JP6264422B1 - Control device for premixed compression ignition engine - Google Patents

Control device for premixed compression ignition engine Download PDF

Info

Publication number
JP6264422B1
JP6264422B1 JP2016196448A JP2016196448A JP6264422B1 JP 6264422 B1 JP6264422 B1 JP 6264422B1 JP 2016196448 A JP2016196448 A JP 2016196448A JP 2016196448 A JP2016196448 A JP 2016196448A JP 6264422 B1 JP6264422 B1 JP 6264422B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
fuel injection
engine
combustion chamber
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016196448A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018059431A (en
Inventor
耕太 前川
耕太 前川
仁寿 中本
仁寿 中本
真玄 丸本
真玄 丸本
祐輔 小池
祐輔 小池
徹 外薗
徹 外薗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2016196448A priority Critical patent/JP6264422B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6264422B1 publication Critical patent/JP6264422B1/en
Publication of JP2018059431A publication Critical patent/JP2018059431A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

【課題】予混合圧縮着火式エンジンにおいて、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の確保とを両立させる。【解決手段】予混合圧縮着火式エンジンの制御装置は、インジェクタ6と、センサ51、52、53、54、55と、センサからの信号を受けかつ、インジェクタに対して、燃料噴射を実行させるための信号を出力するよう構成されたコントローラー(ECU100)と、を備える。インジェクタは、1.0未満の第1当量比の混合気を前記燃焼室の中に形成するための第1燃料噴射と、1.0以上の第2当量比の混合気を前記燃焼室の中に形成するための第2燃料噴射と、を行う。コントローラーは、エンジンの負荷が所定負荷以下のときには、第1燃料噴射を、前記第2燃料噴射よりも先に行いかつ、所定負荷よりも高いときには、第2燃料噴射を、第1燃料噴射よりも先に行う。第1当量比の混合気が圧縮着火しかつ、その圧縮着火後、第2当量比の混合気が燃焼を開始する。【選択図】図6In a premixed compression ignition type engine, both suppression of combustion noise and ensuring of combustion stability are achieved. A control device for a premixed compression ignition type engine receives an injector 6 and sensors 51, 52, 53, 54, and 55, and signals from the sensors, and causes the injector to perform fuel injection. And a controller (ECU 100) configured to output the above signal. The injector includes a first fuel injection for forming an air-fuel mixture having a first equivalent ratio of less than 1.0 in the combustion chamber, and an air-fuel mixture having a second equivalent ratio of 1.0 or more in the combustion chamber. And the second fuel injection for forming. The controller performs the first fuel injection before the second fuel injection when the engine load is equal to or lower than the predetermined load, and the second fuel injection is higher than the first fuel injection when the engine load is higher than the predetermined load. Do it first. The air-fuel mixture having the first equivalent ratio is subjected to compression ignition, and after the compression ignition, the air-fuel mixture having the second equivalent ratio starts combustion. [Selection] Figure 6

Description

ここに開示する技術は、予混合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 premixed compression ignition engine.

特許文献1には、圧縮着火式エンジンが記載されている。このエンジンでは、運転状態が高負荷高回転の運転領域にあるときに、インジェクタが、前段噴射の後、後段噴射を行う前に、点火プラグ周りを燃料リッチな混合気にする少量の燃料噴射を行うと共に、点火プラグが火花点火を行う。この着火アシストによって、前段噴射により形成される混合気、及び、着火アシスト後の、後段噴射により形成される混合気がそれぞれ、時間差を持って圧縮着火する。このエンジンは、着火アシストを利用することによって、シリンダ内の圧力の急上昇による燃焼騒音の増大を防止する。   Patent Document 1 describes a compression ignition engine. In this engine, when the operating state is in a high-load high-rotation operating region, the injector performs a small amount of fuel injection that makes the mixture around the spark plug a fuel-rich mixture before performing post-injection after pre-injection. In addition, the spark plug performs spark ignition. With this ignition assist, the air-fuel mixture formed by the pre-stage injection and the air-fuel mixture formed by the post-stage injection after the ignition assist are compressed and ignited with a time difference. This engine uses an ignition assist to prevent an increase in combustion noise due to a sudden rise in pressure in the cylinder.

特開2012−241590号公報JP 2012-241590 A

圧縮着火式エンジンは、エンジンの負荷が高くなると、燃焼騒音が増大してしまうという不都合がある。混合気のリーン化や、吸気温度の低減等の様々な方策によって圧縮着火燃焼を緩慢にし、それによって、燃焼騒音を抑制しようとすると、燃焼安定性が低下してしまうという新たな問題が生じる。つまり、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の確保とは、トレードオフの関係にある。   The compression ignition type engine has a disadvantage that combustion noise increases when the engine load increases. If the compression ignition combustion is slowed down by various measures such as leaning of the air-fuel mixture and reduction of the intake air temperature, and if it is attempted to suppress the combustion noise, a new problem arises that the combustion stability is lowered. That is, suppression of combustion noise and ensuring of combustion stability are in a trade-off relationship.

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、予混合圧縮着火式エンジンにおいて、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の確保とを両立させることにある。   The technology disclosed herein has been made in view of the above points, and an object thereof is to achieve both suppression of combustion noise and ensuring of combustion stability in a premixed compression ignition type engine. .

ここに開示する技術は、予混合圧縮着火式エンジンの制御装置に係る。この予混合圧縮着火式エンジンの制御装置は、ピストンの上面とシリンダヘッドの下面とによって区画される燃焼室の中に、燃料を噴射するよう構成されたインジェクタと、エンジンの運転状態を検知するよう構成されたセンサと、前記センサからの信号を受けかつ、前記インジェクタに対して、燃料噴射を実行させるための信号を出力するよう構成されたコントローラーと、を備える。   The technology disclosed herein relates to a control device for a premixed compression ignition engine. The control device for the premixed compression ignition type engine detects an operating state of the engine and an injector configured to inject fuel into a combustion chamber defined by the upper surface of the piston and the lower surface of the cylinder head. And a controller configured to receive a signal from the sensor and to output a signal for causing the injector to perform fuel injection.

前記インジェクタは、前記コントローラーからの信号を受けて、1.0未満の第1当量比の混合気を前記燃焼室の中に形成するための第1燃料噴射と、1.0以上の第2当量比の混合気を前記燃焼室の中に形成するための第2燃料噴射と、を行い、前記コントローラーは、前記エンジンの負荷が所定負荷以下のときには、前記第1燃料噴射を、前記第2燃料噴射よりも先に行うよう、前記インジェクタに信号を出力しかつ、前記エンジンの負荷が前記所定負荷よりも高いときには、前記第2燃料噴射を、前記第1燃料噴射よりも先に行うよう、前記インジェクタに信号を出力する。   The injector receives a signal from the controller, a first fuel injection for forming an air-fuel mixture having a first equivalence ratio of less than 1.0 in the combustion chamber, and a second equivalent of 1.0 or more. A second fuel injection for forming an air-fuel mixture with a ratio in the combustion chamber, and the controller performs the first fuel injection when the engine load is equal to or lower than a predetermined load. The second fuel injection is performed prior to the first fuel injection when a signal is output to the injector and the engine load is higher than the predetermined load so that the second fuel injection is performed before the first fuel injection. Output a signal to the injector.

そして、このエンジンでは、前記第1当量比の混合気が圧縮着火しかつ、その圧縮着火後、前記第2当量比の混合気が燃焼を開始する。   In this engine, the air-fuel mixture having the first equivalent ratio is subjected to compression ignition, and after the compression ignition, the air-fuel mixture having the second equivalent ratio starts to combust.

尚、ここでいう「予混合」は、インジェクタが燃料噴射を終了した後、当該燃料噴射によって形成された混合気が着火及び燃焼することを意味する。また、ここでいう「燃焼室」は、ピストンが圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる。   Here, “premixing” means that the air-fuel mixture formed by the fuel injection is ignited and burned after the injector finishes the fuel injection. The “combustion chamber” here is not limited to the meaning of the space formed when the piston reaches compression top dead center. The term “combustion chamber” is used in a broad sense.

この構成によると、エンジンの負荷が所定負荷以下のときに、インジェクタは、第1燃料噴射を先に行う。第1燃料噴射は、1.0未満の第1当量比の混合気を燃焼室の中に形成する。ここで、本願発明者らの検討によれば、混合気の当量比と圧縮着火性との関係は以下の通りになる。つまり、当量比が1.0以上になると、燃料の潜熱及び顕熱によって、燃焼室内の温度が局所的に低下する。このため、当量比が高くなるほど、燃料量が増えて温度が下がるため、着火性が低下する。一方、当量比が1.0未満で、当量比が低くなればなるほど、混合気が希薄になるため、着火性が低下する。本願発明者らの検討によれば、当量比が0.6〜0.9の混合気が、着火性が最も高まる。   According to this configuration, when the engine load is equal to or lower than the predetermined load, the injector performs the first fuel injection first. The first fuel injection forms an air-fuel mixture having a first equivalent ratio of less than 1.0 in the combustion chamber. Here, according to the study by the present inventors, the relationship between the equivalence ratio of the air-fuel mixture and the compression ignitability is as follows. That is, when the equivalence ratio is 1.0 or more, the temperature in the combustion chamber locally decreases due to the latent heat and sensible heat of the fuel. For this reason, as the equivalence ratio increases, the amount of fuel increases and the temperature decreases, so the ignitability decreases. On the other hand, as the equivalence ratio is less than 1.0 and the equivalence ratio becomes lower, the air-fuel mixture becomes leaner, so that the ignitability decreases. According to the study by the present inventors, an air-fuel mixture having an equivalence ratio of 0.6 to 0.9 has the highest ignitability.

インジェクタは、第1燃料噴射を相対的に早いタイミングで噴射を行う。インジェクタは、例えば圧縮行程内における後期のタイミングで、第1燃料噴射を行ってもよい。圧縮行程内における後期は、圧縮行程を前期、中期、後期に三等分したときの後期に相当する。圧縮行程内における後期は、シリンダ内の圧力がある程度高まっている。インジェクタから噴射された燃料は、燃焼室内に広く拡散しない。こうすることで、着火性が高い混合気を含む混合気ゾーンを、燃焼室内において部分的に形成することができる。   The injector performs the first fuel injection at a relatively early timing. For example, the injector may perform the first fuel injection at a later timing in the compression stroke. The latter period in the compression stroke corresponds to the latter period when the compression stroke is divided into three equal parts, the first period, the middle period, and the second period. In the second half of the compression stroke, the pressure in the cylinder increases to some extent. The fuel injected from the injector does not diffuse widely into the combustion chamber. By doing so, an air-fuel mixture zone containing an air-fuel mixture with high ignitability can be partially formed in the combustion chamber.

エンジンの負荷が所定負荷以下のときに、インジェクタは、第1燃料噴射の後に、第2燃料噴射を行う。第2燃料噴射は、1.0以上の第2当量比の混合気を燃焼室の中に形成する。第2燃料噴射の噴射量は比較的多い。前述したように、燃料の噴射量が多いと、燃料の潜熱及び顕熱によって、燃焼室内の温度が局所的に低下する。その結果、第2燃料噴射によって形成される混合気は、圧縮着火し難くなる。   When the engine load is equal to or lower than the predetermined load, the injector performs the second fuel injection after the first fuel injection. The second fuel injection forms an air-fuel mixture having a second equivalent ratio of 1.0 or more in the combustion chamber. The injection amount of the second fuel injection is relatively large. As described above, when the amount of fuel injection is large, the temperature in the combustion chamber locally decreases due to the latent heat and sensible heat of the fuel. As a result, the air-fuel mixture formed by the second fuel injection is difficult to ignite with compression.

インジェクタは、第2燃料噴射を遅いタイミングで行う。インジェクタは、例えば圧縮上死点付近のタイミングで、第2燃料噴射を行ってもよい。圧縮上死点付近のシリンダ内の圧力は高い。また、ピストンの位置が上死点に近い。インジェクタから噴射された燃料の飛距離は短くなり、燃焼室の中において、インジェクタ付近の領域に局所的に、混合気を形成する。こうすることで、インジェクタに近い領域に、着火性が低い混合気のゾーンを形成することができる。   The injector performs the second fuel injection at a late timing. For example, the injector may perform the second fuel injection at a timing near the compression top dead center. The pressure in the cylinder near the compression top dead center is high. Moreover, the position of the piston is close to the top dead center. The flight distance of the fuel injected from the injector is shortened, and an air-fuel mixture is locally formed in a region near the injector in the combustion chamber. By so doing, a mixture zone with low ignitability can be formed in a region near the injector.

その結果、エンジンの負荷が所定負荷以下のときに、燃焼室内に、1.0未満の第1当量比の混合気によって構成される混合気ゾーンと、1.0以上の第2当量比の混合気によって構成される混合気ゾーンとを形成する。ピストンが圧縮上死点に至り、燃焼室内の温度及び圧力がそれぞれ高まると、着火性の高い混合気である第1当量比の混合気が圧縮着火して燃焼する。そして、当該混合気の燃焼に伴い高まる温度及び圧力の影響を受けて、相対的に着火性の低い混合気である第2当量比の混合気が圧縮着火して燃焼する。つまり、このエンジンは、燃焼室内を空間的に複数のゾーンに分割しかつ、複数のゾーンの混合気を、時間をずらして圧縮着火燃焼させる。これにより、圧縮上死点付近において安定的に着火させながら、緩慢な燃焼を実現することができる。その結果、このエンジンでは、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の確保とが両立する。   As a result, when the engine load is equal to or lower than the predetermined load, the air-fuel mixture zone constituted by the air-fuel mixture having the first equivalent ratio of less than 1.0 and the second equivalent ratio of 1.0 or more are mixed in the combustion chamber. And an air-fuel mixture zone constituted by gas. When the piston reaches compression top dead center and the temperature and pressure in the combustion chamber increase, the mixture of the first equivalence ratio, which is a highly ignitable mixture, is compressed and ignited and burns. Then, under the influence of the temperature and pressure that increase with the combustion of the air-fuel mixture, the air-fuel mixture of the second equivalent ratio, which is an air-fuel mixture having a relatively low ignitability, is compressed and ignited and burned. In other words, this engine spatially divides the combustion chamber into a plurality of zones, and causes the air-fuel mixture in the plurality of zones to undergo compression ignition combustion at different times. As a result, it is possible to realize slow combustion while igniting stably in the vicinity of the compression top dead center. As a result, this engine achieves both suppression of combustion noise and ensuring of combustion stability.

第2燃料噴射は、噴射量が相対的に多いものの、噴射タイミングは遅い。このため、1.0以上の第2当量比の混合気は、燃焼室内の高温かつ高圧の雰囲気に曝される時間が短くなる。第2当量比の混合気が、過早着火してしまうことが防止される。つまり、第1燃料噴射及び第2燃料噴射の順番に行う燃料噴射態様は、異常燃焼に対するロバスト性が高い。   Although the second fuel injection has a relatively large injection amount, the injection timing is late. For this reason, the time required for the air-fuel mixture having the second equivalent ratio of 1.0 or more to be exposed to the high-temperature and high-pressure atmosphere in the combustion chamber is shortened. It is possible to prevent the air-fuel mixture having the second equivalent ratio from being prematurely ignited. That is, the fuel injection mode performed in the order of the first fuel injection and the second fuel injection has high robustness against abnormal combustion.

また、インジェクタが、シリンダの軸心に沿うように配設されていて、ピストンの上面に向かって燃料を噴射するよう構成されていると、第2燃料噴射によって形成される、相対的に当量比の高い混合気は、燃焼室内における中央部に形成され、燃焼室内における外周部には、当量比の低い混合気が形成される。当量比の高い混合気は、燃焼時に温度が高くなるが、燃焼室の壁面から離れているため、冷却損失の増大を抑制することが可能になる。また、燃焼室の外周部は、燃焼時点において燃焼室の壁面に接近するため、この外周部の燃焼ガスは、燃焼室の壁面に放熱し易く、温度低下し易いものの、混合気は当量比が低いため(混合気に占める燃料量が少ないため)、未燃損失が低減する。従って、第1燃料噴射及び第2燃料噴射の順番に行う燃料噴射態様は、燃費性能の向上に有利になる。   Further, when the injector is arranged along the axis of the cylinder and is configured to inject fuel toward the upper surface of the piston, a relatively equivalent ratio formed by the second fuel injection A high air-fuel mixture is formed at the center in the combustion chamber, and an air-fuel mixture with a low equivalence ratio is formed at the outer periphery in the combustion chamber. The air-fuel mixture having a high equivalence ratio has a high temperature during combustion, but since it is away from the wall surface of the combustion chamber, an increase in cooling loss can be suppressed. In addition, since the outer peripheral portion of the combustion chamber approaches the wall surface of the combustion chamber at the time of combustion, the combustion gas in the outer peripheral portion easily radiates heat to the wall surface of the combustion chamber, and the temperature tends to decrease. Because it is low (because the amount of fuel in the air-fuel mixture is small), unburned loss is reduced. Therefore, the fuel injection mode performed in the order of the first fuel injection and the second fuel injection is advantageous in improving the fuel efficiency.

これに対し、エンジンの負荷が所定負荷よりも高いときには、第2燃料噴射、第1燃料噴射の順番に噴射を行う。第2燃料噴射は、例えば圧縮行程内における中期のタイミングで、第2燃料噴射を行ってもよい。圧縮行程内における中期は、圧縮行程を前期、中期、後期に三等分したときの中期に相当する。第2燃料噴射を早いタイミングで行うことにより、インジェクタから噴射された燃料の飛距離が長くなり、燃焼室の中において、インジェクタから離れた領域に燃料が到達し、当該領域に局所的に当量比の高い混合気が形成される。   On the other hand, when the engine load is higher than the predetermined load, the injection is performed in the order of the second fuel injection and the first fuel injection. In the second fuel injection, for example, the second fuel injection may be performed at a middle timing in the compression stroke. The middle term in the compression stroke corresponds to the middle term when the compression stroke is divided into three equal parts, the first half, the middle and the second half. By performing the second fuel injection at an early timing, the flight distance of the fuel injected from the injector becomes long, the fuel reaches a region away from the injector in the combustion chamber, and the equivalence ratio locally reaches the region. A high air-fuel mixture is formed.

一方、第1燃料噴射は、例えば圧縮上死点付近において行ってもよい。第1燃料噴射を遅いタイミングで行うことにより、インジェクタから噴射された燃料の飛距離は短くなり、燃焼室の中において、インジェクタ付近の領域に局所的に、着火性が高い混合気が形成される。   On the other hand, the first fuel injection may be performed, for example, near the compression top dead center. By performing the first fuel injection at a late timing, the flying distance of the fuel injected from the injector is shortened, and an air-fuel mixture having high ignitability is locally formed in a region near the injector in the combustion chamber. .

エンジンの負荷が所定負荷よりも高いときにも、燃焼室内に、1.0未満の第1当量比の混合気によって構成される混合気ゾーンと、1.0以上の第2当量比の混合気によって構成される混合気ゾーンとが形成される。ピストンが圧縮上死点に至り、燃焼室内の温度及び圧力がそれぞれ高まると、第1当量比の混合気が圧縮着火して燃焼をし、当該混合気の燃焼に伴い高まる温度及び圧力の影響を受けて、第2当量比の混合気が圧縮着火して燃焼する。その結果、エンジンの負荷が所定負荷よりも高いときにも、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の確保とが両立する。   Even when the engine load is higher than a predetermined load, an air-fuel mixture zone constituted by an air-fuel mixture having a first equivalent ratio of less than 1.0 and a gas mixture having a second equivalent ratio of 1.0 or more are present in the combustion chamber. Is formed. When the piston reaches compression top dead center and the temperature and pressure in the combustion chamber increase, the air-fuel mixture of the first equivalence ratio is compressed and ignited and combusts. In response, the air-fuel mixture having the second equivalent ratio is combusted by compression ignition. As a result, even when the engine load is higher than the predetermined load, suppression of combustion noise and ensuring of combustion stability are compatible.

エンジンの負荷が高くなると、燃焼室に供給する燃料量が増える。第1燃料噴射は、着火性が高い混合気を形成するため、燃料噴射量を大きく変更することができない。従って、エンジンの負荷が高くなると、第2燃料噴射の噴射量が増える。ここで、第2燃料噴射のタイミングが遅いと、燃料の気化時間、及び、混合時間が短くなってしまい、スモークが発生してしまう恐れがある。   As the engine load increases, the amount of fuel supplied to the combustion chamber increases. Since the first fuel injection forms an air-fuel mixture with high ignitability, the fuel injection amount cannot be changed greatly. Therefore, when the engine load increases, the injection amount of the second fuel injection increases. Here, if the timing of the second fuel injection is late, the fuel vaporization time and the mixing time are shortened, and smoke may be generated.

そこで、エンジンの負荷が所定負荷よりも高いときには、第2燃料噴射のタイミングを早くする。こうすることで、燃料の気化時間、及び、混合時間を長く確保することができ、スモークの発生を防止することができる。   Therefore, when the engine load is higher than the predetermined load, the timing of the second fuel injection is advanced. By doing so, it is possible to ensure a long fuel vaporization time and mixing time, and to prevent the occurrence of smoke.

また、第2燃料噴射のタイミングを早くすると、噴射量が多いため、ペネトレーションが高まって燃料の噴霧の到達距離が長くなると共に、燃焼室内の圧力が低いこと、及び、ピストンが下方に位置していることが組み合わさって、インジェクタから離れた領域にまで、燃料の噴霧が到達するようになる。インジェクタから離れた領域の多量の空気を燃焼に利用することが可能になる。従って、第2燃料噴射のタイミング早くすると、第2当量比が高くなり過ぎることを回避しつつ、燃焼室の中に供給する燃料量を増やすことが可能になる。   Further, if the timing of the second fuel injection is advanced, since the injection amount is large, the penetration is increased, the reach of the fuel spray is increased, the pressure in the combustion chamber is low, and the piston is positioned below. In combination, the fuel spray reaches a region away from the injector. A large amount of air in a region away from the injector can be used for combustion. Therefore, if the timing of the second fuel injection is advanced, it is possible to increase the amount of fuel supplied into the combustion chamber while avoiding the second equivalent ratio from becoming too high.

前記コントローラーは、前記エンジンの回転数が所定回転数以下のときには、前記第1燃料噴射を、前記第2燃料噴射よりも先に行うよう、前記インジェクタに信号を出力しかつ、前記エンジンの回転数が前記所定回転数よりも高いときには、前記第2燃料噴射を、前記第1燃料噴射よりも先に行うよう、前記インジェクタに信号を出力する、としてもよい。   The controller outputs a signal to the injector so that the first fuel injection is performed before the second fuel injection when the engine speed is equal to or lower than a predetermined engine speed, and the engine speed When the engine speed is higher than the predetermined rotational speed, a signal may be output to the injector so that the second fuel injection is performed before the first fuel injection.

前述したように、第2燃料噴射のタイミングを早くすると、燃料の気化時間、及び、混合時間を長く確保することができ、スモークの発生を防止することができる。このことは、エンジンの回転数が高くなって、同一クランク角変化に対する時間経過が短くなるときにおいて、燃料の気化時間、及び、混合時間を長く確保する上でも有効である。   As described above, if the timing of the second fuel injection is advanced, the fuel vaporization time and the mixing time can be ensured long, and the occurrence of smoke can be prevented. This is also effective in securing a long fuel vaporization time and mixing time when the engine speed increases and the time lapse for the same crank angle change becomes short.

従って、エンジンの回転数が所定回転数以下のときには、第1燃料噴射を、第2燃料噴射よりも先に行うと、前述したように、燃費性能の向上に有利になる。一方、エンジンの回転数が所定回転数よりも高いときには、第2燃料噴射を、第1燃料噴射よりも先に行うことによって、エミッション性能が向上する。   Therefore, when the engine speed is equal to or lower than the predetermined speed, if the first fuel injection is performed prior to the second fuel injection, as described above, it is advantageous for improving fuel efficiency. On the other hand, when the engine speed is higher than the predetermined engine speed, the emission performance is improved by performing the second fuel injection before the first fuel injection.

予混合圧縮着火式エンジンの制御装置は、外気温を検出するよう構成された外気温センサを備え、前記コントローラーは、前記外気温センサからの信号に基づいて、前記外気温が所定温度よりも高いときには、前記所定負荷を高負荷側にシフトする、としてもよい。   A control device for a premixed compression ignition engine includes an outside air temperature sensor configured to detect an outside air temperature, and the controller is configured such that the outside air temperature is higher than a predetermined temperature based on a signal from the outside air temperature sensor. Sometimes, the predetermined load may be shifted to the high load side.

外気温度が高いと、燃焼室内の圧縮開始前温度が高くなるため、圧縮行程時に過早着火等の異常燃焼が発生する可能性が高まる。前述したように、第2燃料噴射を遅いタイミングで行うと、異常燃焼に対するロバスト性が高まる。そこで、外気温が所定温度よりも高いときには、所定負荷を高負荷側にシフトする。つまり、第1燃料噴射、第2燃料噴射の順番に燃料を噴射する運転領域を、高負荷側に拡大する。こうすることで、予混合圧縮着火式エンジンは、異常燃焼に対するロバスト性が高まる。   When the outside air temperature is high, the temperature before starting compression in the combustion chamber becomes high, so that the possibility of abnormal combustion such as premature ignition during the compression stroke increases. As described above, when the second fuel injection is performed at a late timing, robustness against abnormal combustion is enhanced. Therefore, when the outside air temperature is higher than the predetermined temperature, the predetermined load is shifted to the high load side. That is, the operation region in which fuel is injected in the order of the first fuel injection and the second fuel injection is expanded to the high load side. By doing so, the premixed compression ignition type engine is more robust against abnormal combustion.

前記コントローラーは、前記外気温センサからの信号に基づいて、前記外気温が所定温度よりも高いときには、前記所定回転数を高回転数側にシフトする、としてもよい。   The controller may shift the predetermined rotational speed to a high rotational speed side when the external air temperature is higher than a predetermined temperature based on a signal from the external air temperature sensor.

前記と同様に外気温が所定温度よりも高いときには、所定回転数を高回転側にシフトする。つまり、第1燃料噴射、第2燃料噴射の順番に燃料を噴射する運転領域を、高回転側に拡大する。こうすることで、予混合圧縮着火式エンジンは、異常燃焼に対するロバスト性が高まる。   Similarly to the above, when the outside air temperature is higher than the predetermined temperature, the predetermined rotation speed is shifted to the high rotation side. That is, the operation region in which the fuel is injected in the order of the first fuel injection and the second fuel injection is expanded to the high rotation side. By doing so, the premixed compression ignition type engine is more robust against abnormal combustion.

前記コントローラーは、前記エンジンの負荷が所定負荷以下のときには、前記第1燃料噴射よりも先に第3燃料噴射を行うよう、前記インジェクタに信号を出力し、圧縮着火直前の前記燃焼室の中には、外周部から中央部に向かって、前記第1当量比よりもリーンの混合気ゾーン、前記第1当量比の混合気ゾーン、及び、前記第2当量比の混合気ゾーンが形成されている、としてもよい。   The controller outputs a signal to the injector so that a third fuel injection is performed prior to the first fuel injection when the engine load is equal to or lower than a predetermined load, and enters the combustion chamber immediately before the compression ignition. Is formed from the outer peripheral portion toward the central portion, the air-fuel mixture zone that is leaner than the first equivalent ratio, the air-fuel mixture zone that is the first equivalent ratio, and the air-fuel mixture zone that is the second equivalent ratio. It is good also as.

こうすることで、燃焼室の中の外周部から中央部に向かって、混合気の当量比が次第に高くなる。言い換えると、燃焼室の中の中央部から外周部に向かって、余剰の酸素が多くなるため、未燃損失の低減に有利になる。従って、エンジンの負荷が所定負荷以下のときに、燃費性能の向上に有利になる。   By doing so, the equivalence ratio of the air-fuel mixture gradually increases from the outer peripheral portion in the combustion chamber toward the central portion. In other words, excess oxygen increases from the center to the outer periphery of the combustion chamber, which is advantageous for reducing unburned loss. Therefore, it is advantageous for improving the fuel efficiency when the engine load is equal to or less than a predetermined load.

前記コントローラーは、前記エンジンの負荷が前記所定負荷よりも高いときには、前記第2燃料噴射よりも先に第3燃料噴射を行うよう、前記インジェクタに信号を出力し、圧縮着火直前の前記燃焼室の中には、外周部から中央部に向かって、前記第2当量比の混合気ゾーン、前記第1当量比よりもリーンの混合気ゾーン、及び、前記第1当量比の混合気ゾーンが形成されている、としてもよい。   The controller outputs a signal to the injector to perform a third fuel injection prior to the second fuel injection when the engine load is higher than the predetermined load, and the combustion chamber immediately before compression ignition is output. An air-fuel mixture zone having the second equivalent ratio, an air-fuel mixture zone leaner than the first equivalent ratio, and an air-fuel mixture zone having the first equivalent ratio are formed from the outer peripheral portion toward the center portion. It is good as well.

こうすることで、前述したように、第2当量比の混合気の形成に際し、燃料の気化時間及び混合時間を長く確保することができるため、エミッション性能の向上に有利になる。   By doing so, as described above, the fuel vaporization time and the mixing time can be ensured long when the air-fuel mixture having the second equivalent ratio is formed, which is advantageous in improving the emission performance.

以上説明したように、前記の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置によると、エンジンの負荷が所定負荷以下のときには、1.0未満の当量比の混合気を形成するための第1燃料噴射を、1.0以上の第2当量比の混合気を形成するための第2燃料噴射よりも先に行うことで、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の確保とを両立させながら、燃費性能が向上し、エンジンの負荷が所定負荷よりも高いときには、第2燃料噴射を、第1燃料噴射よりも先に行うことで、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の確保とを両立させながら、エミッション性能が向上する。   As described above, according to the control device for the premixed compression ignition type engine, when the engine load is equal to or lower than the predetermined load, the first fuel injection for forming an air-fuel mixture having an equivalent ratio of less than 1.0 is performed. The fuel efficiency is improved while achieving both suppression of combustion noise and ensuring of combustion stability by performing before the second fuel injection for forming the air-fuel mixture having a second equivalent ratio of 1.0 or more. When the engine load is higher than the predetermined load, the second fuel injection is performed prior to the first fuel injection, thereby reducing emissions while ensuring both combustion noise suppression and combustion stability. Performance is improved.

図1は、予混合圧縮着火式エンジンの構成を例示する図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a premixed compression ignition type engine. 図2は、燃焼室の構成を例示する断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the combustion chamber. 図3は、予混合圧縮着火式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. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the control device for the premixed compression ignition engine. 図4Aは、通常外気温時におけるエンジンの運転領域を例示する図である。FIG. 4A is a diagram illustrating an operating region of the engine at a normal outside air temperature. 図4Bは、高外気温時におけるエンジンの運転領域を例示する図である。FIG. 4B is a diagram exemplifying an engine operation region at a high outside air temperature. 図5は、混合気の当量比と、着火時期との関係を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between the equivalence ratio of the air-fuel mixture and the ignition timing. 図6は、高負荷領域における燃料噴射時期を例示する図と、各噴射によって燃焼室内に形成される混合気の状態を概念的に示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the fuel injection timing in the high load region and conceptually showing the state of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber by each injection. 図7は、高負荷領域における熱発生率の変化と、dP/dθの変化と、圧力の変化とを例示する断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a change in heat generation rate, a change in dP / dθ, and a change in pressure in a high load region. 図8は、中負荷領域における燃料噴射時期を例示する図と、各燃料噴射によって燃焼室内に形成される混合気の状態を概念的に示す図6対応図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the fuel injection timing in the middle load region and a diagram corresponding to FIG. 6 conceptually showing the state of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber by each fuel injection. 図9は、ECUが実行する燃料噴射制御のフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart of fuel injection control executed by the ECU. 図10は、圧縮上死点における燃焼室の全容積に対するキャビティ容積を説明するための図2対応図である。FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 2 for explaining the cavity volume with respect to the total volume of the combustion chamber at the compression top dead center. 図11は、着火ゾーンの質量燃焼割合と、全ゾーンの燃焼効率との関係を例示する図である。FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the mass combustion ratio in the ignition zone and the combustion efficiency in all zones. 図12は、キャビティ径/ボア径と、燃焼効率及び燃焼期間との関係を例示する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the cavity diameter / bore diameter, the combustion efficiency, and the combustion period. 図13は、燃焼室の全容積に対するキャビティの容積比と、燃焼効率及び燃焼期間との関係を例示する図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the volume ratio of the cavity with respect to the total volume of the combustion chamber, the combustion efficiency, and the combustion period.

以下、予混合圧縮着火式エンジンの制御装置の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、予混合圧縮着火式エンジンの制御装置の一例である。図1は、予混合圧縮着火式エンジンの構成を例示する図である。図2は、燃焼室の構成を例示する断面図である。図3は、予混合圧縮着火式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。   Hereinafter, an embodiment of a control device for a premixed compression ignition engine will be described in detail with reference to the drawings. The following description is an example of a control device for a premixed compression ignition engine. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a premixed compression ignition type engine. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the combustion chamber. FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the control device for the premixed compression ignition engine.

(エンジンの全体構成)
図1は、実施形態に係る予混合圧縮着火式エンジン(以下、単にエンジン1という)の構成を示している。このエンジン1の燃料は、本実施形態ではガソリンである。燃料は、バイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。エンジン1の燃料は、少なくともガソリンを含む液体燃料であれば、どのような燃料であってもよい。
(Entire engine configuration)
FIG. 1 shows a configuration of a premixed compression ignition type engine (hereinafter simply referred to as an engine 1) according to an embodiment. The fuel of the engine 1 is gasoline in this embodiment. The fuel may be gasoline containing bioethanol or the like. The fuel of the engine 1 may be any fuel as long as it is a liquid fuel containing at least gasoline.

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、1つの気筒のみを示す。エンジン1は、多気筒エンジンである。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、ピストン3が圧縮上死点に至ったときに形成される空間の意味に限定されない。「燃焼室」の語は広義で用いる場合がある。つまり、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 engine 1 includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13 placed on the cylinder block 12. A plurality of cylinders 11 are formed inside the cylinder block 12. 1 and 2 show only one cylinder. The engine 1 is a multi-cylinder engine. A piston 3 is slidably inserted in each cylinder 11. The piston 3 is connected to the crankshaft 15 via a connecting rod 14. The piston 3 defines a combustion chamber 17 together with the cylinder 11 and the cylinder head 13. The “combustion chamber” is not limited to the meaning of the space formed when the piston 3 reaches compression top dead center. The term “combustion chamber” may be used in a broad sense. That is, it 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.

燃焼室17の天井部を構成するシリンダヘッド13の下面170は、吸気側天井面171と、排気側天井面172とによって構成されている。吸気側天井面171は、シリンダ11の中央に向かって登り勾配となっている。吸気側天井面171には、吸気ポート18の開口部が設けられている。排気側天井面172も、シリンダ11の中央に向かって登り勾配となっている。排気側天井面172には、排気ポート19の開口部が設けられている。吸気側天井面171及び排気側天井面172は、クランクシャフト15の軸方向に延びる谷部において連結されている。燃焼室17は、ペントルーフ型の燃焼室である。尚、ペントルーフの谷部の位置は、シリンダ11のボア中心に一致する場合、及び、一致しない場合の両方があり得る。   A lower surface 170 of the cylinder head 13 constituting the ceiling portion of the combustion chamber 17 is constituted by an intake side ceiling surface 171 and an exhaust side ceiling surface 172. The intake-side ceiling surface 171 has an upward slope toward the center of the cylinder 11. The intake side ceiling surface 171 is provided with an opening of the intake port 18. The exhaust side ceiling surface 172 also has an upward slope toward the center of the cylinder 11. An opening of the exhaust port 19 is provided on the exhaust-side ceiling surface 172. The intake-side ceiling surface 171 and the exhaust-side ceiling surface 172 are connected at a trough extending in the axial direction of the crankshaft 15. The combustion chamber 17 is a pent roof type combustion chamber. In addition, the position of the valley part of a pent roof can have both the case where it corresponds to the bore | bore center of the cylinder 11, and the case where it does not correspond.

ピストン3の上面30は、吸気側の傾斜面31及び排気側の傾斜面32によって、三角屋根状に隆起している(図2も参照)。傾斜面31は、吸気側天井面171に対応するように、ピストン3の中央に向かって登り勾配に傾斜している。傾斜面32は、排気側天井面172に対応するように、ピストン3の中央に向かって登り勾配に傾斜している。エンジン1の幾何学的圧縮比は、16以上35以下に設定されている。エンジン1の幾何学的圧縮比は高い。ピストン3の上面30には、凹状のキャビティ34が形成されている。キャビティ34は、ピストン3の中央に形成されている。   The upper surface 30 of the piston 3 is raised like a triangular roof by an inclined surface 31 on the intake side and an inclined surface 32 on the exhaust side (see also FIG. 2). The inclined surface 31 is inclined upwardly toward the center of the piston 3 so as to correspond to the intake side ceiling surface 171. The inclined surface 32 is inclined upwardly toward the center of the piston 3 so as to correspond to the exhaust-side ceiling surface 172. The geometric compression ratio of the engine 1 is set to 16 or more and 35 or less. The geometric compression ratio of the engine 1 is high. A concave cavity 34 is formed on the upper surface 30 of the piston 3. The cavity 34 is formed in the center of the piston 3.

図1には1つのみ示すが、エンジン1には、シリンダ11毎に2つの吸気ポート18がシリンダヘッド13に形成されている。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、吸気通路181に接続されている。吸気通路181には吸気流量を調節するスロットル弁41(図3参照)が介設されている。   Although only one is shown in FIG. 1, in the engine 1, two intake ports 18 are formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11. The intake port 18 communicates with the combustion chamber 17. The intake port 18 is connected to the intake passage 181. The intake passage 181 is provided with a throttle valve 41 (see FIG. 3) for adjusting the intake flow rate.

吸気ポート18と同様に、エンジン1には、シリンダ11毎に2つの排気ポート19がシリンダヘッド13に形成されている。排気ポート19は燃焼室17に連通している。排気ポート19は、排気通路191に接続されている。排気通路191には、図示を省略するが、1つ以上の触媒コンバータを有する排気ガス浄化システムが配設されている。触媒コンバータは、三元触媒を含む。但し、触媒は、三元触媒に限定されない。   Similar to the intake port 18, the engine 1 has two exhaust ports 19 in the cylinder head 13 for each cylinder 11. The exhaust port 19 communicates with the combustion chamber 17. The exhaust port 19 is connected to the exhaust passage 191. Although not shown, an exhaust gas purification system having one or more catalytic converters is disposed in the exhaust passage 191. The catalytic converter includes a three-way catalyst. However, the catalyst is not limited to a three-way catalyst.

図示しないが、エンジン1は、吸気通路181にコンプレッサが介設している過給機付きエンジンであってもよい。過給機は、排気エネルギによって駆動するターボ過給機、及び、エンジン1によって駆動される機械式過給機のいずれであってもよい。また、エンジン1は、自然吸気エンジンとして構成してもよい。   Although not shown, the engine 1 may be a supercharged engine in which a compressor is interposed in the intake passage 181. The supercharger may be either a turbocharger driven by exhaust energy or a mechanical supercharger driven by the engine 1. The engine 1 may be configured as a naturally aspirated engine.

シリンダヘッド13には、吸気弁21が配設されている。吸気弁21は、吸気ポート18を燃焼室17に対して開閉する。吸気弁21は吸気動弁機構23によって、所定のタイミングで往復動する。吸気動弁機構23は、この例では、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可能な、液圧式又は電動式の位相可変機構(Variable Valve Timing:VVT)を、少なくとも含んで構成されている。   An intake valve 21 is disposed in the cylinder head 13. The intake valve 21 opens and closes the intake port 18 with respect to the combustion chamber 17. The intake valve 21 reciprocates at a predetermined timing by an intake valve mechanism 23. In this example, the intake valve mechanism 23 has at least a hydraulic or electric variable phase mechanism (Variable Valve Timing: VVT) capable of continuously changing the rotation phase of the intake camshaft within a predetermined angle range. It is configured to include.

シリンダヘッド13には、排気弁22が配設されている。排気弁22は、排気ポート19を燃焼室17に対して開閉する。排気弁22は排気動弁機構24によって、所定のタイミングで往復動する。排気動弁機構24は、この例では、液圧式又は電動式のVVTを、少なくとも含んで構成されている。   An exhaust valve 22 is disposed in the cylinder head 13. The exhaust valve 22 opens and closes the exhaust port 19 with respect to the combustion chamber 17. The exhaust valve 22 reciprocates at a predetermined timing by an exhaust valve mechanism 24. In this example, the exhaust valve mechanism 24 includes at least a hydraulic or electric VVT.

シリンダヘッド13には、燃焼室17内に燃料を直接噴射するインジェクタ6が取り付けられている。インジェクタ6は、吸気側天井面171と排気側天井面172とが交差するペントルーフの谷部に配設されている。この構成例では、インジェクタ6は、図2に示すように、その噴射軸心Sが、シリンダ11の軸心に沿うように配設されている。噴射軸心Sは、シリンダ11の軸線と一致する場合、及び、シリンダ11の軸線からずれる場合の両方がある。インジェクタ6は、ピストン3のキャビティ34に対向している。インジェクタ6は、キャビティ34に向かって燃料を噴射する。   An injector 6 that directly injects fuel into the combustion chamber 17 is attached to the cylinder head 13. The injector 6 is disposed in a valley portion of the pent roof where the intake side ceiling surface 171 and the exhaust side ceiling surface 172 intersect. In this configuration example, the injector 6 is disposed such that its injection axis S is along the axis of the cylinder 11 as shown in FIG. There are both cases where the injection axis S coincides with the axis of the cylinder 11 and when the injection axis S deviates from the axis of the cylinder 11. The injector 6 faces the cavity 34 of the piston 3. The injector 6 injects fuel toward the cavity 34.

インジェクタ6は、例えば外開弁式のインジェクタである。外開弁式のインジェクタは、外開弁のリフト量を調整することにより、噴射する燃料噴霧の粒径を変更することが可能である。このことを利用して、このエンジン1は、一部の運転領域においては、キャビティ34内の中央部に混合気層を形成しかつ、その周囲に断熱ガス層を形成する。   The injector 6 is, for example, an external valve opening type injector. The outer valve injector can change the particle size of the fuel spray to be injected by adjusting the lift amount of the outer valve. Utilizing this fact, the engine 1 forms an air-fuel mixture layer in the central portion of the cavity 34 and a heat insulating gas layer around it in some operation regions.

また、外開弁式のインジェクタに限らず、VOC(Valve Covered Orifice)ノズルタイプのインジェクタも、ノズル口に発生するキャビテーションの度合いを調整することにより、噴口の有効断面積を変更して、噴射する燃料噴霧の粒径を変更することが可能である。従って、外開弁式のインジェクタと同様に、キャビティ34内の中央部に混合気層を形成しかつ、その外周囲に断熱ガス層を形成することが可能である。   Further, not only the valve opening type injector, but also a VOC (Valve Covered Orifice) nozzle type injector changes the effective cross-sectional area of the injection port by adjusting the degree of cavitation generated at the nozzle port, and injects. It is possible to change the particle size of the fuel spray. Therefore, similarly to the outer valve-opening injector, it is possible to form an air-fuel mixture layer at the center of the cavity 34 and to form a heat insulating gas layer around the outer periphery thereof.

また、ヒータによって所定の温度まで加熱した燃料を、高圧雰囲気の燃焼室17内に噴射することにより、燃料を超臨界状態とすることによっても、キャビティ34内の中央部に混合気層を、その外周囲に断熱ガス層を形成することが可能である。この技術は、燃焼室17内に噴射した燃料を瞬時に気化させることによって燃料噴霧のペネトレーションが低くなって燃料の噴霧の到達距離が短くなり、キャビティ34内におけるインジェクタの近傍に、混合気層を形成するものである。尚、インジェクタは、例えば複数の噴口を有するマルチホールタイプのインジェクタにおいて、燃料を加熱するヒータを備えて構成される。また、燃料を超臨界状態とするインジェクタは、前記の構成以外のインジェクタであってもよい。   In addition, by injecting the fuel heated to a predetermined temperature by the heater into the combustion chamber 17 in a high-pressure atmosphere, the fuel-air mixture layer is formed in the central portion of the cavity 34 by bringing the fuel into a supercritical state. It is possible to form a heat insulating gas layer on the outer periphery. In this technique, the fuel spray injected into the combustion chamber 17 is instantly vaporized, so that the fuel spray penetration is lowered, the fuel spray reach distance is shortened, and an air-fuel mixture layer is formed in the cavity 34 near the injector. To form. The injector is, for example, a multi-hole type injector having a plurality of nozzle holes, and includes a heater for heating the fuel. Further, the injector that brings the fuel into a supercritical state may be an injector other than the above-described configuration.

これらのインジェクタの構成は、公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。   Since the configuration of these injectors is well known, detailed description thereof is omitted here.

尚、インジェクタ6は、キャビティ34内の中央部に混合気層を形成しかつ、その周囲に断熱ガス層を形成する構成に限らない。インジェクタ6は、どのような構成であってもよい。   The injector 6 is not limited to a configuration in which an air-fuel mixture layer is formed in the central portion of the cavity 34 and a heat insulating gas layer is formed around the mixture layer. The injector 6 may have any configuration.

図3に示すように、エンジン1はまた、既燃ガスをシリンダ11内に再導入するよう構成されたEGRシステム43を備えている。EGRシステム43は、エンジン1の排気通路191と吸気通路181とをつなぐEGR通路を介して既燃ガスをシリンダ11内に再導入する外部EGRシステム、及び、シリンダ11内の既燃ガスの一部を、実質的にシリンダ11内に留める内部EGRシステムの両方を含む。   As shown in FIG. 3, the engine 1 also includes an EGR system 43 that is configured to reintroduce burnt gas into the cylinder 11. The EGR system 43 includes an external EGR system that re-introduces burned gas into the cylinder 11 via an EGR passage that connects the exhaust passage 191 and the intake passage 181 of the engine 1, and part of the burned gas in the cylinder 11. Including both internal EGR systems that remain substantially within the cylinder 11.

尚、エンジン1は、着火アシスト用の点火プラグを備えていてもよい。   The engine 1 may include an ignition plug for ignition assistance.

予混合圧縮着火式エンジンの制御装置は、エンジン1の運転を制御するECU100を備えている。ECU100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROM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と、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備えている。ECU100は、コントローラーの一例である。   The control device for the premixed compression ignition engine includes an ECU 100 that controls the operation of the engine 1. The ECU 100 is a controller based on a well-known microcomputer, and includes a central processing unit (CPU) that executes a program, a memory that is configured by, for example, a RAM or a ROM and stores a program and data, and an input of an electric signal. And an input / output (I / O) bus for outputting. The ECU 100 is an example of a controller.

ECU100は、少なくとも、エアフローセンサ51からの吸気流量に関する信号、アクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ52からのアクセル開度信号、車速センサ53からの車速信号、クランク角センサ54からのクランク角パルス信号、水温センサ55からのエンジン1の冷却水の温度信号、外気温センサ56からの外気の温度信号をそれぞれ受ける。そして、ECU100は、これらの信号に基づいて、要求トルクの演算や、エンジン1の負荷の予測等を行う。尚、過給機付きエンジンにおいては、制御装置は、過給圧を検出する過給圧センサをさらに備え、ECU100は、過給圧センサからの過給圧に関する信号を受ける。   The ECU 100 includes at least a signal related to the intake air flow from the air flow sensor 51, an accelerator opening signal from the accelerator opening sensor 52 that detects the depression amount of the accelerator pedal, a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 53, and a crank from the crank angle sensor 54. The angular pulse signal, the temperature signal of the coolant of the engine 1 from the water temperature sensor 55, and the temperature signal of the outside air from the outside air temperature sensor 56 are received. Based on these signals, the ECU 100 calculates required torque, predicts the load on the engine 1, and the like. In the engine with a supercharger, the control device further includes a supercharging pressure sensor that detects the supercharging pressure, and the ECU 100 receives a signal related to the supercharging pressure from the supercharging pressure sensor.

ECU100は、演算した要求トルク等に基づいて、スロットル開度信号、燃料噴射パルス、バルブ位相角信号等といった、エンジン1の制御パラメータを計算する。そして、ECU100は、それらの信号を、スロットル弁41、インジェクタ6、EGRシステム43、吸気動弁機構23及び排気動弁機構24等に出力する。   The ECU 100 calculates control parameters of the engine 1 such as a throttle opening signal, a fuel injection pulse, a valve phase angle signal, and the like based on the calculated required torque and the like. The ECU 100 outputs these signals to the throttle valve 41, the injector 6, the EGR system 43, the intake valve mechanism 23, the exhaust valve mechanism 24, and the like.

このエンジン1は、前述したように、幾何学的圧縮比εを16以上に設定している。幾何学的圧縮比は、40以下とすればよく、特に18以上35以下が好ましい。圧縮比が高いほど膨張比も高くなるため、エンジン1は、高圧縮比と同時に、比較的高い膨張比を有するエンジンでもある。このエンジン1は、基本的には全運転領域でシリンダ11内に噴射した燃料を圧縮着火により燃焼させるよう構成されている。圧縮着火燃焼は、言い換えると、CAI(Controlled Auto Ignition)燃焼である。高い幾何学的圧縮比によって、圧縮着火燃焼は、安定化する。   As described above, the engine 1 has the geometric compression ratio ε set to 16 or more. The geometric compression ratio may be 40 or less, and particularly preferably 18 or more and 35 or less. Since the expansion ratio increases as the compression ratio increases, the engine 1 is also an engine having a relatively high expansion ratio at the same time as the high compression ratio. The engine 1 is basically configured to burn the fuel injected into the cylinder 11 in the entire operation region by compression ignition. In other words, compression ignition combustion is CAI (Controlled Auto Ignition) combustion. Due to the high geometric compression ratio, compression ignition combustion is stabilized.

図2に示すように、エンジン1は、幾何学的圧縮比を高くするために、ピストン3の上面30におけるフラット面(つまり、傾斜面31、32とは別に、ピストン3の外周縁部に設けられている面)が、ピストン3が圧縮上死点付近にあるときに、シリンダヘッド13とシリンダブロック12との合わせ面よりも、シリンダヘッド13の側に入り込むように構成されている。このエンジン1の燃焼室17は、実質的には、ピストン3の上面30と、シリンダヘッド13の下面170と、吸気弁21及び排気弁22それぞれのバルブヘッドの面と、によって区画形成される。尚、エンジン1の燃焼室17の構成は、この構成に限定されない。このエンジン1では、燃焼室17を区画する区画面に遮熱層173を設けている。遮熱層173は、これらの区画面の全てに設けてもよいし、これらの区画面の一部に設けてもよい。   As shown in FIG. 2, the engine 1 is provided on the outer peripheral edge of the piston 3 separately from the flat surface (that is, the inclined surfaces 31 and 32) on the upper surface 30 of the piston 3 in order to increase the geometric compression ratio. When the piston 3 is in the vicinity of the compression top dead center, the surface of the cylinder head 13 is configured to enter the cylinder head 13 side rather than the mating surface of the cylinder head 13 and the cylinder block 12. The combustion chamber 17 of the engine 1 is substantially defined by the upper surface 30 of the piston 3, the lower surface 170 of the cylinder head 13, and the valve head surfaces of the intake valve 21 and the exhaust valve 22. The configuration of the combustion chamber 17 of the engine 1 is not limited to this configuration. In the engine 1, a heat shield layer 173 is provided on a section screen that partitions the combustion chamber 17. The heat shielding layer 173 may be provided on all of these section screens, or may be provided on a part of these section screens.

遮熱層173は、燃焼室17を構成する金属製の母材よりも熱伝導率が低い。ここでいう母材は、例えばピストン3であればアルミニウム又はアルミニウム合金である。遮熱層173は、燃焼室17内の燃焼ガスの熱が、燃焼室17を区画する面を通じて放出されることを抑制する。また、遮熱層173は、母材よりも容積比熱が小さいことが好ましい。つまり、遮熱層173の熱容量を小さくして、燃焼室17の区画面の温度が、燃焼室17内のガス温度の変動に追従して変化することが好ましい。こうすることで、燃焼ガスの温度と区画面の温度との差が小さくなるから、熱が、区画面を通じて母材に伝わることが抑制される。   The heat shielding layer 173 has a thermal conductivity lower than that of the metal base material constituting the combustion chamber 17. The base material here is, for example, aluminum or an aluminum alloy in the case of the piston 3. The heat shielding layer 173 suppresses the heat of the combustion gas in the combustion chamber 17 being released through the surface that defines the combustion chamber 17. Further, the heat shielding layer 173 preferably has a volumetric specific heat smaller than that of the base material. That is, it is preferable that the heat capacity of the heat shielding layer 173 is reduced, and the temperature of the section screen of the combustion chamber 17 changes following the fluctuation of the gas temperature in the combustion chamber 17. By doing so, the difference between the temperature of the combustion gas and the temperature of the section screen is reduced, so that heat is prevented from being transmitted to the base material through the section screen.

遮熱層173は、中空粒子(例えばガラスバルーン)と、バインダとしてのシリコン樹脂と、を含有する遮熱材料を、区画面上に塗布し、加熱処理によって樹脂を硬化させることにより形成してもよい。遮熱層173はまた、区画面上に、ZrO等のセラミック材料を、プラズマ溶射によってコーティングすることにより、形成してもよい。 The heat shielding layer 173 may be formed by applying a heat shielding material containing hollow particles (for example, a glass balloon) and a silicon resin as a binder on a section screen and curing the resin by heat treatment. Good. The thermal barrier layer 173 may also be formed by coating a ceramic material such as ZrO 2 on the section screen by plasma spraying.

(エンジンの運転制御)
図4Aは、エンジン1の運転領域を例示している。エンジン1の運転領域は、低負荷領域(A)、中負荷領域(B)及び高負荷領域(C)の3つに分けられている。低負荷領域(A)は、低回転低負荷の領域である。中負荷領域(B)は、低負荷領域(A)よりも負荷が高い領域、及び、低負荷領域(A)よりも回転数が高い領域を含んでいる。高負荷領域(C)は、中負荷領域(B)よりも負荷の高い領域、及び、中負荷領域(B)よりも負荷が高い領域を含んでいる。
(Engine operation control)
FIG. 4A illustrates an operation region of the engine 1. The operating region of the engine 1 is divided into a low load region (A), a medium load region (B), and a high load region (C). The low load region (A) is a region of low rotation and low load. The medium load region (B) includes a region where the load is higher than that of the low load region (A) and a region where the rotational speed is higher than that of the low load region (A). The high load region (C) includes a region having a higher load than the medium load region (B) and a region having a higher load than the medium load region (B).

ECU100は、前述したように、スロットル弁41、吸気動弁機構23、排気動弁機構24、及び、EGRシステム43に対し、エンジン1の運転状態に応じた信号を出力する。これによって、燃焼室17の中のガス状態が、エンジン1の運転状態に応じて調整される。尚、EGRシステム43は、エンジン1の運転領域の全域において、燃焼室17の中に排気ガスを導入する。EGR率(つまり、燃焼室17内の全ガスに対する排気ガスの質量比)は、後述の通り、50%以上に設定される場合がある。   As described above, the ECU 100 outputs a signal corresponding to the operating state of the engine 1 to the throttle valve 41, the intake valve mechanism 23, the exhaust valve mechanism 24, and the EGR system 43. Thereby, the gas state in the combustion chamber 17 is adjusted according to the operating state of the engine 1. The EGR system 43 introduces exhaust gas into the combustion chamber 17 over the entire operation region of the engine 1. The EGR rate (that is, the mass ratio of exhaust gas to the total gas in the combustion chamber 17) may be set to 50% or more as described later.

ECU100はまた、低負荷領域(A)、中負荷領域(B)及び高負荷領域(C)のそれぞれにおいて、燃焼室17内への燃料噴射の形態を異ならせる。   The ECU 100 also changes the form of fuel injection into the combustion chamber 17 in each of the low load region (A), the medium load region (B), and the high load region (C).

(低負荷領域(A)の燃料噴射形態)
エンジン1は、低負荷領域(A)において、燃焼時に、燃焼室17内にガス層による断熱層を形成する。燃焼室17の遮熱構造に加えて、断熱層を形成することによって、エンジン1の冷却損失は、大幅に低減する。
(Fuel injection mode in low load area (A))
The engine 1 forms a heat insulating layer by a gas layer in the combustion chamber 17 during combustion in the low load region (A). By forming a heat insulating layer in addition to the heat shield structure of the combustion chamber 17, the cooling loss of the engine 1 is greatly reduced.

具体的に、ECU100は、低負荷領域(A)において、圧縮行程以降にインジェクタ6からキャビティ34内に燃料を噴射させる。図2に示すように、インジェクタ6の近傍の、キャビティ34内の中心部に混合気層を形成しかつ、その周囲に新気を含むガス層を形成するという、成層化が行われる。このガス層は、新気のみであってもよく、新気に加えて、既燃ガス(つまり、EGRガス)を含んでいてもよい。尚、ガス層に少量の燃料が混じっていても問題はない。ガス層は混合気層よりも燃料が希薄であればよい。   Specifically, the ECU 100 injects fuel from the injector 6 into the cavity 34 after the compression stroke in the low load region (A). As shown in FIG. 2, stratification is performed in which an air-fuel mixture layer is formed in the center of the cavity 34 in the vicinity of the injector 6 and a gas layer containing fresh air is formed therearound. This gas layer may be only fresh air, and may contain burned gas (that is, EGR gas) in addition to fresh air. There is no problem even if a small amount of fuel is mixed in the gas layer. The gas layer only needs to have a leaner fuel than the gas mixture layer.

燃焼室17内にガス層と混合気層とが形成された状態で、混合気が圧縮着火燃焼をすれば、混合気層と燃焼室17の区画壁との間のガス層により、火炎がシリンダ11の壁面に接触することが抑制される。また、ガス層が断熱層となるため、燃焼室17の区画壁からの放熱が抑制される。この結果、冷却損失を大幅に低減することができる。   If the gas mixture and the gas mixture layer are formed in the combustion chamber 17 and the gas mixture is subjected to compression ignition combustion, the gas layer between the gas mixture layer and the partition wall of the combustion chamber 17 causes the flame to be cylinder. 11 is suppressed from contacting the wall surface. Further, since the gas layer becomes a heat insulating layer, heat radiation from the partition wall of the combustion chamber 17 is suppressed. As a result, the cooling loss can be greatly reduced.

尚、冷却損失を低減させるだけでは、その冷却損失の低減分が排気損失に転換されて熱効率の向上にはあまり寄与しないところ、このエンジン1では、高膨張比化によって、冷却損失の低減分に相当する燃焼ガスのエネルギを、機械仕事に変換している。すなわち、エンジン1は、冷却損失及び排気損失を共に低減させる構成を採用することによって、熱効率を大幅に向上させている。   It should be noted that the reduction of the cooling loss is converted to the exhaust loss and does not contribute much to the improvement of the thermal efficiency. However, in this engine 1, the cooling loss is reduced by the high expansion ratio. The energy of the corresponding combustion gas is converted into mechanical work. That is, the engine 1 significantly improves thermal efficiency by adopting a configuration that reduces both cooling loss and exhaust loss.

このような混合気層とガス層とを燃焼室17内に形成するために、燃料を噴射するタイミングにおいては、燃焼室17内のガス流動は弱いことが望ましい。そのため、吸気ポート18は、燃焼室17内でスワールが生じない、又は、生じ難いようなストレート形状を有していると共に、タンブル流もできるだけ弱くなるように、構成されている。   In order to form such an air-fuel mixture layer and a gas layer in the combustion chamber 17, it is desirable that the gas flow in the combustion chamber 17 is weak at the timing of fuel injection. Therefore, the intake port 18 has a straight shape in which no swirl is generated or hardly generated in the combustion chamber 17, and the tumble flow is configured to be as weak as possible.

(高負荷領域(C)の燃料噴射形態)
エンジン1の負荷が高くなると、燃焼室17内に供給する燃料量が増えることに伴い、圧縮着火時の圧力変動が激しくなって、燃焼騒音が増大してしまうという不都合がある。例えば、吸気温度を低下させたり、EGR率を高めたりする方策によって、緩慢な燃焼を実現し、燃焼騒音を抑制しようとすると、燃焼安定性が低下してしまうという新たな問題が生じる。
(Fuel injection mode in high load region (C))
When the load on the engine 1 increases, the amount of fuel supplied into the combustion chamber 17 increases, resulting in inconvenience that the pressure fluctuation during compression ignition becomes intense and combustion noise increases. For example, when a slow combustion is realized and a combustion noise is suppressed by measures such as reducing the intake air temperature or increasing the EGR rate, a new problem arises that the combustion stability is lowered.

そこで、このエンジン1は、高負荷領域(C)では、燃焼騒音の抑制と燃焼安定性の維持とが両立するよう、前述した低負荷領域(A)とは異なる燃料噴射態様を採用している。   In view of this, the engine 1 adopts a fuel injection mode different from that of the low load region (A) described above so that combustion noise suppression and combustion stability are maintained in the high load region (C). .

図5は、混合気の当量比と、当該混合気の着火時期との関係を示している。図5における2本のラインの内、一方は、EGR率が50%のとき、他方は、EGR率がそれよりも高い55%のときのラインである。EGR率の相違は、圧縮前のシリンダ11内の温度の相違であり、EGR率55%の方が、EGR率50%よりも温度が高い。従って、EGR率55%の方が、EGR率50%よりも、着火性に有利になる。つまり、EGR率55%の方が、EGR率50%よりも、着火時期が進角する。   FIG. 5 shows the relationship between the equivalence ratio of the air-fuel mixture and the ignition timing of the air-fuel mixture. Of the two lines in FIG. 5, one is a line when the EGR rate is 50%, and the other is a line when the EGR rate is 55% higher than that. The difference in EGR rate is the temperature difference in the cylinder 11 before compression, and the EGR rate of 55% is higher than the EGR rate of 50%. Therefore, an EGR rate of 55% is more advantageous for ignitability than an EGR rate of 50%. That is, the ignition timing is advanced when the EGR rate is 55% than when the EGR rate is 50%.

図5によると、EGR率の高低に関わらず、混合気の当量比が1以下のときには、当量比が小さくなるほど、着火時期が遅くなる。つまり、混合気が希薄になって、燃焼室17内の燃料量が少なくなるほど、混合気が燃えにくくなる。   According to FIG. 5, regardless of the EGR rate, when the equivalence ratio of the air-fuel mixture is 1 or less, the ignition timing is delayed as the equivalence ratio becomes smaller. That is, as the air-fuel mixture becomes leaner and the amount of fuel in the combustion chamber 17 decreases, the air-fuel mixture becomes more difficult to burn.

混合気の当量比が1を超えると、EGR率の高低に関わらず、当量比が大きくなるほど着火時期が遅くなる。これは、燃焼室17内に噴射される燃料量が増えると、燃料の潜熱及び顕熱によって、燃焼室17内の温度が局所的に低下してしまうためである。つまり、当量比の高い混合気は、周囲の温度が低下することによって着火がしにくくなる。   When the equivalence ratio of the air-fuel mixture exceeds 1, the ignition timing becomes late as the equivalence ratio increases regardless of the EGR rate. This is because when the amount of fuel injected into the combustion chamber 17 increases, the temperature in the combustion chamber 17 locally decreases due to the latent heat and sensible heat of the fuel. That is, an air-fuel mixture with a high equivalence ratio is less likely to be ignited as the ambient temperature decreases.

EGR率の高低に関わらず、混合気の当量比が0.6〜0.9の範囲にあるときに、着火時期が最も進角する。つまり、混合気の着火性が最も高まる。   Regardless of the level of the EGR rate, the ignition timing is most advanced when the equivalence ratio of the air-fuel mixture is in the range of 0.6 to 0.9. That is, the ignitability of the air-fuel mixture is maximized.

混合気の当量比が相違すると、その混合気の着火性(つまり、着火時期)が相違する。このエンジン1では、この点に着目し、高負荷領域(C)において分割噴射を行うことにより、燃焼室17内に、当量比が異なる混合気によって構成される複数の混合気ゾーンを形成する。そして、複数の混合気ゾーンの混合気の着火時期をずらす。つまり、このエンジン1は、燃焼室17内を空間的に複数のゾーンに分割しかつ、複数のゾーンの混合気を、時間をずらして圧縮着火燃焼させることによって、圧縮上死点付近において安定的に着火させながら、緩慢な燃焼を実現する。その結果、このエンジン1では、高負荷領域(C)において、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の確保とが両立する。尚、高負荷領域(C)において、EGR率は50%以上に設定される。   When the equivalence ratio of the air-fuel mixture is different, the ignitability (that is, the ignition timing) of the air-fuel mixture is different. In the engine 1, paying attention to this point, by performing split injection in the high load region (C), a plurality of air-fuel mixture zones constituted by air-fuel mixtures having different equivalence ratios are formed in the combustion chamber 17. Then, the ignition timing of the mixture in the plurality of mixture zones is shifted. In other words, the engine 1 is stable in the vicinity of the compression top dead center by dividing the combustion chamber 17 into a plurality of zones spatially and subjecting the mixture in the plurality of zones to compression ignition combustion at different times. Slow combustion is achieved while igniting. As a result, in this engine 1, in the high load region (C), suppression of combustion noise and securing of combustion stability are compatible. In the high load region (C), the EGR rate is set to 50% or more.

図6の右図は、高負荷領域(C)において、インジェクタ6が燃焼室17内に燃料を噴射する時期と、その噴射量とを例示している。図6の右図は、上から下に向かってクランク角が進む(つまり、時間が進む)。燃料噴射量は、図6の右図における四角の面積によって示され、面積が大きいほど燃料噴射量が多い。図6の左図は、各燃料噴射により燃焼室17内に形成される混合気の状態を、概念的に示している。   The right diagram of FIG. 6 illustrates the timing when the injector 6 injects fuel into the combustion chamber 17 and the injection amount in the high load region (C). In the right diagram of FIG. 6, the crank angle advances from the top to the bottom (that is, the time advances). The fuel injection amount is indicated by a square area in the right diagram of FIG. 6, and the fuel injection amount increases as the area increases. The left diagram of FIG. 6 conceptually shows the state of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 17 by each fuel injection.

インジェクタ6は、ECU100からの信号を受けて、吸気行程中に、燃焼室17内に燃料噴射を行う。吸気行程噴射61は、吸気行程における後半に行ってもよい。吸気行程の後半は、吸気行程を前半と後半とに二等分したときの後半である。吸気行程噴射61はまた、吸気行程における後期に行ってもよい。吸気行程の後期は、吸気行程を前期、中期及び後期に三等分したときの後期である。吸気行程噴射61の噴射量は、比較的多い。この吸気行程噴射61によって、希薄かつ、均質又はほぼ均質な混合気が、燃焼室17内の全体に形成される。混合気の当量比は、0.4〜0.6になる(図6の(1)参照)。   The injector 6 receives a signal from the ECU 100 and injects fuel into the combustion chamber 17 during the intake stroke. The intake stroke injection 61 may be performed in the latter half of the intake stroke. The latter half of the intake stroke is the latter half when the intake stroke is divided into two equal parts, the first half and the second half. The intake stroke injection 61 may also be performed later in the intake stroke. The latter period of the intake stroke is the latter period when the intake stroke is divided into three equal parts, the first period, the middle period, and the second period. The injection amount of the intake stroke injection 61 is relatively large. By this intake stroke injection 61, a lean, homogeneous or nearly homogeneous air-fuel mixture is formed throughout the combustion chamber 17. The equivalent ratio of the air-fuel mixture is 0.4 to 0.6 (see (1) in FIG. 6).

次いで、インジェクタ6は、ECU100からの信号を受けて、圧縮行程における中期に燃料噴射を行う。以下、この燃料噴射を圧縮行程中期噴射62という。圧縮行程中期噴射62は、第2燃料噴射の一例である。圧縮行程における中期は、圧縮行程を、前期、中期、及び後期の三等分したときの、中期に相当する。圧縮行程中期噴射62の噴射量は、吸気行程噴射61の噴射量よりも少ないが、絶対量は比較的多い。圧縮行程中期噴射62により噴射された燃料は、燃焼室17内の圧力が比較的低いと共に、ピストン3が比較的下方に位置している。また、噴射量が比較的多いため、ペネトレーションが高まるから、キャビティ34の外周囲に到達する。吸気行程噴射61によって噴射された燃料と、圧縮行程中期噴射62によって噴射された燃料とが合わさって、キャビティ34の外周囲に、過濃な混合気が形成される。この過濃な混合気を含む領域を、以下、「過濃ゾーン」と呼ぶ場合がある。過濃ゾーンの混合気の当量比は、1.0〜1.7に設定される(図6の(2)参照)。当量比が高いため、過濃ゾーンの混合気の着火性は低下する。   Next, the injector 6 receives a signal from the ECU 100 and performs fuel injection in the middle period in the compression stroke. Hereinafter, this fuel injection is referred to as a compression stroke intermediate injection 62. The compression stroke intermediate injection 62 is an example of a second fuel injection. The middle term in the compression stroke corresponds to the middle term when the compression stroke is divided into three equal parts, the first term, the middle term, and the second term. Although the injection amount of the compression stroke intermediate injection 62 is smaller than the injection amount of the intake stroke injection 61, the absolute amount is relatively large. The fuel injected by the compression stroke intermediate injection 62 has a relatively low pressure in the combustion chamber 17 and the piston 3 is positioned relatively downward. Further, since the injection amount is relatively large, penetration is increased, so that the outer periphery of the cavity 34 is reached. The fuel injected by the intake stroke injection 61 and the fuel injected by the compression stroke intermediate injection 62 are combined to form a rich mixture on the outer periphery of the cavity 34. Hereinafter, the region containing the rich air-fuel mixture may be referred to as “over-rich zone”. The equivalent ratio of the air-fuel mixture in the rich zone is set to 1.0 to 1.7 (see (2) in FIG. 6). Since the equivalence ratio is high, the ignitability of the air-fuel mixture in the rich zone is lowered.

最後に、インジェクタ6は、ECU100からの信号を受けて、圧縮行程における後期に、より正確には、圧縮上死点付近において、燃焼室17内に燃料噴射を行う。以下、この燃料噴射を圧縮上死点噴射63という。圧縮上死点噴射63は、第1燃料噴射の一例である。圧縮行程における後期は、圧縮行程を、前期、中期、及び後期の三等分したときの、後期に相当する。圧縮上死点噴射63の噴射量は、圧縮行程中期噴射62の噴射量よりも少ない。この圧縮上死点噴射63によって噴射された燃料は、噴射量が少ない上に、燃焼室17内の圧力が高くかつ、ピストン3が上方に位置しているから、キャビティ34の中に留まる。キャビティ34の中に形成される混合気は、吸気行程噴射61によって噴射された燃料と、圧縮上死点噴射63によって噴射された燃料とが合わさって、所定の当量比の混合気になる。この混合気の当量比は、0.6〜0.9に設定される。つまり、図5を参照しながら説明したように、混合気の着火性が最も高まる当量比である。従って、ピストン3が圧縮上死点に到達した後、キャビティ34の中の混合気が先ず、圧縮着火する。以下、当量比が0.6〜0.9に設定された混合気を含む領域を、「着火ゾーン」と呼ぶ場合がある。   Finally, the injector 6 receives a signal from the ECU 100 and injects fuel into the combustion chamber 17 in the latter half of the compression stroke, more precisely near the compression top dead center. Hereinafter, this fuel injection is referred to as compression top dead center injection 63. The compression top dead center injection 63 is an example of a first fuel injection. The latter period in the compression stroke corresponds to the latter period when the compression stroke is divided into three equal parts, the first period, the middle period, and the second period. The injection amount of the compression top dead center injection 63 is smaller than the injection amount of the compression stroke intermediate injection 62. The fuel injected by the compression top dead center injection 63 remains in the cavity 34 because the injection amount is small, the pressure in the combustion chamber 17 is high, and the piston 3 is positioned above. The air-fuel mixture formed in the cavity 34 is combined with the fuel injected by the intake stroke injection 61 and the fuel injected by the compression top dead center injection 63 to become an air-fuel mixture having a predetermined equivalence ratio. The equivalent ratio of this air-fuel mixture is set to 0.6 to 0.9. That is, as described with reference to FIG. 5, the equivalence ratio has the highest ignitability of the air-fuel mixture. Therefore, after the piston 3 reaches the compression top dead center, the air-fuel mixture in the cavity 34 is first ignited by compression. Hereinafter, the region including the air-fuel mixture in which the equivalence ratio is set to 0.6 to 0.9 may be referred to as “ignition zone”.

図6の(3)に示すように、着火ゾーンと過濃ゾーンとの間には、これら着火ゾーン及び過濃ゾーンよりも当量比が低い混合気(つまり、当量比0.4〜0.6)を含む領域が形成される。この混合気は、吸気行程噴射61によって形成される混合気である。以下、当量比の低い混合気を含む領域を、「希薄ゾーン」と呼ぶ場合がある。当量比が低いため、希薄ゾーンの混合気の着火性は低下する。   As shown in (3) of FIG. 6, between the ignition zone and the overconcentration zone, an air-fuel mixture having an equivalence ratio lower than those of the ignition zone and the overconcentration zone (that is, an equivalence ratio of 0.4 to 0.6). ) Is formed. This air-fuel mixture is an air-fuel mixture formed by the intake stroke injection 61. Hereinafter, a region including a gas mixture having a low equivalence ratio may be referred to as a “lean zone”. Since the equivalence ratio is low, the ignitability of the air-fuel mixture in the lean zone decreases.

こうして、燃焼室17の中に中央から外側に向かって、着火ゾーン、希薄ゾーン及び過濃ゾーンの3つのゾーンが形成される。各ゾーンの当量比は、互いに相違する。燃焼室17の全体について、混合気の平均当量比は1である。これにより、三元触媒によって、排気ガスを浄化することが可能になる。吸気行程噴射61、圧縮行程中期噴射62、及び圧縮上死点噴射63の噴射量の比率は、例えば、0.55:0.42:0.03に設定される。   In this way, three zones of an ignition zone, a lean zone, and a rich zone are formed in the combustion chamber 17 from the center toward the outside. The equivalence ratio of each zone is different from each other. The average equivalence ratio of the air-fuel mixture is 1 for the entire combustion chamber 17. As a result, the exhaust gas can be purified by the three-way catalyst. The ratio of the injection amounts of the intake stroke injection 61, the compression stroke intermediate injection 62, and the compression top dead center injection 63 is set to 0.55: 0.42: 0.03, for example.

図7は、図6に示す状態の混合気が圧縮着火燃焼をするときの、熱発生率の変化71(上図)、燃焼騒音の指標としてのdP/dθの変化72(中図)、及び、シリンダ11内の圧力の変化73(下図)を示している。前述したように、ピストン3が圧縮上死点に到達して、燃焼室17の温度及び圧力が高くなると、燃焼室17の中の中央に位置する、最も着火性が高い着火ゾーンの混合気が圧縮着火し、燃焼を開始する。図7の上図に示すように、熱発生率が次第に高まるが、着火ゾーンの混合気の量は、比較的少なくかつ、着火ゾーンに含まれる燃料量は、燃焼室17内に供給される燃料量の一部に過ぎないため、燃焼室17内の圧力が、燃焼によって急激に立ち上がることが防止される(図7の下図参照)。その結果、dP/dθは、図7の中図に破線で示す燃焼騒音の許容値を超えない。   FIG. 7 shows a change 71 in heat generation rate (upper figure), a change 72 in dP / dθ as an index of combustion noise (middle figure) when the air-fuel mixture in the state shown in FIG. The change 73 (lower figure) of the pressure in the cylinder 11 is shown. As described above, when the piston 3 reaches the compression top dead center and the temperature and pressure of the combustion chamber 17 increase, the mixture in the ignition zone having the highest ignitability located in the center of the combustion chamber 17 is obtained. Compression ignition is started and combustion starts. As shown in the upper diagram of FIG. 7, the heat generation rate gradually increases, but the amount of air-fuel mixture in the ignition zone is relatively small, and the amount of fuel contained in the ignition zone is the fuel supplied into the combustion chamber 17. Since it is only a part of the quantity, the pressure in the combustion chamber 17 is prevented from rising suddenly by combustion (see the lower diagram of FIG. 7). As a result, dP / dθ does not exceed the allowable value of the combustion noise indicated by the broken line in the middle diagram of FIG.

着火ゾーンの混合気の燃焼が開始することに伴い、燃焼室17内の温度及び圧力が高まる。その結果、キャビティ34の外周囲に位置する、二番目に着火性が高い過濃ゾーンが圧縮着火し、燃焼を開始する。   As combustion of the air-fuel mixture in the ignition zone starts, the temperature and pressure in the combustion chamber 17 increase. As a result, the over-concentrated zone having the second highest ignitability located around the outer periphery of the cavity 34 is compressed and ignited, and combustion starts.

最後に、希薄ゾーンが圧縮着火し、燃焼を開始する。希薄ゾーンは、混合気の体積が最も大きいため、図7の上図に示すように、熱発生率が高くなるが、図7の下図に示すように、希薄ゾーンは、膨張行程が進行してから燃焼するため、燃焼に伴う圧力上昇が急峻になることが防止される。その結果、図7の上図又は中図に示すように、dP/dθは、燃焼騒音の許容値を超えない。着火ゾーン、過濃ゾーン、及び希薄ゾーンの混合気の燃焼に伴う熱発生率の変化は、図7の上図における太い破線で示される。熱発生率の変化の波形は、燃焼騒音を回避する上での理想的な波形に近づく。   Finally, the lean zone ignites with compression and begins to burn. Since the lean zone has the largest volume of the air-fuel mixture, the heat generation rate increases as shown in the upper diagram of FIG. 7, but the expansion zone proceeds in the lean zone as shown in the lower diagram of FIG. Therefore, the pressure rise accompanying combustion is prevented from becoming steep. As a result, as shown in the upper diagram or middle diagram of FIG. 7, dP / dθ does not exceed the allowable value of combustion noise. The change in the heat generation rate associated with the combustion of the air-fuel mixture in the ignition zone, the rich zone, and the lean zone is indicated by a thick broken line in the upper diagram of FIG. The waveform of the change in the heat generation rate approaches an ideal waveform for avoiding combustion noise.

こうして、混合気の当量比が相違する、着火ゾーン、希薄ゾーン及び過濃ゾーンの3つのゾーンを燃焼室17の中に形成することによって、高負荷領域(C)において、着火性を確保しつつ、燃焼を緩慢化することが可能になる。その結果、このエンジン1は、高負荷領域(C)において、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の維持とを両立することができる。   Thus, by forming three zones in the combustion chamber 17 with different equivalence ratios of the air-fuel mixture, the ignition zone, the lean zone, and the rich zone, while ensuring the ignitability in the high load region (C). It becomes possible to slow down the combustion. As a result, the engine 1 can achieve both suppression of combustion noise and maintenance of combustion stability in the high load region (C).

図6に示す燃料噴射形態は、燃焼室17内に噴射する燃料量が多いときに、特に有利になる。つまり、圧縮行程中期噴射62の噴射量を多くすることによって、ペネトレーションが高まって燃料の噴霧の到達距離が長くなり、インジェクタ6から離れたキャビティ34の外周囲にまで、燃料の噴霧が到達するようになる。また、キャビティ34の外周囲に存在する多量の空気を燃焼に利用することが可能になる。よって、過濃ゾーンの当量比が高くなり過ぎることを回避しつつ、燃焼室17の中に供給する燃料量を増やすことが可能になる。   The fuel injection mode shown in FIG. 6 is particularly advantageous when the amount of fuel injected into the combustion chamber 17 is large. That is, by increasing the injection amount of the compression stroke mid-term injection 62, the penetration increases, the fuel spray reach distance increases, and the fuel spray reaches the outer periphery of the cavity 34 away from the injector 6. become. In addition, a large amount of air existing around the cavity 34 can be used for combustion. Therefore, it is possible to increase the amount of fuel supplied into the combustion chamber 17 while avoiding an excessively high equivalent ratio in the rich zone.

また、図6に示す燃料噴射態様では、圧縮上死点噴射63によって当量比が0.6〜0.9の混合気を形成するため、噴射量が比較的少ない。圧縮上死点噴射63の噴射期間は短いため、噴射終了から着火までの時間が長くなる。このため、圧縮上死点噴射63によって燃焼室17の中に噴射された燃料が気化する時間、及び、空気と混合する時間を十分に確保することができる。このことは、例えばスモークの発生といった不具合を防止して、排気ガスの性状が悪化してしまうことが回避される。これは、エンジン1の回転数が高くなって、クランク角度が同一角度だけ変化するときの時間が、相対的に短くなるときにおいても、同様である。図6に示す燃料噴射形態は、エンジン1の回転数が高いときに、排気ガスの性状が悪化してしまうことを回避する上でも有利である。   Further, in the fuel injection mode shown in FIG. 6, an air-fuel mixture having an equivalence ratio of 0.6 to 0.9 is formed by the compression top dead center injection 63, so the injection amount is relatively small. Since the injection period of the compression top dead center injection 63 is short, the time from the end of injection to ignition becomes longer. For this reason, the time for the fuel injected into the combustion chamber 17 to be vaporized by the compression top dead center injection 63 and the time for mixing with the air can be sufficiently secured. This prevents problems such as the occurrence of smoke, for example, and prevents the exhaust gas from deteriorating. This is the same even when the rotation speed of the engine 1 increases and the time when the crank angle changes by the same angle becomes relatively short. The fuel injection mode shown in FIG. 6 is also advantageous in avoiding the deterioration of the exhaust gas properties when the engine 1 has a high rotational speed.

(中負荷領域(B)の燃料噴射形態)
前述したように、高負荷領域(C)においては、過濃ゾーンを、キャビティ34の外周囲に形成している。燃焼室17の壁面近くの過濃ゾーンが燃焼をすると、冷却損失が増大しやすい。また、過濃ゾーンが燃焼するときに空気が不足して、スモークの発生を招く恐れがある。さらに、過濃ゾーンを形成するための燃料噴射を、圧縮行程の中期に行うため、過濃ゾーンの混合気は、燃焼室17内において、高温及び高圧の雰囲気に曝される時間が長くなる。これは、異常燃焼(例えば過早着火)を招く恐れがある。
(Fuel injection mode in medium load region (B))
As described above, in the high load region (C), the excessively concentrated zone is formed around the outer periphery of the cavity 34. When the excessively concentrated zone near the wall surface of the combustion chamber 17 burns, the cooling loss tends to increase. Also, when the over-concentrated zone burns, there is a risk that air is insufficient and smoke is generated. Furthermore, since the fuel injection for forming the rich zone is performed in the middle of the compression stroke, the mixture in the rich zone is exposed to a high temperature and high pressure atmosphere in the combustion chamber 17 for a long time. This can lead to abnormal combustion (eg, premature ignition).

中負荷領域(B)では、燃焼室17の中に供給する燃料量が相対的に少なくなる。そこで、このエンジン1では、中負荷領域(B)において、前述した問題を回避すべく、低負荷領域(A)及び高負荷領域(C)とは異なる燃料噴射態様を採用している。   In the medium load region (B), the amount of fuel supplied into the combustion chamber 17 is relatively small. Therefore, in the engine 1, a fuel injection mode different from that in the low load region (A) and the high load region (C) is adopted in the medium load region (B) in order to avoid the above-described problem.

図8は、中負荷領域(B)において、インジェクタ6が燃焼室17内に燃料を噴射する時期とその噴射量とを例示している(図8の右図)。図8に示す燃料の噴射態様と、図6に示す燃料の噴射態様とは、エンジン1の負荷が同じである。また、図8の左図は、各燃料噴射により燃焼室17内に形成される混合気の状態を、概念的に示している。   FIG. 8 illustrates the timing when the injector 6 injects fuel into the combustion chamber 17 and the injection amount in the medium load region (B) (the right diagram in FIG. 8). The fuel injection mode shown in FIG. 8 and the fuel injection mode shown in FIG. 6 have the same load on the engine 1. Moreover, the left figure of FIG. 8 has shown notionally the state of the air fuel mixture formed in the combustion chamber 17 by each fuel injection.

インジェクタ6は、ECU100からの信号を受けて、吸気行程中に、燃焼室17内に燃料噴射を行う。燃料噴射は、吸気行程における後半に行ってもよい。燃料噴射量は、比較的多い。この吸気行程噴射81によって、希薄かつ、均質又はほぼ均質な混合気が、燃焼室17内の全体に形成される。混合気の当量比は、0.4〜0.6になる(図8の(1)参照)。この吸気行程噴射81は、図6に示す吸気行程噴射61と実質的に同じである。   The injector 6 receives a signal from the ECU 100 and injects fuel into the combustion chamber 17 during the intake stroke. The fuel injection may be performed in the latter half of the intake stroke. The fuel injection amount is relatively large. By this intake stroke injection 81, a lean and homogeneous or nearly homogeneous air-fuel mixture is formed throughout the combustion chamber 17. The equivalent ratio of the air-fuel mixture is 0.4 to 0.6 (see (1) in FIG. 8). The intake stroke injection 81 is substantially the same as the intake stroke injection 61 shown in FIG.

次いで、インジェクタ6は、ECU100からの信号を受けて、圧縮行程における後期に燃料噴射を行う。以下、この燃料噴射を圧縮行程後期噴射82という。圧縮行程後期噴射82の噴射量は、吸気行程噴射81よりも少なくかつ、後述の圧縮上死点噴射83よりも少ない。圧縮行程後期噴射82により噴射された燃料は、ピストン3が圧縮上死点に近づいているため、燃焼室17内の圧力が高く、燃焼室17の外周部にまで到達し難くなる。吸気行程噴射81によって噴射された燃料と、圧縮行程後期噴射82によって噴射された燃料とが合わさって、燃焼室17の外周部を除く中央部に、当量比0.6〜0.9の混合気を含む着火ゾーンが形成される。   Next, the injector 6 receives a signal from the ECU 100 and injects fuel at a later stage in the compression stroke. Hereinafter, this fuel injection is referred to as a compression stroke late injection 82. The injection amount of the compression stroke late injection 82 is smaller than the intake stroke injection 81 and smaller than the compression top dead center injection 83 described later. The fuel injected by the compression stroke late injection 82 has a high pressure in the combustion chamber 17 because the piston 3 is approaching the compression top dead center, and does not easily reach the outer peripheral portion of the combustion chamber 17. The fuel injected by the intake stroke injection 81 and the fuel injected by the compression stroke late injection 82 are combined, and in the central portion excluding the outer peripheral portion of the combustion chamber 17, an air-fuel mixture having an equivalence ratio of 0.6 to 0.9. An ignition zone including is formed.

最後に、インジェクタ6は、ECU100からの信号を受けて、圧縮上死点噴射83を行う。圧縮上死点噴射83の噴射量は、吸気行程噴射81よりも少なくかつ、圧縮行程後期噴射82よりも多い。この圧縮上死点噴射83によって噴射された燃料は、燃焼室17内の圧力が高いと共に、ピストン3が上方に位置しているから、キャビティ34の中に留まる。キャビティ34の中に形成される混合気は、吸気行程噴射81によって噴射された燃料と、圧縮行程後期噴射82によって噴射された燃料と、圧縮上死点噴射83によって噴射された燃料とが合わさって、過濃な混合気が形成される。つまり、当量比が1.0〜1.7の過濃な混合気を含む過濃ゾーンが、燃焼室17の中の中央に形成される。   Finally, the injector 6 performs compression top dead center injection 83 in response to a signal from the ECU 100. The amount of compression top dead center injection 83 is less than intake stroke injection 81 and greater than compression stroke late injection 82. The fuel injected by the compression top dead center injection 83 remains in the cavity 34 because the pressure in the combustion chamber 17 is high and the piston 3 is positioned upward. The air-fuel mixture formed in the cavity 34 is a combination of the fuel injected by the intake stroke injection 81, the fuel injected by the compression stroke late injection 82, and the fuel injected by the compression top dead center injection 83. A rich mixture is formed. That is, a rich zone including a rich mixture with an equivalence ratio of 1.0 to 1.7 is formed in the center of the combustion chamber 17.

そして、図8の(3)に示すように、着火ゾーンよりも外側に、当量比が0.4〜0.6の混合気を含む希薄ゾーンが形成される。   And as shown to (3) of FIG. 8, the lean zone containing the air-fuel | gaseous mixture whose equivalence ratio is 0.4-0.6 is formed outside an ignition zone.

こうして、燃焼室17の中に中央から外側に向かって、過濃ゾーン、着火ゾーン及び希薄ゾーンの3つのゾーンが形成される。各ゾーンの当量比は、互いに相違する。燃焼室17の全体について、混合気の平均当量比は1である。吸気行程噴射81、圧縮行程後期噴射82、及び圧縮上死点噴射83の噴射量の比率は、例えば、0.55:0.14:0.31に設定される。   In this way, three zones of the rich zone, the ignition zone, and the lean zone are formed in the combustion chamber 17 from the center toward the outside. The equivalence ratio of each zone is different from each other. The average equivalence ratio of the air-fuel mixture is 1 for the entire combustion chamber 17. The ratio of the injection amounts of the intake stroke injection 81, the compression stroke late injection 82, and the compression top dead center injection 83 is set to 0.55: 0.14: 0.31, for example.

着火ゾーン、希薄ゾーン及び過濃ゾーンを含む、図8に示す混合気が圧縮着火燃焼をするときには、先ず、着火ゾーンの混合気が圧縮着火し、燃焼を開始する。その後、過濃ゾーンの混合気が圧縮着火し、最後に、希薄ゾーンの混合気が圧縮着火する。中負荷領域(B)においても、着火性を確保しつつ、燃焼を緩慢化することが可能になる。その結果、このエンジン1は、中負荷領域(B)において、燃焼騒音の抑制と、燃焼安定性の維持とを両立することができる。   When the air-fuel mixture shown in FIG. 8 including the ignition zone, the lean zone, and the rich zone undergoes compression ignition combustion, first, the air-fuel mixture in the ignition zone undergoes compression ignition and starts combustion. Thereafter, the air-fuel mixture in the rich zone undergoes compression ignition, and finally, the air-fuel mixture in the lean zone undergoes compression ignition. Even in the medium load region (B), it is possible to slow down combustion while ensuring ignitability. As a result, the engine 1 can achieve both suppression of combustion noise and maintenance of combustion stability in the medium load region (B).

図8に示す状態の混合気は、燃焼室17の外周囲に希薄ゾーンを形成するため、図6に示す状態の混合気と比較して、過濃な混合気が燃焼したときの燃焼ガスが燃焼室17の壁面に接触してしまうことを抑制することが可能になる。これにより、冷却損失が低減する。また、燃焼時点において、燃焼室17の外周囲は、燃焼室17の中央部よりも燃焼室壁面が接近するため(燃焼室17の外周囲は、燃焼室17の中央部に対して、燃焼室壁面であるシリンダヘッド13の下面170とピストン3の上面30がより近接するため)、燃焼室17の外周囲の燃焼ガス温は低下(燃焼室壁面に放熱)し易くなり、燃焼ガス温が低くなることでの未燃損が増加する傾向にあるものの、燃焼室17の中央から外側に向かって、混合気の燃料濃度が次第に薄くなるため(燃焼室17の外周囲では混合気に占める燃料量が少なくなるため)、未燃の燃料が少なくなる。このように、冷却損失の低減と、未燃損失の減少とによって、図8に示す状態の混合気は、図6に示す状態の混合気よりも燃費性能の向上に有利になる。   Since the air-fuel mixture in the state shown in FIG. 8 forms a lean zone in the outer periphery of the combustion chamber 17, the combustion gas when the rich air-fuel mixture combusts compared to the air-fuel mixture in the state shown in FIG. It is possible to suppress contact with the wall surface of the combustion chamber 17. Thereby, the cooling loss is reduced. At the time of combustion, the outer periphery of the combustion chamber 17 is closer to the wall surface of the combustion chamber than the central portion of the combustion chamber 17 (the outer periphery of the combustion chamber 17 is the combustion chamber with respect to the central portion of the combustion chamber 17. Because the lower surface 170 of the cylinder head 13 which is the wall surface and the upper surface 30 of the piston 3 are closer to each other), the temperature of the combustion gas around the combustion chamber 17 is likely to decrease (heat radiation to the wall surface of the combustion chamber) However, the fuel concentration of the air-fuel mixture gradually decreases from the center of the combustion chamber 17 toward the outside (the amount of fuel occupying the air-fuel mixture in the outer periphery of the combustion chamber 17) Less), so there is less unburned fuel. Thus, by reducing the cooling loss and reducing the unburned loss, the air-fuel mixture in the state shown in FIG. 8 is more advantageous in improving the fuel efficiency than the air-fuel mixture in the state shown in FIG.

また、図8に示す燃料噴射形態は、過濃ゾーンを形成する燃料噴射を圧縮上死点付近において行うため、過濃な混合気が、燃焼室17内の高温及び高圧雰囲気に曝される時間を短くすることができる。従って、図8に示す燃料噴射形態は、図6に示す燃料噴射形態よりも、異常燃焼に対するロバスト性が高い。図8に示す燃料噴射形態は、例えば、外気温度が高いことに起因して異常燃焼が生じ易いときに、異常燃焼を回避する上で有効である。   Further, in the fuel injection mode shown in FIG. 8, since the fuel injection that forms the rich zone is performed near the compression top dead center, the time during which the rich mixture is exposed to the high temperature and high pressure atmosphere in the combustion chamber 17. Can be shortened. Therefore, the fuel injection mode shown in FIG. 8 is more robust against abnormal combustion than the fuel injection mode shown in FIG. The fuel injection mode shown in FIG. 8 is effective in avoiding abnormal combustion, for example, when abnormal combustion is likely to occur due to a high outside air temperature.

(燃料噴射制御)
図9は、ECU100が実行する燃料噴射制御に係るフローチャートである。スタート後のステップS1で、ECU100は、各センサからの信号に基づいて、エンジン1の運転状態を検出する。具体的には、エンジン1の回転数、エンジン1の負荷、吸気温度、EGR率等を検出する。エンジン1が過給機付きエンジンであるときには、過給圧も検出する。
(Fuel injection control)
FIG. 9 is a flowchart relating to fuel injection control executed by the ECU 100. In step S1 after the start, the ECU 100 detects the operating state of the engine 1 based on signals from the sensors. Specifically, the rotational speed of the engine 1, the load of the engine 1, the intake air temperature, the EGR rate, and the like are detected. When the engine 1 is a supercharged engine, the supercharging pressure is also detected.

続くステップS2で、ECU100は、エンジン1の運転状態に基づいて、燃焼騒音が許容値以下になると予想されるか否かを判定する。燃焼騒音が許容値以下になるときには、フローはステップS3に進み、ECU100は、第1の噴射制御を実行する。第1の噴射制御は、図4Aにおける低負荷領域(A)の燃料噴射制御に相当する。   In subsequent step S2, ECU 100 determines, based on the operating state of engine 1, whether or not the combustion noise is expected to be below an allowable value. When the combustion noise falls below the allowable value, the flow proceeds to step S3, and the ECU 100 executes the first injection control. The first injection control corresponds to the fuel injection control in the low load region (A) in FIG. 4A.

ステップS2で、燃焼騒音が許容値以下にならないと判定したときには、フローはステップS4に進む。ステップS4で、ECU100は、燃料の混合時間を確保することが可能か否かを判定する。例えばエンジン1の回転数が高いときには、1サイクル当たりの時間が短いため、燃料の混合時間を確保することができなくなる場合がある。また、エンジン1の負荷が高くて燃料噴射量が増えるときにも、燃料の噴射期間が長くなるため、燃料の混合時間を確保することができなくなる。ステップS4の判定がYESのときには、フローはステップS5に進む。一方、ステップS4の判定がNOのときには、フローはステップS8に進む。   If it is determined in step S2 that the combustion noise does not fall below the allowable value, the flow proceeds to step S4. In step S4, the ECU 100 determines whether it is possible to ensure the fuel mixing time. For example, when the rotational speed of the engine 1 is high, since the time per cycle is short, it may be impossible to ensure the fuel mixing time. Further, even when the load on the engine 1 is high and the fuel injection amount increases, the fuel injection period becomes long, so that it is impossible to ensure the fuel mixing time. When the determination in step S4 is YES, the flow proceeds to step S5. On the other hand, when the determination in step S4 is NO, the flow proceeds to step S8.

ECU100は、ステップS5〜S7において、図8に示す燃料噴射態様に対応する第2の燃料噴射を実行する。第2の噴射制御は、図4Aにおける中負荷領域(B)の燃料噴射制御に相当する。   In steps S5 to S7, the ECU 100 executes a second fuel injection corresponding to the fuel injection mode shown in FIG. The second injection control corresponds to the fuel injection control in the medium load region (B) in FIG. 4A.

ステップS5でECU100は、インジェクタ6に信号を出力し、インジェクタ6は、吸気行程において、1回目の燃料噴射(つまり、吸気行程噴射81)を実行する。続くステップS6で、ECU100は、インジェクタ6に信号を出力し、インジェクタ6は、圧縮行程後期において、2回目の燃料噴射(つまり、圧縮行程後期噴射82)を実行する。そして、ステップS7で、ECU100は、インジェクタ6に信号を出力し、インジェクタ6は、圧縮上死点付近において、3回目の燃料噴射(つまり、圧縮上死点噴射83)を実行する。ステップS5〜S7の3回の燃料噴射によって、図8の(3)に示すような混合気が燃焼室17内に形成され、圧縮上死点以降に圧縮着火燃焼をする。   In step S5, the ECU 100 outputs a signal to the injector 6, and the injector 6 performs the first fuel injection (that is, the intake stroke injection 81) in the intake stroke. In the subsequent step S6, the ECU 100 outputs a signal to the injector 6, and the injector 6 performs the second fuel injection (that is, the compression stroke late injection 82) in the latter half of the compression stroke. In step S7, the ECU 100 outputs a signal to the injector 6, and the injector 6 executes the third fuel injection (that is, the compression top dead center injection 83) in the vicinity of the compression top dead center. By three fuel injections in steps S5 to S7, an air-fuel mixture as shown in FIG. 8 (3) is formed in the combustion chamber 17, and compression ignition combustion is performed after compression top dead center.

ステップS8で、ECU100は、過早着火リスクが所定値以下であるか否かを判定する。例えば外気温センサ56の検出値に基づいて、外気温が所定温度以上のときに、ECU100は、過早着火リスクが所定値を超えると判定する。ステップS8の判定がNOのとき(言い換えると、外気温が高いとき)には、フローは、ステップS5に進む。過早着火リスクが高いときには、図8に示す燃料噴射態様が採用される。前述したように、図8に示す燃料噴射形態は、図6に示す燃料噴射形態よりも、異常燃焼に対するロバスト性が高い。従って、図8に示す燃料噴射形態を採用することによって、エンジン1は、過早着火リスクが高いときに、異常燃焼を回避することができる。このことは、外気温が高いときには、図4Bに矢印で示すように、図8に示す燃料噴射を行う中負荷領域(B)を、高負荷側及び高回転側に拡大することと同じ意味である。つまり、ECU100は、中負荷領域(B)と高負荷領域(C)との境界を、外気温が高いときには、高負荷側にシフトすると共に、高回転側にシフトする。   In step S8, the ECU 100 determines whether the pre-ignition risk is equal to or less than a predetermined value. For example, based on the detection value of the outside air temperature sensor 56, when the outside air temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, the ECU 100 determines that the pre-ignition risk exceeds a predetermined value. When the determination in step S8 is NO (in other words, when the outside air temperature is high), the flow proceeds to step S5. When the risk of premature ignition is high, the fuel injection mode shown in FIG. 8 is adopted. As described above, the fuel injection mode shown in FIG. 8 is more robust against abnormal combustion than the fuel injection mode shown in FIG. Therefore, by adopting the fuel injection mode shown in FIG. 8, the engine 1 can avoid abnormal combustion when the risk of pre-ignition is high. This means that when the outside air temperature is high, as shown by an arrow in FIG. 4B, the medium load region (B) for performing fuel injection shown in FIG. 8 is expanded to the high load side and the high rotation side. is there. That is, the ECU 100 shifts the boundary between the medium load region (B) and the high load region (C) to the high load side and the high rotation side when the outside air temperature is high.

一方、ステップS8の判定がYESのとき(言い換えると、外気温が高くないとき)には、フローは、ステップS9に進む。ECU100は、ステップS9〜S11において、図6に示す燃料噴射態様に対応する第3の燃料噴射を実行する。第3の噴射制御は、図4Aにおける高負荷領域(C)の燃料噴射制御に相当する。   On the other hand, when the determination in step S8 is YES (in other words, when the outside air temperature is not high), the flow proceeds to step S9. In steps S9 to S11, ECU 100 executes a third fuel injection corresponding to the fuel injection mode shown in FIG. The third injection control corresponds to the fuel injection control in the high load region (C) in FIG. 4A.

ステップS9でECU100は、インジェクタ6に信号を出力し、インジェクタ6は、吸気行程において、1回目の燃料噴射(つまり、吸気行程噴射61)を実行する。続くステップS10で、ECU100は、インジェクタ6に信号を出力し、インジェクタ6は、圧縮行程中期において、2回目の燃料噴射(つまり、圧縮行程中期噴射62)を実行する。そして、ステップS11で、ECU100は、インジェクタ6に信号を出力し、インジェクタ6は、圧縮上死点付近において、3回目の燃料噴射(つまり、圧縮上死点噴射63)を実行する。ステップS9〜S11の3回の燃料噴射によって、図6の(3)に示すような混合気が燃焼室17内に形成され、圧縮上死点以降に圧縮着火燃焼をする。   In step S9, the ECU 100 outputs a signal to the injector 6, and the injector 6 performs the first fuel injection (that is, the intake stroke injection 61) in the intake stroke. In subsequent step S10, the ECU 100 outputs a signal to the injector 6, and the injector 6 performs the second fuel injection (that is, the compression stroke intermediate injection 62) in the middle of the compression stroke. In step S11, the ECU 100 outputs a signal to the injector 6, and the injector 6 performs the third fuel injection (that is, the compression top dead center injection 63) in the vicinity of the compression top dead center. By the three fuel injections in steps S9 to S11, an air-fuel mixture as shown in FIG. 6 (3) is formed in the combustion chamber 17, and compression ignition combustion is performed after compression top dead center.

(燃焼室形状)
前述したように、高負荷領域(C)においては、キャビティ34の中に着火ゾーンを形成する。そして、着火ゾーンの混合気が圧縮着火燃焼するによって高まる燃焼室17内の温度及び圧力に起因して、過濃ゾーン及び希薄ゾーンが圧縮着火をする。ここで、着火ゾーンの混合気の燃焼エネルギが小さすぎると、過濃ゾーン及び希薄ゾーンの混合気に影響を及ぼすことができず、過濃ゾーン及び希薄ゾーンの混合気が圧縮着火に至らない恐れがある。着火ゾーンの混合気の燃焼エネルギを十分に確保するために、キャビティ34は、ある程度の大きさにする必要がある。一方、キャビティ34が大きすぎると、着火ゾーンの混合気の燃焼の質量燃焼割合が大きすぎて、燃焼室17内の圧力変化が急峻になり、燃焼騒音が増大してしまうことになる。このような観点から、このエンジン1のキャビティ34は、所定の大きさに形成されている。
(Combustion chamber shape)
As described above, an ignition zone is formed in the cavity 34 in the high load region (C). Then, due to the temperature and pressure in the combustion chamber 17 that is increased by the compression ignition combustion of the air-fuel mixture in the ignition zone, the over-concentrated zone and the lean zone are subjected to compression ignition. Here, if the combustion energy of the air-fuel mixture in the ignition zone is too small, the air-fuel mixture in the rich zone and the lean zone cannot be affected, and the gas mixture in the rich zone and the lean zone may not lead to compression ignition. There is. In order to secure sufficient combustion energy of the air-fuel mixture in the ignition zone, the cavity 34 needs to be sized to some extent. On the other hand, if the cavity 34 is too large, the mass combustion ratio of the combustion of the air-fuel mixture in the ignition zone will be too large, the pressure change in the combustion chamber 17 will become steep, and combustion noise will increase. From such a viewpoint, the cavity 34 of the engine 1 is formed in a predetermined size.

図10は、ピストン3が上死点に位置しているときの燃焼室17の形状を示す縦断面図である。キャビティ34の大きさは、ピストン3が上死点に位置しているときの、燃焼室17の全容積に対する、キャビティ容積9の比率で定義する。ここで、キャビティ容積9は、ピストン3が上死点に位置しているときに、キャビティ34の開口341をシリンダヘッド13の下面170に投影した投影面93からキャビティ34の開口341までの容積91と、キャビティ34の凹部の容積92とを足し合わせた容積である。   FIG. 10 is a longitudinal sectional view showing the shape of the combustion chamber 17 when the piston 3 is located at the top dead center. The size of the cavity 34 is defined by the ratio of the cavity volume 9 to the total volume of the combustion chamber 17 when the piston 3 is located at the top dead center. Here, the cavity volume 9 is a volume 91 from the projection plane 93 obtained by projecting the opening 341 of the cavity 34 onto the lower surface 170 of the cylinder head 13 to the opening 341 of the cavity 34 when the piston 3 is located at the top dead center. And the volume 92 of the concave portion of the cavity 34 are added together.

図11は、着火ゾーンが燃焼したときの質量燃焼割合と、全ゾーン(つまり、着火ゾーン、過濃ゾーン及び希薄ゾーン)の燃焼効率との関係を示している。図11は、EGR率を50%から65%まで変化させている。これは、燃焼室17内の温度を変えていることと同じである。着火ゾーンの質量燃焼割合が小さいと、EGR率が50%のときは、EGR率が55%のときよりも、燃焼効率は低くなる。EGR率が55%以上になれば、着火ゾーンの質量燃焼割合と、全ゾーンの燃焼効率との関係は、全て同じ、又は、ほぼ同じになる。   FIG. 11 shows the relationship between the mass combustion ratio when the ignition zone burns and the combustion efficiency of all the zones (that is, the ignition zone, the rich zone, and the lean zone). In FIG. 11, the EGR rate is changed from 50% to 65%. This is the same as changing the temperature in the combustion chamber 17. When the mass combustion ratio in the ignition zone is small, the combustion efficiency is lower when the EGR rate is 50% than when the EGR rate is 55%. If the EGR rate is 55% or more, the relationship between the mass combustion ratio in the ignition zone and the combustion efficiency in all zones is the same or almost the same.

図11によると、着火ゾーンの質量燃焼割合と、全ゾーンの燃焼効率との関係は右上がりであり、着火ゾーンの質量燃焼割合が小さいと、全ゾーンの燃焼効率が低くなり、着火ゾーンの質量燃焼割合が大きいと、全ゾーンの燃焼効率が高くなる。前述したように、着火ゾーンの混合気の燃焼エネルギが小さいと、過濃ゾーン及び希薄ゾーンの混合気への影響が小さくなって、全ゾーンの燃焼効率が低くなる。   According to FIG. 11, the relationship between the mass combustion ratio of the ignition zone and the combustion efficiency of all zones increases to the right. When the mass combustion ratio of the ignition zone is small, the combustion efficiency of all zones decreases, and the mass of the ignition zone When the combustion rate is large, the combustion efficiency of all zones increases. As described above, when the combustion energy of the air-fuel mixture in the ignition zone is small, the influence on the air-fuel mixture in the rich zone and the lean zone is reduced, and the combustion efficiency in all zones is lowered.

一般的に、燃焼室17内の燃焼効率が80%以上であれば、燃焼安定性が確保されていると言うことができる。そこで、80%の燃焼効率を基準にすると、着火ゾーンの質量燃焼割合は、最低25%が必要になる。   Generally, if the combustion efficiency in the combustion chamber 17 is 80% or more, it can be said that combustion stability is ensured. Therefore, based on the combustion efficiency of 80%, the mass combustion ratio in the ignition zone needs to be at least 25%.

図12は、横軸を、キャビティ径とボア径との比(つまり、キャビティ径/ボア径)とし、縦軸を燃焼効率、及び、燃焼期間としたグラフを示している。キャビティ径/ボア径は、着火ゾーンの質量燃焼割合に比例する。従って、キャビティ径/ボア径と、全ゾーンの燃焼効率との関係は右上がりになる。前述したように、80%の燃焼効率を基準にすると、キャビティ径/ボア径は、0.4以上が必要である。   FIG. 12 shows a graph in which the horizontal axis represents the ratio between the cavity diameter and the bore diameter (that is, cavity diameter / bore diameter), and the vertical axis represents the combustion efficiency and the combustion period. The cavity diameter / bore diameter is proportional to the mass combustion rate of the ignition zone. Therefore, the relationship between the cavity diameter / bore diameter and the combustion efficiency of all zones increases to the right. As described above, on the basis of 80% combustion efficiency, the cavity diameter / bore diameter should be 0.4 or more.

一方、キャビティ径が大きすぎると、着火ゾーンの混合気が燃焼することによる質量燃焼割合が大きくなり過ぎてしまう。その結果、燃焼期間が短くなりすぎて、燃焼騒音が許容値を超えてしまう。許容することができる燃焼騒音に基づけば、燃焼期間はクランク角で10°以上でなければならない(尚、エンジン1の回転数は、2000rpmである)。そうすると、図12に示すように、キャビティ径/ボア径は、0.6以下であることが必要になる。   On the other hand, if the cavity diameter is too large, the mass combustion ratio due to combustion of the air-fuel mixture in the ignition zone becomes too large. As a result, the combustion period becomes too short, and the combustion noise exceeds the allowable value. Based on the combustion noise that can be tolerated, the combustion period must be 10 ° or more in crank angle (note that the rotational speed of the engine 1 is 2000 rpm). Then, as shown in FIG. 12, the cavity diameter / bore diameter needs to be 0.6 or less.

図13は、横軸を、キャビティ34の容積比(つまり、ピストン3が上死点に位置しているときの、燃焼室17の全容積に対する、キャビティ容積9の比率、図10参照)とし、縦軸を燃焼効率、及び、燃焼期間としたグラフを示している。前述したように、80%の燃焼効率を基準にすると、キャビティ34の容積比は、25%以上が必要である。また、許容することができる燃焼騒音に基づいて、キャビティ34の容積比は、40%以下であることが必要になる。   In FIG. 13, the horizontal axis represents the volume ratio of the cavity 34 (that is, the ratio of the cavity volume 9 to the total volume of the combustion chamber 17 when the piston 3 is located at the top dead center, see FIG. 10). A graph in which the vertical axis represents the combustion efficiency and the combustion period is shown. As described above, based on the combustion efficiency of 80%, the volume ratio of the cavity 34 needs to be 25% or more. Further, based on the combustion noise that can be tolerated, the volume ratio of the cavity 34 needs to be 40% or less.

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。   The technique disclosed here is not limited to being applied to the engine 1 having the above-described configuration.

1 エンジン
11 シリンダ
13 シリンダヘッド
17 燃焼室
100 ECU(コントローラー)
3 ピストン
34 キャビティ
51 エアフローセンサ
52 アクセル開度センサ
53 車速センサ
54 クランク角センサ
55 水温センサ
56 外気温センサ
6 インジェクタ
1 Engine 11 Cylinder 13 Cylinder Head 17 Combustion Chamber 100 ECU (Controller)
3 Piston 34 Cavity 51 Airflow sensor 52 Accelerator opening sensor 53 Vehicle speed sensor 54 Crank angle sensor 55 Water temperature sensor 56 Outside air temperature sensor 6 Injector

Claims (6)

ピストンの上面とシリンダヘッドの下面とによって区画される燃焼室の中に、燃料を噴射するよう構成されたインジェクタと、
エンジンの運転状態を検知するよう構成されたセンサと、
前記センサからの信号を受けかつ、前記インジェクタに対して、燃料噴射を実行させるための信号を出力するよう構成されたコントローラーと、を備え、
前記インジェクタは、前記コントローラーからの信号を受けて、1.0未満の第1当量比の混合気を前記燃焼室の中に形成するための第1燃料噴射と、1.0以上の第2当量比の混合気を前記燃焼室の中に形成するための第2燃料噴射と、を行い、
前記コントローラーは、前記エンジンの負荷が所定負荷以下のときには、前記第1燃料噴射を、前記第2燃料噴射よりも先に行うよう、前記インジェクタに信号を出力しかつ、前記エンジンの負荷が前記所定負荷よりも高いときには、前記第2燃料噴射を、前記第1燃料噴射よりも先に行うよう、前記インジェクタに信号を出力し、
前記第1当量比の混合気が圧縮着火しかつ、その圧縮着火後、前記第2当量比の混合気が燃焼を開始する予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
An injector configured to inject fuel into a combustion chamber defined by an upper surface of the piston and a lower surface of the cylinder head;
A sensor configured to detect the operating state of the engine;
A controller configured to receive a signal from the sensor and to output a signal for causing the injector to perform fuel injection; and
The injector receives a signal from the controller, a first fuel injection for forming an air-fuel mixture having a first equivalence ratio of less than 1.0 in the combustion chamber, and a second equivalent of 1.0 or more. A second fuel injection for forming a mixture of the ratio in the combustion chamber;
The controller outputs a signal to the injector so that the first fuel injection is performed before the second fuel injection when the engine load is equal to or less than a predetermined load, and the engine load is the predetermined fuel load. When the load is higher than the load, a signal is output to the injector so that the second fuel injection is performed before the first fuel injection,
A control apparatus for a premixed compression ignition engine in which the air-fuel mixture having the first equivalent ratio is subjected to compression ignition, and the air-fuel mixture having the second equivalent ratio starts combustion after the compression ignition.
請求項1に記載の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記コントローラーは、前記エンジンの回転数が所定回転数以下のときには、前記第1燃料噴射を、前記第2燃料噴射よりも先に行うよう、前記インジェクタに信号を出力しかつ、前記エンジンの回転数が前記所定回転数よりも高いときには、前記第2燃料噴射を、前記第1燃料噴射よりも先に行うよう、前記インジェクタに信号を出力する予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for a premixed compression ignition engine according to claim 1,
The controller outputs a signal to the injector so that the first fuel injection is performed before the second fuel injection when the engine speed is equal to or lower than a predetermined engine speed, and the engine speed When the engine speed is higher than the predetermined rotational speed, the control device for the premixed compression ignition engine that outputs a signal to the injector so that the second fuel injection is performed before the first fuel injection.
請求項1又は2に記載の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置において、
外気温を検出するよう構成された外気温センサを備え、
前記コントローラーは、前記外気温センサからの信号に基づいて、前記外気温が所定温度よりも高いときには、前記所定負荷を高負荷側にシフトする予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
In the control device of the premixed compression ignition engine according to claim 1 or 2,
An outside air temperature sensor configured to detect the outside air temperature;
The controller is a control device for a premixed compression ignition engine that shifts the predetermined load to a high load side when the outside air temperature is higher than a predetermined temperature based on a signal from the outside air temperature sensor.
請求項2に記載の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置において、
外気温を検出するよう構成された外気温センサを備え、
前記コントローラーは、前記外気温センサからの信号に基づいて、前記外気温が所定温度よりも高いときには、前記所定回転数を高回転数側にシフトする予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
The control device for a premixed compression ignition engine according to claim 2,
An outside air temperature sensor configured to detect the outside air temperature;
The controller is a control device for a premixed compression ignition engine that shifts the predetermined rotational speed to a high rotational speed side when the external air temperature is higher than a predetermined temperature based on a signal from the external air temperature sensor.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の予混合圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記コントローラーは、前記エンジンの負荷が所定負荷以下のときには、前記第1燃料噴射よりも先に第3燃料噴射を行うよう、前記インジェクタに信号を出力し、
圧縮着火直前の前記燃焼室の中には、外周部から中央部に向かって、前記第1当量比よりもリーンの混合気ゾーン、前記第1当量比の混合気ゾーン、及び、前記第2当量比の混合気ゾーンが形成されている予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
In the control device of the premixed compression ignition type engine according to any one of claims 1 to 4,
The controller outputs a signal to the injector to perform a third fuel injection prior to the first fuel injection when the engine load is equal to or less than a predetermined load,
In the combustion chamber immediately before the compression ignition, from the outer peripheral portion toward the central portion, the air-fuel mixture zone that is leaner than the first equivalent ratio, the air-fuel mixture zone that has the first equivalent ratio, and the second equivalent A control device for a premixed compression ignition engine in which a mixture zone of a specific ratio is formed.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の予混合圧縮着火式エンジンにおいて、
前記コントローラーは、前記エンジンの負荷が前記所定負荷よりも高いときには、前記第2燃料噴射よりも先に第3燃料噴射を行うよう、前記インジェクタに信号を出力し、
圧縮着火直前の前記燃焼室の中には、外周部から中央部に向かって、前記第2当量比の混合気ゾーン、前記第1当量比よりもリーンの混合気ゾーン、及び、前記第1当量比の混合気ゾーンが形成されている予混合圧縮着火式エンジンの制御装置。
The premixed compression ignition type engine according to any one of claims 1 to 5,
The controller outputs a signal to the injector to perform a third fuel injection before the second fuel injection when the engine load is higher than the predetermined load,
In the combustion chamber immediately before compression ignition, an air-fuel mixture zone having the second equivalence ratio, a gas mixture zone leaner than the first equivalence ratio, and the first equivalent from the outer periphery toward the center. A control device for a premixed compression ignition engine in which a mixture zone of a specific ratio is formed.
JP2016196448A 2016-10-04 2016-10-04 Control device for premixed compression ignition engine Active JP6264422B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016196448A JP6264422B1 (en) 2016-10-04 2016-10-04 Control device for premixed compression ignition engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016196448A JP6264422B1 (en) 2016-10-04 2016-10-04 Control device for premixed compression ignition engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6264422B1 true JP6264422B1 (en) 2018-01-24
JP2018059431A JP2018059431A (en) 2018-04-12

Family

ID=61020762

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016196448A Active JP6264422B1 (en) 2016-10-04 2016-10-04 Control device for premixed compression ignition engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6264422B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002188447A (en) * 2000-12-21 2002-07-05 Nissan Motor Co Ltd Internal combustion engine of direct in cylinder fuel injection
JP2003049650A (en) * 2001-08-06 2003-02-21 Nissan Motor Co Ltd Compressed self-ignition internal combustion engine
JP2005061309A (en) * 2003-08-11 2005-03-10 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for compression ignition internal combustion engine
JP2012241591A (en) * 2011-05-18 2012-12-10 Mazda Motor Corp Gasoline engine
JP2015021389A (en) * 2013-07-16 2015-02-02 富士重工業株式会社 Fuel injection control device
JP2015098800A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 マツダ株式会社 Control device for compression ignition type engine

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002188447A (en) * 2000-12-21 2002-07-05 Nissan Motor Co Ltd Internal combustion engine of direct in cylinder fuel injection
JP2003049650A (en) * 2001-08-06 2003-02-21 Nissan Motor Co Ltd Compressed self-ignition internal combustion engine
JP2005061309A (en) * 2003-08-11 2005-03-10 Toyota Motor Corp Exhaust emission control device for compression ignition internal combustion engine
JP2012241591A (en) * 2011-05-18 2012-12-10 Mazda Motor Corp Gasoline engine
JP2015021389A (en) * 2013-07-16 2015-02-02 富士重工業株式会社 Fuel injection control device
JP2015098800A (en) * 2013-11-18 2015-05-28 マツダ株式会社 Control device for compression ignition type engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018059431A (en) 2018-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3920526B2 (en) Spark ignition stratified combustion internal combustion engine
JP4100401B2 (en) Internal combustion engine
US10895208B2 (en) Control system for compression-ignition engine
JP2002004913A (en) Compression self-ignition type internal combustion engine
KR101016924B1 (en) Fuel injection control apparatus and fuel injection control method of internal combustion engine
JP5505368B2 (en) gasoline engine
JP6249084B1 (en) Premixed compression ignition engine
JP6376289B2 (en) Internal combustion engine control device and internal combustion engine control method
CN107429625B (en) Fuel injection control device for direct injection engine
JP2019039362A (en) Control device for compression ignition engine
JP2009299490A (en) Fuel injection control device for internal combustion engine
JP6601481B2 (en) Control device for compression ignition engine
JP6493504B2 (en) Control device for compression ignition engine
JP5561226B2 (en) Control device for spark ignition gasoline engine
JP6249083B1 (en) Premixed compression ignition engine
JP2018059490A (en) Premixed compression-ignition type engine system
JP6252662B1 (en) Premixed compression ignition engine
JP6264422B1 (en) Control device for premixed compression ignition engine
US11248520B2 (en) Engine system
JP6308276B2 (en) Control device for premixed compression ignition engine
JP6493350B2 (en) Premixed compression ignition engine
JP6292249B2 (en) Premixed compression ignition engine
JP2018172980A (en) Premixing compression ignition type engine
JP2019105224A (en) Premixing compression ignition type engine
JP2019039358A (en) Control device for engine

Legal Events

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20171204

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6264422

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150