JP5998752B2 - Spark ignition direct injection engine - Google Patents

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Description

ここに開示する技術は、火花点火式直噴エンジンに関する。   The technology disclosed herein relates to a spark ignition direct injection engine.

特許文献1には、エンジンの運転状態が、低速の部分負荷領域にあるときに、大量のEGRガス(排気ガス)を気筒内に導入することによってポンプ損失の低減を図ると共に、燃焼温度の低下により冷却損失の低減及び排気エミッション性能の向上を図る火花点火式直噴エンジンが記載されている。   In Patent Document 1, when the engine is operating in a low-speed partial load region, a large amount of EGR gas (exhaust gas) is introduced into the cylinder to reduce pump loss and lower combustion temperature. Describes a spark ignition direct injection engine that reduces cooling loss and improves exhaust emission performance.

特開平11−294219号公報JP 11-294219 A

大量のEGRガスを気筒内に導入することは、前述したように、損失の低減及び排気エミッション性能の向上に有利になる一方で、燃焼安定性は低下するようになる。   As described above, introduction of a large amount of EGR gas into the cylinder is advantageous for reducing loss and improving exhaust emission performance, while lowering combustion stability.

実用燃費を向上させる観点から、低速領域の部分負荷領域では、できるだけ損失を低減したいという要求が強いが、エンジンの運転状態が低速領域あるときは、気筒内のガス流動が低下することにも起因して、燃焼安定性が低下し易い。そのため、気筒内に導入可能なEGR量は制限される(つまり、EGR率の上限は低くなる)。   From the viewpoint of improving practical fuel efficiency, there is a strong demand to reduce the loss as much as possible in the partial load region in the low speed region, but this is also caused by a decrease in gas flow in the cylinder when the engine operating state is in the low speed region. As a result, the combustion stability tends to decrease. Therefore, the amount of EGR that can be introduced into the cylinder is limited (that is, the upper limit of the EGR rate is lowered).

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、低速領域の部分負荷領域において、できるだけ大量のEGRガスを気筒内に導入可能にすることで、各種損失の低減及び排気エミッション性能の向上を図ることにある。   The technology disclosed herein has been made in view of the above points, and the object of the technology is to enable introduction of as much EGR gas as possible into a cylinder in a partial load region in a low speed region. The purpose is to reduce loss and improve exhaust emission performance.

ここに開示する技術は、火花点火式直噴エンジンに係り、気筒を有するよう構成されたエンジン本体と、前記気筒内に燃料を噴射するように構成された燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁が噴射する前記燃料の圧力を設定するように構成された燃圧設定機構と、前記気筒内に臨んで配設されかつ、前記気筒内の混合気に点火をするように構成された点火プラグと、排気ガスを前記気筒内に導入するように構成された排気還流手段と、少なくとも前記燃料噴射弁、前記燃圧設定機構、前記点火プラグ及び前記排気還流手段を制御することによって、前記エンジン本体を運転するように構成された制御器と、を備える。   The technology disclosed herein relates to a spark ignition direct injection engine, and includes an engine body configured to have a cylinder, a fuel injection valve configured to inject fuel into the cylinder, and the fuel injection valve. A fuel pressure setting mechanism configured to set the pressure of the fuel to be injected, an ignition plug disposed facing the cylinder and configured to ignite an air-fuel mixture in the cylinder, and an exhaust The engine body is operated by controlling exhaust recirculation means configured to introduce gas into the cylinder, and at least the fuel injection valve, the fuel pressure setting mechanism, the spark plug, and the exhaust recirculation means. And a controller configured as described above.

そして、前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が所定の低速領域の部分負荷領域にあるときには、前記排気還流手段によって前記排気ガスを前記気筒内に導入し、前記燃圧設定機構によって前記燃料の圧力を30MPa以上の高燃圧にし、少なくとも圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内で燃料噴射を行うように前記燃料噴射弁を駆動し、そして、前記燃料噴射の終了後でかつ、前記燃料噴射の開始から3ミリ秒以内に前記点火プラグを駆動して前記気筒内の混合気に火花点火を行う、ようなリタード噴射燃焼を実行し、前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が前記低速領域よりも高速の領域の部分負荷領域にあるときには、前記排気還流手段によって前記排気ガスを前記気筒内に導入し、吸気行程後期から圧縮行程中期までの期間内で燃料噴射を行うように前記燃料噴射弁を駆動し、そして、圧縮上死点付近において前記点火プラグを駆動して前記気筒内の混合気に火花点火を行う
The controller introduces the exhaust gas into the cylinder by the exhaust gas recirculation means when the operating state of the engine body is in a predetermined low load partial load region, and the fuel pressure setting mechanism The fuel injection valve is driven so that the pressure is set to a high fuel pressure of 30 MPa or more, the fuel injection is performed at least within the period from the late stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke, and after the fuel injection is finished and the fuel injection The controller executes the retarded injection combustion such that the spark plug is driven within 3 milliseconds from the start of the ignition to spark-ignite the air-fuel mixture in the cylinder. The exhaust gas is introduced into the cylinder by the exhaust gas recirculation means when the engine is in a partial load region that is faster than the region, and from the latter half of the intake stroke to the middle of the compression stroke It drives the fuel injection valve to perform the fuel injection in the period of, and performs spark ignition to the mixture gas in the cylinder near the compression top dead center by driving the ignition plug.

ここで、「所定の低速領域」は、例えばエンジン本体の回転数領域を、低速及び高速の2つに区分した場合の低速側の領域としてもよいし、回転数領域を、低速、中速及び高速の3つに区分した場合の低速の領域、又は、低速及び中速の領域としてもよい。   Here, the “predetermined low speed region” may be, for example, a region on the low speed side when the rotational speed region of the engine body is divided into a low speed and a high speed. It is good also as a low-speed area | region at the time of dividing into three high speeds, or a low-speed and medium-speed area | region.

また、「部分負荷領域」とは、例えば全開負荷及びその付近を含む全開負荷域を除いた領域としてもよいし、エンジン本体の負荷領域を、低負荷、中負荷及び高負荷の3つに区分した場合の低負荷乃至中負荷領域としてもよい。   The “partial load area” may be an area excluding the fully open load and the fully open load area including the vicinity thereof, for example, and the load area of the engine main body is divided into three areas of low load, medium load and high load. In this case, it may be a low load to medium load region.

さらに、「圧縮行程後期」は、圧縮行程を、初期、中期、及び後期の3つの期間に区分した場合の後期としてもよく、同様に、「膨張行程初期」は、膨張行程を、初期、中期、及び後期の3つの期間に区分した場合の初期としてもよい。   Furthermore, “the latter stage of the compression stroke” may be the latter stage when the compression stroke is divided into three periods of the initial stage, the middle stage, and the latter stage. Similarly, the “first stage of the expansion stroke” is the initial stage, the middle stage, And it is good also as the initial stage when it divides into three periods of the latter term.

前記の構成によると、エンジン本体の運転状態が所定の低速領域の部分負荷領域にあるときには、30MPa以上の高燃圧でかつ、少なくとも圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内で燃料の噴射を行う。こうした比較的遅いタイミングで、しかも高燃圧で、気筒内に燃料を噴射することにより、燃料が微粒化されると共に、圧縮上死点付近にある気筒内のガスの乱れが強くなり、気筒内の乱れエネルギが高まる。これにより、圧縮上死点付近にある気筒内に、可燃混合気が速やかに形成される。   According to the above configuration, when the operating state of the engine body is in the partial load region of the predetermined low speed region, the fuel is injected at a high fuel pressure of 30 MPa or more and at least within the period from the late stage of the compression stroke to the initial stage of the expansion stroke. . By injecting fuel into the cylinder at such a relatively late timing and at a high fuel pressure, the fuel is atomized and the turbulence of the gas in the cylinder near the compression top dead center becomes stronger, Disturbance energy increases. As a result, a combustible air-fuel mixture is quickly formed in the cylinder near the compression top dead center.

そうして速やかに可燃混合気を形成すれば、燃料噴射の開始から3ミリ秒以内に点火プラグを駆動して、その可燃混合気に火花点火を行う。これにより、気筒内の乱れエネルギが減衰してしまう前の、乱れエネルギが強い状態で燃焼を開始することが可能になるから、燃焼安定性が高くなる。このことは、気筒内のガス流動が相対的に弱くなる低速領域において、排気還流手段を通じて大量の排気ガス(つまり、EGRガス)を導入することを可能にする。つまり、気筒内のEGR率をより高めて、部分負荷領域におけるポンプ損失の低減に有利になると共に、燃焼温度を低下させて、冷却損失の低減及び排気エミッション性能の向上に有利になる。   If a combustible mixture is quickly formed in this way, the spark plug is driven within 3 milliseconds from the start of fuel injection, and spark ignition is performed on the combustible mixture. This makes it possible to start combustion in a state where the turbulent energy is strong before the turbulent energy in the cylinder is attenuated, so that the combustion stability is improved. This makes it possible to introduce a large amount of exhaust gas (that is, EGR gas) through the exhaust gas recirculation means in a low speed region where the gas flow in the cylinder is relatively weak. That is, the EGR rate in the cylinder is further increased, which is advantageous for reduction of pump loss in the partial load region, and is also advantageous for reduction of cooling loss and improvement of exhaust emission performance by lowering the combustion temperature.

ここに開示する火花点火式直噴エンジンはまた、気筒を有するよう構成されたエンジン本体と、前記気筒内に燃料を噴射するように構成された燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁が噴射する前記燃料の圧力を設定するように構成された燃圧設定機構と、前記気筒内に臨んで配設されかつ、前記気筒内の混合気に点火をするように構成された点火プラグと、排気ガスを前記気筒内に導入するように構成された排気還流手段と、少なくとも前記燃料噴射弁、前記燃圧設定機構、前記点火プラグ及び前記排気還流手段を制御することによって、前記エンジン本体を運転するように構成された制御器と、を備える。   The spark ignition direct injection engine disclosed herein also includes an engine body configured to have a cylinder, a fuel injection valve configured to inject fuel into the cylinder, and the fuel injection valve injects the fuel injection valve. A fuel pressure setting mechanism configured to set the pressure of the fuel, a spark plug disposed to face the cylinder and configured to ignite an air-fuel mixture in the cylinder, and the exhaust gas to An exhaust gas recirculation unit configured to be introduced into the cylinder, and at least the fuel injection valve, the fuel pressure setting mechanism, the spark plug, and the exhaust gas recirculation unit are configured to operate the engine body. And a controller.

そして、前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が所定の低速領域の部分負荷領域にあるときには、前記燃圧設定機構によって前記燃料の圧力を30MPa以上の高燃圧にし、少なくとも圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内で燃料噴射を行うように前記燃料噴射弁を駆動し、前記混合気の空気過剰率λが1.1以下でかつ、前記気筒内のガスにおける前記排気ガスの割合であるEGR率が所定以上となるように、前記排気還流手段によって前記排気ガスを前記気筒内に導入し、そして、前記燃料噴射の終了後に前記点火プラグを駆動して前記気筒内の混合気に火花点火を行う、ようなリタード噴射燃焼を実行し、前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が前記低速領域よりも高速の領域の部分負荷領域にあるときには、前記排気還流手段によって前記排気ガスを前記気筒内に導入し、吸気行程後期から圧縮行程中期までの期間内で燃料噴射を行うように前記燃料噴射弁を駆動し、そして、圧縮上死点付近において前記点火プラグを駆動して前記気筒内の混合気に火花点火を行う
When the operating state of the engine body is in a partial load region in a predetermined low speed region, the controller increases the fuel pressure to a high fuel pressure of 30 MPa or more by the fuel pressure setting mechanism, and at least the expansion stroke from the latter stage of the compression stroke. The fuel injection valve is driven to perform fuel injection within a period up to the initial stage, and the excess air ratio λ of the air-fuel mixture is 1.1 or less, and EGR is the ratio of the exhaust gas to the gas in the cylinder The exhaust gas recirculation means introduces the exhaust gas into the cylinder so that the rate becomes equal to or higher than a predetermined rate, and after the fuel injection is finished, the spark plug is driven to ignite the air-fuel mixture in the cylinder. performed, perform the retarded injection combustion as the controller, when the operating state of the engine body is in the partial load region of the high-speed region than the low-speed region, the The exhaust gas is introduced into the cylinder by an air recirculation means, the fuel injection valve is driven so as to inject fuel within a period from the late stage of the intake stroke to the middle stage of the compression stroke, and near the compression top dead center The spark plug is driven to ignite the air-fuel mixture in the cylinder .

この構成によると、前記の構成と同様に、エンジン本体の運転状態が所定の低速領域の部分負荷領域にあるときには、30MPa以上の高燃圧でかつ、少なくとも圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内で燃料の噴射を行う。これによって、可燃混合気が速やかに形成される。このときに、燃料噴射弁は、混合気の空気過剰率λが1.1以下、つまり、おおよそ理論空燃比となるように気筒内に燃料を噴射し、排気還流手段によって、EGR率が所定以上となるように、気筒内に排気ガス(EGRガス)を導入する。EGR率は、混合気の空気過剰率λが1.1以下となる条件下において可能な限り高く設定してもよい。   According to this configuration, similarly to the above configuration, when the operating state of the engine body is in the partial load region of the predetermined low speed region, the fuel pressure is 30 MPa or more and at least within the period from the late stage of the compression stroke to the initial stage of the expansion stroke Inject fuel. As a result, a combustible mixture is rapidly formed. At this time, the fuel injection valve injects fuel into the cylinder so that the excess air ratio λ of the air-fuel mixture is 1.1 or less, that is, approximately the stoichiometric air-fuel ratio, and the EGR rate is greater than or equal to a predetermined value by the exhaust gas recirculation means. Then, exhaust gas (EGR gas) is introduced into the cylinder. The EGR rate may be set as high as possible under the condition that the excess air ratio λ of the air-fuel mixture is 1.1 or less.

そうして、燃料噴射の終了後に点火プラグを駆動して気筒内の混合気に火花点火を行う。前述したように、高燃圧による燃料噴射によって生じる強い乱れエネルギを利用しようとすれば、可燃混合気が形成された後、速やかに火花点火を行うことが望ましく、そうすることによって、低速域においてEGR率を高く設定しつつも、燃焼安定性が確保される。その結果、前記の構成と同様に、ポンプ損失及び冷却損失の低減と、排気エミッション性能の向上とが図られる。   Then, after the fuel injection is finished, the spark plug is driven to ignite the air-fuel mixture in the cylinder. As described above, if a strong turbulent energy generated by fuel injection at a high fuel pressure is to be used, it is desirable to perform spark ignition immediately after the combustible air-fuel mixture is formed. Combustion stability is ensured while the rate is set high. As a result, the pump loss and the cooling loss can be reduced and the exhaust emission performance can be improved as in the above-described configuration.

前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が前記所定の低速領域における全開負荷域を除く領域にあるときには、前記リタード噴射燃焼を実行すると共に、前記排気導入手段を通じて、冷却した前記排気ガスを前記気筒内に導入する、としてもよい。   The controller performs the retarded injection combustion when the operating state of the engine main body is in a region excluding the fully open load region in the predetermined low speed region, and also supplies the cooled exhaust gas through the exhaust gas introduction means. It may be introduced into the cylinder.

つまり、エンジン本体の運転状態が全開負荷域にあるときには、排気還流手段を通じた排気ガスの導入を中止することが好ましい。こうすることで、全開負荷域においては、可能な限りの新気を気筒内に導入することによって全開トルクを向上させ得る。   That is, it is preferable to stop the introduction of exhaust gas through the exhaust gas recirculation means when the operating state of the engine body is in the fully open load region. In this way, in the fully open load region, the fully open torque can be improved by introducing as much fresh air as possible into the cylinder.

また、前述の排気還流手段は、いわゆる外部EGRガス及び内部EGRガスのいずれを気筒内に導入してもよいが、全開負荷域を除く領域にあってリタード噴射燃焼を実行する際には、冷却した排気ガスを気筒内に導入することが好ましい。これによって、気筒内の温度を低下させて、過早着火やノッキング等の異常燃焼を回避しつつ、トルクの向上、ひいては燃費の向上が図られる。   Further, the exhaust gas recirculation means described above may introduce either so-called external EGR gas or internal EGR gas into the cylinder, but when performing retarded injection combustion in a region excluding the fully open load region, cooling is performed. It is preferable to introduce the exhaust gas into the cylinder. As a result, the temperature in the cylinder is lowered to avoid abnormal combustion such as pre-ignition and knocking, and the torque can be improved and the fuel efficiency can be improved.

前記燃料噴射弁は、多噴口型に構成されている、としてもよい。   The fuel injection valve may be configured as a multi-hole type.

多噴口型の燃料噴射弁とすることにより、前述した燃料圧力を高くすることと相俟って、圧縮上死点付近の気筒内に、均質な混合気を速やかに形成することが可能になる。このことは、大量のEGRガスを気筒内に導入しながら、燃焼安定性をさらに高める上で有利になる。   By using the multi-injection type fuel injection valve, it becomes possible to quickly form a homogeneous air-fuel mixture in the cylinder near the compression top dead center in combination with increasing the fuel pressure described above. . This is advantageous in further improving the combustion stability while introducing a large amount of EGR gas into the cylinder.

前記気筒に往復動可能に内挿されたピストンには、その冠面に凹状のキャビティが形成されており、前記制御器は、前記リタード噴射燃焼を実行するときには、前記燃料噴射弁による燃料噴射の開始時期を、前記燃料が前記キャビティ内に噴射されるタイミングに設定する、としてもよい。   The piston inserted in the cylinder so as to be capable of reciprocating movement has a concave cavity formed in the crown surface, and the controller performs fuel injection by the fuel injection valve when performing the retarded injection combustion. The start time may be set to a timing at which the fuel is injected into the cavity.

キャビティ内の狭い空間内に、高い燃料圧力でもって燃料を噴射することにより、キャビティ内のガスの流動が強まる。その結果、高EGR率の気筒内環境下において、燃焼安定性をさらに高めることが可能になる。   By injecting the fuel into the narrow space in the cavity with a high fuel pressure, the gas flow in the cavity is strengthened. As a result, it is possible to further improve the combustion stability in an in-cylinder environment with a high EGR rate.

前記制御器は、前記リタード噴射燃焼を実行するときには、前記EGR率の最高を40%以上に設定する、としてもよい。   The controller may set the maximum of the EGR rate to 40% or more when executing the retarded injection combustion.

つまり、前述したリタード噴射燃焼の実行によって、低速領域の部分負荷領域において40%以上の高いEGR率が実現可能となり、ポンプ損失及び冷却損失の低減、並びに、排気エミッション性能の向上が、有効に達成される。   In other words, the execution of retarded injection combustion described above makes it possible to achieve a high EGR rate of 40% or more in the partial load region in the low speed region, effectively reducing pump loss and cooling loss, and improving exhaust emission performance. Is done.

前記燃料噴射弁は、その燃料噴射の方向が、前記点火プラグ位置に対し、ずれて設定されている、としてもよい。   The fuel injection valve may be set such that a direction of fuel injection is deviated from the spark plug position.

この構成は、均質混合気の形成に有利であり、ひいては燃焼安定性の向上に有利になる。   This configuration is advantageous for forming a homogeneous air-fuel mixture, and thus for improving combustion stability.

以上説明したように、この火花点火式直噴エンジンは、30MPa以上の高い燃料圧力でもって、少なくとも圧縮行程後期から膨張行程初期までの、比較的遅い時期に、気筒内に燃料を噴射することで、火花点火に伴う燃焼の安定性を高めることができるから、低速領域の部分負荷領域にあるときに、できるだけ大量のEGRガスを気筒内に導入することが可能になり、ポンプ損失及び冷却損失の低減と、排気エミッション性能の向上とを図ることができる。   As described above, this spark ignition direct injection engine has a high fuel pressure of 30 MPa or more, and injects fuel into the cylinder at a relatively late time from the late compression stroke to the early expansion stroke. Since the stability of combustion associated with spark ignition can be improved, it is possible to introduce as much EGR gas as possible into the cylinder when in the partial load region in the low speed region, and to reduce pump loss and cooling loss. Reduction and improvement of exhaust emission performance can be achieved.

火花点火式直噴エンジンの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of a spark ignition direct injection engine. 火花点火式直噴エンジンの制御に係るブロック図である。It is a block diagram concerning control of a spark ignition direct injection engine. 燃焼室を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows a combustion chamber. エンジンの運転領域を例示する図である。It is a figure which illustrates the operating area of an engine. (a)高圧リタード噴射を行う場合の燃料噴射時期及び点火時期の一例と、それに伴う燃焼による熱発生率の例示、(b)吸気行程噴射を行う場合の燃料噴射時期及び点火時期の一例と、それに伴う燃焼による熱発生率の例示である。(A) An example of fuel injection timing and ignition timing when performing high pressure retarded injection, and an example of the heat generation rate due to combustion associated therewith, (b) An example of fuel injection timing and ignition timing when performing intake stroke injection, It is an illustration of the heat release rate by the combustion accompanying it. 高圧リタード噴射によるSI燃焼の状態と、従来のSI燃焼の状態とを比較する図である。It is a figure which compares the state of SI combustion by a high pressure retarded injection, and the state of conventional SI combustion.

以下、火花点火式直噴エンジンの実施形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、例示である。図1,2は、エンジン(エンジン本体)1の概略構成を示す。このエンジン1は、車両に搭載されると共に、少なくともガソリンを含有する燃料が供給される火花点火式ガソリンエンジンである。エンジン1は、複数の気筒18が設けられたシリンダブロック11(尚、図1では、1つの気筒のみを図示するが、例えば4つの気筒が直列に設けられる)と、このシリンダブロック11上に配設されたシリンダヘッド12と、シリンダブロック11の下側に配設され、潤滑油が貯留されたオイルパン13とを有している。各気筒18内には、コンロッド142を介してクランクシャフト15と連結されているピストン14が往復動可能に嵌挿されている。ピストン14の頂面には、図3に拡大して示すように、ディーゼルエンジンでのリエントラント型のようなキャビティ141が形成されている。キャビティ141は、ピストン14が圧縮上死点付近に位置するときには、後述するインジェクタ67に相対する。シリンダヘッド12と、気筒18と、キャビティ141を有するピストン14とは、燃焼室19を区画する。尚、燃焼室19の形状は、図示する形状に限定されるものではない。例えばキャビティ141の形状、ピストン14の頂面形状、及び、燃焼室19の天井部の形状等は、適宜変更することが可能である。   Hereinafter, an embodiment of a spark ignition direct injection engine will be described with reference to the drawings. The following description of preferred embodiments is exemplary. 1 and 2 show a schematic configuration of an engine (engine body) 1. The engine 1 is a spark ignition gasoline engine that is mounted on a vehicle and supplied with fuel containing at least gasoline. The engine 1 includes a cylinder block 11 provided with a plurality of cylinders 18 (only one cylinder is shown in FIG. 1, but four cylinders are provided in series, for example), and the cylinder block 11 is arranged on the cylinder block 11. The cylinder head 12 is provided, and an oil pan 13 is provided below the cylinder block 11 and stores lubricating oil. A piston 14 connected to the crankshaft 15 via a connecting rod 142 is fitted in each cylinder 18 so as to be able to reciprocate. A cavity 141 like a reentrant type in a diesel engine is formed on the top surface of the piston 14 as shown in an enlarged view in FIG. The cavity 141 is opposed to an injector 67 described later when the piston 14 is positioned near the compression top dead center. The cylinder head 12, the cylinder 18, and the piston 14 having the cavity 141 define a combustion chamber 19. The shape of the combustion chamber 19 is not limited to the illustrated shape. For example, the shape of the cavity 141, the top surface shape of the piston 14, the shape of the ceiling portion of the combustion chamber 19, and the like can be changed as appropriate.

このエンジン1は、理論熱効率の向上等を目的として、15以上の比較的高い幾何学的圧縮比に設定されている。尚、幾何学的圧縮比は15以上20以下程度の範囲で、適宜設定すればよい。但し、エンジン1の幾何学的圧縮比は、15未満に設定してもよい。   The engine 1 is set to a relatively high geometric compression ratio of 15 or more for the purpose of improving the theoretical thermal efficiency. In addition, what is necessary is just to set a geometric compression ratio suitably in the range of about 15-20. However, the geometric compression ratio of the engine 1 may be set to less than 15.

シリンダヘッド12には、気筒18毎に、吸気ポート16及び排気ポート17が形成されていると共に、これら吸気ポート16及び排気ポート17には、燃焼室19側の開口を開閉する吸気弁21及び排気弁22がそれぞれ配設されている。   The cylinder head 12 is provided with an intake port 16 and an exhaust port 17 for each cylinder 18. The intake port 16 and the exhaust port 17 have an intake valve 21 and an exhaust for opening and closing the opening on the combustion chamber 19 side. Each valve 22 is disposed.

吸気弁21及び排気弁22をそれぞれ駆動する動弁系の内、排気側には、排気弁22の作動モードを通常モードと特殊モードとに切り替える、例えば油圧作動式の可変機構(図2参照。以下、VVL(Variable Valve Lift)と称する)71が設けられている。VVL71は、その構成の詳細な図示は省略するが、カム山を一つ有する第1カムとカム山を2つ有する第2カムとの、カムプロファイルの異なる2種類のカム、及び、その第1及び第2カムのいずれか一方のカムの作動状態を選択的に排気弁に伝達するロストモーション機構を含んで構成されている。第1カムの作動状態を排気弁22に伝達しているときには、排気弁22は、排気行程中において一度だけ開弁される通常モードで作動するのに対し、第2カムの作動状態を排気弁22に伝達しているときには、排気弁22が、排気行程中において開弁すると共に、吸気行程中においても開弁するような、いわゆる排気の二度開きを行う特殊モードで作動する。VVL71の通常モードと特殊モードとは、エンジンの運転状態に応じて切り替えられる。具体的に、特殊モードは、内部EGRに係る制御の際に利用される。尚、こうした通常モードと特殊モードとの切り替えを可能にする上で、排気弁22を電磁アクチュエータによって駆動する電磁駆動式の動弁系を採用してもよい。また、内部EGRの実行は、排気二度開きのみによって実現されるのではない。例えば吸気弁21を二回開く、吸気の二度開きによって内部EGR制御を行ってもよいし、排気行程乃至吸気行程において吸気弁21及び排気弁22の双方を閉じるネガティブオーバーラップ期間を設けて既燃ガスを気筒18内に残留させる内部EGR制御を行ってもよい。VVL71はまた、省略することも可能である。   Among the valve systems that drive the intake valve 21 and the exhaust valve 22, respectively, on the exhaust side, the operation mode of the exhaust valve 22 is switched between a normal mode and a special mode, for example, a hydraulically operated variable mechanism (see FIG. 2). Hereinafter, a VVL (Variable Valve Lift) 71 is provided. Although the detailed illustration of the configuration of the VVL 71 is omitted, two types of cams having different cam profiles, a first cam having one cam peak and a second cam having two cam peaks, and the first And a lost motion mechanism that selectively transmits an operating state of one of the second cams to the exhaust valve. When the operating state of the first cam is transmitted to the exhaust valve 22, the exhaust valve 22 operates in the normal mode in which the valve is opened only once during the exhaust stroke, whereas the operating state of the second cam is the exhaust valve. When transmitting to the engine 22, the exhaust valve 22 operates in a special mode in which the exhaust valve is opened during the exhaust stroke and is also opened during the intake stroke so that the exhaust is opened twice. The normal mode and the special mode of the VVL 71 are switched according to the operating state of the engine. Specifically, the special mode is used in the control related to the internal EGR. In order to enable switching between the normal mode and the special mode, an electromagnetically driven valve system that drives the exhaust valve 22 by an electromagnetic actuator may be employed. Further, the execution of the internal EGR is not realized only by opening the exhaust gas twice. For example, the internal EGR control may be performed by opening the intake valve 21 twice or by opening the intake valve twice, or by providing a negative overlap period in which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are closed in the exhaust stroke or the intake stroke. Internal EGR control that causes the fuel gas to remain in the cylinder 18 may be performed. The VVL 71 can also be omitted.

VVL71を備えた排気側の動弁系に対し、吸気側には、図2に示すように、クランクシャフト15に対する吸気カムシャフトの回転位相を変更することが可能な位相可変機構(以下、VVT(Variable Valve Timing)と称する)72と、吸気弁21のリフト量を連続的に変更することが可能なリフト量可変機構(以下、CVVL(Continuously Variable Valve Lift)と称する)73とが設けられている。VVT72は、液圧式、電磁式又は機械式の公知の構造を適宜採用すればよく、その詳細な構造についての図示は省略する。また、CVVL73も、公知の種々の構造を適宜採用することが可能であり、その詳細な構造についての図示は省略する。VVT72及びCVVL73によって、吸気弁21はその開弁タイミング及び閉弁タイミング、並びに、リフト量をそれぞれ変更することが可能である。   As shown in FIG. 2, the exhaust side valve system having the VVL 71 has a variable phase mechanism (hereinafter referred to as VVT (hereinafter referred to as VVT)) that can change the rotational phase of the intake camshaft with respect to the crankshaft 15 as shown in FIG. 72) and a lift variable mechanism (hereinafter referred to as CVVL (Continuously Variable Valve Lift)) 73 capable of continuously changing the lift amount of the intake valve 21. . The VVT 72 may employ a hydraulic, electromagnetic, or mechanical structure as appropriate, and illustration of the detailed structure is omitted. The CVVL 73 can also adopt various known structures as appropriate, and the detailed structure is not shown. By the VVT 72 and the CVVL 73, the intake valve 21 can change its valve opening timing, valve closing timing, and lift amount.

シリンダヘッド12にはまた、気筒18毎に、気筒18内に燃料を直接噴射するインジェクタ67が取り付けられている。インジェクタ67は、図3に拡大して示すように、その噴口が燃焼室19の天井面の中央部分から、その燃焼室19内に臨むように配設されている。インジェクタ67は、エンジン1の運転状態に応じて設定された噴射タイミングでかつ、エンジン1の運転状態に応じた量の燃料を、燃焼室19内に直接噴射する。この例において、インジェクタ67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インジェクタである。これによって、インジェクタ67は、燃料噴霧が、燃焼室19の中心位置から下向きに、放射状に広がるように、燃料を噴射する。図3に矢印で示すように、ピストン14が圧縮上死点付近に位置するタイミングで、燃焼室19の中央部分から放射状に広がるように噴射された燃料噴霧は、ピストン頂面に形成されたキャビティ141の壁面に沿って流動する。つまり、インジェクタ67は、その燃料噴射の方向が、後述の点火プラグ25の位置に対し、ずれるように設定されている。また、キャビティ141は、ピストン14が圧縮上死点付近に位置するタイミングで噴射された燃料噴霧を、その内部に収めるように形成されている、と言い換えることが可能である。この多噴口型のインジェクタ67とキャビティ141との組み合わせは、燃料の噴射後、混合気形成期間を短くすると共に、燃焼期間を短くする上で有利な構成である。尚、インジェクタ67は、多噴口型のインジェクタに限定されず、外開弁タイプのインジェクタを採用してもよい。   In addition, an injector 67 that directly injects fuel into the cylinder 18 is attached to the cylinder head 12 for each cylinder 18. As shown in an enlarged view in FIG. 3, the injector 67 is disposed so that its nozzle hole faces the inside of the combustion chamber 19 from the central portion of the ceiling surface of the combustion chamber 19. The injector 67 directly injects an amount of fuel into the combustion chamber 19 at an injection timing set according to the operating state of the engine 1 and according to the operating state of the engine 1. In this example, the injector 67 is a multi-hole injector having a plurality of nozzle holes, although detailed illustration is omitted. Thus, the injector 67 injects the fuel so that the fuel spray spreads radially downward from the center position of the combustion chamber 19. As indicated by the arrows in FIG. 3, the fuel spray injected radially from the central portion of the combustion chamber 19 at the timing when the piston 14 is located near the compression top dead center is a cavity formed on the top surface of the piston. It flows along the wall surface of 141. That is, the injector 67 is set such that the direction of fuel injection is deviated from the position of a spark plug 25 described later. Moreover, it can be paraphrased that the cavity 141 is formed so that the fuel spray injected at the timing when the piston 14 is positioned near the compression top dead center is contained therein. This combination of the multi-hole injector 67 and the cavity 141 is an advantageous configuration for shortening the mixture formation period and the combustion period after fuel injection. In addition, the injector 67 is not limited to a multi-hole injector, and may be an outside-opening type injector.

図外の燃料タンクとインジェクタ67との間は、燃料供給経路によって互いに連結されている。この燃料供給経路上には、燃料ポンプ63とコモンレール64とを含みかつ、インジェクタ67に、比較的高い燃料圧力で燃料を供給することが可能な燃料供給システム62が介設されている。燃料ポンプ63は、燃料タンクからコモンレール64に燃料を圧送し、コモンレール64は圧送された燃料を、比較的高い燃料圧力で蓄えることが可能である。インジェクタ67が開弁することによって、コモンレール64に蓄えられている燃料がインジェクタ67の噴口から噴射される。ここで、燃料ポンプ63は、図示は省略するが、プランジャー式のポンプであり、エンジン1によって駆動される。このエンジン駆動のポンプを含む構成の燃料供給システム62は、30MPa以上の高い燃料圧力の燃料を、インジェクタ67に供給することを可能にする。燃料圧力は、最大で120MPa程度に設定してもよい。インジェクタ67に供給される燃料の圧力は、後述するように、エンジン1の運転状態に応じて変更される。尚、燃料供給システム62は、この構成に限定されるものではない。   A fuel tank (not shown) and the injector 67 are connected to each other by a fuel supply path. A fuel supply system 62 including a fuel pump 63 and a common rail 64 and capable of supplying fuel to the injector 67 at a relatively high fuel pressure is interposed on the fuel supply path. The fuel pump 63 pumps fuel from the fuel tank to the common rail 64, and the common rail 64 can store the pumped fuel at a relatively high fuel pressure. When the injector 67 is opened, the fuel stored in the common rail 64 is injected from the injection port of the injector 67. Here, although not shown, the fuel pump 63 is a plunger type pump and is driven by the engine 1. The fuel supply system 62 configured to include this engine-driven pump enables the fuel with a high fuel pressure of 30 MPa or more to be supplied to the injector 67. The fuel pressure may be set to about 120 MPa at the maximum. The pressure of the fuel supplied to the injector 67 is changed according to the operating state of the engine 1 as will be described later. The fuel supply system 62 is not limited to this configuration.

シリンダヘッド12にはまた、図3に示すように、燃焼室19内の混合気に点火する点火プラグ25が取り付けられている。点火プラグ25は、この例では、エンジン1の排気側から斜め下向きに延びるように、シリンダヘッド12内を貫通して配置されている。図3に示すように、点火プラグ25の先端は、圧縮上死点に位置するピストン14のキャビティ141内に臨んで配置される。   As shown in FIG. 3, a spark plug 25 that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 19 is attached to the cylinder head 12. In this example, the spark plug 25 is disposed through the cylinder head 12 so as to extend obliquely downward from the exhaust side of the engine 1. As shown in FIG. 3, the tip of the spark plug 25 is disposed facing the cavity 141 of the piston 14 located at the compression top dead center.

エンジン1の一側面には、図1に示すように、各気筒18の吸気ポート16に連通するように吸気通路30が接続されている。一方、エンジン1の他側面には、各気筒18の燃焼室19からの既燃ガス(排気ガス)を排出する排気通路40が接続されている。   As shown in FIG. 1, an intake passage 30 is connected to one side of the engine 1 so as to communicate with the intake port 16 of each cylinder 18. On the other hand, an exhaust passage 40 for discharging burned gas (exhaust gas) from the combustion chamber 19 of each cylinder 18 is connected to the other side of the engine 1.

吸気通路30の上流端部には、吸入空気を濾過するエアクリーナ31が配設されている。また、吸気通路30における下流端近傍には、サージタンク33が配設されている。このサージタンク33よりも下流側の吸気通路30は、各気筒18毎に分岐する独立通路とされ、これら各独立通路の下流端が各気筒18の吸気ポート16にそれぞれ接続されている。   An air cleaner 31 that filters intake air is disposed at the upstream end of the intake passage 30. A surge tank 33 is disposed near the downstream end of the intake passage 30. The intake passage 30 downstream of the surge tank 33 is an independent passage branched for each cylinder 18, and the downstream end of each independent passage is connected to the intake port 16 of each cylinder 18.

吸気通路30におけるエアクリーナ31とサージタンク33との間には、空気を冷却又は加熱する、水冷式のインタークーラ/ウォーマ34と、各気筒18への吸入空気量を調節するスロットル弁36とが配設されている。吸気通路30にはまた、インタークーラ/ウォーマ34をバイパスするインタークーラバイパス通路35が接続されており、このインタークーラバイパス通路35には、当該通路35を通過する空気流量を調整するためのインタークーラバイパス弁351が配設されている。インタークーラバイパス弁351の開度調整を通じて、インタークーラバイパス通路35の通過流量とインタークーラ/ウォーマ34の通過流量との割合を調整することにより、気筒18に導入する新気の温度を調整することが可能である。尚、インタークーラ/ウォーマ34は省略可能であり、それに伴いインタークーラバイパス通路35も省略可能である。   Between the air cleaner 31 and the surge tank 33 in the intake passage 30, a water-cooled intercooler / warmer 34 that cools or heats the air and a throttle valve 36 that adjusts the amount of intake air to each cylinder 18 are arranged. It is installed. An intercooler bypass passage 35 that bypasses the intercooler / warmer 34 is also connected to the intake passage 30. The intercooler bypass passage 35 is connected to an intercooler for adjusting the flow rate of air passing through the passage 35. A bypass valve 351 is provided. Adjusting the temperature of fresh air introduced into the cylinder 18 by adjusting the ratio between the passage flow rate of the intercooler bypass passage 35 and the passage flow rate of the intercooler / warmer 34 through the opening degree adjustment of the intercooler bypass valve 351. Is possible. The intercooler / warmer 34 can be omitted, and the intercooler bypass passage 35 can be omitted accordingly.

排気通路40の上流側の部分は、各気筒18毎に分岐して排気ポート17の外側端に接続された独立通路と該各独立通路が集合する集合部とを有する排気マニホールドによって構成されている。この排気通路40における排気マニホールドよりも下流側には、排気ガス中の有害成分を浄化する排気浄化装置として、直キャタリスト41とアンダーフットキャタリスト42とがそれぞれ接続されている。直キャタリスト41及びアンダーフットキャタリスト42はそれぞれ、筒状ケースと、そのケース内の流路に配置した、例えば三元触媒とを備えて構成されている。   The upstream portion of the exhaust passage 40 is constituted by an exhaust manifold having an independent passage branched for each cylinder 18 and connected to the outer end of the exhaust port 17 and a collecting portion where the independent passages gather. . A direct catalyst 41 and an underfoot catalyst 42 are connected downstream of the exhaust manifold in the exhaust passage 40 as exhaust purification devices for purifying harmful components in the exhaust gas. Each of the direct catalyst 41 and the underfoot catalyst 42 includes a cylindrical case and, for example, a three-way catalyst disposed in a flow path in the case.

吸気通路30におけるサージタンク33とスロットル弁36との間の部分と、排気通路40における直キャタリスト41よりも上流側の部分とは、排気ガスの一部を吸気通路30に還流するためのEGR通路50を介して接続されている。このEGR通路50は、排気ガスをエンジン冷却水によって冷却するためのEGRクーラ52が配設された主通路51と、EGRクーラ52をバイパスするためのEGRクーラバイパス通路53と、を含んで構成されている。主通路51には、排気ガスの吸気通路30への還流量を調整するためのEGR弁511が配設され、EGRクーラバイパス通路53には、EGRクーラバイパス通路53を流通する排気ガスの流量を調整するためのEGRクーラバイパス弁531が配設されている。尚、EGRクーラバイパス通路53は、省略可能である。   A portion between the surge tank 33 and the throttle valve 36 in the intake passage 30 and a portion upstream of the direct catalyst 41 in the exhaust passage 40 are used for returning a part of the exhaust gas to the intake passage 30. They are connected via a passage 50. The EGR passage 50 includes a main passage 51 in which an EGR cooler 52 for cooling the exhaust gas with engine coolant is disposed, and an EGR cooler bypass passage 53 for bypassing the EGR cooler 52. ing. The main passage 51 is provided with an EGR valve 511 for adjusting the amount of exhaust gas recirculated to the intake passage 30, and the EGR cooler bypass passage 53 has a flow rate of exhaust gas flowing through the EGR cooler bypass passage 53. An EGR cooler bypass valve 531 for adjustment is provided. The EGR cooler bypass passage 53 can be omitted.

このように構成されたエンジン1は、パワートレイン・コントロール・モジュール(以下、PCMという)10によって制御される。PCM10は、CPU、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。このPCM10が制御器を構成する。   The engine 1 configured as described above is controlled by a powertrain control module (hereinafter referred to as PCM) 10. The PCM 10 includes a microprocessor having a CPU, a memory, a counter timer group, an interface, and a path connecting these units. This PCM 10 constitutes a controller.

PCM10には、図1,2に示すように、各種のセンサSW1〜SW16の検出信号が入力される。この各種のセンサには、次のセンサが含まれる。すなわち、エアクリーナ31の下流側で、新気の流量を検出するエアフローセンサSW1及び新気の温度を検出する吸気温度センサSW2、インタークーラ/ウォーマ34の下流側に配置されかつ、インタークーラ/ウォーマ34を通過した後の新気の温度を検出する、第2吸気温度センサSW3、EGR通路50における吸気通路30との接続部近傍に配置されかつ、外部EGRガスの温度を検出するEGRガス温センサSW4、吸気ポート16に取り付けられかつ、気筒18内に流入する直前の吸気の温度を検出する吸気ポート温度センサSW5、シリンダヘッド12に取り付けられかつ、気筒18内の圧力を検出する筒内圧センサSW6、排気通路40におけるEGR通路50の接続部近傍に配置されかつ、それぞれ排気温度及び排気圧力を検出する排気温センサSW7及び排気圧センサSW8、直キャタリスト41の上流側に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するリニアO2センサSW9、直キャタリスト41とアンダーフットキャタリスト42との間に配置されかつ、排気中の酸素濃度を検出するラムダO2センサSW10、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサSW11、クランクシャフト15の回転角を検出するクランク角センサSW12、車両のアクセルペダル(図示省略)の操作量に対応したアクセル開度を検出するアクセル開度センサSW13、吸気側及び排気側のカム角センサSW14,SW15、及び、燃料供給システム62のコモンレール64に取り付けられかつ、インジェクタ67に供給する燃料圧力を検出する燃圧センサSW16である。   As shown in FIGS. 1 and 2, detection signals from various sensors SW <b> 1 to SW <b> 16 are input to the PCM 10. The various sensors include the following sensors. That is, the air flow sensor SW1 that detects the flow rate of fresh air, the intake air temperature sensor SW2 that detects the temperature of fresh air, the downstream side of the intercooler / warmer 34, and the intercooler / warmer 34 downstream of the air cleaner 31. A second intake air temperature sensor SW3 for detecting the temperature of fresh air after passing through the EGR gas temperature sensor SW4, which is disposed in the vicinity of the connection portion of the EGR passage 50 with the intake passage 30 and detects the temperature of the external EGR gas. An intake port temperature sensor SW5 that is attached to the intake port 16 and detects the temperature of the intake air just before flowing into the cylinder 18, and an in-cylinder pressure sensor SW6 that is attached to the cylinder head 12 and detects the pressure in the cylinder 18. The exhaust passage 40 is disposed in the vicinity of the connection portion of the EGR passage 50, and the exhaust temperature and the exhaust respectively. An exhaust temperature sensor SW7 and an exhaust pressure sensor SW8 for detecting force, and a linear O2 sensor SW9 for detecting the oxygen concentration in the exhaust gas, upstream of the direct catalyst 41, a direct catalyst 41 and an underfoot catalyst 42, The lambda O2 sensor SW10 that detects the oxygen concentration in the exhaust gas, the water temperature sensor SW11 that detects the temperature of the engine coolant, the crank angle sensor SW12 that detects the rotation angle of the crankshaft 15, and the accelerator pedal of the vehicle An accelerator opening sensor SW13 for detecting an accelerator opening degree corresponding to an operation amount (not shown), cam angle sensors SW14 and SW15 on the intake side and exhaust side, and a common rail 64 of the fuel supply system 62, and an injector 67 is a fuel pressure sensor SW16 for detecting the fuel pressure supplied to 67. .

PCM10は、これらの検出信号に基づいて種々の演算を行うことによってエンジン1や車両の状態を判定し、これに応じてインジェクタ67、点火プラグ25、吸気弁側のVVT72及びCVVL73、排気弁側のVVL71、燃料供給システム62、並びに、各種の弁(スロットル弁36、インタークーラバイパス弁351、EGR弁511、及びEGRクーラバイパス弁531)のアクチュエータへ制御信号を出力する。こうしてPCM10は、エンジン1を運転する。   The PCM 10 performs various calculations based on these detection signals to determine the state of the engine 1 and the vehicle, and accordingly, the injector 67, the spark plug 25, the intake valve side VVT 72 and CVVL 73, and the exhaust valve side Control signals are output to the actuators of the VVL 71, the fuel supply system 62, and various valves (throttle valve 36, intercooler bypass valve 351, EGR valve 511, and EGR cooler bypass valve 531). Thus, the PCM 10 operates the engine 1.

図4は、エンジン1の運転領域の一例を示している。このエンジン1は、全運転領域において、混合気の空燃比を理論空燃比(つまり、空気過剰率λ≦1.1)となるようにしており、これによって、全運転領域において三元触媒の利用を可能にしている。   FIG. 4 shows an example of the operation region of the engine 1. The engine 1 is configured such that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the stoichiometric air-fuel ratio (that is, the excess air ratio λ ≦ 1.1) in the entire operation region, whereby the three-way catalyst is used in the entire operation region. Is possible.

その一方で、このエンジン1は、部分負荷領域(エンジン1の全開負荷域を除く領域、又は、エンジン1の負荷領域を低負荷、中負荷及び高負荷の3つに区分したときの、低負荷及び中負荷を含む領域。図4における破線よりも下側の領域)においては、ポンプ損失や冷却損失の低減、及び、排気エミッション性能の向上を目的として、大量のEGRガス、正確には、理論空燃比λ≦1.1となる条件下において、気筒18内に導入可能な限りのEGRガスを、気筒18内に導入するようにしている。一方、エンジン1の負荷が全開負荷域にあるときには(図4における破線よりも上側の領域)、新気を可能な限り気筒18内に導入するために、EGRガスの導入を中止する。これは、全開トルクの向上に有効である。   On the other hand, the engine 1 has a low load when the partial load region (the region excluding the fully open load region of the engine 1 or the load region of the engine 1 is divided into three regions of low load, medium load and high load. In the region including medium load (region below the broken line in FIG. 4), in order to reduce pump loss and cooling loss, and to improve exhaust emission performance, a large amount of EGR gas, more precisely, theoretical As long as the air-fuel ratio λ ≦ 1.1, as much EGR gas as can be introduced into the cylinder 18 is introduced into the cylinder 18. On the other hand, when the load of the engine 1 is in the fully open load region (region above the broken line in FIG. 4), the introduction of EGR gas is stopped in order to introduce fresh air into the cylinder 18 as much as possible. This is effective for improving the full opening torque.

ここで部分負荷領域において気筒18内に導入するEGRガスは、基本的には、EGR通路50を通じて、吸気側に還流された排気ガスであり、特にEGRクーラ52を通過することで冷却されたEGRガスである。これにより、気筒18内の温度を低下させて過早着火やノッキング等の異常燃焼の回避に有利になる一方で、燃焼温度の低下に伴い、冷却損失の低減、及び、RawNOxの発生の抑制が図られる。尚、低負荷側の領域においては、冷却しないEGRガス、例えばEGRクーラバイパス通路53を通過した外部EGRガスや、排気側のVVL71の作動による内部EGRガスを、気筒18内に導入してもよい。   Here, the EGR gas introduced into the cylinder 18 in the partial load region is basically exhaust gas recirculated to the intake side through the EGR passage 50, and in particular, EGR cooled by passing through the EGR cooler 52. Gas. As a result, it is advantageous for avoiding abnormal combustion such as pre-ignition and knocking by lowering the temperature in the cylinder 18, while reducing the cooling loss and suppressing the generation of RawNOx as the combustion temperature decreases. Figured. In the low-load side region, uncooled EGR gas, for example, external EGR gas that has passed through the EGR cooler bypass passage 53 or internal EGR gas generated by the operation of the VVL 71 on the exhaust side may be introduced into the cylinder 18. .

具体的に、部分負荷領域においては、スロットル弁36を全開にする一方で、EGR弁511(及びEGRクーラバイパス弁531)の開度調整により、気筒18内に導入する新気量及び外部EGRガス量を調整する。こうして、大量のEGRガスを気筒18内に導入することは、損失低減や排気エミッション性能の向上といった利点があるものの、燃焼安定性が低下し、それに伴い燃焼期間が大きくばらつくことで、ノッキング等の発生を招く虞もある。   Specifically, in the partial load region, while the throttle valve 36 is fully opened, the opening amount of the EGR valve 511 (and the EGR cooler bypass valve 531) is adjusted to adjust the amount of fresh air introduced into the cylinder 18 and the external EGR gas. Adjust the amount. Thus, introduction of a large amount of EGR gas into the cylinder 18 has advantages such as reduction of loss and improvement of exhaust emission performance, but the combustion stability is lowered and the combustion period greatly varies accordingly. There is also a risk of occurrence.

そこで、このエンジン1では、大量のEGRガスを気筒18内に導入する部分負荷領域において、ピストンが往復する速度が相対的に低いため、気筒18内のガス流動が弱くなることに起因して、燃焼安定性が特に悪化しやすい低速域、具体的には、図4に示す運転領域において、所定回転数Nよりも回転数が低い低速領域においては、従来と比較して大幅に高圧化した燃料圧力で、図5(a)に示すように、圧縮上死点付近の遅いタイミングで気筒18内に燃料を噴射し、火花点火を行う。これにより、大量のEGRガスを気筒18内に導入している低速域の部分負荷領域における燃焼安定性を向上させる。この特徴的な燃料噴射形態を、以下においては「高圧リタード噴射」又は単に「リタード噴射」と呼ぶ。尚、所定回転数Nは、図例では、エンジンの回転数領域における中間点よりも高速側に設定されているが、これに限らず、高圧リタード噴射を行う領域は、例えばエンジン1の回転数領域を低速、中速及び高速の3つに区分したときの、低速域を含む領域、又は、低速域及び中速域を含む領域としてもよい。   Therefore, in this engine 1, in the partial load region where a large amount of EGR gas is introduced into the cylinder 18, the reciprocating speed of the piston is relatively low, so that the gas flow in the cylinder 18 becomes weak, In the low speed range where the combustion stability is particularly likely to deteriorate, specifically, in the operating range shown in FIG. With the pressure, as shown in FIG. 5A, fuel is injected into the cylinder 18 at a late timing near the compression top dead center, and spark ignition is performed. This improves the combustion stability in the partial load region in the low speed region where a large amount of EGR gas is introduced into the cylinder 18. This characteristic fuel injection mode is hereinafter referred to as “high pressure retarded injection” or simply “retarded injection”. In the illustrated example, the predetermined rotational speed N is set at a higher speed than an intermediate point in the engine rotational speed region. However, the present invention is not limited to this, and the region where high-pressure retarded injection is performed is, for example, the rotational speed of the engine 1. The region may be a region including a low speed region or a region including a low speed region and a medium speed region when the region is divided into three regions of low speed, medium speed, and high speed.

次に、図6を参照しながら、高圧リタード噴射について説明する。図6は、前述した高圧リタード噴射による火花点火(Spark Ignition)燃焼(実線)と、吸気行程中に燃料噴射を実行する従来のSI燃焼(破線)とにおける、熱発生率(上図)及び未燃混合気反応進行度(下図)の違いを比較する図である。図6の横軸はクランク角である。この比較の前提として、エンジン1の運転状態は共に低速の部分負荷域であり、噴射する燃料量は、高圧リタード噴射によるSI燃焼と従来のSI燃焼との場合で互いに同じである。   Next, high pressure retarded injection will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows the heat generation rate (upper diagram) and unsettled in the above-described spark ignition combustion (solid line) by high-pressure retarded injection and conventional SI combustion (broken line) in which fuel injection is performed during the intake stroke. It is a figure which compares the difference of a fuel-air mixture reaction progress (the following figure). The horizontal axis in FIG. 6 is the crank angle. As a precondition for this comparison, the operating state of the engine 1 is a low-speed partial load region, and the amount of fuel to be injected is the same in the case of SI combustion by high pressure retarded injection and conventional SI combustion.

高圧リタード噴射は、気筒18内に高い燃料圧力で燃料を噴射することにより、気筒18内、特にキャビティ141内のガス流動を強め、それによって燃焼安定性を向上させることを目的とする。高圧リタード噴射はまた、未燃混合気の反応可能時間の短縮を図り、そのことによって異常燃焼を回避することも可能にする。   The purpose of high pressure retarded injection is to inject fuel at a high fuel pressure into the cylinder 18 to strengthen the gas flow in the cylinder 18, particularly in the cavity 141, thereby improving combustion stability. High pressure retarded injection also shortens the reaction time of the unburned mixture, thereby making it possible to avoid abnormal combustion.

従来のSI燃焼では、吸気行程中に気筒18内に所定量の燃料噴射を実行する(図6の上図の破線参照)。気筒18内では、その燃料の噴射後、ピストン14が圧縮上死点に至るまでの間に、比較的均質な混合気が形成される。そして、この例では、圧縮上死点以降の、白丸で示す所定タイミングで点火が実行され、それによって燃焼が開始する。燃焼の開始後は、図6の上図に破線で示すように、熱発生率のピークを経て燃焼が終了する。燃料噴射の開始から燃焼の終了までの間が未燃混合気の反応可能時間(以下、単に反応可能時間という場合がある)に相当し、図6の下図に破線で示すように、この間に未燃混合気の反応は次第に進行する。同図における点線は、未燃混合気が着火に至る反応度である、着火しきい値を示しており、従来のSI燃焼は、低速域であることと相俟って、反応可能時間が非常に長く、その間、未燃混合気の反応が進行し続けてしまうことから、点火の前後に未燃混合気の反応度が着火しきい値を超えてしまい、過早着火又はノッキングといった異常燃焼を引き起こす。   In conventional SI combustion, a predetermined amount of fuel is injected into the cylinder 18 during the intake stroke (see the broken line in the upper diagram of FIG. 6). In the cylinder 18, a relatively homogeneous air-fuel mixture is formed after the fuel injection until the piston 14 reaches the compression top dead center. In this example, ignition is executed at a predetermined timing indicated by a white circle after the compression top dead center, thereby starting combustion. After the start of combustion, as shown by the broken line in the upper diagram of FIG. 6, the combustion ends through a peak of the heat generation rate. The time from the start of fuel injection to the end of combustion corresponds to the reaction possible time of the unburned mixture (hereinafter sometimes simply referred to as reaction possible time). As shown by the broken line in the lower diagram of FIG. The reaction of the fuel mixture gradually proceeds. The dotted line in the figure shows the ignition threshold, which is the reactivity with which the unburned mixture reaches ignition, and the conventional SI combustion has a very low reaction time in combination with the low speed range. In the meantime, the reaction of the unburned mixture continues to progress during that time, so the reactivity of the unburned mixture exceeds the ignition threshold before and after ignition, and abnormal combustion such as premature ignition or knocking occurs. cause.

未燃混合気の反応可能時間は、図6にも示しているように、インジェクタ67が燃料を噴射する期間((1)噴射期間)と、噴射終了後、点火プラグ25の周りに可燃混合気が形成されるまでの期間((2)混合気形成期間)と、点火によって開始された燃焼が終了するまでの期間((3)燃焼期間)と、を足し合わせた時間、つまり、(1)+(2)+(3)である。高圧リタード噴射は、噴射期間、混合気形成期間及び燃焼期間をそれぞれ短縮し、それによって、反応可能時間を短くする。   As shown in FIG. 6, the reaction time of the unburned air-fuel mixture is a period during which the injector 67 injects fuel ((1) injection period), and the combustible air-fuel mixture around the spark plug 25 after the injection ends. Is the sum of the period until (2) mixture formation period and the period until combustion started by ignition ((3) combustion period), that is, (1) + (2) + (3). The high-pressure retarded injection shortens the injection period, the mixture formation period, and the combustion period, thereby shortening the reaction time.

先ず、高い燃料圧力は、単位時間当たりにインジェクタ67から噴射される燃料量を相対的に多くする。このため、燃料噴射量を一定とした場合に、燃料圧力と燃料の噴射期間との関係は概ね、燃料圧力が低いほど噴射期間は長くなり、燃料圧力が高いほど噴射期間は短くなる。従って、燃料圧力が従来に比べて大幅に高く設定された高圧リタード噴射は、噴射期間を短縮する。   First, the high fuel pressure relatively increases the amount of fuel injected from the injector 67 per unit time. For this reason, when the fuel injection amount is constant, the relationship between the fuel pressure and the fuel injection period is generally such that the lower the fuel pressure, the longer the injection period, and the higher the fuel pressure, the shorter the injection period. Therefore, the high pressure retarded injection in which the fuel pressure is set to be significantly higher than the conventional one shortens the injection period.

また、高い燃料圧力は、気筒18内に噴射する燃料噴霧の微粒化に有利になると共に、燃料噴霧の飛翔距離を、より長くする。このため、燃料圧力と燃料蒸発時間との関係は概ね、燃料圧力が低いほど燃料蒸発時間は長くなり、燃料圧力が高いほど燃料蒸発時間は短くなる。また、燃料圧力と点火プラグ25の周りに燃料噴霧が到達するまでの時間は概ね、燃料圧力が低いほど到達までの時間は長くなり、燃料圧力が高いほど到達までの時間は短くなる。混合気形成期間は、燃料蒸発時間と、点火プラグ25の周りへの燃料噴霧到達時間とを足し合わせた時間であるから、燃料圧力が高いほど混合気形成期間は短くなる。従って、燃料圧力が従来に比べて大幅に高く設定された高圧リタード噴射は、燃料蒸発時間及び点火プラグ25の周りへの燃料噴霧到達時間がそれぞれ短くなる結果、混合気形成期間を短縮する。これに対し、同図に白丸で示すように、従来の、低い燃料圧力での吸気行程噴射は、混合気形成期間が大幅に長くなる。尚、多噴口型のインジェクタ67とキャビティ141との組み合わせは、SIモードにおいては、燃料の噴射後、点火プラグ25の周りに燃料噴霧が到達するまでの時間を短くする結果、混合気形成期間の短縮に有効である。   Further, the high fuel pressure is advantageous for atomization of the fuel spray injected into the cylinder 18 and makes the flight distance of the fuel spray longer. For this reason, the relationship between the fuel pressure and the fuel evaporation time is generally longer as the fuel pressure is lower, and the fuel evaporation time is longer as the fuel pressure is higher. Further, the time until the fuel spray reaches the fuel pressure and the spark plug 25 is generally longer as the fuel pressure is lower, and the time until the fuel spray is higher as the fuel pressure is higher. The air-fuel mixture formation period is a time obtained by adding the fuel evaporation time and the fuel spray arrival time around the spark plug 25. Therefore, the higher the fuel pressure, the shorter the air-fuel mixture formation period. Therefore, the high pressure retarded injection in which the fuel pressure is set to be significantly higher than the conventional case shortens the mixture formation period as a result of the fuel evaporation time and the fuel spray arrival time around the spark plug 25 being reduced. On the other hand, as shown by white circles in the figure, the conventional intake stroke injection at a low fuel pressure significantly increases the mixture formation period. In the SI mode, the combination of the multi-injector type injector 67 and the cavity 141 shortens the time until fuel spray reaches around the spark plug 25 after fuel injection. Effective for shortening.

このように、噴射期間及び混合気形成期間を短縮することは、燃料の噴射タイミング、より正確には、噴射開始タイミングを、比較的遅いタイミングにすることを可能にする。そこで、高圧リタード噴射では、図6の上図に示すように、圧縮行程後期から膨張行程初期にかけてのリタード期間内に燃料噴射を行う。高い燃料圧力で気筒18内に燃料を噴射することに伴い、その気筒内の乱れが強くなり、気筒18内の乱れエネルギが高まるが、この高い乱れエネルギは、燃料噴射のタイミングが比較的遅いタイミングに設定されることと相俟って、燃焼期間の短縮に有利になる。   Thus, shortening the injection period and the mixture formation period makes it possible to set the fuel injection timing, more precisely, the injection start timing to a relatively late timing. Therefore, in the high pressure retarded injection, as shown in the upper diagram of FIG. 6, fuel injection is performed within the retard period from the latter stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke. As the fuel is injected into the cylinder 18 at a high fuel pressure, the turbulence in the cylinder becomes stronger and the turbulence energy in the cylinder 18 increases. This high turbulence energy is a timing at which the fuel injection timing is relatively late. Therefore, it is advantageous for shortening the combustion period.

すなわち、燃料噴射をリタード期間内に行った場合、燃料圧力と燃焼期間内での乱流エネルギとの関係は概ね、燃料圧力が低いほど乱流エネルギが低くなり、燃料圧力が高いほど乱流エネルギは高くなる。ここで、仮に高い燃料圧力で気筒18内に燃料を噴射するとしても、その噴射タイミングが吸気行程中にある場合は、点火タイミングまでの時間が長いことや、吸気行程後の圧縮行程において気筒18内が圧縮されることに起因して、気筒18内の乱れは減衰してしまう。その結果、吸気行程中に燃料噴射を行った場合、燃焼期間内での乱流エネルギは、燃料圧力の高低に拘わらず比較的低くなってしまう。   That is, when the fuel injection is performed within the retard period, the relationship between the fuel pressure and the turbulent energy in the combustion period is generally lower as the fuel pressure is lower and the turbulent energy is lower as the fuel pressure is higher. Becomes higher. Here, even if fuel is injected into the cylinder 18 at a high fuel pressure, if the injection timing is in the intake stroke, the time until the ignition timing is long, or the cylinder 18 is in the compression stroke after the intake stroke. Due to the compression of the inside, the disturbance in the cylinder 18 is attenuated. As a result, when fuel is injected during the intake stroke, the turbulent energy during the combustion period becomes relatively low regardless of the fuel pressure level.

燃焼期間での乱流エネルギと燃焼期間との関係は概ね、乱流エネルギが低いほど燃焼期間が長くなり、乱流エネルギが高いほど燃焼期間が短くなる。従って、燃料圧力と燃焼期間との関係は、燃料圧力が低いほど燃焼期間は長くなり、燃料圧力が高いほど燃焼期間は短くなる。すなわち、高圧リタード噴射は、燃焼期間を短縮する。これに対し、従来の、低い燃料圧力での吸気行程噴射は、燃焼期間が長くなる。尚、多噴口型のインジェクタ67は、気筒18内の乱れエネルギの向上に有利であって、燃焼期間の短縮に有効であると共に、その多噴口型のインジェクタ67とキャビティ141との組み合わせによって、燃料噴霧をキャビティ141内に収めることもまた、燃焼期間の短縮に有効である。   In general, the relationship between the turbulent energy and the combustion period in the combustion period is such that the lower the turbulent energy, the longer the combustion period, and the higher the turbulent energy, the shorter the combustion period. Therefore, the relationship between the fuel pressure and the combustion period is such that the lower the fuel pressure, the longer the combustion period, and the higher the fuel pressure, the shorter the combustion period. That is, the high pressure retarded injection shortens the combustion period. In contrast, the conventional intake stroke injection at a low fuel pressure has a longer combustion period. The multi-injector type injector 67 is advantageous for improving the turbulent energy in the cylinder 18 and is effective for shortening the combustion period. In addition, the combination of the multi-injector type injector 67 and the cavity 141 provides fuel. Putting the spray in the cavity 141 is also effective for shortening the combustion period.

このように高圧リタード噴射は、噴射期間、混合気形成期間、及び、燃焼期間をそれぞれ短縮し、その結果、図6に示すように、燃料の噴射開始タイミングSOIから燃焼終了時期θendまでの、未燃混合気の反応可能時間を、従来の吸気行程中での燃料噴射の場合と比較して大幅に短くすることを可能にする。この反応可能時間を短縮する結果、図6の上段に示す図のように、従来の低い燃料圧力での吸気行程噴射では、白丸で示すように、燃焼終了時における未燃混合気の反応進行度が、着火しきい値を超えてしまい、異常燃焼が発生してしまうところ、高圧リタード噴射は、黒丸で示すように、燃焼終了時における未燃混合気の反応の進行を抑制し、異常燃焼を回避することが可能になる。尚、図6の上図における白丸と黒丸とで、点火タイミングは互いに同じタイミングに設定している。   As described above, the high pressure retarded injection shortens the injection period, the mixture formation period, and the combustion period, and as a result, as shown in FIG. 6, the fuel injection start timing SOI to the combustion end timing θend are not changed. It is possible to significantly shorten the reaction time of the fuel mixture as compared with the case of fuel injection during the conventional intake stroke. As a result of shortening this reaction possible time, as shown in the upper diagram of FIG. 6, in the conventional intake stroke injection at a low fuel pressure, as shown by a white circle, the reaction progress of the unburned mixture at the end of combustion is shown. However, when the ignition threshold is exceeded and abnormal combustion occurs, the high-pressure retarded injection suppresses the progress of the reaction of the unburned mixture at the end of combustion, as shown by the black circle, to prevent abnormal combustion. It can be avoided. It should be noted that the ignition timing is set to the same timing in the white circle and the black circle in the upper diagram of FIG.

燃料圧力は、例えば30MPa以上に設定することによって、燃焼期間を効果的に短縮化することが可能である。また、30MPa以上の燃料圧力は、噴射期間及び混合気形成期間も、それぞれ有効に短縮化することが可能である。尚、燃料圧力は、少なくともガソリンを含有する、使用燃料の性状に応じて適宜設定するのが好ましい。その上限値は、一例として、120MPaとしてもよい。   By setting the fuel pressure to, for example, 30 MPa or more, the combustion period can be effectively shortened. Moreover, the fuel pressure of 30 MPa or more can effectively shorten the injection period and the mixture formation period, respectively. The fuel pressure is preferably set as appropriate according to the properties of the fuel used, which contains at least gasoline. The upper limit may be 120 MPa as an example.

ここで、高圧リタード噴射は、気筒18内への燃料噴射の形態を工夫することによってSIモードにおける異常燃焼の発生を回避する。これとは異なり、異常燃焼の回避を目的として点火タイミングを遅角することが、従来から知られている。点火タイミングの遅角化は、未燃混合気の温度及び圧力の上昇を抑制することによって、その反応の進行を抑制する。しかしながら、点火タイミングの遅角化は熱効率及びトルクの低下を招くのに対し、高圧リタード噴射を行う場合は、燃料噴射の形態の工夫によって異常燃焼を回避する分、点火タイミングを進角させることが可能であるから、熱効率及びトルクが向上する。つまり、高圧リタード噴射は、異常燃焼を回避するだけでなく、その回避可能な分だけ、点火タイミングを進角することを可能にして、燃費の向上に有利になる。   Here, the high pressure retarded injection avoids the occurrence of abnormal combustion in the SI mode by devising the form of fuel injection into the cylinder 18. Unlike this, it is conventionally known that the ignition timing is retarded for the purpose of avoiding abnormal combustion. The retarding of the ignition timing suppresses the progress of the reaction by suppressing the increase in the temperature and pressure of the unburned mixture. However, retarding the ignition timing leads to a decrease in thermal efficiency and torque, whereas when performing high-pressure retarded injection, the ignition timing can be advanced by an amount that avoids abnormal combustion by devising the form of fuel injection. Since it is possible, thermal efficiency and torque are improved. That is, the high pressure retarded injection not only avoids abnormal combustion, but also makes it possible to advance the ignition timing by the amount that can be avoided, which is advantageous in improving fuel consumption.

このような異常燃焼の回避に有効な高圧リタード噴射はまた、前述の通り、点火時期における気筒18内の乱れエネルギを高めることで、気筒18内に大量のEGRガスが導入されていても、燃焼安定性を向上する。   The high-pressure retarded injection effective for avoiding such abnormal combustion also increases the turbulent energy in the cylinder 18 at the ignition timing, as described above, so that even if a large amount of EGR gas is introduced into the cylinder 18, Improve stability.

高圧リタード噴射による気筒18内の強い乱れエネルギを利用する観点からは、燃料噴射の終了後、火花点火を速やかに行うことが好ましく、具体的には、図6に示すように、燃料噴射の開始から3ミリ秒以内に火花点火をすることが望ましい。こうすることで、気筒18内の強い乱れエネルギが減衰する前に火花点火燃焼が開始されるから、燃焼期間が有効に短縮すると共に、燃焼安定性が高まる。   From the viewpoint of using the strong turbulence energy in the cylinder 18 by the high pressure retarded injection, it is preferable to perform the spark ignition promptly after the fuel injection is finished. Specifically, as shown in FIG. It is desirable to ignite the spark within 3 milliseconds from the beginning. By doing so, since spark ignition combustion is started before the strong turbulent energy in the cylinder 18 is attenuated, the combustion period is effectively shortened and the combustion stability is improved.

こうして燃焼安定性を高めることは、EGR率の上限をさらに大きくすることを可能にする。その結果、低速域の部分負荷領域においては、混合気の空燃比を理論空燃比(λ≦1.1)に設定する条件下で、スロットル弁36を全開にしかつ、EGR弁511の開度調整によって、EGR率を所定以上にすることが可能になるから、ポンプ損失の低減が図られる。また、EGRクーラ52によって冷却されたEGRガスを気筒18内に導入することにより、気筒18内の温度を低下させて、冷却損失の低減と共に、排気エミッション性能の向上が図られる。   Increasing the combustion stability in this way makes it possible to further increase the upper limit of the EGR rate. As a result, in the partial load region in the low speed region, the throttle valve 36 is fully opened and the opening degree of the EGR valve 511 is adjusted under the condition that the air-fuel ratio of the mixture is set to the stoichiometric air-fuel ratio (λ ≦ 1.1). As a result, the EGR rate can be increased to a predetermined value or more, so that the pump loss can be reduced. Further, by introducing the EGR gas cooled by the EGR cooler 52 into the cylinder 18, the temperature in the cylinder 18 is lowered, so that the cooling loss is reduced and the exhaust emission performance is improved.

ここで、高圧リタード噴射を行うことによって、低速域の部分負荷領域においては、気筒18内のガスに対する排気ガスの割合であるEGR率を、最高で40%以上に設定することが可能になる。このことは、前述した、ポンプ損失及び冷却損失の低減と、排気エミッション性能の向上とを、有効に達成することを可能にする。   Here, by performing the high pressure retarded injection, in the partial load region in the low speed region, the EGR rate that is the ratio of the exhaust gas to the gas in the cylinder 18 can be set to 40% or more at the maximum. This makes it possible to effectively achieve the reduction of the pump loss and the cooling loss and the improvement of the exhaust emission performance described above.

また、低速域の全開負荷域では、EGRガスの導入を止めることで、新気をできるだけ気筒18内に導入することが可能になり、全開トルクの向上が図られる。   Further, in the fully open load region in the low speed region, by stopping the introduction of the EGR gas, it is possible to introduce fresh air into the cylinder 18 as much as possible, thereby improving the fully open torque.

これに対し、図4の運転領域において、高圧リタード噴射を行う低速域よりも高速側の領域では、低速域と比較して、気筒18内のガス流動が強まる。また、気筒18内のスキッシュ流も強くなる。そのため、低速域と比較して、燃焼安定性が高まる。そこで、図4に示すように、所定回転数N以上の領域では、図5(b)に示すように、リタード噴射を行わずに吸気行程期間内で気筒18内に燃料を噴射する。ここで言う吸気行程期間は、ピストン位置に基づいて定義した期間ではなく、吸気弁21の開閉に基づいて、吸気弁21が開弁している期間とすればよい。つまり、吸気行程期間は、CVVL73やVVT72によって変更される吸気弁21の閉弁時期によって、ピストンが吸気下死点に到達した時点に対しずれる場合がある。この領域においては、吸気行程から圧縮行程中期までの期間内で燃料を噴射する、と言い換えることが可能である。このときの燃料圧力は、相対的に低く設定してもよい。そうすることで、エンジン1の機械損失が低減する。   On the other hand, in the operation region of FIG. 4, the gas flow in the cylinder 18 is stronger in the region on the higher speed side than the low speed region where the high pressure retarded injection is performed, compared to the low speed region. Further, the squish flow in the cylinder 18 is also strengthened. Therefore, combustion stability is increased compared to the low speed range. Therefore, as shown in FIG. 4, in the region of the predetermined rotation speed N or more, as shown in FIG. 5B, fuel is injected into the cylinder 18 within the intake stroke period without performing retarded injection. The intake stroke period referred to here is not a period defined based on the piston position, but may be a period during which the intake valve 21 is open based on opening / closing of the intake valve 21. That is, the intake stroke period may deviate from the time when the piston reaches the intake bottom dead center depending on the closing timing of the intake valve 21 changed by the CVVL 73 or the VVT 72. In this region, it can be paraphrased that fuel is injected within the period from the intake stroke to the middle of the compression stroke. The fuel pressure at this time may be set relatively low. By doing so, the mechanical loss of the engine 1 is reduced.

高速領域において高圧リタード噴射を行わずに吸気行程噴射を行うことは、異常燃焼の回避にも有利になる。つまり、高圧リタード噴射は、燃料噴射時期が圧縮上死点付近に設定されるため、圧縮行程においては、燃料を含まない筒内ガス、言い換えると比熱比の高い空気が圧縮されるようになる。その結果、高速域においては、気筒18内の圧縮端温度が高くなり、この高い圧縮端温度がノッキングを招くようになる。   Performing the intake stroke injection without performing the high pressure retarded injection in the high speed region is advantageous for avoiding abnormal combustion. That is, in the high pressure retarded injection, since the fuel injection timing is set near the compression top dead center, in-cylinder gas not containing fuel, in other words, air having a high specific heat ratio is compressed in the compression stroke. As a result, in the high speed region, the compression end temperature in the cylinder 18 becomes high, and this high compression end temperature causes knocking.

これに対し、吸気行程噴射は、圧縮行程中の筒内ガス(つまり、燃料を含む混合気)の比熱比を下げ、それによって圧縮端温度を低く抑えることが可能になる。圧縮端温度が低くなることで、ノッキングを抑制することが可能になるから、点火タイミングを進角させることが可能になる。こうして、高速域においては、吸気行程噴射を行うことにより、異常燃焼を回避しつつ、熱効率を向上させることが可能になる。   On the other hand, in the intake stroke injection, the specific heat ratio of the in-cylinder gas (that is, the air-fuel mixture containing fuel) during the compression stroke is lowered, thereby making it possible to keep the compression end temperature low. Since it becomes possible to suppress knocking by lowering the compression end temperature, it is possible to advance the ignition timing. Thus, in the high speed range, by performing the intake stroke injection, it is possible to improve the thermal efficiency while avoiding abnormal combustion.

尚、高速域においても、図4に示す運転領域において破線よりも下側の部分負荷領域では、大量のEGRガスを気筒18内に導入することで、各種の損失低減及び排気エミッション性能の向上が図られると共に、破線よりも上側の全開負荷域では、EGRガスの導入を中止することによって、新気を可能な限り気筒18内に導入することができ、全開トルクの向上に有利になる。   Even in the high speed region, in the partial load region below the broken line in the operation region shown in FIG. 4, a large amount of EGR gas is introduced into the cylinder 18 to reduce various losses and improve exhaust emission performance. As shown in the figure, in the fully open load region above the broken line, by stopping the introduction of EGR gas, fresh air can be introduced into the cylinder 18 as much as possible, which is advantageous in improving the fully open torque.

このように、低速域の部分負荷領域では、高圧リタード噴射を行うことによって、燃焼安定性を高めるが、高圧リタード噴射を行うことはまた、圧縮上死点付近のタイミングで燃料を噴射することにより、ピストン冠面に形成したキャビティ141内に燃料を噴射することと等価である。このようにキャビティ141内の狭い空間内に、高い燃料圧力でもって燃料を噴射することにより、キャビティ141内のガスの流動が強まる結果、高EGR率の気筒内環境下において、燃焼安定性をさらに高めることが可能になるのである。   Thus, in the partial load region in the low speed region, combustion stability is improved by performing high-pressure retarded injection, but performing high-pressure retarded injection is also possible by injecting fuel at a timing near the compression top dead center. This is equivalent to injecting fuel into the cavity 141 formed on the piston crown surface. Thus, by injecting fuel into the narrow space in the cavity 141 with high fuel pressure, the flow of gas in the cavity 141 is strengthened. As a result, combustion stability is further improved in a cylinder environment with a high EGR rate. It can be increased.

しかも、インジェクタ68は、多噴口型であるため、キャビティ141内に均質な混合気を速やかに形成することが可能になるから、燃焼安定性をさらに高める上で有利である。さらに、図3に例示するように、インジェクタ68の燃料噴射の方向は、点火プラグ25位置に対してずれて設定されているため、均質混合気の形成に有利であり、ひいては燃焼安定性の向上に有利になる。   In addition, since the injector 68 is a multi-hole type, it is possible to quickly form a homogeneous air-fuel mixture in the cavity 141, which is advantageous in further improving the combustion stability. Further, as illustrated in FIG. 3, the fuel injection direction of the injector 68 is set so as to deviate from the position of the spark plug 25, which is advantageous for the formation of a homogeneous air-fuel mixture, and hence the combustion stability is improved. To be advantageous.

尚、ここに開示する技術は、前述したエンジン構成への適用に限定されるものではない。例えば、吸気行程期間内における燃料噴射は、気筒18内に設けたインジェクタ67ではなく、別途、吸気ポート16に設けたポートインジェクタを通じて、吸気ポート16内に燃料を噴射してもよい。   The technique disclosed here is not limited to application to the engine configuration described above. For example, fuel may be injected into the intake port 16 through a port injector provided separately in the intake port 16 instead of the injector 67 provided in the cylinder 18 during the intake stroke period.

また、エンジン1は、直列4気筒エンジンに限らず、直列3気筒、直列2気筒、直列6気筒エンジン等に適用してもよい。また、V型6気筒、V型8気筒、水平対向4気筒等の各種のエンジンに適用可能である。   The engine 1 is not limited to an in-line 4-cylinder engine, and may be applied to an in-line 3-cylinder, in-line 2-cylinder, in-line 6-cylinder engine, or the like. Further, the present invention can be applied to various engines such as a V type 6 cylinder, a V type 8 cylinder, and a horizontally opposed 4 cylinder.

また、このエンジン1が搭載される車両は、ハイブリッド自動車としてもよい。   The vehicle on which the engine 1 is mounted may be a hybrid vehicle.

図4に示す運転領域は例示であり、これ以外にも様々な運転領域を設けることが可能である。   The operation region shown in FIG. 4 is an example, and various operation regions other than this can be provided.

また、高圧リタード噴射は、必要に応じて分割噴射にしてもよく、同様に、吸気行程噴射もまた、必要に応じて分割噴射にしてもよい。これらの分割噴射では、吸気行程と圧縮行程とのそれぞれにおいて燃料を噴射してもよい。   Further, the high-pressure retarded injection may be divided injection as necessary, and similarly, the intake stroke injection may also be divided injection as necessary. In these divided injections, fuel may be injected in each of the intake stroke and the compression stroke.

1 エンジン(エンジン本体)
10 PCM(制御器)
14 ピストン
141 キャビティ
18 気筒
25 点火プラグ
50 EGR通路(排気還流手段)
51 主通路(排気還流手段)
511 EGR弁(排気還流手段)
53 EGRクーラバイパス通路(排気還流手段)
531 EGRクーラバイパス弁(排気還流手段)
62 燃料供給システム(燃圧設定機構)
67 インジェクタ(燃料噴射弁)
71 VVL(排気還流手段)
72 VVT(排気還流手段)
73 CVVL(排気還流手段)
1 Engine (Engine body)
10 PCM (controller)
14 Piston 141 Cavity 18 Cylinder 25 Spark plug 50 EGR passage (exhaust gas recirculation means)
51 Main passage (exhaust gas recirculation means)
511 EGR valve (exhaust gas recirculation means)
53 EGR cooler bypass passage (exhaust gas recirculation means)
531 EGR cooler bypass valve (exhaust gas recirculation means)
62 Fuel supply system (fuel pressure setting mechanism)
67 Injector (fuel injection valve)
71 VVL (exhaust gas recirculation means)
72 VVT (exhaust gas recirculation means)
73 CVVL (exhaust gas recirculation means)

Claims (7)

気筒を有するよう構成されたエンジン本体と、
前記気筒内に燃料を噴射するように構成された燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が噴射する前記燃料の圧力を設定するように構成された燃圧設定機構と、
前記気筒内に臨んで配設されかつ、前記気筒内の混合気に点火をするように構成された点火プラグと、
排気ガスを前記気筒内に導入するように構成された排気還流手段と、
少なくとも前記燃料噴射弁、前記燃圧設定機構、前記点火プラグ及び前記排気還流手段を制御することによって、前記エンジン本体を運転するように構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が所定の低速領域の部分負荷領域にあるときには、
前記排気還流手段によって前記排気ガスを前記気筒内に導入し、
前記燃圧設定機構によって前記燃料の圧力を30MPa以上の高燃圧にし、
少なくとも圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内で燃料噴射を行うように前記燃料噴射弁を駆動し、そして、
前記燃料噴射の終了後でかつ、前記燃料噴射の開始から3ミリ秒以内に前記点火プラグを駆動して前記気筒内の混合気に火花点火を行う、ようなリタード噴射燃焼を実行し、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が前記低速領域よりも高速の領域の部分負荷領域にあるときには、
前記排気還流手段によって前記排気ガスを前記気筒内に導入し、
吸気行程後期から圧縮行程中期までの期間内で燃料噴射を行うように前記燃料噴射弁を駆動し、そして、
圧縮上死点付近において前記点火プラグを駆動して前記気筒内の混合気に火花点火を行う火花点火式直噴エンジン。
An engine body configured to have cylinders;
A fuel injection valve configured to inject fuel into the cylinder;
A fuel pressure setting mechanism configured to set the pressure of the fuel injected by the fuel injection valve;
A spark plug disposed facing the cylinder and configured to ignite an air-fuel mixture in the cylinder;
Exhaust gas recirculation means configured to introduce exhaust gas into the cylinder;
A controller configured to operate the engine main body by controlling at least the fuel injection valve, the fuel pressure setting mechanism, the spark plug, and the exhaust gas recirculation means;
The controller, when the operating state of the engine body is in a partial load region of a predetermined low speed region,
Introducing the exhaust gas into the cylinder by the exhaust gas recirculation means;
The fuel pressure is set to a high fuel pressure of 30 MPa or more by the fuel pressure setting mechanism,
Driving the fuel injection valve to perform fuel injection at least within a period from the late stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke; and
The retard injection combustion is performed such that the spark plug is driven to spark-ignite the air-fuel mixture in the cylinder after the fuel injection is finished and within 3 milliseconds from the start of the fuel injection .
The controller, when the operating state of the engine body is in a partial load region of a region faster than the low-speed region,
Introducing the exhaust gas into the cylinder by the exhaust gas recirculation means;
Driving the fuel injection valve to perform fuel injection within a period from the late stage of the intake stroke to the middle stage of the compression stroke; and
A spark ignition direct injection engine that drives the ignition plug near the compression top dead center to ignite the air-fuel mixture in the cylinder .
気筒を有するよう構成されたエンジン本体と、
前記気筒内に燃料を噴射するように構成された燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁が噴射する前記燃料の圧力を設定するように構成された燃圧設定機構と、
前記気筒内に臨んで配設されかつ、前記気筒内の混合気に点火をするように構成された点火プラグと、
排気ガスを前記気筒内に導入するように構成された排気還流手段と、
少なくとも前記燃料噴射弁、前記燃圧設定機構、前記点火プラグ及び前記排気還流手段を制御することによって、前記エンジン本体を運転するように構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が所定の低速領域の部分負荷領域にあるときには、
前記燃圧設定機構によって前記燃料の圧力を30MPa以上の高燃圧にし、
少なくとも圧縮行程後期から膨張行程初期までの期間内で燃料噴射を行うように前記燃料噴射弁を駆動し、
前記混合気の空気過剰率λが1.1以下でかつ、前記気筒内のガスにおける前記排気ガスの割合であるEGR率が所定以上となるように、前記排気還流手段によって前記排気ガスを前記気筒内に導入し、そして、
前記燃料噴射の終了後に前記点火プラグを駆動して前記気筒内の混合気に火花点火を行う、ようなリタード噴射燃焼を実行し、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が前記低速領域よりも高速の領域の部分負荷領域にあるときには、
前記排気還流手段によって前記排気ガスを前記気筒内に導入し、
吸気行程後期から圧縮行程中期までの期間内で燃料噴射を行うように前記燃料噴射弁を駆動し、そして、
圧縮上死点付近において前記点火プラグを駆動して前記気筒内の混合気に火花点火を行う火花点火式直噴エンジン。
An engine body configured to have cylinders;
A fuel injection valve configured to inject fuel into the cylinder;
A fuel pressure setting mechanism configured to set the pressure of the fuel injected by the fuel injection valve;
A spark plug disposed facing the cylinder and configured to ignite an air-fuel mixture in the cylinder;
Exhaust gas recirculation means configured to introduce exhaust gas into the cylinder;
A controller configured to operate the engine main body by controlling at least the fuel injection valve, the fuel pressure setting mechanism, the spark plug, and the exhaust gas recirculation means;
The controller, when the operating state of the engine body is in a partial load region of a predetermined low speed region,
The fuel pressure is set to a high fuel pressure of 30 MPa or more by the fuel pressure setting mechanism,
Driving the fuel injection valve so as to perform fuel injection at least within a period from the late stage of the compression stroke to the early stage of the expansion stroke;
The exhaust gas is supplied to the cylinder by the exhaust gas recirculation means so that the excess air ratio λ of the air-fuel mixture is 1.1 or less and the EGR rate, which is the ratio of the exhaust gas to the gas in the cylinder, is a predetermined value or more. Introduced in and
After the fuel injection is finished, the spark plug is driven to perform spark injection on the air-fuel mixture in the cylinder, and the retard injection combustion is performed .
The controller, when the operating state of the engine body is in a partial load region of a region faster than the low-speed region,
Introducing the exhaust gas into the cylinder by the exhaust gas recirculation means;
Driving the fuel injection valve to perform fuel injection within a period from the late stage of the intake stroke to the middle stage of the compression stroke; and
A spark ignition direct injection engine that drives the ignition plug near the compression top dead center to ignite the air-fuel mixture in the cylinder .
請求項1又は2に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が前記所定の低速領域における全開負荷域を除く領域にあるときには、前記リタード噴射燃焼を実行すると共に、前記排気導入手段を通じて、冷却した前記排気ガスを前記気筒内に導入する火花点火式直噴エンジン。
In the spark ignition direct injection engine according to claim 1 or 2,
The controller performs the retarded injection combustion when the operating state of the engine main body is in a region excluding the fully open load region in the predetermined low speed region, and also supplies the cooled exhaust gas through the exhaust gas introduction means. A spark ignition direct injection engine to be introduced into the cylinder.
請求項1〜3のいずか1項に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記燃料噴射弁は、多噴口型に構成されている火花点火式直噴エンジン。
The spark ignition direct injection engine according to any one of claims 1 to 3,
The fuel injection valve is a spark ignition direct injection engine configured in a multi-hole type.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記気筒に往復動可能に内挿されたピストンには、その冠面に凹状のキャビティが形成されており、
前記制御器は、前記リタード噴射燃焼を実行するときには、前記燃料噴射弁による燃料噴射の開始時期を、前記燃料が前記キャビティ内に噴射されるタイミングに設定する火花点火式直噴エンジン。
The spark ignition direct injection engine according to any one of claims 1 to 4,
The piston inserted in the cylinder so as to be able to reciprocate is formed with a concave cavity on its crown surface,
The controller is a spark ignition direct injection engine that sets a start timing of fuel injection by the fuel injection valve to a timing at which the fuel is injected into the cavity when the retard injection combustion is executed.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記制御器は、前記リタード噴射燃焼を実行するときには、前記EGR率の最高を40%以上に設定する火花点火式直噴エンジン。
In the spark ignition direct injection engine according to any one of claims 1 to 5,
The controller is a spark ignition direct injection engine that sets the maximum of the EGR rate to 40% or more when the retard injection combustion is executed.
請求項1〜6のいずれか1項に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記燃料噴射弁は、その燃料噴射の方向が、前記点火プラグ位置に対し、ずれて設定されている火花点火式直噴エンジン。
In the spark ignition direct injection engine according to any one of claims 1 to 6,
The fuel injection valve is a spark ignition type direct injection engine in which the direction of fuel injection is set to be deviated from the position of the spark plug.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP3835289B2 (en) * 2002-01-11 2006-10-18 マツダ株式会社 Spark ignition direct injection engine
JP4501743B2 (en) * 2005-03-23 2010-07-14 日産自動車株式会社 In-cylinder direct injection spark ignition internal combustion engine controller
JP4736518B2 (en) * 2005-04-26 2011-07-27 日産自動車株式会社 In-cylinder direct injection internal combustion engine control device
JP2006322334A (en) * 2005-05-17 2006-11-30 Nissan Motor Co Ltd Direct injection type internal combustion engine and combustion method of the internal combustion engine
JP2007002795A (en) * 2005-06-27 2007-01-11 Nissan Motor Co Ltd Controller for direct injection spark controller for cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine
US7464689B2 (en) * 2005-10-12 2008-12-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Method and apparatus for controlling fuel injection into an engine
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