JP2019203431A - Method of designing control logic of compression ignition type engine - Google Patents

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Abstract

To provide a method of designing a control logic of a compression ignition type engine.SOLUTION: An engine 1 has a first mode in which an A/F is made lean, and after an ignition part ignites an air-fuel mixture in a combustion chamber, an unburned air-fuel mixture burns with self ignition, and a second mode in which a G/F is made lean and the A/F is made equal to or richer than a theoretical air-fuel ratio. A method of designing a control logic includes the steps of defining a geometric compression ratio ε, and determining a control logic defining a valve closing timing IVC of an intake valve. When the geometric compression ratio ε is 10≤ε<17, the IVC(deg. aBDC) is defined so as to satisfy 0.9949ε-41.736ε+401.16+C≤IVC≤-0.9949ε+41.736ε-361.16+C, in which C relates to a revolution speed NE(rpm) of the engine, and C=3.3×10NE-1.0×10NE+7.0×10NE.SELECTED DRAWING: Figure 21

Description

ここに開示する技術は、圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法に関する。   The technology disclosed herein relates to a method for designing control logic for a compression ignition engine.

火炎伝播を介さずに混合気が一気に燃焼する圧縮自己着火による燃焼は、燃焼期間が最小であるために、燃費効率を最大限に高めることが知られている。しかしながら、圧縮自己着火による燃焼は、自動車用エンジンにおいては、様々な課題を解決する必要がある。例えば、自動車用途では、運転状態及び環境条件が大きく変化するため、その中で安定して圧縮自己着火させることが大きな課題である。自動車用エンジンにおいて、圧縮自己着火による燃焼は未だ実用化されていない。この課題を解決するために、例えば特許文献1には、燃焼室温度が低く圧縮自己着火が起こり難いときに、点火プラグが点火を行うことが提案されている。圧縮上死点の直前に点火を行うことによって、点火プラグ回りの圧力が上昇し圧縮自己着火が促進される。   It is known that the combustion by the compression self-ignition in which the air-fuel mixture burns at a time without passing through the flame propagation has the minimum combustion period, and thus maximizes the fuel efficiency. However, combustion by compression self-ignition needs to solve various problems in automobile engines. For example, in an automobile application, since driving conditions and environmental conditions change greatly, it is a big problem to stably perform compression self-ignition. In automobile engines, combustion by compression self-ignition has not yet been put into practical use. In order to solve this problem, for example, Patent Document 1 proposes that the spark plug ignites when the combustion chamber temperature is low and compression self-ignition hardly occurs. By performing ignition immediately before the compression top dead center, the pressure around the spark plug rises and compression self-ignition is promoted.

特許第4082292号公報Japanese Patent No. 4082292

点火プラグの点火によって圧縮自己着火をアシストする特許文献1に記載の技術とは異なり、本願出願人は、SI(Spark Ignition)燃焼とCI(Compression Ignition)燃焼とを組み合わせたSPCCI(SPark Controlled Compression Ignition)燃焼を提案している。SI燃焼は、燃焼室の中の混合気に強制的に点火を行うことにより開始する火炎伝播を伴う燃焼である。CI燃焼は、燃焼室の中の混合気が圧縮自己着火することにより開始する燃焼である。SPCCI燃焼は、燃焼室の中の混合気に強制的に点火を行って、火炎伝播による燃焼を開始させると、SI燃焼の発熱及び火炎伝播による圧力上昇によって、燃焼室の中の未燃混合気が圧縮着火により燃焼する形態である。SPCCI燃焼は、CI燃焼を含んでいるため、「圧縮着火による燃焼」の一形態である。   Unlike the technique described in Patent Document 1 that assists compression self-ignition by ignition of a spark plug, the applicant of the present application is an SPCCI (SPark Controlled Compression Ignition) that combines SI (Spark Ignition) combustion and CI (Compression Ignition) combustion. ) Propose combustion. SI combustion is combustion with flame propagation that starts by forcibly igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber. CI combustion is combustion that starts when the air-fuel mixture in the combustion chamber undergoes compression self-ignition. In SPCCI combustion, when the air-fuel mixture in the combustion chamber is forcibly ignited and combustion by flame propagation is started, the unburned air-fuel mixture in the combustion chamber is generated due to the heat generated by SI combustion and the pressure increase due to flame propagation. Is a form that burns by compression ignition. SPCCI combustion is a form of “combustion by compression ignition” because it includes CI combustion.

CI燃焼は、筒内温度が、混合気の組成により定まる着火温度に到達したときに起こる。圧縮上死点付近で筒内温度が着火温度に到達してCI燃焼が起これば燃費効率を最大化することができる。筒内温度は、筒内圧力の上昇に応じて高くなる。SPCCI燃焼における筒内圧力は、圧縮行程でのピストンの圧縮仕事による圧力上昇と、SI燃焼の発熱から生じる圧力上昇との二つの圧力上昇の結果である。   CI combustion occurs when the in-cylinder temperature reaches an ignition temperature determined by the composition of the air-fuel mixture. If the in-cylinder temperature reaches the ignition temperature near the compression top dead center and CI combustion occurs, the fuel efficiency can be maximized. The in-cylinder temperature increases as the in-cylinder pressure increases. The in-cylinder pressure in the SPCCI combustion is a result of two pressure increases: a pressure increase due to the compression work of the piston in the compression stroke, and a pressure increase resulting from the heat generation of the SI combustion.

ここで、ピストンの圧縮仕事は有効圧縮比により定まる。有効圧縮比が低すぎるとピストンの圧縮仕事による圧力上昇が小さい。この場合、SPCCI燃焼における火炎伝播が進んでSI燃焼の発熱により生じる圧力上昇が相当高まらないと、筒内温度を着火温度まで高めることができない。結果、圧縮自己着火する混合気量が少なく、多くの混合気が火炎伝播で燃焼するので、燃焼期間が長く燃費効率が低下する。すなわち、SPCCI燃焼において安定してCI燃焼を起こして燃費効率を最大化するためには、有効圧縮比を、ある値以上に保つ必要がある。   Here, the compression work of the piston is determined by the effective compression ratio. If the effective compression ratio is too low, the pressure increase due to the compression work of the piston is small. In this case, the in-cylinder temperature cannot be increased to the ignition temperature unless the flame propagation in the SPCCI combustion progresses and the pressure increase caused by the heat generated by the SI combustion does not increase considerably. As a result, the amount of air-fuel mixture that undergoes compression self-ignition is small, and a large amount of air-fuel mixture is combusted by flame propagation, so the combustion period is long and fuel efficiency is reduced. That is, the effective compression ratio needs to be maintained at a certain value or more in order to stably cause CI combustion in SPCCI combustion and maximize fuel efficiency.

一方、外気温が高いなどの理由で圧縮開始時の筒内温度が高いことに起因して、圧縮上死点付近でCI燃焼が起こると、筒内圧力が過度に上昇し、燃焼騒音が過大になる。この場合、例えば点火時期を遅角させると、燃焼騒音を抑制することができる。しかし、点火時期を遅角させると、膨張行程においてピストンが相当下がった時点でCI燃焼が起こるため、燃費効率の低下を招く。SPCCI燃焼においてはSI燃焼の発熱から生じる圧力上昇を利用することができるため、燃焼騒音の抑制と燃費効率の向上とを両立させるためには、有効圧縮比を下げてピストンの圧縮仕事による圧力上昇を低下させることが有効である。こうすることで、燃費効率を低下させずに燃焼騒音を適切に保つことができる。   On the other hand, when CI combustion occurs near the compression top dead center due to the high in-cylinder temperature at the start of compression due to high outside air temperature, etc., the in-cylinder pressure rises excessively and combustion noise is excessive. become. In this case, for example, if the ignition timing is retarded, combustion noise can be suppressed. However, if the ignition timing is retarded, CI combustion occurs when the piston drops considerably during the expansion stroke, resulting in a reduction in fuel efficiency. In SPCCI combustion, the pressure increase resulting from the heat generated by SI combustion can be used. Therefore, in order to achieve both suppression of combustion noise and improvement in fuel efficiency, the pressure increase due to the compression work of the piston is reduced by reducing the effective compression ratio. It is effective to reduce. By doing so, the combustion noise can be appropriately maintained without deteriorating the fuel efficiency.

設計者が、SPCCI燃焼を行うエンジンを実用化するためには、エンジンの運転状態に対して、安定してCI燃焼が生じる最小の有効圧縮比を見極め、燃焼騒音が許容される限り有効圧縮比を高める一方で、燃焼騒音が過大にならないよう有効圧縮比を定めることが必要である。こうすることにより、設計者は、燃焼騒音を許容範囲内に保ちながら、SPCCI燃焼におけるCI燃焼の割合を最大とすることによって燃費効率を最大とするエンジンを実用化することができる。   In order for a designer to put an engine that performs SPCCI combustion into practical use, the minimum effective compression ratio that causes stable CI combustion is determined for the operating state of the engine, and the effective compression ratio is as long as combustion noise is allowed. However, it is necessary to determine an effective compression ratio so that combustion noise does not become excessive. By doing so, the designer can put into practical use an engine that maximizes fuel efficiency by maximizing the ratio of CI combustion in SPCCI combustion while keeping combustion noise within an allowable range.

しかしながら、SPCCI燃焼は新しい燃焼方式であるので、適切な有効圧縮比の範囲は、これまで誰も見出していない。   However, since SPCCI combustion is a new combustion method, no suitable effective compression ratio range has ever been found.

エンジンの有効圧縮比は、幾何学的圧縮比と吸気閉弁タイミングとにより定まる。実際にエンジンが運転するときには、吸気閉弁タイミングを変更するため、SPCCI燃焼を行うエンジンの制御ロジックを設計するときに、設計者は、吸気閉弁タイミングの範囲を定める必要がある。   The effective compression ratio of the engine is determined by the geometric compression ratio and the intake valve closing timing. When the engine actually operates, the intake valve closing timing is changed. Therefore, when designing the control logic of the engine that performs SPCCI combustion, the designer needs to determine the range of the intake valve closing timing.

幾何学的圧縮比は、高いほど最大筒内圧が高まるため、エンジン構成部品の強度を高める必要があり、重量増加、ひいては機械抵抗損失の増大につながる。一方、熱効率の面からは、幾何学的圧縮比から定まる膨張比が大きい方が好ましい。最大筒内圧は、幾何学的圧縮比が同じであっても、燃焼形態や行程容積に基づく熱勘定により変わるために、新しい燃焼方式であるSPCCI燃焼に最適な幾何学的圧縮比は、これまでのところ未知である。   The higher the geometric compression ratio, the higher the maximum in-cylinder pressure. Therefore, it is necessary to increase the strength of the engine component, which leads to an increase in weight and an increase in mechanical resistance loss. On the other hand, from the viewpoint of thermal efficiency, it is preferable that the expansion ratio determined from the geometric compression ratio is large. Since the maximum in-cylinder pressure varies depending on the heat balance based on the combustion mode and stroke volume even if the geometric compression ratio is the same, the optimum geometric compression ratio for the new combustion method SPCCI combustion However, it is unknown.

本件発明者らは、SPCCI燃焼について鋭意検討を重ねた結果、SPCCI燃焼が生じ得る幾何学的圧縮比の範囲において、適切な吸気閉弁タイミングの範囲を見出すことに成功した。本件発明者らは、この知見に基づき、圧縮着火式のエンジンの制御ロジックを設計する方法を発明するに至った。   As a result of intensive studies on SPCCI combustion, the present inventors have succeeded in finding an appropriate intake valve closing timing range within the range of the geometric compression ratio in which SPCCI combustion can occur. Based on this knowledge, the present inventors have invented a method for designing the control logic of a compression ignition type engine.

具体的に、ここに開示する技術は、圧縮着火式のエンジンの制御ロジックを設計する方法に係る。   Specifically, the technology disclosed herein relates to a method for designing control logic of a compression ignition type engine.

前記エンジンは、燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、吸気弁のバルブタイミングを変更する可変動弁機構と、前記燃焼室内の混合気に点火する点火部と、前記エンジンの運転状態に関係するパラメータを計測する計測部と、前記計測部の計測結果を受けて、前記エンジンの運転状態に対応する制御ロジックに従い演算を行うと共に、前記燃料噴射部、前記可変動弁機構、及び、前記点火部に信号を出力する制御部と、を備える。   The engine includes a fuel injection unit that injects fuel supplied into the combustion chamber, a variable valve mechanism that changes a valve timing of an intake valve, an ignition unit that ignites an air-fuel mixture in the combustion chamber, and an operating state of the engine A measurement unit that measures a parameter related to the above, a measurement result of the measurement unit, a calculation according to a control logic corresponding to the operating state of the engine, and the fuel injection unit, the variable valve mechanism, and A control unit that outputs a signal to the ignition unit.

前記エンジンは、前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の空気と前記燃料との重量比であるA/Fが理論空燃比よりもリーンになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第1モードと、前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の全ガスと前記燃料との重量比であるG/Fが理論空燃比よりもリーンでかつ前記A/Fが理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第2モードと、を有する。   In the engine, the control unit has the fuel injection unit and the variable valve mechanism so that an A / F, which is a weight ratio between the air in the combustion chamber and the fuel, becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. A first mode for outputting a signal to each, and outputting a signal to the ignition unit so that the unburned mixture burns by self-ignition after the ignition unit ignites the mixture in the combustion chamber; and the control unit However, G / F, which is the weight ratio of the total gas of the air-fuel mixture in the combustion chamber and the fuel, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the A / F is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio. A signal is output to each of the fuel injection unit and the variable valve mechanism, and a signal is sent to the ignition unit so that the unburned mixture is burned by self-ignition after the ignition unit ignites the mixture in the combustion chamber. The second mode to output Having.

前記制御ロジックを設計する方法は、前記エンジンの幾何学的圧縮比εを定めるステップと、前記吸気弁の閉弁タイミングIVCを定めた制御ロジックを決定するステップと、を備え、前記制御ロジックを設定するときに、前記幾何学的圧縮比εが10≦ε<17であれば、
0.9949ε−41.736ε+401.16+C≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16+C …(a)
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
但し、Cは、エンジンの回転数NE(rpm)に係る補正項であり、C=3.3×10−10NE−1.0×10−6NE+7.0×10−4NEである。
The method of designing the control logic includes the steps of determining a geometric compression ratio ε of the engine and determining control logic that determines a closing timing IVC of the intake valve, and setting the control logic When the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <17,
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 + C (a)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.
Here, C is a correction term relating to the engine speed NE (rpm), and is C = 3.3 × 10 −10 NE 3 −1.0 × 10 −6 NE 3 + 7.0 × 10 −4 NE.

点火部は、制御部からの信号を受けて、燃焼室内の混合気に点火をする。火炎伝播による燃焼が開始し、その後、未燃混合気が自己着火により燃焼することによって燃焼が完了する。つまり、このエンジンは、SPCCI燃焼を行う。   The ignition unit receives a signal from the control unit and ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber. Combustion by flame propagation starts, and then the unburned mixture is combusted by self-ignition to complete the combustion. That is, this engine performs SPCCI combustion.

前記エンジンは、第1モードであれば、混合気のA/Fを理論空燃比よりもリーンにする。混合気のA/Fをリーンにすることによって、エンジンの燃費性能が向上する。前記エンジンはまた、第2モードであれば、G/Fを理論空燃比よりもリーンでかつA/Fを理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにする。G/Fをリーンにすることによって、燃費性能が向上する。また、EGRガスを燃焼室内に導入することによって、SPCCI燃焼の燃焼安定性が高まる。   If the engine is in the first mode, the A / F of the air-fuel mixture is made leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. By making the A / F of the air-fuel mixture lean, the fuel efficiency of the engine is improved. In the second mode, the engine also makes G / F leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and makes A / F richer than the stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio. By making G / F lean, fuel efficiency is improved. Moreover, by introducing the EGR gas into the combustion chamber, the combustion stability of SPCCI combustion is increased.

エンジンの制御ロジックを設計する際に、設計者は先ず、エンジンの幾何学的圧縮比εを定める。幾何学的圧縮比εを10≦ε<17に定めると、設計者は、前記の式(a)を満足するように、吸気弁の閉弁タイミングIVCを定める。式(a)を満足するように閉弁タイミングを定めることによって、エンジンは、第1モード及び第2モードのそれぞれにおいて、燃焼室内の状態が異なる様々な条件下においても、燃焼騒音を許容範囲内に保ちながら、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼において安定したCI燃焼を行うことが可能になる。この制御ロジックに従って、SPCCI燃焼を行うエンジンを運転することにより、燃費効率が最大になる。   In designing the engine control logic, the designer first determines the engine's geometric compression ratio ε. When the geometric compression ratio ε is set to 10 ≦ ε <17, the designer determines the closing timing IVC of the intake valve so as to satisfy the above formula (a). By determining the valve closing timing so as to satisfy the expression (a), the engine can keep the combustion noise within an allowable range even under various conditions in which the state in the combustion chamber is different in each of the first mode and the second mode. It is possible to perform stable CI combustion in SPCCI combustion combining SI combustion and CI combustion. By operating an engine that performs SPCCI combustion according to this control logic, fuel efficiency is maximized.

SPCCI燃焼を行うエンジンの制御ロジックを設計する際に利用可能な、吸気弁の閉弁タイミングIVCを定めるための指標は、これまでのところなかった。設計者は、吸気弁の閉弁タイミングIVCを、様々なタイミングに変えながら、様々な条件下において実験等を繰り返し行うことによって、エンジンの運転状態に対応するIVCを定めなければならなかった。   So far, there has not been an index for determining the closing timing IVC of the intake valve that can be used when designing the control logic of an engine that performs SPCCI combustion. The designer had to determine the IVC corresponding to the operating state of the engine by repeatedly performing experiments and the like under various conditions while changing the closing timing IVC of the intake valve to various timings.

前記の設計方法は、適切なSPCCI燃焼を実現するための、エンジンの幾何学的圧縮比εと吸気弁の閉弁タイミングIVCとの関係を定めている。設計者は、当該関係を満足する範囲内で、吸気弁の閉弁タイミングIVCを定めれば、SPCCI燃焼を行うエンジンを実用化することができる。設計者は、SPCCI燃焼を行うエンジンを、極めて少ない工数で実用化することができる。   The above design method defines the relationship between the geometric compression ratio ε of the engine and the closing timing IVC of the intake valve in order to achieve appropriate SPCCI combustion. If the designer determines the valve closing timing IVC of the intake valve within a range that satisfies the relationship, the engine that performs SPCCI combustion can be put into practical use. The designer can put an engine that performs SPCCI combustion into practical use with very few man-hours.

前記制御ロジックを設定するときに、前記幾何学的圧縮比εが17≦ε≦30であれば、
−0.4288ε+31.518ε−379.88+C≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16+C …(b)
又は
0.9949ε−41.736ε+401.16+C≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+974.94+C …(c)
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
When setting the control logic, if the geometric compression ratio ε is 17 ≦ ε ≦ 30,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−379.88 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 + C (b)
Or
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 + C ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 974.94 + C (c)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

これにより、SPCCI燃焼を行うエンジンは、第1モード及び第2モードのそれぞれにおいて、燃費効率が最大になる。また、設計者は、少ない工数で、SPCCI燃焼を行うエンジンを実用化することができる。   Thereby, the engine that performs SPCCI combustion has the maximum fuel efficiency in each of the first mode and the second mode. Further, the designer can put an engine that performs SPCCI combustion into practical use with a small number of man-hours.

前記制御ロジックを設定するときに、前記燃料が低オクタン価燃料でありかつ、前記幾何学的圧縮比εが10≦ε<15.7であれば、
0.9949ε−39.149ε+348.59+C≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59+C …(d)
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
When setting the control logic, if the fuel is a low octane fuel and the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <15.7,
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 + C (d)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

これにより、低オクタン価燃料を用いるエンジンも、燃費効率が最大になる。また、設計者は、少ない工数で、SPCCI燃焼を行うエンジンを実用化することができる。   This maximizes fuel efficiency even for engines that use low octane fuel. Further, the designer can put an engine that performs SPCCI combustion into practical use with a small number of man-hours.

設計者は、幾何学的圧縮比εが10≦ε<15.7であるときに、式(a)及び式(d)の両方を満足するように吸気弁の閉弁タイミングIVCを定めると、高オクタン価燃料を用いるエンジン、及び、低オクタン価燃料を用いるエンジンの両方に適合する制御ロジックを設定することができる。燃料のオクタン価が仕向け地毎に異なっていても、設計者は、エンジンの制御ロジックを一括して設計することができ、設計工数が少なくなる。   When the designer determines the valve closing timing IVC of the intake valve so as to satisfy both the expressions (a) and (d) when the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <15.7, Control logic can be set that is compatible with both high octane fuel engines and low octane fuel engines. Even if the octane number of the fuel is different for each destination, the designer can design the engine control logic in a lump, and the design man-hour is reduced.

前記制御ロジックを設定するときに、前記燃料が低オクタン価燃料でありかつ、前記幾何学的圧縮比εが15.7≦ε≦30であれば、
−0.5603ε+34.859ε−377.22+C≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59+C …(e)
又は、
0.9949ε−39.149ε+348.59+C≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+862.01+C …(f)
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
When setting the control logic, if the fuel is a low octane fuel and the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε ≦ 30,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−377.22 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 + C (e)
Or
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 + C ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 862.01 + C (f)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

前記吸気弁の閉弁タイミングIVCは、前記エンジンの運転状態が変わると変化し、各々の運転状態に対し、前記の(a)〜(f)のいずれかの関係式を満足するよう、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める、としてもよい。   The closing timing IVC of the intake valve changes when the engine operating state changes, and the closing timing IVC of the intake valve is set so as to satisfy any one of the relational expressions (a) to (f). The valve timing IVC (deg. ABDC) may be determined.

こうすることで、エンジンは、様々な運転状態において、第1モード及び第2モードのそれぞれについて、燃焼騒音を抑制しながら、SPCCI燃焼を安定して行うことができる。   By doing so, the engine can stably perform SPCCI combustion while suppressing combustion noise in each of the first mode and the second mode in various operating states.

前記エンジンは、前記制御ロジックに従って、所定負荷以下の低負荷運転状態において運転する、としてもよい。   The engine may be operated in a low load operation state of a predetermined load or less according to the control logic.

一般的なCI燃焼は、エンジンの負荷が低いと着火性が低下してしまう。これに対し、SPCCI燃焼は、燃焼開始時はSI燃焼であり、SI燃焼による発熱を利用してCI燃焼が開始する。SPCCI燃焼は、エンジンの負荷が低くても着火性が低下しない。   In general CI combustion, the ignitability is reduced when the engine load is low. On the other hand, SPCCI combustion is SI combustion at the start of combustion, and CI combustion starts using heat generated by SI combustion. SPCCI combustion does not reduce ignitability even when the engine load is low.

前記エンジンは、前記制御ロジックに従って、最低負荷運転状態において運転する、としてもよい。つまり、エンジンは、最低負荷運転状態において、SPCCI燃焼を行ってもよい。   The engine may be operated in a minimum load operation state according to the control logic. That is, the engine may perform SPCCI combustion in the minimum load operation state.

前記制御部は、前記燃焼室の壁温が第1所定温度以上でかつ、吸気の温度が第2所定温度以上のときに、第1モードにし、前記燃焼室の壁温が前記第1所定温度未満でかつ、吸気の温度が前記第2所定温度未満のときに、第2モードにする、としてもよい。   The controller is in a first mode when the wall temperature of the combustion chamber is equal to or higher than a first predetermined temperature and the temperature of the intake air is equal to or higher than a second predetermined temperature, and the wall temperature of the combustion chamber is set to the first predetermined temperature. When the temperature of the intake air is lower than the second predetermined temperature, the second mode may be set.

SPCCI燃焼は、燃焼室内の混合気の一部がSI燃焼し、残りがCI燃焼をする。SPCCI燃焼は、燃焼室の壁温と、吸気の温度との両方の温度の影響を受ける。燃焼室の壁温及び吸気の温度それぞれの温度が高いと、第1モードにおいて、A/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気を、燃焼騒音を抑制しながら、安定してSPCCI燃焼させることができる。燃焼室の壁温及び吸気の温度それぞれの温度が低いときには、第2モードにおいて、燃焼室内に高温のEGRガスを導入することによって、燃焼室の温度を高くする。その結果、A/Fが理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチでかつ、G/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気を、燃焼騒音を抑制しながら、安定してSPCCI燃焼させることができる。   In SPCCI combustion, part of the air-fuel mixture in the combustion chamber undergoes SI combustion, and the rest undergoes CI combustion. SPCCI combustion is affected by both the wall temperature of the combustion chamber and the temperature of the intake air. When the wall temperature of the combustion chamber and the temperature of the intake air are high, in the first mode, the air-fuel mixture whose A / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is stably subjected to SPCCI combustion while suppressing combustion noise. Can do. When the wall temperature of the combustion chamber and the temperature of the intake air are low, the temperature of the combustion chamber is increased by introducing high-temperature EGR gas into the combustion chamber in the second mode. As a result, the A / F is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and the air-fuel mixture whose G / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio can be stably subjected to SPCCI combustion while suppressing combustion noise. it can.

前記エンジンは、前記燃焼室の中に排気ガスを導入するEGRシステムを備え、前記制御部は、前記燃焼室の中の混合気が燃焼するときに発生する全熱量に対し、火炎伝播により混合気が燃焼するときに発生する熱量の割合に関係する指標としての熱量比率が、前記エンジンの運転状態に対応して定めた目標熱量比率となるように、前記EGRシステム及び前記点火部に信号を出力する、としてもよい。   The engine is provided with an EGR system that introduces exhaust gas into the combustion chamber, and the control unit is configured to mix the mixture by flame propagation with respect to the total amount of heat generated when the mixture in the combustion chamber burns. A signal is output to the EGR system and the ignition unit so that the heat quantity ratio as an index related to the ratio of the heat quantity generated when the engine burns becomes a target heat quantity ratio determined in accordance with the operating state of the engine. You may do it.

SPCCI燃焼は、熱量比率が100%未満になる。圧縮着火による燃焼が発生せずに火炎伝播による燃焼のみで燃焼が完了する燃焼形態(つまり、SI燃焼)は、熱量比率が100%になる。   In SPCCI combustion, the heat ratio is less than 100%. A combustion mode in which combustion is completed only by combustion by flame propagation without generating combustion by compression ignition (that is, SI combustion) has a heat quantity ratio of 100%.

SPCCI燃焼において熱量比率を高くすると、SI燃焼の割合が高くなるから、燃焼騒音の抑制に有利になる。SPCCI燃焼において熱量比率を低くすると、CI燃焼の割合が高くなるから、燃費の向上に有利になる。熱量比率は、燃焼室内の温度、及び/又は、点火タイミングを変えることによって変化する。例えば、燃焼室内の温度が高いと、CI燃焼の開始タイミングが早くなるから、熱量比率は低くなる。また、点火タイミングを進角すると、SI燃焼の開始タイミングが早くなるから、熱量比率は高くなる。熱量比率がエンジンの運転状態に対応して定めた目標熱量比率となるように、制御部がEGRシステム及び点火部に信号を出力することにより、燃焼騒音の抑制と燃費性能の向上とが両立する。   When the heat quantity ratio is increased in SPCCI combustion, the SI combustion ratio is increased, which is advantageous for suppressing combustion noise. Lowering the heat quantity ratio in SPCCI combustion increases the CI combustion ratio, which is advantageous for improving fuel efficiency. The heat quantity ratio is changed by changing the temperature in the combustion chamber and / or the ignition timing. For example, when the temperature in the combustion chamber is high, the start timing of CI combustion is advanced, so the heat quantity ratio is low. Further, when the ignition timing is advanced, the SI combustion start timing is advanced, so that the heat quantity ratio is increased. The control unit outputs a signal to the EGR system and the ignition unit so that the heat amount ratio becomes a target heat amount ratio determined in accordance with the operating state of the engine, thereby reducing both combustion noise and improving fuel efficiency. .

前記制御部は、前記エンジンの負荷が高いときには、低いときよりも、前記熱量比率が高くなるよう、前記EGRシステム又は前記点火部に信号を出力する、としてもよい。   The control unit may output a signal to the EGR system or the ignition unit so that the heat ratio is higher when the load of the engine is high than when it is low.

エンジンの負荷が高くなると、燃焼室内に供給する燃料量が増えて燃焼室内の温度が高くなる。エンジンの負荷が高いときに、SPCCI燃焼の熱量比率を高くすることによって、燃焼騒音を抑制することができる。   As the engine load increases, the amount of fuel supplied into the combustion chamber increases and the temperature in the combustion chamber increases. When the engine load is high, combustion noise can be suppressed by increasing the heat quantity ratio of SPCCI combustion.

以上説明したように、前記の圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法によると、燃費効率が最大になるSPCCI燃焼を実現する制御ロジックを設計することができる。   As described above, according to the method for designing the control logic of the compression ignition engine, it is possible to design the control logic that realizes the SPCCI combustion that maximizes the fuel efficiency.

図1は、エンジンの構成を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an engine. 図2は、燃焼室の構成を例示する図であり、上図は燃焼室の平面視相当図、下図はII−II線断面図である。FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the combustion chamber. The upper diagram is a plan view equivalent view of the combustion chamber, and the lower diagram is a sectional view taken along the line II-II. 図3は、燃焼室及び吸気系の構成を例示する平面図である。FIG. 3 is a plan view illustrating the configuration of the combustion chamber and the intake system. 図4は、エンジンの制御装置の構成を例示するブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the engine control apparatus. 図5は、SPCCI燃焼の波形を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a waveform of SPCCI combustion. 図6は、エンジンのマップを例示する図であり、上図は温間時のマップ、中図は半暖機時のマップ、下図は冷間時のマップである。FIG. 6 is a diagram illustrating a map of the engine. The upper diagram is a map during warm, the middle diagram is a map during semi-warm-up, and the lower diagram is a map during cold. 図7は、温間時のマップの詳細を例示する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating details of a map during warm weather. 図8は、図7のマップの各運転領域における燃料噴射時期及び点火時期と、燃焼波形とを例示する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating fuel injection timing and ignition timing and combustion waveforms in each operation region of the map of FIG. 図9は、エンジンのマップのレイヤ構造を説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a layer structure of an engine map. 図10は、マップのレイヤ選択に係る制御プロセスを例示するフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart illustrating a control process related to map layer selection. 図11の上図は、レイヤ2におけるエンジン負荷と吸気弁の開弁タイミングとの関係、下図は、レイヤ2におけるエンジン回転数と吸気弁の開弁タイミングとの関係を例示する図である。The upper diagram of FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the engine load and intake valve opening timing in layer 2, and the lower diagram is a diagram illustrating the relationship between the engine speed and the intake valve opening timing in layer 2. 図12の上図は、レイヤ3におけるエンジン負荷と吸気弁の開弁タイミングとの関係、中図は、レイヤ3におけるエンジン負荷と排気弁の閉弁タイミングとの関係、下図は、レイヤ3におけるエンジン負荷と吸気弁及び排気弁のオーバーラップ期間との関係を例示する図である。The upper diagram of FIG. 12 shows the relationship between the engine load in layer 3 and the opening timing of the intake valve, the middle diagram shows the relationship between the engine load in layer 3 and the closing timing of the exhaust valve, and the lower diagram shows the engine in layer 3 It is a figure which illustrates the relationship between load and the overlap period of an intake valve and an exhaust valve. 図13は、ECUが実行するエンジンの運転制御のプロセスを例示するフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of an engine operation control process executed by the ECU. 図14は、エンジンの負荷の高低と目標SI率の高低との関係を説明する図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between the engine load level and the target SI rate level. 図15は、レイヤ2においてEGR率に対するSPCCI燃焼の成立範囲を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating the establishment range of SPCCI combustion with respect to the EGR rate in the layer 2. 図16は、レイヤ2においてSPCCI燃焼が可能な幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係を定めるために利用するマトリックスイメージの一例である。FIG. 16 is an example of a matrix image used to determine the relationship between the geometric compression ratio at which SPCCI combustion is possible in layer 2 and the closing timing of the intake valve. 図17の上図は、高オクタン価燃料を用いるときの、レイヤ2においてSPCCI燃焼が可能な幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係であり、下図は、低オクタン価燃料を用いるときの、レイヤ2においてSPCCI燃焼が可能な幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係である。The upper diagram of FIG. 17 shows the relationship between the geometric compression ratio at which SPCCI combustion is possible in Layer 2 and the closing timing of the intake valve when using a high octane fuel, and the lower diagram is when using a low octane fuel. This is the relationship between the geometric compression ratio at which SPCCI combustion is possible in layer 2 and the closing timing of the intake valve. 図18は、レイヤ3においてG/Fに対しSPCCI燃焼が安定する範囲を示す図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a range in which SPCCI combustion is stable with respect to G / F in layer 3. 図19は、レイヤ3においてSPCCI燃焼が可能な幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係を定めるために利用するマトリックスイメージの一例である。FIG. 19 is an example of a matrix image used to determine the relationship between the geometric compression ratio at which SPCCI combustion is possible in layer 3 and the closing timing of the intake valve. 図20の上図は、高オクタン価燃料を用いるときの、レイヤ3においてSSPCCI燃焼が可能な幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係であり、下図は、低オクタン価燃料を用いるときの、レイヤ3においてSPCCI燃焼が可能な幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係である。The upper diagram of FIG. 20 shows the relationship between the geometric compression ratio at which SSPCCI combustion is possible in the layer 3 and the closing timing of the intake valve when the high octane fuel is used, and the lower diagram is when the low octane fuel is used. This is the relationship between the geometric compression ratio at which SPCCI combustion is possible in layer 3 and the closing timing of the intake valve. 図21の上図は、高オクタン価燃料を用いるときの、レイヤ2及びレイヤ3においてSPCCI燃焼が可能な幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係であり、下図は、低オクタン価燃料を用いるときの、レイヤ2及びレイヤ3においてSPCCI燃焼が可能な幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係である。The upper diagram of FIG. 21 shows the relationship between the geometric compression ratio at which SPCCI combustion is possible in layer 2 and layer 3 and the closing timing of the intake valve when using a high octane fuel, and the lower diagram shows the low octane fuel Is the relationship between the geometric compression ratio at which SPCCI combustion is possible in layer 2 and layer 3 and the closing timing of the intake valve. 図22は、圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法の手順を例示するフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart illustrating a procedure of a method for designing a control logic of a compression ignition engine.

以下、圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法に関する実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明は、エンジン、及び、制御ロジックの設計方法の一例である。   Hereinafter, an embodiment relating to a method for designing control logic of a compression ignition engine will be described in detail with reference to the drawings. The following description is an example of an engine and control logic design method.

図1は、圧縮着火式のエンジンの構成を例示する図である。図2は、エンジンの燃焼室の構成を例示する図である。図3は、燃焼室及び吸気系の構成を例示する図である。尚、図1における吸気側は紙面左側であり、排気側は紙面右側である。図2及び図3における吸気側は紙面右側であり、排気側は紙面左側である。図4は、エンジンの制御装置の構成を例示するブロック図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a compression ignition type engine. FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the combustion chamber of the engine. FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the combustion chamber and the intake system. In FIG. 1, the intake side is the left side of the drawing, and the exhaust side is the right side of the drawing. 2 and 3, the intake side is the right side of the drawing, and the exhaust side is the left side of the drawing. FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the engine control apparatus.

エンジン1は、燃焼室17が吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返すことにより運転する4ストロークエンジンである。エンジン1は、四輪の自動車に搭載されている。エンジン1が運転することによって、自動車は走行する。エンジン1の燃料は、この構成例においてはガソリンである。燃料は、少なくともガソリンを含む液体燃料であればよい。燃料は、例えばバイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。   The engine 1 is a four-stroke engine that operates when the combustion chamber 17 repeats an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. The engine 1 is mounted on a four-wheeled vehicle. The vehicle travels when the engine 1 is driven. The fuel of the engine 1 is gasoline in this configuration example. The fuel may be a liquid fuel containing at least gasoline. The fuel may be gasoline containing bioethanol, for example.

(エンジンの構成)
エンジン1は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えている。シリンダブロック12の内部に複数のシリンダ11が形成されている。図1及び図2では、一つのシリンダ11のみを示す。エンジン1は、多気筒エンジンである。
(Engine configuration)
The engine 1 includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13 placed on the cylinder block 12. A plurality of cylinders 11 are formed inside the cylinder block 12. 1 and 2, only one cylinder 11 is shown. The engine 1 is a multi-cylinder engine.

各シリンダ11内には、ピストン3が摺動自在に内挿されている。ピストン3は、コネクティングロッド14を介してクランクシャフト15に連結されている。ピストン3は、シリンダ11及びシリンダヘッド13と共に燃焼室17を区画する。尚、「燃焼室」は広義で用いる場合がある。つまり、「燃焼室」は、ピストン3の位置に関わらず、ピストン3、シリンダ11及びシリンダヘッド13によって形成される空間を意味する場合がある。   A piston 3 is slidably inserted in each cylinder 11. The piston 3 is connected to the crankshaft 15 via a connecting rod 14. The piston 3 defines a combustion chamber 17 together with the cylinder 11 and the cylinder head 13. The “combustion chamber” may be used in a broad sense. That is, the “combustion chamber” may mean a space formed by the piston 3, the cylinder 11, and the cylinder head 13 regardless of the position of the piston 3.

シリンダヘッド13の下面、つまり、燃焼室17の天井面は、図2の下図に示すように、傾斜面1311と、傾斜面1312とによって構成されている。傾斜面1311は、吸気側から、後述するインジェクタ6の噴射軸心X2に向かって上り勾配となっている。傾斜面1312は、排気側から噴射軸心X2に向かって上り勾配となっている。燃焼室17の天井面は、いわゆるペントルーフ形状である。   The lower surface of the cylinder head 13, that is, the ceiling surface of the combustion chamber 17 is composed of an inclined surface 1311 and an inclined surface 1312 as shown in the lower diagram of FIG. 2. The inclined surface 1311 has an upward slope from the intake side toward an injection axis X2 of an injector 6 described later. The inclined surface 1312 has an upward slope from the exhaust side toward the injection axis X2. The ceiling surface of the combustion chamber 17 has a so-called pent roof shape.

ピストン3の上面は燃焼室17の天井面に向かって隆起している。ピストン3の上面には、キャビティ31が形成されている。キャビティ31は、ピストン3の上面から凹陥している。キャビティ31は、この構成例では、浅皿形状を有している。キャビティ31の中心は、シリンダ11の中心軸X1よりも排気側にずれている。   The upper surface of the piston 3 is raised toward the ceiling surface of the combustion chamber 17. A cavity 31 is formed on the upper surface of the piston 3. The cavity 31 is recessed from the upper surface of the piston 3. In this configuration example, the cavity 31 has a shallow dish shape. The center of the cavity 31 is shifted to the exhaust side from the center axis X1 of the cylinder 11.

エンジン1の幾何学的圧縮比は、10以上30以下に設定されている。後述するようにエンジン1は、一部の運転領域において、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼を行う。SPCCI燃焼は、SI燃焼による発熱と圧力上昇とを利用して、CI燃焼をコントロールする。エンジン1は、圧縮着火式エンジンである。しかし、このエンジン1は、ピストン3が圧縮上死点に至った時の燃焼室17の温度(つまり、圧縮端温度)を高くする必要がない。エンジン1は、幾何学的圧縮比を、比較的低く設定することが可能である。幾何学的圧縮比を低くすると、冷却損失の低減、及び、機械損失の低減に有利になる。エンジン1の幾何学的圧縮比は、レギュラー仕様(燃料のオクタン価が91程度の低オクタン価燃料)においては、14〜17とし、ハイオク仕様(燃料のオクタン価が96程度の高オクタン価燃料)においては、15〜18としてもよい。   The geometric compression ratio of the engine 1 is set to 10 or more and 30 or less. As will be described later, the engine 1 performs SPCCI combustion combining SI combustion and CI combustion in a part of the operation region. SPCCI combustion uses the heat generated by SI combustion and the pressure rise to control CI combustion. The engine 1 is a compression ignition engine. However, the engine 1 does not need to increase the temperature of the combustion chamber 17 (that is, the compression end temperature) when the piston 3 reaches the compression top dead center. The engine 1 can set the geometric compression ratio relatively low. Lowering the geometric compression ratio is advantageous for reducing cooling loss and mechanical loss. The geometric compression ratio of the engine 1 is 14 to 17 in the regular specification (low octane fuel having a fuel octane number of about 91), and 15 in the high-octane specification (high octane fuel having a fuel octane number of about 96). It is good also as ~ 18.

シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、吸気ポート18が形成されている。吸気ポート18は、図3に示すように、第1吸気ポート181及び第2吸気ポート182を有している。吸気ポート18は、燃焼室17に連通している。吸気ポート18は、詳細な図示は省略するが、いわゆるタンブルポートである。つまり、吸気ポート18は、燃焼室17の中にタンブル流が形成されるような形状を有している。   An intake port 18 is formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11. The intake port 18 has a first intake port 181 and a second intake port 182 as shown in FIG. The intake port 18 communicates with the combustion chamber 17. Although not shown in detail, the intake port 18 is a so-called tumble port. That is, the intake port 18 has such a shape that a tumble flow is formed in the combustion chamber 17.

吸気ポート18には、吸気弁21が配設されている。吸気弁21は、燃焼室17と吸気ポート18との間を開閉する。吸気弁21は動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。動弁機構は、バルブタイミング及び/又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構とすればよい。この構成例では、図4に示すように、可変動弁機構は、吸気電動S−VT(Sequential-Valve Timing)23を有している。吸気電動S−VT23は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。吸気弁21の開弁タイミング及び閉弁タイミングは、連続的に変化する。尚、吸気動弁機構は、電動S−VTに代えて、油圧式のS−VTを有していてもよい。   An intake valve 21 is disposed in the intake port 18. The intake valve 21 opens and closes between the combustion chamber 17 and the intake port 18. The intake valve 21 is opened and closed at a predetermined timing by a valve operating mechanism. The valve mechanism may be a variable valve mechanism that varies valve timing and / or valve lift. In this configuration example, as shown in FIG. 4, the variable valve mechanism has an intake electric S-VT (Sequential-Valve Timing) 23. The intake motorized S-VT 23 continuously changes the rotation phase of the intake camshaft within a predetermined angle range. The opening timing and closing timing of the intake valve 21 change continuously. The intake valve mechanism may have a hydraulic S-VT instead of the electric S-VT.

シリンダヘッド13にはまた、シリンダ11毎に、排気ポート19が形成されている。排気ポート19も、図3に示すように、第1排気ポート191及び第2排気ポート192を有している。排気ポート19は、燃焼室17に連通している。   The cylinder head 13 is also provided with an exhaust port 19 for each cylinder 11. The exhaust port 19 also has a first exhaust port 191 and a second exhaust port 192, as shown in FIG. The exhaust port 19 communicates with the combustion chamber 17.

排気ポート19には、排気弁22が配設されている。排気弁22は、燃焼室17と排気ポート19との間を開閉する。排気弁22は動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。この動弁機構は、バルブタイミング及び/又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構とすればよい。この構成例では、図4に示すように、可変動弁機構は、排気電動S−VT24を有している。排気電動S−VT24は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。排気弁22の開弁タイミング及び閉弁タイミングは、連続的に変化する。尚、排気動弁機構は、電動S−VTに代えて、油圧式のS−VTを有していてもよい。   An exhaust valve 22 is disposed in the exhaust port 19. The exhaust valve 22 opens and closes between the combustion chamber 17 and the exhaust port 19. The exhaust valve 22 is opened and closed at a predetermined timing by a valve mechanism. This valve mechanism may be a variable valve mechanism that makes the valve timing and / or valve lift variable. In this configuration example, as shown in FIG. 4, the variable valve mechanism has an exhaust electric S-VT 24. The exhaust electric S-VT 24 continuously changes the rotational phase of the exhaust camshaft within a predetermined angle range. The opening timing and closing timing of the exhaust valve 22 change continuously. The exhaust valve mechanism may have a hydraulic S-VT instead of the electric S-VT.

吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24は、吸気弁21と排気弁22との両方が開弁するオーバーラップ期間の長さを調節する。オーバーラップ期間の長さを長くすると、燃焼室17の中の残留ガスを掃気することができる。また、オーバーラップ期間の長さを調節することによって、内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスを燃焼室17の中に導入することができる。内部EGRシステムは、吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24によって構成されている。尚、内部EGRシステムは、S−VTによって構成されるとは限らない。   The intake motor S-VT 23 and the exhaust motor S-VT 24 adjust the length of the overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are opened. When the length of the overlap period is increased, the residual gas in the combustion chamber 17 can be scavenged. Further, an internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas can be introduced into the combustion chamber 17 by adjusting the length of the overlap period. The internal EGR system is composed of an intake electric S-VT 23 and an exhaust electric S-VT 24. Note that the internal EGR system is not necessarily configured by S-VT.

シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、インジェクタ6が取り付けられている。インジェクタ6は、燃焼室17の中に燃料を直接噴射する。インジェクタ6は、燃料噴射部の一例である。インジェクタ6は、傾斜面1311と傾斜面1312とが交差するペントルーフの谷部に配設されている。図2に示すように、インジェクタ6の噴射軸心X2は、シリンダ11の中心軸X1よりも排気側に位置している。インジェクタ6の噴射軸心X2は、中心軸X1に平行である。インジェクタ6の噴射軸心X2とキャビティ31の中心とは一致している。インジェクタ6は、キャビティ31に対向している。尚、インジェクタ6の噴射軸心X2は、シリンダ11の中心軸X1と一致していてもよい。その構成の場合に、インジェクタ6の噴射軸心X2と、キャビティ31の中心とは一致していてもよい。   An injector 6 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11. The injector 6 directly injects fuel into the combustion chamber 17. The injector 6 is an example of a fuel injection unit. The injector 6 is disposed in a valley portion of the pent roof where the inclined surface 1311 and the inclined surface 1312 intersect. As shown in FIG. 2, the injection axis X <b> 2 of the injector 6 is located on the exhaust side with respect to the center axis X <b> 1 of the cylinder 11. The injection axis X2 of the injector 6 is parallel to the central axis X1. The injection axis X2 of the injector 6 coincides with the center of the cavity 31. The injector 6 faces the cavity 31. The injection axis X2 of the injector 6 may coincide with the center axis X1 of the cylinder 11. In the case of the configuration, the injection axis X2 of the injector 6 and the center of the cavity 31 may coincide.

インジェクタ6は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁によって構成されている。インジェクタ6は、図2に二点鎖線で示すように、燃料噴霧が、燃焼室17の中央から放射状に広がるように燃料を噴射する。インジェクタ6は、本構成例においては、十個の噴孔を有しており、噴孔は、周方向に等角度に配置されている。   Although not shown in detail, the injector 6 is constituted by a multi-injection type fuel injection valve having a plurality of injection holes. The injector 6 injects the fuel so that the fuel spray spreads radially from the center of the combustion chamber 17 as indicated by a two-dot chain line in FIG. In the present configuration example, the injector 6 has ten nozzle holes, and the nozzle holes are arranged at equal angles in the circumferential direction.

インジェクタ6には、燃料供給システム61が接続されている。燃料供給システム61は、燃料を貯留するよう構成された燃料タンク63と、燃料タンク63とインジェクタ6とを互いに連結する燃料供給路62とを備えている。燃料供給路62には、燃料ポンプ65とコモンレール64とが介設している。燃料ポンプ65は、コモンレール64に燃料を圧送する。燃料ポンプ65は、この構成例においては、クランクシャフト15によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール64は、燃料ポンプ65から圧送された燃料を、高い燃料圧力で蓄える。インジェクタ6が開弁すると、コモンレール64に蓄えられていた燃料が、インジェクタ6の噴口から燃焼室17の中に噴射される。燃料供給システム61は、30MPa以上の高い圧力の燃料を、インジェクタ6に供給することが可能である。インジェクタ6に供給する燃料の圧力は、エンジン1の運転状態に応じて変更してもよい。尚、燃料供給システム61の構成は、前記の構成に限定されない。   A fuel supply system 61 is connected to the injector 6. The fuel supply system 61 includes a fuel tank 63 configured to store fuel, and a fuel supply path 62 that connects the fuel tank 63 and the injector 6 to each other. A fuel pump 65 and a common rail 64 are interposed in the fuel supply path 62. The fuel pump 65 pumps fuel to the common rail 64. In this configuration example, the fuel pump 65 is a plunger-type pump driven by the crankshaft 15. The common rail 64 stores the fuel pumped from the fuel pump 65 at a high fuel pressure. When the injector 6 is opened, the fuel stored in the common rail 64 is injected into the combustion chamber 17 from the injection port of the injector 6. The fuel supply system 61 can supply high pressure fuel of 30 MPa or more to the injector 6. The pressure of the fuel supplied to the injector 6 may be changed according to the operating state of the engine 1. The configuration of the fuel supply system 61 is not limited to the above configuration.

シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、点火プラグ25が取り付けられている。点火プラグ25は、燃焼室17の中の混合気に強制的に点火をする。点火プラグ25は、この構成例では、シリンダ11の中心軸X1よりも吸気側に配設されている。点火プラグ25は、2つの吸気ポート18の間に位置している。点火プラグ25は、上方から下方に向かって、燃焼室17の中央に近づく方向に傾いて、シリンダヘッド13に取り付けられている。点火プラグ25の電極は、図2に示すように、燃焼室17の中に臨んでかつ、燃焼室17の天井面の付近に位置している。尚、点火プラグ25を、シリンダ11の中心軸X1よりも排気側に配置してもよい。また、点火プラグ25をシリンダ11の中心軸X1上に配置してもよい。   A spark plug 25 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11. The spark plug 25 forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17. In this configuration example, the spark plug 25 is disposed closer to the intake side than the center axis X1 of the cylinder 11. The spark plug 25 is located between the two intake ports 18. The spark plug 25 is attached to the cylinder head 13 so as to be inclined from the top to the bottom toward the center of the combustion chamber 17. As shown in FIG. 2, the electrode of the spark plug 25 faces the combustion chamber 17 and is located near the ceiling surface of the combustion chamber 17. The spark plug 25 may be disposed on the exhaust side of the center axis X1 of the cylinder 11. Further, the spark plug 25 may be disposed on the central axis X1 of the cylinder 11.

エンジン1の一側面には吸気通路40が接続されている。吸気通路40は、各シリンダ11の吸気ポート18に連通している。燃焼室17に導入するガスは、吸気通路40を流れる。吸気通路40の上流端部には、エアクリーナー41が配設されている。エアクリーナー41は、新気を濾過する。吸気通路40の下流端近傍には、サージタンク42が配設されている。サージタンク42よりも下流の吸気通路40は、シリンダ11毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の下流端が、各シリンダ11の吸気ポート18に接続されている。   An intake passage 40 is connected to one side of the engine 1. The intake passage 40 communicates with the intake port 18 of each cylinder 11. The gas introduced into the combustion chamber 17 flows through the intake passage 40. An air cleaner 41 is disposed at the upstream end of the intake passage 40. The air cleaner 41 filters fresh air. A surge tank 42 is disposed near the downstream end of the intake passage 40. The intake passage 40 downstream of the surge tank 42 constitutes an independent passage that branches for each cylinder 11. The downstream end of the independent passage is connected to the intake port 18 of each cylinder 11.

吸気通路40におけるエアクリーナー41とサージタンク42との間には、スロットル弁43が配設されている。スロットル弁43は、弁の開度を調節することによって、燃焼室17の中への新気の導入量を調節する。   A throttle valve 43 is disposed between the air cleaner 41 and the surge tank 42 in the intake passage 40. The throttle valve 43 adjusts the amount of fresh air introduced into the combustion chamber 17 by adjusting the opening of the valve.

吸気通路40にはまた、スロットル弁43の下流に、過給機44が配設されている。過給機44は、燃焼室17に導入するガスを過給する。この構成例において、過給機44は、エンジン1によって駆動される機械式の過給機である。機械式の過給機44は、ルーツ式、リショルム式、ベーン式、又は遠心式であってもよい。   A supercharger 44 is also arranged in the intake passage 40 downstream of the throttle valve 43. The supercharger 44 supercharges the gas introduced into the combustion chamber 17. In this configuration example, the supercharger 44 is a mechanical supercharger driven by the engine 1. The mechanical supercharger 44 may be a Roots type, a Rishorum type, a vane type, or a centrifugal type.

過給機44とエンジン1との間には、電磁クラッチ45が介設している。電磁クラッチ45は、過給機44とエンジン1との間で、エンジン1から過給機44へ駆動力を伝達したり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述するように、ECU10が電磁クラッチ45の遮断及び接続を切り替えることによって、過給機44はオンとオフとが切り替わる。   An electromagnetic clutch 45 is interposed between the supercharger 44 and the engine 1. The electromagnetic clutch 45 transmits a driving force from the engine 1 to the supercharger 44 between the supercharger 44 and the engine 1 or interrupts the transmission of the driving force. As will be described later, when the ECU 10 switches between disconnection and connection of the electromagnetic clutch 45, the supercharger 44 is switched between on and off.

吸気通路40における過給機44の下流には、インタークーラー46が配設されている。インタークーラー46は、過給機44において圧縮されたガスを冷却する。インタークーラー46は、例えば水冷式又は油冷式に構成してもよい。   An intercooler 46 is disposed downstream of the supercharger 44 in the intake passage 40. The intercooler 46 cools the gas compressed in the supercharger 44. The intercooler 46 may be configured to be, for example, a water cooling type or an oil cooling type.

吸気通路40には、バイパス通路47が接続されている。バイパス通路47は、過給機44及びインタークーラー46をバイパスするよう、吸気通路40における過給機44の上流部とインタークーラー46の下流部とを互いに接続する。バイパス通路47には、エアバイパス弁48が配設されている。エアバイパス弁48は、バイパス通路47を流れるガスの流量を調節する。   A bypass passage 47 is connected to the intake passage 40. The bypass passage 47 connects the upstream portion of the supercharger 44 and the downstream portion of the intercooler 46 in the intake passage 40 so as to bypass the supercharger 44 and the intercooler 46. An air bypass valve 48 is disposed in the bypass passage 47. The air bypass valve 48 adjusts the flow rate of the gas flowing through the bypass passage 47.

ECU10は、過給機44をオフにしたとき(つまり、電磁クラッチ45を遮断したとき)に、エアバイパス弁48を全開にする。吸気通路40を流れるガスは、過給機44をバイパスして、エンジン1の燃焼室17に導入される。エンジン1は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。   The ECU 10 fully opens the air bypass valve 48 when the supercharger 44 is turned off (that is, when the electromagnetic clutch 45 is disconnected). The gas flowing through the intake passage 40 bypasses the supercharger 44 and is introduced into the combustion chamber 17 of the engine 1. The engine 1 is operated in a non-supercharged state, that is, in a natural intake state.

過給機44をオンにすると、エンジン1は過給状態で運転する。ECU10は、過給機44をオンにしたとき(つまり、電磁クラッチ45を接続したとき)に、エアバイパス弁48の開度を調節する。過給機44を通過したガスの一部は、バイパス通路47を通って過給機44の上流に逆流する。ECU10がエアバイパス弁48の開度を調節すると、燃焼室17に導入するガスの過給圧が変わる。尚、過給時とは、サージタンク42内の圧力が大気圧を超える時をいい、非過給時とは、サージタンク42内の圧力が大気圧以下になる時をいう、と定義してもよい。   When the supercharger 44 is turned on, the engine 1 operates in a supercharged state. The ECU 10 adjusts the opening degree of the air bypass valve 48 when the supercharger 44 is turned on (that is, when the electromagnetic clutch 45 is connected). A part of the gas that has passed through the supercharger 44 flows back upstream of the supercharger 44 through the bypass passage 47. When the ECU 10 adjusts the opening degree of the air bypass valve 48, the supercharging pressure of the gas introduced into the combustion chamber 17 changes. The supercharging is defined as the time when the pressure in the surge tank 42 exceeds atmospheric pressure, and the non-supercharging is defined as the time when the pressure in the surge tank 42 is lower than atmospheric pressure. Also good.

この構成例においては、過給機44とバイパス通路47とエアバイパス弁48とによって、過給システム49が構成されている。   In this configuration example, the supercharger 44, the bypass passage 47, and the air bypass valve 48 constitute a supercharging system 49.

エンジン1は、燃焼室17内にスワール流を発生させるスワール発生部を有している。スワール発生部は、図3に示すように、吸気通路40に取り付けられたスワールコントロール弁56を有している。スワールコントロール弁56は、第1吸気ポート181につながるプライマリ通路401と、第2吸気ポート182につながるセカンダリ通路402との内の、セカンダリ通路402に配設されている。スワールコントロール弁56は、セカンダリ通路402の断面を絞ることができる開度調節弁である。スワールコントロール弁56の開度が小さいと、第1吸気ポート181から燃焼室17に流入する吸気流量が相対的に多くかつ、第2吸気ポート182から燃焼室17に流入する吸気流量が相対的に少ないから、燃焼室17内のスワール流が強くなる。スワールコントロール弁56の開度が大きいと、第1吸気ポート181及び第2吸気ポート182のそれぞれから燃焼室17に流入する吸気流量が、略均等になるから、燃焼室17内のスワール流が弱くなる。スワールコントロール弁56を全開にすると、スワール流が発生しない。尚、スワール流は、白抜きの矢印で示すように、図3における反時計回り方向に周回する(図2の白抜きの矢印も参照)。   The engine 1 has a swirl generator that generates a swirl flow in the combustion chamber 17. As shown in FIG. 3, the swirl generator has a swirl control valve 56 attached to the intake passage 40. The swirl control valve 56 is disposed in the secondary passage 402 of the primary passage 401 connected to the first intake port 181 and the secondary passage 402 connected to the second intake port 182. The swirl control valve 56 is an opening degree adjustment valve that can narrow the cross section of the secondary passage 402. When the opening of the swirl control valve 56 is small, the intake flow rate flowing into the combustion chamber 17 from the first intake port 181 is relatively large, and the intake flow rate flowing into the combustion chamber 17 from the second intake port 182 is relatively large. Since there are few, the swirl flow in the combustion chamber 17 becomes strong. When the opening of the swirl control valve 56 is large, the intake flow rate flowing into the combustion chamber 17 from each of the first intake port 181 and the second intake port 182 becomes substantially uniform, so the swirl flow in the combustion chamber 17 is weak. Become. When the swirl control valve 56 is fully opened, no swirl flow is generated. The swirl flow circulates in the counterclockwise direction in FIG. 3 as indicated by the white arrow (see also the white arrow in FIG. 2).

エンジン1の他側面には、排気通路50が接続されている。排気通路50は、各シリンダ11の排気ポート19に連通している。排気通路50は、燃焼室17から排出された排気ガスが流れる通路である。排気通路50の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ11毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の上流端が、各シリンダ11の排気ポート19に接続されている。   An exhaust passage 50 is connected to the other side of the engine 1. The exhaust passage 50 communicates with the exhaust port 19 of each cylinder 11. The exhaust passage 50 is a passage through which exhaust gas discharged from the combustion chamber 17 flows. Although the detailed illustration is omitted, the upstream portion of the exhaust passage 50 constitutes an independent passage branched for each cylinder 11. The upstream end of the independent passage is connected to the exhaust port 19 of each cylinder 11.

排気通路50には、複数の触媒コンバーターを有する排気ガス浄化システムが配設されている。上流の触媒コンバーターは、図示は省略するが、エンジンルーム内に配設されている。上流の触媒コンバーターは、三元触媒511と、GPF(Gasoline Particulate Filter)512とを有している。下流の触媒コンバーターは、エンジンルーム外に配設されている。下流の触媒コンバーターは、三元触媒513を有している。尚、排気ガス浄化システムは、図例の構成に限定されるものではない。例えば、GPFは省略してもよい。また、触媒コンバーターは、三元触媒を有するものに限定されない。さらに、三元触媒及びGPFの並び順は、適宜変更してもよい。   An exhaust gas purification system having a plurality of catalytic converters is disposed in the exhaust passage 50. Although not shown, the upstream catalytic converter is disposed in the engine room. The upstream catalytic converter includes a three-way catalyst 511 and a GPF (Gasoline Particulate Filter) 512. The downstream catalytic converter is disposed outside the engine room. The downstream catalytic converter has a three-way catalyst 513. The exhaust gas purification system is not limited to the configuration shown in the figure. For example, GPF may be omitted. Further, the catalytic converter is not limited to one having a three-way catalyst. Furthermore, the arrangement order of the three-way catalyst and the GPF may be changed as appropriate.

吸気通路40と排気通路50との間には、外部EGRシステムを構成するEGR通路52が接続されている。EGR通路52は、排気ガスの一部を吸気通路40に還流させるための通路である。EGR通路52の上流端は、排気通路50における上流の触媒コンバーターと下流の触媒コンバーターとの間に接続されている。EGR通路52の下流端は、吸気通路40における過給機44の上流部に接続されている。EGR通路52を流れるEGRガスは、バイパス通路47のエアバイパス弁48を通らずに、吸気通路40における過給機44の上流部に入る。   An EGR passage 52 constituting an external EGR system is connected between the intake passage 40 and the exhaust passage 50. The EGR passage 52 is a passage for returning a part of the exhaust gas to the intake passage 40. The upstream end of the EGR passage 52 is connected between the upstream catalytic converter and the downstream catalytic converter in the exhaust passage 50. A downstream end of the EGR passage 52 is connected to an upstream portion of the supercharger 44 in the intake passage 40. The EGR gas flowing through the EGR passage 52 does not pass through the air bypass valve 48 of the bypass passage 47 and enters the upstream portion of the supercharger 44 in the intake passage 40.

EGR通路52には、水冷式のEGRクーラー53が配設されている。EGRクーラー53は、排気ガスを冷却する。EGR通路52にはまた、EGR弁54が配設されている。EGR弁54は、EGR通路52を流れる排気ガスの流量を調節する。EGR弁54の開度を調節することによって、冷却した排気ガス、つまり外部EGRガスの還流量を調節することができる。   A water-cooled EGR cooler 53 is disposed in the EGR passage 52. The EGR cooler 53 cools the exhaust gas. An EGR valve 54 is also disposed in the EGR passage 52. The EGR valve 54 adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage 52. By adjusting the opening degree of the EGR valve 54, the recirculation amount of the cooled exhaust gas, that is, the external EGR gas can be adjusted.

この構成例において、EGRシステム55は、外部EGRシステムと、内部EGRシステムとによって構成されている。外部EGRシステムは、内部EGRシステムよりも低温の排気ガスを、燃焼室17に供給することができる。   In this configuration example, the EGR system 55 includes an external EGR system and an internal EGR system. The external EGR system can supply exhaust gas having a temperature lower than that of the internal EGR system to the combustion chamber 17.

圧縮着火式エンジンの制御装置は、エンジン1を運転するためのECU(Engine Control Unit)10を備えている。ECU10は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、図4に示すように、プログラムを実行する中央演算処理装置(Central Processing Unit:CPU)101と、例えばRAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリ102と、電気信号の入出力をする入出力バス103と、を備えている。ECU10は、制御部の一例である。   The control device for the compression ignition engine includes an ECU (Engine Control Unit) 10 for operating the engine 1. The ECU 10 is a controller based on a well-known microcomputer, and as shown in FIG. 4, a central processing unit (CPU) 101 for executing a program and, for example, a RAM (Random Access Memory) or ROM A memory 102 configured by (Read Only Memory) and storing programs and data, and an input / output bus 103 for inputting and outputting electrical signals are provided. The ECU 10 is an example of a control unit.

ECU10には、図1及び図4に示すように、各種のセンサSW1〜SW17が接続されている。センサSW1〜SW17は、信号をECU10に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。   As shown in FIGS. 1 and 4, various sensors SW <b> 1 to SW <b> 17 are connected to the ECU 10. Sensors SW1-SW17 output a signal to ECU10. The sensors include the following sensors.

エアフローセンサSW1:吸気通路40におけるエアクリーナー41の下流に配置されかつ、吸気通路40を流れる新気の流量を計測する
第1吸気温度センサSW2:吸気通路40におけるエアクリーナー41の下流に配置されかつ、吸気通路40を流れる新気の温度を計測する
第1圧力センサSW3:吸気通路40におけるEGR通路52の接続位置よりも下流でかつ、過給機44の上流に配置されかつ、過給機44に流入するガスの圧力を計測する
第2吸気温度センサSW4:吸気通路40における過給機44の下流でかつ、バイパス通路47の接続位置よりも上流に配置されかつ、過給機44から流出したガスの温度を計測する
第2圧力センサSW5:サージタンク42に取り付けられかつ、過給機44の下流のガスの圧力を計測する
指圧センサSW6:各シリンダ11に対応してシリンダヘッド13に取り付けられかつ、各燃焼室17内の圧力を計測する
排気温度センサSW7:排気通路50に配置されかつ、燃焼室17から排出した排気ガスの温度を計測する
リニアOセンサSW8:排気通路50における上流の触媒コンバーターよりも上流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度を計測する
ラムダOセンサSW9:上流の触媒コンバーターにおける三元触媒511の下流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度を計測する
水温センサSW10:エンジン1に取り付けられかつ、冷却水の温度を計測する
クランク角センサSW11:エンジン1に取り付けられかつ、クランクシャフト15の回転角を計測する
アクセル開度センサSW12:アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を計測する
吸気カム角センサSW13:エンジン1に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角を計測する
排気カム角センサSW14:エンジン1に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角を計測する
EGR差圧センサSW15:EGR通路52に配置されかつ、EGR弁54の上流及び下流の差圧を計測する
燃圧センサSW16:燃料供給システム61のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ6に供給する燃料の圧力を計測する
第3吸気温度センサSW17:サージタンク42に取り付けられかつ、サージタンク42内のガスの温度、換言すると燃焼室17に導入される吸気の温度を計測する。
Air flow sensor SW1: The air flow sensor SW2 is disposed downstream of the air cleaner 41 in the intake passage 40 and measures the flow rate of fresh air flowing through the intake passage 40. The first intake air temperature sensor SW2 is disposed downstream of the air cleaner 41 in the intake passage 40 and , Measuring the temperature of fresh air flowing through the intake passage 40. First pressure sensor SW3: disposed downstream of the connection position of the EGR passage 52 in the intake passage 40 and upstream of the supercharger 44, and the supercharger 44. The second intake air temperature sensor SW4 is disposed downstream of the supercharger 44 in the intake passage 40 and upstream of the connection position of the bypass passage 47 and flows out of the supercharger 44. Second pressure sensor SW5 for measuring the temperature of the gas: It is attached to the surge tank 42 and measures the pressure of the gas downstream of the supercharger 44. Finger pressure sensor SW6: attached to the cylinder head 13 corresponding to each cylinder 11, and measures the pressure in each combustion chamber 17. Exhaust temperature sensor SW7: exhaust gas disposed in the exhaust passage 50 and exhausted from the combustion chamber 17 Measuring the temperature of the gas Linear O 2 sensor SW8: Arranged upstream of the upstream catalytic converter in the exhaust passage 50 and measuring the oxygen concentration in the exhaust gas Lambda O 2 sensor SW9: Three-way in the upstream catalytic converter Water temperature sensor SW10, which is disposed downstream of the catalyst 511 and measures the oxygen concentration in the exhaust gas, is attached to the engine 1, and the temperature of the cooling water is measured. Crank angle sensor SW11: which is attached to the engine 1, and the crankshaft Measures 15 rotation angle Accelerator opening sensor SW12: Accelerator pedal machine The intake cam angle sensor SW13 is attached to the engine 1 and measures the rotation angle of the intake camshaft. The exhaust cam angle sensor SW14 is attached to the engine 1. EGR differential pressure sensor SW15 is mounted and measures the differential angle upstream and downstream of the EGR valve 54 and is measured in the EGR passage 52. Fuel pressure sensor SW16: Common rail of the fuel supply system 61 64, and measures the pressure of fuel supplied to the injector 6. Third intake temperature sensor SW17: attached to the surge tank 42 and introduced into the combustion chamber 17, in other words, the temperature of the gas in the surge tank 42 Measure the intake air temperature.

ECU10は、これらのセンサSW1〜SW17の信号に基づいて、エンジン1の運転状態を判断すると共に、予め定められている制御ロジックに従って、各デバイスの制御量を演算する。制御ロジックは、メモリ102に記憶されている。制御ロジックは、メモリ102に記憶しているマップを用いて、目標量及び/又は制御量を演算することを含む。   The ECU 10 determines the operating state of the engine 1 based on the signals of these sensors SW1 to SW17, and calculates the control amount of each device according to a predetermined control logic. The control logic is stored in the memory 102. The control logic includes calculating a target amount and / or a control amount using a map stored in the memory 102.

ECU100は、演算をした制御量に係る電気信号を、インジェクタ6、点火プラグ25、吸気電動S−VT23、排気電動S−VT24、燃料供給システム61、スロットル弁43、EGR弁54、過給機44の電磁クラッチ45、エアバイパス弁48、及び、スワールコントロール弁56に出力する。   The ECU 100 sends an electric signal related to the calculated control amount to the injector 6, spark plug 25, intake electric S-VT 23, exhaust electric S-VT 24, fuel supply system 61, throttle valve 43, EGR valve 54, supercharger 44. Output to the electromagnetic clutch 45, the air bypass valve 48, and the swirl control valve 56.

例えば、ECU10は、アクセル開度センサSW12の信号とマップとに基づいて、エンジン1の目標トルクを設定すると共に、目標過給圧を決定する。そして、ECU10は、目標過給圧と、第1圧力センサSW3及び第2圧力センサSW5の信号から得られる過給機44の前後差圧とに基づいて、エアバイパス弁48の開度を調節するフィードバック制御を行うことにより、過給圧が目標過給圧となるようにする。   For example, the ECU 10 sets the target torque of the engine 1 and determines the target boost pressure based on the signal from the accelerator opening sensor SW12 and the map. Then, the ECU 10 adjusts the opening degree of the air bypass valve 48 based on the target supercharging pressure and the differential pressure across the supercharger 44 obtained from the signals of the first pressure sensor SW3 and the second pressure sensor SW5. By performing feedback control, the supercharging pressure becomes the target supercharging pressure.

また、ECU10は、エンジン1の運転状態とマップとに基づいて目標EGR率(つまり、燃焼室17の中の全ガスに対するEGRガスの比率)を設定する。そして、ECU10は、目標EGR率とアクセル開度センサSW12の信号に基づく吸入空気量とに基づき目標EGRガス量を決定すると共に、EGR差圧センサSW15の信号から得られるEGR弁54の前後差圧に基づいてEGR弁54の開度を調節するフィードバック制御を行うことにより、燃焼室17の中に導入する外部EGRガス量が目標EGRガス量となるようにする。   Further, the ECU 10 sets a target EGR rate (that is, a ratio of EGR gas to all gases in the combustion chamber 17) based on the operating state of the engine 1 and the map. Then, the ECU 10 determines the target EGR gas amount based on the target EGR rate and the intake air amount based on the signal of the accelerator opening sensor SW12, and the differential pressure across the EGR valve 54 obtained from the signal of the EGR differential pressure sensor SW15. By performing feedback control that adjusts the opening degree of the EGR valve 54 based on the above, the amount of external EGR gas introduced into the combustion chamber 17 becomes the target EGR gas amount.

さらに、ECU10は、所定の制御条件が成立しているときに空燃比フィードバック制御を実行する。具体的にECU10は、リニアOセンサSW8、及び、ラムダOセンサSW9が計測した排気中の酸素濃度に基づいて、混合気の空燃比が所望の値となるように、インジェクタ6の燃料噴射量を調節する。 Further, the ECU 10 executes air-fuel ratio feedback control when a predetermined control condition is satisfied. Specifically, the ECU 10 performs the fuel injection of the injector 6 so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes a desired value based on the oxygen concentration in the exhaust gas measured by the linear O 2 sensor SW8 and the lambda O 2 sensor SW9. Adjust the amount.

尚、その他のECU10によるエンジン1の制御の詳細は、後述する。   Details of other controls of the engine 1 by the ECU 10 will be described later.

(SPCCI燃焼のコンセプト)
エンジン1は、燃費の向上及び排出ガス性能の向上を主目的として、所定の運転状態のときに、圧縮自己着火による燃焼を行う。自己着火による燃焼は、圧縮開始前の燃焼室17の中の温度がばらつくと、自己着火のタイミングが大きく変化する。そこで、エンジン1は、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼を行う。
(SPCCI combustion concept)
The engine 1 performs combustion by compression self-ignition in a predetermined operation state mainly for the purpose of improving fuel consumption and exhaust gas performance. In the combustion by self-ignition, when the temperature in the combustion chamber 17 before the start of compression varies, the timing of self-ignition greatly changes. Therefore, the engine 1 performs SPCCI combustion combining SI combustion and CI combustion.

SPCCI燃焼は、点火プラグ25が、燃焼室17の中の混合気に強制的に点火をすることによって、混合気が火炎伝播によりSI燃焼をすると共に、SI燃焼の発熱により燃焼室17の中の温度が高くなりかつ、火炎伝播により燃焼室17の中の圧力が上昇することによって、未燃混合気が自己着火によるCI燃焼をする形態である。   In the SPCCI combustion, the spark plug 25 forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 so that the air-fuel mixture undergoes SI combustion by flame propagation, and the heat in the combustion chamber 17 generates heat from the SI combustion. This is a form in which the unburned air-fuel mixture undergoes CI combustion by self-ignition as the temperature rises and the pressure in the combustion chamber 17 increases due to flame propagation.

SI燃焼の発熱量を調節することによって、圧縮開始前の燃焼室17の中の温度のばらつきを吸収することができる。ECU10が点火タイミングを調節することによって、混合気を目標のタイミングで自己着火させることができる。   By adjusting the calorific value of the SI combustion, it is possible to absorb the temperature variation in the combustion chamber 17 before the start of compression. By adjusting the ignition timing by the ECU 10, the air-fuel mixture can be self-ignited at a target timing.

SPCCI燃焼において、SI燃焼時の熱発生は、CI燃焼時の熱発生よりも穏やかである。SPCCI燃焼における熱発生率の波形は、図5に例示するように、立ち上がりの傾きが、CI燃焼の波形における立ち上がりの傾きよりも小さくなる。また、燃焼室17の中における圧力変動(dp/dθ)も、SI燃焼時は、CI燃焼時よりも穏やかになる。   In SPCCI combustion, heat generation during SI combustion is milder than heat generation during CI combustion. In the waveform of the heat generation rate in the SPCCI combustion, as illustrated in FIG. 5, the rising slope is smaller than the rising slope in the CI combustion waveform. The pressure fluctuation (dp / dθ) in the combustion chamber 17 is also gentler during SI combustion than during CI combustion.

SI燃焼の開始後、未燃混合気が自己着火すると、自己着火のタイミングで、熱発生率の波形の傾きが、小から大へと変化する場合がある。熱発生率の波形は、CI燃焼が開始するタイミングで、変曲点Xを有する場合がある。   When the unburned mixture self-ignites after the start of SI combustion, the slope of the heat generation rate waveform may change from small to large at the timing of self-ignition. The waveform of the heat release rate may have an inflection point X 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。しかし、CI燃焼は、圧縮上死点後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが大きくなりすぎることが回避される。CI燃焼時の圧力変動(dp/dθ)も、比較的穏やかになる。   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 compression top dead center, it is avoided that the inclination of the waveform of the heat release rate becomes too large. Pressure fluctuation (dp / dθ) during CI combustion is also relatively gentle.

圧力変動(dp/dθ)は、燃焼騒音を表す指標として用いることができる。前述の通りSPCCI燃焼は、圧力変動(dp/dθ)を小さくすることができるため、燃焼騒音が大きくなりすぎることを回避することが可能になる。エンジン1の燃焼騒音は、許容レベル以下に抑えられる。   The pressure fluctuation (dp / dθ) can be used as an index representing combustion noise. As described above, the SPCCI combustion can reduce the pressure fluctuation (dp / dθ), so that it is possible to avoid the combustion noise from becoming too large. The combustion noise of the engine 1 is suppressed to an allowable level or less.

CI燃焼が終了することによって、SPCCI燃焼が終了する。CI燃焼は、SI燃焼に比べて、燃焼期間が短い。SPCCI燃焼は、SI燃焼よりも、燃焼終了時期が早まる。   When CI combustion ends, SPCCI combustion ends. CI combustion has a shorter combustion period than SI combustion. In SPCCI combustion, the combustion end timing is earlier than SI combustion.

SPCCI燃焼の熱発生率波形は、SI燃焼によって形成された第1熱発生率部QSIと、CI燃焼によって形成された第2熱発生部QCIと、が、この順番に連続するように形成されている。 The heat-release-rate waveform of SPCCI combustion, a first heat generation rate portion Q SI formed by SI combustion, and the second heat generating section Q CI formed by CI combustion, but formed continuous in this order Has been.

ここで、SPCCI燃焼の特性を示すパラメータとして、SI率を定義する。SI率は、SPCCI燃焼により発生した全熱量に対し、SI燃焼により発生した熱量の割合に関係する指標と定義する。SI率は、燃焼形態の相違する二つの燃焼によって発生する熱量比率である。SI率が高いと、SI燃焼の割合が高く、SI率が低いと、CI燃焼の割合が高い。SI率は、CI燃焼により発生した熱量に対するSI燃焼により発生した熱量の比率と定義してもよい。つまり、図5に示す波形801においてSI率=(SI燃焼の面積:QSI)/(CI燃焼の面積:QCI)である。 Here, the SI rate is defined as a parameter indicating the characteristics of SPCCI combustion. The SI rate is defined as an index related to the ratio of the amount of heat generated by SI combustion to the total amount of heat generated by SPCCI combustion. The SI rate is a ratio of the amount of heat generated by two combustions having different combustion forms. When the SI rate is high, the SI combustion rate is high, and when the SI rate is low, the CI combustion rate is high. The SI rate may be defined as the ratio of the amount of heat generated by SI combustion to the amount of heat generated by CI combustion. That is, in the waveform 801 shown in FIG. 5, SI rate = (SI combustion area: Q SI ) / (CI combustion area: Q CI ).

エンジン1は、SPCCI燃焼を行うときに、燃焼室17内に強いスワール流を発生させる。強いスワール流とは、例えば4以上のスワール比を有する流れと定義してもよい。スワール比は、吸気流横方向角速度をバルブリフト毎に測定して積分した値を、エンジン角速度で除した値と定義することができる。吸気流横方向角速度は、図示を省略するが、公知のリグ試験装置を用いた測定に基づいて、求めることができる。   The engine 1 generates a strong swirl flow in the combustion chamber 17 when performing SPCCI combustion. The strong swirl flow may be defined as a flow having a swirl ratio of 4 or more, for example. The swirl ratio can be defined as a value obtained by dividing the intake flow lateral angular velocity measured and integrated for each valve lift by the engine angular velocity. Although not shown, the intake flow lateral angular velocity can be obtained based on measurement using a known rig testing apparatus.

燃焼室17内に強いスワール流を発生させると、燃焼室17の外周部は強いスワール流れとなる一方、中央部のスワール流は相対的に弱くなる。中央部と外周部との境界における速度勾配に起因する渦流によって、中央部は、乱流エネルギが高くなる。点火プラグ25が中央部の混合気に点火をすると、SI燃焼は高い乱流エネルギによって、燃焼速度が高くなる。   When a strong swirl flow is generated in the combustion chamber 17, the outer peripheral portion of the combustion chamber 17 becomes a strong swirl flow, while the swirl flow at the central portion becomes relatively weak. Due to the eddy current caused by the velocity gradient at the boundary between the central portion and the outer peripheral portion, the turbulent energy is increased in the central portion. When the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture in the center, the combustion speed of SI combustion increases due to high turbulent energy.

SI燃焼の火炎は、燃焼室17内の強いスワール流れに乗って、周方向に伝播する。CI燃焼は、燃焼室17における外周部から中央部においてCI燃焼が行われる。   The SI combustion flame rides on the strong swirl flow in the combustion chamber 17 and propagates in the circumferential direction. In CI combustion, CI combustion is performed from the outer peripheral portion to the central portion in the combustion chamber 17.

燃焼室17の中に強いスワール流を発生させると、CI燃焼の開始までにSI燃焼を十分に行うことができる。燃焼騒音の発生を抑制することができると共に、サイクル間におけるトルクのばらつきを抑制することができる。   When a strong swirl flow is generated in the combustion chamber 17, SI combustion can be sufficiently performed before the start of CI combustion. Generation of combustion noise can be suppressed, and torque variation between cycles can be suppressed.

(エンジンの運転領域)
図6及び図7は、エンジン1の制御に係るマップを例示している。マップは、ECU10のメモリ102に記憶されている。マップは、三種類のマップ501、マップ502、マップ503を含んでいる。ECU10は、燃焼室17の壁温及び吸気の温度それぞれの高低に応じて、三種類のマップ501、502、503の中から選択したマップを、エンジン1の制御に用いる。尚、三種類のマップ501、502、503の選択についての詳細は、後述する。
(Engine operating range)
6 and 7 exemplify maps relating to the control of the engine 1. The map is stored in the memory 102 of the ECU 10. The map includes three types of maps 501, 502, and 503. The ECU 10 uses a map selected from three types of maps 501, 502, and 503 for controlling the engine 1 in accordance with the wall temperature of the combustion chamber 17 and the temperature of the intake air. Details of the selection of the three types of maps 501, 502, and 503 will be described later.

第一マップ501は、エンジン1の温間時のマップである。第二マップ502は、エンジン1の半暖機時のマップである。第三マップ503は、エンジン1の冷間時のマップである。   The first map 501 is a map when the engine 1 is warm. The second map 502 is a map when the engine 1 is half warmed up. The third map 503 is a map when the engine 1 is cold.

各マップ501、502、503は、エンジン1の負荷及び回転数によって規定されている。第一マップ501は、負荷の高低及び回転数の高低に対し、大別して三つの領域に分かれる。具体的に、三つの領域は、アイドル運転を含みかつ、低回転及び中回転の領域に広がる低負荷領域A1、低負荷領域A1よりも負荷が高い中高負荷領域A2、A3、A4、及び、低負荷領域A1、中高負荷領域A2、A3、A4よりも回転数の高い高回転領域A5である。中高負荷領域A2、A3、A4はまた、中負荷領域A2と、中負荷領域A2よりも負荷が高い高負荷中回転領域A3と、高負荷中回転領域A3よりも回転数の低い高負荷低回転領域A4とに分かれる。   Each map 501, 502, 503 is defined by the load and the rotational speed of the engine 1. The first map 501 is roughly divided into three regions for the load level and the rotational speed level. Specifically, the three regions include idle operation and the low load region A1, the medium and high load regions A2, A3, A4, and the low load regions that are higher in the low load region A1 and the low load region A1. This is a high rotation area A5 having a higher rotational speed than the load area A1, the medium and high load areas A2, A3, and A4. The medium and high load areas A2, A3 and A4 are also composed of a medium load area A2, a high load medium rotation area A3 having a higher load than the medium load area A2, and a high load low rotation having a lower rotational speed than the high load medium rotation area A3. Divided into area A4.

第二マップ502は、大別して二つの領域に分かれる。具体的に、二つの領域は、低中回転領域B1、B2、B3、及び、低中回転領域B1、B2、B3よりも回転数の高い高回転領域B4である。低中回転領域B1、B2、B3はまた、前記低負荷領域A1及び中負荷領域A2に相当する低中負荷領域B1と、高負荷中回転領域B2と、高負荷低回転領域B3とに分かれる。   The second map 502 is roughly divided into two areas. Specifically, the two regions are a low / medium rotation region B1, B2, B3 and a high rotation region B4 having a higher rotation speed than the low / medium rotation regions B1, B2, B3. The low and medium rotation regions B1, B2 and B3 are also divided into a low and medium load region B1, corresponding to the low load region A1 and the medium load region A2, a high load and medium rotation region B2, and a high load and low rotation region B3.

第三マップ503は、複数の領域に分かれておらず、一つの領域C1のみを有している。   The third map 503 is not divided into a plurality of areas, and has only one area C1.

ここで、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域はそれぞれ、エンジン1の全運転領域を回転数方向に、低回転領域、中回転領域及び高回転領域の略三等分にしたときの、低回転領域、中回転領域、及び、高回転領域としてもよい。図6及び図7の例では、回転数N1未満を低回転、回転数N2以上を高回転、回転数N1以上N2未満を中回転としている。回転数N1は、例えば1200rpm程度、回転数N2は、例えば4000rpm程度としてもよい。   Here, the low rotation region, the medium rotation region, and the high rotation region are each when the entire operation region of the engine 1 is divided into approximately three equal parts of the low rotation region, the medium rotation region, and the high rotation region in the rotation speed direction. The low rotation region, the medium rotation region, and the high rotation region may be used. In the example of FIGS. 6 and 7, the rotation speed less than N1 is low, the rotation speed N2 or more is high rotation, and the rotation speed N1 or more and less than N2 is medium rotation. For example, the rotational speed N1 may be about 1200 rpm, and the rotational speed N2 may be about 4000 rpm, for example.

また、低負荷領域は、軽負荷の運転状態を含む領域、高負荷領域は、全開負荷の運転状態を含む領域、中負荷は、低負荷領域と高負荷領域との間の領域としてもよい。また、低負荷領域、中負荷領域、及び、高負荷領域はそれぞれ、エンジン1の全運転領域を負荷方向に、低負荷領域、中負荷領域及び高負荷領域の略三等分にしたときの、低負荷領域、中負荷領域、及び、高負荷領域としてもよい。   Further, the low load region may be a region including a light load operation state, the high load region may be a region including a fully open load operation state, and the medium load may be a region between the low load region and the high load region. In addition, the low load region, the medium load region, and the high load region are respectively obtained when the entire operation region of the engine 1 is divided into approximately three equal parts of the low load region, the medium load region, and the high load region. A low load region, a medium load region, and a high load region may be used.

図6のマップ501、502、503はそれぞれ、各領域における混合気の状態及び燃焼形態を示している。図7のマップ504は、第一マップ501に相当し、当該マップにおける、各領域における混合気の状態及び燃焼形態と、各領域におけるスワールコントロール弁56の開度と、過給機44の駆動領域及び非駆動領域と、を示している。エンジン1は、低負荷領域A1、中負荷領域A2、高負荷中回転領域A3、及び、高負荷低回転領域A4、並びに、低中負荷領域B1、高負荷中回転領域B2、及び、高負荷低回転領域B3において、SPCCI燃焼を行う。エンジン1はまた、それ以外の領域、具体的には、高回転領域A5、高回転領域B4、及び、領域C1においては、SI燃焼を行う。   Maps 501, 502, and 503 in FIG. 6 respectively show the state of the air-fuel mixture and the combustion mode in each region. A map 504 in FIG. 7 corresponds to the first map 501, and in this map, the state of the air-fuel mixture and the combustion mode in each region, the opening of the swirl control valve 56 in each region, and the drive region of the supercharger 44 And a non-driving region. The engine 1 includes a low load region A1, a medium load region A2, a high load medium rotation region A3, a high load low rotation region A4, a low medium load region B1, a high load medium rotation region B2, and a high load low. SPCCI combustion is performed in the rotation region B3. The engine 1 also performs SI combustion in other regions, specifically, the high rotation region A5, the high rotation region B4, and the region C1.

(各領域におけるエンジンの運転)
以下、図7のマップ504の各領域におけるエンジン1の運転について、図8に示す燃料噴射時期及び点火時期を参照しながら詳細に説明をする。図8の横軸は、クランク角である。尚、図8における符号601、602、603、604、605及び606はそれぞれ、図7のマップ504における符号601、602、603、604、605及び606によって示すエンジン1の運転状態に対応する。
(Engine operation in each area)
Hereinafter, the operation of the engine 1 in each region of the map 504 in FIG. 7 will be described in detail with reference to the fuel injection timing and the ignition timing shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 8 is the crank angle. Note that reference numerals 601, 602, 603, 604, 605, and 606 in FIG. 8 correspond to the operating state of the engine 1 indicated by reference numerals 601, 602, 603, 604, 605, and 606 in the map 504 in FIG. 7, respectively.

(低負荷領域)
エンジン1が低負荷領域A1において運転しているときに、エンジン1は、SPCCI燃焼を行う。
(Low load area)
When the engine 1 is operating in the low load region A1, the engine 1 performs SPCCI combustion.

図8の符号601は、エンジン1が低負荷領域A1における運転状態601にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6011、6012)及び点火時期(符号6013)、並びに、燃焼波形(つまり、クランク角に対する熱発生率の変化を示す波形、符号6014)を示している。符号602は、エンジン1が低負荷領域A1における運転状態602にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6021、6022)及び点火時期(符号6023)、並びに、燃焼波形(符号6024)を示し、符号603は、エンジン1が低負荷領域A1における運転状態603にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6031、6032)及び点火時期(符号6033)、並びに、燃焼波形(符号6034)を示している。運転状態601、602、603は、エンジン1の回転数が同じでかつ、負荷が相違する。運転状態601が、最も負荷が低く(つまり、軽負荷)、運転状態602が、次に負荷が低く(つまり、低負荷)、運転状態603が、この中では負荷が最も高い。   Reference numeral 601 in FIG. 8 indicates fuel injection timing (reference numerals 6011 and 6012) and ignition timing (reference numeral 6013) when the engine 1 is operating in the operation state 601 in the low load region A1, and a combustion waveform (that is, A waveform showing a change in the heat generation rate with respect to the crank angle, reference numeral 6014) is shown. Reference numeral 602 indicates a fuel injection timing (reference numerals 6021 and 6022) and an ignition timing (reference numeral 6023) and a combustion waveform (reference numeral 6024) when the engine 1 is operating in the operating state 602 in the low load region A1. , 603 indicates the fuel injection timing (reference numerals 6031, 6032) and ignition timing (reference numeral 6033) and the combustion waveform (reference numeral 6034) when the engine 1 is operating in the operating state 603 in the low load region A1. Show. The operating states 601, 602, and 603 have the same engine 1 rotational speed and different loads. The operation state 601 has the lowest load (ie, light load), the operation state 602 has the next lowest load (ie, low load), and the operation state 603 has the highest load.

エンジン1の燃費性能を向上させるために、EGRシステム55は、燃焼室17の中にEGRガスを導入する。具体的に、吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24は、排気上死点付近において、吸気弁21及び排気弁22の両方を開弁するポジティブオーバーラップ期間を設ける。燃焼室17から吸気ポート18及び排気ポート19に排出した排気ガスの一部は、燃焼室17の中に再導入される。燃焼室17の中に熱い排気ガスを導入するため、燃焼室17の中の温度が高くなる。SPCCI燃焼の安定化に有利になる。尚、吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24は、吸気弁21及び排気弁22の両方を閉弁するネガティブオーバーラップ期間を設けてもよい。   In order to improve the fuel efficiency performance of the engine 1, the EGR system 55 introduces EGR gas into the combustion chamber 17. Specifically, the intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 provide a positive overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are opened near the exhaust top dead center. Part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber 17 to the intake port 18 and the exhaust port 19 is reintroduced into the combustion chamber 17. Since hot exhaust gas is introduced into the combustion chamber 17, the temperature in the combustion chamber 17 increases. This is advantageous for stabilizing the SPCCI combustion. The intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 may be provided with a negative overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are closed.

また、スワール発生部は、燃焼室17の中に、強いスワール流を形成する。スワール比は、例えば4以上である。スワールコントロール弁56は、全閉又は閉じ側の所定の開度である。前述したように、吸気ポート18はタンブルポートであるため、燃焼室17の中には、タンブル成分とスワール成分とを有する斜めスワール流が形成される。   The swirl generator forms a strong swirl flow in the combustion chamber 17. The swirl ratio is, for example, 4 or more. The swirl control valve 56 has a predetermined opening on the fully closed or closed side. As described above, since the intake port 18 is a tumble port, an oblique swirl flow having a tumble component and a swirl component is formed in the combustion chamber 17.

インジェクタ6は、吸気行程中に、燃料を複数回、燃焼室17の中に噴射する(符号6011、6012、6021、6022、6031、6032)。複数回の燃料噴射と、燃焼室17の中のスワール流とによって、混合気は成層化する。   The injector 6 injects the fuel into the combustion chamber 17 a plurality of times during the intake stroke (reference numerals 6011, 6012, 6021, 6022, 6031, 6032). The air-fuel mixture is stratified by the multiple fuel injections and the swirl flow in the combustion chamber 17.

燃焼室17の中央部における混合気の燃料濃度は、外周部の燃料濃度よりも濃い。具体的に、中央部の混合気のA/Fは、20以上30以下であり、外周部の混合気のA/Fは、35以上である。尚、空燃比の値は、点火時における空燃比の値であり、以下の説明においても同じである。点火プラグ25に近い混合気のA/Fを20以上30以下にすることにより、SI燃焼時のRawNOxの発生を抑制することができる。また、外周部の混合気のA/Fを35以上にすることで、CI燃焼が安定化する。   The fuel concentration of the air-fuel mixture in the central portion of the combustion chamber 17 is higher than the fuel concentration in the outer peripheral portion. Specifically, the A / F of the air-fuel mixture in the central part is 20 or more and 30 or less, and the A / F of the air-fuel mixture in the outer peripheral part is 35 or more. Note that the value of the air-fuel ratio is the value of the air-fuel ratio at the time of ignition and is the same in the following description. By setting the A / F of the air-fuel mixture close to the spark plug 25 to 20 or more and 30 or less, generation of RawNOx during SI combustion can be suppressed. Moreover, CI combustion is stabilized by making A / F of the air-fuel mixture in the outer peripheral portion 35 or more.

混合気の空燃比(A/F)は、燃焼室17の全体において理論空燃比よりもリーンである(つまり、空気過剰率λ>1)。より詳細に、燃焼室17の全体において混合気のA/Fは30以上である。こうすることで、RawNOxの発生を抑制することができ、排出ガス性能を向上させることができる。   The air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in the entire combustion chamber 17 (that is, the excess air ratio λ> 1). More specifically, the A / F of the air-fuel mixture is 30 or more in the entire combustion chamber 17. By carrying out like this, generation | occurrence | production of RawNOx can be suppressed and exhaust gas performance can be improved.

エンジン1の負荷が低いとき(つまり、運転状態601のとき)に、インジェクタ6は、吸気行程の前半に、第一噴射6011を行い、吸気行程の後半に、第二噴射6012を行う。吸気行程の前半は、吸気行程を前半と後半とに二等分したときの前半、吸気行程の後半は、吸気行程を二等分したときの後半としてもよい。また、第一噴射6011と第二噴射6012との噴射量比は、例えば9:1としてもよい。   When the load on the engine 1 is low (that is, in the operating state 601), the injector 6 performs the first injection 6011 in the first half of the intake stroke and performs the second injection 6012 in the second half of the intake stroke. The first half of the intake stroke may be the first half when the intake stroke is divided into two halves, and the second half of the intake stroke may be the second half when the intake stroke is bisected. Further, the injection amount ratio between the first injection 6011 and the second injection 6012 may be 9: 1, for example.

エンジン1の負荷が高い運転状態602のときに、インジェクタ6は、吸気行程の後半に行う第二噴射6022を、運転状態601の第二噴射6012よりも進角したタイミングで開始する。第二噴射6022を進角することによって、燃焼室17内の混合気は均質に近づく。第一噴射6021と第二噴射6022との噴射量比は、例えば7:3〜8:2としてもよい。   In the operating state 602 where the load of the engine 1 is high, the injector 6 starts the second injection 6022 performed in the latter half of the intake stroke at a timing advanced from the second injection 6012 in the operating state 601. By advancing the second injection 6022, the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 approaches homogeneity. The injection amount ratio between the first injection 6021 and the second injection 6022 may be, for example, 7: 3 to 8: 2.

エンジン1の負荷がさらに高い運転状態603のときに、インジェクタ6は、吸気行程の後半に行う第二噴射6032を、運転状態602の第二噴射6022よりもさらに進角したタイミングで開始する。第二噴射6032をさらに進角することによって、燃焼室17内の混合気は、均質にさらに近づく。第一噴射6031と第二噴射6032との噴射量比は、例えば6:4としてもよい。   When the engine 1 is in a higher operating state 603, the injector 6 starts the second injection 6032 performed in the latter half of the intake stroke at a timing that is further advanced than the second injection 6022 in the operating state 602. By further advancing the second injection 6032, the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 becomes more homogeneous. The injection amount ratio between the first injection 6031 and the second injection 6032 may be 6: 4, for example.

燃料噴射の終了後、圧縮上死点前の所定のタイミングで、点火プラグ25は、燃焼室17の中央部の混合気に点火をする(符号6013、6023、6033)。点火タイミングは、圧縮行程の終期としてもよい。圧縮行程の終期は、圧縮行程を、初期、中期、及び終期に三等分したときの終期としてもよい。   After completion of fuel injection, the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture at the center of the combustion chamber 17 at a predetermined timing before compression top dead center (reference numerals 6013, 6023, 6033). The ignition timing may be the end of the compression stroke. The end of the compression stroke may be the end when the compression stroke is divided into three equal parts: an initial period, a middle period, and an end period.

前述したように、中央部の混合気は燃料濃度が相対的に高いため、着火性が向上すると共に、火炎伝播によるSI燃焼が安定化する。SI燃焼が安定化することによって、適切なタイミングで、CI燃焼が開始する。SPCCI燃焼において、CI燃焼のコントロール性が向上する。燃焼騒音の発生が抑制される。また、混合気のA/Fを理論空燃比よりもリーンにしてSPCCI燃焼を行うことによって、エンジン1の燃費性能を、大幅に向上させることができる。尚、低負荷領域A1は、後述するレイヤ3に対応する。レイヤ3は、軽負荷運転領域まで広がっていると共に、最低負荷運転状態を含んでいる。   As described above, since the air-fuel mixture in the center has a relatively high fuel concentration, the ignitability is improved and SI combustion by flame propagation is stabilized. By stabilizing the SI combustion, the CI combustion starts at an appropriate timing. In SPCCI combustion, controllability of CI combustion is improved. Generation of combustion noise is suppressed. Further, by performing SPCCI combustion with the A / F of the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel efficiency performance of the engine 1 can be greatly improved. The low load area A1 corresponds to layer 3 described later. Layer 3 extends to the light load operation region and includes the minimum load operation state.

(中高負荷領域)
エンジン1が中高負荷領域において運転しているときも、エンジン1は、低負荷領域と同様に、SPCCI燃焼を行う。
(Medium and high load area)
Even when the engine 1 is operating in the middle and high load region, the engine 1 performs SPCCI combustion similarly to the low load region.

図8の符号604は、エンジン1が中高負荷領域の中でも、中負荷領域A2における運転状態604にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6041、6042)及び点火時期(符号6043)、並びに、燃焼波形(符号6044)を示している。符号605は、エンジン1が高負荷低回転領域A4における運転状態605にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6051)及び点火時期(符号6052)、並びに、燃焼波形(符号6053)を示している。   Reference numeral 604 in FIG. 8 denotes a fuel injection timing (reference numerals 6041 and 6042) and an ignition timing (reference numeral 6043) when the engine 1 is operating in the operation state 604 in the medium load area A2, and The combustion waveform (reference numeral 6044) is shown. Reference numeral 605 indicates a fuel injection timing (reference numeral 6051) and an ignition timing (reference numeral 6052) and a combustion waveform (reference numeral 6053) when the engine 1 is operating in the operating state 605 in the high load low rotation region A4. ing.

EGRシステム55は、燃焼室17の中にEGRガスを導入する。具体的に、吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24は、排気上死点付近において、吸気弁21及び排気弁22の両方を開弁するポジティブオーバーラップ期間を設ける。内部EGRガスが、燃焼室17の中に導入される。また、EGRシステム55は、EGR通路52を通じて、EGRクーラー53によって冷却した排気ガスを、燃焼室17の中に導入する。つまり、内部EGRガスに比べて温度が低い外部EGRガスを、燃焼室17の中に導入する。外部EGRガスは、燃焼室17の中の温度を、適切な温度に調節する。EGRシステム55は、エンジン1の負荷が高まるに従いEGRガスの量を減らす。EGRシステム55は、全開負荷において、内部EGRガス及び外部EGRガスを含むEGRガスを、ゼロにしてもよい。   The EGR system 55 introduces EGR gas into the combustion chamber 17. Specifically, the intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 provide a positive overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are opened near the exhaust top dead center. Internal EGR gas is introduced into the combustion chamber 17. Further, the EGR system 55 introduces the exhaust gas cooled by the EGR cooler 53 into the combustion chamber 17 through the EGR passage 52. That is, an external EGR gas having a temperature lower than that of the internal EGR gas is introduced into the combustion chamber 17. The external EGR gas adjusts the temperature in the combustion chamber 17 to an appropriate temperature. The EGR system 55 reduces the amount of EGR gas as the load on the engine 1 increases. The EGR system 55 may make the EGR gas including the internal EGR gas and the external EGR gas zero at a full open load.

また、中高負荷領域A2及び高負荷中回転領域A3において、スワールコントロール弁56は、全閉又は閉じ側の所定の開度である。燃焼室17の中には、スワール比が4以上の、強いスワール流が形成される。一方、高負荷低回転領域A4において、スワールコントロール弁56は開である。   Moreover, in the middle / high load region A2 and the high load / medium rotation region A3, the swirl control valve 56 has a predetermined opening on the fully closed or closed side. A strong swirl flow having a swirl ratio of 4 or more is formed in the combustion chamber 17. On the other hand, the swirl control valve 56 is open in the high load low rotation region A4.

混合気の空燃比(A/F)は、燃焼室17の全体において理論空燃比(A/F≒14.7)である。三元触媒511、513が、燃焼室17から排出された排出ガスを浄化することによって、エンジン1の排出ガス性能は良好になる。混合気のA/Fは、三元触媒の浄化ウインドウの中に収まるようにすればよい。混合気の空気過剰率λは、1.0±0.2としてもよい。尚、エンジン1が、全開負荷(つまり、最高負荷)を含む高負荷中回転領域A3において運転しているときには、混合気のA/Fは、燃焼室17の全体において理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにしてもよい(つまり、混合気の空気過剰率λは、λ≦1)。   The air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio (A / F≈14.7) in the entire combustion chamber 17. As the three-way catalysts 511 and 513 purify the exhaust gas discharged from the combustion chamber 17, the exhaust gas performance of the engine 1 is improved. The A / F of the air-fuel mixture may be set within the purification window of the three-way catalyst. The excess air ratio λ of the air-fuel mixture may be 1.0 ± 0.2. When the engine 1 is operating in the high load mid-rotation region A3 including the fully open load (that is, the maximum load), the A / F of the air-fuel mixture is the stoichiometric air fuel ratio or the stoichiometric air fuel ratio in the entire combustion chamber 17. It may be made richer (that is, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture is λ ≦ 1).

燃焼室17内にEGRガスを導入しているため、燃焼室17の中の全ガスと燃料との重量比であるG/Fは理論空燃比よりもリーンになる。混合気のG/Fは18以上にしてもよい。こうすることで、いわゆるノッキングの発生を回避することができる。G/Fは18以上30以下において設定してもよい。また、G/Fは18以上50以下において設定してもよい。   Since EGR gas is introduced into the combustion chamber 17, the G / F, which is the weight ratio of the total gas and fuel in the combustion chamber 17, becomes leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The G / F of the air-fuel mixture may be 18 or more. By doing so, the occurrence of so-called knocking can be avoided. G / F may be set in the range of 18 to 30. Further, G / F may be set at 18 or more and 50 or less.

エンジン1が運転状態604で運転するときに、インジェクタ6は、吸気行程中に、複数回の燃料噴射(符号6041、6042)を行う。インジェクタ6は、第一噴射6041を吸気行程の前半に行い、第二噴射6042を吸気行程の後半に行ってもよい。   When the engine 1 operates in the operating state 604, the injector 6 performs fuel injection (reference numerals 6041 and 6042) a plurality of times during the intake stroke. The injector 6 may perform the first injection 6041 in the first half of the intake stroke and perform the second injection 6042 in the second half of the intake stroke.

また、エンジン1が運転状態605で運転するときに、インジェクタ6は、吸気行程において燃料を噴射する(符号6051)。   Further, when the engine 1 is operated in the operating state 605, the injector 6 injects fuel in the intake stroke (reference numeral 6051).

点火プラグ25は、燃料の噴射後、圧縮上死点付近の所定のタイミングで混合気に点火をする(符号6043、6052)。エンジン1が運転状態604で運転しているときに、点火プラグ25は、圧縮上死点前に点火を行ってもよい(符号6043)。エンジン1が運転状態605で運転しているときに、点火プラグ25は、圧縮上死点後に点火を行ってもよい(符号6052)。   The spark plug 25 ignites the air-fuel mixture at a predetermined timing near the compression top dead center after fuel injection (reference numerals 6043 and 6052). When the engine 1 is operating in the operating state 604, the spark plug 25 may perform ignition before compression top dead center (reference numeral 6043). When the engine 1 is operating in the operating state 605, the spark plug 25 may perform ignition after compression top dead center (reference numeral 6052).

混合気のA/Fを理論空燃比にしてSPCCI燃焼を行うことによって、三元触媒511、513を利用して、燃焼室17から排出された排出ガスを浄化することができる。また、EGRガスを燃焼室17に導入して混合気を希釈化することによって、エンジン1の燃費性能が向上する。尚、中高負荷領域A2、A3、A4は、後述するレイヤ2に対応する。レイヤ2は、高負荷領域まで広がっていると共に、最高負荷運転状態を含んでいる。   By performing SPCCI combustion with the A / F of the air-fuel mixture set at the stoichiometric air-fuel ratio, the exhaust gas discharged from the combustion chamber 17 can be purified using the three-way catalysts 511 and 513. Moreover, the fuel efficiency performance of the engine 1 is improved by introducing EGR gas into the combustion chamber 17 and diluting the air-fuel mixture. The medium and high load areas A2, A3, and A4 correspond to layer 2 described later. Layer 2 extends to the high load region and includes the maximum load operation state.

(過給機の動作)
ここで、図7のマップ504に示すように、低負荷領域A1の一部、及び、中高負荷領域A2の一部においては、過給機44はオフである(S/C OFF参照)。詳細には、低負荷領域A1における低回転側の領域において、過給機44はオフである。低負荷領域A1における高回転側の領域においては、エンジン1の回転数が高くなることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機44はオンである。また、中高負荷領域A2における低負荷低回転側の一部の領域において、過給機44はオフである。中高負荷領域A2における高負荷側の領域においては、燃料噴射量が増えることに対応して必要な吸気充填量を確保するために、過給機44はオンである。また、中高負荷領域A2における高回転側の領域においても過給機44はオンである。
(Supercharger operation)
Here, as shown in a map 504 in FIG. 7, the turbocharger 44 is off in a part of the low load area A1 and a part of the medium / high load area A2 (see S / C OFF). Specifically, the supercharger 44 is off in the low rotation side region in the low load region A1. In the region on the high rotation side in the low load region A1, the supercharger 44 is on in order to ensure a necessary intake charge amount corresponding to the increase in the rotational speed of the engine 1. Further, the supercharger 44 is off in a partial region on the low load / low rotation side in the medium / high load region A2. In the region on the high load side in the middle and high load region A2, the supercharger 44 is on in order to ensure a necessary intake charge amount corresponding to the increase in the fuel injection amount. The supercharger 44 is also on in the high rotation side region in the medium and high load region A2.

尚、高負荷中回転領域A3、高負荷低回転領域A4、及び、高回転領域A5の各領域においては、その全域において過給機44がオンである(S/C ON参照)。   In each of the high load mid-rotation region A3, the high load low rotation region A4, and the high rotation region A5, the supercharger 44 is on (see S / C ON).

(高回転領域)
エンジン1の回転数が高いと、クランク角が1°変化するのに要する時間が短くなる。燃焼室17内において混合気を成層化することが困難になる。エンジン1の回転数が高くなると、SPCCI燃焼を行うことが困難になる。
(High rotation area)
When the rotational speed of the engine 1 is high, the time required for the crank angle to change by 1 ° is shortened. It becomes difficult to stratify the air-fuel mixture in the combustion chamber 17. When the rotational speed of the engine 1 increases, it becomes difficult to perform SPCCI combustion.

そこで、エンジン1が高回転領域A5において運転しているときに、エンジン1は、SPCCI燃焼ではなく、SI燃焼を行う。尚、高回転領域A5は、低負荷から高負荷まで負荷方向の全域に広がっている。   Therefore, when the engine 1 is operating in the high speed region A5, the engine 1 performs SI combustion instead of SPCCI combustion. The high rotation area A5 extends over the entire load direction from a low load to a high load.

図8の符号606は、エンジン1が高回転領域A5における負荷の高い運転状態606にて運転しているときの燃料噴射時期(符号6061)及び点火時期(符号6062)、並びに、燃焼波形(符号6063)を示している。   Reference numeral 606 in FIG. 8 denotes a fuel injection timing (reference numeral 6061) and an ignition timing (reference numeral 6062) when the engine 1 is operating in a high-load operating state 606 in the high rotation region A5, and a combustion waveform (reference numeral 6063).

EGRシステム55は、燃焼室17の中にEGRガスを導入する。EGRシステム55は、負荷が高まるに従いEGRガスの量を減らす。EGRシステム55は、全開負荷では、EGRガスをゼロにしてもよい。   The EGR system 55 introduces EGR gas into the combustion chamber 17. The EGR system 55 reduces the amount of EGR gas as the load increases. The EGR system 55 may make the EGR gas zero at full load.

スワールコントロール弁56は、全開である。燃焼室17内にはスワール流が発生せず、タンブル流のみが発生する。スワールコントロール弁56を全開にすることによって、充填効率を高めることができると共に、ポンプ損失を低減することが可能になる。   The swirl control valve 56 is fully open. A swirl flow is not generated in the combustion chamber 17 and only a tumble flow is generated. By fully opening the swirl control valve 56, the charging efficiency can be increased and the pump loss can be reduced.

混合気の空燃比(A/F)は、基本的には、燃焼室17の全体において理論空燃比(A/F≒14.7)である。混合気の空気過剰率λは、1.0±0.2とすればよい。尚、エンジン1が全開負荷の付近において運転しているときには、混合気の空気過剰率λは1未満であってもよい。   The air-fuel ratio (A / F) of the air-fuel mixture is basically the stoichiometric air-fuel ratio (A / F≈14.7) in the entire combustion chamber 17. The excess air ratio λ of the air-fuel mixture may be 1.0 ± 0.2. When the engine 1 is operating in the vicinity of the fully open load, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture may be less than 1.

インジェクタ6は、吸気行程中に燃料噴射を開始する。インジェクタ6は、燃料を一括で噴射する(符号6061)。吸気行程中に燃料噴射を開始することによって、燃焼室17の中に、均質又は略均質な混合気が形成される。また、燃料の気化時間を長く確保することができるため、未燃損失の低減を図ることもできる。   The injector 6 starts fuel injection during the intake stroke. The injector 6 injects fuel in a lump (reference numeral 6061). By starting fuel injection during the intake stroke, a homogeneous or substantially homogeneous mixture is formed in the combustion chamber 17. Moreover, since the fuel vaporization time can be secured for a long time, unburned loss can be reduced.

点火プラグ25は、燃料の噴射終了後、圧縮上死点前の適宜のタイミングで、混合気に点火を行う(符号6062)。   The spark plug 25 ignites the air-fuel mixture at an appropriate timing before the compression top dead center after the fuel injection is completed (reference numeral 6062).

(マップのレイヤ構造)
図6に示すエンジン1のマップ501、502、503は、図9に示すように、レイヤ1、レイヤ2及びレイヤ3の三つのレイヤの組み合わせによって構成されている。
(Map layer structure)
As shown in FIG. 9, the maps 501, 502, and 503 of the engine 1 illustrated in FIG. 6 are configured by combining three layers of layer 1, layer 2, and layer 3.

レイヤ1は、ベースとなるレイヤである。レイヤ1は、エンジン1の運転領域の全体に広がる。レイヤ1は、第三マップ503の全体に相当する。   Layer 1 is a base layer. Layer 1 extends over the entire operating region of engine 1. Layer 1 corresponds to the entire third map 503.

レイヤ2は、レイヤ1の上に重なるレイヤである。レイヤ2は、エンジン1の運転領域の一部に相当する。具体的にレイヤ2は、第二マップ502の低中回転領域B1、B2、B3に相当する。   Layer 2 is a layer overlying layer 1. Layer 2 corresponds to a part of the operating region of engine 1. Specifically, layer 2 corresponds to the low and medium rotation regions B1, B2, and B3 of the second map 502.

レイヤ3は、レイヤ2の上に重なるレイヤである。レイヤ3は、第一マップ501の低負荷領域A1に相当する。   Layer 3 is a layer overlying layer 2. Layer 3 corresponds to the low load area A1 of the first map 501.

レイヤ1、レイヤ2及びレイヤ3は、燃焼室17の壁温及び吸気の温度それぞれの高低に応じて選択される。   Layer 1, layer 2, and layer 3 are selected according to the level of the wall temperature of the combustion chamber 17 and the temperature of the intake air.

燃焼室17の壁温が第1所定壁温(例えば80℃)以上でかつ、吸気温が第1所定吸気温(例えば50℃)以上のときには、レイヤ1とレイヤ2とレイヤ3とが選択され、これらレイヤ1、レイヤ2及びレイヤ3を重ねることにより第一マップ501が構成される。第一マップ501における低負荷領域A1は、そこにおいて最上位のレイヤ3が有効になり、中高負荷領域A2、A3、A4は、そこにおいて最上位のレイヤ2が有効になり、高回転領域A5は、レイヤ1が有効になる。   When the wall temperature of the combustion chamber 17 is equal to or higher than a first predetermined wall temperature (for example, 80 ° C.) and the intake air temperature is equal to or higher than the first predetermined intake temperature (for example, 50 ° C.), layer 1, layer 2, and layer 3 are selected. The first map 501 is configured by superimposing these layers 1, 2, and 3. In the first map 501, the uppermost layer 3 is effective in the low load region A1, and the uppermost layer 2 is effective in the medium and high load regions A2, A3, and A4, and the high rotation region A5 is Layer 1 is enabled.

燃焼室17の壁温が第1所定壁温未満、第2所定壁温(例えば30℃)以上でかつ、吸気温が第1所定吸気温未満、第2所定吸気温(例えば25℃)以上のときには、レイヤ1とレイヤ2とが選択される。これらレイヤ1及びレイヤ2を重ねることにより第二マップ502が構成される。第二マップ502における低中回転領域B1、B2、B3は、そこにおいて最上位のレイヤ2が有効になり、高回転領域B4は、レイヤ1が有効になる。   The wall temperature of the combustion chamber 17 is less than a first predetermined wall temperature and a second predetermined wall temperature (for example, 30 ° C.) or more, and the intake air temperature is less than the first predetermined intake temperature and the second predetermined intake temperature (for example, 25 ° C.) or more. Sometimes layer 1 and layer 2 are selected. A second map 502 is configured by overlapping these layer 1 and layer 2. In the low and medium rotation areas B1, B2, and B3 in the second map 502, the highest layer 2 is effective, and in the high rotation area B4, layer 1 is effective.

燃焼室17の壁温が第2所定壁温未満でかつ、吸気温が第2所定吸気温未満のときには、レイヤ1のみが選択されて、第三マップ503が構成される。   When the wall temperature of the combustion chamber 17 is lower than the second predetermined wall temperature and the intake air temperature is lower than the second predetermined intake air temperature, only the layer 1 is selected and the third map 503 is configured.

尚、燃焼室17の壁温は、例えば,水温センサSW10によって計測されるエンジン1の冷却水の温度によって代用してもよい。また、冷却水の温度や、その他の計測結果に基づいて、燃焼室17の壁温を推定してもよい。また、吸気温は、例えば、サージタンク42内の温度を計測する第3吸気温度センサSW17によって計測することができる。また、各種の計測結果に基づいて、燃焼室17の中に導入される吸気温を推定してもよい。   Note that the wall temperature of the combustion chamber 17 may be substituted by the coolant temperature of the engine 1 measured by the water temperature sensor SW10, for example. Further, the wall temperature of the combustion chamber 17 may be estimated based on the temperature of the cooling water and other measurement results. The intake air temperature can be measured by, for example, the third intake air temperature sensor SW17 that measures the temperature in the surge tank 42. Further, the intake air temperature introduced into the combustion chamber 17 may be estimated based on various measurement results.

前述したようにSPCCI燃焼は、燃焼室17内に強いスワール流を発生させて行う。SI燃焼は、燃焼室17の壁に沿って火炎が伝播するため、SI燃焼の火炎伝播は、壁温の影響を受ける。壁温が低いと、SI燃焼の火炎が冷やされてしまい、圧縮着火のタイミングが遅れてしまう。   As described above, the SPCCI combustion is performed by generating a strong swirl flow in the combustion chamber 17. In SI combustion, a flame propagates along the wall of the combustion chamber 17, so that the flame propagation of SI combustion is affected by the wall temperature. When the wall temperature is low, the flame of SI combustion is cooled, and the timing of compression ignition is delayed.

SPCCI燃焼におけるCI燃焼は、燃焼室17の外周部から中央部において行われるため、燃焼室17の中央部の温度の影響を受ける。中央部の温度が低いと、CI燃焼が不安定になってしまう。燃焼室17の中央部の温度は、燃焼室17に導入される吸気の温度に依存する。つまり、吸気温度が高いときに、燃焼室17の中央部の温度は高くなり、吸気温度が低いときに、中央部の温度は低くなる。   The CI combustion in the SPCCI combustion is performed from the outer peripheral portion of the combustion chamber 17 to the central portion, and therefore is affected by the temperature of the central portion of the combustion chamber 17. If the temperature at the center is low, CI combustion becomes unstable. The temperature at the center of the combustion chamber 17 depends on the temperature of the intake air introduced into the combustion chamber 17. That is, when the intake air temperature is high, the temperature at the center of the combustion chamber 17 is high, and when the intake air temperature is low, the temperature at the center is low.

燃焼室17の壁温が第2所定壁温未満でかつ、吸気温度が第2所定吸気温未満のときには、SPCCI燃焼を安定して行うことができない。そこで、SI燃焼を実行するレイヤ1のみが選択され、ECU10は、第三マップ503に基づいて、エンジン1を運転する。全ての運転領域において、エンジン1がSI燃焼を行うことにより、燃焼安定性を確保することができる。   When the wall temperature of the combustion chamber 17 is lower than the second predetermined wall temperature and the intake air temperature is lower than the second predetermined intake air temperature, SPCCI combustion cannot be stably performed. Therefore, only the layer 1 that performs SI combustion is selected, and the ECU 10 operates the engine 1 based on the third map 503. Combustion stability can be ensured by the engine 1 performing SI combustion in all operating regions.

燃焼室17の壁温が第2所定壁温以上及び吸気温度が第2所定吸気温以上のときには、略理論空燃比(つまり、λ≒1)の混合気を、安定してSPCCI燃焼させることができる。そこで、レイヤ1に加えて、レイヤ2が選択され、ECU10は、第二マップ502に基づいて、エンジン1を運転する。エンジン1が、一部の運転領域においてSPCCI燃焼を行うことにより、エンジン1の燃費性能が向上する。   When the wall temperature of the combustion chamber 17 is equal to or higher than the second predetermined wall temperature and the intake air temperature is equal to or higher than the second predetermined intake air temperature, the air-fuel mixture having a substantially theoretical air-fuel ratio (that is, λ≈1) can be stably subjected to SPCCI combustion. it can. Therefore, in addition to layer 1, layer 2 is selected, and ECU 10 operates engine 1 based on second map 502. The engine 1 performs SPCCI combustion in a part of the operation region, so that the fuel efficiency performance of the engine 1 is improved.

燃焼室17の壁温が第1所定壁温以上及び吸気温度が第1所定吸気温以上のときには、理論空燃比よりもリーンな混合気を、安定してSPCCI燃焼させることができる。そこで、レイヤ1及びレイヤ2に加えて、レイヤ3が選択され、ECU10は、第一マップ501に基づいて、エンジン1を運転する。エンジン1が、一部の運転領域においてリーン混合気をSPCCI燃焼させることにより、エンジン1の燃費性能が、さらに向上する。   When the wall temperature of the combustion chamber 17 is equal to or higher than the first predetermined wall temperature and the intake air temperature is equal to or higher than the first predetermined intake air temperature, the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio can be stably subjected to SPCCI combustion. Therefore, layer 3 is selected in addition to layer 1 and layer 2, and ECU 10 operates engine 1 based on first map 501. The engine 1 causes the lean air-fuel mixture to undergo SPCCI combustion in a part of the operation region, thereby further improving the fuel efficiency performance of the engine 1.

次に、図10のフローチャートを参照しながら、ECU10が実行するマップのレイヤ選択に関係する制御例について説明をする。先ず、スタート後のステップS1において、ECU10は、各センサSW1〜SW17の信号を読み込む。ECU10は、続くステップS2において、燃焼室17の壁温が30℃以上でかつ、吸気温が25℃以上か否かを判断する。ステップS2の判定がYESのときには、プロセスはステップS3に進み、NOのときには、プロセスはステップS5に進む。ECU10は、ステップS5においてレイヤ1のみを選択する。ECU10は、第三マップ503に基づいてエンジン1を運転する。プロセスはその後、リターンする。   Next, a control example related to map layer selection executed by the ECU 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S1 after the start, the ECU 10 reads signals from the sensors SW1 to SW17. In subsequent step S2, ECU 10 determines whether the wall temperature of combustion chamber 17 is 30 ° C. or higher and the intake air temperature is 25 ° C. or higher. When the determination at step S2 is YES, the process proceeds to step S3, and when the determination is NO, the process proceeds to step S5. The ECU 10 selects only the layer 1 in step S5. The ECU 10 operates the engine 1 based on the third map 503. The process then returns.

ステップS3において、ECU10は、燃焼室17の壁温が80℃以上でかつ、吸気温が50℃以上か否かを判断する。ステップS3の判定がYESのときには、プロセスはステップS4に進み、NOのときには、プロセスはステップS6に進む。   In step S3, the ECU 10 determines whether the wall temperature of the combustion chamber 17 is 80 ° C. or higher and the intake air temperature is 50 ° C. or higher. When the determination in step S3 is YES, the process proceeds to step S4. When the determination is NO, the process proceeds to step S6.

ECU10は、ステップS6においてレイヤ1とレイヤ2とを選択する。ECU10は、第二マップ502に基づいて、エンジン1を運転する。プロセスはその後、リターンする。   The ECU 10 selects layer 1 and layer 2 in step S6. The ECU 10 operates the engine 1 based on the second map 502. The process then returns.

ECU10は、ステップS4においてレイヤ1とレイヤ2とレイヤ3とを選択する。ECU10は、第一マップに基づいて、エンジン1を運転する。プロセスはその後、リターンする。   The ECU 10 selects layer 1, layer 2, and layer 3 in step S4. The ECU 10 operates the engine 1 based on the first map. The process then returns.

(吸気弁及び排気弁のバルブタイミング)
図11は、レイヤ2について設定されている制御ロジックに従い、ECU10が吸気電動S−VT23を制御したときの吸気弁21の開弁タイミングIVOの変化の一例を示している。図11の上図(つまり、グラフ1101)は、エンジン1の負荷の高低(横軸)に対する吸気弁21の開弁タイミングIVOの変化(横軸)を示している。実線はエンジン1の回転数が相対的に低い第1回転数のとき、破線はエンジン1の回転数が相対的に高い第2回転数のとき(第1回転数<第2回転数)に対応する。
(Valve timing of intake valve and exhaust valve)
FIG. 11 shows an example of a change in the valve opening timing IVO of the intake valve 21 when the ECU 10 controls the intake electric S-VT 23 according to the control logic set for the layer 2. The upper diagram in FIG. 11 (that is, the graph 1101) shows the change (horizontal axis) of the valve opening timing IVO of the intake valve 21 with respect to the load of the engine 1 (horizontal axis). The solid line corresponds to the first rotation speed when the engine 1 is relatively low, and the broken line corresponds to the second rotation speed when the engine 1 is relatively high (first rotation speed <second rotation speed). To do.

図11の下図(つまり、グラフ1102)は、エンジン1の回転数の高低(横軸)に対する吸気弁21の開弁タイミングIVOの変化(縦軸)を示している。実線は、エンジン1の負荷が相対的に低い第1負荷のとき、破線はエンジン1の負荷が相対的に高い第2負荷のとき(第1負荷<第2負荷)に対応する。   The lower diagram of FIG. 11 (that is, the graph 1102) shows the change (vertical axis) of the valve opening timing IVO of the intake valve 21 with respect to the rotational speed of the engine 1 (horizontal axis). The solid line corresponds to the first load when the load on the engine 1 is relatively low, and the broken line corresponds to the second load when the load on the engine 1 is relatively high (first load <second load).

グラフ1101及びグラフ1102において、吸気弁21の開弁タイミングIVOは上にいくほど進角し、吸気弁21及び排気弁22の両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間が長くなる。よって、燃焼室17の中に導入されるEGRガスの量が増える。   In the graph 1101 and the graph 1102, the valve opening timing IVO of the intake valve 21 is advanced as it goes upward, and the positive overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are opened becomes longer. Therefore, the amount of EGR gas introduced into the combustion chamber 17 increases.

レイヤ2においてエンジン1は、混合気のA/Fを理論空燃比又は略理論空燃比にすると共に、G/Fを理論空燃比よりもリーンにして運転する。エンジン1の負荷が低いと、燃料供給量が少ない。グラフ1101に示すように、エンジン1の負荷が低いときに、ECU10は、吸気弁21の開弁タイミングIVOを遅角側のタイミングに設定する。燃焼室17の中に導入するEGRガスの量が制限され、燃焼安定性が確保される。   In the layer 2, the engine 1 is operated with the A / F of the air-fuel mixture set to the stoichiometric air fuel ratio or substantially the stoichiometric air fuel ratio, and the G / F is leaner than the stoichiometric air fuel ratio. When the load on the engine 1 is low, the fuel supply amount is small. As shown in the graph 1101, when the load of the engine 1 is low, the ECU 10 sets the valve opening timing IVO of the intake valve 21 to the timing on the retard side. The amount of EGR gas introduced into the combustion chamber 17 is limited, and combustion stability is ensured.

エンジン1の負荷が高くなると、燃料供給量が増えるため、燃焼安定性が高まる。ECU10は、吸気弁21の開弁タイミングを進角側のタイミングに設定する。燃焼室17の中に導入するEGRガスの量を増やすことによって、エンジン1のポンプ損失を下げることができる。   When the load on the engine 1 increases, the amount of fuel supply increases, so that combustion stability increases. The ECU 10 sets the valve opening timing of the intake valve 21 to the advance side timing. By increasing the amount of EGR gas introduced into the combustion chamber 17, the pump loss of the engine 1 can be reduced.

エンジン1の負荷がさらに高くなると、燃焼室17の中の温度がさらに高くなる。燃焼室17の中の温度が高くなりすぎないように、内部EGRガスの量を減らし、外部EGRガスの量を増やす。そのために、ECU10は、吸気弁21の開弁タイミングを、再び、遅角側のタイミングに設定する。   When the load on the engine 1 is further increased, the temperature in the combustion chamber 17 is further increased. The amount of internal EGR gas is reduced and the amount of external EGR gas is increased so that the temperature in the combustion chamber 17 does not become too high. For this purpose, the ECU 10 sets the valve opening timing of the intake valve 21 to the retard side timing again.

エンジン1の負荷がさらに高くなって過給機44が過給を行うようになると、ECU10は、吸気弁21の開弁タイミングを、再び、進角側のタイミングに設定する。吸気弁21及び排気弁22の両方を開弁するポジティブオーバーラップ期間が設けられるため、燃焼室17の中の残留ガスを掃気することができる。   When the load on the engine 1 is further increased and the supercharger 44 performs supercharging, the ECU 10 sets the valve opening timing of the intake valve 21 to the advance side timing again. Since a positive overlap period for opening both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is provided, the residual gas in the combustion chamber 17 can be scavenged.

尚、エンジン1の回転数が高いときと低いときとのそれぞれにおいて、吸気弁21の開弁タイミングが変化する傾向は、ほぼ同じである。   Note that the tendency of the opening timing of the intake valve 21 to change when the engine 1 is high and low is almost the same.

グラフ1102に示すように、エンジン1の回転数が低いときには、燃焼室17内の流動が弱くなる。燃焼安定性が低下してしまうため、燃焼室17の中に導入するEGRガスの量を制限する。ECU10は、吸気弁21の開弁タイミングを、遅角側のタイミングに設定する。   As shown in the graph 1102, when the rotation speed of the engine 1 is low, the flow in the combustion chamber 17 becomes weak. Since the combustion stability is lowered, the amount of EGR gas introduced into the combustion chamber 17 is limited. The ECU 10 sets the valve opening timing of the intake valve 21 to the timing on the retard side.

エンジン1の回転数が高くなると、燃焼室17内の流動が強くなるため、燃焼室17の中に導入するEGRガスの量を増やすことができる。ECU10は、吸気弁21の開弁タイミングを、進角側のタイミングに設定する。   When the rotational speed of the engine 1 increases, the flow in the combustion chamber 17 becomes stronger, so that the amount of EGR gas introduced into the combustion chamber 17 can be increased. The ECU 10 sets the valve opening timing of the intake valve 21 to the advance side timing.

エンジン1の回転数がさらに高くなると、ECU10は、吸気弁21の開弁タイミングを、エンジン1の回転数に応じた遅角側のタイミングに設定する。これにより、燃焼室17内に導入されるガス量を最大化する。   When the rotational speed of the engine 1 further increases, the ECU 10 sets the valve opening timing of the intake valve 21 to a retarded timing corresponding to the rotational speed of the engine 1. Thereby, the amount of gas introduced into the combustion chamber 17 is maximized.

図12は、レイヤ3について設定されている制御ロジックに従い、ECU10が吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24を制御したときの吸気弁21の開弁タイミングIVO、排気弁22の閉弁タイミングEVC、及び、吸気弁21及び排気弁22のオーバーラップ期間O/Lの変化の一例を示している。   FIG. 12 shows the valve opening timing IVO of the intake valve 21 and the valve closing timing EVC of the exhaust valve 22 when the ECU 10 controls the intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 according to the control logic set for the layer 3. And, an example of a change in the overlap period O / L of the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is shown.

図12の上図(つまり、グラフ1201)は、エンジン1の負荷の高低(横軸)に対する吸気弁21の開弁タイミングIVOの変化(横軸)を示している。実線はエンジン1の回転数が相対的に低い第3回転数のとき、破線はエンジン1の回転数が相対的に高い第4回転数(第3回転数<第4回転数)のときに対応する。   The upper diagram in FIG. 12 (that is, the graph 1201) shows the change (horizontal axis) of the valve opening timing IVO of the intake valve 21 with respect to the load of the engine 1 (horizontal axis). The solid line corresponds to the third engine speed when the engine 1 is relatively low, and the broken line corresponds to the fourth engine speed when the engine 1 is relatively high (third engine speed <fourth engine speed). To do.

図12の中図(つまり、グラフ1202)は、エンジン1の負荷の高低(横軸)に対する排気弁22の閉弁タイミングEVCの変化(横軸)を示している。実線はエンジン1の回転数が第3回転数のとき、破線はエンジン1の回転数が第4回転数のときに対応する。   The middle diagram of FIG. 12 (that is, the graph 1202) shows a change (horizontal axis) of the valve closing timing EVC of the exhaust valve 22 with respect to the load of the engine 1 (horizontal axis). The solid line corresponds to the case where the engine 1 has the third rotational speed, and the broken line corresponds to the case where the engine 1 has the fourth rotational speed.

図12の下図(つまり、グラフ1203)は、エンジン1の負荷の高低(横軸)に対する吸気弁21と排気弁22とのオーバーラップ期間O/Lの変化(横軸)を示している。実線はエンジン1の回転数が第3回転数のとき、破線はエンジン1の回転数が第4回転数のときに対応する。   The lower diagram of FIG. 12 (that is, the graph 1203) shows the change (horizontal axis) of the overlap period O / L between the intake valve 21 and the exhaust valve 22 with respect to the load level (horizontal axis) of the engine 1. The solid line corresponds to the case where the engine 1 has the third rotational speed, and the broken line corresponds to the case where the engine 1 has the fourth rotational speed.

レイヤ3においてエンジン1は、A/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気をSPCCI燃焼させて運転する。エンジン1の負荷が低いときには、燃料供給量が少ない。混合気のA/Fが低くなりすぎないように、ECU10は、燃焼室17内に導入するガス量を制限する。グラフ1201に示すように、ECU10は、吸気弁21の開弁タイミングIVOを、排気上死点よりも遅角側のタイミングに設定する。吸気弁21の閉弁タイミングは、吸気下死点以降の、いわゆる遅閉じになる。また、エンジン1の負荷が低いときに、ECU10は、燃焼室17内に導入する内部EGRガス量を制限する。グラフ1202に示すように、ECU10は、排気弁22の閉弁タイミングEVCを、進角側のタイミングに設定する。排気弁22の閉弁タイミングEVCは、排気上死点に近づく。   In the layer 3, the engine 1 is operated by subjecting the air-fuel mixture whose A / F is leaner than the theoretical air-fuel ratio to SPCCI combustion. When the load on the engine 1 is low, the fuel supply amount is small. The ECU 10 limits the amount of gas introduced into the combustion chamber 17 so that the A / F of the air-fuel mixture does not become too low. As shown in the graph 1201, the ECU 10 sets the valve opening timing IVO of the intake valve 21 to a timing that is retarded from the exhaust top dead center. The closing timing of the intake valve 21 is a so-called delayed closing after the intake bottom dead center. Further, when the load on the engine 1 is low, the ECU 10 limits the amount of internal EGR gas introduced into the combustion chamber 17. As shown in the graph 1202, the ECU 10 sets the valve closing timing EVC of the exhaust valve 22 to a timing on the advance side. The valve closing timing EVC of the exhaust valve 22 approaches the exhaust top dead center.

エンジン1の負荷が高くなると、燃料供給量が増えるため、ECU10は、燃焼室17内に導入するガス量を制限しない。また、理論空燃比よりもリーンな混合気のSPCCI燃焼を安定させるために、ECU10は、燃焼室17内に導入する内部EGRガス量を増やす。ECU10は、吸気弁21の開弁タイミングIVOを、排気上死点よりも進角側のタイミングに設定する。また、ECU10は、排気弁22の閉弁タイミングEVCを、排気上死点よりも遅角側のタイミングに設定する。その結果、グラフ1203に示すように、エンジン1の負荷が高くなると、吸気弁21と排気弁22との両方が開弁するオーバーラップ期間は長くなる。   When the load on the engine 1 increases, the amount of fuel supply increases, so the ECU 10 does not limit the amount of gas introduced into the combustion chamber 17. Further, the ECU 10 increases the amount of internal EGR gas introduced into the combustion chamber 17 in order to stabilize the SPCCI combustion of the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The ECU 10 sets the valve opening timing IVO of the intake valve 21 to a timing on the more advanced side than the exhaust top dead center. Further, the ECU 10 sets the valve closing timing EVC of the exhaust valve 22 to a timing that is retarded from the exhaust top dead center. As a result, as shown in the graph 1203, when the load on the engine 1 is increased, the overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are opened becomes longer.

エンジン1の負荷がさらに高くなると、燃焼室17内の温度が高くなり過ぎないように、ECU10は、燃焼室17内に導入する内部EGRガス量を減らす。ECU10は、排気弁22の閉弁タイミングEVCを、排気上死点に近づける。吸気弁21と排気弁22とのオーバーラップ期間は短くなる。また、ECU10は、エンジン1の負荷が高いときでかつ、エンジン1の回転数が高いときには、回転数が低いときよりも、吸気弁21の開弁タイミングを遅角側のタイミングに設定する。燃焼室17内に導入するガス量は最大になる。   When the load on the engine 1 is further increased, the ECU 10 reduces the amount of internal EGR gas introduced into the combustion chamber 17 so that the temperature in the combustion chamber 17 does not become too high. The ECU 10 brings the valve closing timing EVC of the exhaust valve 22 close to the exhaust top dead center. The overlap period between the intake valve 21 and the exhaust valve 22 is shortened. Further, the ECU 10 sets the valve opening timing of the intake valve 21 to the retarded side timing when the load of the engine 1 is high and the rotation speed of the engine 1 is high than when the rotation speed is low. The amount of gas introduced into the combustion chamber 17 is maximized.

尚、図12に一点鎖線で囲んだ低負荷領域において、エンジン1は、燃費性能の向上を目的とした減筒運転を行うようにしてもよい。減筒運転を行うときには、燃焼室17内に導入するガス量及び内部EGRガス量は制限されない。ECU10は、グラフ1201、1202に二点鎖線で示すように、吸気弁21の開弁タイミングを、進角側のタイミングに設定すると共に、排気弁22の閉弁タイミングを、遅角側のタイミングに設定してもよい。   Note that, in the low load region surrounded by the one-dot chain line in FIG. 12, the engine 1 may perform a reduced-cylinder operation for the purpose of improving the fuel efficiency. When performing the reduced cylinder operation, the amount of gas introduced into the combustion chamber 17 and the amount of internal EGR gas are not limited. The ECU 10 sets the valve opening timing of the intake valve 21 to the advance side timing and the valve closing timing of the exhaust valve 22 to the retard side timing as shown by the two-dot chain lines in the graphs 1201 and 1202. It may be set.

(エンジンの制御ロジック)
図13は、エンジン1の制御ロジックを示すフローチャートである。ECU10は、メモリ102に記憶している制御ロジックに従いエンジン1を運転する。具体的にECU10は、各センサSW1〜SW17の信号に基づいて、エンジン1の運転状態を判断すると共に、燃焼室17の中の燃焼が、運転状態に応じたSI率の燃焼となるよう、燃焼室17の中の状態量の調節、噴射量の調節、噴射タイミングの調節、及び、点火タイミングの調節を行うための演算を行う。
(Engine control logic)
FIG. 13 is a flowchart showing the control logic of the engine 1. The ECU 10 operates the engine 1 according to the control logic stored in the memory 102. Specifically, the ECU 10 determines the operating state of the engine 1 based on the signals of the sensors SW1 to SW17, and combusts so that the combustion in the combustion chamber 17 becomes the combustion of the SI rate corresponding to the operating state. Calculations for adjusting the state quantity in the chamber 17, adjusting the injection amount, adjusting the injection timing, and adjusting the ignition timing are performed.

ECU10は先ず、ステップS131において、各センサSW1〜SW17の信号を読み込む。次いで、ECU10は、ステップS132において、各センサSW1〜SW17の信号に基づいてエンジン1の運転状態を判断すると共に、目標SI率(つまり、目標熱量比率)を設定する。目標SI率は、エンジン1の運転状態に応じて設定される。   First, in step S131, the ECU 10 reads signals from the sensors SW1 to SW17. Next, in step S132, the ECU 10 determines the operating state of the engine 1 based on the signals of the sensors SW1 to SW17, and sets a target SI rate (that is, a target heat amount ratio). The target SI rate is set according to the operating state of the engine 1.

図14は、目標SI率の設定例を模式的に示している。ECU10は、エンジン1の負荷が低いときには、目標SI率を低く設定し、エンジン1の負荷が高いときには、目標SI率を高く設定する。エンジン1の負荷が低いときには、SPCCI燃焼におけるCI燃焼の割合を高めることによって、燃焼騒音の抑制と燃費性能の向上とが両立する。エンジン1の負荷が高いときには、SPCCI燃焼におけるSI燃焼の割合を高めることによって、燃焼騒音の抑制に有利になる。   FIG. 14 schematically shows a setting example of the target SI rate. The ECU 10 sets the target SI rate low when the load on the engine 1 is low, and sets the target SI rate high when the load on the engine 1 is high. When the load of the engine 1 is low, suppression of combustion noise and improvement of fuel efficiency are compatible by increasing the ratio of CI combustion in SPCCI combustion. When the load of the engine 1 is high, it is advantageous for suppressing combustion noise by increasing the rate of SI combustion in SPCCI combustion.

図13のフローに戻り、ECU10は、続くステップS133において、メモリ102に記憶している燃焼モデルに基づいて、設定した目標SI率を実現するための目標筒内状態量を設定する。具体的にECU10は、燃焼室17の中の目標温度及び目標圧力、並びに、目標状態量を設定する。ECU10は、ステップS134において、目標筒内状態量を実現するために必要な、EGR弁54の開度、スロットル弁43の開度、エアバイパス弁48の開度、スワールコントロール弁56の開度、並びに、吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24の位相角(つまり、吸気弁21のバルブタイミング、及び、排気弁22のバルブタイミング)を設定する。ECU10は、これらのデバイスの制御量を、メモリ102に記憶しているマップに基づいて設定する。ECU10は、設定した制御量に基づいて、EGR弁54、スロットル弁43、エアバイパス弁48、スワールコントロール弁(SCV)56、並びに、吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24に信号を出力する。ECU10の信号に基づいて各デバイスが動作をすることによって、燃焼室17の中の状態量が目標状態量になる。   Returning to the flow of FIG. 13, in the subsequent step S <b> 133, the ECU 10 sets a target in-cylinder state quantity for realizing the set target SI rate based on the combustion model stored in the memory 102. Specifically, the ECU 10 sets a target temperature and a target pressure in the combustion chamber 17 and a target state quantity. In step S134, the ECU 10 requires the opening degree of the EGR valve 54, the opening degree of the throttle valve 43, the opening degree of the air bypass valve 48, the opening degree of the swirl control valve 56, which are necessary for realizing the target in-cylinder state quantity. In addition, the phase angle of the intake motor S-VT 23 and the exhaust motor S-VT 24 (that is, the valve timing of the intake valve 21 and the valve timing of the exhaust valve 22) is set. The ECU 10 sets control amounts of these devices based on a map stored in the memory 102. The ECU 10 outputs signals to the EGR valve 54, the throttle valve 43, the air bypass valve 48, the swirl control valve (SCV) 56, and the intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 based on the set control amount. . As each device operates based on the signal from the ECU 10, the state quantity in the combustion chamber 17 becomes the target state quantity.

ECU10はさらに、設定した各デバイスの制御量に基づいて、燃焼室17の中の状態量の予測値、及び、推定値をそれぞれ算出する。状態量予測値は、吸気弁21が閉弁する前の燃焼室17の中の状態量を予測した値である。状態量予測値は、後述するように、吸気行程における燃料の噴射量の設定に用いる。状態量推定値は、吸気弁21が閉弁した後の燃焼室17の中の状態量を推定した値である。状態量推定値は、後述するように、圧縮行程における燃料の噴射量の設定、及び、点火タイミングの設定に用いる。状態量推定値はまた、実際の燃焼状態との比較による状態量誤差の計算にも用いる。   The ECU 10 further calculates a predicted value and an estimated value of the state quantity in the combustion chamber 17 based on the set control amounts of the respective devices. The state quantity predicted value is a value obtained by predicting the state quantity in the combustion chamber 17 before the intake valve 21 is closed. The state quantity predicted value is used for setting the fuel injection amount in the intake stroke, as will be described later. The state quantity estimated value is a value obtained by estimating the state quantity in the combustion chamber 17 after the intake valve 21 is closed. The state quantity estimated value is used for setting the fuel injection amount in the compression stroke and setting the ignition timing, as will be described later. The state quantity estimate is also used to calculate the state quantity error by comparison with the actual combustion state.

ECU10は、ステップS135において、状態量予測値に基づいて、吸気行程中における燃料の噴射量を設定する。吸気行程中に分割噴射を行うときには、各噴射の噴射量を設定する。尚、吸気行程中に燃料の噴射を行わないときは、燃料の噴射量はゼロである。ステップS136において、ECU10は、インジェクタ6が所定の噴射タイミングで、燃焼室17の中に燃料を噴射するよう、インジェクタ6に信号を出力する。   In step S135, the ECU 10 sets the fuel injection amount during the intake stroke based on the state amount predicted value. When performing divided injection during the intake stroke, the injection amount of each injection is set. When fuel is not injected during the intake stroke, the fuel injection amount is zero. In step S136, the ECU 10 outputs a signal to the injector 6 so that the injector 6 injects fuel into the combustion chamber 17 at a predetermined injection timing.

ECU10は、ステップS137において、状態量推定値と、吸気行程中の燃料の噴射結果と、に基づいて、圧縮行程中における燃料の噴射量を設定する。尚、圧縮行程中に燃料の噴射を行わないときは、燃料の噴射量はゼロである。ECU10は、ステップS138において、予め設定されているマップに基づく噴射タイミングで、インジェクタ6が燃焼室17の中に燃料を噴射するよう、インジェクタ6に信号を出力する。   In step S137, the ECU 10 sets the fuel injection amount during the compression stroke based on the state quantity estimated value and the fuel injection result during the intake stroke. When the fuel is not injected during the compression stroke, the fuel injection amount is zero. In step S138, the ECU 10 outputs a signal to the injector 6 so that the injector 6 injects fuel into the combustion chamber 17 at an injection timing based on a preset map.

ECU10は、ステップS139において、状態量推定値と、圧縮行程中の燃料の噴射結果と、に基づいて、点火タイミングを設定する。ECU10は、ステップS1310において、設定した点火タイミングで、点火プラグ25が燃焼室17の中の混合気に点火をするよう、点火プラグ25に信号を出力する。   In step S139, the ECU 10 sets the ignition timing based on the state quantity estimated value and the fuel injection result during the compression stroke. In step S1310, the ECU 10 outputs a signal to the spark plug 25 so that the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 at the set ignition timing.

点火プラグ25が混合気に点火をすることにより、燃焼室17の中でSI燃焼又はSPCCI燃焼が行われる。ステップS1311において、ECU10は、指圧センサSW6が計測した燃焼室17の中の圧力の変化を読み込み、それに基づいて、燃焼室17の中の混合気の燃焼状態を判断する。ECU10はまた、ステップS1312において、燃焼状態の計測結果と、ステップS134において推定をした状態量推定値とを比較し、状態量推定値と、実際の状態量との誤差を計算する。計算した誤差は、今回以降のサイクルにおいて、ステップS134の推定に利用される。ECU10は、状態量誤差が無くなるように、スロットル弁43、EGR弁54、スワールコントロール弁56、及び/又は、エアバイパス弁48の開度、並びに、吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24の位相角を調節する。それによって、燃焼室17に導入される新気及びEGRガス量が調節される。   When the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture, SI combustion or SPCCI combustion is performed in the combustion chamber 17. In step S1311, the ECU 10 reads the pressure change in the combustion chamber 17 measured by the finger pressure sensor SW6, and determines the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 based on the change. In step S1312, the ECU 10 compares the measurement result of the combustion state with the state quantity estimated value estimated in step S134, and calculates an error between the state quantity estimated value and the actual state quantity. The calculated error is used for estimation in step S134 in the subsequent cycles. The ECU 10 opens the throttle valve 43, the EGR valve 54, the swirl control valve 56, and / or the air bypass valve 48, and the intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 so that the state quantity error is eliminated. Adjust the phase angle. Thereby, the amount of fresh air and EGR gas introduced into the combustion chamber 17 is adjusted.

ECU10はまた、状態量推定値に基づき燃焼室17の中の温度が目標温度よりも低くなると予想したときには、点火タイミングを進角することが可能になるよう、ステップS138において、圧縮行程中の噴射タイミングを、マップに基づく噴射タイミングよりも進角させる。一方、ECU10は、状態量推定値に基づき燃焼室17の中の温度が目標温度よりも高くなると予想したときには、点火タイミングを遅角することが可能になるよう、ステップS138において、圧縮行程中の噴射タイミングを、マップに基づく噴射タイミングよりも遅角させる。   The ECU 10 also performs injection in the compression stroke in step S138 so that the ignition timing can be advanced when the temperature in the combustion chamber 17 is predicted to be lower than the target temperature based on the state quantity estimated value. The timing is advanced from the injection timing based on the map. On the other hand, when the ECU 10 predicts that the temperature in the combustion chamber 17 becomes higher than the target temperature based on the state quantity estimated value, in step S138, the ECU 10 is in the compression stroke so that the ignition timing can be retarded. The injection timing is retarded from the injection timing based on the map.

つまり、燃焼室17の中の温度が低いと、火花点火によってSI燃焼が開始した後、未燃混合気が自己着火するタイミングθCI(図5参照)が遅れてしまい、SI率が、目標のSI率からずれてしまう。この場合、未燃燃料の増大や、排出ガス性能の低下を招く。 That is, if the temperature in the combustion chamber 17 is low, the timing θ CI (see FIG. 5) at which the unburned mixture self-ignites after the SI combustion is started by spark ignition is delayed, and the SI rate becomes the target Deviation from SI rate. In this case, unburned fuel increases and exhaust gas performance decreases.

そこで、燃焼室17の中の温度が目標温度よりも低くなると予想したときには、ECU10は、噴射タイミングを進角すると共に、ステップS1310において点火タイミングを進角する。SI燃焼の開始が早まることによってSI燃焼により十分な熱発生が可能になるから、燃焼室17の中の温度が低いときに、未燃混合気の自己着火のタイミングθCIが遅れることを防止することができる。その結果、SI率は、目標のSI率に近づく。 Therefore, when it is predicted that the temperature in the combustion chamber 17 will be lower than the target temperature, the ECU 10 advances the injection timing and advances the ignition timing in step S1310. Since the start of SI combustion is accelerated, sufficient heat generation is possible by SI combustion, and therefore, the self-ignition timing θ CI of the unburned mixture is prevented from being delayed when the temperature in the combustion chamber 17 is low. be able to. As a result, the SI rate approaches the target SI rate.

また、燃焼室17の中の温度が高いと、火花点火によってSI燃焼が開始して直ぐに、未燃混合気が自己着火してしまい、SI率が、目標のSI率からずれてしまう。この場合、燃焼騒音が増大してしまう。   If the temperature in the combustion chamber 17 is high, the unburned mixture self-ignites immediately after the start of SI combustion by spark ignition, and the SI rate deviates from the target SI rate. In this case, combustion noise increases.

そこで、燃焼室17の中の温度が目標温度よりも高くなると予想したときには、ECU10は、噴射タイミングを遅角すると共に、ステップS1310において点火タイミングを遅角する。SI燃焼の開始が遅くなるから、燃焼室17の中の温度が高いときに、未燃混合気の自己着火のタイミングθCIが早くなることを防止することができる。その結果、SI率は、目標のSI率に近づく。 Therefore, when it is predicted that the temperature in the combustion chamber 17 will be higher than the target temperature, the ECU 10 retards the injection timing and retards the ignition timing in step S1310. Since the start of SI combustion is delayed, it is possible to prevent the self-ignition timing θ CI of the unburned mixture from being accelerated when the temperature in the combustion chamber 17 is high. As a result, the SI rate approaches the target SI rate.

このエンジン1の制御ロジックは、スロットル弁43、EGR弁54、エアバイパス弁48、スワールコントロール弁56、吸気電動S−VT23、及び排気電動S−VT24を含む状態量設定デバイスによって、SI率を調節するよう構成されている。燃焼室17の中の状態量を調節することによって、SI率の大まかな調節が可能である。エンジン1の制御ロジックはまた、燃料の噴射タイミング及び点火タイミングを調節することによって、SI率を調節するよう構成されている。噴射タイミング及び点火タイミングの調節によって、例えば気筒間差の補正を行ったり、自己着火タイミングの微調節を行ったりすることができる。SI率の調節を二段階に行うことによって、エンジン1は、運転状態に対応する狙いのSPCCI燃焼を正確に実現することができる。   The control logic of the engine 1 adjusts the SI rate by a state quantity setting device including a throttle valve 43, an EGR valve 54, an air bypass valve 48, a swirl control valve 56, an intake motor S-VT 23, and an exhaust motor S-VT 24. It is configured to By adjusting the state quantity in the combustion chamber 17, the SI rate can be roughly adjusted. The control logic of the engine 1 is also configured to adjust the SI rate by adjusting the fuel injection timing and ignition timing. By adjusting the injection timing and the ignition timing, for example, the difference between cylinders can be corrected, or the self-ignition timing can be finely adjusted. By performing the adjustment of the SI rate in two stages, the engine 1 can accurately realize the target SPCCI combustion corresponding to the operation state.

ECU10はまた、燃焼による実際のSI率が、目標SI率になるよう、少なくともEGRシステム55及び点火プラグ25に信号を出力する。また、前述の通り、ECU10は、エンジン1の負荷が高いときには、低いときよりも目標SI率を高くするから、ECU10は、エンジン1の負荷が高いときには、低いときよりもSI率が高くなるよう、少なくともEGRシステム55及び点火プラグ25に信号を出力することになる。   The ECU 10 also outputs a signal to at least the EGR system 55 and the spark plug 25 so that the actual SI rate due to combustion becomes the target SI rate. Further, as described above, when the load on the engine 1 is high, the ECU 10 increases the target SI rate than when the engine 1 is low. Therefore, the ECU 10 has a higher SI rate when the load on the engine 1 is high than when the load is low. The signal is output to at least the EGR system 55 and the spark plug 25.

尚、ECU10が行うエンジン1の制御は、前述した燃焼モデルに基づく制御ロジックに限定されない。   The control of the engine 1 performed by the ECU 10 is not limited to the control logic based on the combustion model described above.

(エンジンの制御ロジックの設計方法)
前述したSPCCI燃焼を実行するエンジン1の制御ロジックを設計する際には、各デバイスの制御量に関係するパラメータを設定する。例えば点火プラグ25であれば、エンジン1の運転状態に対応した点火エネルギ及び点火タイミングを、設定する。吸気電動S−VT23であれば、エンジン1の運転状態に対応した吸気弁21のバルブタイミングを設定する。以下、エンジン1の制御ロジックの設計方法における、吸気弁21のバルブタイミングの設定について、図面を参照しながら説明をする。
(Engine control logic design method)
When designing the control logic of the engine 1 that executes the above-described SPCCI combustion, parameters related to the control amount of each device are set. For example, in the case of the spark plug 25, ignition energy and ignition timing corresponding to the operating state of the engine 1 are set. In the case of the intake electric S-VT 23, the valve timing of the intake valve 21 corresponding to the operating state of the engine 1 is set. Hereinafter, setting of the valve timing of the intake valve 21 in the design method of the control logic of the engine 1 will be described with reference to the drawings.

SPCCI燃焼を実行するエンジン1において、燃焼騒音を抑制すると共に、安定したSPCCI燃焼を実現するためには、CI燃焼が開始するタイミング(θCI:図5参照)における燃焼室17内の温度を適切な温度に調節する必要があることを、本願発明者らは見出した。つまり、燃焼室17内の温度が低いとCI燃焼の着火性が低下する。燃焼室17内の温度が高いと燃焼騒音が大きくなる。 In the engine 1 that performs SPCCI combustion, in order to suppress combustion noise and realize stable SPCCI combustion, the temperature in the combustion chamber 17 at the timing at which CI combustion starts (θ CI : see FIG. 5) is appropriately set. The inventors of the present invention have found that it is necessary to adjust to a suitable temperature. That is, when the temperature in the combustion chamber 17 is low, the ignitability of CI combustion is reduced. When the temperature in the combustion chamber 17 is high, combustion noise increases.

CI燃焼が開始するタイミングθCIにおける燃焼室17内の温度は、エンジン1の有効圧縮比に関係する。エンジン1の有効圧縮比は、幾何学的圧縮比εと、吸気弁21の閉弁タイミングIVCとにより定まる。本願発明者らは、SPCCI燃焼を行うエンジンを実用化するために、SPCCI燃焼が生じ得る幾何学的圧縮比εの範囲において、適切なIVCの範囲が存在することを新たに見出した。ここに開示する技術は、SPCCI燃焼という特有の燃焼形態を行うエンジンを実用化するためには、幾何学的圧縮比εと吸気弁21の閉弁タイミングIVCとの間に、所定の関係が必要であることを見出した点に新しさがある。また、後述する、幾何学的圧縮比εと吸気弁21の閉弁タイミングIVCとの間の関係式にも、新しさがある。 The temperature in the combustion chamber 17 at the timing θ CI at which CI combustion starts is related to the effective compression ratio of the engine 1. The effective compression ratio of the engine 1 is determined by the geometric compression ratio ε and the valve closing timing IVC of the intake valve 21. The inventors of the present application newly found out that an appropriate IVC range exists in the range of the geometric compression ratio ε at which SPCCI combustion can occur in order to put an engine that performs SPCCI combustion into practical use. The technology disclosed here requires a predetermined relationship between the geometric compression ratio ε and the valve closing timing IVC of the intake valve 21 in order to put an engine that performs a specific combustion mode called SPCCI combustion into practical use. There is a novelty in the point that I found out. Further, a relational expression between the geometric compression ratio ε and the valve closing timing IVC of the intake valve 21 described later is also new.

さらに、ここに開示する技術は、SPCCI燃焼を行うエンジン1の制御ロジックを設計するときに、幾何学的圧縮比εと吸気弁21の閉弁タイミングIVCとの間の関係に基づいて、吸気弁21の閉弁タイミングIVCを設定する点にも新しさがある。   Furthermore, the technique disclosed herein is based on the relationship between the geometric compression ratio ε and the valve closing timing IVC of the intake valve 21 when designing the control logic of the engine 1 that performs SPCCI combustion. There is also a novelty in that 21 valve closing timing IVC is set.

エンジン1は、混合気のA/Fを理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチにしかつ、G/Fを理論空燃比よりもリーンにしてSPCCI燃焼を行うとき(レイヤ2)と、混合気のA/Fを理論空燃比よりもリーンにしてSPCCI燃焼を行うとき(レイヤ3)と、を切り換える。レイヤ2における幾何学的圧縮比εと吸気弁21の閉弁タイミングIVCとの関係は、レイヤ3における幾何学的圧縮比εと吸気弁21の閉弁タイミングIVCとの関係とは異なる。   The engine 1 performs the SPCCI combustion (layer 2) when the A / F of the air-fuel mixture is made richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio and the G / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio (layer 2). Switching between when A / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio and SPCCI combustion is performed (layer 3). The relationship between the geometric compression ratio ε in layer 2 and the valve closing timing IVC of the intake valve 21 is different from the relationship between the geometric compression ratio ε in layer 3 and the valve closing timing IVC of the intake valve 21.

(レイヤ2における幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係)
図15は、SPCCI燃焼の特性を示している。具体的に図15は、エンジン1が、レイヤ2と同様に、A/Fが理論空燃比でかつ、G/Fが理論空燃比よりもリーンの混合気をSPCCI燃焼するときの、EGR率(横軸)に対するSPCCI燃焼の成立範囲を示している。同図における縦軸は、燃焼重心に相当するクランク角度であり、燃焼重心は、図における上にいくほど進角する。
(Relationship between geometric compression ratio in layer 2 and closing timing of intake valve)
FIG. 15 shows the characteristics of SPCCI combustion. Specifically, FIG. 15 shows an EGR rate (when the engine 1 performs SPCCI combustion of an air-fuel mixture in which A / F is the stoichiometric air-fuel ratio and G / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, similarly to the layer 2. The establishment range of SPCCI combustion with respect to (horizontal axis) is shown. The vertical axis in the figure is the crank angle corresponding to the combustion center of gravity, and the combustion center of gravity advances as it goes upward in the figure.

SPCCI燃焼が成立する範囲は、同図においてハッチングを付した範囲によって示される。SPCCI燃焼が成立する範囲は、「進角限界」の線と、「遅角限界」の線とによって挟まれている。「進角限界」の線は、燃焼重心がこの線よりも進角すると異常燃焼になるため、SPCCI燃焼が成立しないことを意味している。また、「遅角限界」の線は、燃焼重心がこの線よりも遅角すると、自己着火しなくなるため、SPCCI燃焼が成立しないことを意味している。   The range in which SPCCI combustion is established is indicated by the hatched range in FIG. The range in which SPCCI combustion is established is sandwiched between the “advance limit” line and the “retard angle limit” line. The “advance limit” line means that abnormal combustion occurs when the combustion center of gravity advances from this line, and therefore, SPCCI combustion is not established. Further, the “retard angle limit” line means that if the combustion center of gravity is retarded from this line, self-ignition does not occur, and therefore SPCCI combustion is not established.

同図における一点鎖線は、MBT(Minimum advance for Best Torque)に相当する燃焼の燃焼重心を示している。ここでは、MBTに相当する燃焼の燃焼重心を、単にMBTと呼ぶ。MBTは、EGR率が高くなるほど進角する。   The alternate long and short dash line in the figure shows the combustion center of gravity corresponding to MBT (Minimum advance for Best Torque). Here, the combustion center of gravity corresponding to MBT is simply referred to as MBT. MBT advances as the EGR rate increases.

燃費性能の向上の観点から、SPCCI燃焼の燃焼重心は、MBTに近づけることが好ましい。EGR率が高くなると、SPCCI燃焼が成立する範囲も進角するが、「進角限界」の線と「遅角限界」の線との間隔が狭くなり、SPCCI燃焼が成立する範囲は狭くなる。   From the viewpoint of improving fuel efficiency, it is preferable that the combustion center of gravity of SPCCI combustion is close to MBT. When the EGR rate increases, the range in which SPCCI combustion is established also advances, but the interval between the “advance limit” line and the “retard limit” line becomes narrower, and the range in which SPCCI combustion is established becomes narrower.

エンジン1の負荷が低いとき(「軽負荷」のとき)には、SPCCI燃焼の成立する範囲が進角側であるため、図15の両端矢印で示すように、ある程度の幅でEGR率を調節すると共に、燃焼重心を進角側及び遅角側に調節することにより、MBTに相当するSPCCI燃焼を実現することができる。   When the load of the engine 1 is low (“light load”), the range in which SPCCI combustion is established is on the advance side, so the EGR rate is adjusted to some extent as shown by the double-ended arrows in FIG. At the same time, by adjusting the combustion center of gravity to the advance side and the retard side, SPCCI combustion corresponding to MBT can be realized.

エンジン1の負荷が高くなると、燃料供給量が増えることに対応して、燃焼室17内に導入する空気量を増やさなければならない。空気量が増えることに対してEGR率を高くしようとすると、EGRガスも大量に燃焼室17内に導入しなければならない。しかしながら、過給機44の過給能力の限界のため、空気及びEGRガスの両方を、燃焼室17内に大量に導入することは難しい。そのため、エンジン1の負荷が高くなると、SPCCI燃焼が成立する範囲は、遅角側になる。エンジン1の負荷が高いときに、SPCCI燃焼の燃焼重心をMBTに最も近づけようとすると、図15の点YにおいてSPCCI燃焼を行わなければならない。点Yは、A/Fを理論空燃比にした混合気をSPCCI燃焼させることができる上限負荷でのエンジン1の運転状態に相当する。エンジン1が上限負荷で運転しているときには、EGR率の調節や燃焼重心の調節により、MBTに相当するSPCCI燃焼を実現することが難しい。   When the load on the engine 1 increases, the amount of air introduced into the combustion chamber 17 must be increased in response to an increase in the fuel supply amount. In order to increase the EGR rate with respect to the increase in the amount of air, a large amount of EGR gas must be introduced into the combustion chamber 17. However, it is difficult to introduce a large amount of both air and EGR gas into the combustion chamber 17 due to the limit of the supercharging capability of the supercharger 44. Therefore, when the load on the engine 1 increases, the range in which SPCCI combustion is established becomes the retarded angle side. When the combustion center of gravity of SPCCI combustion is to be brought closest to MBT when the load of engine 1 is high, SPCCI combustion must be performed at point Y in FIG. Point Y corresponds to the operating state of engine 1 at the upper limit load at which the air-fuel mixture with A / F at the stoichiometric air-fuel ratio can be subjected to SPCCI combustion. When the engine 1 is operating at the upper limit load, it is difficult to realize SPCCI combustion corresponding to MBT by adjusting the EGR rate or adjusting the combustion center of gravity.

エンジン1は、レイヤ2において低負荷から高負荷までの広い運転領域に亘って運転する。レイヤ2に関しては、エンジン1が上限負荷で運転している状態が、SPCCI燃焼が成立する限界の運転状態に相当する。レイヤ2に関し、CI燃焼が開始するタイミング(θCI)における燃焼室17の温度が所定の温度となるような、εとIVCとの関係を定めるにあたっては、エンジン1が上限負荷で運転しているときの、燃焼室17内の温度に基づいて定める必要がある。 The engine 1 operates over a wide operation region from a low load to a high load in the layer 2. Regarding the layer 2, the state in which the engine 1 is operating at the upper limit load corresponds to the limit operating state in which SPCCI combustion is established. In relation to the layer 2, in determining the relationship between ε and IVC such that the temperature of the combustion chamber 17 at the timing (θ CI ) at which the CI combustion starts is a predetermined temperature, the engine 1 is operating at the upper limit load. It is necessary to determine based on the temperature in the combustion chamber 17 at the time.

エンジン1が上限負荷で運転しているときの、燃焼室17内の温度を知るために、本願発明者らは、実際のエンジン1においてSPCCI燃焼を行い、そのエンジン1から取得した計測値を利用することにした。具体的に、本願発明者らは、エンジン1がレイヤ2における上限負荷で運転しているときの各種パラメータを計測すると共に、計測したパラメータから、θCIにおける燃焼室17内の実際の温度を推定した。本願発明者らは、推定した複数の温度の平均値を基準温度Tth1と定めた。θCIにおける燃焼室17の温度が基準温度Tth1であれば、レイヤ2においてSPCCI燃焼を実現することができる。 In order to know the temperature in the combustion chamber 17 when the engine 1 is operating at the upper limit load, the inventors of the present application perform SPCCI combustion in the actual engine 1 and use the measured value obtained from the engine 1. Decided to do. Specifically, the inventors of the present application measure various parameters when the engine 1 is operating at the upper limit load in the layer 2, and estimate the actual temperature in the combustion chamber 17 at θ CI from the measured parameters. did. The inventors of the present application determined an average value of a plurality of estimated temperatures as a reference temperature Tth1. If the reference temperature Tth1 temperature of the combustion chamber 17 in the theta CI, it is possible to realize a SPCCI combustion in the layer 2.

ここで、SPCCI燃焼は、前述したように、点火タイミングの調節によって、θCIを調節することができる。しかしながら、エンジン1がレイヤ2における上限負荷で運転しているときに、θCIにおける燃焼室17内の温度が、基準温度Tth1を超えるようになると、点火タイミングを調節しても、θCIを調節することができなくなる。一方、θCIにおける燃焼室17内の温度が、基準温度Tth1以下であれば、点火タイミングを調節する(具体的には点火タイミングを進角する)ことにより、θCIにおける燃焼室17内の温度を基準温度Tth1まで高めて、SPCCI燃焼を実現することができる。 Here, SPCCI combustion, as described above, by adjusting the ignition timing, it is possible to adjust the theta CI. However, when the engine 1 is operating at the upper limit load in the layer 2 and the temperature in the combustion chamber 17 at θ CI exceeds the reference temperature Tth1, the θ CI is adjusted even if the ignition timing is adjusted. Can not do. On the other hand, the temperature in the combustion chamber 17 in the theta CI is, if the reference temperature Tth1 or less, by adjusting the ignition timing (specifically advances the ignition timing), the temperature in the combustion chamber 17 in theta CI Can be increased to the reference temperature Tth1, and SPCCI combustion can be realized.

よって、レイヤ2においてSPCCI燃焼を実現するためには、θCIにおける燃焼室17の温度が基準温度Tth1を超えないような、εとIVCとの関係が要求される。 Therefore, in order to realize SPCCI combustion in the layer 2, the temperature of the combustion chamber 17 in the theta CI is such as not to exceed the reference temperature Tth1, the relationship between ε and IVC are required.

そこで、図16に概念的に示すように、本願発明者らは、幾何学的圧縮比εと、吸気弁21の閉弁タイミングIVCとの二つのパラメータからなるマトリックスにおいて、εと、IVCとのそれぞれについて値を変更しながら、エンジン1のモデルを用いて、θCI時の燃焼室17の温度の推定演算を行った。基準温度Tth1以下となるεとIVCとの組み合わせは、レイヤ2においてSPCCI燃焼を実現することができる。図16に示すように、幾何学的圧縮比εが高くかつ、吸気弁21の閉弁タイミングIVCが吸気下死点に近づくと、CI燃焼時の燃焼室17の温度は、基準温度Tth1を超えてしまう。 Therefore, as conceptually shown in FIG. 16, the inventors of the present invention have a relationship between ε and IVC in a matrix composed of two parameters, a geometric compression ratio ε and a valve closing timing IVC of the intake valve 21. While changing the value for each, the temperature of the combustion chamber 17 at the time of θ CI was estimated using the model of the engine 1. A combination of ε and IVC that is equal to or lower than the reference temperature Tth1 can realize SPCCI combustion in the layer 2. As shown in FIG. 16, when the geometric compression ratio ε is high and the closing timing IVC of the intake valve 21 approaches the intake bottom dead center, the temperature of the combustion chamber 17 during CI combustion exceeds the reference temperature Tth1. End up.

尚、図16は、IVCを吸気下死点以降に設定したマトリックスである。図示は省略するが、本願発明者らは、IVCを吸気下死点以前に設定したマトリックスについても同様に、θCI時の燃焼室17の温度の推定演算を行うことによって、基準温度Tth1以下となるεとIVCとの組み合わせを得た。 FIG. 16 is a matrix in which IVC is set after the intake bottom dead center. Although not shown, the present inventors, also the matrix set the IVC previously intake bottom dead center, by performing the estimation calculation of the temperature of the theta CI when the combustion chamber 17, and the reference temperature Tth1 or less A combination of ε and IVC was obtained.

図17の上図のグラフ1701は、εとIVCとの組み合わせに基づいて算出した近似式(I)(II)を示している。グラフ1701の横軸は、幾何学的圧縮比ε、縦軸は吸気弁21の閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)である。図示は省略しているが、本願発明者らは、グラフ1701の平面上に、基準温度Tth1以下となるεとIVCとの組み合わせをプロットし、それらのプロット点に基づいて近似式(I)(II)を決定している。   The upper graph 1701 in FIG. 17 shows approximate expressions (I) and (II) calculated based on the combination of ε and IVC. The horizontal axis of the graph 1701 is the geometric compression ratio ε, and the vertical axis is the valve closing timing IVC (deg. ABDC) of the intake valve 21. Although not shown, the inventors of the present application plot a combination of ε and IVC that are equal to or lower than the reference temperature Tth1 on the plane of the graph 1701, and based on the plotted points, approximate expression (I) ( II) has been determined.

グラフ1701は、エンジン1の回転数が2000rpmであるときに相当する。近似式(I)及び(II)はそれぞれ、
近似式(I) IVC=−0.4288ε+31.518ε−379.88
近似式(II) IVC=1.9163ε−89.935ε+974.94
である。
A graph 1701 corresponds to the case where the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm. The approximate expressions (I) and (II) are respectively
Approximate Formula (I) IVC = −0.4288ε 2 + 31.518ε−379.88
Approximate Formula (II) IVC = 1.9163ε 2 −89.935ε + 974.94
It is.

グラフ1701において、近似式(I)及び(II)並びにε=17よりも左側のεとIVCとの組み合わせは、CI燃焼時の燃焼室17の温度が基準温度Tth1以下となる。この組み合わせは、A/Fが理論空燃比でかつ、G/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気をSPCCI燃焼させることが可能である。   In the graph 1701, the combination of ε and IVC on the left side of the approximate expressions (I) and (II) and ε = 17, the temperature of the combustion chamber 17 during CI combustion is equal to or lower than the reference temperature Tth1. This combination enables SPCCI combustion of an air-fuel mixture in which A / F is the stoichiometric air-fuel ratio and G / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

前述したεとIVCとの関係は、レイヤ2における燃焼室17の上限温度に基づく関係である。   The relationship between ε and IVC described above is a relationship based on the upper limit temperature of the combustion chamber 17 in the layer 2.

一方、レイヤ2において、エンジン1が軽負荷で運転しているときにも、燃焼室17の温度が所定の温度となるように、εとIVCとの関係を定めなければならない。   On the other hand, in the layer 2, even when the engine 1 is operating at a light load, the relationship between ε and IVC must be determined so that the temperature of the combustion chamber 17 becomes a predetermined temperature.

SPCCI燃焼を行う燃焼室17の温度は、圧縮行程でのピストン3の圧縮仕事による圧力上昇と、SI燃焼の発熱から生じる圧力上昇との二つの圧力上昇の結果である。ピストン3の圧縮仕事は有効圧縮比により定まる。有効圧縮比が低すぎるとピストン3の圧縮仕事による圧力上昇が小さい。SPCCI燃焼における火炎伝播が進んでSI燃焼の発熱により生じる圧力上昇が相当高まらないと、筒内温度を着火温度まで高めることができない。結果、圧縮自己着火する混合気量が少なく、多くの混合気が火炎伝播で燃焼するので、燃焼期間が長く燃費効率が低下する。SPCCI燃焼において安定してCI燃焼を起こして燃費効率を最大化するためには、有効圧縮比を、ある値以上に保つ必要がある。よって、εとIVCとの関係を定めなければならない。   The temperature of the combustion chamber 17 in which the SPCCI combustion is performed is a result of two pressure increases, that is, a pressure increase due to the compression work of the piston 3 in the compression stroke and a pressure increase resulting from the heat generated by the SI combustion. The compression work of the piston 3 is determined by the effective compression ratio. If the effective compression ratio is too low, the pressure increase due to the compression work of the piston 3 is small. If the flame propagation in the SPCCI combustion advances and the pressure rise caused by the heat generated by the SI combustion does not increase considerably, the in-cylinder temperature cannot be increased to the ignition temperature. As a result, the amount of air-fuel mixture that undergoes compression self-ignition is small, and a large amount of air-fuel mixture is combusted by flame propagation, so the combustion period is long and fuel efficiency is reduced. In order to maximize the fuel efficiency by causing the CI combustion stably in the SPCCI combustion, it is necessary to keep the effective compression ratio above a certain value. Therefore, the relationship between ε and IVC must be determined.

本願発明者らは、前記と同様に、実際のエンジン1が軽負荷で運転しているときの各種パラメータを計測すると共に、計測したパラメータから、θCIにおける燃焼室17内の実際の温度を推定した。本願発明者らは、推定した複数の温度の平均値を基準温度Tth2と定めた。 As described above, the inventors of the present application measure various parameters when the actual engine 1 is operating at a light load, and estimate the actual temperature in the combustion chamber 17 at θ CI from the measured parameters. did. The inventors of the present application determined an average value of a plurality of estimated temperatures as a reference temperature Tth2.

エンジン1が軽負荷で運転しているときに、θCIにおける燃焼室17内の温度が基準温度Tth2以上であれば、点火タイミングを遅らせることによって、SPCCI燃焼を実現することができる。しかしながら、θCIにおける燃焼室17の温度が基準温度Tth2よりも低いと、温度が低すぎるため、点火タイミングを進めても、SPCCI燃焼を実現することができない。 If time, the temperature in the combustion chamber 17 in the theta CI reference temperature Tth2 or the engine 1 is operating at light load, by delaying the ignition timing, it is possible to realize a SPCCI combustion. However, when the temperature of the combustion chamber 17 in the theta CI is lower than the reference temperature Tth2, the temperature is too low, be advanced ignition timing, it is impossible to realize a SPCCI combustion.

よって、レイヤ2においてSPCCI燃焼を実現するためには、θCIにおける燃焼室17の温度が基準温度Tth2以上となるような、εとIVCとの関係が要求される。 Therefore, in order to realize SPCCI combustion in the layer 2, the temperature of the combustion chamber 17 in the theta CI is such that the reference temperature Tth2 or more, the relationship between ε and IVC are required.

本願発明者らは、図16に示すマトリックスと同様に、幾何学的圧縮比εと、吸気弁21の閉弁タイミングIVCとの二つのパラメータからなるマトリックスにおいて、εと、IVCとのそれぞれについて値を変更しながら、エンジン1のモデルを用いて、CI燃焼時の燃焼室17の温度の推定演算を行った。このマトリックスにおいては、基準温度Tth2以上となるεとIVCとの組み合わせは、レイヤ2においてSPCCI燃焼を実現することができる。   As in the matrix shown in FIG. 16, the inventors of the present application have values for each of ε and IVC in a matrix composed of two parameters of the geometric compression ratio ε and the closing timing IVC of the intake valve 21. The temperature of the combustion chamber 17 during CI combustion was estimated using the model of the engine 1 while changing the engine. In this matrix, the combination of ε and IVC that is equal to or higher than the reference temperature Tth2 can realize SPCCI combustion in the layer 2.

図17のグラフ1701には、基準温度Tth2以上となるεとIVCとの組み合わせに基づいて算出した近似式(III)及び(IV)も示している。近似式(III)及び(IV)はそれぞれ、
近似式(III) IVC=−0.4234ε+22.926ε−167.84
近似式(IV) IVC=0.4234ε−22.926ε+207.84
である。
A graph 1701 in FIG. 17 also shows approximate expressions (III) and (IV) calculated based on a combination of ε and IVC that are equal to or higher than the reference temperature Tth2. The approximate expressions (III) and (IV) are respectively
Approximate Formula (III) IVC = −0.4234ε 2 + 22.926ε−167.84
Approximate Formula (IV) IVC = 0.4234ε 2 −22.926ε + 207.84
It is.

グラフ1701において、近似式(III)及び(IV)よりも右側のεとIVCとの組み合わせは、CI燃焼時の燃焼室17の温度が基準温度Tth2以上となる。この組み合わせは、A/Fが理論空燃比でかつ、G/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気をSPCCI燃焼させることが可能になる。   In the graph 1701, in the combination of ε and IVC on the right side of the approximate expressions (III) and (IV), the temperature of the combustion chamber 17 during CI combustion is equal to or higher than the reference temperature Tth2. This combination enables SPCCI combustion of an air-fuel mixture in which A / F is the stoichiometric air-fuel ratio and G / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio.

図17からわかるように、εとIVCとの関係は、IVC=約20deg. aBDCを中心に、上下方向に、略対称である。IVC=20deg. aBDCは、エンジン1の回転数が2000rpmのときに、燃焼室17内に導入されるガス量が最大となる閉弁タイミング(つまり、ベストIVC)に相当する。また、IVC=120deg. aBDCは、吸気弁21の閉弁タイミングIVCの遅角限界、IVC=−80deg. aBDCは、吸気弁21の閉弁タイミングIVCの進角限界である。   As can be seen from FIG. 17, the relationship between ε and IVC is substantially symmetric in the vertical direction with IVC = about 20 deg. IVC = 20 deg. ABDC corresponds to the valve closing timing (that is, the best IVC) at which the amount of gas introduced into the combustion chamber 17 becomes maximum when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm. Further, IVC = 120 deg. ABDC is a retard limit of the closing timing IVC of the intake valve 21, and IVC = −80 deg. ABDC is an advance limit of the closing timing IVC of the intake valve 21.

図17において近似式(I)(II)(III)(IV)に囲まれた範囲内のεとIVCとの組み合わせは、レイヤ2において、SPCCI燃焼を行うエンジン1を実用化することができる組み合わせである。言い換えると、この範囲外のεとIVCとの組み合わせは、レイヤ2においてSPCCI燃焼を行うエンジン1を実用化することができない。   In FIG. 17, the combination of ε and IVC within the range surrounded by the approximate expressions (I), (II), (III), and (IV) is a combination that enables practical use of the engine 1 that performs SPCCI combustion in the layer 2. It is. In other words, the combination of ε and IVC outside this range cannot put the engine 1 that performs SPCCI combustion in the layer 2 into practical use.

設計者は、レイヤ2においてエンジン1が運転するときの、吸気弁21の閉弁タイミングIVCを定めるときに、図17における斜線を付したε−IVC成立範囲内においてIVCを定めなければならない。   When determining the valve closing timing IVC of the intake valve 21 when the engine 1 is operated in the layer 2, the designer must determine IVC within the ε-IVC establishment range indicated by the hatching in FIG.

具体的に、設計者は、幾何学的圧縮比εを10≦ε<17に定めると、
0.4234ε−22.926ε+207.84≦IVC≦−0.4234ε+22.926ε−167.84 …(1)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Specifically, if the designer defines the geometric compression ratio ε as 10 ≦ ε <17,
0.4234ε 2 −22.926ε + 207.84 ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 22.926ε−167.84 (1)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、幾何学的圧縮比εを17≦ε<20に定めると、
−0.4288ε+31.518ε−379.88≦IVC≦−0.4234ε+22.926ε−167.84 …(2)
又は、
0.4234ε−22.926ε+207.84≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+974.94 …(3)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Further, when the designer defines the geometric compression ratio ε as 17 ≦ ε <20,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−379.88 ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 22.926ε−167.84 (2)
Or
0.4234ε 2 −22.926ε + 207.84 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 974.94 (3)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、幾何学的圧縮比εを20≦ε≦30に定めると、
−0.4288ε+31.518ε−379.88≦IVC≦120 …(4)
又は、
−80≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+974.94 …(5)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Furthermore, when the designer sets the geometric compression ratio ε to 20 ≦ ε ≦ 30,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−379.88 ≦ IVC ≦ 120 (4)
Or
−80 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 974.94 (5)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

前記関係式(1)〜(5)に基づいて、吸気弁21の閉弁タイミングIVCを設定することによって、A/Fが理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチでかつ、G/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気をSPCCI燃焼させることが実現する。   By setting the valve closing timing IVC of the intake valve 21 based on the relational expressions (1) to (5), the A / F is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or the stoichiometric air-fuel ratio, and the G / F is theoretically SPCCI combustion of an air-fuel mixture leaner than the air-fuel ratio is realized.

尚、閉弁タイミングIVCは、レイヤ2における、エンジン1の負荷及び回転数によって定まる各々の運転状態について設定される。図17の実線で示す例は、前述したように、エンジン1の回転数が2000rpmのときのε−IVC成立範囲である。エンジン1の回転数が変わるとε−IVC成立範囲も変わる。エンジン1の回転数が高くなると、ベストIVCは遅角する。具体的に、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、ベストIVCは約22deg. aBDCである。エンジン1の回転数が3000rpmのときのε−IVC成立範囲は、図17に破線で示すように、エンジン1の回転数が2000rpmのときのε−IVC成立範囲に対して、約2deg.分だけ、遅角側に平行移動する。   The valve closing timing IVC is set for each operation state determined by the load and the rotational speed of the engine 1 in the layer 2. The example shown by the solid line in FIG. 17 is the ε-IVC establishment range when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm as described above. When the rotational speed of the engine 1 changes, the ε-IVC establishment range also changes. As the engine 1 increases in speed, the best IVC is retarded. Specifically, when the rotational speed of the engine 1 is 3000 rpm, the best IVC is about 22 deg. ABDC. As shown by a broken line in FIG. 17, the ε-IVC establishment range when the rotation speed of the engine 1 is 3000 rpm is only about 2 deg. Relative to the ε-IVC establishment range when the rotation speed of the engine 1 is 2000 rpm. Move parallel to the retard side.

よって、設計者は、幾何学的圧縮比εを10≦ε<17に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
0.4234ε−22.926ε+209.84≦IVC≦−0.4234ε+22.926ε−165.84 …(1−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Therefore, if the designer determines the geometric compression ratio ε to be 10 ≦ ε <17, when the rotational speed of the engine 1 is 3000 rpm,
0.4234ε 2 −22.926ε + 209.84 ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 22.926ε−165.84 (1 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、幾何学的圧縮比εを17≦ε<20に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
−0.4288ε+31.518ε−377.88≦IVC≦−0.4234ε+22.926ε−165.84 …(2−1
又は、
0.4234ε−22.926ε+209.84≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+976.94 …(3−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, when the designer sets the geometric compression ratio ε to 17 ≦ ε <20, when the rotational speed of the engine 1 is 3000 rpm,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−377.88 ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 22.926ε−165.84 (2 −1 )
Or
0.4234ε 2 −22.926ε + 209.84 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 976.94 (3 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、幾何学的圧縮比εを20≦ε≦30に定めると、
−0.4288ε+31.518ε−377.88≦IVC≦120 …(4−1
又は、
−80≦IVC≦1.9163ε−87.935ε+976.94 …(5−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Furthermore, when the designer sets the geometric compression ratio ε to 20 ≦ ε ≦ 30,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−377.88 ≦ IVC ≦ 120 (4 −1 )
Or
−80 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −87.935ε + 976.94 (5 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、ベストIVCは約28deg. aBDCである。エンジン1の回転数が4000rpmのときのε−IVC成立範囲は、図17に一点鎖線で示すように、エンジン1の回転数が2000rpmのときのε−IVC成立範囲に対して、約8deg.分だけ、遅角側に平行移動する。   When the engine 1 has a rotational speed of 4000 rpm, the best IVC is about 28 deg. ABDC. The ε-IVC establishment range when the rotation speed of the engine 1 is 4000 rpm is about 8 deg. Min with respect to the ε-IVC establishment range when the rotation speed of the engine 1 is 2000 rpm, as shown by a one-dot chain line in FIG. Only move to the retard side.

よって、設計者は、幾何学的圧縮比εを10≦ε<17に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
0.4234ε−22.926ε+215.84≦IVC≦−0.4234ε+22.926ε−159.84 …(1−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Therefore, if the designer sets the geometric compression ratio ε to 10 ≦ ε <17, when the engine 1 has a rotational speed of 4000 rpm,
0.4234ε 2 -22.926ε + 215.84 ≦ IVC ≦ -0.4234ε 2 + 22.926ε-159.84 ... (1 -2)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、幾何学的圧縮比εを17≦ε<20に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
−0.4288ε+31.518ε−371.88≦IVC≦−0.4234ε+22.926ε−159.84 …(2−2
又は、
0.4234ε−22.926ε+215.84≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+982.94 …(3−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Further, if the designer sets the geometric compression ratio ε to 17 ≦ ε <20, when the rotational speed of the engine 1 is 4000 rpm,
-0.4288ε 2 + 31.518ε-371.88 ≦ IVC ≦ -0.4234ε 2 + 22.926ε-159.84 ... (2 -2)
Or
0.4234ε 2 −22.926ε + 215.84 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 982.94 (3 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、幾何学的圧縮比εを20≦ε≦30に定めると、
−0.4288ε+31.518ε−371.88≦IVC≦120 …(4−2
又は、
−80≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+982.94 …(5−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Furthermore, when the designer sets the geometric compression ratio ε to 20 ≦ ε ≦ 30,
-0.4288ε 2 + 31.518ε-371.88 ≦ IVC ≦ 120 ... (4 -2)
Or
−80 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 982.94 (5 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

エンジン1の回転数NE(rpm)に係る補正項Cを、
C=3.3×10−10NE−1.0×10−6NE+7.0×10−4NE
と定めると、レイヤ2におけるεとIVCとの関係式は、次のように表すことができる。
幾何学的圧縮比εが10≦ε<17であれば、
0.4234ε−22.926ε+207.84+C≦IVC≦−0.4234ε+22.926ε−167.84+C …(1−3
何学的圧縮比εが17≦ε<20であれば、
−0.4288ε+31.518ε−379.88+C≦IVC≦−0.4234ε+22.926ε−167.84+C …(2−3
又は、
0.4234ε−22.926ε+207.84+C≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+974.94+C …(3−3
幾何学的圧縮比εが20≦ε≦30であれば、
−0.4288ε+31.518ε−379.88+C≦IVC≦120 …(4−3
又は、
−80≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+974.94+C …(5−3
設計者は、エンジン1の回転数毎に定めたε−IVC成立範囲に基づいて、閉弁タイミングIVCを定める。その結果、設計者は、図11に例示するような、レイヤ2における吸気弁21のバルブタイミングを設定することができる。
The correction term C related to the rotational speed NE (rpm) of the engine 1 is
C = 3.3 × 10 −10 NE 3 −1.0 × 10 −6 NE 3 + 7.0 × 10 −4 NE
Then, the relational expression between ε and IVC in the layer 2 can be expressed as follows.
If the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <17,
0.4234ε 2 −22.926ε + 207.84 + C ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 22.926ε−167.84 + C (1 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 17 ≦ ε <20,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−379.88 + C ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 22.926ε−167.84 + C (2 −3 )
Or
0.4234ε 2 −22.926ε + 207.84 + C ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 974.94 + C (3 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 20 ≦ ε ≦ 30,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−379.88 + C ≦ IVC ≦ 120 (4 −3 )
Or
−80 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 974.94 + C (5 −3 )
The designer determines the valve closing timing IVC based on the ε-IVC establishment range determined for each rotation speed of the engine 1. As a result, the designer can set the valve timing of the intake valve 21 in the layer 2 as illustrated in FIG.

(オクタン価の相違によるε−IVC成立範囲の変化)
図17のグラフ1701は、燃料が高オクタン価燃料であるとき(オクタン価が96程度)のεとIVCとの関係である。下図に示すグラフ1702は、燃料が低オクタン価燃料であるとき(オクタン価が91程度)のεとIVCとの関係である。本願発明者らの検討によると、低オクタン価燃料であるときには、ε−IVC成立範囲が、高オクタン価燃料のε−IVC成立範囲に対して1.3圧縮比分、低圧縮比の方にシフトすることがわかった。
(Change in ε-IVC formation range due to difference in octane number)
A graph 1701 in FIG. 17 shows the relationship between ε and IVC when the fuel is a high-octane fuel (the octane number is about 96). A graph 1702 shown in the following figure shows the relationship between ε and IVC when the fuel is a low-octane fuel (the octane number is about 91). According to the study by the inventors of the present application, when the fuel is a low octane number fuel, the ε-IVC establishment range is shifted to the low compression ratio by 1.3 compression ratio with respect to the ε-IVC establishment range of the high octane number fuel. I understood.

よって、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、閉弁タイミングIVCを定める場合、幾何学的圧縮比εを10≦ε<15.7に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときには、
0.4234ε−21.826ε+178.75≦IVC≦−0.4234ε+21.826ε−138.75 …(6)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Therefore, in the case of determining the valve closing timing IVC in the engine 1 of low octane fuel, the designer sets the geometric compression ratio ε to 10 ≦ ε <15.7, and when the engine 1 has a rotational speed of 2000 rpm,
0.4234ε 2 −21.826ε + 178.75 ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 21.826ε−138.75 (6)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを15.7≦ε<18.7に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときには、
−0.5603ε+34.859ε−377.22≦IVC≦−0.4234ε+21.826ε−138.75 …(7)
又は、
0.4234ε−21.826ε+178.75≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+862.01 …(8)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε <18.7, and when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−377.22 ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 21.826ε−138.75 (7)
Or
0.4234ε 2 −21.826ε + 178.75 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 862.01 (8)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを18.7≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときには、
−0.5603ε+34.859ε−377.22≦IVC≦120 …(9)
又は、
−80≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+862.01 …(10)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Further, in the engine 1 of the low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 18.7 ≦ ε ≦ 30, and when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−377.22 ≦ IVC ≦ 120 (9)
Or
−80 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 862.01 (10)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

図17のグラフ1702にクロスハッチングを付した範囲は、高オクタン価燃料のε−IVC成立範囲と、低オクタン価燃料のε−IVC成立範囲とが重なる範囲である。設計者は、二つの成立範囲が重なる範囲内においてIVCを定めると、高オクタン価燃料を用いるエンジン1、及び、低オクタン価燃料を用いるエンジン1の両方に適合する制御ロジックを設定することができる。燃料のオクタン価が仕向け地ごとに異なっていても、設計者は、エンジンの制御ロジックを一括して設計することができる。一括設計は、設計工数を少なくする利点がある。   The range where the cross-hatching is given to the graph 1702 in FIG. 17 is a range where the ε-IVC establishment range of the high octane number fuel and the ε-IVC establishment range of the low octane number fuel overlap. When the designer determines the IVC within a range where the two formation ranges overlap, the designer can set control logic suitable for both the engine 1 using the high octane fuel and the engine 1 using the low octane fuel. Even if the octane number of the fuel varies from destination to destination, the designer can design the engine control logic in a batch. Collective design has the advantage of reducing design man-hours.

尚、図示は省略するが、低オクタン価燃料のエンジン1においても、エンジン1の回転数が高くなると、ε−IVC成立範囲が遅角側に平行移動する。設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<15.7に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
0.4234ε−21.826ε+180.75≦IVC≦−0.4234ε+21.826ε−136.75 …(6−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, although illustration is omitted, even in the engine 1 of low octane fuel, the ε-IVC establishment range moves parallel to the retard side when the rotational speed of the engine 1 increases. In the engine 1 with a low octane fuel, the designer defines the geometric compression ratio ε as 10 ≦ ε <15.7, and when the engine 1 has a rotational speed of 3000 rpm,
0.4234ε 2 −21.826ε + 180.75 ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 21.826ε−136.75 (6 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを15.7≦ε<18.7に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
−0.5603ε+34.859ε−375.22≦IVC≦−0.4234ε+21.826ε−136.75 …(7−1
又は、
0.4234ε−21.826ε+180.75≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+864.01 …(8−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε <18.7, and when the rotational speed of the engine 1 is 3000 rpm,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−375.22 ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 21.826ε−136.75 (7 −1 )
Or
0.4234ε 2 −21.826ε + 180.75 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 864.01 (8 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを18.7≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
−0.5603ε+34.859ε−375.22≦IVC≦120 …(9−1
又は、
−80≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+864.01 …(10−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Further, when the designer determines that the geometric compression ratio ε is 18.7 ≦ ε ≦ 30 in the engine 1 with a low octane fuel, the engine 1 has a rotational speed of 3000 rpm,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−375.22 ≦ IVC ≦ 120 (9 −1 )
Or
−80 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 864.01 (10 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<15.7に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
0.4234ε−21.826ε+186.75≦IVC≦−0.4234ε+21.826ε−130.75 …(6−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <15.7, and when the engine 1 has a rotational speed of 4000 rpm,
0.4234ε 2 −21.826ε + 186.75 ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 21.826ε−130.75 (6 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを15.7≦ε<18.7に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
−0.5603ε+34.859ε−369.22≦IVC≦−0.4234ε+21.826ε−130.75 …(7−2
又は、
0.4234ε−21.826ε+186.75≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+870.01 …(8−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε <18.7, and when the rotational speed of the engine 1 is 4000 rpm,
-0.5603ε 2 + 34.859ε-369.22 ≦ IVC ≦ -0.4234ε 2 + 21.826ε-130.75 ... (7 -2)
Or
0.4234ε 2 −21.826ε + 186.75 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 870.01 (8 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを18.7≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
−0.5603ε+34.859ε−369.22≦IVC≦120 …(9−2
又は、
−80≦IVC≦1.9211ε−77.076ε+870.01 …(10−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Further, when the designer determines that the geometric compression ratio ε is 18.7 ≦ ε ≦ 30 in the engine 1 of the low octane fuel, when the rotational speed of the engine 1 is 4000 rpm,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−369.22 ≦ IVC ≦ 120 (9 −2 )
Or
−80 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −77.076ε + 870.01 (10 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

前記と同様に、エンジン1の回転数NE(rpm)に係る補正項Cを用いると、低オクタン価燃料のエンジン1において、レイヤ2におけるεとIVCとの関係式は、次のように表すことができる。
幾何学的圧縮比εが10≦ε<15.7であれば、
0.4234ε−21.826ε+178.75+C≦IVC≦−0.4234ε+21.826ε−138.75+C …(6−3
幾何学的圧縮比εが15.7≦ε<18.7であれば、
−0.5603ε+34.859ε−377.22+C≦IVC≦−0.4234ε+21.826ε−138.75+C …(7−3
又は、
0.4234ε−21.826ε+178.75+C≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+862.01+C …(8−3
幾何学的圧縮比εが18.7≦ε≦30であれば、
−0.5603ε+34.859ε−377.22+C≦IVC≦120 …(9−3
又は、
−80≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+862.01+C …(10−3
(レイヤ3における幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係)
図18は、エンジン1が、レイヤ3と同様に、A/Fを理論空燃比よりもリーンな混合気をSPCCI燃焼させるときの、SPCCI燃焼の特性を示している。具体的に図18は、G/F(横軸)に対しSPCCI燃焼が安定する範囲を示している。同図における縦軸は、燃焼重心に相当するクランク角であり、燃焼重心は、図における上にいくほど進角する。
Similarly to the above, when the correction term C related to the rotational speed NE (rpm) of the engine 1 is used, the relational expression between ε and IVC in the layer 2 can be expressed as follows in the engine 1 of the low octane fuel. it can.
If the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <15.7,
0.4234ε 2 −21.826ε + 178.75 + C ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 21.826ε−138.75 + C (6 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε <18.7,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−377.22 + C ≦ IVC ≦ −0.4234ε 2 + 21.826ε−138.75 + C (7 −3 )
Or
0.4234ε 2 −21.826ε + 178.75 + C ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 862.01 + C (8 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 18.7 ≦ ε ≦ 30,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−377.22 + C ≦ IVC ≦ 120 (9 −3 )
Or
−80 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 862.01 + C (10 −3 )
(Relationship between geometric compression ratio in layer 3 and closing timing of intake valve)
FIG. 18 shows the characteristics of SPCCI combustion when the engine 1 performs SPCCI combustion of an air-fuel mixture that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio in the same manner as the layer 3. Specifically, FIG. 18 shows a range in which SPCCI combustion is stable with respect to G / F (horizontal axis). The vertical axis in the figure is the crank angle corresponding to the combustion center of gravity, and the combustion center of gravity advances as it goes upward in the figure.

SPCCI燃焼が安定する範囲は、同図において曲線で囲まれた範囲である。エンジン1の負荷が低いときには、図18における左上にSPCCI燃焼が安定する範囲が位置する。エンジン1の負荷が高くなると、SPCCI燃焼が安定する範囲が、図18における下方に移動する。   The range in which the SPCCI combustion is stable is a range surrounded by a curve in FIG. When the load of the engine 1 is low, a range in which SPCCI combustion is stable is located at the upper left in FIG. When the load on the engine 1 increases, the range in which SPCCI combustion is stabilized moves downward in FIG.

図18にはまた、RawNOxの排出を抑制することができる範囲を示している。RawNOxの排出を抑制することができる範囲は、図18における右下に位置している。この範囲は、図18において三角形状を有している。A/Fが理論空燃比よりもリーンであると、三元触媒によってRawNOxを浄化することができない。レイヤ3においてエンジン1は、SPCCI燃焼の安定性を確保することと、RawNOxの排出を抑制することとの両方を満足させなければならない。   FIG. 18 also shows a range in which RawNOx discharge can be suppressed. The range in which the discharge of RawNOx can be suppressed is located at the lower right in FIG. This range has a triangular shape in FIG. If A / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, RawNOx cannot be purified by the three-way catalyst. In the layer 3, the engine 1 must satisfy both the stability of the SPCCI combustion and the suppression of the emission of RawNOx.

同図からわかるように、エンジン1の負荷が高いと、燃焼安定性が確保される範囲と、RawNOxの排出を抑制することができる範囲とが重なる面積は大きくなる。一方、エンジン1の負荷が低いと、燃焼安定性が確保される範囲と、RawNOxの排出を抑制することができる範囲とが重なる面積は小さくなる。   As can be seen from the figure, when the load on the engine 1 is high, the area where the range in which the combustion stability is secured and the range in which the emission of RawNOx can be suppressed overlaps. On the other hand, when the load of the engine 1 is low, the area where the range in which the combustion stability is secured and the range in which the discharge of RawNOx can be suppressed overlaps.

レイヤ3に関しては、エンジン1が軽負荷で運転している状態が、SPCCI燃焼が成立する限界の運転状態に相当する。レイヤ3に関し、CI燃焼が開始するタイミング(θCI)における燃焼室17の温度が所定の温度となるような、εとIVCとの関係を定めるにあたっては、エンジン1が軽負荷で運転しているときの燃焼室17内の温度に基づいて定める必要がある。 Regarding the layer 3, the state in which the engine 1 is operating at a light load corresponds to the limit operating state in which SPCCI combustion is established. In relation to the layer 3, the engine 1 is operated at a light load in determining the relationship between ε and IVC such that the temperature of the combustion chamber 17 at the timing (θ CI ) at which the CI combustion starts becomes a predetermined temperature. It is necessary to determine based on the temperature in the combustion chamber 17 at the time.

本願発明者らは、前記と同様に、実際のエンジン1において、レイヤ3における軽負荷で運転しているときの各種パラメータを計測すると共に、計測したパラメータから、θCIにおける燃焼室17内の実際の温度を推定した。そして、推定した複数の温度の平均値を基準温度Tth3と定めた。θCIにおける燃焼室17の温度が基準温度Tth3であれば、レイヤ3においてSPCCI燃焼を実現することができる。この基準温度Tth3は下限温度に相当する。エンジン1が軽負荷で運転しているときには、θCIにおける燃焼室17内の温度が基準温度Tth3以上であれば、点火タイミングを遅らせることによってSPCCI燃焼を実現することができる。しかしながら、θCIにおける燃焼室17内の温度が基準温度Tth3未満であると、点火タイミングを進めてもSPCCI燃焼を実現することができない。 The present inventors have, like the above, in actual engine 1, the measuring various parameters during operation at light load in the layer 3, from the measured parameters, the actual combustion chamber 17 in theta CI The temperature of was estimated. And the average value of the estimated several temperature was defined as reference temperature Tth3. If the reference temperature Tth3 temperature of the combustion chamber 17 in the theta CI, it is possible to realize a SPCCI combustion in the layer 3. This reference temperature Tth3 corresponds to the lower limit temperature. When the engine 1 is operating at light load, theta if the temperature in the combustion chamber 17 is the reference temperature Tth3 or the CI, it is possible to realize a SPCCI combustion by retarding the ignition timing. However, theta when the temperature in the combustion chamber 17 in the CI is less than the reference temperature Tth3, can not be realized SPCCI combustion be advanced ignition timing.

よって、レイヤ3において安定的なSPCCI燃焼を実現するためには、θCIにおける燃焼室17内の温度が基準温度Tth3以上となるような、εとIVCとの関係が要求される。 Therefore, in order to achieve a stable SPCCI combustion in the layer 3, the temperature in the combustion chamber 17 in the theta CI is such that the reference temperature Tth3 above, the relationship between ε and IVC are required.

そこで、図19に概念的に示すように、本願発明者らは、幾何学的圧縮比ε毎(ε1、ε2、・・・)の、吸気弁21の閉弁タイミングIVCと、吸気弁21及び排気弁22のオーバーラップ期間O/Lとのマトリックスにおいて、IVCとO/Lとのそれぞれについて値を変更しながら、エンジン1のモデルを用いて、CI燃焼時の燃焼室17の温度の推定演算を行った(符号1901)。符号1901のマトリックスにハッチングを付したように、基準温度Tth3以上となるIVCとO/Lとの組み合わせは、レイヤ3においてSPCCI燃焼を実現することができる。   Therefore, as conceptually shown in FIG. 19, the inventors of the present application, the valve closing timing IVC of the intake valve 21 for each geometric compression ratio ε (ε1, ε2,...), The intake valve 21 and Calculation of the temperature of the combustion chamber 17 during CI combustion using the model of the engine 1 while changing the values for IVC and O / L in the matrix with the overlap period O / L of the exhaust valve 22 (Reference numeral 1901). As indicated by hatching in the matrix 1901, the combination of IVC and O / L that is equal to or higher than the reference temperature Tth 3 can realize SPCCI combustion in the layer 3.

また、RawNOxの排出を抑制するためには、混合気のG/Fは所定値以上にしなければならない。図19に符号1902で示すように、本願発明者らは、閉弁タイミングIVCとオーバーラップ期間O/Lとの二つのパラメータからなるマトリックスにおいて、IVCとO/Lとのそれぞれについて値を変更しながら、エンジン1のモデルを用いて、G/Fの推定演算を行った。符号1902のマトリックスに斜線を付したように、G/Fが所定値以上となるIVCとO/Lとの組み合わせは、RawNOxの排出を抑制することができる。   Further, in order to suppress the discharge of RawNOx, the G / F of the air-fuel mixture must be a predetermined value or more. As indicated by reference numeral 1902 in FIG. 19, the inventors of the present application change values for each of IVC and O / L in a matrix composed of two parameters of valve closing timing IVC and overlap period O / L. However, G / F estimation calculation was performed using the model of the engine 1. As indicated by hatching in the matrix denoted by reference numeral 1902, the combination of IVC and O / L in which G / F is equal to or greater than a predetermined value can suppress the discharge of RawNOx.

そして、本願発明者らは、符号1901に示す、基準温度Tth3以上となるIVCとO/Lとの組み合わせと、符号1902に示す、G/Fが所定値以上となるIVCとO/Lとの組み合わせとを重ねることによって、SPCCI燃焼の安定性と、RawNOxの排出の抑制との両方を実現することができるεとIVCとのとの関係を定めた。つまり、符号1903のマトリックスにおいて、クロスハッチングを付した範囲は、SPCCI燃焼の安定性と、NOx排出の抑制との両方を実現することができるεとIVCとの組み合わせである。   Then, the inventors of the present application show a combination of IVC and O / L that is equal to or higher than the reference temperature Tth3 indicated by reference numeral 1901, and IVC and O / L that indicate G / F that is equal to or higher than a predetermined value indicated by reference numeral 1902. By overlapping the combinations, the relationship between ε and IVC, which can achieve both the stability of SPCCI combustion and the suppression of RawNOx emission, was defined. In other words, in the matrix denoted by reference numeral 1903, the cross hatched range is a combination of ε and IVC that can realize both the stability of SPCCI combustion and the suppression of NOx emission.

尚、図示は省略するが、本願発明者らは、吸気弁21の閉弁タイミングを吸気下死点以前に設定したマトリックスについても同様に、CI燃焼時の燃焼室17の温度の推定演算及びG/Fの推定演算を行うことによって、基準温度Tth3以上となるIVCとO/Lとの組み合わせ、及び、G/Fが所定以上となるIVCとO/Lとの組み合わせを得た。   Although not shown in the drawings, the inventors of the present application similarly estimate the temperature of the combustion chamber 17 during CI combustion and G for the matrix in which the closing timing of the intake valve 21 is set before the intake bottom dead center. By performing the estimation calculation of / F, a combination of IVC and O / L having a reference temperature Tth3 or higher and a combination of IVC and O / L having a G / F of a predetermined value or higher were obtained.

図20は、εとIVCとの組み合わせから算出した近似式(V)及び(VI)を示している。図20の横軸は、幾何学的圧縮比ε、縦軸は吸気弁21の閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)である。   FIG. 20 shows approximate expressions (V) and (VI) calculated from a combination of ε and IVC. The horizontal axis in FIG. 20 is the geometric compression ratio ε, and the vertical axis is the valve closing timing IVC (deg. ABDC) of the intake valve 21.

図20の上図2001は、エンジン1の回転数が2000rpmであるときに相当する。近似式(V)及び(VI)はそれぞれ、
近似式(V) IVC=−0.9949ε+41.736ε−361.16
近似式(VI) IVC=0.9949ε−41.736ε+401.16
である。
The upper diagram 2001 in FIG. 20 corresponds to the case where the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm. The approximate expressions (V) and (VI) are respectively
Approximate expression (V) IVC = −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16
Approximate Formula (VI) IVC = 0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16
It is.

図20において、近似式(V)及び(VI)よりも右側のεとIVCとの組み合わせは、CI燃焼時の燃焼室17の温度が基準温度Tth3以上となり、A/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気のSPCCI燃焼が実現する。   In FIG. 20, the combination of ε and IVC on the right side of the approximate expressions (V) and (VI) is such that the temperature of the combustion chamber 17 during CI combustion is equal to or higher than the reference temperature Tth3, and A / F is higher than the stoichiometric air-fuel ratio. SPCCI combustion of lean air-fuel mixture is realized.

前述したεとIVCとの関係は、レイヤ3において、エンジン1が軽負荷で運転するときに、SPCCI燃焼を実現することのできる、燃焼室17の下限温度に基づく関係である。   The relationship between ε and IVC described above is a relationship based on the lower limit temperature of the combustion chamber 17 that can realize SPCCI combustion when the engine 1 is operated at a light load in the layer 3.

一方、レイヤ2及びレイヤ3に関わらず、燃焼室17内の温度が高すぎると、SI燃焼の開始前にCI燃焼が開始してしまい、SPCCI燃焼を行うことができない。   On the other hand, regardless of the layer 2 and the layer 3, if the temperature in the combustion chamber 17 is too high, CI combustion starts before the start of SI combustion, and SPCCI combustion cannot be performed.

ここで、SPCCI燃焼の燃焼コンセプトは、前述したように、点火プラグ25が混合気に点火をすると、点火プラグ25周りの混合気がSI燃焼を開始し、その後、周囲の混合気がCI燃焼する。本願発明者らがこれまでに行った実験等の検討から、混合気の自己着火は、自己着火する混合気の周囲温度が所定の基準温度Tth4を超えると発生し、このときの基準温度Tth4は、燃焼室17内全体の平均温度とは必ずしも一致しないことをわかった。この知見から、圧縮上死点における燃焼室17内の平均温度が基準温度Tth4に達してしまうと、SI燃焼が開始する前にCI燃焼が開始してしまうと考えられ、この場合、SPCCI燃焼を行うことができない。   Here, the combustion concept of SPCCI combustion is that, as described above, when the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture, the air-fuel mixture around the spark plug 25 starts SI combustion, and then the surrounding air-fuel mixture burns CI. . From the examination of the experiments and the like conducted by the present inventors so far, the self-ignition of the air-fuel mixture occurs when the ambient temperature of the air-fuel mixture that self-ignites exceeds a predetermined reference temperature Tth4. The reference temperature Tth4 at this time is It has been found that the average temperature of the entire combustion chamber 17 does not necessarily match. From this knowledge, when the average temperature in the combustion chamber 17 at the compression top dead center reaches the reference temperature Tth4, it is considered that the CI combustion starts before the SI combustion starts. In this case, the SPCCI combustion is performed. I can't do it.

そこで、本願発明者らは、図19の符号1901のマトリックスと同様に、幾何学的圧縮比ε毎(ε1、ε2、・・・)の、吸気弁21の閉弁タイミングIVCと、吸気弁21及び排気弁22のオーバーラップ期間O/Lとのマトリックスにおいて、閉弁タイミングIVCとオーバーラップ期間O/Lとのそれぞれについて値を変更しながら、エンジン1のモデルを用いて、圧縮上死点時の燃焼室17の温度の推定演算を行った。圧縮上死点時の燃焼室17内の温度が、基準温度Tth4を超えるIVCとO/Lとの組み合わせは、SPCCI燃焼を実現することができず、基準温度Tth4以下のIVCとO/Lとの組み合わせは、SPCCI燃焼を実現することができる。   Accordingly, the inventors of the present application, like the matrix 1901 in FIG. 19, the valve closing timing IVC of the intake valve 21 for each geometric compression ratio ε (ε1, ε2,...) And the intake valve 21. In the matrix of the overlap period O / L of the exhaust valve 22 and the valve closing timing IVC and the overlap period O / L, the value of the valve closing timing IVC and the overlap period O / L is changed. The temperature of the combustion chamber 17 was estimated and calculated. The combination of IVC and O / L in which the temperature in the combustion chamber 17 at the time of compression top dead center exceeds the reference temperature Tth4 cannot realize SPCCI combustion, and IVC and O / L below the reference temperature Tth4. This combination can achieve SPCCI combustion.

図20は、圧縮上死点時の燃焼室17内の温度が基準温度Tth4以下となるεとIVCとの組み合わせから算出した近似式(VII)及び(VIII)を示している。近似式(VII)及び(VIII)はそれぞれ、
近似式(VII) IVC=−4.7481ε+266.75ε−3671.2
及び
近似式(VIII) IVC=4.7481ε−266.75ε+3711.2
である。
FIG. 20 shows approximate expressions (VII) and (VIII) calculated from a combination of ε and IVC at which the temperature in the combustion chamber 17 at the compression top dead center is equal to or lower than the reference temperature Tth4. The approximate expressions (VII) and (VIII) are respectively
Approximate Formula (VII) IVC = −4.7481ε 2 + 266.75ε−3671.2
And approximate formula (VIII) IVC = 4.77481ε 2 −266.75ε + 3711.2
It is.

図20において、近似式(VII)及び(VIII)よりも左側のεとIVCとの組み合わせは、SI燃焼の前にCI燃焼が開始してしまうことを回避することができ、SPCCI燃焼が実現する。   In FIG. 20, the combination of ε and IVC on the left side of the approximate expressions (VII) and (VIII) can avoid the start of CI combustion before SI combustion, and SPCCI combustion is realized. .

図20からわかるように、レイヤ3においても、εとIVCとのとの関係は、IVC=約20deg. aBDCを中心に、上下方向に、略対称である。また、IVC=75deg. aBDCは、レイヤ3においてエンジン1が運転するときに燃焼室17内へ導入するガス量を考慮して設定した吸気弁21の閉弁タイミングの遅角限界であり、IVC=−35deg. aBDCも同様に、燃焼室17内へ導入するガス量を考慮して設定した吸気弁21の閉弁タイミングの進角限界である。   As can be seen from FIG. 20, also in layer 3, the relationship between ε and IVC is substantially symmetric in the vertical direction with IVC = about 20 deg. Further, IVC = 75 deg. ABDC is a delay limit of the closing timing of the intake valve 21 set in consideration of the amount of gas introduced into the combustion chamber 17 when the engine 1 is operated in the layer 3, and IVC = Similarly, −35 deg. ABDC is an advance limit of the closing timing of the intake valve 21 set in consideration of the amount of gas introduced into the combustion chamber 17.

設計者は、レイヤ3においてエンジン1が運転するときの、吸気弁21の閉弁タイミングIVCを定めるときに、図20における近似式(V)(VI)(VII)(VIII)に囲まれたε−IVC成立範囲(図20において斜線を付した範囲)内において、IVCを定めなければならない。   When the designer determines the valve closing timing IVC of the intake valve 21 when the engine 1 operates in the layer 3, ε surrounded by the approximate expressions (V), (VI), (VII), and (VIII) in FIG. -IVC must be determined within the IVC formation range (the hatched range in FIG. 20).

具体的に設計者は、幾何学的圧縮比εを10≦ε<20に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときに、
0.9949ε−41.736ε+401.16≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16 …(11)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Specifically, the designer sets the geometric compression ratio ε to 10 ≦ ε <20, and when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm,
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 (11)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

設計者はまた、幾何学的圧縮比εを20≦ε<25に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときに、
−35≦IVC≦75 …(12)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
The designer also sets the geometric compression ratio ε to 20 ≦ ε <25, and when the engine 1 has a rotational speed of 2000 rpm,
−35 ≦ IVC ≦ 75 (12)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、幾何学的圧縮比εを25≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときに、
−4.7481ε+266.75ε−3671.2≦IVC≦75 …(13)
又は、
−35≦IVC≦4.7481ε−266.75ε+3711.2 …(14)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Furthermore, when the designer defines the geometric compression ratio ε as 25 ≦ ε ≦ 30, the engine 1 has a rotational speed of 2000 rpm,
−4.7481ε 2 + 266.75ε−3671.2 ≦ IVC ≦ 75 (13)
Or
−35 ≦ IVC ≦ 4.7481ε 2 −266.75ε + 3711.2 (14)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

前記関係式(11)〜(14)に基づいて、吸気弁21の閉弁タイミングIVCを設定することによって、A/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気をSPCCI燃焼させることが実現する。尚、閉弁タイミングIVCは、レイヤ3におけるエンジン1の負荷及び回転数によって定まる各々の運転状態について設定される。   By setting the valve closing timing IVC of the intake valve 21 based on the relational expressions (11) to (14), it is realized that the air-fuel mixture whose A / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio is subjected to SPCCI combustion. The valve closing timing IVC is set for each operation state determined by the load and rotation speed of the engine 1 in the layer 3.

図20の実線で示す例は、前述したように、エンジン1の回転数が2000rpmのときのε−IVC成立範囲である。エンジン1の回転数が変わると、ε−IVC成立範囲も変わる。エンジン1の回転数が高くなると、ε−IVC成立範囲が遅角側に平行移動する点は、図20においても同じである。よって、設計者は、幾何学的圧縮比εを10≦ε<20に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのとき(破線参照)には、
0.9949ε−41.736ε+403.16≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−359.16 …(11−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
The example shown by the solid line in FIG. 20 is the ε-IVC establishment range when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm as described above. When the rotation speed of the engine 1 changes, the ε-IVC establishment range also changes. The point that the ε-IVC establishment range moves parallel to the retard side when the rotational speed of the engine 1 increases is the same in FIG. Therefore, the designer sets the geometric compression ratio ε to 10 ≦ ε <20, and when the rotational speed of the engine 1 is 3000 rpm (see the broken line),
0.9949ε 2 −41.736ε + 403.16 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−359.16 (11 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

設計者はまた、幾何学的圧縮比εを20≦ε<25に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
−33≦IVC≦77 …(12−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
The designer also sets the geometric compression ratio ε to 20 ≦ ε <25, and when the engine 1 has a rotational speed of 3000 rpm,
−33 ≦ IVC ≦ 77 (12 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、幾何学的圧縮比εを25≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときに、
−4.7481ε+266.75ε−3669.2≦IVC≦77 …(13−1
又は、
−33≦IVC≦4.7481ε−266.75ε+3713.2 …(14−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Furthermore, if the designer determines the geometric compression ratio ε to be 25 ≦ ε ≦ 30, the engine 1 has a rotational speed of 3000 rpm,
−4.7481ε 2 + 266.75ε−3669.2 ≦ IVC ≦ 77 (13 −1 )
Or
−33 ≦ IVC ≦ 4.7481ε 2 −266.75ε + 3713.2 (14 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

設計者はまた、幾何学的圧縮比εを10≦ε<20に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのとき(一点鎖線参照)には、
0.9949ε−41.736ε+409.16≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−353.16 …(11−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
The designer also defines the geometric compression ratio ε as 10 ≦ ε <20, and when the rotation speed of the engine 1 is 4000 rpm (see the one-dot chain line),
0.9949ε 2 −41.736ε + 409.16 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−353.16 (11 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

設計者はまた、幾何学的圧縮比εを20≦ε<25に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
−27≦IVC≦83 …(12−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
The designer also sets the geometric compression ratio ε to 20 ≦ ε <25, and when the rotation speed of the engine 1 is 4000 rpm,
−27 ≦ IVC ≦ 83 (12 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、幾何学的圧縮比εを25≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときに、
−4.7481ε+266.75ε−3663.2≦IVC≦83 …(13−2
又は、
−27≦IVC≦4.7481ε−266.75ε+3719.2 …(14−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Furthermore, when the designer sets the geometric compression ratio ε to 25 ≦ ε ≦ 30, the engine 1 has a rotational speed of 4000 rpm,
−4.7481ε 2 + 266.75ε−3663.2 ≦ IVC ≦ 83 (13 −2 )
Or
−27 ≦ IVC ≦ 4.7481ε 2 −266.75ε + 3719.2 (14 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

前記と同様に、エンジン1の回転数NE(rpm)に係る補正項Cを用いると、レイヤ3におけるεとIVCとの関係式は、次のように表すことができる。
幾何学的圧縮比εが10≦ε<20であれば、
0.9949ε−41.736ε+401.16+C≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16+C …(11−3
幾何学的圧縮比εが20≦ε<25であれば、
−35+C≦IVC≦75+C …(12−3
幾何学的圧縮比εが25≦ε≦30であれば、
−4.7481ε+266.75ε−3671.2+C≦IVC≦75+C …(13−3
又は、
−35+C≦IVC≦4.7481ε−266.75ε+3711.2+C …(14−3
設計者は、エンジン1の回転数毎に定めたε−IVC成立範囲に基づいて、閉弁タイミングIVCを定める。その結果、設計者は、図12に例示するような、レイヤ3における吸気弁21のバルブタイミングを設定することができる。
Similarly to the above, when the correction term C relating to the rotational speed NE (rpm) of the engine 1 is used, the relational expression between ε and IVC in the layer 3 can be expressed as follows.
If the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <20,
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 + C (11 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 20 ≦ ε <25,
−35 + C ≦ IVC ≦ 75 + C (12 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 25 ≦ ε ≦ 30,
−4.7481ε 2 + 266.75ε−3671.2 + C ≦ IVC ≦ 75 + C (13 −3 )
Or
−35 + C ≦ IVC ≦ 4.7481ε 2 −266.75ε + 3711.2 + C (14 −3 )
The designer determines the valve closing timing IVC based on the ε-IVC establishment range determined for each rotation speed of the engine 1. As a result, the designer can set the valve timing of the intake valve 21 in the layer 3 as illustrated in FIG.

また、図20の下図2002は、燃料が低オクタン価燃料であるときのεとIVCとの関係である。   A lower diagram 2002 in FIG. 20 shows a relationship between ε and IVC when the fuel is a low-octane fuel.

設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、閉弁タイミングIVCを定める場合、幾何学的圧縮比εを10≦ε<18.7に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときに、
0.9949ε−39.149ε+348.59≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59 …(15)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines the valve closing timing IVC. If the geometric compression ratio ε is set to 10 ≦ ε <18.7, the engine 1 has a rotational speed of 2000 rpm.
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 (15)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを18.7≦ε<23.7に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときに、
−35≦IVC≦75 …(16)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 18.7 ≦ ε <23.7, and when the engine 1 has a rotational speed of 2000 rpm,
−35 ≦ IVC ≦ 75 (16)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを23.7≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときに、
−3.1298ε+172.48ε−2300≦IVC≦75 …(17)
又は、
−35≦IVC≦3.1298ε−172.48ε+2340 …(18)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Further, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 23.7 ≦ ε ≦ 30 in the engine 1 of low octane fuel, and when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm,
−3.1298ε 2 + 172.48ε−2300 ≦ IVC ≦ 75 (17)
Or
−35 ≦ IVC ≦ 3.1298ε 2 −172.48ε + 2340 (18)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

図20の下図2002にクロスハッチングを付した範囲は、高オクタン価燃料のε−IVC成立範囲と、低オクタン価燃料のε−IVC成立範囲とが重なる範囲である。前記と同様に、設計者は、二つの成立範囲が重なる範囲内においてIVCを定めると、高オクタン価燃料を用いるエンジン1、及び、低オクタン価燃料を用いるエンジン1の両方に適合する制御ロジックを設定することができる。   The range indicated by the cross hatching in the lower diagram 2002 of FIG. 20 is a range where the ε-IVC establishment range of the high octane fuel and the ε-IVC establishment range of the low octane fuel overlap. Similarly to the above, when the IVC is determined within a range where the two establishment ranges overlap, the designer sets control logic suitable for both the engine 1 using the high octane fuel and the engine 1 using the low octane fuel. be able to.

尚、図示は省略するが、低オクタン価燃料のエンジン1においても、エンジン1の回転数が高くなると、ε−IVC成立範囲が遅角側に平行移動する。設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<18.7に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
0.9949ε−39.149ε+350.59≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−306.59 …(15−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, although illustration is omitted, even in the engine 1 of low octane fuel, the ε-IVC establishment range moves parallel to the retard side when the rotational speed of the engine 1 increases. In the engine 1 with a low octane fuel, the designer defines the geometric compression ratio ε as 10 ≦ ε <18.7, and when the engine 1 has a rotational speed of 3000 rpm,
0.9949ε 2 −39.149ε + 350.59 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−306.59 (15 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを18.7≦ε<23.7に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときに、
−33≦IVC≦77 …(16−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 18.7 ≦ ε <23.7, and when the engine 1 has a rotational speed of 3000 rpm,
−33 ≦ IVC ≦ 77 (16 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを23.7≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときに、
−3.1298ε+172.48ε−2298≦IVC≦77 …(17−1
又は、
−33≦IVC≦3.1298ε−172.48ε+2342 …(18−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 23.7 ≦ ε ≦ 30, and when the rotational speed of the engine 1 is 3000 rpm,
−3.1298ε 2 + 172.48ε−2298 ≦ IVC ≦ 77 (17 −1 )
Or
−33 ≦ IVC ≦ 3.1298ε 2 −172.48ε + 2342 (18 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<18.7に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
0.9949ε−39.149ε+356.59≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−300.59 …(15−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <18.7, and when the engine 1 has a rotational speed of 4000 rpm,
0.9949ε 2 −39.149ε + 356.59 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−300.59 (15 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを18.7≦ε<23.7に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときに、
−27≦IVC≦83 …(16−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 18.7 ≦ ε <23.7, and when the rotational speed of the engine 1 is 4000 rpm,
−27 ≦ IVC ≦ 83 (16 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

さらに、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを23.7≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときに、
−3.1298ε+172.48ε−2292≦IVC≦83 …(17−2
又は、
−27≦IVC≦3.1298ε−172.48ε+2348 …(18−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 23.7 ≦ ε ≦ 30, and when the rotational speed of the engine 1 is 4000 rpm,
−3.1298ε 2 + 172.48ε−2292 ≦ IVC ≦ 83 (17 −2 )
Or
−27 ≦ IVC ≦ 3.1298ε 2 −172.48ε + 2348 (18 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

前記と同様に、エンジン1の回転数NE(rpm)に係る補正項Cを用いると、低オクタン価燃料のエンジン1において、レイヤ3におけるεとIVCとの関係式は、次のように表すことができる。
幾何学的圧縮比εが10≦ε<18.7であれば、
0.9949ε−39.149ε+348.59+C≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59+C …(15−3
幾何学的圧縮比εが18.7≦ε<23.7であれば、
−35+C≦IVC≦75+C …(16−3
幾何学的圧縮比εが23.7≦ε≦30であれば、
−3.1298ε+172.48ε−2300+C≦IVC≦75+C …(17−3
又は、
−35+C≦IVC≦3.1298ε−172.48ε+2340+C …(18−3
(レイヤ2及びレイヤ3における幾何学的圧縮比と吸気弁の閉弁タイミングとの関係)
図21は、レイヤ2とレイヤ3との双方においてSPCCI燃焼が可能となる、幾何学的圧縮比εと吸気弁21の閉弁タイミングIVCとの関係を示している。この関係式は、図17のε−IVC成立範囲と、図20のε−IVC成立範囲とから得られる。
Similarly to the above, when the correction term C relating to the rotational speed NE (rpm) of the engine 1 is used, the relational expression between ε and IVC in the layer 3 can be expressed as follows in the engine 1 of the low octane fuel. it can.
If the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <18.7,
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 + C (15 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 18.7 ≦ ε <23.7,
−35 + C ≦ IVC ≦ 75 + C (16 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 23.7 ≦ ε ≦ 30,
−3.1298ε 2 + 172.48ε−2300 + C ≦ IVC ≦ 75 + C (17 −3 )
Or
−35 + C ≦ IVC ≦ 3.1298ε 2 −172.48ε + 2340 + C (18 −3 )
(Relationship between geometric compression ratio in layer 2 and layer 3 and closing timing of intake valve)
FIG. 21 shows a relationship between the geometric compression ratio ε and the valve closing timing IVC of the intake valve 21 that enables SPCCI combustion in both the layer 2 and the layer 3. This relational expression is obtained from the ε-IVC establishment range of FIG. 17 and the ε-IVC establishment range of FIG.

ECU10がエンジン1の温度等に応じてレイヤ3の選択を行うと、エンジン1の低負荷の運転領域は、レイヤ2からレイヤ3へ切り替わる。レイヤ2とレイヤ3との双方においてSPCCI燃焼が可能となるように、吸気弁21の閉弁タイミングIVCを設定しておくと、エンジン1のマップがレイヤ2からレイヤ3へ切り替わったときでも、SPCCI燃焼を継続して実行することが可能になる。   When the ECU 10 selects the layer 3 according to the temperature of the engine 1 or the like, the low load operation region of the engine 1 is switched from the layer 2 to the layer 3. If the valve closing timing IVC of the intake valve 21 is set so that SPCCI combustion is possible in both the layer 2 and the layer 3, even when the map of the engine 1 is switched from the layer 2 to the layer 3, the SPCCI It becomes possible to continue the combustion.

図21の上図2101は、燃料が高オクタン価燃料であるときのεとIVCとの関係である。下図2102は、燃料が低オクタン価燃料であるときのεとIVCとの関係である。   21 shows the relationship between ε and IVC when the fuel is a high-octane fuel. FIG. 2102 below shows the relationship between ε and IVC when the fuel is a low octane fuel.

設計者は、高オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<17に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときには、
0.9949ε−41.736ε+401.16≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16 …(19)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In the engine 1 with a high octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <17, and when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm,
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 (19)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

設計者は、高オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを17≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときには、
−0.4288ε+31.518ε−379.88≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16 …(20)
又は
0.9949ε−41.736ε+401.16≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+974.94 …(21)
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In the engine 1 of high octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 17 ≦ ε ≦ 30, and when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−379.88 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 (20)
Or
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 974.94 (21)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

前記関係式(19)〜(21)に基づいて、吸気弁21の閉弁タイミングIVCを設定することによって、A/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気をSPCCI燃焼させることができると共に、A/Fが理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチでかつ、G/Fが理論空燃比よりもリーンな混合気をSPCCI燃焼させることができる。   By setting the valve closing timing IVC of the intake valve 21 based on the relational expressions (19) to (21), the air-fuel mixture in which the A / F is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio can be subjected to SPCCI combustion, SPCCI combustion can be performed on an air / fuel mixture in which A / F is richer than the stoichiometric air / fuel ratio or G / F is leaner than the stoichiometric air / fuel ratio.

尚、閉弁タイミングIVCは、レイヤ2及びレイヤ3におけるエンジン1の負荷及び回転数によって定まる各々の運転状態について設定される。   The valve closing timing IVC is set for each operation state determined by the load and the rotational speed of the engine 1 in the layer 2 and the layer 3.

破線で示すように、設計者は、高オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<17に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
0.9949ε−41.736ε+403.16≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−359.16 …(19−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
As shown by the broken line, in the engine 1 of high octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <17, and when the rotational speed of the engine 1 is 3000 rpm,
0.9949ε 2 −41.736ε + 403.16 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−359.16 (19 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

設計者は、高オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを17≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
−0.4288ε+31.518ε−377.88≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−359.16 …(20−1
又は
0.9949ε−41.736ε+403.16≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+976.94 …(21−1
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In the engine 1 of high octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 17 ≦ ε ≦ 30. When the engine 1 has a rotational speed of 3000 rpm,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−377.88 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−359.16 (20 −1 )
Or
0.9949ε 2 −41.736ε + 403.16 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 976.94 (21 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

同じく、一点鎖線で示すように、設計者はまた、高オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<17に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
0.9949ε−41.736ε+409.16≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−353.16 …(19−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Similarly, as indicated by the alternate long and short dash line, in the engine 1 of high octane fuel, the designer also defines the geometric compression ratio ε as 10 ≦ ε <17, and when the rotational speed of the engine 1 is 4000 rpm,
0.9949ε 2 −41.736ε + 409.16 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−353.16 (19 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

設計者は、高オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを17≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
−0.4288ε+31.518ε−371.88≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−353.16 …(20−2
又は
0.9949ε−41.736ε+409.16≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+982.94 …(21−2
を満足するように、閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In the engine 1 of high octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 17 ≦ ε ≦ 30. When the engine 1 has a rotational speed of 4000 rpm,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−371.88 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−353.16 (20 −2 )
Or
0.9949ε 2 −41.736ε + 409.16 ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 982.94 (21 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

前記と同様に、エンジン1の回転数NE(rpm)に係る補正項Cを用いると、レイヤ2及びレイヤ3におけるεとIVCとの関係式は、次のように表すことができる。
幾何学的圧縮比εが10≦ε<17であれば、
0.9949ε−41.736ε+401.16+C≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16+C …(19−3
幾何学的圧縮比εが17≦ε≦30であれば、
−0.4288ε+31.518ε−379.88+C≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16+C …(20−3
又は
0.9949ε−41.736ε+401.16+C≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+974.94+C …(21−3
ここで、幾何学的圧縮比εを17未満に定めると、設計者は関係式(19−3)に基づいてIVCを定めることができる。IVCの選択範囲が広いため、設計自由度が高くなる。
Similarly to the above, when the correction term C related to the rotational speed NE (rpm) of the engine 1 is used, the relational expression between ε and IVC in the layer 2 and the layer 3 can be expressed as follows.
If the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <17,
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 + C (19 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 17 ≦ ε ≦ 30,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−379.88 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 + C (20 −3 )
Or
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 + C ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 974.94 + C (21 −3 )
Here, if the geometric compression ratio ε is determined to be less than 17, the designer can determine the IVC based on the relational expression (19 −3 ). Since the selection range of IVC is wide, the degree of freedom in design increases.

また、図21の下図2102に示すように、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<15.7に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときには、
0.9949ε−39.149ε+348.59≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59 …(22)
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Further, as shown in the lower diagram 2102 of FIG. 21, in the engine 1 of the low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <15.7, and the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm. Sometimes
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 (22)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを15.7≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が2000rpmのときには、
−0.5603ε+34.859ε−377.22≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59 …(23)
又は、
0.9949ε−39.149ε+348.59≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+862.01 …(24)
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε ≦ 30, and when the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−377.22 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 (23)
Or
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 862.01 (24)
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

図示は省略するが、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<15.7に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
0.9949ε−39.149ε+350.59≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−306.59 …(22−1
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Although illustration is omitted, in the engine 1 with a low octane number fuel, the designer defines the geometric compression ratio ε as 10 ≦ ε <15.7, and when the rotational speed of the engine 1 is 3000 rpm,
0.9949ε 2 −39.149ε + 350.59 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−306.59 (22 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを15.7≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が3000rpmのときには、
−0.5603ε+34.859ε−375.22≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−306.59 …(23−1
又は、
0.9949ε−39.149ε+350.59≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+864.01 …(24−1
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε ≦ 30, and when the rotational speed of the engine 1 is 3000 rpm,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−375.22 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−306.59 (23 −1 )
Or
0.9949ε 2 −39.149ε + 350.59 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 864.01 (24 −1 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

同じく図示は省略するが、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを10≦ε<15.7に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
0.9949ε−39.149ε+356.59≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−300.59 …(22−2
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
Similarly, although not shown, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <15.7,
0.9949ε 2 −39.149ε + 356.59 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−300.59 (22 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

また、設計者は、低オクタン価燃料のエンジン1において、幾何学的圧縮比εを15.7≦ε≦30に定めると、エンジン1の回転数が4000rpmのときには、
−0.5603ε+34.859ε−369.22≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−300.59 …(23−2
又は、
0.9949ε−39.149ε+356.59≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+870.01 …(24−2
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める。
In addition, in the engine 1 with a low octane fuel, the designer determines that the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε ≦ 30, and when the rotational speed of the engine 1 is 4000 rpm,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−369.22 ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−300.59 (23 −2 )
Or
0.9949ε 2 −39.149ε + 356.59 ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 870.01 (24 −2 )
The valve closing timing IVC (deg. ABDC) is determined so as to satisfy the above.

前記と同様に、エンジン1の回転数NE(rpm)に係る補正項Cを用いると、低オクタン価燃料のエンジン1において、レイヤ2及びレイヤ3におけるεとIVCとの関係式は、次のように表すことができる。
幾何学的圧縮比εを10≦ε<15.7であれば、
0.9949ε−39.149ε+348.59+C≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59+C …(22−3
幾何学的圧縮比εが15.7≦ε≦30であれば、
−0.5603ε+34.859ε−377.22+C≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59+C …(23−3
又は、
0.9949ε−39.149ε+348.59+C≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+862.01+C …(24−3
尚、図示は省略するが、設計者は、図21の上図2101のε−IVC成立範囲と、下図2102のε−IVC成立範囲とが重なった範囲において、IVCを定めてもよい。前記と同様に、設計者は、二つの成立範囲が重なる範囲内においてIVCを定めると、高オクタン価燃料を用いるエンジン1、及び、低オクタン価燃料を用いるエンジン1の両方に適合する制御ロジックを設定することができる。
Similarly to the above, when the correction term C relating to the rotational speed NE (rpm) of the engine 1 is used, in the low octane fuel engine 1, the relational expression between ε and IVC in the layers 2 and 3 is as follows: Can be represented.
If the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <15.7,
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 + C (22 −3 )
If the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε ≦ 30,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−377.22 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 + C (23 −3 )
Or
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 + C ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 862.01 + C (24 −3 )
Although illustration is omitted, the designer may determine the IVC within a range where the ε-IVC establishment range in the upper diagram 2101 in FIG. 21 overlaps the ε-IVC establishment range in the lower diagram 2102. Similarly to the above, when the IVC is determined within a range where the two establishment ranges overlap, the designer sets control logic suitable for both the engine 1 using the high octane fuel and the engine 1 using the low octane fuel. be able to.

(制御ロジックの設計方法の手順)
次に、図22に示すフローチャートを参照しながら、SPCCI燃焼を行うエンジン1の制御ロジックを設計する方法の手順について説明をする。設計者は、コンピュータを用いて、各ステップを実行することが可能である。コンピュータは、図17、20、及び、21に例示した、ε−IVC成立範囲に関する情報を記憶している。
(Procedure of control logic design method)
Next, the procedure of the method for designing the control logic of the engine 1 that performs SPCCI combustion will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The designer can execute each step using a computer. The computer stores information on the ε-IVC establishment range illustrated in FIGS. 17, 20, and 21.

先ずスタート後のステップS221において、設計者は、幾何学的圧縮比εを設定する。設計者は、設定した幾何学的圧縮比εの値を、コンピュータに入力してもよい。   First, in step S221 after the start, the designer sets a geometric compression ratio ε. The designer may input the set value of the geometric compression ratio ε into the computer.

続くステップS222において、設計者は、吸気弁21の開弁角、及び、排気弁22の開弁角をそれぞれ設定する。これは、吸気弁21のカム形状、及び、排気弁22のカム形状を定めることに相当する。設計者は、設定した吸気弁21の開弁角、及び、排気弁22の開弁角の値を、コンピュータに入力してもよい。ステップS221及びステップS222において、エンジン1のハード構成を設定することができる。   In subsequent step S222, the designer sets the valve opening angle of intake valve 21 and the valve opening angle of exhaust valve 22, respectively. This corresponds to determining the cam shape of the intake valve 21 and the cam shape of the exhaust valve 22. The designer may input the set valve opening angle of the intake valve 21 and the valve opening angle of the exhaust valve 22 to the computer. In step S221 and step S222, the hardware configuration of the engine 1 can be set.

ステップS223において、設計者は、エンジン1の負荷及び回転数からなる運転状態を設定し、続くステップS224において、設計者は、コンピュータに記憶されているε−IVC成立範囲(図17、20及び21)に基づいて、IVCを選択する。   In step S223, the designer sets an operating state composed of the load and the rotational speed of the engine 1, and in subsequent step S224, the designer selects the ε-IVC establishment range stored in the computer (FIGS. 17, 20, and 21). ) To select IVC.

そして、ステップS225において、コンピュータが、ステップS224において設定されたIVCに基づいて、SPCCI燃焼が実現可能な否かを判断する。ステップS225の判定がYESであれば、プロセスはステップS226に移行し、設計者は、ステップS223において設定した運転状態においてSPCCI燃焼を実行するように、エンジン1の制御ロジックを定める。一方、ステップS225の判定がNOであれば、プロセスはステップS227に移行し、設計者は、ステップS223において設定した運転状態においてSI燃焼を実行するように、エンジン1の制御ロジックを定める。尚、ステップS227において設計者は、SI燃焼を行うことを考慮して、吸気弁21の閉弁タイミングIVCを、改めて設定してもよい。   In step S225, the computer determines whether SPCCI combustion can be realized based on the IVC set in step S224. If the determination in step S225 is yes, the process moves to step S226, and the designer defines the control logic of the engine 1 to execute SPCCI combustion in the operating state set in step S223. On the other hand, if the determination in step S225 is NO, the process proceeds to step S227, and the designer determines the control logic of the engine 1 to execute SI combustion in the operating state set in step S223. In step S227, the designer may newly set the closing timing IVC of the intake valve 21 in consideration of performing SI combustion.

以上説明したように、ここに開示する圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法は、エンジンの幾何学的圧縮比εと、吸気弁21の閉弁タイミングIVCとの関係を定めている。設計者は、当該関係を満足する範囲内で、吸気弁21の閉弁タイミングIVCを定めることができる。設計者は、エンジン1の制御ロジックを、従来に比べて少ない工数で設計することができる。   As described above, the method for designing the control logic of the compression ignition engine disclosed herein defines the relationship between the geometric compression ratio ε of the engine and the valve closing timing IVC of the intake valve 21. The designer can determine the valve closing timing IVC of the intake valve 21 within a range satisfying the relationship. The designer can design the control logic of the engine 1 with fewer man-hours than in the past.

(他の実施形態)
尚、ここに開示する技術は、前述した構成のエンジン1に適用することに限定されない。エンジン1の構成は、様々な構成を採用することが可能である。
(Other embodiments)
The technique disclosed here is not limited to being applied to the engine 1 having the above-described configuration. As the configuration of the engine 1, various configurations can be adopted.

例えば、エンジン1は、機械式過給機44に代えて、ターボ過給機を備えるようにしてもよい。   For example, the engine 1 may include a turbocharger instead of the mechanical supercharger 44.

1 エンジン
10 ECU(制御部)
17 燃焼室
23 吸気電動S−VT(可変動弁機構)
25 点火プラグ(点火部)
44 過給機
55 EGRシステム
6 インジェクタ(燃料噴射部)
SW1 エアフローセンサ(計測部)
SW2 第1吸気温度センサ(計測部)
SW3 第1圧力センサ(計測部)
SW4 第2吸気温度センサ(計測部)
SW5 第2圧力センサ(計測部)
SW6 指圧センサ(計測部)
SW7 排気温度センサ(計測部)
SW8 リニアOセンサ(計測部)
SW9 ラムダOセンサ(計測部)
SW10 水温センサ(計測部)
SW11 クランク角センサ(計測部)
SW12 アクセル開度センサ(計測部)
SW13 吸気カム角センサ(計測部)
SW14 排気カム角センサ(計測部)
SW15 EGR差圧センサ(計測部)
SW16 燃圧センサ(計測部)
SW17 第3吸気温度センサ(計測部)
1 Engine 10 ECU (control unit)
17 Combustion chamber 23 Intake motorized S-VT (variable valve mechanism)
25 Spark plug (ignition part)
44 Supercharger 55 EGR system 6 Injector (fuel injection part)
SW1 Airflow sensor (measurement unit)
SW2 First intake air temperature sensor (measurement unit)
SW3 First pressure sensor (measurement unit)
SW4 Second intake air temperature sensor (measurement unit)
SW5 Second pressure sensor (measurement unit)
SW6 Acupressure sensor (measurement unit)
SW7 Exhaust temperature sensor (measurement unit)
SW8 Linear O 2 sensor (measurement unit)
SW9 Lambda O 2 sensor (measurement unit)
SW10 Water temperature sensor (measurement unit)
SW11 Crank angle sensor (measurement unit)
SW12 Accelerator opening sensor (measurement unit)
SW13 Intake cam angle sensor (measurement unit)
SW14 Exhaust cam angle sensor (measurement unit)
SW15 EGR differential pressure sensor (measurement unit)
SW16 Fuel pressure sensor (measurement unit)
SW17 Third intake air temperature sensor (measurement unit)

Claims (10)

圧縮着火式のエンジンの制御ロジックを設計する方法であって、
前記エンジンは、
燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
吸気弁のバルブタイミングを変更する可変動弁機構と、
前記燃焼室内の混合気に点火する点火部と、
前記エンジンの運転状態に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記計測部の計測結果を受けて、前記エンジンの運転状態に対応する制御ロジックに従い演算を行うと共に、前記燃料噴射部、前記可変動弁機構、及び、前記点火部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記エンジンは、
前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の空気と前記燃料との重量比であるA/Fが理論空燃比よりもリーンになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第1モードと、
前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の全ガスと前記燃料との重量比であるG/Fが理論空燃比よりもリーンでかつ前記A/Fが理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第2モードと、を有し、
前記制御ロジックを設計する方法は、
前記エンジンの幾何学的圧縮比εを定めるステップと、
前記吸気弁の閉弁タイミングIVCを定めた制御ロジックを決定するステップと、を備え、
前記制御ロジックを設定するときに、前記幾何学的圧縮比εが10≦ε<17であれば、
0.9949ε−41.736ε+401.16+C≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16+C
但し、Cは、エンジンの回転数NE(rpm)に係る補正項であり、
C=3.3×10−10NE−1.0×10−6NE+7.0×10−4NE
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
A method of designing the control logic of a compression ignition engine,
The engine is
A fuel injection section for injecting fuel to be supplied into the combustion chamber;
A variable valve mechanism that changes the valve timing of the intake valve;
An ignition part for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber;
A measuring unit for measuring a parameter related to the operating state of the engine;
A control unit that receives a measurement result of the measurement unit and performs calculation according to a control logic corresponding to an operating state of the engine, and outputs a signal to the fuel injection unit, the variable valve mechanism, and the ignition unit; With
The engine is
The control unit sends a signal to each of the fuel injection unit and the variable valve mechanism so that the A / F, which is the weight ratio of the air in the combustion chamber to the fuel, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. And a first mode for outputting a signal to the ignition unit so that the unburned mixture burns by self-ignition after the ignition unit ignites the mixture in the combustion chamber;
The control unit determines that G / F, which is a weight ratio of the total gas in the mixture in the combustion chamber and the fuel, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the A / F is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio. So that the unburned mixture is burned by self-ignition after the ignition unit has ignited the mixture in the combustion chamber. A second mode for outputting a signal to the unit,
The method of designing the control logic is as follows:
Determining a geometric compression ratio ε of the engine;
Determining a control logic that defines the closing timing IVC of the intake valve,
When setting the control logic, if the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <17,
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 + C
Where C is a correction term relating to the engine speed NE (rpm),
C = 3.3 × 10 −10 NE 3 −1.0 × 10 −6 NE 3 + 7.0 × 10 −4 NE
The control logic of the compression ignition engine that defines the valve closing timing IVC (deg. ABDC) is designed so as to satisfy the following equation.
圧縮着火式のエンジンの制御ロジックを設計する方法であって、
前記エンジンは、
燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
吸気弁のバルブタイミングを変更する可変動弁機構と、
前記燃焼室内の混合気に点火する点火部と、
前記エンジンの運転状態に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記計測部の計測結果を受けて、前記エンジンの運転状態に対応する制御ロジックに従い演算を行うと共に、前記燃料噴射部、前記可変動弁機構、及び、前記点火部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記エンジンは、
前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の空気と前記燃料との重量比であるA/Fが理論空燃比よりもリーンになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第1モードと、
前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の全ガスと前記燃料との重量比であるG/Fが理論空燃比よりもリーンでかつ前記A/Fが理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第2モードと、を有し、
前記制御ロジックを設計する方法は、
前記エンジンの幾何学的圧縮比εを定めるステップと、
前記吸気弁の閉弁タイミングIVCを定めた制御ロジックを決定するステップと、を備え、
前記制御ロジックを設定するときに、前記幾何学的圧縮比εが17≦ε≦30であれば、
−0.4288ε+31.518ε−379.88+C≦IVC≦−0.9949ε+41.736ε−361.16+C
又は
0.9949ε−41.736ε+401.16+C≦IVC≦1.9163ε−89.935ε+974.94+C
但し、Cは、エンジンの回転数NE(rpm)に係る補正項であり、
C=3.3×10−10NE−1.0×10−6NE+7.0×10−4NE
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
A method of designing the control logic of a compression ignition engine,
The engine is
A fuel injection section for injecting fuel to be supplied into the combustion chamber;
A variable valve mechanism that changes the valve timing of the intake valve;
An ignition part for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber;
A measuring unit for measuring a parameter related to the operating state of the engine;
A control unit that receives a measurement result of the measurement unit and performs calculation according to a control logic corresponding to an operating state of the engine, and outputs a signal to the fuel injection unit, the variable valve mechanism, and the ignition unit; With
The engine is
The control unit sends a signal to each of the fuel injection unit and the variable valve mechanism so that the A / F, which is the weight ratio of the air in the combustion chamber to the fuel, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. And a first mode for outputting a signal to the ignition unit so that the unburned mixture burns by self-ignition after the ignition unit ignites the mixture in the combustion chamber;
The control unit determines that G / F, which is a weight ratio of the total gas in the mixture in the combustion chamber and the fuel, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the A / F is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio. So that the unburned mixture is burned by self-ignition after the ignition unit has ignited the mixture in the combustion chamber. A second mode for outputting a signal to the unit,
The method of designing the control logic is as follows:
Determining a geometric compression ratio ε of the engine;
Determining a control logic that defines the closing timing IVC of the intake valve,
When setting the control logic, if the geometric compression ratio ε is 17 ≦ ε ≦ 30,
−0.4288ε 2 + 31.518ε−379.88 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 41.736ε−361.16 + C
Or
0.9949ε 2 −41.736ε + 401.16 + C ≦ IVC ≦ 1.9163ε 2 −89.935ε + 974.94 + C
Where C is a correction term relating to the engine speed NE (rpm),
C = 3.3 × 10 −10 NE 3 −1.0 × 10 −6 NE 3 + 7.0 × 10 −4 NE
The control logic of the compression ignition engine that defines the valve closing timing IVC (deg. ABDC) is designed so as to satisfy the following equation.
圧縮着火式のエンジンの制御ロジックを設計する方法であって、
前記エンジンは、
燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
吸気弁のバルブタイミングを変更する可変動弁機構と、
前記燃焼室内の混合気に点火する点火部と、
前記エンジンの運転状態に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記計測部の計測結果を受けて、前記エンジンの運転状態に対応する制御ロジックに従い演算を行うと共に、前記燃料噴射部、前記可変動弁機構、及び、前記点火部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記エンジンは、
前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の空気と前記燃料との重量比であるA/Fが理論空燃比よりもリーンになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第1モードと、
前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の全ガスと前記燃料との重量比であるG/Fが理論空燃比よりもリーンでかつ前記A/Fが理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第2モードと、を有し、
前記制御ロジックを設計する方法は、
前記エンジンの幾何学的圧縮比εを定めるステップと、
前記吸気弁の閉弁タイミングIVCを定めた制御ロジックを決定するステップと、を備え、
前記制御ロジックを設定するときに、前記燃料が低オクタン価燃料でありかつ、前記幾何学的圧縮比εが10≦ε<15.7であれば、
0.9949ε−39.149ε+348.59+C≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59+C
但し、Cは、エンジンの回転数NE(rpm)に係る補正項であり、
C=3.3×10−10NE−1.0×10−6NE+7.0×10−4NE
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
A method of designing the control logic of a compression ignition engine,
The engine is
A fuel injection section for injecting fuel to be supplied into the combustion chamber;
A variable valve mechanism that changes the valve timing of the intake valve;
An ignition part for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber;
A measuring unit for measuring a parameter related to the operating state of the engine;
A control unit that receives a measurement result of the measurement unit and performs calculation according to a control logic corresponding to an operating state of the engine, and outputs a signal to the fuel injection unit, the variable valve mechanism, and the ignition unit; With
The engine is
The control unit sends a signal to each of the fuel injection unit and the variable valve mechanism so that the A / F, which is the weight ratio of the air in the combustion chamber to the fuel, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. And a first mode for outputting a signal to the ignition unit so that the unburned mixture burns by self-ignition after the ignition unit ignites the mixture in the combustion chamber;
The control unit determines that G / F, which is a weight ratio of the total gas in the mixture in the combustion chamber and the fuel, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the A / F is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio. So that the unburned mixture is burned by self-ignition after the ignition unit has ignited the mixture in the combustion chamber. A second mode for outputting a signal to the unit,
The method of designing the control logic is as follows:
Determining a geometric compression ratio ε of the engine;
Determining a control logic that defines the closing timing IVC of the intake valve,
When setting the control logic, if the fuel is a low octane fuel and the geometric compression ratio ε is 10 ≦ ε <15.7,
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 + C
Where C is a correction term relating to the engine speed NE (rpm),
C = 3.3 × 10 −10 NE 3 −1.0 × 10 −6 NE 3 + 7.0 × 10 −4 NE
The control logic of the compression ignition engine that defines the valve closing timing IVC (deg. ABDC) is designed so as to satisfy the following equation.
圧縮着火式のエンジンの制御ロジックを設計する方法であって、
前記エンジンは、
燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
吸気弁のバルブタイミングを変更する可変動弁機構と、
前記燃焼室内の混合気に点火する点火部と、
前記エンジンの運転状態に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記計測部の計測結果を受けて、前記エンジンの運転状態に対応する制御ロジックに従い演算を行うと共に、前記燃料噴射部、前記可変動弁機構、及び、前記点火部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記エンジンは、
前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の空気と前記燃料との重量比であるA/Fが理論空燃比よりもリーンになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第1モードと、
前記制御部が、前記燃焼室内の混合気の全ガスと前記燃料との重量比であるG/Fが理論空燃比よりもリーンでかつ前記A/Fが理論空燃比又は理論空燃比よりもリッチになるよう前記燃料噴射部及び前記可変動弁機構のそれぞれに信号を出力すると共に、前記点火部が前記燃焼室内の混合気に点火した後で未燃混合気が自己着火により燃焼するよう前記点火部に信号を出力する第2モードと、を有し、
前記制御ロジックを設計する方法は、
前記エンジンの幾何学的圧縮比εを定めるステップと、
前記吸気弁の閉弁タイミングIVCを定めた制御ロジックを決定するステップと、を備え、
前記制御ロジックを設定するときに、前記燃料が低オクタン価燃料でありかつ、前記幾何学的圧縮比εが15.7≦ε≦30であれば、
−0.5603ε+34.859ε−377.22+C≦IVC≦−0.9949ε+39.149ε−308.59+C
又は、
0.9949ε−39.149ε+348.59+C≦IVC≦1.9211ε−85.076ε+862.01+C
但し、Cは、エンジンの回転数NE(rpm)に係る補正項であり、
C=3.3×10−10NE−1.0×10−6NE+7.0×10−4NE
を満足するように、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
A method of designing the control logic of a compression ignition engine,
The engine is
A fuel injection section for injecting fuel to be supplied into the combustion chamber;
A variable valve mechanism that changes the valve timing of the intake valve;
An ignition part for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber;
A measuring unit for measuring a parameter related to the operating state of the engine;
A control unit that receives a measurement result of the measurement unit and performs calculation according to a control logic corresponding to an operating state of the engine, and outputs a signal to the fuel injection unit, the variable valve mechanism, and the ignition unit; With
The engine is
The control unit sends a signal to each of the fuel injection unit and the variable valve mechanism so that the A / F, which is the weight ratio of the air in the combustion chamber to the fuel, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. And a first mode for outputting a signal to the ignition unit so that the unburned mixture burns by self-ignition after the ignition unit ignites the mixture in the combustion chamber;
The control unit determines that G / F, which is a weight ratio of the total gas in the mixture in the combustion chamber and the fuel, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, and the A / F is richer than the stoichiometric air-fuel ratio or stoichiometric air-fuel ratio. So that the unburned mixture is burned by self-ignition after the ignition unit ignites the mixture in the combustion chamber. A second mode for outputting a signal to the unit,
The method of designing the control logic is as follows:
Determining a geometric compression ratio ε of the engine;
Determining a control logic that defines the closing timing IVC of the intake valve,
When setting the control logic, if the fuel is a low octane fuel and the geometric compression ratio ε is 15.7 ≦ ε ≦ 30,
−0.5603ε 2 + 34.859ε−377.22 + C ≦ IVC ≦ −0.9949ε 2 + 39.149ε−308.59 + C
Or
0.9949ε 2 −39.149ε + 348.59 + C ≦ IVC ≦ 1.9211ε 2 −85.076ε + 862.01 + C
Where C is a correction term relating to the engine speed NE (rpm),
C = 3.3 × 10 −10 NE 3 −1.0 × 10 −6 NE 3 + 7.0 × 10 −4 NE
The control logic of the compression ignition engine that defines the valve closing timing IVC (deg. ABDC) is designed so as to satisfy the following equation.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法において、
前記吸気弁の閉弁タイミングIVCは、前記エンジンの運転状態が変わると変化し、
各々の運転状態に対し、前記の関係式を満足するよう、前記閉弁タイミングIVC(deg. aBDC)を定める圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
In the method of designing the control logic of the compression ignition type engine according to any one of claims 1 to 4,
The closing timing IVC of the intake valve changes when the engine operating state changes,
A method of designing a control logic of a compression ignition engine that determines the valve closing timing IVC (deg. ABDC) so as to satisfy the relational expression for each operating state.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法において、
前記エンジンは、前記制御ロジックに従って、所定負荷以下の低負荷運転状態において運転する圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
In the method of designing the control logic of the compression ignition engine according to any one of claims 1 to 5,
The engine is a method for designing a control logic of a compression ignition engine that operates in a low load operation state of a predetermined load or less according to the control logic.
請求項6に記載の圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法において、
前記エンジンは、前記制御ロジックに従って、最低負荷運転状態において運転する圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
A method for designing the control logic of a compression ignition engine according to claim 6,
The engine is a method for designing a control logic of a compression ignition engine that operates in a minimum load operation state according to the control logic.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法において、
前記制御部は、前記燃焼室の壁温が第1所定温度以上でかつ、吸気の温度が第2所定温度以上のときに、第1モードにし、前記燃焼室の壁温が前記第1所定温度未満でかつ、吸気の温度が前記第2所定温度未満のときに、第2モードにする圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
A method for designing a control logic of a compression ignition engine according to any one of claims 1 to 7,
The controller is in a first mode when the wall temperature of the combustion chamber is equal to or higher than a first predetermined temperature and the temperature of the intake air is equal to or higher than a second predetermined temperature, and the wall temperature of the combustion chamber is set to the first predetermined temperature. When the temperature of the intake air is less than the second predetermined temperature, the control logic of the compression ignition engine that is set to the second mode is designed.
請求項1〜8のいずれか1項に記載の圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法において、
前記エンジンは、前記燃焼室の中に排気ガスを導入するEGRシステムを備え、
前記制御部は、前記燃焼室の中の混合気が燃焼するときに発生する全熱量に対し、火炎伝播により混合気が燃焼するときに発生する熱量の割合に関係する指標としての熱量比率が、前記エンジンの運転状態に対応して定めた目標熱量比率となるように、前記EGRシステム及び前記点火部に信号を出力する圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
A method for designing control logic of a compression ignition engine according to any one of claims 1 to 8,
The engine includes an EGR system that introduces exhaust gas into the combustion chamber,
The control unit has a heat quantity ratio as an index related to a ratio of heat quantity generated when the air-fuel mixture is combusted by flame propagation with respect to the total heat quantity generated when the air-fuel mixture in the combustion chamber burns, A method of designing a control logic of a compression ignition engine that outputs a signal to the EGR system and the ignition unit so as to achieve a target heat amount ratio determined in accordance with an operation state of the engine.
請求項9に記載の圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法において、
前記制御部は、前記エンジンの負荷が高いときには、低いときよりも、前記熱量比率が高くなるよう、前記EGRシステム及び前記点火部に信号を出力する圧縮着火式エンジンの制御ロジックを設計する方法。
A method for designing the control logic of a compression ignition engine according to claim 9,
The control unit designs a control logic of a compression ignition engine that outputs a signal to the EGR system and the ignition unit so that the heat ratio is higher when the engine load is high than when the engine load is low.
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