JP2021088940A - エンジンの制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
エンジン1の燃料の主体は、ガソリンである。エンジン1の燃料は、ガソリンのみであってもよいし、例えばバイオエタノール等の付加的な燃料及び/又は添加剤等を含むものであってもよい。
エンジン1は、シリンダブロック12と、シリンダヘッド13とを備えている。シリンダヘッド13は、シリンダブロック12の上に載置される。シリンダブロック12に、複数のシリンダ11が形成されている。エンジン1は、多気筒エンジンである。図1及び図2では、一つのシリンダ11のみを示す。
各シリンダ11には、ピストン3が内挿されている。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の内部を往復動する。ピストン3、シリンダ11及びシリンダヘッド13は、燃焼室17を形成する。尚、「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。
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、燃焼室17の上部の中心部に配設されている。より詳細に、インジェクタ6はペントルーフの谷部に配設されている。
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、図2に示すように、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の電極は、燃焼室17の中に臨んでいる。尚、点火プラグ25は、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は、シリンダ11の中心軸X1上に配置してもよい。
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に導入する吸気のガスは、吸気通路40の中を流れる。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。吸気通路40の下流端の近くには、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毎に分岐している。
図3に示すように、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コントロール弁56を有している。吸気通路40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とを有している。スワールコントロール弁56は、セカンダリ通路402に配設されている。
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。燃焼室17から排出された排気ガスは、排気通路50の中を流れる。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毎に分岐している。
エンジン1は、オクタン価検出手段を備える。オクタン価検出手段は、燃料のオクタン価を検出し、その検出値をECU10に出力する。オクタン価検出手段は、燃料のオクタン価が検出できればよく、その構成は仕様に応じて選択できる。
エンジン1の制御装置は、ECU(Engine Control Unit)10を備える。ECU10は、制御部の一例である。
エンジン1は、燃費の向上及び排出エミッション性能の向上を主目的として、所定の運転状態にある場合に、圧縮自己着火による燃焼を行う。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。
図5は、エンジン1の制御マップ501、502、503を例示している。制御マップ501、502、503は、ECU10のメモリ102に記憶されている。ECU10は、制御マップ501、502、503に基づいて、エンジン1を運転する。
ECU10は、燃焼室17の壁温が第1壁温(例えば80℃)以上でかつ、吸気の温度が第1吸気温(例えば50℃)以上の場合、第1制御マップ501を選択する。第1制御マップ501は、エンジン1の温間時のマップである。
第2制御マップ502は、領域B1、領域B2、領域B3、及び、領域B4の四つの領域に分かれる。領域B1は、Naよりも回転数が低い領域であり、第1制御マップ501の領域A1に対応する。領域B2は、Nbよりも回転数が高い領域であり、第1制御マップ501の領域A2に対応する。領域A3は、回転数がNaからNbまでの領域のうち、負荷がLaよりも低い領域であり、第1制御マップ501の領域A3に対応する。領域B4は、回転数がNaからNbまでの領域のうち、負荷がLa以上の領域であり、第1制御マップ501の領域A4に対応する。第2制御マップ502は、第1制御マップ501の領域A5に対応する領域を有していない。温度が低いとリーンな混合気のSPCCI燃焼が不安定になるためである。
第3制御マップ503は、領域C1のみを有している。領域C1は、エンジン1の全運転領域に広がる。エンジン1の運転状態が、領域C1内にある場合、ECU10は、SI燃焼を行うように、エンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。
ECU10は、燃焼室17に導入される燃料のオクタン価に応じて、エンジン1の制御内容を変更する。
上述したように、エンジン1では、低オクタン価マップ601及び高オクタン価マップ602のいずれか一方に切り換えて、レギュラーガソリン及びハイオクガソリンのいずれを用いた場合でも、適切に燃焼が行えるようにしている。
図9に、オクタン価の異なる燃料をエンジン1に給油した時に、ECU10が行う燃焼制御の一例を示す。エンジン1に給油する燃料は、レギュラーガソリンであってもハイオクガソリンであってもよい。レギュラーガソリンにハイオクガソリンを継ぎ足すなどして、これら燃料が混合されていてもよい。
10 ECU(制御部)
11 シリンダ
17 燃焼室
25 点火プラグ
56 スワールコントロール弁
6 インジェクタ
SW5 筒内圧センサ(オクタン価検出手段)
Claims (6)
- 燃焼室の中に所定の燃料を噴射するインジェクタと、前記燃料によって前記燃焼室の中に形成される混合気に点火する点火プラグとを具備し、前記点火プラグの点火により、混合気の一部を火炎伝播を伴う燃焼によって燃焼させた後、残りの未燃混合気を自己着火によって燃焼させるエンジンの制御装置であって、
前記燃料のオクタン価の検出が可能なオクタン価検出手段と、
前記オクタン価検出手段によって検出される検出値を入力するとともに、前記点火プラグ及び前記インジェクタの各々を制御する制御部と、
を備え、
検出されたオクタン価の値が所定値以上と判定された高オクタン価時には、吸気行程内で前記燃料を噴射する吸気行程噴射が実行され、検出されたオクタン価の値が前記所定値よりも低いと判定された低オクタン価時には、前記吸気行程噴射の噴射時期が遅角されて、圧縮行程内で前記燃料を噴射する圧縮行程噴射が実行されるように、前記制御部が前記インジェクタを制御するエンジンの制御装置。 - 請求項1に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御部による前記インジェクタの制御が、前記エンジンの運転領域のうち、所定回転数以下の低回転領域で行われるエンジンの制御装置。 - 請求項1又は請求項2に記載のエンジンの制御装置において、
吸気行程及び圧縮行程の期間内で燃料噴射が複数回行われ、
前記高オクタン価時には前記吸気行程噴射が少なくとも1回行われ、前記低オクタン価時には前記圧縮行程噴射のみが行われるエンジンの制御装置。 - 請求項3に記載のエンジンの制御装置において、
前記燃料噴射が、前段噴射及び後段噴射の2回からなり、
前記高オクタン価時には、前記前段噴射が前記吸気行程噴射とされるとともに前記後段噴射が前記圧縮行程噴射とされ、
前記低オクタン価時には、前記前段噴射及び前記後段噴射の双方が前記圧縮行程噴射とされるエンジンの制御装置。 - 請求項3又は請求項4に記載のエンジンの制御装置において、
前記高オクタン価時よりも前記低オクタン価時の方が、最後の燃料噴射の時期が遅角されているエンジンの制御装置。 - 請求項1〜5のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置において、
前記低オクタン価時には、前記燃料の噴射圧を前記高オクタン価時よりも増大させるエンジンの制御装置。
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