JP2020002940A - Control device of compression ignition type engine - Google Patents

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Abstract

To improve estimation accuracy in self-ignition timing of an unburned air-fuel mixture, in an engine performing SPCCI combustion.SOLUTION: A part of an air-fuel mixture starts combustion with flame propagation by forcible ignition of an ignition portion, and then the remaining unburned air-fuel mixture is burned by self-ignition. A control portion (ECU10) outputs an ignition signal to the ignition portion before a target timing so that the unburned air-fuel mixture is self-ignited at the target timing. The control portion has a correction portion for estimating a timing when a cylinder internal pressure parameter is over a threshold value as the self-ignition timing of the unburned air-fuel mixture, on the basis of the cylinder internal pressure parameter relating to a pressure in a combustion chamber measured by a measurement portion, and delaying the estimated timing when a speed of the combustion with flame propagation is high.SELECTED DRAWING: Figure 23

Description

ここに開示する技術は、圧縮着火式エンジンの制御装置に関する。   The technology disclosed herein relates to a control device 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自己着火による燃焼は、燃焼期間が最小である。混合気が適切な時期に自己着火により燃焼すると、エンジンの燃費効率を最大限に高めることができる。   Combustion by self-ignition, in which the air-fuel mixture burns at once without going through the flame propagation, has a minimum combustion period. When the air-fuel mixture burns by self-ignition at an appropriate time, the fuel efficiency of the engine can be maximized.

例えば特許文献1に記載されているエンジンの制御装置は、自己着火による燃焼の時期を調節するために、筒内圧センサの出力信号に基づいて、質量燃焼割合が50%となる時期を計算する。   For example, the engine control device described in Patent Literature 1 calculates the timing at which the mass combustion ratio becomes 50% based on the output signal of the in-cylinder pressure sensor in order to adjust the timing of combustion by self-ignition.

特許第3873580号公報Japanese Patent No. 3873580

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CI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 Literature 1, the present applicant has proposed SPCCI (SPark Controlled Compression Ignition) combustion that combines SI (Spark Ignition) combustion and CI (Compression Ignition) combustion. SI combustion is combustion with flame propagation that is initiated by forcibly igniting an air-fuel mixture in a combustion chamber. CI combustion is combustion started by the compression ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber. In SPCCI combustion, when the air-fuel mixture in the combustion chamber is forcibly ignited to start combustion by flame propagation, the unburned air-fuel mixture in the combustion chamber is generated by the heat generation of SI combustion and the pressure increase by flame propagation. Is a form in which CI combustion occurs. 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、SPCCI燃焼の燃費効率を最大化することができる。   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 of SPCCI combustion can be maximized.

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。   The in-cylinder temperature increases as the in-cylinder pressure increases. The in-cylinder pressure in SPCCI combustion is the result of two pressure increases: a pressure increase due to the compression work of the piston during the compression stroke and a pressure increase resulting from the heat generated by SI combustion.

一方、SPCCI燃焼において、圧縮上死点の付近で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場合がある。この場合、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期にCI燃焼が起こるため、燃焼騒音を抑制することができる。しかし、エンジンの燃費効率は低下する。   On the other hand, in the SPCCI combustion, if the CI combustion occurs near the compression top dead center, the in-cylinder pressure may increase excessively and the combustion noise may become excessive. In this case, if the ignition timing is retarded, CI combustion occurs at a time when the piston is considerably lowered in the expansion stroke, so that combustion noise can be suppressed. However, the fuel efficiency of the engine decreases.

SPCCI燃焼を行うエンジンにおいて燃焼騒音の抑制と燃費性能の向上とを両立するには、クランク角の進行に対して変化する燃焼波形が適切な燃焼波形となるように、SPCCI燃焼をコントロールしなければならない。   In order to achieve both suppression of combustion noise and improvement of fuel efficiency in an engine that performs SPCCI combustion, it is necessary to control SPCCI combustion so that the combustion waveform that changes with the progress of the crank angle becomes an appropriate combustion waveform. No.

SPCCI燃焼をコントロールするために、例えば、SPCCI燃焼の特性を表すパラメータとして、SI率を用いることが考えられる。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ことができる。SI率が高いと、SPCCI燃焼におけるSI燃焼の割合が高く、SI率が低いと、SPCCI燃焼におけるCI燃焼の割合が高い。SPCCI燃焼におけるSI燃焼の割合が高いと、燃焼騒音の抑制に有利になる。SPCCI燃焼におけるCI燃焼の割合が高いと、エンジンの燃費効率の向上に有利になる。   In order to control the SPCCI combustion, for example, it is conceivable to use the SI ratio as a parameter representing the characteristics of the SPCCI combustion. The SI rate can be 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. When the SI ratio is high, the ratio of SI combustion in SPCCI combustion is high, and when the SI ratio is low, the ratio of CI combustion in SPCCI combustion is high. A high ratio of SI combustion in SPCCI combustion is advantageous for suppressing combustion noise. A high ratio of CI combustion in SPCCI combustion is advantageous for improving the fuel efficiency of the engine.

また、例えば、SPCCI燃焼の特性を表すパラメータとして、CI燃焼開始時期θciを用いることが考えられる。CI燃焼開始時期θciは、未燃混合気が自己着火する時期である。SI率が変化すると、θciも変化する。   Further, for example, it is conceivable to use the CI combustion start timing θci as a parameter representing the characteristics of SPCCI combustion. The CI combustion start timing θci is a timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites. When the SI ratio changes, θci also changes.

ここで、SPCCIのSI燃焼の火炎伝播速度のばらつき等の影響で、実際のθciが目標θciよりも進角してしまうと、CI燃焼が圧縮上死点に近いタイミングで起きるため、燃焼騒音が大きくなってしまう。燃焼騒音を抑制しようとすると、制御部は、実際のθciを把握しなければならない。実際のθciを推定することができれば、制御部は、実際のθciと目標θciとのずれに応じて点火時期を調整することにより、実際のθciを目標θciに近づけることができる。例えば実際のθciが目標θciよりも進角しているときに、制御部は、点火時期を遅角させることによって、実際のθciが遅角する結果、燃焼騒音を抑制することができる。   Here, if the actual θci is advanced more than the target θci due to the variation of the flame propagation speed of the SI combustion of the SPCCI, the CI combustion occurs at a timing close to the compression top dead center, and the combustion noise is reduced. It gets bigger. In order to suppress the combustion noise, the control unit needs to know the actual θci. If the actual θci can be estimated, the control unit can bring the actual θci closer to the target θci by adjusting the ignition timing according to the difference between the actual θci and the target θci. For example, when the actual θci is more advanced than the target θci, the control unit retards the ignition timing, so that the actual θci is retarded, so that the combustion noise can be suppressed.

実際のθciはまた、燃焼騒音を抑制するために用いる他にも、前述したSI率の算出に利用することができると共に、燃焼室内の温度の推定にも利用することができる。   The actual θci can be used not only to suppress combustion noise but also to calculate the SI ratio described above and to estimate the temperature in the combustion chamber.

実際のθciを精度良く推定することによって、SPCCI燃焼の燃焼騒音を抑制しながら、燃費性能が向上するようにエンジンを運転することができる。そこで、SPCCI燃焼を行うエンジンの制御においては、実際のθciを精度良く推定したいという要求が生まれる。   By accurately estimating the actual θci, the engine can be operated so as to improve the fuel consumption performance while suppressing the combustion noise of the SPCCI combustion. Therefore, in the control of an engine that performs SPCCI combustion, there is a need to accurately estimate the actual θci.

本願発明者らは、先に、燃焼室内の圧力を計測する筒内圧センサの計測信号における第1周波数以上かつ第2周波数以下の周波数を有する値に基づいて、CI燃焼開始時期θciを精度良く推定する手法を完成しかつ、提案している。この推定手法は、本願発明者らが、燃焼室内の全ての混合気を強制点火に伴う火炎伝播により燃焼させた場合と、燃焼室内の全ての混合気を圧縮燃焼させた場合とで、圧力波の強度(スペクトル)が、第1周波数以上かつ第2周波数以下の特定の周波数帯域で大きく異なることを突き止めたことに基づく。火炎伝播による燃焼は、燃焼開始時の熱発生率(dQ/dθ)が、圧縮着火燃焼の熱発生率よりも低いという特性を有しているため、SI燃焼とCI燃焼とは、圧力波の強度が特定の周波数帯域において異なると考えられる。   The inventors of the present application first accurately estimate the CI combustion start timing θci based on a value having a frequency equal to or higher than the first frequency and equal to or lower than the second frequency in the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor that measures the pressure in the combustion chamber. Has completed and proposed a new method. This estimation method is based on the case where the present inventors burn all the air-fuel mixture in the combustion chamber by flame propagation accompanying forced ignition and the case where all the air-fuel mixture in the combustion chamber is compressed and burned. Are found to differ greatly in a specific frequency band between the first frequency and the second frequency. Combustion by flame propagation has the characteristic that the heat release rate (dQ / dθ) at the start of combustion is lower than the heat release rate of compression ignition combustion. It is believed that the intensity is different in certain frequency bands.

より詳細に、本願発明者らは、筒内圧センサの計測信号のうち、第1周波数以上かつ第2周波数以下の周波数を通過帯域とするバンドパスフィルタを通過した計測信号が最小値となるタイミングが、CI燃焼開始時期θciとほぼ一致することを見出した。そこで、前記の提案では、制御部は、バンドパスフィルタを通過した計測信号の最小値が所定のしきい値を超えると、当該最小値のタイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミング(つまり、CI燃焼開始時期θci)と推定する。   More specifically, the present inventors set the timing at which the measurement signal passing through a band-pass filter having a pass band equal to or higher than the first frequency and equal to or lower than the second frequency among the measurement signals of the in-cylinder pressure sensor has a minimum value. And CI combustion start timing θci. Therefore, in the above proposal, when the minimum value of the measurement signal passing through the band-pass filter exceeds a predetermined threshold, the control unit determines the timing of the minimum value as the timing at which the unburned mixture self-ignites (that is, , CI combustion start timing θci).

ところが、エンジンの運転状態によっては、SPCCI燃焼におけるSI燃焼の速度が速くなる場合がある。この場合、前述した推定手法は、CI燃焼開始時期θciの推定精度が低くなってしまうことを、本願発明者らは新たに見出した。   However, depending on the operating state of the engine, the speed of SI combustion in SPCCI combustion may increase. In this case, the inventors of the present application newly found that the above-described estimation method lowers the estimation accuracy of the CI combustion start timing θci.

ここに開示する技術は、SPCCI燃焼を行うエンジンにおいて、未燃混合気が自己着火するタイミングの推定精度を高める。   The technology disclosed herein increases the accuracy of estimating the timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites in an engine that performs SPCCI combustion.

具体的に、ここに開示する技術は、圧縮着火式エンジンの制御装置に係る。この圧縮着火式エンジンの制御装置は、シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、前記点火部、前記燃料噴射部、及び前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部及び前記燃料噴射部に信号を出力する制御部と、を備え、前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼する。   Specifically, the technology disclosed herein relates to a control device for a compression ignition engine. The control device of the compression ignition type engine is attached to the cylinder head, a combustion chamber of the engine formed by a cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, and a cylinder head closing one end of the cylinder, A fuel injection unit for injecting fuel to be supplied into the combustion chamber, an ignition unit disposed facing the combustion chamber and igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber, and measuring parameters related to operation of the engine. The measurement unit, the ignition unit, the fuel injection unit, and the measurement unit are connected to each other, receive the measurement signal from the measurement unit and perform calculations, the ignition unit and the fuel injection unit And a control unit that outputs a signal to the air-fuel mixture, wherein the air-fuel mixture has started combustion accompanied by flame propagation by a part of the air-fuel mixture due to forced ignition of the ignition unit. , The rest of the unburned air-fuel mixture is combusted by self-ignition.

そして、前記制御部は、前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、前記計測部が計測をした前記燃焼室内の圧力に関係する筒内圧パラメータに基づき、当該筒内圧パラメータが、しきい値を超えるタイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する着火時期推定部とを有し、前記制御部はまた、前記火炎伝播を伴う燃焼の速度が速いときに、前記推定したタイミングを遅角させる補正部を有している。   The control unit is configured to measure the ignition control unit that outputs an ignition signal to the ignition unit and the measurement unit before the target timing so that the unburned mixture self-ignites at the target timing. An ignition timing estimation unit that estimates a timing at which the in-cylinder pressure parameter exceeds a threshold value as a timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites, based on an in-cylinder pressure parameter related to the pressure in the combustion chamber, The control unit further includes a correction unit that delays the estimated timing when the speed of the combustion involving the flame propagation is high.

この構成によると、点火制御部が点火部に点火信号を出力することにより、点火部は混合気に点火をする。火炎伝播を伴う燃焼が開始する。SI燃焼の開始後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼する。この圧縮着火式エンジンは、SPCCI燃焼を行う。点火制御部は、未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するように、点火部が強制点火をするタイミングを調節する。   According to this configuration, the ignition control section outputs an ignition signal to the ignition section, so that the ignition section ignites the air-fuel mixture. Combustion with flame propagation starts. After the start of SI combustion, the remaining unburned air-fuel mixture burns by self-ignition. This compression ignition type engine performs SPCCI combustion. The ignition control unit adjusts the timing at which the ignition unit performs forced ignition so that the unburned air-fuel mixture self-ignites at the target timing.

計測部は、混合気が燃焼をしている最中の燃焼室内の圧力に関係する筒内圧パラメータを計測する。着火時期推定部は、筒内圧パラメータが、しきい値を超えるタイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミング(つまり、CI燃焼開始時期θci)と推定する。   The measuring unit measures an in-cylinder pressure parameter related to the pressure in the combustion chamber during the combustion of the air-fuel mixture. The ignition timing estimation unit estimates the timing at which the in-cylinder pressure parameter exceeds the threshold value as the timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites (that is, the CI combustion start timing θci).

前述したように、SPCCI燃焼においてSI燃焼の速度が速くなる場合、CI燃焼開始時期θciの推定精度が低下することがある。具体的にSI燃焼の速度が速くなると、筒内圧パラメータが、しきい値を超えるタイミングが、実際のCI燃焼開始時期θciよりも進角する。   As described above, when the speed of SI combustion increases in SPCCI combustion, the accuracy of estimating the CI combustion start timing θci may decrease. Specifically, when the speed of SI combustion increases, the timing at which the in-cylinder pressure parameter exceeds the threshold value is advanced from the actual CI combustion start timing θci.

これに対し、前記の構成では、補正部が、SI燃焼の速度が速いときに、推定したタイミングを遅角させる補正を行うから、推定したθciが実際のθciに近づく。θciの推定精度を高めることができる。θciの推定精度が高くなることによって、点火制御部は、SPCCI燃焼におけるCI燃焼の開始を、適切なタイミングに調節することができる。よって前記の構成は、SPCCI燃焼の燃焼騒音を抑制しながら、エンジンの燃費性能を向上させることができる。   On the other hand, in the configuration described above, when the speed of the SI combustion is high, the correction unit performs the correction to retard the estimated timing, so that the estimated θci approaches the actual θci. The accuracy of estimating θci can be improved. By increasing the accuracy of estimating θci, the ignition control unit can adjust the start of CI combustion in SPCCI combustion to an appropriate timing. Therefore, the above configuration can improve the fuel efficiency of the engine while suppressing the combustion noise of the SPCCI combustion.

前記計測部は、前記燃焼室に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力を計測する筒内圧センサを含んでいる、としてもよい。   The measurement unit may be provided facing the combustion chamber and include an in-cylinder pressure sensor that measures a pressure in the combustion chamber.

制御部は、筒内圧センサの計測値に基づいて、火炎伝播を伴う燃焼の速度を把握することができると共に、CI燃焼開始時期を推定することができる。   The control unit can grasp the speed of the combustion accompanied by the flame propagation based on the measurement value of the in-cylinder pressure sensor, and can estimate the CI combustion start timing.

前記制御部は、前記筒内圧センサの計測信号のうち、第1周波数以上かつ第2周波数以下の周波数を有する信号を通過させる第1バンドパスフィルタを有し、前記着火時期推定部は、前記第1バンドパスフィルタを通過した計測信号が、第1しきい値を超えるタイミングを未燃混合気が自己着火したタイミングと推定し、前記第1周波数及び前記第2周波数は、0.5kHz以上かつ4.0kHz以下の範囲に設定されている、としてもよい。   The control unit has a first bandpass filter that passes a signal having a frequency equal to or higher than a first frequency and equal to or lower than a second frequency among the measurement signals of the in-cylinder pressure sensor, and the ignition timing estimating unit includes: The timing at which the measurement signal passing through the one band-pass filter exceeds the first threshold value is estimated as the timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites, and the first frequency and the second frequency are 0.5 kHz or more and 4 kHz or more. The frequency may be set to be equal to or lower than 0.0 kHz.

本願発明者らの検討によれば、0.5kHz以上かつ4.0kHz以下の範囲に設定した第1周波数以上かつ第2周波数以下を通過帯域とするバンドパスフィルタを通過した計測信号(筒内圧パラメータに相当)に基づくと、CI燃焼開始時期θciを精度良く、推定することができる。   According to the study of the present inventors, a measurement signal (in-cylinder pressure parameter) passing through a band-pass filter having a pass band equal to or higher than a first frequency and equal to or lower than a second frequency set to a range of 0.5 kHz or more and 4.0 kHz or less is set. ), It is possible to accurately estimate the CI combustion start timing θci.

前記制御部は、前記計測部が計測をしたパラメータに基づいて、前記強制点火から所定期間の熱発生率(dQ/dθ)を演算し、前記着火時期推定部は、前記熱発生率が高いときには、低いときよりも遅角方向への補正量を大にする、としてもよい。   The control unit calculates a heat release rate (dQ / dθ) for a predetermined period from the forced ignition based on the parameters measured by the measurement unit, and the ignition timing estimating unit calculates when the heat release rate is high. Alternatively, the correction amount in the retard direction may be made larger than when it is low.

SPCCI燃焼におけるSI燃焼の速度が速くなると、強制点火から所定期間の熱発生率が高くなる。強制点火から所定期間の熱発生率が高くなると、CI燃焼開始時期θciの推定精度が低下する。   When the speed of SI combustion in SPCCI combustion increases, the rate of heat generation during a predetermined period from forced ignition increases. When the heat release rate during a predetermined period from the forced ignition increases, the accuracy of estimating the CI combustion start timing θci decreases.

着火時期推定部は、強制点火から所定期間の熱発生率が高いときには、低いときよりも遅角方向への補正量を大にする。強制点火から所定期間の熱発生率が高いときには、着火時期推定部は、θciを、より進角側に誤推定してしまう。遅角方向への補正量を大にすることにより、着火時期推定部は、θciの推定精度を高めることができる。   The ignition timing estimator sets a larger correction amount in the retard direction when the heat generation rate during the predetermined period from the forced ignition is higher than when it is low. When the heat generation rate during the predetermined period from the forced ignition is high, the ignition timing estimation unit erroneously estimates θci to a more advanced side. By increasing the correction amount in the retard direction, the ignition timing estimating unit can increase the accuracy of estimating θci.

前記制御部は、前記計測部が計測をしたパラメータに基づいて、質量燃焼割合が所定値になるまでのクランク角期間を演算し、前記着火時期推定部は、前記クランク角期間が短いときには、長いときよりも遅角方向への補正量を大にする、としてもよい。   The control unit calculates a crank angle period until the mass combustion ratio reaches a predetermined value, based on the parameter measured by the measurement unit, and the ignition timing estimating unit sets a long crank angle period when the crank angle period is short. The amount of correction in the retard direction may be made larger than at the time.

SPCCI燃焼におけるSI燃焼の速度が速くなると、質量燃焼割合が所定値になるまでのクランク角期間が短くなる。着火時期推定部は、質量燃焼割合が所定値になるまでのクランク角期間が短いときには、長いときよりも遅角方向への補正量を大にする。着火時期推定部は、前記と同様に、CI燃焼開始時期θciの推定精度を高めることができる。   As the speed of SI combustion in SPCCI combustion increases, the crank angle period until the mass combustion ratio reaches a predetermined value decreases. The ignition timing estimator sets a larger correction amount in the retard direction when the crank angle period until the mass combustion ratio reaches the predetermined value is shorter than when the crank angle period is longer. The ignition timing estimator can improve the accuracy of estimating the CI combustion start timing θci, as described above.

前記制御部は、前記筒内圧センサの計測信号から第1周波数以上かつ第2周波数以下の周波数を有する信号を通過させる第1バンドパスフィルタを有し、前記着火時期推定部は、前記第1バンドパスフィルタを通過した計測信号が第1しきい値を超えるタイミングを未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する第1着火時期推定部を有し、前記第1周波数及び前記第2周波数は、0.5kHz以上かつ4.0kHz以下の範囲に設定され、前記制御部はまた、前記筒内圧センサの計測信号から第3周波数以上かつ第4周波数以下の周波数を有する成分を通過させる第2バンドパスフィルタを有し、前記着火時期推定部は、前記第2バンドパスフィルタを通過した計測信号が第2しきい値を超えるタイミングを未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する第2着火時期推定部を有し、前記第3周波数及び前記第4周波数は、5.5kHz以上かつ8.0kHz以下の範囲に設定され、前記制御部はさらに、前記第1着火時期推定部及び前記第2着火時期推定部が推定したタイミングのうちから一つのタイミングを選択する選択部を有し、前記選択部は、前記第1着火時期推定部及び前記第2着火時期推定部のいずれか一方のみがタイミングを推定したときには、当該タイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミングと推定し、前記選択部はまた、前記第1着火時期推定部及び前記第2着火時期推定部の両方がタイミングを推定したときには、相対的に進角側のタイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する、としてもよい。   The control unit has a first band-pass filter that passes a signal having a frequency equal to or higher than a first frequency and equal to or lower than a second frequency from a measurement signal of the in-cylinder pressure sensor. A first ignition timing estimator for estimating a timing at which the measurement signal passing through the pass filter exceeds a first threshold as a timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites, wherein the first frequency and the second frequency are: The control unit is also configured to pass a component having a frequency equal to or higher than a third frequency and equal to or lower than a fourth frequency from a measurement signal of the in-cylinder pressure sensor. The ignition timing estimating unit has a timing at which the unburned mixture self-ignites at a timing when the measurement signal passing through the second bandpass filter exceeds a second threshold value. A second ignition timing estimating unit for estimating that the first ignition is performed, wherein the third frequency and the fourth frequency are set in a range of 5.5 kHz or more and 8.0 kHz or less, and the control unit further includes the first ignition A timing selection unit that selects one of the timings estimated by the second ignition timing estimation unit; the selection unit includes the first ignition timing estimation unit and the second ignition timing estimation unit; When only one of the two estimates the timing, the timing is estimated to be the timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites, and the selection unit also determines the first ignition timing estimation unit and the second ignition timing estimation unit. When both of them estimate the timing, the timing on the relatively advanced side may be estimated as the timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites.

第2バンドパスフィルタの通過帯域は、第1バンドパスフィルタの通過帯域よりも周波数が高い。第2バンドパスフィルタの通過帯域は、SI燃焼のノッキング発生時に、燃焼室内に生じる圧力波(定在波)の周波数に相当する。本願発明者らは、SPCCI燃焼のCI燃焼開始時に、燃焼室内に生じる圧力波の周波数が、SI燃焼のノッキング発生時に、燃焼室内に生じる圧力波の周波数に近いことを見出した。第2バンドパスフィルタを通過した計測信号(筒内圧パラメータに相当)が第2しきい値を超えるタイミングは、CI燃焼開始時期θciに相当する。着火時期推定部は、第2バンドパスフィルタを通過した計測信号に基づいて、CI燃焼開始時期θciを推定することができる。   The pass band of the second band pass filter has a higher frequency than the pass band of the first band pass filter. The pass band of the second bandpass filter corresponds to the frequency of a pressure wave (standing wave) generated in the combustion chamber when knocking occurs in SI combustion. The present inventors have found that the frequency of the pressure wave generated in the combustion chamber at the start of CI combustion of SPCCI combustion is close to the frequency of the pressure wave generated in the combustion chamber when knocking of SI combustion occurs. The timing at which the measurement signal (corresponding to the in-cylinder pressure parameter) passing through the second bandpass filter exceeds the second threshold value corresponds to the CI combustion start timing θci. The ignition timing estimator can estimate the CI combustion start timing θci based on the measurement signal that has passed through the second bandpass filter.

第1着火時期推定部が第1バンドバスフィルタを用いて未燃混合気が自己着火するクランク角タイミングを推定することと、第2着火時期推定部が第2バンドパスフィルタを用いて未燃混合気が自己着火するクランク角タイミングを推定することとは、互い異なる手法によってCI燃焼開始時期θciを推定することに相当する。二種類の手法のそれぞれによってCI燃焼開始時期θciを推定することにより、CI燃焼開始時期θciの推定精度は高まる。   The first ignition timing estimating unit estimates the crank angle timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites using the first bandpass filter, and the second ignition timing estimating unit estimates the unburned mixture using the second bandpass filter. Estimating the crank angle timing at which the gas self-ignites corresponds to estimating the CI combustion start timing θci by different methods. By estimating the CI combustion start timing θci by each of the two methods, the estimation accuracy of the CI combustion start timing θci increases.

具体的には、いずれか一方の手法によってのみタイミングを推定することができたときに、選択部は、当該タイミングをCI燃焼開始時期θciであると推定することができる。   Specifically, when the timing can be estimated by only one of the methods, the selecting unit can estimate that the timing is the CI combustion start timing θci.

また、二種類の手法それぞれによってタイミングを推定することができたときに、選択部は、相対的に進角側のタイミングをCI燃焼開始時期θciであると推定する。   In addition, when the timing can be estimated by each of the two types of methods, the selection unit estimates that the relatively advanced timing is the CI combustion start timing θci.

前述の通り、推定したCI燃焼開始時期θciは、燃焼騒音を抑制することに利用することができる。推定したCI燃焼開始時期θciが目標のCI燃焼開始時期θciよりも進角していると、燃焼騒音が大きくなる恐れがある。そこで、制御部は、未燃混合気が自己着火するタイミングが遅角することにより燃焼騒音が小さくなるよう点火時期を遅角させる。   As described above, the estimated CI combustion start timing θci can be used to suppress combustion noise. If the estimated CI combustion start timing θci is more advanced than the target CI combustion start timing θci, combustion noise may increase. Therefore, the control unit delays the ignition timing such that the combustion noise is reduced by delaying the timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites.

二種類の手法それぞれによって推定された二つのタイミングのうち、選択部が、相対的に進角側のタイミングをCI燃焼開始時期θciと推定すると、推定したCI燃焼開始時期θciは、目標のCI燃焼開始時期θciに対して、遅角側にずれるよりも進角側にずれやすくなる。制御部は、未燃混合気が自己着火するタイミングが遅角するよう、言い換えると、燃焼騒音が小さくなるよう点火時期を遅角させることになるから、SPCCI燃焼の燃焼騒音を効果的に抑制することができる。   When the selection unit estimates the relatively advanced timing as the CI combustion start timing θci among the two timings estimated by each of the two types of techniques, the estimated CI combustion start timing θci becomes the target CI combustion timing. With respect to the start timing θci, it becomes easier to shift to the advance side than to shift to the retard side. The control unit delays the ignition timing so that the timing of the self-ignition of the unburned air-fuel mixture is retarded, in other words, the ignition timing is retarded so as to reduce the combustion noise. Therefore, the control unit effectively suppresses the combustion noise of the SPCCI combustion. be able to.

ここに開示する圧縮着火式エンジンの制御装置は、シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、前記燃焼室に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力を計測する筒内圧センサを少なくとも含みかつ、前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、前記点火部、前記燃料噴射部、及び前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部及び前記燃料噴射部に信号を出力する制御部と、を備え、前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼する。   A control device for a compression ignition engine disclosed herein includes a combustion chamber of an engine formed by a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, and a cylinder head that closes one end of the cylinder, and attached to the cylinder head. A fuel injection unit configured to inject fuel to be supplied into the combustion chamber, an ignition unit disposed facing the combustion chamber and igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber, and disposed facing the combustion chamber. And a measuring unit that includes at least an in-cylinder pressure sensor that measures the pressure in the combustion chamber, and that measures a parameter related to the operation of the engine, and the ignition unit, the fuel injection unit, and the measurement unit, respectively. Is connected, performs a calculation by receiving a measurement signal from the measurement unit, and outputs a signal to the ignition unit and the fuel injection unit. And a control unit, wherein the air-fuel mixture, the air-fuel mixture portion by forced ignition of the igniter is after starting combustion with flame propagation, the remaining unburned air-fuel mixture is combusted by self-ignition.

そして、前記制御部は、前記未燃混合気が自己着火する目標タイミングを記憶する目標タイミング記憶部と、前記目標タイミング記憶部の目標タイミングに基づいて、前記未燃混合気が前記目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、を有し、前記制御部はまた、前記筒内圧センサの計測信号のうち、特定の周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、しきい値を記憶するしきい値記憶部と、前記バンドパスフィルタを通過した計測信号の値が、前記しきい値を超えるタイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する着火時期推定部と、前記着火時期推定部が推定したタイミングを、前記計測部からの計測信号に基づいて補正する補正部と、を有し、前記補正部は、前記火炎伝播を伴う燃焼の速度が速いときに、前記推定したタイミングを遅角させる。   The control unit is configured to store a target timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites, and that the unburned air-fuel mixture is self-timed at the target timing based on the target timing of the target timing storage unit. An ignition control unit that outputs an ignition signal to the ignition unit before the target timing so as to ignite, the control unit also includes a specific frequency band among the measurement signals of the in-cylinder pressure sensor. A band-pass filter that passes the signal of the above, a threshold storage unit that stores a threshold value, and a timing at which the value of the measurement signal that has passed through the band-pass filter exceeds the threshold value. An ignition timing estimating unit for estimating the self-ignition timing, and a correction for correcting the timing estimated by the ignition timing estimating unit based on a measurement signal from the measuring unit. When have, the correction unit, when the speed of the combustion with the flame propagation is fast, retarding the timing of the estimated.

以上説明したように、前記の圧縮着火式エンジンの制御装置は、SPCCI燃焼を行うエンジンにおいて、未燃混合気が自己着火するクランク角タイミングの推定精度を高くすることができる。   As described above, the control device for a compression ignition engine can increase the accuracy of estimating the crank angle timing at which the unburned mixture self-ignites in an engine that performs SPCCI combustion.

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 the configuration of the 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 view exemplifying a configuration of the combustion chamber. The upper figure is a plan view equivalent view of the combustion chamber, and the lower figure 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 device. 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、エンジンの温間時のマップを例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a map when the engine is warm. 図7Aは、エンジンの制御部の機能構成の一部を例示するブロック図である。FIG. 7A is a block diagram illustrating a part of the functional configuration of the control unit of the engine. 図7Bは、エンジンの制御部の機能構成の一部を例示するブロック図である。FIG. 7B is a block diagram illustrating a part of the functional configuration of the control unit of the engine. 図8は、筒内圧センサの計測値を周波数解析した結果を例示する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a result of frequency analysis of a measurement value of the in-cylinder pressure sensor. 図9は、SI燃焼後にCI燃焼が適切に生じたときの各パラメータの波形を例示する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a waveform of each parameter when CI combustion appropriately occurs after SI combustion. 図10は、SI燃焼後にCI燃焼が生じなかったときの各パラメータの波形を例示する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a waveform of each parameter when CI combustion does not occur after SI combustion. 図11は、第1着火時期推定部によるCI燃焼開始時期の推定手順を例示するフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure for estimating the CI combustion start timing by the first ignition timing estimator. 図12は、エンジンの回転数と第1バンドパスフィルタの通過帯域との関係を例示する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between the engine speed and the passband of the first bandpass filter. 図13は、質量燃焼割合の算出手順を例示するフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart illustrating a procedure for calculating the mass combustion ratio. 図14は、オフセット量の算出手順を例示するフローチャートである。FIG. 14 is a flowchart illustrating a procedure for calculating the offset amount. 図15は、制御部における、CI燃焼開始時期の推定に係る機能構成を例示するブロック図である。FIG. 15 is a block diagram illustrating a functional configuration related to estimation of the CI combustion start timing in the control unit. 図16の上図は、dQ/dθと第1しきい値との関係を例示する図、下図は、質量燃焼割合10−50%期間と、第1しきい値との関係を例示する図である。16 is a diagram illustrating the relationship between dQ / dθ and the first threshold, and the lower diagram is a diagram illustrating the relationship between the period of 10-50% of the mass combustion ratio and the first threshold. is there. 図17は、質量燃焼割合10−50%期間と、質量燃焼割合10%のクランク角と、第1しきい値との関係を例示する図である。FIG. 17 is a diagram illustrating a relationship between the first threshold value and the crank angle of the mass combustion ratio of 10% to 50%, the mass combustion ratio of 10%. 図18は、第1着火時期推定部によるCI燃焼開始時期の推定に係る変形例を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram illustrating a modified example related to the estimation of the CI combustion start timing by the first ignition timing estimation unit. 図19は、CI燃焼開始時期の誤推定が生じるときの各パラメータの波形を例示する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a waveform of each parameter when erroneous estimation of the CI combustion start timing occurs. 図20は、エンジン回転数の高低に対して、SPCCI燃焼時の筒内圧の変化を周波数解析したシミュレーション結果を比較する図である。FIG. 20 is a diagram comparing simulation results obtained by frequency analysis of changes in in-cylinder pressure during SPCCI combustion with respect to the level of engine speed. 図21は、エンジン回転数と第2しきい値との関係を例示する図である。FIG. 21 is a diagram illustrating a relationship between the engine speed and the second threshold value. 図22は、第2着火時期推定部によるCI燃焼開始時期の推定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 estimating the CI combustion start timing by the second ignition timing estimator. 図23は、制御部における、推定したCI燃焼開始時期の補正に係る機能構成を例示するブロック図である。FIG. 23 is a block diagram illustrating a functional configuration of the control unit for correcting the estimated CI combustion start timing. 図24の上図は、dQ/dθと、CI燃焼開始時期の補正値との関係を例示する図、下図は、質量燃焼割合10−50%期間と、CI燃焼開始時期の補正値との関係を例示する図である。24 is a diagram illustrating the relationship between dQ / dθ and the correction value of the CI combustion start timing, and the lower diagram is the relationship between the mass combustion ratio of 10-50% and the correction value of the CI combustion start timing. FIG. 図25は、質量燃焼割合10−50%期間と、質量燃焼割合10%のクランク角と、CI燃焼開始時期の補正値との関係を例示する図である。FIG. 25 is a diagram exemplifying a relationship between a 10-50% mass combustion period, a crank angle of a 10% mass combustion ratio, and a correction value of the CI combustion start timing.

以下、圧縮着火式エンジンの制御装置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、エンジンの制御装置の一例である。   Hereinafter, embodiments of a control device for a compression ignition engine will be described in detail with reference to the drawings. The following description is an example of an engine and an engine control device.

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 a configuration of a compression ignition type engine. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a 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 on the left side of the paper, and the exhaust side is on the right side of the paper. 2 and 3, the intake side is on the right side of the paper, and the exhaust side is on the left side of the paper. FIG. 4 is a block diagram illustrating the configuration of the engine control device.

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 in which the combustion chamber 17 operates by repeating an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. The engine 1 is mounted on a four-wheeled vehicle. When the engine 1 operates, the automobile runs. 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, for example, bioethanol.

(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 mounted thereon. 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。   The piston 3 is slidably inserted in each cylinder 11. The piston 3 is connected to a 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 constituted by an inclined surface 1311 and an inclined surface 1312 as shown in the lower diagram of FIG. The inclined surface 1311 is inclined upward from the intake side toward the injection axis X2 of the injector 6 described later. The slope 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 protrudes 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. The cavity 31 has a shallow dish shape in this configuration example. The center of the cavity 31 is displaced from the central axis X1 of the cylinder 11 to the exhaust side.

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 described later, the engine 1 performs SPCCI combustion that combines SI combustion and CI combustion in a part of the operating range. SPCCI combustion controls CI combustion by utilizing heat generation and pressure rise due to SI combustion. The engine 1 is a compression ignition type engine. However, in the engine 1, it is not necessary to increase the temperature of the combustion chamber 17 when the piston 3 reaches the compression top dead center (that is, the compression end temperature). 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 a regular specification (a low octane fuel having an octane number of about 91), and 15 in a high octane specification (a high octane fuel having an octane number of about 96). To 18 may be used.

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 a shape such 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。   The intake port 18 is provided with an intake valve 21. The intake valve 21 opens and closes between the combustion chamber 17 and the intake port 18. The intake valve 21 opens and closes at a predetermined timing by a valve operating mechanism. The valve operating mechanism may be a variable valve operating mechanism that changes 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 electric S-VT 23 continuously changes the rotation phase of the intake camshaft within a predetermined angle range. The valve opening timing and the valve 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。   The exhaust port 19 is provided with an exhaust valve 22. 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 operating mechanism. This valve operating mechanism may be a variable valve operating mechanism that changes valve timing and / or valve lift. In this configuration example, as shown in FIG. 4, the variable valve mechanism has an exhaust electric S-VT24. The exhaust electric S-VT 24 continuously changes the rotation phase of the exhaust camshaft within a predetermined angle range. The valve opening timing and the valve 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。吸気電動S−VT23及び排気電動S−VT24は、内部EGRシステムを構成している。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 electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 adjust the length of the overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are opened. If the length of the overlap period is increased, the residual gas in the combustion chamber 17 can be scavenged. Further, by adjusting the length of the overlap period, the internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas can be introduced into the combustion chamber 17. The intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 constitute an internal EGR system. Note that the internal EGR system is not always constituted by the 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。   The injector 6 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11. The injector 6 injects fuel directly into the combustion chamber 17. The injector 6 is an example of a fuel injection unit. The injector 6 is provided at a valley of the pent roof where the inclined surfaces 1311 and 1312 intersect. As shown in FIG. 2, the injection axis X2 of the injector 6 is located closer to the exhaust side than the center axis X1 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. Note that 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 may be coincident with the center of the cavity 31.

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 configured by a multi-injection type fuel injection valve having a plurality of injection ports. The injector 6 injects the fuel such that the fuel spray spreads radially from the center of the combustion chamber 17 as shown by a two-dot chain line in FIG. In the present configuration example, the injector 6 has ten injection holes, and the injection 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. The fuel pump 65 is a plunger pump driven by the crankshaft 15 in this configuration example. The common rail 64 stores the fuel pumped from the fuel pump 65 at a high fuel pressure. When the injector 6 opens, 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 the fuel at a high pressure 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. Note that 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。   An ignition plug 25 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11. The ignition plug 25 forcibly ignites the 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 ignition plug 25 is attached to the cylinder head 13 so as to be inclined from the upper side to the lower side in a direction approaching the center of the combustion chamber 17. As shown in FIG. 2, the electrode of the spark plug 25 faces the inside of the combustion chamber 17 and is located near the ceiling surface of the combustion chamber 17. Note that the ignition 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 arranged 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 provided at an upstream end of the intake passage 40. The air cleaner 41 filters fresh air. A surge tank 42 is provided near the downstream end of the intake passage 40. The intake passage 40 downstream of the surge tank 42 forms an independent passage that branches off 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 provided 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 degree 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。   In the intake passage 40, a supercharger 44 is disposed 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 of a Roots type, a Riesholm 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, the supercharger 44 is switched between on and off by the ECU 10 switching between disconnection and connection of the electromagnetic clutch 45.

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 provided 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, for example, as a water-cooled or oil-cooled 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 to each other so as to bypass the supercharger 44 and the intercooler 46. An air bypass valve 48 is provided in the bypass passage 47. The air bypass valve 48 adjusts the flow rate of 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 shut off). 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 operates in a non-supercharged state, that is, in a state of natural intake.

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 turbocharger 44 is turned on, the engine 1 operates in a supercharged state. The ECU 10 adjusts the opening of the air bypass valve 48 when the supercharger 44 is turned on (that is, when the electromagnetic clutch 45 is connected). Part of the gas that has passed through the supercharger 44 flows back to the upstream of the supercharger 44 through the bypass passage 47. When the ECU 10 adjusts the opening of the air bypass valve 48, the supercharging pressure of the gas introduced into the combustion chamber 17 changes. The supercharging time is defined as a time when the pressure in the surge tank 42 exceeds the atmospheric pressure, and the non-supercharging time is defined as a time when the pressure in the surge tank 42 becomes equal to or less than the atmospheric pressure. Is 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, a supercharging system 49 is configured by the supercharger 44, the bypass passage 47, and the air bypass valve 48.

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. The swirl generator has a swirl control valve 56 attached to the intake passage 40, as shown in FIG. The swirl control valve 56 is provided 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 control valve that can narrow the cross section of the secondary passage 402. When the opening degree 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 it is small, the swirl flow in the combustion chamber 17 becomes strong. When the opening degree of the swirl control valve 56 is large, the flow rate of the intake air flowing into the combustion chamber 17 from each of the first intake port 181 and the second intake port 182 becomes substantially equal, so that the swirl flow in the combustion chamber 17 is weak. Become. When the swirl control valve 56 is fully opened, no swirl flow occurs. 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 the exhaust gas discharged from the combustion chamber 17 flows. Although not shown in detail, 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 provided in the exhaust passage 50. Although not shown, the upstream catalytic converter is disposed in the engine room. The upstream catalytic converter has a three-way catalyst 511 and a GPF (Gasoline Particulate Filter) 512. The downstream catalytic converter is located outside the engine room. The downstream catalytic converter has a three-way catalyst 513. Note that the exhaust gas purification system is not limited to the configuration shown in the figure. For example, the 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 appropriately changed.

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. The 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 enters the intake passage 40 upstream of the supercharger 44 without passing through the air bypass valve 48 of the bypass passage 47.

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 provided in the EGR passage 52. The EGR cooler 53 cools the exhaust gas. An EGR valve 54 is also provided 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 of the EGR valve 54, it is possible to adjust the recirculation amount of the cooled exhaust gas, that is, the external EGR gas.

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 lower temperature than 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制御部であって、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)を含むマイクロコンピュータ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、電気信号を入出力するI/F回路103と、を備えている。   The control device of the compression ignition type engine includes an ECU (Engine Control Unit) 10 for operating the engine 1. The ECU 10 is a control unit based on a known microcomputer. As shown in FIG. 4, the ECU 10 includes a microcomputer 101 including a central processing unit (CPU) for executing a program, and a RAM (Random Access Memory), for example. The memory 102 includes a memory 102 configured by an access memory (ROM) or a read only memory (ROM) and stores programs and data, and an I / F circuit 103 that inputs and outputs electric signals.

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。   Various sensors SW1 to SW17 are connected to the ECU 10, as shown in FIGS. The sensors SW1 to SW17 output signals to the ECU 10. 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
吸気圧センサ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
筒内圧センサ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。
Airflow sensor SW1: disposed downstream of air cleaner 41 in intake passage 40 and measures the flow rate of fresh air flowing through intake passage 40. First intake air temperature sensor SW2: disposed downstream of air cleaner 41 in intake passage 40; , Which measures the temperature of fresh air flowing through the intake passage 40. The first pressure sensor SW <b> 3 is disposed downstream of the connection position of the EGR passage 52 in the intake passage 40 and upstream of the supercharger 44, and 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. Measuring gas temperature Intake pressure sensor SW5: attached to surge tank 42 and measures gas pressure downstream of supercharger 44 In-cylinder pressure sensor SW6: attached to cylinder head 13 corresponding to each cylinder 11 and measures the pressure in each combustion chamber 17 Exhaust temperature sensor SW7: disposed in exhaust passage 50 and exhausted from combustion chamber 17 linear O 2 sensor SW8 for measuring the temperature of the gas: is located upstream of the catalytic converter upstream of the exhaust passage 50 and the lambda O 2 sensor SW9 for measuring the oxygen concentration in the exhaust gas: ternary upstream of the catalytic converter A water temperature sensor SW10 that is disposed downstream of the catalyst 511 and measures the oxygen concentration in the exhaust gas. The water temperature sensor SW10 is mounted on the engine 1 and measures the temperature of the cooling water. A crank angle sensor SW11 is mounted on the engine 1 and has a crankshaft. Accelerator opening sensor SW12 for measuring rotation angle of 15: accelerator pedal machine The intake cam angle sensor SW13: attached to the engine 1 and measures the rotation angle of the intake camshaft. The exhaust cam angle sensor SW14: attached to the engine 1 and measures the accelerator opening corresponding to the operation amount of the accelerator pedal. Attached and measures the rotation angle of the exhaust camshaft EGR differential pressure sensor SW15: disposed in the EGR passage 52 and measures differential pressure upstream and downstream of the EGR valve 54 Fuel pressure sensor SW16: common rail of the fuel supply system 61 The third intake air temperature sensor SW17 is attached to the surge tank 42 and measures the pressure of the fuel supplied to the injector 6. The third intake air temperature sensor SW17 is attached to the surge tank 42 and is introduced into the combustion chamber 17 in other words, the temperature of the gas in the surge tank 42. Measure the temperature of the intake air.

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 the 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 the map stored in the memory 102.

ECU10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 10 sends an electric signal related to the calculated control amount to the injector 6, the ignition plug 25, the intake electric S-VT23, the exhaust electric S-VT24, the fuel supply system 61, the throttle valve 43, the EGR valve 54, and the supercharger 44. 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及び吸気圧センサ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 supercharging pressure based on the signal of 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 intake pressure sensor SW5. By performing the control, the supercharging pressure is set to 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. The ECU 10 determines the target EGR gas amount based on the target EGR rate and the intake air amount based on the signal from the accelerator opening sensor SW12, and determines the differential pressure across the EGR valve 54 obtained from the signal from the EGR differential pressure sensor SW15. By performing feedback control for adjusting the opening of the EGR valve 54 on the basis of the above, the amount of external EGR gas introduced into the combustion chamber 17 is made equal to 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 the air-fuel ratio feedback control when a predetermined control condition is satisfied. Specifically ECU10 includes a linear O 2 sensor SW8, and, based on the oxygen concentration in the exhaust gas lambda O 2 sensor SW9 is measured, so that the air-fuel ratio of the mixture has a desired value, the fuel injection of the injector 6 Adjust the volume.

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。   The details of the control 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 operating state with a primary purpose of improving fuel efficiency 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 that combines 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 performs SI combustion by flame propagation and generates heat in the combustion chamber 17 by the heat generated by the SI combustion. The unburned air-fuel mixture performs CI combustion by self-ignition by increasing the temperature and increasing the pressure in the combustion chamber 17 by 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 self-ignite at the 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(dQ/dθ)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. As shown in FIG. 5, the waveform of the heat release rate (dQ / dθ) in the SPCCI combustion has a rising slope smaller than the rising slope in the CI combustion waveform. Also, the pressure fluctuation (dp / dθ) in the combustion chamber 17 becomes 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 air-fuel mixture self-ignites after the start of SI combustion, the slope of the waveform of the heat generation rate 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 the 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 the CI combustion generates more heat than the SI combustion, the heat generation rate is relatively large. However, since the CI combustion is performed after the compression top dead center, the slope of the waveform of the heat release rate is prevented from becoming too large. The pressure fluctuation (dp / dθ) during CI combustion also becomes relatively moderate.

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, in the SPCCI combustion, since the pressure fluctuation (dp / dθ) can be reduced, it is possible to prevent 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 the CI combustion ends, the SPCCI combustion ends. The combustion period of CI combustion is shorter than that of SI combustion. SPCCI combustion has an earlier combustion end timing than SI combustion.

SPCCI燃焼の熱発生率の波形は、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 waveform of the heat generation rate in 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 so as to be continuous in this order Is formed.

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。本願出願は、SI率を、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。SPCCI燃焼におけるSI燃焼の割合が高いと、燃焼騒音の抑制に有利になる。SPCCI燃焼におけるCI燃焼の割合が高いと、エンジンの燃費効率の向上に有利になる。   Here, the SI ratio is defined as a parameter indicating the characteristics of SPCCI combustion. The present application defines the SI rate as an index relating to the ratio of the amount of heat generated by SI combustion to the total amount of heat generated by SPCCI combustion. The SI ratio is a ratio of the amount of heat generated by two combustions having different combustion modes. When the SI ratio is high, the ratio of SI combustion is high, and when the SI ratio is low, the ratio of CI combustion is high. A high ratio of SI combustion in SPCCI combustion is advantageous for suppressing combustion noise. A high ratio of CI combustion in SPCCI combustion is advantageous for improving the fuel efficiency of the engine.

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、SPCCI燃焼において、CI燃焼が開始するクランク角をCI燃焼開始時期θciとして、図5に示す波形801において、θciよりも進角側であるSI燃焼の面積QSIと、θciを含む遅角側であるCI燃焼の面積QCIとから、SI率=QSI/QCIとしてもよい。 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 SPCCI combustion, the crank angle at which the CI combustion starts as CI combustion start time Shitaci, in the waveform 801 shown in FIG. 5, the area Q SI the SI combustion also advance side than Shitaci, slow including Shitaci angle from the area Q CI of CI combustion is a side, it may be SI index = Q SI / 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場合がある。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 may generate a strong swirl flow in the combustion chamber 17 when performing SPCCI combustion. A 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 value obtained by measuring and integrating the intake flow lateral angular velocity for each valve lift by the engine angular velocity. Although not shown, the intake flow lateral angular velocity can be determined based on measurement using a known rig tester.

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 in the central portion becomes relatively weak. The turbulence caused by the velocity gradient at the boundary between the central portion and the outer peripheral portion increases the turbulent energy in the central portion. When the ignition 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 flame of the SI combustion rides on a strong swirl flow in the combustion chamber 17 and propagates in the circumferential direction. In the CI combustion, the 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, the SI combustion can be sufficiently performed before the start of the CI combustion. The generation of combustion noise can be suppressed, and the variation in torque between cycles can be suppressed.

(エンジンの運転領域)
図6は、エンジン1の制御に係るマップ501を例示している。マップ501は、ECU10のメモリ102に記憶されている。マップ501は、エンジン1の温間時のマップである。マップ501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。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、実線により境界を示すように、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。
(Engine operating area)
FIG. 6 illustrates a map 501 relating to the control of the engine 1. The map 501 is stored in the memory 102 of the ECU 10. The map 501 is a map when the engine 1 is warm. The map 501 is defined by the load and the rotation speed of the engine 1. The map 501 is roughly divided into three regions according to the level of the load and the level of the rotation speed. More specifically, the three regions include a low-load region A1 including idle operation and extending to low-rotation and medium-rotation regions, and a middle-high load region A2 having a higher load than the low-load region A1, as indicated by the solid line. , A3, A4, and a low-load region A1, and a high-rotation region A5 having a higher rotation speed than the middle-high load regions A2, A3, and A4.

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 middle rotation region, and the high rotation region are obtained by dividing the entire operation region of the engine 1 into approximately three equal parts of the low rotation region, the middle rotation region, and the high rotation region in the rotation speed direction. The low rotation region, the middle rotation region, and the high rotation region may be used. In the example of FIG. 6, the rotation speed is low when the rotation speed is less than N1, high rotation is when the rotation speed is N2 or more, and is medium rotation when the rotation speed is N1 or more and less than N2. The rotation speed N1 may be, for example, about 1200 rpm, and the rotation speed N2 may be, for example, about 4000 rpm.

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。   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 region may be a region between a low load region and a high load region. In addition, the low load region, the medium load region, and the high load region are respectively obtained by dividing the entire operation region of the engine 1 in the load direction into approximately three equal parts of the low load region, the medium load region, and the high load region. It may be a low load area, a medium load area, and a high load area.

マップ501は、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において、SPCCI燃焼を行う。エンジン1はまた、それ以外の高回転領域A5において、SI燃焼を行う。以下、各領域におけるエンジン1の運転について詳細に説明をする。   The map 501 shows the state and combustion state of the air-fuel mixture in each region, the opening degree of the swirl control valve 56 in each region, and the driving region and the non-driving region of the supercharger 44. The engine 1 performs SPCCI combustion in the low load area A1, the medium load area A2, the high load medium rotation area A3, and the high load low rotation area A4. The engine 1 also performs SI combustion in the other high-speed region A5. Hereinafter, the operation of the engine 1 in each region will be described in detail.

(低負荷領域におけるエンジンの運転)
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。
(Operation of engine in low load range)
When the engine 1 is operating in the low load region A1, the engine 1 performs SPCCI combustion.

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。   The EGR system 55 introduces EGR gas into the combustion chamber 17 to improve the fuel efficiency of the engine 1. 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 re-introduced into the combustion chamber 17. Since hot exhaust gas is introduced into the combustion chamber 17, the temperature inside the combustion chamber 17 increases. This is advantageous for stabilizing SPCCI combustion. The intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 may have 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 degree 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。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 fuel into the combustion chamber 17 several times during the intake stroke. The 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 at the center of the combustion chamber 17 is higher than the fuel concentration at the outer periphery. Specifically, the A / F of the air-fuel mixture at the center is 20 or more and 30 or less, and the A / F of the air-fuel mixture at the outer periphery is 35 or more. 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. Further, by setting the A / F of the air-fuel mixture at the outer peripheral portion to 35 or more, CI combustion is stabilized.

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 in the entire combustion chamber 17 is 30 or more. By doing so, the generation of RawNOx can be suppressed, and the exhaust gas performance can be improved.

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。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 the end of the fuel injection, at a predetermined timing before the compression top dead center, the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture at the center of the combustion chamber 17. The ignition timing may be the end of the compression stroke. The end of the compression stroke may be the end of the compression stroke when the compression stroke is divided into three parts: an initial stage, a middle stage, and an end stage.

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。   As described above, the fuel mixture in the central portion has a relatively high fuel concentration, so that the ignitability is improved and the SI combustion due to the flame propagation is stabilized. By stabilizing SI combustion, 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 the SPCCI combustion with the A / F of the air-fuel mixture leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the fuel efficiency of the engine 1 can be significantly improved.

(中高負荷領域におけるエンジンの運転)
エンジン1が中高負荷領域A2、A3、A4において運転しているときも、エンジン1は、低負荷領域A1と同様に、SPCCI燃焼を行う。
(Operation of engine in middle and high load range)
Even when the engine 1 is operating in the middle and high load regions A2, A3, and A4, the engine 1 performs SPCCI combustion similarly to the low load region A1.

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。内部EGRガスに比べて温度が低い外部EGRガスが、燃焼室17の中に導入される。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. External EGR gas having a lower temperature than 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 set the EGR gas including the internal EGR gas and the external EGR gas to zero at the full load.

また、中負荷領域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。   In the middle load region A2 and the high load middle rotation region A3, the swirl control valve 56 has a predetermined degree of 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, in the high-load low-rotation region A4, the swirl control valve 56 is open.

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. Since 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 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 medium rotation region A3 including the full-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. (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 the EGR gas is introduced into the combustion chamber 17, the G / F, which is the weight ratio between the total gas and the fuel in the combustion chamber 17, is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. The G / F of the mixture may be 18 or more. By doing so, the occurrence of so-called knocking can be avoided. G / F may be set at 18 or more and 30 or less. Further, the G / F may be set in the range of 18 to 50.

インジェクタ6は、吸気行程中に、一回、又は、複数回の燃料噴射を行う。   The injector 6 performs one or more fuel injections during the intake stroke.

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。点火プラグ25は、圧縮上死点前に点火を行ってもよい。点火プラグ25は、圧縮上死点後に点火を行ってもよい。   After the fuel is injected, the spark plug 25 ignites the mixture at a predetermined timing near the compression top dead center. The spark plug 25 may ignite before the compression top dead center. The ignition plug 25 may ignite after the compression top dead center.

理論空燃比の混合気をSPCCI燃焼させることによって、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。   By performing the SPCCI combustion of the air-fuel mixture 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. Further, by introducing the EGR gas into the combustion chamber 17 to dilute the air-fuel mixture, the fuel efficiency of the engine 1 is improved.

(過給機の動作)
ここで、マップ501に示すように、低負荷領域A1の一部、及び、中負荷領域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。
(Operation of the turbocharger)
Here, as shown in the map 501, in a part of the low load area A1 and a part of the middle load area A2, the supercharger 44 is off (see S / C OFF). Specifically, the supercharger 44 is off in the low-rotation-side region of the low-load region A1. In the high-rotation-side region of the low-load region A1, the supercharger 44 is turned on in order to secure a necessary intake air filling amount in response to an increase in the rotation speed of the engine 1. Further, the supercharger 44 is off in a part of the middle load region A2 on the low-load low-rotation side. In the region on the high load side in the medium load region A2, the supercharger 44 is turned on in order to secure a necessary intake charge amount in response to an increase in the fuel injection amount. Also, the supercharger 44 is on in the high-rotation side region in the middle 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 medium rotation area A3, the high load low rotation area A4, and the high rotation area A5, the supercharger 44 is on in all the areas (see S / CON).

(高回転領域におけるエンジンの運転)
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。
(Operation of engine in high speed range)
If the rotation speed of the engine 1 is high, the time required for the crank angle to change by 1 ° becomes short. It becomes difficult to stratify the mixture in the combustion chamber 17. When the number of revolutions 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 rotation region A5, the engine 1 performs SI combustion instead of SPCCI combustion. The high rotation region A5 extends from the low load to the high load in the entire load direction.

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 set the EGR gas to zero at the 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. No swirl flow is generated in the combustion chamber 17 and only a tumble flow is generated. By fully opening the swirl control valve 56, the filling 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. Note that when the engine 1 is operating near the full 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。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. By starting the fuel injection during the intake stroke, a homogeneous or substantially homogeneous mixture is formed in the combustion chamber 17. Further, a long fuel vaporization time can be ensured, so that the 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。   The ignition plug 25 ignites the air-fuel mixture at an appropriate timing before the compression top dead center after the fuel injection is completed.

(エンジンの制御ロジック)
図7A及び7Bは、エンジン1の制御ロジックを実行するECU10の機能構成を例示するブロック図である。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)
7A and 7B are block diagrams illustrating the functional configuration of the ECU 10 that executes 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 performs the combustion so that the combustion in the combustion chamber 17 becomes the combustion at the SI rate according 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、SI率とθciとの二つのパラメータを用いてSPCCI燃焼をコントロールする。具体的にECU10は、エンジン1の運転状態に対応する目標SI率及び目標θciを定め、実際のSI率が目標SI率に一致しかつ、実際のθciが目標θciとなるように、燃焼室17内の温度の調節と、点火時期の調節とを行う。燃焼室17内の温度は、燃焼室17内に導入する排気ガスの温度及び/又は量を調節することによって調節する。   The ECU 10 controls SPCCI combustion using two parameters, the SI ratio and θci. Specifically, the ECU 10 determines a target SI ratio and a target θci corresponding to the operation state of the engine 1, and sets the combustion chamber 17 so that the actual SI ratio matches the target SI ratio and the actual θci becomes the target θci. The internal temperature and the ignition timing are adjusted. The temperature in the combustion chamber 17 is adjusted by adjusting the temperature and / or the amount of the exhaust gas introduced into the combustion chamber 17.

ECU10は先ず、I/F回路103を通じて各センサSW1〜SW17の信号を読み込む。次いで、ECU10のマイクロコンピュータ101における、目標SI率/目標θci設定部101a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、目標SI率(つまり、目標熱量比率)及び目標CI燃焼開始時期θciを設定する。目標SI率は、エンジン1の運転状態に応じて定められている。目標SI率は、メモリ102の目標SI率記憶部1021に、記憶されている。目標SI率/目標θci設定部101a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。   The ECU 10 first reads signals from the sensors SW1 to SW17 through the I / F circuit 103. Next, the target SI ratio / target θci setting unit 101a in the microcomputer 101 of the ECU 10 determines the operating state of the engine 1 based on the signals of the sensors SW1 to SW17, and also sets the target SI ratio (that is, the target heat amount ratio). And the target CI combustion start timing θci. The target SI ratio is determined according to the operating state of the engine 1. The target SI ratio is stored in the target SI ratio storage unit 1021 of the memory 102. The target SI ratio / target θci setting unit 101a sets the target SI ratio low when the load on the engine 1 is low, and sets the target SI ratio high when the load on the engine 1 is high. When the load of the engine 1 is low, the suppression of the combustion noise and the improvement of the fuel economy are compatible with each other by increasing the ratio of the CI combustion in the SPCCI combustion. When the load of the engine 1 is high, increasing the ratio of SI combustion in SPCCI combustion is advantageous for suppressing combustion noise.

θciは、前述したように、SPCCI燃焼において、CI燃焼が開始するクランク角タイミングを意味する(図5参照)。目標θciも、エンジン1の運転状態に応じて定められている。目標θciは、メモリ102の目標θci記憶部1022に、記憶されている。目標θci記憶部1022は。目標タイミング記憶部の一例である。θciが遅角側であれば、燃焼騒音が小さくなる。θciが進角側であれば、エンジン1燃費性能が向上する。目標θciは、燃焼騒音を許容レベル以下に抑えることができる範囲において、可能な限り進角側に設定されている。   θci means the crank angle timing at which the CI combustion starts in the SPCCI combustion as described above (see FIG. 5). The target θci is also determined according to the operating state of the engine 1. The target θci is stored in the target θci storage unit 1022 of the memory 102. The target θci storage unit 1022. It is an example of a target timing storage unit. If θci is on the retard side, combustion noise is reduced. If θci is on the advance side, the fuel efficiency of the engine 1 is improved. The target θci is set on the advance side as much as possible in a range where the combustion noise can be suppressed to an allowable level or less.

目標筒内状態量設定部101bは、メモリ102に記憶しているモデルに基づいて、設定した目標SI率及び目標θciを実現するための目標筒内状態量を設定する。具体的に目標筒内状態量設定部101b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。   The target in-cylinder state quantity setting unit 101b sets a target in-cylinder state quantity for realizing the set target SI ratio and target θci based on the model stored in the memory 102. Specifically, the target in-cylinder state quantity setting unit 101b sets a target temperature and a target pressure in the combustion chamber 17 and a target state quantity.

筒内状態量制御部101cは、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。筒内状態量制御部101c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。筒内状態量制御部101c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に制御信号を出力する。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。   The in-cylinder state quantity control unit 101c is configured to open the EGR valve 54, the throttle valve 43, the air bypass valve 48, and the swirl control valve 56 necessary to achieve the target in-cylinder state quantity. The degree and the phase angle of the intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 (that is, the valve timing of the intake valve 21 and the valve timing of the exhaust valve 22) are set. The in-cylinder state quantity control unit 101c sets the control amounts of these devices based on the map stored in the memory 102. The in-cylinder state quantity control unit 101c is configured to control the EGR valve 54, the throttle valve 43, the air bypass valve 48, the swirl control valve (SCV) 56, the intake electric S-VT 23, and the exhaust electric S based on the set control amount. A control signal is output to VT24. When each device operates based on a signal from the ECU 10, the state quantity in the combustion chamber 17 becomes the target state quantity.

筒内状態量制御部101c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、状態量の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。   The in-cylinder state quantity control unit 101c further calculates a predicted value of the state quantity in the combustion chamber 17 and an estimated value of the state quantity based on the set control amounts of the respective devices. The state quantity prediction value is a value that predicts a state quantity in the combustion chamber 17 before the intake valve 21 closes. The state quantity predicted value is used for setting the fuel injection amount in the intake stroke, as described later. The state quantity estimation value is a value obtained by estimating the state quantity in the combustion chamber 17 after the intake valve 21 is closed. As will be described later, the state quantity estimation value is used for setting the fuel injection amount in the compression stroke and setting the ignition timing.

第1噴射量設定部101dは、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、第1噴射量設定部101dは、燃料の噴射量をゼロにする。第1噴射制御部101e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に制御信号を出力する。第1噴射制御部101eはまた、吸気行程中の燃料の噴射結果を出力する。   The first injection amount setting unit 101d sets the fuel injection amount during the intake stroke based on the state amount prediction value. When performing split injection during the intake stroke, the injection amount of each injection is set. When the fuel injection is not performed during the intake stroke, the first injection amount setting unit 101d sets the fuel injection amount to zero. The first injection control unit 101e outputs a control signal to the injector 6 so that the injector 6 injects fuel into the combustion chamber 17 at a predetermined injection timing. The first injection control unit 101e also outputs a fuel injection result during the intake stroke.

第2噴射量設定部101fは、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、第2噴射量設定部101fは、燃料の噴射量をゼロにする。第2噴射制御部101gは、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に制御信号を出力する。第2噴射制御部101gはまた、圧縮行程中の燃料の噴射結果を出力する。   The second injection amount setting unit 101f sets the fuel injection amount during the compression stroke based on the estimated state amount and the fuel injection result during the intake stroke. When the fuel injection is not performed during the compression stroke, the second injection amount setting unit 101f sets the fuel injection amount to zero. The second injection control unit 101g outputs a control 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. The second injection control unit 101g also outputs a fuel injection result during the compression stroke.

点火時期設定部101hは、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。点火制御部101iは、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に制御信号を出力する。   The ignition timing setting unit 101h sets the ignition timing based on the estimated state quantity and the fuel injection result during the compression stroke. The ignition control unit 101i outputs a control signal to the ignition plug 25 so that the ignition plug 25 ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 at the set ignition timing.

ここで、点火時期設定部101h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、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。また、点火時期設定部101h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、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。   Here, when the ignition timing setting unit 101h predicts that the temperature in the combustion chamber 17 will be lower than the target temperature based on the estimated state value, the ignition stroke setting unit 101h sets the compression stroke so that the ignition timing can be advanced. The middle injection timing is advanced more than the injection timing based on the map. When the ignition timing setting unit 101h predicts that the temperature in the combustion chamber 17 will be higher than the target temperature based on the estimated state amount, the ignition timing setting unit 101h sets the ignition timing during 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(CI燃焼開始時期θci)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。   In other words, when the temperature in the combustion chamber 17 is low, the timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites (CI combustion start timing θci) is delayed after the start of SI combustion by spark ignition, and the SI rate becomes lower than the target SI ratio. It deviates from the SI rate. In this case, an increase in unburned fuel and a decrease in exhaust gas performance are caused.

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、第1噴射制御部101e及び/又は第2噴射制御部101gは、噴射タイミングを進角すると共に、点火時期設定部101hは、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、θciは、目標のθciに近づくと共に、SI率は、目標のSI率に近づく。   Therefore, when the temperature in the combustion chamber 17 is predicted to be lower than the target temperature, the first injection control unit 101e and / or the second injection control unit 101g advances the injection timing and sets the ignition timing setting unit 101h. Advances the ignition timing. Since the early start of the SI combustion enables sufficient heat generation by the SI combustion, it is possible to prevent the timing θci of the self-ignition of the unburned mixture from being delayed when the temperature in the combustion chamber 17 is low. Can be. As a result, θci approaches the target θci, and the SI ratio approaches the target SI ratio.

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。   When the temperature in the combustion chamber 17 is high, the unburned air-fuel mixture self-ignites immediately after SI combustion starts due to spark ignition, and the SI ratio deviates from the target SI ratio. 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、第1噴射制御部101e及び/又は第2噴射制御部101gは、噴射タイミングを遅角すると共に、点火時期設定部101hは、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、θciは、目標のθciに近づくと共に、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 becomes higher than the target temperature, the first injection control unit 101e and / or the second injection control unit 101g delays the injection timing and sets the ignition timing setting unit 101h. Retards the ignition timing. Since the start of the SI combustion is delayed, it is possible to prevent the timing θci of the self-ignition of the unburned mixture from being advanced when the temperature in the combustion chamber 17 is high. As a result, θci approaches the target θci, and the SI ratio approaches the target SI ratio.

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。図7Bに示すように、筒内圧センサSW6は、燃焼室17の中の圧力の変化を計測する。   When the ignition plug 25 ignites the air-fuel mixture, SI combustion or SPCCI combustion is performed in the combustion chamber 17. As shown in FIG. 7B, the in-cylinder pressure sensor SW6 measures a change in pressure in the combustion chamber 17.

筒内圧センサSW6の計測信号は、I/F回路103の第1ローパスフィルタ(LPF)1031に入力される。第1ローパスフィルタ1031は、所定の周波数以下の信号のみを出力する。第1ローパスフィルタ1031は、筒内圧センサSW6の計測信号から、高周波の電気的なノイズ(いわゆるホワイトノイズ)を除去する。マイクロコンピュータ101のA/D変換器101jは、第1ローパスフィルタ1031を通過した、筒内圧センサSW6の計測信号を、デジタル信号に変更する。A/D変換器101jは、筒内圧センサSW6の計測信号を、例えば50kHzのサンプリング周波数によってデジタル信号に変換する。   The measurement signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 is input to a first low-pass filter (LPF) 1031 of the I / F circuit 103. The first low-pass filter 1031 outputs only a signal having a frequency equal to or lower than a predetermined frequency. The first low-pass filter 1031 removes high-frequency electrical noise (so-called white noise) from the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor SW6. The A / D converter 101j of the microcomputer 101 changes the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 that has passed through the first low-pass filter 1031 into a digital signal. The A / D converter 101j converts the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 into a digital signal at a sampling frequency of, for example, 50 kHz.

メモリ102のセンサ信号記憶部1023は、デジタル信号に変換された筒内圧センサSW6の計測信号を記憶する。   The sensor signal storage unit 1023 of the memory 102 stores the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 converted into a digital signal.

θciずれ演算部101kは、デジタル信号に変換された筒内圧センサSW6の計測信号に基づいて推定されたCI燃焼開始時期θciと、目標θciとのずれを計算する。θciずれ演算部101kは、計算したθciずれを、目標筒内状態量設定部101bに出力する。目標筒内状態量設定部101bは、θciずれに基づいて、モデルを修正する。目標筒内状態量設定部101bは、次回以降のサイクルにおいて、修正したモデルを用いて目標筒内状態量を設定する。θciの推定の詳細は、後述する。   The θci deviation calculating unit 101k calculates a deviation between the CI combustion start timing θci estimated based on the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 converted into a digital signal and the target θci. The θci shift calculating unit 101k outputs the calculated θci shift to the target in-cylinder state quantity setting unit 101b. The target in-cylinder state quantity setting unit 101b corrects the model based on the θci shift. The target in-cylinder state quantity setting unit 101b sets the target in-cylinder state quantity using the corrected model in the next and subsequent cycles. Details of the estimation of θci will be described later.

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率及びθci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率及びθci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 is based on an SI ratio and θci 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 electric S-VT23, and an exhaust electric S-VT24. It is configured to adjust. By adjusting the state quantity in the combustion chamber 17, the SI ratio can be roughly adjusted. The control logic of the engine 1 is also configured to adjust the SI rate and θci by adjusting the fuel injection timing and the ignition timing. By adjusting the injection timing and the ignition timing, for example, correction between cylinders can be performed, or fine adjustment of the self-ignition timing can be performed. By performing the adjustment of the SI ratio in two stages, the engine 1 can accurately achieve the target SPCCI combustion corresponding to the operating state.

(CI燃焼開始時期θciの推定)
前述したエンジン1の制御ロジックに従って、ECU10は、エンジン1の運転を制御する。ECU10は、エンジン1の運転中に、筒内圧センサSW6が計測をした燃焼室17内の圧力変動の計測値に基づいて演算を行うことにより、CI燃焼開始時期θciを推定する。ECU10は、推定したθciに基づいて点火タイミング等の補正を行う。こうすることで、実際のθciが、目標のθciに近づくから、エンジン1の燃焼騒音が抑制されると共に、エンジン1の燃費効率を向上させることができる。
(Estimation of CI combustion start timing θci)
The ECU 10 controls the operation of the engine 1 according to the control logic of the engine 1 described above. The ECU 10 estimates the CI combustion start timing θci during the operation of the engine 1 by performing a calculation based on the measured value of the pressure fluctuation in the combustion chamber 17 measured by the in-cylinder pressure sensor SW6. The ECU 10 corrects the ignition timing and the like based on the estimated θci. By doing so, since the actual θci approaches the target θci, the combustion noise of the engine 1 can be suppressed and the fuel efficiency of the engine 1 can be improved.

ECU10は、θciの推定精度を高めるために、θciの推定を、第1の推定手法と、第2の推定手法との二種類の手法を用いて行う。そして、第1の推定手法によって推定したθci1と、第2の推定手法によって推定したθci2とから、適切なθciを選択する。   The ECU 10 performs the estimation of θci using two types of methods, a first estimation method and a second estimation method, in order to increase the estimation accuracy of θci. Then, an appropriate θci is selected from θci1 estimated by the first estimation method and θci2 estimated by the second estimation method.

以下、筒内圧センサSW6の信号処理の説明をすると共に、θciを推定する第1の推定手法、及び、第2の推定手法について、順に説明をする。   Hereinafter, the signal processing of the in-cylinder pressure sensor SW6 will be described, and the first estimation method for estimating θci and the second estimation method will be sequentially described.

(筒内圧センサの信号処理)
図7Bを参照しながら、ECU10における筒内圧センサSW6の信号処理を説明する。ECU10のI/F回路103には、前述したように、第1ローパスフィルタ(LPF)1031が設けられている。また、ECU10のマイクロコンピュータ101は、A/D変換器101j、第1バンドパスフィルタ(BPF)101l、第2バンドパスフィルタ(BPF)101m、及び、第2ローパスフィルタ(LPF)101nが設けられていると共に、第1着火時期推定部101o、第2着火時期推定部101p、選択部101q、角度同期処理部101r、圧力変換部101s、及び、燃焼パラメータ算出部101tの各機能ブロックを有している。
(Signal processing of in-cylinder pressure sensor)
The signal processing of the in-cylinder pressure sensor SW6 in the ECU 10 will be described with reference to FIG. 7B. The I / F circuit 103 of the ECU 10 is provided with the first low-pass filter (LPF) 1031 as described above. The microcomputer 101 of the ECU 10 includes an A / D converter 101j, a first band-pass filter (BPF) 101l, a second band-pass filter (BPF) 101m, and a second low-pass filter (LPF) 101n. At the same time, it has respective functional blocks of a first ignition timing estimation unit 101o, a second ignition timing estimation unit 101p, a selection unit 101q, an angle synchronization processing unit 101r, a pressure conversion unit 101s, and a combustion parameter calculation unit 101t. .

前述したように、センサ信号記憶部1023は、デジタル信号に変換された筒内圧センサSW6の信号を記憶している。センサ信号記憶部1023に記憶されている筒内圧センサSW6の信号は、第1バンドパスフィルタ101lを介して第1着火時期推定部101oへ入力される。また、筒内圧センサSW6の信号は、第2バンドパスフィルタ101mを介して第2着火時期推定部101pへ入力される。   As described above, the sensor signal storage unit 1023 stores the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 converted into a digital signal. The signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 stored in the sensor signal storage unit 1023 is input to the first ignition timing estimation unit 101o via the first bandpass filter 101l. The signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 is input to the second ignition timing estimator 101p via the second bandpass filter 101m.

詳細は後述するが、第1着火時期推定部101oが、第1の推定手法により推定したCI燃焼開始時期θci1、及び、第2着火時期推定部101pが、第2の推定手法により推定したCI燃焼開始時期θci2はそれぞれ、選択部101qに送られる。選択部101qは、θci1及び/又はθci2に基づいてCI燃焼開始時期θciを設定する。メモリ102は、θciを記憶する。   Although the details will be described later, the CI combustion start timing θci1 estimated by the first ignition timing estimating unit 101o by the first estimating method, and the CI combustion estimated by the second ignition timing estimating unit 101p by the second estimating method. The start timing θci2 is sent to the selection unit 101q. The selection unit 101q sets the CI combustion start timing θci based on θci1 and / or θci2. The memory 102 stores θci.

また、センサ信号記憶部1023に記憶されている筒内圧センサSW6の信号は、第2ローパスフィルタ101nを介して角度同期処理部101rへ入力される。その後、圧力変換部101sを介して燃焼パラメータ算出部101tに送られる。燃焼パラメータ算出部101tは、入力された情報に基づいて燃焼状態を表すパラメータを算出する。この構成例において、燃焼パラメータ算出部101tは、熱発生率dQ/dθ、質量燃焼割合が10%となるクランク角θmfb10、及び、質量燃焼割合が10%から50%になるまでのクランク角期間であるθmfb10−50期間を、少なくとも算出する。   Further, the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 stored in the sensor signal storage unit 1023 is input to the angle synchronization processing unit 101r via the second low-pass filter 101n. Then, it is sent to the combustion parameter calculation unit 101t via the pressure conversion unit 101s. The combustion parameter calculation unit 101t calculates a parameter representing a combustion state based on the input information. In this configuration example, the combustion parameter calculation unit 101t calculates the heat release rate dQ / dθ, the crank angle θmfb10 at which the mass combustion ratio becomes 10%, and the crank angle period until the mass combustion ratio becomes 10% to 50%. At least a certain θmfb10-50 period is calculated.

(θciを推定する第1の手法)
本願発明者らは、θciの推定について鋭意研究した結果、次のような知見を得た。図8は、筒内圧センサSW6が計測した筒内圧を周波数解析した結果を示した図である。図8は、エンジン1の所定の回転数及びエンジン1の所定の負荷において、SI燃焼のみが行われたときの結果(破線)と、CI燃焼のみが行われたときの結果(実線)とを比較して示している。本願発明者らは、第1周波数f1以上かつ第2周波数f2以下の第1特定周波数帯域S1では、SI燃焼時とCI燃焼時とで筒内圧のスペクトルが明らかに相違することを突き止めた。
(First Method for Estimating θci)
The inventors of the present application have earnestly studied the estimation of θci, and have obtained the following findings. FIG. 8 is a diagram showing a result of frequency analysis of the in-cylinder pressure measured by the in-cylinder pressure sensor SW6. FIG. 8 shows a result when only SI combustion is performed (dashed line) and a result when only CI combustion is performed (solid line) at a predetermined rotation speed of the engine 1 and a predetermined load of the engine 1. The comparison is shown. The present inventors have found that in the first specific frequency band S1 equal to or higher than the first frequency f1 and equal to or lower than the second frequency f2, the spectrum of the in-cylinder pressure is clearly different between during SI combustion and during CI combustion.

そして本願発明者らは、筒内圧の時間波形に含まれる第1特定周波数帯域S1の成分の値、つまり、第1特定周波数帯域S1における筒内圧の値が最小となる時期と、CI燃焼開始時期θciとがほぼ一致することを突き止めた。   Then, the inventors of the present invention determine the value of the component of the first specific frequency band S1 included in the time waveform of the in-cylinder pressure, that is, the time when the value of the in-cylinder pressure in the first specific frequency band S1 is minimum, and the time when the CI combustion starts It was found that θci was almost the same.

図9は、これを例示した図であり、エンジン1の所定の回転数及びエンジン1の所定の負荷において、SI燃焼の後にCI燃焼が適切に生じたときの各パラメータの波形(時間変化)を示している。図9には、上から順に、筒内圧の波形91、筒内圧の波形に含まれる第1特定周波数帯域S1の波形92(筒内圧の波形から第1特定周波数帯域S1の波形だけを抜き出したもの)、熱発生量の波形93、熱発生率の波形94を示している。   FIG. 9 is a diagram exemplifying this, and shows a waveform (time change) of each parameter when CI combustion appropriately occurs after SI combustion at a predetermined rotation speed of the engine 1 and a predetermined load of the engine 1. Is shown. FIG. 9 shows, in order from the top, a waveform 91 of the in-cylinder pressure, a waveform 92 of the first specific frequency band S1 included in the waveform of the in-cylinder pressure (only the waveform of the first specific frequency band S1 is extracted from the waveform of the in-cylinder pressure). ), A heat generation amount waveform 93, and a heat generation rate waveform 94.

SI燃焼の後にCI燃焼が生じた場合は、前記のように熱発生率の波形に変曲点Xが生じる。詳細には、SI燃焼の後にCI燃焼が生じた場合は、燃焼の途中で(熱発生率が0付近から立ち上がった後に)、CI燃焼の開始に伴って熱発生率が急上昇しており、この熱発生率が急上昇するタイミング(変曲点Xのタイミング)がθciとなる。そして、筒内圧の第1特定周波数帯域S1の成分の値(以下、第1特定周波数出力値という)は、θci近傍で最小となっている。   When CI combustion occurs after SI combustion, an inflection point X occurs in the waveform of the heat release rate as described above. Specifically, when CI combustion occurs after SI combustion, the heat generation rate sharply increases with the start of CI combustion during combustion (after the heat generation rate rises from around 0). The timing at which the heat generation rate rises rapidly (timing of the inflection point X) is θci. Then, the value of the component of the in-cylinder pressure in the first specific frequency band S1 (hereinafter, referred to as a first specific frequency output value) is minimum near θci.

また、本願発明者らは、SI燃焼後においてCI燃焼が適切に生じたときとCI燃焼が適切に生じなかったときとで、第1特定周波数出力値の最小値が異なることを突き止めた。詳細に、本願発明者らは、SI燃焼後にCI燃焼が適切に生じたときの方が、SI燃焼後にCI燃焼が適切に生じなかったときよりも、第1特定周波数出力値の最小値が小さくなることを突き止めた。   In addition, the inventors of the present application have found that the minimum value of the first specific frequency output value differs between when CI combustion properly occurs after SI combustion and when CI combustion does not properly occur. Specifically, the present inventors have found that the minimum value of the first specific frequency output value is smaller when CI combustion properly occurs after SI combustion than when CI combustion does not properly occur after SI combustion. I figured out.

図10は、図9と同じエンジン1の回転数及びエンジン1の負荷において、SI燃焼の後にCI燃焼が生じなかった場合、つまり、燃焼室17内においてSI燃焼のみが行われた場合の、筒内圧の波形96、第1特定周波数出力値の波形97、熱発生量の波形98、熱発生率の波形99を示している。これら図9と図10との比較から明らかなように、SI燃焼後にCI燃焼が適切に生じたときの方が、SI燃焼後にCI燃焼が適切に生じなかったときよりも、第1特定周波数出力値の最小値Cmin_ciは小さくなる。つまり、SI燃焼後にCI燃焼が適切に生じたときは第1特定周波数出力値の最小値Cmin_ciは、所定の第1しきい値Cj1よりも小さくなり、SI燃焼後にCI燃焼が適切に生じなかったときは第1特定周波数出力値の最小値Cmin_ciは第1しきい値Cj1よりも大きくなる。   FIG. 10 shows a cylinder in the case where CI combustion does not occur after SI combustion at the same rotation speed of the engine 1 and the load of the engine 1 as in FIG. 9, that is, when only SI combustion is performed in the combustion chamber 17. A waveform 96 of the internal pressure, a waveform 97 of the first specific frequency output value, a waveform 98 of the heat generation amount, and a waveform 99 of the heat generation rate are shown. As is clear from the comparison between FIGS. 9 and 10, when the CI combustion occurs properly after the SI combustion, the first specific frequency output is smaller than when the CI combustion does not properly occur after the SI combustion. The minimum value of the value Cmin_ci becomes smaller. That is, when CI combustion appropriately occurs after SI combustion, the minimum value Cmin_ci of the first specific frequency output value becomes smaller than the first threshold value Cj1, and CI combustion does not appropriately occur after SI combustion. At this time, the minimum value Cmin_ci of the first specific frequency output value becomes larger than the first threshold value Cj1.

また、本願発明者らは、第1特定周波数S1は、エンジン1の回転数によって変化することを突き止めた。具体的には、エンジン1の回転数が高いほど、第1特定周波数S1は高くなる。   In addition, the inventors of the present application have found that the first specific frequency S1 changes according to the rotation speed of the engine 1. Specifically, the higher the rotation speed of the engine 1, the higher the first specific frequency S1.

第1着火時期推定部101oは、第1の手法によってθciを推定する。第1の手法は、具体的には、筒内圧センサSW6の計測値を、第1特定周波数S1が通過帯域に設定された第1バンドパスフィルタ101l(図7B参照)を通過させると共に、第1バンドパスフィルタ101lの出力値である第1特定周波数出力値の最小値Cmin_ciが、第1しきい値Cj1よりも小さいときに、当該Cmin_ciとなるクランク角θminをCI燃焼開始時期θciと推定する。   The first ignition timing estimating unit 101o estimates θci by the first technique. Specifically, the first method is to pass the measurement value of the in-cylinder pressure sensor SW6 through a first band-pass filter 101l (see FIG. 7B) in which the first specific frequency S1 is set to a pass band, and When the minimum value Cmin_ci of the first specific frequency output value, which is the output value of the bandpass filter 101l, is smaller than the first threshold value Cj1, the crank angle θmin that becomes the Cmin_ci is estimated as the CI combustion start timing θci.

図11は、ECU10が、第1の手法によりθciを推定する手順を例示するフローチャートである。ステップS1にて、ECU10は、センサ信号記憶部1023に記憶されている筒内圧センサSW6の信号(つまり、デジタル信号に変換された後の筒内圧センサSW6の電圧信号)を読み出す。   FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure in which the ECU 10 estimates θci by the first technique. In step S1, the ECU 10 reads the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 stored in the sensor signal storage unit 1023 (that is, the voltage signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 after being converted into a digital signal).

次に、ステップS2にて、ECU10は、ステップS1において読み出した筒内圧センサSW6の信号を第1バンドパスフィルタ101lに通す。第1バンドパスフィルタ101lは、第1周波数帯域S1の信号のみを通過させるフィルタである。ステップS2において、筒内圧センサSW6の計測信号から第1特定周波数出力値が抽出される。第1バンドパスフィルタ101lが出力した第1特定周波数出力値は、第1着火時期推定部101oに送られる。   Next, in step S2, the ECU 10 passes the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 read in step S1 through the first band-pass filter 101l. The first bandpass filter 101l is a filter that allows only the signal of the first frequency band S1 to pass. In step S2, a first specific frequency output value is extracted from the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor SW6. The first specific frequency output value output from the first bandpass filter 101l is sent to the first ignition timing estimating unit 101o.

ECU10はまた、第1特定周波数帯域S1を、エンジン1の回転数に応じて変更する。具体的には、図12に示すように、第1特定周波数帯域S1はエンジン1の回転数が高いほど高周波数側となるように設定されている。図12に示す例では、エンジン1の回転数が1000rpmにおいて第1周波数f1は0.5kHzに、第2周波数f2は1.5kHzに設定され、エンジン1の回転数が2000rpmにおいて第1周波数f1は1kHzに、第2周波数f2は2kHzに設定され、エンジン1の回転数が3000rpmにおいて第1周波数f1は1.25kHzに、第2周波数f2は2.25kHzに設定され、エンジン1の回転数が4000rpmにおいて第1周波数f1は1.5kHzに、第2周波数f2は2.5kHzに設定され、エンジン1の回転数が5000rpmにおいて第1周波数f1は1.75kHzに、第2周波数f2は2.75kHzに設定されている。第1特定周波数帯域S1は、0.5KHz以上4kHz以下の領域に含まれるように設定してもよい。ECU10は、現在のエンジン1の回転数に対応した第1特定周波数帯域S1を、図12のマップから抽出して、第1バンドパスフィルタ101lに適用する。   The ECU 10 also changes the first specific frequency band S1 according to the rotation speed of the engine 1. Specifically, as shown in FIG. 12, the first specific frequency band S1 is set such that the higher the rotation speed of the engine 1, the higher the frequency side. In the example shown in FIG. 12, the first frequency f1 is set to 0.5 kHz and the second frequency f2 is set to 1.5 kHz when the rotation speed of the engine 1 is 1000 rpm, and the first frequency f1 is set to 1.5 kHz when the rotation speed of the engine 1 is 2000 rpm. 1 kHz, the second frequency f2 is set to 2 kHz, the first frequency f1 is set to 1.25 kHz, the second frequency f2 is set to 2.25 kHz when the rotation speed of the engine 1 is 3000 rpm, and the rotation speed of the engine 1 is set to 4000 rpm. , The first frequency f1 is set to 1.5 kHz, the second frequency f2 is set to 2.5 kHz, and when the rotation speed of the engine 1 is 5000 rpm, the first frequency f1 is set to 1.75 kHz and the second frequency f2 is set to 2.75 kHz. Is set. The first specific frequency band S1 may be set so as to be included in a range from 0.5 kHz to 4 kHz. The ECU 10 extracts the first specific frequency band S1 corresponding to the current rotational speed of the engine 1 from the map of FIG. 12 and applies the first specific frequency band S1 to the first bandpass filter 1011.

次に、ステップS3において、ECU10(第1着火時期推定部101o)は、抽出した第1特定周波数出力値の極小値を求める。第1特定周波数出力値の極小値には、最小値(以下、最小特定周波数出力値という)Cmin_ciも含まれる。具体的に、筒内圧センサSW6の出力値がバンドパスフィルタ123を通過すると、図9の上から2つ目に示すような波形92が得られる。この波形92は、筒内圧の波形に含まれる第1特定周波数帯域内の各周波数の波形が合成された波形である。そして、図9に白丸を付すように、この波形のうち値(圧力および電圧)が極小になる値が極小値である。ECU10は、ステップS3において、複数の極小値を抽出する。ECU10は、例えば、最大三つの極小値を抽出してもよい。   Next, in step S3, the ECU 10 (the first ignition timing estimating unit 101o) obtains the minimum value of the extracted first specific frequency output value. The minimum value of the first specific frequency output value also includes a minimum value (hereinafter, referred to as a minimum specific frequency output value) Cmin_ci. Specifically, when the output value of the in-cylinder pressure sensor SW6 passes through the band-pass filter 123, a waveform 92 as shown in the second from the top in FIG. 9 is obtained. This waveform 92 is a waveform obtained by synthesizing a waveform of each frequency in the first specific frequency band included in the waveform of the in-cylinder pressure. Then, as indicated by a white circle in FIG. 9, a value at which the values (pressure and voltage) become minimum in this waveform is a minimum value. The ECU 10 extracts a plurality of minimum values in step S3. The ECU 10 may extract, for example, up to three local minimum values.

次に、ステップS4において、ECU10(第1着火時期推定部101o)は、ステップS3において抽出した極小値それぞれのクランク角度を、CI着火時期候補θminとして求める。   Next, in step S4, the ECU 10 (first ignition timing estimating unit 101o) obtains the crank angle of each of the minimum values extracted in step S3 as the CI ignition timing candidate θmin.

具体的には、センサ信号記憶部1023には、50kHzでサンプリングされた筒内圧センサSW6の信号と関連づけてクランク角センサSW11の信号が記憶されており、ECU10(第1着火時期推定部101o)は、これらの信号に基づいて第1特定周波数出力値が極小となるときのクランク角度を求める。   Specifically, the signal of the crank angle sensor SW11 is stored in the sensor signal storage unit 1023 in association with the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 sampled at 50 kHz, and the ECU 10 (first ignition timing estimation unit 101o) Based on these signals, the crank angle at which the first specific frequency output value becomes minimum is obtained.

次に、ステップS5において、ECU10(第1着火時期推定部101o)は、CI燃焼開始時期の推定を行う。具体的に、ECU10は、ステップS3で算出された第1特定周波数出力値の極小値のなかから、最小の第1特定周波数出力値Cmin_ciを定める。そして、ECU10は、その最小特定周波数出力値Cmin_ciが、第1しきい値Cj1未満であるか否かを判定する。第1しきい値Cj1は、メモリ102のしきい値記憶部1024に記憶されている(図7B参照)。最小特定周波数出力値Cmin_ciが、第1しきい値Cj1未満であれば、ECU10は、当該最小特定周波数出力値Cmin_ciとなるときのクランク角度θminを、CI燃焼開始時期θciに定める。一方、最小特定周波数出力値Cmin_ciが、第1しきい値Cj1以上であれば、ECU10は、θciを推定することができなかったとする。   Next, in step S5, the ECU 10 (first ignition timing estimation unit 101o) estimates the CI combustion start timing. Specifically, the ECU 10 determines the minimum first specific frequency output value Cmin_ci from the minimum values of the first specific frequency output values calculated in step S3. Then, the ECU 10 determines whether or not the minimum specific frequency output value Cmin_ci is less than the first threshold value Cj1. The first threshold value Cj1 is stored in the threshold value storage unit 1024 of the memory 102 (see FIG. 7B). If the minimum specific frequency output value Cmin_ci is less than the first threshold value Cj1, the ECU 10 determines the crank angle θmin at which the minimum specific frequency output value Cmin_ci becomes the CI combustion start timing θci. On the other hand, if the minimum specific frequency output value Cmin_ci is equal to or greater than the first threshold value Cj1, it is assumed that the ECU 10 cannot estimate θci.

続くステップS6において、ECU10は、ステップS5においてθciの推定ができたか否かを判定し、ステップS6の判定がYESであると、プロセスはステップS7に進み、ECU10(第1着火時期推定部101o)は、ステップS5において定めたθciをθci1として、選択部101qに出力する。   In subsequent step S6, ECU 10 determines whether or not θci was successfully estimated in step S5. If the determination in step S6 is YES, the process proceeds to step S7, and ECU 10 (first ignition timing estimation unit 101o). Outputs the θci determined in step S5 to the selection unit 101q as θci1.

一方、ステップS6の判定がNOであると、プロセスはステップS7に進まずに終了する。第1着火時期推定部101oは、θci1を出力しない。   On the other hand, if the determination in step S6 is NO, the process ends without proceeding to step S7. The first ignition timing estimating unit 101o does not output θci1.

(質量燃焼割合の算出)
次に、ECU10の燃焼パラメータ算出部101tが行う、質量燃焼割合の算出手順について、図13のフローチャートを参照しながら説明する。先ず、ステップS31にて、ECU10は、センサ信号記憶部1023に記憶されている筒内圧センサSW6の信号を読み出す。
(Calculation of mass combustion ratio)
Next, a calculation procedure of the mass combustion ratio performed by the combustion parameter calculation unit 101t of the ECU 10 will be described with reference to a flowchart of FIG. First, in step S31, the ECU 10 reads the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 stored in the sensor signal storage unit 1023.

次に、ステップS32にて、ECU10は、ステップS31で読み込んだ筒内圧センサSW6の信号を、第2ローパスフィルタ101nに通す。第2ローパスフィルタ101nは、所定の周波数の信号を除去可能なフィルタである。第2ローパスフィルタ101nは、ノッキングが生じたときの筒内圧の波形の周波数であって予め設定された比較的高い周波数の信号を除去できるように構成されている。第2ローパスフィルタ101nは、筒内圧センサSW6の信号からノッキングの信号を除去する。第2ローパスフィルタ101nが出力した筒内圧センサSW6の信号は、角度同期処理部101rに送られる。   Next, in step S32, the ECU 10 passes the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 read in step S31 through the second low-pass filter 101n. The second low-pass filter 101n is a filter that can remove a signal of a predetermined frequency. The second low-pass filter 101n is configured to remove a signal of a relatively high frequency which is a frequency of a waveform of the in-cylinder pressure when knocking occurs and which is set in advance. The second low-pass filter 101n removes a knocking signal from the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6. The signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 output from the second low-pass filter 101n is sent to the angle synchronization processing unit 101r.

次に、ステップS33にて、ECU10(角度同期処理部101r)は、第2ローパスフィルタ101nから出力された筒内圧センサSW6の計測信号であって50kHzでサンプリングされた信号を、この信号と関連づけて記憶されているクランク角センサSW11の信号を用いて、所定クランク角度毎の信号に変換する。この構成例において、ECU10(角度同期処理部101r)は、ステップS33にて、筒内圧センサSW6の信号を3°CA毎の信号に変換する。この筒内圧センサSW6の信号は、圧力変換部101sに送られる。   Next, in step S33, the ECU 10 (the angle synchronization processing unit 101r) associates the signal sampled at 50 kHz, which is the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 output from the second low-pass filter 101n, with this signal. Using the stored signal of the crank angle sensor SW11, the signal is converted into a signal for each predetermined crank angle. In this configuration example, the ECU 10 (angle synchronization processing unit 101r) converts the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 into a signal for each 3 ° CA in step S33. The signal from the in-cylinder pressure sensor SW6 is sent to the pressure converter 101s.

次に、ステップS34にて、ECU10(圧力変換部101s)は、角度同期処理部101rから入力された筒内圧センサSW6の信号を、筒内圧の絶対圧に変換する。つまり、角度同期処理部101rから出力された信号はまだ電圧値であり、圧力変換部101sにおいてこの信号がはじめて筒内圧の絶対圧に変換される。   Next, in step S34, the ECU 10 (pressure conversion unit 101s) converts the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 input from the angle synchronization processing unit 101r into the absolute pressure of the in-cylinder pressure. That is, the signal output from the angle synchronization processing unit 101r is still a voltage value, and the pressure conversion unit 101s converts this signal into the absolute pressure of the in-cylinder pressure for the first time.

この構成例では、筒内圧の絶対圧Pcpsが、筒内圧センサSW6の電圧をVcpsとしてPcps=K×Vcps+OFFSETで算出できるようになっている。ECU10(圧力変換部101s)は、この式を用いて筒内圧センサSW6の出力値(電圧値)を絶対圧に変換する。   In this configuration example, the absolute pressure Pcps of the in-cylinder pressure can be calculated by Pcps = K × Vcps + OFFSET where the voltage of the in-cylinder pressure sensor SW6 is Vcps. The ECU 10 (pressure conversion unit 101s) converts the output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SW6 into an absolute pressure using this equation.

係数Kは、筒内圧センサSW6毎に予め決められている値であり、ECU10のメモリ102に記憶されている。一方、係数OFFSET(以下、適宜、この係数をオフセット量という)は予め設定されておらず、この構成例では、ECU10(圧力変換部101s)が、吸気圧センサSW5の値を用いて算出する。オフセット量OFFSETの算出手順については後述する。   The coefficient K is a value predetermined for each in-cylinder pressure sensor SW6, and is stored in the memory 102 of the ECU 10. On the other hand, the coefficient OFFSET (hereinafter, this coefficient is appropriately referred to as an offset amount) is not set in advance, and in this configuration example, the ECU 10 (the pressure conversion unit 101s) calculates using the value of the intake pressure sensor SW5. The procedure for calculating the offset amount OFFSET will be described later.

筒内圧の絶対圧に変換された筒内圧センサSW6の出力値は、燃焼パラメータ算出部101tに入力される。   The output value of the in-cylinder pressure sensor SW6 converted into the absolute pressure of the in-cylinder pressure is input to the combustion parameter calculation unit 101t.

次に、ステップS35にて、ECU10(燃焼パラメータ算出部101t)は、所定クランク角毎の熱発生率dQを、筒内圧センサSW6の出力値(絶対圧)Pを用いて算出すると共に、算出したdQを積算することにより、各クランク角における熱発生量Q(θ)を算出する。   Next, in step S35, the ECU 10 (combustion parameter calculation unit 101t) calculates and calculates the heat release rate dQ for each predetermined crank angle using the output value (absolute pressure) P of the in-cylinder pressure sensor SW6. The heat generation amount Q (θ) at each crank angle is calculated by integrating dQ.

次に、ステップS36において、ECU10(燃焼パラメータ算出部101t)は、ステップS35において算出した熱発生量Q(θ)において、最小値Qminと、それに対応するクランク角度Qmf0とを算出する。そして、続くステップS37において、ECU10(燃焼パラメータ算出部101t)は、ステップS36において算出した最小値Qminがゼロ[J]となるように、熱発生量Q(θ)を補正する。こうすることで、後述の、質量燃焼割合を算出する際に誤差が生じることを抑制する。   Next, in step S36, the ECU 10 (combustion parameter calculation unit 101t) calculates the minimum value Qmin and the corresponding crank angle Qmf0 in the heat release amount Q (θ) calculated in step S35. Then, in the subsequent step S37, the ECU 10 (combustion parameter calculation unit 101t) corrects the heat generation amount Q (θ) so that the minimum value Qmin calculated in step S36 becomes zero [J]. This suppresses the occurrence of an error when calculating the mass combustion ratio, which will be described later.

ステップS38において、ECU10(燃焼パラメータ算出部101t)は、熱発生量Q(θ)の最大熱発生量Qmaxを算出し、続くステップS39において、最大熱発生量Qmaxの10%となる熱発生量Q10、及び、最大熱発生量Qmaxの50%となる熱発生量Q50をそれぞれ算出する。   In step S38, the ECU 10 (combustion parameter calculation unit 101t) calculates the maximum heat generation amount Qmax of the heat generation amount Q (θ), and in the following step S39, the heat generation amount Q10 that is 10% of the maximum heat generation amount Qmax. , And a heat release amount Q50 that is 50% of the maximum heat release amount Qmax.

そして、ステップS310において、ECU10(燃焼パラメータ算出部101t)は、最大熱発生量Qmaxの10%熱発生量Q10となるクランク角をθmfb10に決定すると共に、最大熱発生量Qmaxの50%熱発生量Q50となるクランク角をθmfb50に決定する。   Then, in step S310, the ECU 10 (combustion parameter calculation unit 101t) determines the crank angle at which the 10% heat generation amount Q10 of the maximum heat generation amount Qmax becomes θmfb10, and the 50% heat generation amount of the maximum heat generation amount Qmax. The crank angle to be Q50 is determined to be θmfb50.

最後のステップS311において、ECU10(燃焼パラメータ算出部101t)は、θmfb10からθmfb50までのクランク角期間であるθmfb10−50期間を算出する。   In the last step S311, the ECU 10 (combustion parameter calculation unit 101t) calculates a θmfb10-50 period that is a crank angle period from θmfb10 to θmfb50.

このように、燃焼パラメータ算出部101tは、少なくとも、dQ/dθ、θmfb10−50期間、及び、θmfb10を算出する。   As described above, the combustion parameter calculating unit 101t calculates at least dQ / dθ, θmfb10-50 period, and θmfb10.

(オフセット量の算出)
次に、筒内圧センサSW6から出力された電圧を絶対圧に変換するために必要な、オフセット量OFFSETの算出手順について図14のフローを参照しながら説明する。
(Calculation of offset amount)
Next, a procedure for calculating the offset amount OFFSET required to convert the voltage output from the in-cylinder pressure sensor SW6 into an absolute pressure will be described with reference to the flow of FIG.

先ず、ステップS41で、圧力変換部101s(図7B参照)は吸気弁21が閉弁した時期である吸気閉弁時期IVCを読み込む。詳細には、変換処理の対象となる筒内圧センサSW6が設けられたシリンダ11の吸気閉弁時期IVC、かつ、変換処理の対象となる燃焼サイクルにおける吸気閉弁時期IVCを読み込む。   First, in step S41, the pressure conversion unit 101s (see FIG. 7B) reads the intake valve closing timing IVC, which is the timing when the intake valve 21 is closed. In detail, the intake valve closing timing IVC of the cylinder 11 provided with the in-cylinder pressure sensor SW6 to be converted and the intake valve closing timing IVC in the combustion cycle to be converted are read.

次に、ステップS42にて、圧力変換部101sは、吸気閉弁時期IVCよりも所定のクランク角度前の時期から吸気閉弁時期IVCまでの期間(所定の期間、以下、適宜、平均処理期間という)に吸気圧センサSW5で検出された複数の吸気圧を読み込むとともに、この平均処理期間に筒内圧センサSW6から出力された複数の電圧値をメモリ102から読み込む。平均処理期間は例えば12°CA(クランク角度)に設定されている。   Next, in step S42, the pressure conversion unit 101s performs a period from a timing that is a predetermined crank angle before the intake valve closing timing IVC to the intake valve closing timing IVC (a predetermined period, hereinafter referred to as an averaging process period as appropriate). ), A plurality of intake pressures detected by the intake pressure sensor SW5 are read, and a plurality of voltage values output from the in-cylinder pressure sensor SW6 during the averaging process are read from the memory 102. The average processing period is set to, for example, 12 ° CA (crank angle).

次に、ステップS43にて、圧力変換部101sは、ステップS42で読み込んだ複数の吸気圧の平均値Pim_aveつまり平均処理期間における吸気圧の平均値Pim_aveを算出する。   Next, in step S43, the pressure conversion unit 101s calculates the average value Pim_ave of the plurality of intake pressures read in step S42, that is, the average value Pim_ave of the intake pressures during the average processing period.

また、ステップS44にて、圧力変換部101sは、ステップS42で読み込んだ複数の筒内圧センサSW6の出力値(電圧値)の平均値Vcps_ave、つまり平均処理期間における筒内圧センサSW6の出力値(電圧値)の平均値Vcps_aveを算出する。   In step S44, the pressure conversion unit 101s determines the average value Vcps_ave of the output values (voltage values) of the plurality of in-cylinder pressure sensors SW6 read in step S42, that is, the output value (voltage) of the in-cylinder pressure sensor SW6 during the average processing period. ) Is calculated.

次に、ステップS45にて、圧力変換部101sは、ステップS44にて算出した筒内圧センサSW6の出力値(電圧値)の平均値Vcps_aveに、係数Kをかけた値をオフセット補正前筒内圧として算出する。つまり、ステップS45では、オフセット補正前筒内圧をPcps_ofとして、これを、Pcps_of=K×Vcps_aveにより算出する。   Next, in step S45, the pressure conversion unit 101s sets a value obtained by multiplying the average value Vcps_ave of the output value (voltage value) of the in-cylinder pressure sensor SW6 calculated in step S44 by a coefficient K as the in-cylinder pressure before offset correction. calculate. That is, in step S45, the cylinder pressure before the offset correction is set as Pcps_of, which is calculated by Pcps_of = K × Vcps_ave.

次に、ステップS46にて、圧力変換部101sは、ステップS43で算出した吸気圧の平均値Pim_aveからステップS45で算出したオフセット補正前筒内圧Pcps_ofを引いた値をオフセット量として算出する。つまり、オフセット量をOFFSETとして、これを、OFFSET=Pim_ave−Pcps0により算出する。   Next, in step S46, the pressure conversion unit 101s calculates, as the offset amount, a value obtained by subtracting the in-cylinder pressure before offset correction Pcps_of calculated in step S45 from the average value Pim_ave of the intake pressure calculated in step S43. That is, the offset amount is set as OFFSET, and this is calculated by OFFSET = Pim_ave-Pcps0.

(第1の手法における誤推定の抑制)
ところで、エンジン1の運転状態によっては、図9の熱発生率の波形94に一点鎖線で示すように、SPCCI燃焼におけるSI燃焼の熱発生率が高くなる場合がある。つまり、SPCCI燃焼における初期燃焼の進行速度が速くなり、熱発生率の波形94における立ち上がりの角度が急角度になる場合がある。この場合、図9の第1特定周波数帯域S1の出力値92に一点鎖線で示すように、実際のθciよりも進角した時期の第1特定周波数出力値が、第1しきい値Cj1よりも小さい、最小値Cminとなってしまう。第1着火時期推定部101oが前述した第1の手法によってθciを推定しようとしたときに、第1着火時期推定部101oは誤推定をしてしまう。
(Suppression of erroneous estimation in the first method)
By the way, depending on the operation state of the engine 1, the heat generation rate of the SI combustion in the SPCCI combustion may increase as shown by a dashed line in the heat generation rate waveform 94 of FIG. That is, the speed of the initial combustion in the SPCCI combustion increases, and the rising angle in the heat generation rate waveform 94 may become steep. In this case, as shown by a dashed line in the output value 92 of the first specific frequency band S1 in FIG. 9, the first specific frequency output value at a timing advanced from the actual θci is smaller than the first threshold value Cj1. It will be a small, minimum value Cmin. When the first ignition timing estimating unit 101o attempts to estimate θci by the first method described above, the first ignition timing estimating unit 101o makes an erroneous estimation.

第1着火時期推定部101oは、第1の推定手法における誤推定を抑制するよう構成されている。誤推定を抑制する手法には、「その1」から「その5」の五つの手法が存在している。第1着火時期推定部101oは、「その1」から「その5」のいずれかの手法、又は、複数の手法を組み合わせて、誤推定を抑制する。以下、第1の推定手法における誤推定を抑制する五つの手法について、順に説明をする。   The first ignition timing estimation unit 101o is configured to suppress erroneous estimation in the first estimation method. There are five methods of suppressing erroneous estimation, from “Part 1” to “Part 5”. The first ignition timing estimating unit 101o suppresses the erroneous estimation by using any one of the methods from “No. 1” to “No. 5” or a combination of a plurality of methods. Hereinafter, five methods for suppressing erroneous estimation in the first estimation method will be sequentially described.

(誤推定を抑制する手法(その1))
図15は、θciの推定に係る、ECU10の機能構成を示している。具体的に、第1着火時期推定部101oは、調整部101uを有している。調整部101uは、しきい値記憶部1024が記憶している第1しきい値Cj1の調整を行う。
(Method to suppress erroneous estimation (Part 1))
FIG. 15 shows a functional configuration of the ECU 10 related to the estimation of θci. Specifically, the first ignition timing estimating unit 101o includes an adjusting unit 101u. The adjustment unit 101u adjusts the first threshold value Cj1 stored in the threshold value storage unit 1024.

図16の上図は、第1しきい値Cj1の調整マップ161を例示している。第1しきい値Cj1の調整マップ161は、熱発生率dQ/dθと第1しきい値Cj1との関係を規定している。調整マップ161の縦軸は、第1しきい値Cj1の絶対値を示している。
調整マップ161の横軸は、点火から所定期間における熱発生率dQ/dθを示している。第1しきい値Cj1の調整マップ161は、しきい値記憶部1024に記憶されている。
The upper diagram of FIG. 16 illustrates an adjustment map 161 of the first threshold value Cj1. The adjustment map 161 of the first threshold value Cj1 defines the relationship between the heat release rate dQ / dθ and the first threshold value Cj1. The vertical axis of the adjustment map 161 indicates the absolute value of the first threshold value Cj1.
The horizontal axis of the adjustment map 161 indicates the heat release rate dQ / dθ during a predetermined period from ignition. The adjustment map 161 of the first threshold value Cj1 is stored in the threshold value storage unit 1024.

燃焼パラメータ算出部101tは、算出した熱発生率dQ/dθの値を、調整部101uに出力する。調整部101uは、点火プラグ25の点火後、所定期間における熱発生率dQ/dθの値と、第1しきい値Cj1の調整マップ161とに基づいて、第1しきい値Cj1を設定する。具体的に調整部101uは、所定期間における熱発生率dQ/dθが高いと、第1しきい値Cj1の絶対値を大きくし、所定期間における熱発生率dQ/dθが低いと、第1しきい値Cj1の絶対値を小さくする。   The combustion parameter calculation unit 101t outputs the calculated value of the heat release rate dQ / dθ to the adjustment unit 101u. The adjusting unit 101u sets the first threshold value Cj1 based on the value of the heat release rate dQ / dθ during a predetermined period after the ignition of the spark plug 25 and the adjustment map 161 of the first threshold value Cj1. Specifically, the adjusting unit 101u increases the absolute value of the first threshold value Cj1 when the heat release rate dQ / dθ in the predetermined period is high, and increases the first value when the heat release rate dQ / dθ in the predetermined period is low. The absolute value of the threshold value Cj1 is reduced.

SI燃焼の熱発生率の立ち上がり角度が急角度になると、図9の熱発生率の波形94に一点鎖線で示すように、点火プラグ25の点火後、所定期間における熱発生率dQ/dθが高くなる。第1しきい値Cj1の絶対値を大きくすると、第1しきい値Cj1は、図9の波形92に破線の矢印で示すように、紙面の下方に下がる。実際のCI燃焼開始時期θciよりも進角した時期の第1特定周波数出力値の最小値Cminが、第1しきい値Cj1を下回ることを抑制することができる。   When the rising angle of the heat release rate of the SI combustion becomes steep, the heat release rate dQ / dθ in the predetermined period after the ignition of the spark plug 25 becomes high as shown by the dashed line in the heat release rate waveform 94 of FIG. Become. When the absolute value of the first threshold value Cj1 is increased, the first threshold value Cj1 falls below the plane of the paper, as indicated by the dashed arrow in the waveform 92 of FIG. It is possible to prevent the minimum value Cmin of the first specific frequency output value at a timing advanced from the actual CI combustion start timing θci from falling below the first threshold value Cj1.

つまり、図9に一点鎖線で示す例においては、調整部101uが第1しきい値Cj1の調整を行うことにより、第1着火時期推定部101oは、図11のフローのステップS5において、第1特定周波数出力値の最小値Cminが、補正された第1しきい値Cj1未満であると判定することが抑制される。第1着火時期推定部101oが、実際のCI燃焼開始時期θciよりも進角している第1特定周波数出力値の最小値Cminに基づいて、CI燃焼開始時期θciを誤推定してしまうことが、抑制される。   That is, in the example shown by the dashed line in FIG. 9, the adjustment unit 101u adjusts the first threshold value Cj1, so that the first ignition timing estimation unit 101o determines the first ignition timing in step S5 of the flow of FIG. The determination that the minimum value Cmin of the specific frequency output value is less than the corrected first threshold value Cj1 is suppressed. The first ignition timing estimating unit 101o may erroneously estimate the CI combustion start timing θci based on the minimum value Cmin of the first specific frequency output value advanced from the actual CI combustion start timing θci. Is suppressed.

尚、この場合、実際のθciに相当する第1特定周波数出力値の極小値Cmin_ciも、第1しきい値Cj1を下回らなくなる結果、第1着火時期推定部101oは、θci1を推定することができなくなることがある。しかしながら、前述したように、ここに開示する構成例において、ECU10は、第1の手法と第2の手法との二種類の手法それぞれによってθciを推定する。第1着火時期推定部101oが第1の手法によってθci1を推定することができなくても、第2着火時期推定部101pが第2の手法によってθci2を推定することができる。   In this case, the minimum value Cmin_ci of the first specific frequency output value corresponding to the actual θci also does not fall below the first threshold value Cj1, so that the first ignition timing estimation unit 101o can estimate θci1. May disappear. However, as described above, in the configuration example disclosed herein, the ECU 10 estimates θci by each of the two methods, the first method and the second method. Even if the first ignition timing estimating unit 101o cannot estimate θci1 by the first method, the second ignition timing estimating unit 101p can estimate θci2 by the second method.

(誤推定を抑制する手法(その2))
ECU10の機能構成は、図15と同じである。調整部101uは、しきい値記憶部1024が記憶している第1しきい値Cj1の調整を行う。
(Method of suppressing erroneous estimation (part 2))
The functional configuration of the ECU 10 is the same as that of FIG. The adjustment unit 101u adjusts the first threshold value Cj1 stored in the threshold value storage unit 1024.

図16の下図は、第1しきい値Cj1の調整マップ162を例示している。第1しきい値Cj1の調整マップ162は、θmfb10−50期間と第1しきい値Cj1との関係を規定している。調整マップ162の縦軸は、第1しきい値Cj1の絶対値を示している。第1しきい値Cj1の調整マップ162は、しきい値記憶部1024に記憶されている。   The lower diagram of FIG. 16 illustrates the adjustment map 162 of the first threshold value Cj1. The adjustment map 162 for the first threshold value Cj1 defines the relationship between the θmfb10-50 period and the first threshold value Cj1. The vertical axis of the adjustment map 162 indicates the absolute value of the first threshold value Cj1. The adjustment map 162 of the first threshold value Cj1 is stored in the threshold value storage unit 1024.

調整部101uは、燃焼パラメータ算出部101tが算出をしたθmfb10−50期間の値と、第1しきい値Cj1の調整マップ162とに基づいて、第1しきい値Cj1を設定する。具体的に、調整部101uは、θmfb10−50期間が短いと、第1しきい値Cj1の絶対値を大きくし、θmfb10−50期間が長いと、第1しきい値Cj1の絶対値を小さくする。   The adjusting unit 101u sets the first threshold value Cj1 based on the value of the θmfb10-50 period calculated by the combustion parameter calculating unit 101t and the adjustment map 162 of the first threshold value Cj1. Specifically, the adjustment unit 101u increases the absolute value of the first threshold value Cj1 when the θmfb10-50 period is short, and decreases the absolute value of the first threshold value Cj1 when the θmfb10-50 period is long. .

図9の熱発生量の波形93からわかるように、SI燃焼の熱発生率の立ち上がり角度が急角度になると、θmfb10−50期間は短くなる。第1しきい値Cj1の絶対値を大きくすると、「その1」の手法と同様に、実際のCI燃焼開始時期θciよりも進角した時期の第1特定周波数出力値の最小値Cminが、第1しきい値Cj1を下回ることを抑制することができる。つまり、第1着火時期推定部101oは、実際のCI燃焼開始時期θciよりも進角している第1特定周波数出力値の最小値Cminに基づいて、CI燃焼開始時期θciを誤推定してしまうことが抑制される。   As can be seen from the heat generation amount waveform 93 in FIG. 9, when the rising angle of the heat generation rate of SI combustion becomes steep, the θmfb10-50 period becomes short. When the absolute value of the first threshold value Cj1 is increased, the minimum value Cmin of the first specific frequency output value at a timing advanced from the actual CI combustion start timing θci becomes the same as the method of “Part 1”. It can be suppressed that the value falls below one threshold value Cj1. That is, the first ignition timing estimation unit 101o erroneously estimates the CI combustion start timing θci based on the minimum value Cmin of the first specific frequency output value advanced from the actual CI combustion start timing θci. Is suppressed.

(誤推定を抑制する手法(その3))
ECU10の機能構成は、図15と同じである。調整部101uは、しきい値記憶部1024が記憶している第1しきい値Cj1の調整を行う。
(Method of suppressing erroneous estimation (part 3))
The functional configuration of the ECU 10 is the same as that of FIG. The adjustment unit 101u adjusts the first threshold value Cj1 stored in the threshold value storage unit 1024.

図17は、第1しきい値Cj1の調整マップ171を例示している。第1しきい値Cj1の調整マップ171は、θmfb10−50期間と、θmfb10と、第1しきい値Cj1の絶対値との関係を規定している。調整マップ171の縦軸は、θmfb10であって、上に行くほどθmfb10が遅角であり、下に行くほどθmfb10が進角である。調整マップ171の横軸は、θmfb10−50期間であって、右に行くほど期間が長く、左に行くほど期間が短い。調整マップ171は、θmfb10−50期間と、θmfb10とに応じて、第1しきい値Cj1を、大、中、小の三つに定めている。尚、図示は省略するが、調整マップ171は、第1しきい値Cj1の値を、より細かく設定してもよい。第1しきい値Cj1の調整マップ171も、しきい値記憶部1024に記憶されている。   FIG. 17 illustrates an adjustment map 171 of the first threshold value Cj1. The adjustment map 171 of the first threshold value Cj1 defines the relationship between the θmfb10-50 period, θmfb10, and the absolute value of the first threshold value Cj1. The vertical axis of the adjustment map 171 is θmfb10, where θmfb10 is a retard angle as going upward and θmfb10 is an advanced angle as going downward. The horizontal axis of the adjustment map 171 is the θmfb10-50 period, where the period is longer as going to the right and shorter as going to the left. The adjustment map 171 sets the first threshold value Cj1 to three, large, medium, and small, in accordance with θmfb10-50 period and θmfb10. Although not shown, the adjustment map 171 may set the value of the first threshold value Cj1 more finely. The adjustment map 171 for the first threshold value Cj1 is also stored in the threshold value storage unit 1024.

調整部101uは、燃焼パラメータ算出部101tが算出をしたθmfb10−50期間の値と、θmfb10と、第1しきい値Cj1の調整マップ171とに基づいて、第1しきい値Cj1を設定する。具体的にθmfb10−50期間が短くかつ、θmfb10が進角側であると、第1しきい値Cj1の絶対値を大きくし、θmfb10−50期間が長くかつ、θmfb10が遅角側であると、第1しきい値Cj1の絶対値を小さくし、それらの中間においては、第1しきい値Cj1の絶対値を中にする。   The adjustment unit 101u sets the first threshold value Cj1 based on the value of the θmfb10-50 period calculated by the combustion parameter calculation unit 101t, θmfb10, and the adjustment map 171 of the first threshold value Cj1. Specifically, if the θmfb10-50 period is short and θmfb10 is on the advance side, the absolute value of the first threshold value Cj1 is increased, and if the θmfb10-50 period is long and θmfb10 is on the retard side, The absolute value of the first threshold value Cj1 is reduced, and the intermediate value between the absolute values of the first threshold value Cj1 is set to be medium.

SI燃焼の熱発生率の立ち上がり角度が急角度になると、θmfb10−50期間は短くなると共に、θmfb10が進角側になる。第1しきい値Cj1の絶対値を大きくすることによって、実際のCI燃焼開始時期θciよりも進角した時期の第1特定周波数出力値の最小値Cminが、第1しきい値Cj1を下回ることを抑制することができる。第1着火時期推定部101oは、実際のCI燃焼開始時期θciよりも進角している第1特定周波数出力値の最小値Cminに基づいて、CI燃焼開始時期θciを誤推定してしまうことが抑制される。「その3」においては、θmfb10−50期間と、θmfb10との両方を考慮しているため、SPCCI燃焼におけるSI燃焼の燃焼速度をより的確に把握することでき、第1しきい値Cj1をより適切に設定することができる。その結果、第1着火時期推定部101oは、誤推定を抑制することができると共に、第1特定周波数出力値の最小値Cmin_ciに基づいて、CI燃焼開始時期θciを精度良く推定することができる。   When the rising angle of the heat release rate of the SI combustion becomes steep, the θmfb10-50 period is shortened and θmfb10 is advanced. By increasing the absolute value of the first threshold value Cj1, the minimum value Cmin of the first specific frequency output value at a timing advanced from the actual CI combustion start timing θci falls below the first threshold value Cj1. Can be suppressed. The first ignition timing estimating unit 101o may erroneously estimate the CI combustion start timing θci based on the minimum value Cmin of the first specific frequency output value advanced from the actual CI combustion start timing θci. Be suppressed. In “part 3”, since both the θmfb10-50 period and θmfb10 are considered, the combustion speed of SI combustion in SPCCI combustion can be grasped more accurately, and the first threshold value Cj1 is more appropriately set. Can be set to As a result, the first ignition timing estimating unit 101o can suppress erroneous estimation, and can accurately estimate the CI combustion start timing θci based on the minimum value Cmin_ci of the first specific frequency output value.

ここで、第1しきい値Cj1の調整マップ171は、θmfb10−50期間が所定よりも長くかつ、θmfb10が所定よりも遅角側であると、第1しきい値Cj1の絶対値を大きくするよう構成されている(調整マップ171の右上の領域)。θmfb10−50期間が所定よりも長くかつ、θmfb10が所定よりも遅角側であると、そもそもSPCCI燃焼におけるCI燃焼は発生しない。そこで、第1しきい値Cj1の絶対値を大きくすることにより、第1着火時期推定部101oがθciを誤推定してしまうことを抑制することができる。   Here, the adjustment map 171 for the first threshold value Cj1 increases the absolute value of the first threshold value Cj1 when the θmfb10-50 period is longer than a predetermined period and θmfb10 is on the retard side than a predetermined period. (The upper right area of the adjustment map 171). If the θmfb10-50 period is longer than the predetermined period and θmfb10 is on the more retarded side than the predetermined period, CI combustion in the SPCCI combustion does not occur in the first place. Therefore, by increasing the absolute value of the first threshold value Cj1, it is possible to prevent the first ignition timing estimation unit 101o from erroneously estimating θci.

(誤推定を抑制する手法(その4))
「その1」〜「その3」の手法は、第1しきい値Cj1を調整することにより、誤推定を抑制している。「その4」の手法は、第1しきい値Cj1の調整を行わずに、第1しきい値Cj1を超える第1特定周波数出力値の極小値が複数、存在しているときには、それらの極小値に対応するθminのうちから、予め定めたルールに従って、正しいCI燃焼開始時期θciを選択する。
(Method of suppressing erroneous estimation (part 4))
In the methods of “Part 1” to “Part 3”, erroneous estimation is suppressed by adjusting the first threshold value Cj1. The method of “Part 4” does not perform adjustment of the first threshold value Cj1, and when there are a plurality of minimum values of the first specific frequency output value exceeding the first threshold value Cj1, the minimum values thereof are used. The correct CI combustion start timing θci is selected from θmin corresponding to the value according to a predetermined rule.

具体的に、ECU10(第1着火時期推定部101o)は、図11のフローのステップS3及びステップS4において複数の極小値を抽出した後、ステップS5において、抽出した複数の極小値の内、第1しきい値Cj1未満の極小値を特定する。そして、ECU10(第1着火時期推定部101o)は、第1しきい値Cj1未満の極小値が一つだけであるときには、極小値に対応するクランク角θminを、CI燃焼開始時期θciに決定する。   Specifically, the ECU 10 (the first ignition timing estimating unit 101o) extracts a plurality of local minimum values in steps S3 and S4 of the flow of FIG. 11, and then in step S5, among the extracted local minimum values, A local minimum value smaller than one threshold value Cj1 is specified. When there is only one minimum value less than the first threshold value Cj1, the ECU 10 (first ignition timing estimation unit 101o) determines the crank angle θmin corresponding to the minimum value as the CI combustion start timing θci. .

一方、第1しきい値Cj1未満の極小値が複数であるときには、ECU10(第1着火時期推定部101o)は、最も遅角側のタイミングθminを、CI燃焼開始時期θciに決定する。前述の通り、θciの誤推定は、SI燃焼時の熱発生率が高くなることに起因しているため、第1着火時期推定部101oは、θciを、実際のθciよりも進角側に誤推定してしまう。そこで、複数の候補のうちの最も遅角側のタイミングを、CI燃焼開始時期θciに決定する。図9の例において、第1着火時期推定部101oは、第1特定周波数出力値の極小値Cminと、Cmin_ciとのうち、Cmin_ciを選択する。第1着火時期推定部101oは、誤推定を抑制することができる。   On the other hand, when there are a plurality of minimum values less than the first threshold value Cj1, the ECU 10 (first ignition timing estimating unit 101o) determines the most retarded timing θmin as the CI combustion start timing θci. As described above, since the erroneous estimation of θci is caused by an increase in the heat release rate during SI combustion, the first ignition timing estimating unit 101o erroneously estimates θci to a more advanced angle than the actual θci. Estimate. Therefore, the most retarded timing of the plurality of candidates is determined as the CI combustion start timing θci. In the example of FIG. 9, the first ignition timing estimating unit 101o selects Cmin_ci from the minimum value Cmin of the first specific frequency output value and Cmin_ci. The first ignition timing estimating unit 101o can suppress erroneous estimation.

(誤推定を抑制する手法(その5))
図18は、「その5」の手法に係る、ECU10の機能ブロックを例示している。前述したように、ECU10の第1着火時期推定部101oは、筒内圧センサSW6が計測をした筒内圧の波形1801に含まれる第1特定周波数帯域S1の成分の値(つまり、第1特定周波数出力値1802)に基づいて、複数の第1特定周波数出力値の極小値と、それらの極小値に対応するクランク角θminを抽出する(図11のフローのステップS3及びステップS4、並びに、波形1802の白丸参照)。
(Method for suppressing erroneous estimation (part 5))
FIG. 18 illustrates functional blocks of the ECU 10 according to the “part 5” method. As described above, the first ignition timing estimating unit 101o of the ECU 10 determines the value of the component of the first specific frequency band S1 included in the in-cylinder pressure waveform 1801 measured by the in-cylinder pressure sensor SW6 (that is, the first specific frequency output). Based on the value 1802), the minimum values of the plurality of first specific frequency output values and the crank angles θmin corresponding to those minimum values are extracted (steps S3 and S4 in the flow of FIG. 11 and the waveform 1802). See white circle).

第1着火時期推定部101oはまた、各センサSW1〜SW17の計測信号から得られるエンジン1の運転状態に基づいて、CI燃焼開始時期θci_preを予測する。具体的に、第1着火時期推定部101oは、図13のフローに従って算出したθmfb10及びθmfb50と、熱発生率dQ/dθが最大となるクランク角度及びdQ/dθの最大値と、筒内状態量とに基づき、モデルを用いてCI燃焼開始時期を予測する。また、第1着火時期推定部101oは、エンジン1の回転数neと充填効率ceと、予め設定した補正マップとに基づいて、予測したCI燃焼開始時期を補正し、予測CI燃焼開始時期θci_preを決定する(波形1802の一点鎖線を参照)。   The first ignition timing estimating unit 101o also predicts the CI combustion start timing θci_pre based on the operating state of the engine 1 obtained from the measurement signals of the sensors SW1 to SW17. Specifically, the first ignition timing estimating unit 101o calculates θmfb10 and θmfb50 calculated according to the flow of FIG. 13, the crank angle at which the heat release rate dQ / dθ is maximum, the maximum value of dQ / dθ, and the in-cylinder state quantity. Based on the above, a CI combustion start timing is predicted using a model. Further, the first ignition timing estimating unit 101o corrects the predicted CI combustion start timing based on the rotation speed ne and the charging efficiency ce of the engine 1 and a preset correction map, and calculates the predicted CI combustion start timing θci_pre. Determine (see dashed line in waveform 1802).

第1着火時期推定部101oは、複数の極小値それぞれに対応するクランク角θminと、予測CI燃焼開始時期θci_preとを比較し、予測CI燃焼開始時期θci_preよりも遅角側でかつ、予測CI燃焼開始時期θci_preに最も近い極小値のクランク角θminを、CI燃焼開始時期θciに決定する。波形1802の例においては、最遅角の極小値のクランク角θminが、θciとなる。   The first ignition timing estimating unit 101o compares the crank angle θmin corresponding to each of the plurality of local minimum values with the predicted CI combustion start timing θci_pre, and is on the more retarded side than the predicted CI combustion start timing θci_pre and performs the predicted CI combustion. The minimum crank angle θmin closest to the start timing θci_pre is determined as the CI combustion start timing θci. In the example of the waveform 1802, the crank angle θmin of the minimum value of the most retarded angle is θci.

前述したように、第1着火時期推定部101oは、θciを、実際のθciよりも進角側に誤推定してしまう。複数の候補のなかから、前記のルールに従ってCI燃焼開始時期θciを決定することにより、第1着火時期推定部101oは、誤推定を抑制することができる。   As described above, the first ignition timing estimating unit 101o erroneously estimates θci to be more advanced than the actual θci. By determining the CI combustion start timing θci from the plurality of candidates according to the above rule, the first ignition timing estimating unit 101o can suppress erroneous estimation.

(θciを推定する第2の手法)
本願発明者らは、SPCCI燃焼のCI燃焼時に生じる圧力波の周波数が、SI燃焼のノッキング発生時に生じる圧力波(定在波)の周波数に近いことを見出した。当該圧力波が発生したことを検出すれば、SPCCI燃焼のCI燃焼が開始したタイミングを推定することができる。θciを推定する第2の手法は、CI燃焼時に生じる圧力波の発生を検出することにより、CI燃焼開始時期θciを推定する。
(Second method for estimating θci)
The present inventors have found that the frequency of a pressure wave generated during CI combustion in SPCCI combustion is close to the frequency of a pressure wave (standing wave) generated when knocking occurs in SI combustion. If the occurrence of the pressure wave is detected, the timing at which the CI combustion of the SPCCI combustion starts can be estimated. The second method for estimating θci estimates CI combustion start timing θci by detecting the occurrence of pressure waves generated during CI combustion.

SPCCI燃焼のCI燃焼時に生じる圧力波の周波数は、図8に一点鎖線で示すように、第1特定周波数帯域S1よりも周波数が高い、第2特定周波数帯域S2に相当する。第2特定周波数帯域S2は、第3周波数f3以上かつ第4周波数f4以下の周波数帯である。第3周波数及び前記第4周波数は、5.5kHz以上かつ8.0kHz以下の範囲に設定される。   The frequency of the pressure wave generated at the time of the CI combustion of the SPCCI combustion corresponds to a second specific frequency band S2 having a higher frequency than the first specific frequency band S1, as indicated by a dashed line in FIG. The second specific frequency band S2 is a frequency band equal to or higher than the third frequency f3 and equal to or lower than the fourth frequency f4. The third frequency and the fourth frequency are set in a range from 5.5 kHz to 8.0 kHz.

第2着火時期推定部101pは、第2の手法によってθciを推定する。第2の手法は、具体的には、筒内圧センサSW6の計測値を、第2特定周波数帯域S2が通過帯域に設定された第2バンドパスフィルタ101mを通過させると共に、第2バンドパスフィルタ101mの出力値である第2特定周波数出力値が、第2しきい値Cj2を最初に超えるクランク角を、CI燃焼開始時期θciと推定する。   The second ignition timing estimating unit 101p estimates θci by the second technique. Specifically, the second method is to pass the measured value of the in-cylinder pressure sensor SW6 through a second band-pass filter 101m whose second specific frequency band S2 is set as a pass band, The crank angle at which the second specific frequency output value exceeding the second threshold value Cj2 first exceeds the second threshold value Cj2 is estimated as the CI combustion start timing θci.

ここで、図19は、エンジン1の回転数が比較的高いときの、筒内圧の波形1901と、筒内圧センサSW6の信号を第2バンドパスフィルタ101mに通した第2特定周波数出力値の絶対値の波形1902とを例示している。同図における破線は、第2しきい値Cj2を示している。第2特定周波数出力値の絶対値は、CI燃焼が開始するタイミングθciにおいて、第2しきい値Cj2を超えている。   Here, FIG. 19 shows the absolute value of the waveform 1901 of the in-cylinder pressure and the absolute value of the second specific frequency output value obtained by passing the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 through the second band-pass filter 101m when the rotation speed of the engine 1 is relatively high. A value waveform 1902 is illustrated. The dashed line in the figure indicates the second threshold value Cj2. The absolute value of the second specific frequency output value exceeds the second threshold value Cj2 at the timing θci at which CI combustion starts.

しかしながら、当該θciよりも進角側において、第2特定周波数出力値の絶対値が、第2しきい値Cj2を超えている。第2着火時期推定部101pは、当該タイミングがθciであると誤推定をしてしまう。このような誤推定は、図20に示すように、エンジン1の回転数が高くなると、筒内圧のスペクトルが、第2特定周波数帯域S2において高くなってしまうために起こる。図20は、エンジン1の回転数が、1000、2000,4000、及び6000rpmのそれぞれにおいて、燃焼室17内で同一の熱発生量を発生させたときの、筒内圧のスペクトルをシミュレーションした結果を示している。これによると、エンジン1の回転数が高くなると、クランク角の進行に対する時間の進行が短くなるため、スペクトルが、高周波数の方に引き延ばされたようになる。その結果、エンジン1の回転数が高くなると、筒内圧のスペクトルが、第2特定周波数帯域S2において高くなってしまう。   However, on the advanced side of θci, the absolute value of the second specific frequency output value exceeds the second threshold value Cj2. The second ignition timing estimation unit 101p erroneously estimates that the timing is θci. Such an erroneous estimation occurs because the spectrum of the in-cylinder pressure increases in the second specific frequency band S2 when the rotation speed of the engine 1 increases, as shown in FIG. FIG. 20 shows the result of simulating the in-cylinder pressure spectrum when the same amount of heat is generated in the combustion chamber 17 when the rotation speed of the engine 1 is 1000, 2000, 4000, and 6000 rpm, respectively. ing. According to this, when the number of revolutions of the engine 1 increases, the progress of the time with respect to the progress of the crank angle decreases, so that the spectrum is extended toward higher frequencies. As a result, when the rotational speed of the engine 1 increases, the spectrum of the in-cylinder pressure increases in the second specific frequency band S2.

そこで、第2着火時期推定部101pは、第2の推定手法における誤推定を抑制するよう構成されている。具体的には、図15に示すように、第2着火時期推定部101pは、調整部101vを有している。調整部101vは、しきい値記憶部1024が記憶している第2しきい値Cj2を、エンジン1の運転状態に応じて変更する。   Therefore, the second ignition timing estimation unit 101p is configured to suppress erroneous estimation in the second estimation method. Specifically, as shown in FIG. 15, the second ignition timing estimating unit 101p has an adjusting unit 101v. The adjustment unit 101v changes the second threshold value Cj2 stored in the threshold value storage unit 1024 according to the operating state of the engine 1.

図21は、第2しきい値Cj2の調整マップ211を例示している。第2しきい値Cj2の調整マップ211は、エンジン1の回転数と第2しきい値Cj2との関係を規定している。調整マップ211の縦軸は、第2しきい値Cj2の絶対値を示している。第2しきい値Cj2の調整マップ211は、しきい値記憶部1024に記憶されている。   FIG. 21 illustrates an adjustment map 211 of the second threshold value Cj2. The adjustment map 211 of the second threshold value Cj2 defines the relationship between the rotation speed of the engine 1 and the second threshold value Cj2. The vertical axis of the adjustment map 211 indicates the absolute value of the second threshold value Cj2. The adjustment map 211 of the second threshold value Cj2 is stored in the threshold value storage unit 1024.

調整部101vは、エンジン1の回転数と、第2しきい値Cj2の調整マップ211とに基づいて、第2しきい値Cj2を設定する。具体的に、エンジン1の回転数が所定の回転数N3未満のとき、調整部101vは、第2しきい値Cj2の絶対値を所定の値で一定にする。   The adjusting unit 101v sets the second threshold value Cj2 based on the rotation speed of the engine 1 and the adjustment map 211 of the second threshold value Cj2. Specifically, when the rotation speed of the engine 1 is less than the predetermined rotation speed N3, the adjustment unit 101v keeps the absolute value of the second threshold value Cj2 constant at a predetermined value.

調整部101vは、エンジン1の回転数が所定の回転数N3以上のときには、エンジン1の回転数が高くなるほど、第2しきい値Cj2の絶対値を大きくする。こうすることで、エンジン1の回転数が高くなるほど、図19において第2しきい値Cj2が紙面の上方へと移動するため、第2特定周波数出力値の絶対値が、第2しきい値Cj2を超えにくくなり、第2着火時期推定部101pは、誤推定を抑制することができる。   When the rotation speed of the engine 1 is equal to or higher than the predetermined rotation speed N3, the adjustment unit 101v increases the absolute value of the second threshold value Cj2 as the rotation speed of the engine 1 increases. By doing so, as the rotation speed of the engine 1 increases, the second threshold value Cj2 in FIG. 19 moves upward in the drawing, so that the absolute value of the second specific frequency output value becomes equal to the second threshold value Cj2. , And the second ignition timing estimation unit 101p can suppress erroneous estimation.

ここで、調整マップ211における所定の回転数N3は、SI燃焼を行う高回転領域A5の下限回転数N2よりも低くかつ、回転数N1よりも高い。   Here, the predetermined rotation speed N3 in the adjustment map 211 is lower than the lower limit rotation speed N2 of the high rotation region A5 where SI combustion is performed, and higher than the rotation speed N1.

尚、調整マップ211は、エンジン1の負荷の高低に関わらず同じである。調整部101vは、エンジン1の回転数が同じであるときには、第2しきい値Cj2の絶対値を、エンジン1の負荷の高低に対して同じにする。   The adjustment map 211 is the same regardless of the level of the load of the engine 1. When the rotation speed of the engine 1 is the same, the adjustment unit 101v sets the absolute value of the second threshold value Cj2 to be the same with respect to the level of the load of the engine 1.

図22は、ECU10が、第2の手法によりθciを推定する手順を例示するフローチャートである。ステップS21にて、ECU10は、センサ信号記憶部1023に記憶されている筒内圧センサSW6の信号を読み出す。   FIG. 22 is a flowchart illustrating a procedure in which the ECU 10 estimates θci by the second technique. In step S21, the ECU 10 reads the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 stored in the sensor signal storage unit 1023.

次に、ステップS22にて、ECU10は、ステップS21において読み出した筒内圧センサSW6の信号を第2バンドパスフィルタ101mに通す。第2バンドパスフィルタ101mは、第2特定周波数帯域S2の信号のみを通過させる。これにより、ステップS22では、筒内圧センサSW6の計測信号から第2特定周波数出力値が抽出される。第2バンドパスフィルタ101mが出力した第2特定周波数出力値は、第2着火時期推定部101pに送られる。   Next, in step S22, the ECU 10 passes the signal of the in-cylinder pressure sensor SW6 read in step S21 through the second band-pass filter 101m. The second bandpass filter 101m passes only the signal of the second specific frequency band S2. Thereby, in step S22, the second specific frequency output value is extracted from the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor SW6. The second specific frequency output value output by the second bandpass filter 101m is sent to the second ignition timing estimating unit 101p.

次に、ステップS23において、ECU10は、第2しきい値Cj2を、エンジン1の回転数に応じて変更する。図21に示すように、ECU10は、エンジン1の回転数が所定回転数N3未満のときには、第2しきい値Cj2の絶対値を所定の値に設定し、所定回転数N3を超えるとエンジン1の回転数が高いほど第2しきい値Cj2の絶対値を大きくなるように設定する。   Next, in step S23, the ECU 10 changes the second threshold value Cj2 according to the rotation speed of the engine 1. As shown in FIG. 21, the ECU 10 sets the absolute value of the second threshold value Cj2 to a predetermined value when the rotation speed of the engine 1 is less than the predetermined rotation speed N3, and when the rotation speed exceeds the predetermined rotation speed N3, the engine 1 Is set so that the absolute value of the second threshold value Cj2 becomes larger as the rotation speed becomes higher.

次に、ステップS24において、ECU10(第2着火時期推定部101p)は、抽出した第2特定周波数出力値が、設定した第2しきい値Cj2以上であるか否かを判定する。ステップS24の判定がYESであると、プロセスはステップS25に進み、ECU10(第2着火時期推定部101p)は、第2特定周波数出力値が最初に第2しきい値Cj2以上となる時期を、CI燃焼開始時期θci2に決定し、θci2を選択部101qに出力する。   Next, in step S24, the ECU 10 (the second ignition timing estimation unit 101p) determines whether or not the extracted second specific frequency output value is equal to or greater than the set second threshold value Cj2. If the determination in step S24 is YES, the process proceeds to step S25, in which the ECU 10 (second ignition timing estimating unit 101p) determines the time when the second specific frequency output value first becomes equal to or more than the second threshold value Cj2. The CI combustion start timing θci2 is determined, and θci2 is output to the selection unit 101q.

一方、ステップS24の判定がNOであると、プロセスはステップS25に進まずに終了する。第2着火時期推定部101pは、θci2を推定できなかったとする。   On the other hand, if the determination in step S24 is NO, the process ends without proceeding to step S25. It is assumed that the second ignition timing estimating unit 101p cannot estimate θci2.

尚、第2の推定手法は、SPCCI燃焼においてCI燃焼開始時期θciを推定することだけでなく、SI燃焼におけるノッキングの発生を検知することにも利用することができる。   The second estimation method can be used not only for estimating the CI combustion start timing θci in SPCCI combustion but also for detecting occurrence of knocking in SI combustion.

(選択部の構成)
前述の通り、第1着火時期推定部101oが推定したθci1、及び、第2着火時期推定部101pが推定したθci2はそれぞれ、選択部101qに入力される。選択部101qは、以下の条件に従って、θciを選択する。
1)θci1及びθci2のいずれか一方のみが推定されたときには、当該CI燃焼開始時期をθciに選択する。
2)θci1及びθci2の両方が推定されたときには、進角側のCI燃焼開始時期をθciに選択する。
(Configuration of the selection unit)
As described above, θci1 estimated by the first ignition timing estimation unit 101o and θci2 estimated by the second ignition timing estimation unit 101p are each input to the selection unit 101q. The selection unit 101q selects θci according to the following conditions.
1) When only one of θci1 and θci2 is estimated, the CI combustion start timing is selected as θci.
2) When both θci1 and θci2 are estimated, the CI combustion start timing on the advance side is selected as θci.

選択部101qが選択をしたθciは、メモリ102に記憶される。前述の通り、θciは、燃焼騒音の抑制に利用され、θciが目標θciよりも進角側であると、点火タイミングが遅角するように、目標筒内状態量設定部101bはモデルを修正する。θci1及びθci2の両方が推定されたときに、進角側のタイミングを選択することにより、θciは目標θciよりも進角側にずれやすくなるから、燃焼騒音の発生を、より効果的に抑制することが可能になる。   The θci selected by the selection unit 101q is stored in the memory 102. As described above, θci is used for suppressing combustion noise. If θci is on the advance side of target θci, target in-cylinder state quantity setting unit 101b corrects the model so that the ignition timing is retarded. . By selecting the timing on the advance side when both θci1 and θci2 are estimated, θci is more likely to be shifted toward the advance side than the target θci, so that the generation of combustion noise is more effectively suppressed. It becomes possible.

(推定したCI燃焼開始時期の補正)
前述した構成は、ECU10が、CI燃焼開始時期θciの誤推定を抑制する。この構成とは異なる第2の実施形態として、ECU10は、推定したCI燃焼開始時期が正しいCI燃焼開始時期となるように、推定したCI燃焼開始時期を補正するようにしてもよい。
(Correction of estimated CI combustion start timing)
In the configuration described above, the ECU 10 suppresses erroneous estimation of the CI combustion start timing θci. As a second embodiment different from this configuration, the ECU 10 may correct the estimated CI combustion start timing so that the estimated CI combustion start timing is a correct CI combustion start timing.

図23は、第2の実施形態に係るECU10の機能構成を示している。第2の実施形態に係る機能構成は、図15の機能構成に置き換わる構成である。従って、第2の実施形態に係る構成において、ECU10は、第1しきい値Cj1の変更を行わない。第1しきい値Cj1は、予め定めた固定値である。   FIG. 23 illustrates a functional configuration of the ECU 10 according to the second embodiment. The functional configuration according to the second embodiment is a configuration that replaces the functional configuration of FIG. Therefore, in the configuration according to the second embodiment, the ECU 10 does not change the first threshold value Cj1. The first threshold value Cj1 is a predetermined fixed value.

第1着火時期推定部101oは、補正部101wを有している。補正部101wは、推定したθciを、エンジン1の運転状態に応じて補正をする。   The first ignition timing estimation unit 101o has a correction unit 101w. The correction unit 101w corrects the estimated θci according to the operating state of the engine 1.

図24の上図は、補正マップ241を例示している。補正マップ241は、熱発生率dQ/dθと補正値θcorとの関係を規定している。具体的に、点火後、所定期間における熱発生率dQ/dθが高いと、補正値θcorを遅角方向に大きくし、所定期間における熱発生率dQ/dθが低いと、補正値θcorを小さくする。補正マップ241は、メモリ102に記憶されている。   The upper diagram of FIG. 24 illustrates the correction map 241. The correction map 241 defines the relationship between the heat release rate dQ / dθ and the correction value θcor. Specifically, if the heat release rate dQ / dθ during the predetermined period after ignition is high, the correction value θcor is increased in the retard direction, and if the heat release rate dQ / dθ during the predetermined period is low, the correction value θcor is reduced. . The correction map 241 is stored in the memory 102.

補正部101wは、燃焼パラメータ算出部101tが算出をした熱発生率dQ/dθの値について、点火プラグ25の点火後、所定期間における熱発生率dQ/dθの値と、補正マップ241とに基づいて、補正値θcorを決定する。   The correction unit 101w calculates the value of the heat release rate dQ / dθ calculated by the combustion parameter calculation unit 101t based on the value of the heat release rate dQ / dθ during a predetermined period after ignition of the spark plug 25 and the correction map 241. Thus, the correction value θcor is determined.

そして、第1着火時期推定部101oは、第1特定周波数出力値の最小値が第1しきい値Cj1を超えたタイミングθmin1(図9の波形92参照)に対し、決定した補正値θcorを加えることにより、CI燃焼開始時期θci1を定める。具体的には、θci1=θmin1+θcorである。   Then, the first ignition timing estimating unit 101o adds the determined correction value θcor to the timing θmin1 (see the waveform 92 in FIG. 9) at which the minimum value of the first specific frequency output value exceeds the first threshold value Cj1. Thus, the CI combustion start timing θci1 is determined. Specifically, θci1 = θmin1 + θcor.

前述したように、第1の手法における誤推定は、SI燃焼時の熱発生率が高くなったときに、CI燃焼開始時期θciを、実際のCI燃焼開始時期θciよりも進角した時期と推定してしまうことに依る。点火プラグ25の点火後、所定期間における熱発生率dQ/dθが高いときに、第1特定周波数出力値の最小値に基づいて仮設定したθciを、遅角する方向へ補正することにより、θci1は、実際のCI燃焼開始時期θciに近づくようになる。つまり、第1着火時期推定部101oのθciの推定精度が高まる。   As described above, the erroneous estimation in the first method is based on the assumption that the CI combustion start timing θci is advanced from the actual CI combustion start timing θci when the heat generation rate during SI combustion increases. It depends. After the ignition of the ignition plug 25, when the heat release rate dQ / dθ during a predetermined period is high, θci1 temporarily corrected based on the minimum value of the first specific frequency output value is corrected in the direction of retarding, whereby θci1 Comes closer to the actual CI combustion start timing θci. That is, the accuracy of estimating θci of the first ignition timing estimating unit 101o increases.

ここで、第1着火時期推定部101oは、図24の上図に示す補正マップ241に代えて、図24の下図に示す補正マップ242を用いて、CI燃焼開始時期θci1を推定してもよい。   Here, the first ignition timing estimating unit 101o may estimate the CI combustion start timing θci1 using the correction map 242 shown in the lower diagram of FIG. 24 instead of the correction map 241 shown in the upper diagram of FIG. .

補正マップ242は、θmfb10−50期間と補正値θcorとの関係を規定している。具体的に、θmfb10−50期間が長いと、補正値θcorを遅角方向に大きくし、θmfb10−50期間が短いと、補正値θcorを小さくする。補正マップ242は、メモリ102に記憶されている。   The correction map 242 defines the relationship between the θmfb10-50 period and the correction value θcor. Specifically, if the period θmfb10-50 is long, the correction value θcor is increased in the retard direction, and if the period θmfb10-50 is short, the correction value θcor is reduced. The correction map 242 is stored in the memory 102.

第1着火時期推定部101oは、この補正マップ242を用いることによって、θmfb10−50期間が短いときに、第1特定周波数出力値の最小値に基づいて仮設定したθciを、遅角する方向へ補正することができる。θci1は、実際のCI燃焼開始時期θciに近づくようになり、第1着火時期推定部101oのθciの推定精度が高まる。   By using the correction map 242, the first ignition timing estimating unit 101o delays θci temporarily set based on the minimum value of the first specific frequency output value in a direction in which the θmfb10-50 period is short. Can be corrected. θci1 approaches the actual CI combustion start timing θci, and the accuracy of the first ignition timing estimation unit 101o in estimating θci increases.

図25は、さらに別の補正マップ251を例示している。第1着火時期推定部101oは、図25に示す補正マップ251を用いて、CI燃焼開始時期θci1を推定してもよい。   FIG. 25 illustrates still another correction map 251. The first ignition timing estimation unit 101o may estimate the CI combustion start timing θci1 using the correction map 251 shown in FIG.

補正マップ251は、θmfb10−50期間と、θmfb10と、補正量θcorとの関係を規定している。補正マップ251の縦軸は、θmfb10であって、上に行くほどθmfb10が遅角であり、下に行くほどθmfb10が進角である。補正マップ251の横軸は、θmfb10−50期間であって、右に行くほど期間が長く、左に行くほど期間が短い。補正マップ251は、θmfb10−50期間と、θmfb10とに応じて、補正値θcorを、遅角量が大、遅角量が中、遅角量が小の三つに定めている。尚、図示は省略するが、補正マップ251は、補正値θcorを、より細かく設定してもよい。補正マップ251も、メモリ102に記憶されている。   The correction map 251 defines the relationship between the θmfb10-50 period, θmfb10, and the correction amount θcor. The vertical axis of the correction map 251 is θmfb10, where θmfb10 is a retard angle as going upward and θmfb10 is an advanced angle as going downward. The horizontal axis of the correction map 251 is the θmfb10-50 period, where the period is longer as going to the right and shorter as going to the left. The correction map 251 sets the correction value θcor to three, that is, a large retardation amount, a medium retardation amount, and a small retardation amount, according to the θmfb10-50 period and θmfb10. Although not shown, the correction map 251 may set the correction value θcor more finely. The correction map 251 is also stored in the memory 102.

補正部101wは、燃焼パラメータ算出部101tが算出をしたθmfb10−50期間の値と、θmfb10と、補正マップ251とに基づいて、仮設定したθciを補正する。具体的にθmfb10−50期間が短くかつ、θmfb10が進角側であると、補正値θcorを、遅角量が大にし、θmfb10−50期間が長くかつ、θmfb10が遅角側であると、補正値θcorを、遅角量が小にし、それらの中間においては、補正値θcorを、遅角量を中にする。その結果、θci1は、実際のCI燃焼開始時期θciに近づくようになり、第1着火時期推定部101oのθciの推定精度が高まる。   The correction unit 101w corrects the temporarily set θci based on the value of the θmfb10-50 period calculated by the combustion parameter calculation unit 101t, θmfb10, and the correction map 251. Specifically, if the θmfb10-50 period is short and θmfb10 is on the advance side, the correction value θcor is set to a large retardation amount, and if the θmfb10-50 period is long and θmfb10 is on the retard side, the correction is made. The value θcor is set such that the retard amount is small, and in the middle between them, the correction value θcor is set so that the retard amount is medium. As a result, θci1 comes closer to the actual CI combustion start timing θci, and the accuracy of the first ignition timing estimator 101o in estimating θci increases.

尚、θmfb10−50期間が所定よりも長くかつ、θmfb10が所定よりも遅角側であると、前述したように、そもそもSPCCI燃焼におけるCI燃焼は発生しないため、第1着火時期推定部101oは、θciの推定を行わない。   If the θmfb10-50 period is longer than a predetermined period and θmfb10 is on the retard side than a predetermined period, as described above, CI combustion in the SPCCI combustion does not occur in the first place. Do not estimate θci.

(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)
Note that the technology disclosed herein is not limited to being applied to the engine 1 having the above-described configuration. Various configurations can be adopted for the configuration of the engine 1.

1 エンジン
10 ECU(制御部)
11 シリンダ
13 シリンダヘッド
17 燃焼室
101i 点火制御部
101l 第1バンドパスフィルタ
101m 第2バンドパスフィルタ
101o 第1着火時期推定部
101p 第2着火時期推定部
101q 選択部
101u 調整部
101v 調整部
101w 補正部
1022 目標θci記憶部(目標タイミング記憶部)
1024 しきい値記憶部
25 点火プラグ(点火部)
3 ピストン
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 吸気圧センサ(計測部)
SW6 筒内圧センサ(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)
11 Cylinder 13 Cylinder head 17 Combustion chamber 101i Ignition controller 101l First bandpass filter 101m Second bandpass filter 101o First ignition timing estimator 101p Second ignition timing estimator 101q Selector 101u Adjuster 101v Adjuster 101w Corrector 1022 Target θci storage unit (target timing storage unit)
1024 threshold value storage unit 25 spark plug (ignition unit)
3 piston 6 injector (fuel injection unit)
SW1 air flow sensor (measurement unit)
SW2 1st intake air temperature sensor (measuring unit)
SW3 1st pressure sensor (measurement part)
SW4 Second intake air temperature sensor (measuring unit)
SW5 Intake pressure sensor (measuring unit)
SW6 In-cylinder pressure sensor (measuring unit)
SW7 Exhaust gas temperature sensor (measuring unit)
SW8 linear O 2 sensor (measuring section)
SW9 lambda O 2 sensor (measuring section)
SW10 Water temperature sensor (measuring unit)
SW11 Crank angle sensor (measuring unit)
SW12 accelerator opening sensor (measuring unit)
SW13 Intake cam angle sensor (measuring unit)
SW14 Exhaust cam angle sensor (measuring unit)
SW15 EGR differential pressure sensor (measuring unit)
SW16 Fuel pressure sensor (measuring unit)
SW17 Third intake air temperature sensor (measuring unit)

Claims (7)

シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、
前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記点火部、前記燃料噴射部、及び前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部及び前記燃料噴射部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記制御部は、前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、前記計測部が計測をした前記燃焼室内の圧力に関係する筒内圧パラメータに基づき、当該筒内圧パラメータが、しきい値を超えるタイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する着火時期推定部とを有し、
前記制御部はまた、前記火炎伝播を伴う燃焼の速度が速いときに、前記推定したタイミングを遅角させる補正部を有している圧縮着火式エンジンの制御装置。
A combustion chamber of an engine formed by a cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, and a cylinder head closing one end of the cylinder;
A fuel injection unit attached to the cylinder head and injecting fuel to be supplied into the combustion chamber;
An ignition unit disposed facing the combustion chamber and igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber,
A measurement unit that measures parameters related to the operation of the engine,
Each of the ignition unit, the fuel injection unit, and the measurement unit is connected, receives a measurement signal from the measurement unit, performs an operation, and outputs a signal to the ignition unit and the fuel injection unit. And a control unit,
The air-fuel mixture, after a part of the air-fuel mixture starts combustion with flame propagation by the forced ignition of the ignition unit, the remaining unburned air-fuel mixture burns by self-ignition,
The control unit outputs an ignition signal to the ignition unit before the target timing so that the unburned mixture self-ignites at the target timing, and the combustion unit measures the combustion measured by the measurement unit. Based on the in-cylinder pressure parameter related to the pressure in the room, the in-cylinder pressure parameter has a timing exceeding a threshold, an ignition timing estimating unit that estimates the timing at which the unburned mixture self-ignites,
The control device for a compression ignition engine, further comprising: a correction unit that retards the estimated timing when the speed of the combustion accompanied by the flame propagation is high.
請求項1に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記計測部は、前記燃焼室に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力を計測する筒内圧センサを含んでいる圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for a compression ignition engine according to claim 1,
The control device for a compression ignition type engine, wherein the measuring unit is provided facing the combustion chamber and includes an in-cylinder pressure sensor for measuring a pressure in the combustion chamber.
請求項2に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記筒内圧センサの計測信号のうち、第1周波数以上かつ第2周波数以下の周波数を有する信号を通過させる第1バンドパスフィルタを有し、
前記着火時期推定部は、前記第1バンドパスフィルタを通過した計測信号が、第1しきい値を超えるタイミングを未燃混合気が自己着火したタイミングと推定し、
前記第1周波数及び前記第2周波数は、0.5kHz以上かつ4.0kHz以下の範囲に設定されている圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for a compression ignition type engine according to claim 2,
The control unit has a first bandpass filter that passes a signal having a frequency equal to or higher than a first frequency and equal to or lower than a second frequency among measurement signals of the in-cylinder pressure sensor,
The ignition timing estimation unit estimates a timing at which the measurement signal passing through the first band-pass filter exceeds a first threshold value as a timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites,
The control device for a compression ignition engine, wherein the first frequency and the second frequency are set in a range of 0.5 kHz or more and 4.0 kHz or less.
請求項3に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記計測部が計測をしたパラメータに基づいて、前記強制点火から所定期間の熱発生率を演算し、
前記着火時期推定部は、前記熱発生率が高いときには、低いときよりも遅角方向への補正量を大にする圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for a compression ignition engine according to claim 3,
The control unit calculates a heat generation rate for a predetermined period from the forced ignition based on the parameter measured by the measurement unit,
The ignition timing estimating unit is a control device for a compression ignition engine that increases a correction amount in a retard direction when the heat generation rate is high as compared with when the heat generation rate is low.
請求項3に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記計測部が計測をしたパラメータに基づいて、質量燃焼割合が所定値になるまでのクランク角期間を演算し、
前記着火時期推定部は、前記クランク角期間が短いときには、長いときよりも遅角方向への補正量を大にする圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for a compression ignition engine according to claim 3,
The control unit calculates a crank angle period until the mass combustion ratio reaches a predetermined value based on the parameter measured by the measurement unit,
The ignition timing estimating unit is a control device for a compression ignition engine that increases a correction amount in a retard direction when the crank angle period is short compared to when the crank angle period is long.
請求項2に記載の圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記制御部は、前記筒内圧センサの計測信号から第1周波数以上かつ第2周波数以下の周波数を有する信号を通過させる第1バンドパスフィルタを有し、
前記着火時期推定部は、前記第1バンドパスフィルタを通過した計測信号が第1しきい値を超えるタイミングを未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する第1着火時期推定部を有し、
前記第1周波数及び前記第2周波数は、0.5kHz以上かつ4.0kHz以下の範囲に設定され、
前記制御部はまた、前記筒内圧センサの計測信号から第3周波数以上かつ第4周波数以下の周波数を有する成分を通過させる第2バンドパスフィルタを有し、
前記着火時期推定部は、前記第2バンドパスフィルタを通過した計測信号が第2しきい値を超えるタイミングを未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する第2着火時期推定部を有し、
前記第3周波数及び前記第4周波数は、5.5kHz以上かつ8.0kHz以下の範囲に設定され、
前記制御部はさらに、前記第1着火時期推定部及び前記第2着火時期推定部が推定したタイミングのうちから一つのタイミングを選択する選択部を有し、
前記選択部は、前記第1着火時期推定部及び前記第2着火時期推定部のいずれか一方のみがタイミングを推定したときには、当該タイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミングと推定し、
前記選択部はまた、前記第1着火時期推定部及び前記第2着火時期推定部の両方がタイミングを推定したときには、相対的に進角側のタイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for a compression ignition type engine according to claim 2,
The control unit has a first bandpass filter that passes a signal having a frequency equal to or higher than a first frequency and equal to or lower than a second frequency from a measurement signal of the in-cylinder pressure sensor,
The ignition timing estimating unit has a first ignition timing estimating unit that estimates a timing at which the measurement signal passing through the first bandpass filter exceeds a first threshold value as a timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites,
The first frequency and the second frequency are set in a range of 0.5 kHz or more and 4.0 kHz or less,
The control unit further includes a second bandpass filter that passes a component having a frequency equal to or higher than a third frequency and equal to or lower than a fourth frequency from the measurement signal of the in-cylinder pressure sensor,
The ignition timing estimating unit has a second ignition timing estimating unit that estimates a timing at which the measurement signal passing through the second bandpass filter exceeds a second threshold value as a timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites,
The third frequency and the fourth frequency are set in a range of 5.5 kHz or more and 8.0 kHz or less,
The control unit further includes a selection unit that selects one of the timings estimated by the first ignition timing estimation unit and the second ignition timing estimation unit,
When only one of the first ignition timing estimation unit and the second ignition timing estimation unit estimates the timing, the selection unit estimates the timing as the timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites,
The selecting unit also sets the timing on the relatively advanced side to the timing at which the unburned mixture self-ignites when both the first ignition timing estimation unit and the second ignition timing estimation unit estimate the timing. The control device for the compression ignition engine to be estimated.
シリンダと、前記シリンダ内において往復動するピストンと、前記シリンダの一端を閉じるシリンダヘッドとによって形成されるエンジンの燃焼室と、
前記シリンダヘッドに取り付けられかつ、前記燃焼室内に供給する燃料を噴射する燃料噴射部と、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部と、
前記燃焼室に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力を計測する筒内圧センサを少なくとも含みかつ、前記エンジンの運転に関係するパラメータを計測する計測部と、
前記点火部、前記燃料噴射部、及び前記計測部のそれぞれが接続されていると共に、前記計測部からの計測信号を受けて演算を行うと共に、前記点火部及び前記燃料噴射部に信号を出力する制御部と、を備え、
前記混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記制御部は、
前記未燃混合気が自己着火する目標タイミングを記憶する目標タイミング記憶部と、
前記目標タイミング記憶部の目標タイミングに基づいて、前記未燃混合気が前記目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に点火信号を出力する点火制御部と、を有し、
前記制御部はまた、
前記筒内圧センサの計測信号のうち、特定の周波数帯の信号を通過させるバンドパスフィルタと、
しきい値を記憶するしきい値記憶部と、
前記バンドパスフィルタを通過した計測信号の値が、前記しきい値を超えるタイミングを、未燃混合気が自己着火したタイミングと推定する着火時期推定部と、
前記着火時期推定部が推定したタイミングを、前記計測部からの計測信号に基づいて補正する補正部と、を有し、
前記補正部は、前記火炎伝播を伴う燃焼の速度が速いときに、前記推定したタイミングを遅角させる圧縮着火式エンジンの制御装置。
A combustion chamber of an engine formed by a cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, and a cylinder head closing one end of the cylinder;
A fuel injection unit attached to the cylinder head and injecting fuel to be supplied into the combustion chamber;
An ignition unit disposed facing the combustion chamber and igniting an air-fuel mixture in the combustion chamber,
A measurement unit disposed facing the combustion chamber and including at least a cylinder pressure sensor for measuring a pressure in the combustion chamber, and measuring a parameter related to operation of the engine,
Each of the ignition unit, the fuel injection unit, and the measurement unit is connected, receives a measurement signal from the measurement unit, performs an operation, and outputs a signal to the ignition unit and the fuel injection unit. And a control unit,
The air-fuel mixture, after a part of the air-fuel mixture starts combustion with flame propagation by the forced ignition of the ignition unit, the remaining unburned air-fuel mixture burns by self-ignition,
The control unit includes:
A target timing storage unit that stores a target timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites,
An ignition control unit that outputs an ignition signal to the ignition unit before the target timing so that the unburned mixture self-ignites at the target timing based on the target timing of the target timing storage unit. Have
The control unit also includes
Among the measurement signals of the in-cylinder pressure sensor, a band-pass filter that passes a signal in a specific frequency band,
A threshold storage unit for storing a threshold,
An ignition timing estimating unit that estimates the timing at which the value of the measurement signal passing through the bandpass filter exceeds the threshold value as the timing at which the unburned air-fuel mixture self-ignites,
A correction unit that corrects the timing estimated by the ignition timing estimation unit based on a measurement signal from the measurement unit,
The control unit for a compression ignition engine that retards the estimated timing when the speed of the combustion accompanied by the flame propagation is high.
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