における燃料噴射時期、点火時期、燃焼波形を例示した図である。It is the figure which illustrated fuel injection timing, ignition timing, and a combustion waveform in each operation field. SPCCI燃焼(部分圧縮着火燃焼)時の熱発生率の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the heat release rate at the time of SPCCI combustion (partial compression ignition combustion). 筒内圧センサの信号処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the signal processing of a cylinder pressure sensor. 変換処理の手順を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the procedure of the conversion process. 吸気圧および筒内圧の波形を示した図である。It is the figure which showed the waveform of intake pressure and in-cylinder pressure.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るエンジンの信号処理装置について説明する。   Hereinafter, an engine signal processing device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(1)エンジンの全体構成
図1〜図3は、本発明の信号処理装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された4サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出される排気ガスが流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流するEGR装置50を備えている。
(1) Overall Configuration of Engine FIGS. 1 to 3 are views showing a preferred embodiment of an engine to which the signal processing device of the present invention is applied. The engine shown in this figure is a four-cycle gasoline direct injection engine mounted on a vehicle as a driving power source. The engine body 1, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 circulates, An exhaust passage 40 through which exhaust gas discharged from the engine body 1 flows and an EGR device 50 that recirculates part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 to the intake passage 30 are provided.

エンジン本体1は、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、気筒2を上から閉塞するようにシリンダブロック3の上面に取り付けられたシリンダヘッド4と、気筒2にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン5とを有している。図2に示すように、エンジン本体1は、多気筒型のものであり、図例では一列に並ぶ4つの気筒を有している。   The engine body 1 includes a cylinder block 3 in which a cylinder 2 is formed, a cylinder head 4 attached to the upper surface of the cylinder block 3 so as to close the cylinder 2 from above, and a reciprocating slide on the cylinder 2. And an inserted piston 5. As shown in FIG. 2, the engine main body 1 is of a multi-cylinder type, and has four cylinders arranged in a row in the illustrated example.

ピストン5の上方には燃焼室6が画成されており、この燃焼室6には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ15からの噴射によって供給される。そして、供給された燃料が燃焼室6で空気と混合されつつ燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン5が上下方向に往復運動する。なお、燃焼室6に噴射される燃料は、主成分としてガソリンを含有していればよく、例えばガソリンに加えてバイオエタノール等の副成分を含んでいてもよい。   A combustion chamber 6 is defined above the piston 5, and fuel mainly composed of gasoline is supplied to the combustion chamber 6 by injection from an injector 15 described later. The supplied fuel burns while being mixed with air in the combustion chamber 6, and the piston 5 pushed down by the expansion force due to the combustion reciprocates in the vertical direction. In addition, the fuel injected into the combustion chamber 6 should just contain gasoline as a main component, for example, in addition to gasoline, it may contain subcomponents, such as bioethanol.

ピストン5の下方には、エンジン本体1の出力軸であるクランク軸7が設けられている。クランク軸7は、ピストン5とコネクティングロッド8を介して連結され、ピストン5の往復運動(上下運動)に応じて中心軸回りに回転駆動される。   Below the piston 5, a crankshaft 7 that is an output shaft of the engine body 1 is provided. The crankshaft 7 is connected to the piston 5 via a connecting rod 8 and is rotationally driven around the central axis according to the reciprocating motion (vertical motion) of the piston 5.

気筒2の幾何学的圧縮比、つまりピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、後述するSPCCI燃焼(部分圧縮着火燃焼)に好適な値として、13以上30以下に設定される。より詳しくは、気筒2の幾何学的圧縮比は、オクタン価が91程度のガソリン燃料を使用するレギュラー仕様に場合に14以上17以下に設定し、オクタン価が96程度のガソリン燃料を使用するハイオク仕様の場合に15以上18以下に設定するのが好ましい。   The geometric compression ratio of the cylinder 2, that is, the ratio between the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the top dead center and the volume of the combustion chamber when the piston 5 is at the bottom dead center is the SPCCI combustion (described later) A value suitable for partial compression ignition combustion) is set to 13 or more and 30 or less. More specifically, the geometric compression ratio of the cylinder 2 is set to 14 or more and 17 or less in the case of a regular specification using a gasoline fuel having an octane number of about 91, and a high-octane specification using a gasoline fuel having an octane number of about 96. In some cases, it is preferably set to 15 or more and 18 or less.

シリンダブロック3には、クランク軸7の回転角度(クランク角度)およびクランク軸7の回転速度(エンジン回転速度)を検出するクランク角センサSN1が設けられている。   The cylinder block 3 is provided with a crank angle sensor SN1 that detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 7 and the rotation speed (engine rotation speed) of the crankshaft 7.

シリンダヘッド4には、燃焼室6に開口する吸気ポート9および排気ポート10と、吸気ポート9を開閉する吸気弁11と、排気ポート10を開閉する排気弁12とが設けられている。   The cylinder head 4 is provided with an intake port 9 and an exhaust port 10 that open to the combustion chamber 6, an intake valve 11 that opens and closes the intake port 9, and an exhaust valve 12 that opens and closes the exhaust port 10.

図2および図3に示すように、本実施形態のエンジンのバルブ形式は、吸気2バルブ×排気2バルブの4バルブ形式である。すなわち、吸気ポート9は、第1吸気ポート9Aおよび第2吸気ポート9Bを有しており、排気ポート10は、第1排気ポート10Aおよび第2排気ポート10Bを有している。吸気弁11は、第1吸気ポート9Aおよび第2吸気ポート9Bをそれぞれ開閉するように(合計2つ)設けられ、排気弁12は、第1排気ポート10Aおよび第2排気ポート10Bをそれぞれ開閉するように(合計2つ)設けられている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the valve type of the engine of this embodiment is a four-valve type of 2 intake valves × 2 exhaust valves. That is, the intake port 9 has a first intake port 9A and a second intake port 9B, and the exhaust port 10 has a first exhaust port 10A and a second exhaust port 10B. The intake valve 11 is provided so as to open and close the first intake port 9A and the second intake port 9B (two in total), and the exhaust valve 12 opens and closes the first exhaust port 10A and the second exhaust port 10B, respectively. (2 in total).

そして、第2吸気ポート9Bには開閉可能なスワール弁18が設けられており、このスワール弁18の開閉によって気筒2内のスワール流(気筒2の軸線の回りを旋回する旋回流)の強度を変更できるようになっている。   The second intake port 9B is provided with a swirl valve 18 that can be opened and closed. The swirl valve 18 opens and closes to increase the strength of the swirl flow in the cylinder 2 (the swirl flow swirling around the axis of the cylinder 2). It can be changed.

吸気弁11および排気弁12は、シリンダヘッド4に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構13,14により、クランク軸7の回転に連動して開閉駆動される。   The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are driven to open and close in conjunction with the rotation of the crankshaft 7 by valve mechanisms 13 and 14 including a pair of camshafts and the like disposed in the cylinder head 4.

吸気弁11用の動弁機構13には、吸気弁11の少なくとも開時期を変更可能な吸気VVT13aが内蔵されている。同様に、排気弁12用の動弁機構14には、排気弁12の少なくとも閉時期を変更可能な排気VVT14aが内蔵されている。これら吸気VVT13aおよび排気VVT14aの制御により、当実施形態では、吸気弁11および排気弁12の双方が排気上死点を跨いで開弁するバルブオーバーラップ期間を調整することが可能であり、また、このバルブオーバーラップ期間の調整により、燃焼室6に残留する既燃ガス(内部EGRガス)の量を調整することが可能である。なお、吸気VVT13a(排気VVT14a)は、吸気弁11(排気弁12)の開時期(閉時期)を固定したまま閉時期(開時期)のみを変更するタイプの可変機構であってもよいし、吸気弁11(排気弁12)の開時期および閉時期を同時に変更する位相式の可変機構であってもよい。   The valve operating mechanism 13 for the intake valve 11 incorporates an intake VVT 13a that can change at least the opening timing of the intake valve 11. Similarly, the valve mechanism 14 for the exhaust valve 12 incorporates an exhaust VVT 14a that can change at least the closing timing of the exhaust valve 12. By controlling the intake VVT 13a and the exhaust VVT 14a, in this embodiment, it is possible to adjust the valve overlap period in which both the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are opened across the exhaust top dead center. By adjusting the valve overlap period, the amount of burned gas (internal EGR gas) remaining in the combustion chamber 6 can be adjusted. The intake VVT 13a (exhaust VVT 14a) may be a variable mechanism that changes only the closing timing (opening timing) while fixing the opening timing (closing timing) of the intake valve 11 (exhaust valve 12). A phase-type variable mechanism that simultaneously changes the opening timing and closing timing of the intake valve 11 (exhaust valve 12) may be used.

図3に示すように、ピストン5の冠面には、その中央部を含む比較的広い領域をシリンダヘッド4とは反対側(下方)に凹陥させたキャビティ20が形成されている。キャビティ20の中心部には、相対的に上方に隆起したほぼ円錐状の隆起部20aが形成されており、この隆起部20aを挟んだ径方向の両側がそれぞれ断面お椀状の凹部とされている。言い換えると、キャビティ20は、隆起部20aを囲むように形成された平面視ドーナツ状の凹部である。また、ピストン5の冠面のうちキャビティ20よりも径方向外側の領域は、円環状の平坦面からなるスキッシュ部21とされている。   As shown in FIG. 3, a cavity 20 is formed on the crown surface of the piston 5, in which a relatively wide region including the central portion is recessed on the opposite side (downward) from the cylinder head 4. A substantially conical bulge 20a is formed at the center of the cavity 20 so as to bulge relatively upward, and both sides in the radial direction sandwiching the bulge 20a are recesses each having a bowl-like cross section. . In other words, the cavity 20 is a donut-shaped concave portion in plan view formed so as to surround the raised portion 20a. A region on the outer side in the radial direction from the cavity 20 in the crown surface of the piston 5 is a squish portion 21 formed of an annular flat surface.

シリンダヘッド4には、燃焼室6に燃料(主にガソリン)を噴射するインジェクタ15と、インジェクタ15から燃焼室6に噴射された燃料と燃焼室6に導入された空気との混合気に点火する点火プラグ16とが設けられている。   The cylinder head 4 ignites a mixture of an injector 15 that injects fuel (mainly gasoline) into the combustion chamber 6, and fuel that is injected from the injector 15 into the combustion chamber 6 and air that is introduced into the combustion chamber 6. A spark plug 16 is provided.

インジェクタ15は、その先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のインジェクタであり、当該複数の噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能である(図3中のFは各噴孔から噴射された燃料の噴霧を表している)。インジェクタ15は、その先端部がピストン5の冠面の中心部(隆起部20a)と対向するように設けられている。   The injector 15 is a multi-hole type injector having a plurality of injection holes at its tip, and can inject fuel radially from the plurality of injection holes (F in FIG. Represents the spray of fuel injected from the hole). The injector 15 is provided so that the tip thereof faces the central portion (the raised portion 20 a) of the crown surface of the piston 5.

点火プラグ16は、インジェクタ15に対し吸気側に幾分ずれた位置に配置されている。点火プラグ16の先端部(電極部)は、キャビティ20と平面視で重複する位置に設定されている。   The spark plug 16 is disposed at a position somewhat shifted to the intake side with respect to the injector 15. The tip (electrode part) of the spark plug 16 is set at a position overlapping the cavity 20 in plan view.

図1に示すように、シリンダヘッド4には、さらに、燃焼室6(気筒2)内の圧力である筒内圧を検出するための筒内圧センサ(筒内圧検出手段)SN2が設けられている。本実施形態では、各気筒2にそれぞれ1本ずつ筒内圧センサSN2が設けられている。   As shown in FIG. 1, the cylinder head 4 is further provided with an in-cylinder pressure sensor (in-cylinder pressure detecting means) SN2 for detecting an in-cylinder pressure that is a pressure in the combustion chamber 6 (cylinder 2). In the present embodiment, one in-cylinder pressure sensor SN2 is provided for each cylinder 2.

筒内圧センサSN2は燃焼室6の天井面から燃焼室6内を臨むようにシリンダヘッド4に取り付けられている。また、筒内圧センサSN2は、その先端部がピストン5の冠面の中心付近と対向するように配置されている。   The in-cylinder pressure sensor SN2 is attached to the cylinder head 4 so as to face the inside of the combustion chamber 6 from the ceiling surface of the combustion chamber 6. Further, the in-cylinder pressure sensor SN <b> 2 is arranged so that the tip thereof faces the vicinity of the center of the crown surface of the piston 5.

筒内圧センサSN2は、燃焼室6内の圧力に応じた電圧を出力する。例えば、筒内圧センサSN2は、その先端部に形成された燃焼室6と連通する通路と、この通路の終端に設けられて前記通路内の圧力に応じて変位するダイアフラムと、このダイアフラムに取付けられた圧電素子とを有する。このような筒内圧センサSN2では、燃焼室6内およびこれと連通する前記通路内の圧力に応じてダイアフラムが変位し、このダイアフラムの変位量に応じた電圧つまり燃焼室6内の圧力である筒内圧に応じた電圧を圧電素子が出力する。   The in-cylinder pressure sensor SN2 outputs a voltage corresponding to the pressure in the combustion chamber 6. For example, the in-cylinder pressure sensor SN2 has a passage communicating with the combustion chamber 6 formed at the tip thereof, a diaphragm provided at the end of the passage and displaced in accordance with the pressure in the passage, and attached to the diaphragm. And a piezoelectric element. In such an in-cylinder pressure sensor SN2, the diaphragm is displaced according to the pressure in the combustion chamber 6 and the passage communicating therewith, and the cylinder corresponding to the voltage corresponding to the displacement amount of the diaphragm, that is, the pressure in the combustion chamber 6. The piezoelectric element outputs a voltage corresponding to the internal pressure.

このように筒内圧センサSN2は電圧を出力するものであり、筒内圧センサSN2から出力された電圧は後述するECU100の圧力変換部(補正手段)102によって圧力に変換される。   Thus, the in-cylinder pressure sensor SN2 outputs a voltage, and the voltage output from the in-cylinder pressure sensor SN2 is converted into a pressure by a pressure conversion unit (correction means) 102 of the ECU 100 described later.

図1に示すように、吸気通路30は、吸気ポート9と連通するようにシリンダヘッド4の一側面に接続されている。吸気通路30の上流端から取り込まれた空気(新気)は、吸気通路30および吸気ポート9を通じて燃焼室6に導入される。   As shown in FIG. 1, the intake passage 30 is connected to one side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the intake port 9. Air (fresh air) taken from the upstream end of the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 6 through the intake passage 30 and the intake port 9.

吸気通路30には、その上流側から順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ31と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁32と、吸気を過給する過給機33と、吸気を冷却するインタークーラ35と、サージタンク36とが設けられている。図2に示すように、吸気通路30はサージタンク36から下流側において4本の通路に分岐しており、各分岐通路がそれぞれ各気筒2の2本の吸気ポート9と連通している。   In the intake passage 30, in order from the upstream side, an air cleaner 31 that removes foreign matter in the intake air, an openable / closable throttle valve 32 that adjusts the flow rate of intake air, a supercharger 33 that supercharges intake air, and intake air An intercooler 35 for cooling and a surge tank 36 are provided. As shown in FIG. 2, the intake passage 30 is branched into four passages downstream from the surge tank 36, and each branch passage communicates with the two intake ports 9 of each cylinder 2.

吸気通路30の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサSN3と、吸気の温度を検出する第1・第2吸気温センサSN4,SN5が設けられている。エアフローセンサSN3および第1吸気温センサSN4は、吸気通路30におけるエアクリーナ31とスロットル弁32との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の流量および温度を検出する。第2吸気温センサSN5は、吸気通路30における過給機33とインタークーラ35との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。   Each part of the intake passage 30 is provided with an air flow sensor SN3 for detecting the flow rate of intake air and first and second intake air temperature sensors SN4 and SN5 for detecting the temperature of intake air. The air flow sensor SN3 and the first intake air temperature sensor SN4 are provided in a portion of the intake passage 30 between the air cleaner 31 and the throttle valve 32, and detect the flow rate and temperature of the intake air passing through the portion. The second intake air temperature sensor SN5 is provided in a portion of the intake passage 30 between the supercharger 33 and the intercooler 35, and detects the temperature of intake air that passes through the portion.

また、吸気通路30には、吸気通路内の圧力であって気筒2に導入される吸気の圧力である吸気圧を検出する吸気圧センサ(吸気圧検出手段)SN6が設けられている。吸気圧センサSN6は、サージタンク36に設けられ、当該サージタンク36内の吸気の圧力を検出する。   The intake passage 30 is provided with an intake pressure sensor (intake pressure detection means) SN6 that detects an intake pressure that is the pressure in the intake passage and is the pressure of the intake air introduced into the cylinder 2. The intake pressure sensor SN6 is provided in the surge tank 36 and detects the pressure of intake air in the surge tank 36.

過給機33は、エンジン本体1と機械的に連係された機械式の過給機(スーパーチャージャ)である。過給機33の具体的な形式は特に問わないが、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを過給機33として用いることができる。   The supercharger 33 is a mechanical supercharger (supercharger) mechanically linked to the engine body 1. Although the specific form of the supercharger 33 is not particularly limited, for example, any of the known superchargers such as a Rishorum type, a roots type, or a centrifugal type can be used as the supercharger 33.

過給機33とエンジン本体1との間には、締結と解放を電気的に切り替えることが可能な電磁クラッチ34が介設されている。電磁クラッチ34が締結されると、エンジン本体1から過給機33に駆動力が伝達されて、過給機33による過給が行われる。一方、電磁クラッチ34が解放されると、前記駆動力の伝達が遮断されて、過給機33による過給が停止される。   Between the supercharger 33 and the engine main body 1, an electromagnetic clutch 34 capable of electrically switching between fastening and releasing is interposed. When the electromagnetic clutch 34 is engaged, driving force is transmitted from the engine body 1 to the supercharger 33, and supercharging by the supercharger 33 is performed. On the other hand, when the electromagnetic clutch 34 is released, the transmission of the driving force is interrupted and the supercharging by the supercharger 33 is stopped.

吸気通路30には、過給機33をバイパスするためのバイパス通路38が設けられている。バイパス通路38は、サージタンク36と後述するEGR通路51とを互いに接続している。バイパス通路38には開閉可能なバイパス弁39が設けられている。   The intake passage 30 is provided with a bypass passage 38 for bypassing the supercharger 33. The bypass passage 38 connects the surge tank 36 and an EGR passage 51 described later to each other. A bypass valve 39 that can be opened and closed is provided in the bypass passage 38.

排気通路40は、排気ポート10と連通するようにシリンダヘッド4の他側面に接続されている。燃焼室6で生成された既燃ガス(排気ガス)は、排気ポート10および排気通路40を通じて外部に排出される。   The exhaust passage 40 is connected to the other side of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 10. Burned gas (exhaust gas) generated in the combustion chamber 6 is discharged to the outside through the exhaust port 10 and the exhaust passage 40.

排気通路40には触媒コンバータ41が設けられている。触媒コンバータ41には、排気通路40を流通する排気ガス中に含まれる有害成分(HC、CO、NOx)を浄化するための三元触媒41aと、排気ガス中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集するためのGPF(ガソリン・パティキュレート・フィルタ)31bとが内蔵されている。なお、触媒コンバータ41の下流側に、三元触媒やNOx触媒等の適宜の触媒を内蔵した別の触媒コンバータを追加してもよい。   A catalytic converter 41 is provided in the exhaust passage 40. The catalytic converter 41 includes a three-way catalyst 41a for purifying harmful components (HC, CO, NOx) contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40, and particulate matter (PM) contained in the exhaust gas. And a GPF (gasoline particulate filter) 31b for collecting gas. Note that another catalytic converter incorporating an appropriate catalyst such as a three-way catalyst or a NOx catalyst may be added downstream of the catalytic converter 41.

EGR装置50は、排気通路40と吸気通路30とを接続するEGR通路51と、EGR通路51に設けられたEGRクーラ52およびEGR弁53とを有している。EGR通路51は、排気通路40における触媒コンバータ41よりも下流側の部分と、吸気通路30におけるスロットル弁32と過給機33との間の部分とを互いに接続している。EGRクーラ52は、EGR通路51を通じて排気通路40から吸気通路30に還流される排気ガス(外部EGRガス)を熱交換により冷却する。EGR弁53は、EGRクーラ52よりも下流側(吸気通路30に近い側)のEGR通路51に開閉可能に設けられ、EGR通路51を流通する排気ガスの流量を調整する。   The EGR device 50 includes an EGR passage 51 that connects the exhaust passage 40 and the intake passage 30, and an EGR cooler 52 and an EGR valve 53 that are provided in the EGR passage 51. The EGR passage 51 connects a portion of the exhaust passage 40 downstream of the catalytic converter 41 and a portion of the intake passage 30 between the throttle valve 32 and the supercharger 33. The EGR cooler 52 cools the exhaust gas (external EGR gas) recirculated from the exhaust passage 40 to the intake passage 30 through the EGR passage 51 by heat exchange. The EGR valve 53 is provided so as to be openable and closable in the EGR passage 51 on the downstream side (closer to the intake passage 30) than the EGR cooler 52, and adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage 51.

EGR通路51には、EGR弁53の上流側の圧力と下流側の圧力との差を検出するための差圧センサSN7が設けられている。   The EGR passage 51 is provided with a differential pressure sensor SN7 for detecting the difference between the upstream pressure and the downstream pressure of the EGR valve 53.

(2)制御系統
図4は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるECU100は、各種センサの検出信号が入力されるI/F回路110(図8参照)と、エンジンを統括的に制御するためのマイクロコンピューター120(図8参照)とを含む。
(2) Control System FIG. 4 is a block diagram showing an engine control system. The ECU 100 shown in the figure includes an I / F circuit 110 (see FIG. 8) to which detection signals of various sensors are input, and a microcomputer 120 (see FIG. 8) for comprehensively controlling the engine.

ECU100には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ECU100は、クランク角センサSN1、筒内圧センサSN2、エアフローセンサSN3、第1・第2吸気温センサSN4,SN5、吸気圧センサSN6、および差圧センサSN7と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報がECU100に逐次入力される。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダル(図示省略)の開度を検出するアクセルセンサSN8が設けられており、このアクセルセンサSN8による検出信号もECU100に入力される。   The ECU 100 receives detection signals from various sensors. For example, the ECU 100 is electrically connected to the crank angle sensor SN1, the in-cylinder pressure sensor SN2, the airflow sensor SN3, the first and second intake air temperature sensors SN4 and SN5, the intake pressure sensor SN6, and the differential pressure sensor SN7. Information detected by these sensors is sequentially input to the ECU 100. Further, the vehicle is provided with an accelerator sensor SN8 that detects the opening of an accelerator pedal (not shown) operated by a driver who drives the vehicle, and a detection signal from the accelerator sensor SN8 is also input to the ECU 100. .

ECU100のマイクロコンピューター120は、前記各センサからの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ECU100は、吸気VVT13a、排気VVT14a、インジェクタ15、点火プラグ16、スロットル弁32、電磁クラッチ34、バイパス弁39、およびEGR弁53等と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。   The microcomputer 120 of the ECU 100 controls each part of the engine while executing various determinations and calculations based on input signals from the sensors. That is, the ECU 100 is electrically connected to the intake VVT 13a, the exhaust VVT 14a, the injector 15, the spark plug 16, the throttle valve 32, the electromagnetic clutch 34, the bypass valve 39, the EGR valve 53, and the like. Based on this, a control signal is output to each of these devices.

(3)燃焼制御
(3−1)基本制御
図5は、エンジンの回転速度/負荷に応じた制御の相違を説明するためのマップ図である。本図に示すように、エンジンの運転領域は、燃焼形態の相違によって4つの運転領域A1〜A4に大別される。それぞれ第1運転領域A1、第2運転領域A2、第3運転領域A3、第4運転領域A4とすると、第1運転領域A1は、回転速度および負荷の双方が低い低速・低負荷の領域であり、第3運転領域A3は、回転速度が低くかつ負荷が高い低速・高負荷の領域であり、第4運転領域A4は、回転速度が高い高速領域であり、第2運転領域A2は、第1、第3、第4運転領域A1,A3,A4を除いた残余の領域(言い換えると低速・中負荷領域と中速領域とを合わせた領域)である。以下、各運転領域で選択される燃焼形態等について順に説明する。
(3) Combustion Control (3-1) Basic Control FIG. 5 is a map for explaining the difference in control according to the engine speed / load. As shown in the figure, the engine operating region is roughly divided into four operating regions A1 to A4 depending on the combustion mode. Assuming that the first operation region A1, the second operation region A2, the third operation region A3, and the fourth operation region A4, respectively, the first operation region A1 is a low speed / low load region in which both the rotational speed and the load are low. The third operation region A3 is a low speed / high load region where the rotation speed is low and the load is high, the fourth operation region A4 is a high speed region where the rotation speed is high, and the second operation region A2 is the first operation region. The remaining regions excluding the third and fourth operation regions A1, A3, and A4 (in other words, the region combining the low speed / medium load region and the medium speed region). Hereinafter, the combustion mode selected in each operation region will be described in order.

(a)第1運転領域
低速・低負荷の第1運転領域A1では、過給機33による過給が停止された状態(自然吸気の状態)で、SI燃焼とCI燃焼とをミックスした部分圧縮着火燃焼(以下、これをSPCCI燃焼という)が実行される。なお、SPCCI燃焼における「SPCCI」とは、「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。
(A) First operation region In the first operation region A1 of low speed and low load, partial compression is a mixture of SI combustion and CI combustion in a state where supercharging by the supercharger 33 is stopped (a state of natural intake). Ignition combustion (hereinafter referred to as SPCCI combustion) is performed. Note that “SPCCI” in SPCCI combustion is an abbreviation of “Spark Controlled Compression Ignition”.

ここで、SI燃焼とは、点火プラグ16により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる形態のことであり、CI燃焼とは、ピストン5の圧縮により高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる形態のことである。そして、これらSI燃焼とCI燃焼とをミックスしたSPCCI燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室6内の混合気の一部をSI燃焼させ、当該SI燃焼の後に(SI燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により)燃焼室6内の残りの混合気を自着火によりCI燃焼させる、という燃焼形態のことである。   Here, SI combustion is a mode in which the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 16 and the air-fuel mixture is forcibly burned by flame propagation that expands the combustion region from the ignition point to the surroundings. This is a form in which the air-fuel mixture is combusted by self-ignition in an environment where the temperature of the piston 5 is increased and the pressure is increased. The SPCCI combustion, which is a mixture of SI combustion and CI combustion, SI burns a part of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 by spark ignition performed in an environment just before the air-fuel mixture self-ignites. This is a combustion mode in which the remaining air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is subjected to CI combustion by self-ignition after combustion (by further increase in temperature and pressure accompanying SI combustion).

SPCCI燃焼では、SI燃焼時の熱発生がCI燃焼時の熱発生よりも穏やかになる。例えば、SPCCI燃焼が行われたときの熱発生率の波形は、後述する図6または図7に示すように、立ち上がりの傾きが相対的に小さくなる。また、燃焼室6における圧力変動(つまりdP/dθ:Pは筒内圧 θはクランク角度)も、SI燃焼時はCI燃焼時よりも穏やかになる。言い換えると、SPCCI燃焼時の熱発生率の波形は、SI燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが小さい第1熱発生率部と、CI燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが大きい第2熱発生部とが、この順に連続するように形成される。   In SPCCI combustion, heat generation during SI combustion is gentler than heat generation during CI combustion. For example, in the waveform of the heat generation rate when SPCCI combustion is performed, the rising slope is relatively small as shown in FIG. Further, the pressure fluctuation in the combustion chamber 6 (that is, dP / dθ: P is the in-cylinder pressure θ is the crank angle) is also gentler during SI combustion than during CI combustion. In other words, the waveform of the heat generation rate at the time of SPCCI combustion has a first heat generation rate portion formed by SI combustion with a relatively small rising gradient and a relatively large rising gradient formed by CI combustion. The second heat generation part is formed to be continuous in this order.

SI燃焼によって、燃焼室6内の温度および圧力が高まると、これに伴い未燃混合気が自着火し、CI燃焼が開始される。後述する図6または図7に例示するように、この自着火のタイミング(つまりCI燃焼が開始するタイミング)で、熱発生率の波形の傾きが小から大へと変化する。すなわち、SPCCI燃焼における熱発生率の波形は、CI燃焼が開始するタイミングで現れる変曲点(図7のX)を有している。   When the temperature and pressure in the combustion chamber 6 are increased by the SI combustion, the unburned mixture is self-ignited and CI combustion is started. As illustrated in FIG. 6 or FIG. 7 described later, the slope of the heat generation rate waveform changes from small to large at the timing of this self-ignition (that is, the timing at which CI combustion starts). That is, the waveform of the heat generation rate in SPCCI combustion has an inflection point (X in FIG. 7) that appears at the timing when CI combustion starts.

CI燃焼の開始後は、SI燃焼とCI燃焼とが並行して行われる。CI燃焼は、SI燃焼よりも熱発生が大きいため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、CI燃焼は、圧縮上死点の後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン5の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、CI燃焼時のdp/dθが過大になることが回避される。このように、SPCCI燃焼では、SI燃焼の後にCI燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるdp/dθが過大になり難く、単純なCI燃焼(全ての燃料をCI燃焼させた場合)に比べて燃焼騒音を抑制することができる。   After the start of CI combustion, SI combustion and CI combustion are performed in parallel. Since CI combustion generates more heat than SI combustion, the heat generation rate is relatively large. However, since CI combustion is performed after the compression top dead center, the slope of the heat generation rate waveform does not become excessive. That is, when the compression top dead center is passed, the motoring pressure is lowered due to the lowering of the piston 5, and as a result, the increase in the heat generation rate is suppressed, so that it is avoided that dp / dθ during CI combustion becomes excessive. The Thus, in SPCCI combustion, due to the nature that CI combustion is performed after SI combustion, dp / dθ, which is an indicator of combustion noise, is unlikely to be excessive, and simple CI combustion (when all fuels are subjected to CI combustion) ), Combustion noise can be suppressed.

CI燃焼の終了に伴いSPCCI燃焼も終了する。CI燃焼はSI燃焼に比べて燃焼速度が速いので、単純なSI燃焼(全ての燃料をSI燃焼させた場合)に比べて燃焼終了時期を早めることができる。言い換えると、SPCCI燃焼では、燃焼終了時期を膨張行程内において圧縮上死点に近づけることができる。これにより、SPCCI燃焼では、単純なSI燃焼に比べて燃費性能を向上させることができる。   As the CI combustion ends, the SPCCI combustion also ends. Since CI combustion has a higher combustion speed than SI combustion, the combustion end timing can be advanced compared to simple SI combustion (when all fuels are subjected to SI combustion). In other words, in SPCCI combustion, the combustion end timing can be brought close to the compression top dead center in the expansion stroke. Thereby, in SPCCI combustion, fuel consumption performance can be improved compared with simple SI combustion.

前記のようなSPCCI燃焼を実現するため、第1運転領域A1では、ECU100によってエンジンの各部が次のように制御される。   In order to realize the SPCCI combustion as described above, in the first operation region A1, each part of the engine is controlled by the ECU 100 as follows.

インジェクタ15は、1サイクル中に噴射すべき燃料の全量または大半を圧縮行程中に噴射する。例えば、第1運転領域A1に含まれる運転ポイントP1において、インジェクタ15は、図6のチャート(a)に示すように、圧縮行程の中期から後期にかけた2回に分けて燃料を噴射する。   The injector 15 injects all or most of the fuel to be injected during one cycle during the compression stroke. For example, at the operation point P1 included in the first operation region A1, the injector 15 injects fuel in two parts from the middle stage to the latter stage of the compression stroke as shown in the chart (a) of FIG.

点火プラグ16は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、前記運転ポイントP1において、点火プラグ16は、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する(図6のチャート(a))。   The spark plug 16 ignites the air-fuel mixture in the vicinity of the compression top dead center. For example, at the operating point P1, the spark plug 16 ignites the air-fuel mixture at a timing slightly ahead of the compression top dead center (chart (a) in FIG. 6).

過給機33はOFF状態とされる。すなわち、電磁クラッチ34が解放されて過給機33とエンジン本体1との連結が解除されるとともに、バイパス弁39が全開とされることにより、過給機33による過給が停止される。   The supercharger 33 is turned off. That is, the electromagnetic clutch 34 is released, the connection between the supercharger 33 and the engine body 1 is released, and the bypass valve 39 is fully opened, whereby the supercharging by the supercharger 33 is stopped.

吸気VVT13aおよび排気VVT14aは、吸・排気弁11,12の双方が排気上死点を跨いで開弁されるバルブオーバーラップ期間が十分に形成されるようなタイミングに設定する。これにより、燃焼室6に既燃ガスを残留させる内部EGRが実現され、燃焼室6の温度(圧縮前の初期温度)が高められる。   The intake VVT 13a and the exhaust VVT 14a are set to a timing such that a sufficient valve overlap period is formed in which both the intake and exhaust valves 11 and 12 are opened across the exhaust top dead center. Thereby, internal EGR which makes burned gas remain in the combustion chamber 6 is implement | achieved, and the temperature (initial temperature before compression) of the combustion chamber 6 is raised.

スロットル弁32は全開とされる。   The throttle valve 32 is fully opened.

EGR弁53は、基本的に、燃焼室6内の空気(新気)と燃料との重量比である空燃比(A/F)が予め定められた空燃比となるように、その開度が制御される。具体的に、第1運転領域A1での空燃比は、図5に示される負荷ラインLよりも低負荷側で理論空燃比よりもリーン(λ>1)に、負荷ラインLよりも高負荷側で理論空燃比もしくはその近傍(λ≒1)に設定される。そして、EGR弁53の基本的な開度はこの空燃比が実現される開度に設定される。なお、λとは空気過剰率のことであり、空燃比が理論空燃比(14.7)のときにλ=1となり、理論空燃比よりもリーンなときにλ>1となる。第1運転領域A1では、前記のように空燃比(A/F)が理論空燃比もしくはこれよりリーンに設定される上に、燃焼室6にEGRガス(外部EGRガスおよび内部EGRガス)が導入されるので、燃焼室6内の全ガスと燃料との重量比であるガス空燃比(G/F)は、第1運転領域A1内のいずれにおいてもリーンとなる。   The EGR valve 53 basically has an opening degree so that an air-fuel ratio (A / F), which is a weight ratio of air (fresh air) in the combustion chamber 6 to fuel, becomes a predetermined air-fuel ratio. Be controlled. Specifically, the air-fuel ratio in the first operating region A1 is lower than the load line L shown in FIG. 5, leaner than the theoretical air-fuel ratio (λ> 1), and higher than the load line L. Is set to the theoretical air-fuel ratio or the vicinity thereof (λ≈1). The basic opening degree of the EGR valve 53 is set to an opening degree at which this air-fuel ratio is realized. Note that λ is an excess air ratio, λ = 1 when the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio (14.7), and λ> 1 when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. In the first operation region A1, as described above, the air-fuel ratio (A / F) is set to the stoichiometric air-fuel ratio or leaner than that, and EGR gas (external EGR gas and internal EGR gas) is introduced into the combustion chamber 6. Therefore, the gas air-fuel ratio (G / F), which is the weight ratio of the total gas in the combustion chamber 6 to the fuel, becomes lean in any of the first operation region A1.

スワール弁18は、燃焼室6内に強いスワール流が形成されるように、全閉もしくは全閉に近い低開度まで閉じられる。このスワール流は、吸気行程中に成長して、圧縮行程の途中まで残存する。このため、例えば前述した運転ポイントP1のように圧縮行程中に燃料を噴射した場合には、噴射された燃料をスワール流が比較的弱い燃焼室6の中央部に集めることができ、燃料の成層化が実現される。例えば、燃焼室6の中央部の空燃比が20以上30以下に、燃焼室6の外周部の空燃比が35以上に設定される。   The swirl valve 18 is fully closed or closed to a low opening degree close to full close so that a strong swirl flow is formed in the combustion chamber 6. This swirl flow grows during the intake stroke and remains halfway through the compression stroke. For this reason, for example, when the fuel is injected during the compression stroke as in the operation point P1 described above, the injected fuel can be collected in the central portion of the combustion chamber 6 where the swirl flow is relatively weak, and the fuel is stratified. Is realized. For example, the air-fuel ratio in the central portion of the combustion chamber 6 is set to 20 or more and 30 or less, and the air-fuel ratio in the outer peripheral portion of the combustion chamber 6 is set to 35 or more.

(b)第2運転領域
第2運転領域A2(低速・中負荷領域と中速領域とを合わせた領域)では、過給機33による過給を行いつつ混合気をSPCCI燃焼させるべく、次のような制御が実行される。
(B) Second operation region In the second operation region A2 (region combining the low speed / medium load region and the medium speed region), in order to cause the mixture to perform SPCCI combustion while supercharging by the supercharger 33, the following Such control is executed.

インジェクタ15は、1サイクル中に噴射すべき燃料の一部を吸気行程中に噴射し、残りの燃料を圧縮行程中に噴射する。例えば、第2運転領域A2に含まれる運転ポイントP2において、インジェクタ15は、図6のチャート(b)に示すように、比較的多量の燃料を噴射する1回目の燃料噴射を吸気行程中に実行するとともに、当該1回目の燃料噴射よりも少量の燃料を噴射する2回目の燃料噴射を圧縮行程中に実行する。また、運転ポイントP2よりも高負荷かつ高回転側の運転ポイントP3において、インジェクタ15は、図6のチャート(c)に示すように、吸気行程から圧縮行程にかけた一連の期間にわたって燃料を噴射する。   The injector 15 injects a part of the fuel to be injected during one cycle during the intake stroke and injects the remaining fuel during the compression stroke. For example, at the operation point P2 included in the second operation region A2, the injector 15 performs the first fuel injection during the intake stroke, as shown in the chart (b) of FIG. 6, during the intake stroke. At the same time, the second fuel injection for injecting a smaller amount of fuel than the first fuel injection is performed during the compression stroke. Further, at the operation point P3 at a higher load and higher rotation side than the operation point P2, the injector 15 injects fuel over a series of periods from the intake stroke to the compression stroke as shown in the chart (c) of FIG. .

点火プラグ16は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、点火プラグ16は、前記運転ポイントP2では圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火し(図6のチャート(b))、前記運転ポイントP3では圧縮上死点よりもやや遅角側のタイミングで混合気に点火する(図6のチャート(c))。   The spark plug 16 ignites the air-fuel mixture in the vicinity of the compression top dead center. For example, the spark plug 16 ignites the air-fuel mixture at a timing slightly ahead of the compression top dead center at the operating point P2 (chart (b) in FIG. 6), and from the compression top dead center at the operating point P3. The air-fuel mixture is ignited at a slightly retarded timing (chart (c) in FIG. 6).

過給機33はON状態とされる。すなわち、電磁クラッチ34が締結されて過給機33とエンジン本体1とが連結されることにより、過給機33による過給が行われる。このとき、第2吸気圧センサSN6により検出されるサージタンク36内の圧力(過給圧)が、運転条件(回転速度/負荷)ごとに予め定められた目標圧力に一致するように、バイパス弁39の開度が制御される。   The supercharger 33 is turned on. That is, supercharging by the supercharger 33 is performed by engaging the electromagnetic clutch 34 and connecting the supercharger 33 and the engine body 1. At this time, the bypass valve is set so that the pressure (supercharging pressure) in the surge tank 36 detected by the second intake pressure sensor SN6 matches the target pressure predetermined for each operating condition (rotational speed / load). The opening of 39 is controlled.

吸気VVT13aおよび排気VVT14aは、第2運転領域A2の低負荷側の一部においてのみ内部EGRが行われるように(言い換えると高負荷側では内部EGRが停止されるように)、吸気弁11および排気弁12のバルブタイミングを制御する。   The intake valve 11 and the exhaust VVT 13a and the exhaust VVT 14a are subjected to internal EGR only at a part of the low load side of the second operation region A2 (in other words, the internal EGR is stopped at the high load side). The valve timing of the valve 12 is controlled.

スロットル弁32は全開とされる。   The throttle valve 32 is fully opened.

EGR弁53は、基本的に、燃焼室6内の空燃比(A/F)が予め定められた空燃比となるように、その開度が制御される。具体的に、第2運転領域A2での空燃比は、負荷ラインL(図5)よりも低負荷側でリーン(λ>1)に、負荷ラインLよりも高負荷側で理論空燃比もしくはその近傍(λ≒1)に設定される。例えば、排気ガスの還流量は、高負荷側ほど少なくなるように調整され、エンジンの最高負荷の近傍においてほぼゼロとされる。言い換えると、燃焼室6内のガス空燃比は、エンジンの最高負荷の近傍を除いていずれもリーンとされる。   The opening degree of the EGR valve 53 is basically controlled so that the air-fuel ratio (A / F) in the combustion chamber 6 becomes a predetermined air-fuel ratio. Specifically, the air-fuel ratio in the second operation region A2 is leaner (λ> 1) on the lower load side than the load line L (FIG. 5), or the stoichiometric air-fuel ratio or higher on the higher load side than the load line L. It is set in the vicinity (λ≈1). For example, the recirculation amount of the exhaust gas is adjusted so as to decrease as the load increases, and is almost zero in the vicinity of the maximum load of the engine. In other words, the gas air-fuel ratio in the combustion chamber 6 is all lean except in the vicinity of the maximum engine load.

スワール弁18は全閉とされるか、もしくは全閉/全開を除いた適宜の中間開度まで開かれる。具体的に、スワール弁18は、第2運転領域A2の低負荷側の一部で全閉とされ、残りの高負荷側の領域で中間開度とされる。なお、後者の領域におけるスワール弁18の開度は、負荷が高いほど大きくされる。   The swirl valve 18 is fully closed, or is opened to an appropriate intermediate opening degree other than full close / full open. Specifically, the swirl valve 18 is fully closed in a part on the low load side of the second operation region A2, and is set to an intermediate opening degree in the remaining region on the high load side. In addition, the opening degree of the swirl valve 18 in the latter area | region is enlarged, so that load is high.

(c)第3運転領域
低速・高負荷の第3運転領域A3では、過給機33による過給を行いつつ混合気をSI燃焼させるべく、次のような制御が実行される。
(C) Third operation region In the third operation region A3 of low speed and high load, the following control is executed to perform SI combustion of the air-fuel mixture while supercharging by the supercharger 33.

インジェクタ15は、1サイクル中に噴射すべき燃料の一部を吸気行程中に噴射し、残りの燃料を圧縮行程中に噴射する。例えば、第3運転領域A3に含まれる運転ポイントP4において、インジェクタ15は、図6のチャート(d)に示すように、比較的多量の燃料を噴射する1回目の燃料噴射を吸気行程中に実行するとともに、当該1回目の燃料噴射よりも少量の燃料を噴射する2回目の燃料噴射を圧縮行程の後期(圧縮上死点の直前)に実行する。   The injector 15 injects a part of the fuel to be injected during one cycle during the intake stroke and injects the remaining fuel during the compression stroke. For example, at the operation point P4 included in the third operation region A3, the injector 15 performs the first fuel injection during the intake stroke, as shown in the chart (d) of FIG. 6, during the intake stroke. At the same time, the second fuel injection for injecting a smaller amount of fuel than the first fuel injection is executed in the latter half of the compression stroke (just before the compression top dead center).

点火プラグ16は、例えば圧縮上死点から5〜20°CA程度経過した比較的遅めのタイミングで混合気に点火する。そして、この点火をきっかけにSI燃焼が開始され、燃焼室6内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。   The spark plug 16 ignites the air-fuel mixture at a relatively late timing, for example, when about 5 to 20 ° CA has elapsed from the compression top dead center. Then, the SI combustion is started by this ignition, and all of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is combusted by flame propagation.

過給機33はON状態とされる。またこのとき、サージタンク36内の圧力(過給圧)が目標圧力に一致するようにバイパス弁39の開度が制御される。   The supercharger 33 is turned on. At this time, the opening degree of the bypass valve 39 is controlled so that the pressure in the surge tank 36 (supercharging pressure) matches the target pressure.

スロットル弁32は全開とされる。   The throttle valve 32 is fully opened.

EGR弁53は、燃焼室6内の空燃比(A/F)が理論空燃比もしくはこれよりややリッチとなるように、その開度が制御される。一方、燃焼室6内のガス空燃比(G/F)は、エンジンの最高負荷の近傍を除いていずれもリーンとされる。   The opening degree of the EGR valve 53 is controlled so that the air-fuel ratio (A / F) in the combustion chamber 6 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or slightly richer. On the other hand, the gas air-fuel ratio (G / F) in the combustion chamber 6 is lean except for the vicinity of the maximum engine load.

スワール弁18の開度は、所定の中間開度(例えば50%)またはその近傍値に設定される。   The opening degree of the swirl valve 18 is set to a predetermined intermediate opening degree (for example, 50%) or a value close thereto.

(d)第4運転領域
前記第1〜第3運転領域A1〜A3よりも高速側の第4運転領域A4では、比較的オーソドックスなSI燃焼が実現されるように、次のような制御が行われる。
(D) Fourth operation region In the fourth operation region A4 on the higher speed side than the first to third operation regions A1 to A3, the following control is performed so that relatively orthodox SI combustion is realized. Is called.

インジェクタ15は、少なくとも吸気行程と重複する所定の期間にわたって噴射を噴射する。例えば、第4運転領域A4に含まれる運転ポイントP5において、インジェクタ15は、図6のチャート(e)に示すように、吸気行程から圧縮行程にかけた一連の期間にわたって燃料を噴射する。   The injector 15 injects at least a predetermined period that overlaps with the intake stroke. For example, at the operation point P5 included in the fourth operation region A4, the injector 15 injects fuel over a series of periods from the intake stroke to the compression stroke, as shown in the chart (e) of FIG.

点火プラグ16は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。例えば、前記運転ポイントP5において、点火プラグ16は、圧縮上死点よりもやや進角側のタイミングで混合気に点火する(図8のチャート(e))。そして、この点火をきっかけにSI燃焼が開始され、燃焼室6内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。   The spark plug 16 ignites the air-fuel mixture in the vicinity of the compression top dead center. For example, at the operation point P5, the spark plug 16 ignites the air-fuel mixture at a timing slightly ahead of the compression top dead center (chart (e) in FIG. 8). Then, the SI combustion is started by this ignition, and all of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is combusted by flame propagation.

過給機33はON状態とされる。またこのとき、サージタンク36内の圧力(過給圧)が目標圧力に一致するようにバイパス弁39の開度が制御される。   The supercharger 33 is turned on. At this time, the opening degree of the bypass valve 39 is controlled so that the pressure in the surge tank 36 (supercharging pressure) matches the target pressure.

スロットル弁32は全開とされる。   The throttle valve 32 is fully opened.

EGR弁53は、燃焼室6内の空燃比(A/F)が理論空燃比もしくはこれよりややリッチとなるように、その開度が制御される。一方、燃焼室6内のガス空燃比(G/F)は、エンジンの最高負荷の近傍を除いていずれもリーンとされる。   The opening degree of the EGR valve 53 is controlled so that the air-fuel ratio (A / F) in the combustion chamber 6 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or slightly richer. On the other hand, the gas air-fuel ratio (G / F) in the combustion chamber 6 is lean except for the vicinity of the maximum engine load.

スワール弁18は全開とされる。これにより、第1吸気ポート9Aだけでなく第2吸気ポート9Bが完全に開放されて、エンジンの充填効率が高められる。   The swirl valve 18 is fully opened. Thereby, not only the first intake port 9A but also the second intake port 9B is completely opened, and the charging efficiency of the engine is increased.

(3−2)SI率
前述したように、本実施形態では、SI燃焼とCI燃焼とをミックスしたSPCCI燃焼が第1運転領域A1および第2運転領域A2において実行されるが、このSPCCI燃焼では、SI燃焼とCI燃焼との比率を運転条件に応じてコントロールすることが重要になる。
(3-2) SI Rate As described above, in this embodiment, SPCCI combustion in which SI combustion and CI combustion are mixed is executed in the first operation region A1 and the second operation region A2, but in this SPCCI combustion, It is important to control the ratio of SI combustion and CI combustion according to the operating conditions.

ここで、当実施形態では、前記比率として、SPCCI燃焼(SI燃焼およびCI燃焼)による全熱発生量に対するSI燃焼による熱発生量の割合であるSI率を用いる。図7は、このSI率を説明するための図であり、SPCCI燃焼が起きたときの熱発生率(J/deg)のクランク角度による変化を示している。図7の波形における変曲点Xは、燃焼形態がSI燃焼からCI燃焼に切り替わるときに現れる変曲点であり、この変曲点Xに対応するクランク角度θciを、CI燃焼の開始時期と定義することができる。そして、このθci(CI燃焼の開始時期)よりも進角側に位置する熱発生率の波形の面積Q1をSI燃焼による熱発生量とし、θciよりも遅角側に位置する熱発生率の波形の面積Q2をCI燃焼に熱発生率とする。これにより、(SI燃焼による熱発生量)/(SPCCI燃焼による熱発生量)で定義される前述したSI率は、前記各面積Q1,Q2を用いて、SI率=Q1/(Q1+Q2)で表すことができる。   Here, in this embodiment, the SI rate that is the ratio of the heat generation amount by SI combustion to the total heat generation amount by SPCCI combustion (SI combustion and CI combustion) is used as the ratio. FIG. 7 is a diagram for explaining the SI rate, and shows a change in the heat generation rate (J / deg) depending on the crank angle when the SPCCI combustion occurs. The inflection point X in the waveform of FIG. 7 is an inflection point that appears when the combustion mode is switched from SI combustion to CI combustion, and the crank angle θci corresponding to this inflection point X is defined as the start timing of CI combustion. can do. Then, the area Q1 of the waveform of the heat generation rate located on the advance side with respect to θci (CI combustion start timing) is defined as the heat generation amount by SI combustion, and the waveform of the heat generation rate located on the retard side with respect to θci. The area Q2 is defined as the heat generation rate for CI combustion. Thus, the above-described SI rate defined by (heat generation amount by SI combustion) / (heat generation amount by SPCCI combustion) is expressed as SI rate = Q1 / (Q1 + Q2) using the areas Q1 and Q2. be able to.

CI燃焼の場合は混合気が自着火により同時多発的に燃焼するため、火炎伝播によるSI燃焼と比べて熱発生率が高くなり易く、大きな騒音が発生し易い。このため、SPCCI燃焼におけるSI率(=Q1/(Q1+Q2))は、総じて、負荷が高いほど大きくすることが望ましい。これは、負荷が高い場合は低い場合に比べて、燃料の噴射量が多く燃焼室6内でのトータルの熱発生量が大きいため、SI率を小さくする(つまりCI燃焼の割合を増やす)と大きな騒音が発生するからである。逆に、CI燃焼は熱効率の面では優れているため、騒音が問題にならない限り、できるだけ多くの燃料をCI燃焼させるのが好ましい。このため、SPCCI燃焼におけるSI率は、総じて、負荷が低いほど小さくする(つまりCI燃焼の割合を増やす)ことが望ましい。このような観点から、当実施形態では、負荷が高いほどSI率が大きくなるように、目標とするSI率(目標SI率)がエンジンの運転条件に応じて予め定められており、この目標SI率が実現されるように、点火タイミング、燃料の噴射量/噴射タイミング、および筒内状態量といった制御量の目標値がそれぞれ定められている。なお、ここでいう筒内状態量とは、例えば、燃焼室6内の温度やEGR率等である。EGR率には、燃焼室6内の全ガスに対する外部EGRガス(EGR通路51を通じて燃焼室6に還流される排気ガス)の割合である外部EGR率と、燃焼室6内の全ガスに対する内部EGRガス(燃焼室6に残留する既燃ガス)の割合である内部EGR率とが含まれる。   In the case of CI combustion, the air-fuel mixture is simultaneously and frequently burned by self-ignition, so that the heat generation rate is likely to be higher than that of SI combustion by flame propagation, and large noise is likely to be generated. For this reason, it is desirable that the SI rate (= Q1 / (Q1 + Q2)) in SPCCI combustion generally increases as the load increases. This is because when the load is high, the amount of fuel injected is large and the total amount of heat generated in the combustion chamber 6 is large, so the SI rate is reduced (that is, the rate of CI combustion is increased). This is because a large noise is generated. On the contrary, since CI combustion is excellent in terms of thermal efficiency, it is preferable to perform CI combustion with as much fuel as possible unless noise becomes a problem. For this reason, it is desirable that the SI rate in SPCCI combustion is generally smaller as the load is lower (that is, the rate of CI combustion is increased). From this point of view, in this embodiment, the target SI rate (target SI rate) is determined in advance according to the engine operating conditions so that the SI rate increases as the load increases. Control value target values such as ignition timing, fuel injection amount / injection timing, and in-cylinder state amount are determined so that the rate is realized. Note that the in-cylinder state quantity referred to here is, for example, the temperature in the combustion chamber 6 or the EGR rate. The EGR rate includes the external EGR rate that is the ratio of the external EGR gas (exhaust gas recirculated to the combustion chamber 6 through the EGR passage 51) to the total gas in the combustion chamber 6, and the internal EGR to the total gas in the combustion chamber 6. The internal EGR rate which is the ratio of gas (burned gas remaining in the combustion chamber 6) is included.

例えば、点火タイミングが進角されるほど、多くの燃料がSI燃焼により燃焼することになり、SI率が高くなる。また、燃料噴射タイミングが進角されるほど、多くの燃料がCI燃焼により燃焼することになり、SI率が低くなる。あるいは、燃焼室6の温度が高くなるほど、多くの燃料がCI燃焼により燃焼することになり、SI率が低くなる。   For example, as the ignition timing is advanced, more fuel is combusted by SI combustion, and the SI rate becomes higher. Further, as the fuel injection timing is advanced, more fuel is burned by CI combustion, and the SI rate is lowered. Alternatively, the higher the temperature of the combustion chamber 6, the more fuel is burned by CI combustion, and the SI rate is lowered.

前記のような傾向に基づいて、当実施形態では、点火タイミング、燃料の噴射量/噴射タイミング、および筒内状態量(温度、EGR率等)の目標値が、前述した目標SI率を実現可能な組合せになるように運転条件ごとに予め定められている。SPCCI燃焼による運転時(つまり第1・第2運転領域A1,A2での運転時)、ECU100は、これら制御量の目標値に従って、インジェクタ15、点火プラグ16、EGR弁53、吸・排気VVT13a,14a等を制御する。例えば、点火タイミングの目標値に従って点火プラグ16を制御するとともに、燃料の噴射量/噴射タイミングの目標値に従ってインジェクタ15を制御する。また、燃焼室6の温度およびEGR率の各目標値に従ってEGR弁53および吸・排気VVT13a,14aを制御し、EGR通路51を通じた排気ガス(外部EGRガス)の還流量や内部EGRによる既燃ガス(内部EGRガス)の残留量を調整する。すなわち、点火プラグ、インジェクタ15、EGR弁53および吸・排気VVT13a,14aは、(3−1)で説明した基本制御に従って制御されつつ、さらに、詳細に前記目標SI率が実現されるように制御される。   Based on the above-mentioned tendency, in this embodiment, the target SI rate described above can be realized by the target values of the ignition timing, the fuel injection amount / injection timing, and the in-cylinder state amount (temperature, EGR rate, etc.). It is determined in advance for each operating condition so as to be a simple combination. During operation by SPCCI combustion (that is, during operation in the first and second operation regions A1 and A2), the ECU 100 determines the injector 15, the spark plug 16, the EGR valve 53, the intake / exhaust VVT 13a, according to the target values of these control amounts. 14a and the like are controlled. For example, the ignition plug 16 is controlled according to the target value of the ignition timing, and the injector 15 is controlled according to the target value of the fuel injection amount / injection timing. Further, the EGR valve 53 and the intake / exhaust VVTs 13a, 14a are controlled in accordance with the target values of the temperature of the combustion chamber 6 and the EGR rate, and the recirculation amount of exhaust gas (external EGR gas) through the EGR passage 51 and burned by internal EGR. The residual amount of gas (internal EGR gas) is adjusted. That is, the spark plug, the injector 15, the EGR valve 53, and the intake / exhaust VVTs 13a and 14a are controlled according to the basic control described in (3-1), and further controlled so that the target SI rate is realized in detail. Is done.

(4)筒内圧センサの信号処理
(4−1)圧力変換処理
図8は、筒内圧センサの信号処理を説明するための図である。図8に示すように、ECU100のI/F回路110には、ローパスフィルタ(LPF)111が設けられている。また、ECU100のマイクロコンピュータ120には、A/D変換器121が設けられているとともに、機能的に圧力変換部(補正手段)122と、燃焼重心時期算出部(燃焼重心時期推定手段)123とが設けられている。
(4) Signal Processing of In-Cylinder Pressure Sensor (4-1) Pressure Conversion Processing FIG. 8 is a diagram for explaining signal processing of the in-cylinder pressure sensor. As shown in FIG. 8, the I / F circuit 110 of the ECU 100 is provided with a low-pass filter (LPF) 111. Further, the microcomputer 120 of the ECU 100 is provided with an A / D converter 121, and functionally includes a pressure conversion unit (correction unit) 122, a combustion gravity center timing calculation unit (combustion gravity center timing estimation unit) 123, and the like. Is provided.

筒内圧センサSN2の信号はまずI/F回路110のローパスフィルタ111に入力される。ローパスフィルタ111は、所定の周波数以下の波形のみを出力するフィルタであり、ローパスフィルタ111を通過することで筒内圧センサSN2の信号から高周波の電気的なノイズ(いわゆるホワイトノイズ)が除去される。ローパスフィルタ111から出力された筒内圧センサSN2の信号はA/D変換器121に入力されてA/D変換器121においてデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された筒内圧センサSN2の信号は、圧力変換部122に入力される。   The signal from the in-cylinder pressure sensor SN2 is first input to the low-pass filter 111 of the I / F circuit 110. The low-pass filter 111 is a filter that outputs only a waveform having a predetermined frequency or less. By passing through the low-pass filter 111, high-frequency electrical noise (so-called white noise) is removed from the signal of the in-cylinder pressure sensor SN2. The signal of the in-cylinder pressure sensor SN2 output from the low-pass filter 111 is input to the A / D converter 121 and converted into a digital signal by the A / D converter 121. The signal of the in-cylinder pressure sensor SN2 converted into the digital signal is input to the pressure conversion unit 122.

圧力変換部122は、筒内圧センサSN2の信号を圧力に変換する部分である。つまり、前記のように、筒内圧センサSN2から出力される信号は筒内圧に対応した電圧信号であり、圧力変換部122にてこの電圧信号が圧力に変換される。   The pressure converter 122 is a part that converts the signal of the in-cylinder pressure sensor SN2 into pressure. That is, as described above, the signal output from the in-cylinder pressure sensor SN2 is a voltage signal corresponding to the in-cylinder pressure, and the voltage conversion unit 122 converts this voltage signal into pressure.

ここで、筒内圧センサSN2の出力値(電圧値)と圧力との関係は、圧力=筒内圧センサSN2の出力値(電圧値)×比例係数+オフセット量とで表すことができる。そして、この比例係数は予め決まっている。一方、オフセット量はある程度は決まっているが、正確な値は筒内圧センサSN2毎に異なる。そこで、本実施形態では、このオフセット量を吸気圧センサSN6の値を用いて算出して、筒内圧センサSN2の出力値(電圧値)を圧力に変換する。つまり、筒内圧センサSN2の出力値(電圧値)に比例係数をかけた値を、吸気圧センサSN6の値を用いて実際の圧力に補正する。   Here, the relationship between the output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SN2 and the pressure can be expressed by pressure = output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SN2 × proportional coefficient + offset amount. And this proportionality coefficient is decided beforehand. On the other hand, the offset amount is determined to some extent, but the exact value differs for each in-cylinder pressure sensor SN2. Therefore, in the present embodiment, this offset amount is calculated using the value of the intake pressure sensor SN6, and the output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SN2 is converted into pressure. That is, the value obtained by multiplying the output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SN2 by the proportional coefficient is corrected to the actual pressure using the value of the intake pressure sensor SN6.

本実施形態では、電圧から圧力への変換処理(以下、単に変換処理という)は各筒内圧センサSN2についてそれぞれ個別に行われる。また、この変換処理は、1燃焼サイクル毎に行われる。具体的には、各筒内圧センサSN2の出力値(デジタル処理された後の出力値)が、それぞれ個別に所定の期間にわたってECU100の記憶部(不図示)に記憶されるようになっており、各筒内圧センサSN2の1燃焼サイクル分の出力値に対してそれぞれ前記変換処理が行われる。   In the present embodiment, the conversion process from voltage to pressure (hereinafter simply referred to as conversion process) is performed individually for each in-cylinder pressure sensor SN2. Moreover, this conversion process is performed for every combustion cycle. Specifically, the output value of each in-cylinder pressure sensor SN2 (output value after digital processing) is individually stored in a storage unit (not shown) of the ECU 100 over a predetermined period. The conversion process is performed on the output value for one combustion cycle of each in-cylinder pressure sensor SN2.

前記変換処理の手順を図9のフローチャートを用いて説明する。   The procedure of the conversion process will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、ステップS1で、圧力変換部122は吸気弁11が閉弁した時期である吸気閉弁時期IVCを読み込む。詳細には、変換処理の対象となる筒内圧センサSN2が設けられた気筒2の吸気閉弁時期IVC、且つ、変換処理の対象となる燃焼サイクルにおける吸気閉弁時期IVCを読み込む。   First, in step S1, the pressure conversion unit 122 reads an intake valve closing timing IVC that is a timing at which the intake valve 11 is closed. Specifically, the intake valve closing timing IVC of the cylinder 2 provided with the in-cylinder pressure sensor SN2 to be converted and the intake valve closing timing IVC in the combustion cycle to be converted are read.

次に、ステップS2にて、圧力変換部122は、吸気閉弁時期IVCが吸気下死点よりも遅角側の時期であるか否かを判定する。   Next, in step S2, the pressure conversion unit 122 determines whether or not the intake valve closing timing IVC is a timing retarded from the intake bottom dead center.

ステップS2の判定がNOであって吸気閉弁時期IVCが吸気下死点あるいはこれよりも進角側の時期のときは、圧力変換部122は、ステップS3に進む。ステップS3では、圧力変換部122は、吸気閉弁時期IVCよりも所定のクランク角度前の時期から吸気閉弁時期IVCまでの期間を平均処理期間(基準期間)として設定する。   If the determination in step S2 is NO and the intake valve closing timing IVC is the intake bottom dead center or a timing that is further advanced than this, the pressure conversion unit 122 proceeds to step S3. In step S3, the pressure conversion unit 122 sets a period from a timing before a predetermined crank angle to the intake valve closing timing IVC before the intake valve closing timing IVC as an average processing period (reference period).

一方、ステップS2の判定がYESであって吸気閉弁時期IVCが吸気下死点よりも遅角側の時期のときは、圧力変換部122は、ステップS4に進む。ステップS4では、圧力変換部122は、吸気下死点よりも所定のクランク角度前の時期から吸気下死点までの期間を平均処理期間(基準期間)として設定する。   On the other hand, when the determination in step S2 is YES and the intake valve closing timing IVC is a timing retarded from the intake bottom dead center, the pressure conversion unit 122 proceeds to step S4. In step S4, the pressure conversion unit 122 sets a period from the timing before a predetermined crank angle before the intake bottom dead center to the intake bottom dead center as an average processing period (reference period).

ステップS3またはステップS4の後は、ステップS5に進む。   After step S3 or step S4, the process proceeds to step S5.

ステップS5において、圧力変換部122は、ステップS3またはステップS4で設定された平均処理期間中に吸気圧センサSN6で検出された複数の吸気圧を読み込むとともに、この平均処理期間中に筒内圧センサSN2から出力された複数の電圧値を記憶部から読み込む。なお、記憶部には、少なくとも平均処理期間を含む所定の期間にわたって吸気圧センサSN6からの出力値が記憶されている。   In step S5, the pressure conversion unit 122 reads a plurality of intake pressures detected by the intake pressure sensor SN6 during the average processing period set in step S3 or step S4, and in-cylinder pressure sensor SN2 during the average processing period. A plurality of voltage values output from are read from the storage unit. The storage unit stores an output value from the intake pressure sensor SN6 over a predetermined period including at least the average processing period.

平均処理期間は例えば12°CA(クランク角度)に設定され、前記記憶部には、例えば3°CA刻みで筒内圧センサSN2の出力が記憶されている。これに伴い、ステップS2では、例えば、4個の筒内圧センサSN2の出力(電圧値)が読み込まれる。   The average processing period is set to 12 ° CA (crank angle), for example, and the output of the in-cylinder pressure sensor SN2 is stored in the storage unit in units of 3 ° CA, for example. Accordingly, in step S2, for example, outputs (voltage values) of four in-cylinder pressure sensors SN2 are read.

次に、ステップS6にて、圧力変換部122は、ステップS5で読み込んだ複数の吸気圧の平均値Pim_aveつまり平均処理期間における吸気圧の平均値Pim_aveを算出する。   Next, in step S6, the pressure conversion unit 122 calculates the average value Pim_ave of the plurality of intake pressures read in step S5, that is, the average value Pim_ave of the intake pressure in the average processing period.

また、ステップS7にて、圧力変換部122は、ステップS5で読み込んだ複数の筒内圧センサSN2の出力値(電圧値)の平均値Vcps_aveつまり平均処理期間における筒内圧センサSN2の出力値(電圧値)の平均値Vcps_aveを算出する。   In step S7, the pressure conversion unit 122 determines the average value Vcps_ave of the output values (voltage values) of the plurality of in-cylinder pressure sensors SN2 read in step S5, that is, the output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SN2 in the average processing period. ) Average value Vcps_ave.

次に、ステップS8にて、圧力変換部122は、ステップS7にて算出した筒内圧センサSN2の出力値(電圧値)の平均値Vcps_aveに、前記比例係数Kをかけた値をオフセット補正前筒内圧として算出する。つまり、ステップS8では、オフセット補正前筒内圧をPcps_ofとして、これを、Pcps_of=K×Vcps_aveにより算出する。   Next, in step S8, the pressure converter 122 calculates a value obtained by multiplying the average value Vcps_ave of the output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SN2 calculated in step S7 by the proportional coefficient K before offset correction. Calculated as internal pressure. That is, in step S8, the cylinder pressure before offset correction is set to Pcps_of, and this is calculated by Pcps_of = K × Vcps_ave.

次に、ステップS9にて、圧力変換部122は、ステップS6で算出した吸気圧の平均値Pim_aveからステップS8で算出したオフセット補正前筒内圧Pcps_ofを引いた値をオフセット量として算出する。つまり、オフセット量をOFFSETとして、これを、OFFSET=Pim_ave−Pcps_ofにより算出する。   Next, in step S9, the pressure conversion unit 122 calculates, as an offset amount, a value obtained by subtracting the pre-offset cylinder pressure Pcps_of calculated in step S8 from the average value Pim_ave of the intake pressure calculated in step S6. That is, the offset amount is set as OFFSET, and this is calculated by OFFSET = Pim_ave−Pcps_of.

次に、ステップS10にて、圧力変換部122は、記憶部に記憶されている筒内圧センサSN2の出力値(電圧値)を、それぞれ比例係数Kとオフセット量OFFSETとを用いて圧力に変換する。具体的には、筒内圧をPcpsとして、これをPcps=K×(筒内圧センサSN2の出力値(電圧値))+OFFSETにより算出する。   Next, in step S10, the pressure conversion unit 122 converts the output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SN2 stored in the storage unit into a pressure using the proportional coefficient K and the offset amount OFFSET, respectively. . Specifically, the in-cylinder pressure is Pcps, and this is calculated by Pcps = K × (output value (voltage value) of in-cylinder pressure sensor SN2) + OFFSET.

このように、本実施形態では、まず、電圧で出力された筒内圧センサSN2の検出値が図10の破線に示すようなオフセット補正前筒内圧に変換される。そして、平均処理期間における筒内圧の平均値と吸気圧の平均値とが一致するようにオフセット補正前筒内圧が補正され、これにより、筒内圧センサSN2の出力値(電圧値)が図10実線に示すような筒内圧(圧力)に変換される。   Thus, in this embodiment, first, the detected value of the in-cylinder pressure sensor SN2 output as a voltage is converted into the in-cylinder pressure before offset correction as shown by the broken line in FIG. Then, the in-cylinder pressure before offset correction is corrected so that the average value of the in-cylinder pressure and the average value of the intake pressure in the average processing period coincide with each other, and thereby the output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SN2 is a solid line in FIG. Is converted into in-cylinder pressure (pressure) as shown in FIG.

(4−2)燃焼パラメータ算出
(a)熱発生量
前記のようにして求められた筒内圧センサで検出された筒内圧の利用方法は特に限定されないが、本実施形態では、燃焼重心時期算出部123において、熱発生量および燃焼に関わるパラメータである燃焼重心時期が検出された筒内圧を用いて算出される。燃焼重心時期は、熱発生量(1燃焼サイクル中に燃焼によって燃焼室6内で発生した熱量)が、1燃焼サイクル中に燃焼室6内で発生する総熱発生量の50%の量に達する時期である。
(4-2) Combustion parameter calculation (a) Heat generation amount The method of using the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor obtained as described above is not particularly limited. In 123, it is calculated using the in-cylinder pressure at which the combustion center-of-gravity timing, which is a parameter related to the amount of heat generation and combustion, is detected. In the combustion center-of-gravity period, the amount of heat generated (the amount of heat generated in the combustion chamber 6 by combustion during one combustion cycle) reaches 50% of the total amount of heat generated in the combustion chamber 6 during one combustion cycle. It's time.

具体的には、燃焼重心時期算出部123は、まず、クランク角度θにおける熱発生率(熱の発生速度)△Q(θ)を、筒内圧センサSN2で検出された筒内圧P(圧力)を用いて下記の式(1)より算出する。本実施形態では、前記のように、ECU100の記憶部に3°CA刻みで筒内圧センサSN2の出力が記憶されており、ここでは、3°CA刻みで3°CAあたりの熱発生率が算出される。   Specifically, the combustion center-of-gravity timing calculation unit 123 first calculates the heat generation rate (heat generation speed) ΔQ (θ) at the crank angle θ and the in-cylinder pressure P (pressure) detected by the in-cylinder pressure sensor SN2. And calculated from the following equation (1). In the present embodiment, as described above, the output of the in-cylinder pressure sensor SN2 is stored in 3 ° CA increments in the storage unit of the ECU 100, and here, the heat generation rate per 3 ° CA is calculated in 3 ° CA increments. Is done.

式(1)におけるκは燃焼室6内のガスの比熱比であり予め設定された値が用いられる。V(θ)は、クランク角度θにおける燃焼室6の容積である。ECU100には各クランク角度に対する燃焼室6の容積がマップで記憶されており、このマップからクランク角度θに対応する燃焼室6の容積V(θ)が抽出されて式(1)に用いられる。△V(θ)は、クランク角度θにおける燃焼室6の容積Vの変化速度であり、ここでは、クランク角度θにおける燃焼室6の容積Vから、クランク角度θよりも3°CA前の燃焼室6の容積Vを引いた値が用いられる。つまり、△V(θ)には、△V(θ)=V(θ)−V(θ−3°CA)により算出された値が用いられる。   In Equation (1), κ is the specific heat ratio of the gas in the combustion chamber 6 and a preset value is used. V (θ) is the volume of the combustion chamber 6 at the crank angle θ. The ECU 100 stores the volume of the combustion chamber 6 with respect to each crank angle as a map, and the volume V (θ) of the combustion chamber 6 corresponding to the crank angle θ is extracted from this map and used in the equation (1). ΔV (θ) is the rate of change of the volume V of the combustion chamber 6 at the crank angle θ. Here, the combustion chamber 3 ° CA before the crank angle θ from the volume V of the combustion chamber 6 at the crank angle θ. A value obtained by subtracting the volume V of 6 is used. That is, a value calculated by ΔV (θ) = V (θ) −V (θ−3 ° CA) is used for ΔV (θ).

また、P(θ)は、クランク角度θにおける筒内圧P(筒内圧センサSN2から求められたクランク角度θにおける筒内圧(圧力))である。△P(θ)は、クランク角度θにおける筒内圧Pの変化速度であり、ここでは、クランク角度θにおける筒内圧Pから、クランク角度θよりも3°CA前の筒内圧Pを引いた値が用いられる。つまり、△P(θ)には、△P(θ)=P(θ)−P(θ−3°CA)により算出された値が用いられる。   P (θ) is the in-cylinder pressure P at the crank angle θ (the in-cylinder pressure (pressure) at the crank angle θ obtained from the in-cylinder pressure sensor SN2). ΔP (θ) is a changing speed of the in-cylinder pressure P at the crank angle θ, and here, a value obtained by subtracting the in-cylinder pressure P 3 ° CA before the crank angle θ from the in-cylinder pressure P at the crank angle θ. Used. That is, a value calculated by ΔP (θ) = P (θ) −P (θ−3 ° CA) is used for ΔP (θ).

次に、燃焼重心時期算出部123は、算出した熱発生率を積算していき、各クランク角度θにおける熱発生量Q(θ)を算出する。具体的には、次の式(2)によって熱発生量Q(θ)を算出する。   Next, the combustion center-of-gravity timing calculation unit 123 integrates the calculated heat generation rate to calculate the heat generation amount Q (θ) at each crank angle θ. Specifically, the heat generation amount Q (θ) is calculated by the following equation (2).

なお、本実施形態では、△θは前記のように3°CAに設定されている。また、本実施形態では、燃焼が生じている期間を含むように設定された所定の期間の熱発生率と熱発生量とのみを算出する。そして、この期間の開始時期θ_sにおける熱発生量Q(θ_s)、つまり、積算値の基準となる熱発生量の初期値Q(θ_s)は、この開始時期θ_sにおける筒内圧P(筒内圧センサSN2から求められた開始時期θ_sにおける筒内圧(圧力))と基準圧との差から算出される。基準圧は、燃焼が生じないときの開始時期θ_sにおける筒内圧、つまり、モータリング時の開始時期θ_sにおける筒内圧である。この基準圧は、実験等により求められてECU100に記憶されている。具体的には、複数のエンジン回転数と複数のエンジン負荷とについてそれぞれ基準圧がECU100にマップ等で記憶されており、ECU100は、現在の(算出しようとしている熱発生量Q(θ)が生じたときの)エンジン回転数とエンジン負荷とに応じた基準圧を抽出して、式(2)の演算に用いる。   In the present embodiment, Δθ is set to 3 ° CA as described above. Further, in the present embodiment, only the heat generation rate and the heat generation amount in a predetermined period set to include a period in which combustion occurs are calculated. Then, the heat generation amount Q (θ_s) at the start timing θ_s of this period, that is, the initial value Q (θ_s) of the heat generation amount serving as a reference for the integrated value is the in-cylinder pressure P (in-cylinder pressure sensor SN2) at the start timing θ_s. Is calculated from the difference between the reference pressure and the in-cylinder pressure (pressure) at the start time θ_s obtained from the above. The reference pressure is the in-cylinder pressure at the start timing θ_s when combustion does not occur, that is, the in-cylinder pressure at the start timing θ_s during motoring. This reference pressure is obtained by experiments or the like and stored in the ECU 100. Specifically, the reference pressure is stored in the ECU 100 as a map or the like for each of a plurality of engine speeds and a plurality of engine loads, and the ECU 100 generates a current (a heat generation amount Q (θ) to be calculated). The reference pressure corresponding to the engine speed and the engine load is extracted and used for the calculation of equation (2).

次に、燃焼重心時期算出部123は、算出された熱発生量Q(θ)から最大値と最小値とを抽出するとともに、これらの平均値つまり最大値と最小値との合計の半分の値を求める。そして、各クランク角度θにおける熱発生量Q(θ)からこの平均値に最も近い値となるときのクランク角度θを抽出し、このクランク角度θを燃焼重心時期として決定する。   Next, the combustion center-of-gravity timing calculation unit 123 extracts the maximum value and the minimum value from the calculated heat generation amount Q (θ), and the average value thereof, that is, a value that is half the sum of the maximum value and the minimum value. Ask for. Then, the crank angle θ that is closest to the average value is extracted from the heat generation amount Q (θ) at each crank angle θ, and the crank angle θ is determined as the combustion center-of-gravity timing.

このようにして算出された燃焼重心時期は、点火タイミングの制御等に用いられる。具体的には、前記で説明したように、本実施形態では、(3−1)で説明した基本制御に従って各部が制御され、さらに、(3−2)で説明した前記目標SI率が実現されるように各部が制御されることで、基本的には、各領域で適切にSPCCI燃焼あるいはSI燃焼が実現され、且つ、SPCCI燃焼が実施される領域において目標SI率が実現されるが、本実施形態では、これに加えて、前記のようにして燃焼重心時期算出部123で算出された燃焼重心時期が所定の範囲におさまるように点火タイミングを補正する。   The combustion center-of-gravity timing calculated in this way is used for ignition timing control and the like. Specifically, as described above, in this embodiment, each unit is controlled according to the basic control described in (3-1), and further, the target SI rate described in (3-2) is realized. Basically, each part is controlled so that SPCCI combustion or SI combustion is appropriately realized in each region, and the target SI rate is realized in the region where SPCCI combustion is performed. In the embodiment, in addition to this, the ignition timing is corrected so that the combustion center-of-gravity timing calculated by the combustion center-of-gravity timing calculation unit 123 as described above falls within a predetermined range.

(5)作用等
以上のように、本実施形態では、吸気下死点付近に設定された平均処理期間に吸気圧センサSN6で検出された吸気圧に基づいて、筒内圧センサSN2の出力電圧に比例係数Kをかけることで算出した筒内圧、つまり、前記オフセット補正前筒内圧を補正して最終的な筒内圧を算出している。従って、筒内圧センサSN2で検出された筒内圧を実際の値により近い筒内圧に容易に補正することができる。
(5) Operation, etc. As described above, in the present embodiment, the output voltage of the in-cylinder pressure sensor SN2 is based on the intake pressure detected by the intake pressure sensor SN6 during the average processing period set near the intake bottom dead center. The final in-cylinder pressure is calculated by correcting the in-cylinder pressure calculated by applying the proportional coefficient K, that is, the in-cylinder pressure before offset correction. Therefore, the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor SN2 can be easily corrected to an in-cylinder pressure closer to the actual value.

具体的には、吸気下死点付近では、気筒2内の圧力と吸気通路30内の圧力とはほぼ同じとなっている。そのため、前記のように、吸気圧センサSN6で検出されたこの吸気下死点付近の吸気通路30内の圧力を用いて筒内圧センサSN2の検出値を補正すれば、実際の圧力により確実に近づけることができる。   Specifically, in the vicinity of the intake bottom dead center, the pressure in the cylinder 2 and the pressure in the intake passage 30 are substantially the same. Therefore, as described above, if the detection value of the in-cylinder pressure sensor SN2 is corrected using the pressure in the intake passage 30 near the bottom dead center of the intake air detected by the intake pressure sensor SN6, the actual pressure is more reliably approached. be able to.

特に、本実施形態では、吸気通路30が複数の気筒2と連通しているエンジンにおいて、前記平均処理期間中に吸気圧センサSN6により検出された複数の吸気圧の平均値を用いて筒内圧を補正している。そのため、吸気圧の脈動によって前記補正が適切に行われなくなるのを防止することができる。具体的には、吸気通路30が複数の気筒2と連通していると、吸気通路30内の圧力つまり吸気圧が脈動する、吸気下死点付近であっても、タイミングによっては気筒2内の圧力と吸気圧とがずれるおそれがある。これに対して、前記のように吸気圧の平均値を補正に用いれば、このずれを小さく抑えて筒内圧をより適切に補正することができる。   In particular, in the present embodiment, in the engine in which the intake passage 30 communicates with the plurality of cylinders 2, the in-cylinder pressure is calculated using the average value of the plurality of intake pressures detected by the intake pressure sensor SN6 during the average processing period. It is corrected. Therefore, it is possible to prevent the correction from being appropriately performed due to the pulsation of the intake pressure. Specifically, when the intake passage 30 communicates with the plurality of cylinders 2, the pressure in the intake passage 30, that is, the intake pressure pulsates, even in the vicinity of the bottom dead center of the intake, depending on the timing, There is a risk that the pressure and the intake pressure may deviate. On the other hand, when the average value of the intake pressure is used for correction as described above, the in-cylinder pressure can be corrected more appropriately while suppressing this deviation.

また、本実施形態では、吸気閉弁時期IVCが吸気下死点よりも遅角側の時期である場合は、吸気下死点よりも所定のクランク角度前の時期から吸気下死点までの期間を平均処理期間として設定し、吸気下死点までに吸気圧センサSN6で検出された吸気圧に基づいて筒内圧を補正している。そのため、筒内圧をより適切に補正することができる。   Further, in the present embodiment, when the intake valve closing timing IVC is a timing retarded from the intake bottom dead center, a period from a timing before a predetermined crank angle to the intake bottom dead center before the intake bottom dead center. Is set as the average processing period, and the in-cylinder pressure is corrected based on the intake pressure detected by the intake pressure sensor SN6 until the intake bottom dead center. Therefore, the in-cylinder pressure can be corrected more appropriately.

具体的には、吸気下死点後に吸気弁11がまだ開いていると、気筒2内から吸気通路30内へ吸気が吹き返し、吸気通路30内の圧力と気筒2内の圧力とにずれが生じる場合がある。詳細には、吸気通路30内の圧力が気筒2内の圧力よりも高くなるおそれがある。そのため、前記ずれがある状態で吸気圧を用いて筒内圧を補正すると筒内圧も実際の値からずれてしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、前記のように、吸気閉弁時期IVCが吸気下死点よりも遅角側の時期であって吸気の吹き返しがある場合には、吸気下死点よりも所定のクランク角度前の時期から吸気下死点までの期間であって吸気の吹き返しが生じない期間を平均処理期間として設定し、この期間の吸気圧を用いて筒内圧を補正している。従って、補正を行う平均処理期間中の筒内圧と吸気圧とのずれを小さく抑えて筒内圧を精度よく補正できる。   Specifically, if the intake valve 11 is still open after the intake bottom dead center, the intake air blows back from the cylinder 2 into the intake passage 30, and a difference occurs between the pressure in the intake passage 30 and the pressure in the cylinder 2. There is a case. Specifically, the pressure in the intake passage 30 may be higher than the pressure in the cylinder 2. For this reason, if the in-cylinder pressure is corrected using the intake pressure in a state where there is the deviation, the in-cylinder pressure may also deviate from an actual value. On the other hand, in the present embodiment, as described above, when the intake valve closing timing IVC is a timing retarded from the intake bottom dead center and the intake air blows back, the intake valve bottom timing is lower than the intake bottom dead center. The period from the time before a predetermined crank angle to the intake bottom dead center and the period during which intake air does not blow back is set as the average processing period, and the in-cylinder pressure is corrected using the intake pressure during this period. Accordingly, the in-cylinder pressure can be accurately corrected while suppressing the deviation between the in-cylinder pressure and the intake pressure during the average processing period for performing the correction.

また、吸気閉弁時期IVCが吸気下死点あるいは吸気下死点よりも進角側の時期である場合は、吸気閉弁時期IVCよりも所定のクランク角度前の時期から吸気閉弁時期IVCまでの期間を平均処理期間として設定している。そのため、筒内圧をより適切に補正することができる。つまり、吸気弁11が閉弁した後では、気筒2内の圧力と吸気通路30内の圧力とが大きくずれるおそれがある。これに対して、本実施形態では、吸気閉弁時期IVCが吸気下死点あるいは吸気下死点よりも進角側の時期である場合は、吸気閉弁時期IVCよりも所定のクランク角度前の時期から吸気閉弁時期IVCまでの期間であって吸気弁11が閉弁する前の期間を平均処理期間として設定し、この期間の吸気圧を用いて筒内圧を補正している。そのため、前記ずれを小さく抑えて筒内圧を精度よく補正できる。   Further, when the intake valve closing timing IVC is the intake bottom dead center or a timing that is more advanced than the intake bottom dead center, the intake valve closing timing IVC is from a timing before a predetermined crank angle to the intake valve closing timing IVC. This period is set as the average processing period. Therefore, the in-cylinder pressure can be corrected more appropriately. That is, after the intake valve 11 is closed, the pressure in the cylinder 2 and the pressure in the intake passage 30 may be greatly deviated. On the other hand, in this embodiment, when the intake valve closing timing IVC is an intake bottom dead center or a timing that is on the more advanced side than the intake bottom dead center, the intake valve closing timing IVC is a predetermined crank angle before the intake valve closing timing IVC. The period from the timing to the intake valve closing timing IVC and before the intake valve 11 is closed is set as an average processing period, and the in-cylinder pressure is corrected using the intake pressure during this period. Therefore, the in-cylinder pressure can be accurately corrected while suppressing the deviation.

そして、本実施形態によれば、前記のように筒内圧を精度よく補正して実際の筒内圧に近い値を得ることができるため、燃焼重心時期をより精度よく算出することができる。そして、この燃焼重心時期を適切な時期に制御することで燃焼室6内での混合気の燃焼状態を適切にすることができる。特に、本実施形態のように、SPCCI燃焼を行うエンジンに用いれば、燃焼重心時期の調整の制御性が向上する、また、エンジンの運転状態に応じてSI率をより適切に調整することが可能となるため、SPCCI燃焼における燃費効果や、燃焼騒音抑制効果をより一層高めることができる。   According to the present embodiment, as described above, the in-cylinder pressure can be accurately corrected to obtain a value close to the actual in-cylinder pressure, so that the combustion center-of-gravity timing can be calculated more accurately. The combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 can be made appropriate by controlling the combustion center of gravity timing to an appropriate time. In particular, when used in an engine that performs SPCCI combustion as in this embodiment, the controllability of adjustment of the combustion center of gravity is improved, and the SI rate can be adjusted more appropriately according to the operating state of the engine. Therefore, the fuel efficiency effect and combustion noise suppression effect in SPCCI combustion can be further enhanced.

(6)変形例
前記実施形態では、燃焼重心時期が所定の範囲におさまるように点火タイミングを補正した場合について説明したが、この制御は省略してもよい。
(6) Modified Example In the above embodiment, the case where the ignition timing is corrected so that the combustion center-of-gravity timing falls within a predetermined range has been described, but this control may be omitted.

また、燃焼重心時期の利用方法は前記に限らない。例えば、筒内圧センサSN2の信号を用いて燃焼騒音を推定する際に、この推定を行う期間を燃焼重心時期を基準として設定するようにしてもよい。   Further, the method of using the combustion center-of-gravity time is not limited to the above. For example, when the combustion noise is estimated using the signal of the in-cylinder pressure sensor SN2, the period for performing the estimation may be set with the combustion gravity center time as a reference.

また、前記実施形態では、筒内圧センサSN2の検出値を変換することで得られた筒内圧(圧力)を、燃焼重心時期および燃焼騒音指標を求めるのに用いた場合について説明したが、筒内圧(圧力)の利用方法はこれに限らない。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the in-cylinder pressure (pressure) obtained by converting the detected value of in-cylinder pressure sensor SN2 was used for calculating | requiring a combustion gravity center time and a combustion noise parameter | index, in-cylinder pressure The method of using (pressure) is not limited to this.

例えば、熱発生率を用いてSI燃焼やCI燃焼の着火時期を算出し、この着火時期を用いて点火タイミング等を補正するようにしたエンジンにおいて、熱発生率および着火時期の算出に筒内圧の絶対圧を利用してもよい。また、筒内圧が所定値以下に収まるように構成されたエンジンにおいて、筒内圧センサSN2から求められた筒内圧の絶対圧を用いて、この絶対圧が所定値以下になるように燃料噴射量や点火タイミング等を制御するようにしてもよい。   For example, in an engine in which the ignition timing of SI combustion or CI combustion is calculated using the heat generation rate and the ignition timing is corrected using this ignition timing, the in-cylinder pressure is used for calculating the heat generation rate and the ignition timing. Absolute pressure may be used. Further, in an engine configured to keep the in-cylinder pressure below a predetermined value, the absolute value of the in-cylinder pressure obtained from the in-cylinder pressure sensor SN2 is used, and the fuel injection amount or The ignition timing and the like may be controlled.

また、エンジン本体の気筒の数は前記に限らない。   The number of cylinders in the engine body is not limited to the above.

1 エンジン本体
2 気筒
6 燃焼室
11 吸気弁
122 圧力変換部(補正手段)
123 燃焼重心時期算出部(燃焼重心時期推定手段)
SN2 筒内圧センサ(筒内圧検出手段)
SN6 吸気圧センサ(吸気圧検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine main body 2 Cylinder 6 Combustion chamber 11 Intake valve 122 Pressure conversion part (correction means)
123 Combustion center of gravity timing calculation unit (combustion center of gravity timing estimation means)
SN2 In-cylinder pressure sensor (in-cylinder pressure detection means)
SN6 Intake pressure sensor (Intake pressure detection means)

Claims (5)

気筒が形成されたエンジン本体と、前記気筒内に導入される吸気が流通する吸気通路とを備えるエンジンに設けられる信号処理装置であって、
前記気筒内の圧力である筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
前記吸気通路内の圧力である吸気圧を検出する吸気圧検出手段と、
吸気下死点付近に設定された基準期間中に前記吸気圧検出手段により検出された吸気圧に基づいて、前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧を補正する補正手段とを備えることを特徴とするエンジンの信号処理装置。
A signal processing device provided in an engine comprising an engine body in which a cylinder is formed, and an intake passage through which intake air introduced into the cylinder flows.
In-cylinder pressure detecting means for detecting an in-cylinder pressure that is a pressure in the cylinder;
An intake pressure detecting means for detecting an intake pressure which is a pressure in the intake passage;
Correction means for correcting the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detection means based on the intake pressure detected by the intake pressure detection means during a reference period set near the intake bottom dead center. An engine signal processing device.
請求項1に記載のエンジンの信号処理装置であって、
前記エンジン本体は複数の前記気筒を有し、
前記吸気通路は前記各気筒と連通しており、
前記補正手段は、前記基準期間中に前記吸気圧検出手段により検出された複数の吸気圧の平均値を算出し、当該平均値を用いて前記筒内圧検出手段により検出された筒内圧を補正することを特徴とするエンジンの信号処理装置。
The engine signal processing device according to claim 1,
The engine body has a plurality of the cylinders,
The intake passage communicates with the cylinders,
The correction means calculates an average value of a plurality of intake pressures detected by the intake pressure detection means during the reference period, and corrects the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detection means using the average value. A signal processing apparatus for an engine.
請求項1または2に記載のエンジンの信号処理装置であって、
前記基準期間は、前記気筒と連通する吸気ポートを開閉する吸気弁の閉弁時期よりも早い期間に設定されていることを特徴とするエンジンの信号処理装置。
The signal processing apparatus for an engine according to claim 1 or 2,
The engine signal processing apparatus according to claim 1, wherein the reference period is set to a period earlier than a closing timing of an intake valve that opens and closes an intake port communicating with the cylinder.
請求項3に記載のエンジンの信号処理装置であって、
前記補正手段は、前記吸気弁の閉弁時期が吸気下死点よりも遅角側の時期であるときは、前記基準期間を吸気下死点よりも早い期間に設定することを特徴とするエンジンの信号処理装置。
The engine signal processing device according to claim 3,
The correction means sets the reference period to a period earlier than the intake bottom dead center when the closing timing of the intake valve is retarded from the intake bottom dead center. Signal processing equipment.
請求項1〜4のいずれかに記載のエンジンの信号処理装置であって、
前記補正手段により補正された後の前記筒内圧に基づいて前記気筒内の熱発生量を推定するとともに、1燃焼サイクルにおいて前記気筒への供給燃料の50%質量分が燃焼した時点である燃焼重心時期を推定する燃焼重心時期推定手段を備えることを特徴とするエンジンの信号処理装置。
An engine signal processing device according to any one of claims 1 to 4,
Based on the in-cylinder pressure after being corrected by the correcting means, the amount of heat generated in the cylinder is estimated, and the center of combustion is the point in time when 50% of the fuel supplied to the cylinder burns in one combustion cycle. An engine signal processing device comprising combustion centroid timing estimation means for estimating timing.
JP2017162684A 2017-08-25 2017-08-25 Engine signal processing device Active JP6558411B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017162684A JP6558411B2 (en) 2017-08-25 2017-08-25 Engine signal processing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017162684A JP6558411B2 (en) 2017-08-25 2017-08-25 Engine signal processing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019039382A true JP2019039382A (en) 2019-03-14
JP6558411B2 JP6558411B2 (en) 2019-08-14

Family

ID=65725448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017162684A Active JP6558411B2 (en) 2017-08-25 2017-08-25 Engine signal processing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6558411B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020176576A (en) * 2019-04-19 2020-10-29 マツダ株式会社 Control method and control device of internal combustion engine
JP2020176575A (en) * 2019-04-19 2020-10-29 マツダ株式会社 Control method and control device of internal combustion engine
JP2020176595A (en) * 2019-04-22 2020-10-29 マツダ株式会社 Control method of engine and control device of engine
JP2021088942A (en) * 2019-12-02 2021-06-10 マツダ株式会社 Control device for engine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11193743A (en) * 1997-12-26 1999-07-21 Honda Motor Co Ltd Engine cylinder pressure detection device
JP2005180357A (en) * 2003-12-19 2005-07-07 Toyota Motor Corp Cylinder internal pressure measuring device and cylinder internal pressure measuring method
JP2008121597A (en) * 2006-11-14 2008-05-29 Toyota Motor Corp Control unit for internal combustion engine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11193743A (en) * 1997-12-26 1999-07-21 Honda Motor Co Ltd Engine cylinder pressure detection device
JP2005180357A (en) * 2003-12-19 2005-07-07 Toyota Motor Corp Cylinder internal pressure measuring device and cylinder internal pressure measuring method
JP2008121597A (en) * 2006-11-14 2008-05-29 Toyota Motor Corp Control unit for internal combustion engine

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020176576A (en) * 2019-04-19 2020-10-29 マツダ株式会社 Control method and control device of internal combustion engine
JP2020176575A (en) * 2019-04-19 2020-10-29 マツダ株式会社 Control method and control device of internal combustion engine
JP7211244B2 (en) 2019-04-19 2023-01-24 マツダ株式会社 CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP7293838B2 (en) 2019-04-19 2023-06-20 マツダ株式会社 CONTROL METHOD AND CONTROL DEVICE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
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
JP2021088942A (en) * 2019-12-02 2021-06-10 マツダ株式会社 Control device for engine
JP7347171B2 (en) 2019-12-02 2023-09-20 マツダ株式会社 engine control device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6558411B2 (en) 2019-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6555322B2 (en) Control device for compression ignition engine
JP6638827B2 (en) Engine control device
CN108952945B (en) Control device for compression ignition engine
JP6562164B2 (en) Engine control device
JP6638828B2 (en) Engine control device
CN109931169B (en) Control device for compression ignition engine
JP6562167B2 (en) Engine control device
JP6558411B2 (en) Engine signal processing device
JPWO2018096747A1 (en) Engine control device
US11203969B2 (en) Control apparatus for compression-ignition type engine
US11326508B2 (en) Control apparatus for compression-ignition type engine
JP7077770B2 (en) Compression ignition engine controller
US11220972B2 (en) Control apparatus for compression-ignition type engine
JP7225593B2 (en) Compression ignition engine controller
JP6558410B2 (en) Engine signal processing device
JP6610632B2 (en) Compression ignition engine
EP3647573B1 (en) Engine control device, engine method of controlling engine, and computer program product
JP7088049B2 (en) Compression ignition engine controller
JP7287070B2 (en) CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
JP7225594B2 (en) Control device for compression ignition engine and method for determining temperature in cylinder
JP2020176576A (en) Control method and control device of internal combustion engine
EP3647572B1 (en) Engine control device, engine method of controlling engine, and computer program product
JP7238571B2 (en) Engine control method and engine control device
JP7200857B2 (en) Engine combustion control device
JP2020176594A (en) Control method and control device of engine

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190205

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20190221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190604

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190618

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190701

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6558411

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150