JP6866871B2 - Engine control device and control method - Google Patents

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Description

ここに開示された技術は、エンジンの制御装置及び制御方法に関する技術分野に属する。 The technology disclosed herein belongs to the technical field relating to engine control devices and control methods.

従来より、エンジンにおいてはノッキングと呼ばれる異常燃焼が発生することが知られている。ノッキングが発生すると、騒音の増大やピストン等の損傷を生じるおそれがある。このため、エンジンの分野では、ノッキングを抑制するための対策が行われている。 Conventionally, it has been known that abnormal combustion called knocking occurs in an engine. When knocking occurs, there is a risk of increased noise and damage to the piston and the like. Therefore, in the field of engines, measures are taken to suppress knocking.

例えば、引用文献1には、ノッキングが検出されたときに、エンジンの負荷に基づいて、点火時期を遅角させるとともに、空燃比をリーン側に変化させることで、ノッキングの発生を抑制することが開示されている。 For example, in Cited Document 1, when knocking is detected, the ignition timing is retarded based on the load of the engine, and the air-fuel ratio is changed to the lean side to suppress the occurrence of knocking. It is disclosed.

また、引用文献2には、圧縮上死点前において、空燃比がリーンになるように燃料の噴射量を調整することで、ノッキングの発生を抑制することが開示されている。 Further, Cited Document 2 discloses that the occurrence of knocking is suppressed by adjusting the fuel injection amount so that the air-fuel ratio becomes lean before the compression top dead center.

特開2008−291758号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-291758 特開2012−041246号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-041246

ところで、エンジンにおいては、燃焼室で混合気が着火燃焼する高温酸化反応が発生するよりも前に、圧縮行程中に発熱を伴う低温酸化反応が発生することが知られている。本願発明者らが、鋭意研究したところ、ノッキングの大きさと低温酸化反応の反応量との間に関連があることが分かった。具体的には、低温酸化反応が生じやすく、その反応量が大きいほどノッキングが大きくなることが分かった。このため、低温酸化反応の反応量を適切に検出又は推定して、ノッキングの大きさを推定することができれば、該ノッキングの大きさに応じた適切な対策を取ることが可能となる。 By the way, in an engine, it is known that a low-temperature oxidation reaction accompanied by heat generation occurs during a compression stroke before a high-temperature oxidation reaction in which an air-fuel mixture ignites and burns in a combustion chamber occurs. As a result of diligent research by the inventors of the present application, it was found that there is a relationship between the magnitude of knocking and the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. Specifically, it was found that a low-temperature oxidation reaction is likely to occur, and that the larger the reaction amount, the greater the knocking. Therefore, if the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction can be appropriately detected or estimated and the knocking magnitude can be estimated, it is possible to take appropriate measures according to the knocking magnitude.

低温酸化反応の反応量は、例えば、筒内圧力の変化を検出することによって推定することが可能である。しかしながら、筒内圧力の変化が小さい場合には、低温酸化反応の反応量を精度良く推定することが困難となる。また、低温酸化反応の反応量を十分に推定できる程度に筒内圧力の変化があったとしても、低温酸化反応が、燃焼室内の混合気の着火直前に発生するような場合には、ノッキングの対策が可能な期間が短くなってしまう。これにより、ノッキングの対策を適切に実行できないおそれがある。 The reaction amount of the low temperature oxidation reaction can be estimated, for example, by detecting a change in the in-cylinder pressure. However, when the change in the in-cylinder pressure is small, it becomes difficult to accurately estimate the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. Further, even if the in-cylinder pressure changes to the extent that the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction can be sufficiently estimated, if the low-temperature oxidation reaction occurs immediately before the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber, knocking occurs. The period during which countermeasures can be taken will be shortened. As a result, knocking countermeasures may not be properly implemented.

ここに開示された技術は、斯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、エンジンの燃焼室内で発生する低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定して、ノッキングを適切に抑制できるようにすることにある。 The technique disclosed here has been made in view of these points, and the purpose thereof is to estimate the reaction amount of the low temperature oxidation reaction generated in the combustion chamber of the engine early and accurately. The purpose is to be able to appropriately suppress knocking.

上記課題を解決するために、ここに開示された技術では、燃焼室が形成された気筒と、該気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御装置を対象として、上記燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火プラグと、上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、クランク角度を検出するクランク角検出手段と、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときにのみ、圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化させるべく第1点火を実行し、かつ少なくともエンジン負荷が上記所定負荷以上の高負荷であるときに、上記第1点火とは別に、圧縮上死点の近傍で上記点火プラグによる第2点火を実行するように上記点火プラグを制御する点火制御手段と、上記筒内圧検出手段で検出された、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における上記気筒内の圧力に基づいて、上記第1点火により生じる、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定手段と、上記低温酸化反応量推定手段で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときには、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制制御手段と、を備える、というものとした。 In order to solve the above problems, the technique disclosed here has a cylinder in which a combustion chamber is formed and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating motion of a piston fitted in the cylinder, and produces gasoline. Targeting an engine control device that burns an air-fuel mixture containing fuel and air in the combustion chamber, an ignition plug configured to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber and pressure in the cylinder are detected. Only when the in-cylinder pressure detecting means, the crank angle detecting means for detecting the crank angle, and the engine load is a high load equal to or higher than a predetermined load, the air-fuel mixture in the cylinder is activated before the middle stage of the combustion stroke. When one ignition is executed and at least the engine load is a high load equal to or higher than the predetermined load, the second ignition by the ignition plug is executed in the vicinity of the compression top dead point separately from the first ignition. and ignition control means for controlling the ignition plug, which is detected by the cylinder pressure detecting means, based on the pressure in the cylinder in the period before a and ignition compression stroke late, caused by the first ignition, the combustion The reaction amount of the low-temperature oxidation reaction amount estimation means for estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the room and the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction estimated by the above-mentioned low-temperature oxidation reaction amount estimation means are equal to or larger than the preset specific reaction amount. When the above is the case, the knocking suppression control means for executing the knocking suppression control for suppressing the knocking in the combustion chamber is provided .

すなわち、本願発明者らが鋭意検討したところ、点火プラグによる点火によって、燃焼室内の混合気を予め活性化させておくと、低温酸化反応の反応開始時期が早期化されることが分かった。また、燃焼室内の混合気を予め活性化させておくことで、低温酸化反応に基づく筒内圧の変化が大きくなり、低温酸化反応の反応量の推定が容易になることが分かった。 That is, as a result of diligent studies by the inventors of the present application, it was found that if the air-fuel mixture in the combustion chamber is activated in advance by ignition by a spark plug, the reaction start time of the low-temperature oxidation reaction is accelerated. It was also found that by activating the air-fuel mixture in the combustion chamber in advance, the change in the in-cylinder pressure based on the low-temperature oxidation reaction becomes large, and the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction can be easily estimated.

そこで、圧縮行程中期以前に、気筒内の混合気が活性化するように点火プラグによる第1点火を実行することで、燃焼室内の混合気を予め活性化させておく。これにより、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における出来限り早い時期に、推定可能な大きさの低温酸化反応を発生させることができる。この結果、低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定することができる。そして、推定された低温酸化反応の反応量に基づいてノッキング抑制制御を実行することで、ノッキングを適切に抑制することができる。 Therefore, before the middle of the compression stroke, the air-fuel mixture in the combustion chamber is activated in advance by executing the first ignition by the spark plug so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated. This makes it possible to generate a low temperature oxidation reaction of an estimated size at the earliest possible time in the late compression stroke and in the pre-ignition period. As a result, the reaction amount of the low temperature oxidation reaction can be estimated early and accurately. Then, knocking can be appropriately suppressed by executing the knocking suppression control based on the estimated reaction amount of the low temperature oxidation reaction.

上記エンジンの制御装置において、上記点火制御手段による上記第1点火の点火開始時期は、圧縮行程の期間を3等分したときの、最も進角側の期間内の時期であってもよい。 In the control device of the engine, the ignition start time of the first ignition by the ignition control means may be the time within the period on the most advanced side when the period of the compression stroke is divided into three equal parts.

この構成によると、圧縮行程の出来る限り早い時期に混合気を活性化させることで、活性化された混合気が燃焼室全体に拡散し、圧縮行程後期において低温酸化反応が生じやすい状態にすることができる。これにより、低温酸化反応の反応量をより精度良く推定できるようになり、延いては、ノッキングをより効果的に抑制することができる。 According to this configuration, by activating the air-fuel mixture as early as possible in the compression stroke, the activated air-fuel mixture diffuses throughout the combustion chamber, making it easy for a low-temperature oxidation reaction to occur in the latter half of the compression stroke. Can be done. As a result, the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction can be estimated more accurately, and knocking can be suppressed more effectively.

上記エンジンの制御装置において、上記点火制御手段は、上記エンジンの運転状態が、エンジン負荷が上記所定負荷以上の高負荷でありかつエンジン回転数が所定回転数以上の高回転であるときに、上記第1点火を実行するように構成されていてもよい。 In the engine control device, the ignition control means is described when the operating state of the engine is such that the engine load is a high load equal to or higher than the predetermined load and the engine speed is higher than the predetermined speed. It may be configured to perform a first ignition.

すなわち、エンジン負荷が高負荷でありかつエンジン回転数が高回転であるときには、低温酸化反応が発生してから混合気の高温酸化反応が開始するまでの実時間が短い。このため、エンジンの高負荷高回転時には、低温酸化反応自体が小さくなりやすく、さらには、低温酸化反応の反応量を推定してからノッキング抑制制御を実行するまでの実時間が短い。したがって、エンジンの高負荷高回転時には、低温酸化反応を早期に推定する必要性が高い。よって、エンジンの高負荷高回転時に、第1点火を実行するようにすることで、低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定することの効果をより適切に発揮することができる。 That is, when the engine load is high and the engine speed is high, the actual time from the occurrence of the low temperature oxidation reaction to the start of the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture is short. Therefore, at high load and high rotation of the engine, the low temperature oxidation reaction itself tends to be small, and further, the actual time from estimating the reaction amount of the low temperature oxidation reaction to executing the knocking suppression control is short. Therefore, it is highly necessary to estimate the low temperature oxidation reaction at an early stage when the engine has a high load and a high rotation speed. Therefore, by executing the first ignition at the time of high load and high rotation of the engine, the effect of estimating the reaction amount of the low temperature oxidation reaction early and accurately can be more appropriately exhibited.

上記エンジンの制御装置の一実施形態では、上記ノッキング抑制制御は、上記燃焼室内で混合気の高温酸化反応が生じる期間の前半に、上記燃焼室内に冷却媒体を供給する制御である。 In one embodiment of the engine control device, the knocking suppression control is a control for supplying a cooling medium to the combustion chamber in the first half of a period in which a high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture occurs in the combustion chamber.

すなわち、ノッキングは、燃焼室の外周部等に存在する混合気が局所的に高温となって自着火することによって発生する。そこで、燃焼室内で混合気の高温酸化反応が生じる期間の前半に、燃焼室内に冷却媒体を供給して、燃焼室内に局所的な高温領域が発生するのを抑制する。これにより、ノッキングを適切に抑制することができる。 That is, knocking occurs when the air-fuel mixture existing in the outer peripheral portion of the combustion chamber or the like locally becomes hot and self-ignites. Therefore, in the first half of the period in which the high-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture occurs in the combustion chamber, a cooling medium is supplied to the combustion chamber to suppress the generation of a local high-temperature region in the combustion chamber. As a result, knocking can be appropriately suppressed.

上記一実施形態において、上記ノッキング抑制制御手段は、上記ノッキング抑制制御において、上記低温酸化反応の反応量が大きいほど、上記冷却媒体の供給量を多くするように構成されていてもよい。 In the above embodiment, the knocking suppression control means may be configured to increase the supply amount of the cooling medium as the reaction amount of the low temperature oxidation reaction increases in the knocking suppression control.

すなわち、低温酸化反応が発生するには、燃焼室内の温度及び圧力の少なくとも一方が高いことが条件となる。このため、低温酸化反応の反応量が大きいということは、混合気の高温酸化反応時に、燃焼室内の、特に外周縁部付近が高温かつ高圧の状態になりやすいことを意味する。そこで、低温酸化反応の反応量が大きいほど、冷却媒体の供給量を多くする。これにより、ノッキングを一層効果的に抑制することができる。 That is, in order for the low temperature oxidation reaction to occur, it is a condition that at least one of the temperature and the pressure in the combustion chamber is high. Therefore, the fact that the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is large means that during the high-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture, the inside of the combustion chamber, particularly near the outer peripheral edge portion, tends to be in a high temperature and high pressure state. Therefore, the larger the reaction amount of the low temperature oxidation reaction, the larger the supply amount of the cooling medium. Thereby, knocking can be suppressed more effectively.

ここに開示された技術の他の態様では、燃焼室が形成された気筒と、該気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御装置を対象として、上記燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火プラグと、上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、クランク角度を検出するクランク角検出手段と、上記点火プラグによる点火を制御する点火制御手段と、上記筒内圧検出手段で検出された、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における上記気筒内の圧力に基づいて、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定手段と、上記低温酸化反応量推定手段で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときには、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制制御手段とを備え、上記点火制御手段は、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときには、圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化するように上記点火プラグによる第1点火を実行可能に構成されており、さらに上記点火制御手段は、上記第1点火とは別に、圧縮上死点の近傍で上記点火プラグによる第2点火を実行するように構成されており、上記ノッキング抑制制御は、上記燃焼室内の混合気の着火を遅くすべく、上記第2点火の点火開始時期を、上記低温酸化反応の反応量が上記特定反応量未満のときの点火開始時期よりも遅角させる制御である、という構成とした。 In another aspect of the technique disclosed herein, the fuel comprises a cylinder in which a combustion chamber is formed and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating motion of a piston fitted in the cylinder. An ignition plug configured to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber and an in-cylinder pressure detecting means for detecting the pressure in the cylinder, targeting an engine control device that burns the air-fuel mixture with the air in the combustion chamber. The crank angle detecting means for detecting the crank angle, the ignition controlling means for controlling the ignition by the ignition plug, and the in-cylinder in the cylinder during the period after the compression stroke and before the ignition detected by the in-cylinder pressure detecting means. Based on the pressure, the low-temperature oxidation reaction amount estimating means for estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the combustion chamber and the low-temperature oxidation reaction amount estimated by the low-temperature oxidation reaction amount estimating means are preliminarily determined. When the amount is equal to or more than the set specific reaction amount, the knocking suppression control means for executing the knocking suppression control for suppressing knocking in the combustion chamber is provided, and the ignition control means has a high engine load of a predetermined load or more. When it is a load, the first ignition by the ignition plug can be executed so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated before the middle stage of the compression stroke, and the ignition control means is the first ignition. Separately, it is configured to execute the second ignition by the ignition plug in the vicinity of the compression top dead point, and the knocking suppression control is the second ignition in order to delay the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber. The ignition start timing of the ignition is controlled to be retarded from the ignition start timing when the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is less than the specific reaction amount .

この構成によると、第2点火の点火開始時期が遅角されることにより、混合気の着火時期が遅角される。これにより、高温酸化反応時における筒内圧力を低下させることができる。この結果、ノッキングを適切に抑制することができる。 According to this configuration, the ignition start timing of the second ignition is retarded, so that the ignition timing of the air-fuel mixture is retarded. This makes it possible to reduce the in-cylinder pressure during the high-temperature oxidation reaction. As a result, knocking can be appropriately suppressed.

また、第2点火の点火開始時期は圧縮上死点の近傍であるため、低温酸化反応の反応量を出来る限り早期に推定しなければ、ノッキング抑制制御が間に合わなくなるおそれがある。このため、エンジンの燃焼室内で発生する低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定することの効果を一層適切に発揮することができる。 Further, since the ignition start time of the second ignition is near the compression top dead center, the knocking suppression control may not be in time unless the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is estimated as early as possible. Therefore, the effect of estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction generated in the combustion chamber of the engine early and accurately can be more appropriately exhibited.

上記他の実施形態では、上記ノッキング抑制制御手段は、上記ノッキング抑制制御において、上記低温酸化反応の反応量が大きいほど、上記第2点火の点火開始時期を大きく遅角させるように構成されていてもよい。 In the other embodiment, the knocking suppression control means is configured to significantly delay the ignition start timing of the second ignition as the reaction amount of the low temperature oxidation reaction increases in the knocking suppression control. May be good.

上述したように、低温酸化反応の反応量が大きいときには、混合気の高温酸化反応時に、燃焼室内の、特に外周縁部付近が高温かつ高圧の状態になりやすい。そこで、低温酸化反応の反応量が大きいほど、第2点火の点火開始時期を大きく遅角させることで、混合気の高温酸化反応時における筒内圧力を出来る限り低くする。これにより、ノッキングを一層効果的に抑制することができる。 As described above, when the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is large, the temperature and high pressure in the combustion chamber, particularly near the outer peripheral edge portion, tend to be high during the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture. Therefore, as the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is large, the ignition start timing of the second ignition is greatly retarded to reduce the in-cylinder pressure of the air-fuel mixture during the high-temperature oxidation reaction as much as possible. Thereby, knocking can be suppressed more effectively.

上記エンジンの制御装置において、上記エンジンは、幾何学的圧縮比が15〜25のエンジンであってもよい。 In the control device of the engine, the engine may be an engine having a geometric compression ratio of 15 to 25.

すなわち、幾何学的圧縮比が15〜25である比較的高圧縮のエンジンでは、エンジンの運転効率が高くなる一方で、特にノッキングが生じやすくなる。このため、エンジンの燃焼室内で発生する低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定して、ノッキングを適切に抑制できるようにするという効果をより適切に発揮することができる。 That is, in a relatively high compression engine having a geometric compression ratio of 15 to 25, the operating efficiency of the engine is high, but knocking is particularly likely to occur. Therefore, it is possible to more appropriately exert the effect of estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction generated in the combustion chamber of the engine early and accurately so that knocking can be appropriately suppressed.

ここに開示された技術のさらに別の態様では、燃焼室が形成された気筒と、該気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御装置を対象として、上記燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火プラグと、上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、クランク角度を検出するクランク角検出手段と、上記点火プラグによる点火を制御する点火制御手段と、上記筒内圧検出手段で検出された、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における上記気筒内の圧力に基づいて、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定手段と、上記低温酸化反応量推定手段で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときには、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制制御手段とを備え、上記点火制御手段は、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときには、圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化するように上記点火プラグによる第1点火を実行可能に構成されており、上記制御手段は、上記筒内圧検出手段により検出された上記気筒内の圧力に基づいて、上記燃焼室内での熱発生率を推定し、該推定された熱発生率のうち、圧縮行程後期でかつ着火前の期間内における最大値と最小値との差に基づいて上記低温酸化反応の反応量を推定する、という構成とした。 In yet another aspect of the technique disclosed herein, a fuel comprising a cylinder in which a combustion chamber is formed and a crank shaft that is rotationally driven by the reciprocating motion of a piston fitted in the cylinder. An ignition plug configured to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber and in-cylinder pressure detection for detecting the pressure in the cylinder, targeting an engine control device that burns the air-fuel mixture with the air in the combustion chamber. The means, the crank angle detecting means for detecting the crank angle, the ignition controlling means for controlling the ignition by the ignition plug, and the inside of the cylinder detected by the in-cylinder pressure detecting means in the late compression stroke and before ignition. The low-temperature oxidation reaction amount estimation means for estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the combustion chamber based on the pressure of the above, and the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction estimated by the low-temperature oxidation reaction amount estimation means are When the reaction amount is equal to or more than a preset specific reaction amount, the ignition control means includes a knocking suppression control means for executing knocking suppression control for suppressing knocking in the combustion chamber, and the ignition control means has an engine load of a predetermined load or more. When the load is high, the first ignition by the ignition plug can be executed so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated before the middle stage of the compression stroke, and the control means is the in-cylinder pressure detecting means. Based on the pressure in the cylinder detected by, the heat generation rate in the combustion chamber is estimated, and among the estimated heat generation rates, the maximum value and the minimum value in the late compression stroke and the period before ignition. The reaction amount of the low temperature oxidation reaction was estimated based on the difference from the value .

この構成によると、低温酸化反応が発生すると反応熱が発生するため、燃焼室内の熱発生率が上昇する。このため、推定された熱発生率のうち、圧縮行程後期でかつ着火前の期間内における最大値と最小値との差に基づいて低温酸化反応の反応量を推定することで、低温酸化反応の反応量を適切に推定することができる。 According to this configuration, when a low-temperature oxidation reaction occurs, heat of reaction is generated, so that the heat generation rate in the combustion chamber increases. Therefore, among the estimated heat generation rates, the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is estimated based on the difference between the maximum value and the minimum value in the late compression stroke and in the period before ignition, so that the low temperature oxidation reaction can be carried out. The reaction amount can be estimated appropriately.

本開示に係る技術は、エンジンの制御方法も対象とする。具体的には、燃焼室が形成された気筒と、該燃焼室内に臨む点火プラグと、上記気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御方法を対象として、上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出工程と、クランク角度を検出するクランク角検出工程と、圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化するように上記点火プラグによる第1点火を実行する第1点火工程と、縮上死点の近傍で上記点火プラグによる第2点火を実行する第2点火工程と、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における上記気筒内の圧力に基づいて、上記第1点火により生じる、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定工程と、上記低温酸化反応量推定工程で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときに、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制工程と、を含み、上記第1点火工程は、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときにのみ実行される工程であり、上記第2点火工程は、少なくともエンジン負荷が上記所定負荷以上の高負荷であるときに実行される工程である、という構成とした。 The technology according to the present disclosure also covers an engine control method. Specifically, it has a cylinder in which a combustion chamber is formed, a spark plug facing the combustion chamber, and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating movement of a piston fitted in the cylinder, and contains gasoline. For the control method of the engine that burns the mixture of fuel and air in the combustion chamber, the in-cylinder pressure detection step for detecting the pressure in the cylinder, the crank angle detection step for detecting the crank angle, and the middle stage of the compression stroke. Previously, a first ignition step of executing the first ignition by the spark plug so as to activate the air-fuel mixture in the cylinder, and a second ignition of the second ignition by the spark plug near the shrinkage dead point. A low-temperature oxidation reaction that estimates the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture generated by the first ignition based on the ignition step and the pressure in the cylinder in the late compression stroke and before ignition. When the reaction amount of the low temperature oxidation reaction estimated in the amount estimation step and the low temperature oxidation reaction amount estimation step is equal to or more than a preset specific reaction amount, knocking suppression for suppressing knocking in the combustion chamber is suppressed. The first ignition step includes a knocking suppression step for executing control, and the first ignition step is a step executed only when the engine load is a high load equal to or higher than a predetermined load, and the second ignition step is at least an engine load. Is a step to be executed when the load is higher than the predetermined load .

この構成でも、圧縮行程中期以前に、気筒内の混合気が活性化するように点火プラグによる第1点火を実行して、燃焼室内の混合気を予め活性化させておくことで、低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定することができる。そして、推定された低温酸化反応の反応量に基づいてノッキング抑制制御を実行することで、ノッキングを適切に抑制することができる。 Even in this configuration, the low temperature oxidation reaction is performed by executing the first ignition by the spark plug so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated before the middle of the compression stroke to activate the air-fuel mixture in the combustion chamber in advance. The reaction amount of can be estimated early and accurately. Then, knocking can be appropriately suppressed by executing the knocking suppression control based on the estimated reaction amount of the low temperature oxidation reaction.

上記エンジンの制御方法において、上記第1点火工程における上記第1点火の点火開始時期は、圧縮行程の期間を3等分したときの、最も進角側の期間内の時期であってもよい。 In the engine control method, the ignition start time of the first ignition in the first ignition step may be the time within the period on the most advanced side when the period of the compression stroke is divided into three equal parts.

この構成によると、圧縮行程の出来る限り早い時期に混合気を活性化させることで、活性化された混合気が燃焼室全体に拡散し、圧縮行程後期において低温酸化反応が生じやすい状態にすることができる。これにより、低温酸化反応の反応量をより精度良く推定できるようになり、延いては、ノッキングをより効果的に抑制することができる。 According to this configuration, by activating the air-fuel mixture as early as possible in the compression stroke, the activated air-fuel mixture diffuses throughout the combustion chamber, making it easy for a low-temperature oxidation reaction to occur in the latter half of the compression stroke. Can be done. As a result, the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction can be estimated more accurately, and knocking can be suppressed more effectively.

上記エンジンの制御方法において、上記第1点火工程は、上記エンジンの運転状態が、エンジン負荷が上記所定負荷以上の高負荷でありかつエンジン回転数が所定回転数以上の高回転であるときに実行される工程であってもよい。 In the engine control method, the first ignition step is executed when the operating state of the engine is such that the engine load is a high load equal to or higher than the predetermined load and the engine speed is higher than the predetermined speed. It may be a process to be performed.

この構成によると、低温酸化反応自体が小さくなりやすいとともに、低温酸化反応の反応量を推定してからノッキング抑制制御を実行するまでの実時間が短いエンジンの高負荷高回転時に、第1点火を実行するようにすることで、低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定することの効果をより適切に発揮することができる。 According to this configuration, the low-temperature oxidation reaction itself tends to be small, and the first ignition is performed at high load and high rotation of the engine in which the actual time from estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction to executing the knocking suppression control is short. By performing this, the effect of estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction early and accurately can be more appropriately exhibited.

上記エンジンの制御方法の一実施形態では、上記ノッキング抑制制御は、上記燃焼室内で混合気の高温酸化反応が生じる期間の前半に、上記燃焼室内に冷却媒体を供給する制御である。 In one embodiment of the engine control method, the knocking suppression control is a control for supplying a cooling medium to the combustion chamber in the first half of a period in which a high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture occurs in the combustion chamber.

この構成によると、燃焼室内で混合気の高温酸化反応が生じる期間の前半に、燃焼室内に冷却媒体を供給することで、燃焼室内に局所的な高温領域が発生するのを抑制することができる。これにより、ノッキングを適切に抑制することができる。 According to this configuration, by supplying the cooling medium to the combustion chamber in the first half of the period in which the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture occurs in the combustion chamber, it is possible to suppress the generation of a local high temperature region in the combustion chamber. .. As a result, knocking can be appropriately suppressed.

上記エンジンの制御方法の上記一実施形態では、上記ノッキング抑制制御は、上記低温酸化反応の反応量が大きいほど、上記冷却媒体の供給量を多くする制御であってもよい。 In the above-described embodiment of the engine control method, the knocking suppression control may be a control in which the supply amount of the cooling medium increases as the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction increases.

この構成によると、燃焼室内の、特に外周縁部付近が高温かつ高圧の状態になりやすいときほど、冷却媒体の供給量が多くなる。これにより、ノッキングをより効果的に抑制することができる。 According to this configuration, the supply amount of the cooling medium increases as the temperature and pressure tend to be higher in the combustion chamber, particularly in the vicinity of the outer peripheral edge portion. Thereby, knocking can be suppressed more effectively.

エンジンの制御方法の他の態様では、燃焼室が形成された気筒と、該燃焼室内に臨む点火プラグと、上記気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御方法を対象として、上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出工程と、クランク角度を検出するクランク角検出工程と、圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化するように上記点火プラグによる第1点火を実行する第1点火工程と、上記気筒内の圧力に基づいて、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定工程と、上記低温酸化反応量推定工程で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときに、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制工程とを含み、上記第1点火工程は、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときに実行される工程であり、圧縮上死点の近傍で上記点火プラグによる第2点火を実行する第2点火工程をさらに含み、上記ノッキング抑制制御は、上記燃焼室内の混合気の着火を遅くすべく、上記第2点火工程における上記第2点火の点火開始時期を、上記低温酸化反応の反応量が上記特定反応量未満のときの点火開始時期よりも遅角させる制御である、という構成とした。 In another aspect of the engine control method, the engine has a cylinder in which a combustion chamber is formed, a spark plug facing the combustion chamber, and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating motion of a piston fitted in the cylinder. , An in-cylinder pressure detection step for detecting the pressure in the cylinder and a crank angle detection step for detecting the crank angle, targeting an engine control method for burning an air-fuel mixture containing gasoline and air in the combustion chamber. In the latter half of the compression stroke and before the middle stage of the compression stroke, based on the first ignition step of executing the first ignition by the spark plug so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated, and the pressure in the cylinder. The reaction amount of the low temperature oxidation reaction estimated in the low temperature oxidation reaction amount estimation step of estimating the reaction amount of the low temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the combustion chamber and the reaction amount of the low temperature oxidation reaction estimated in the low temperature oxidation reaction amount estimation step in the period before ignition are The first ignition step includes a knocking suppression step of executing knocking suppression control for suppressing knocking in the combustion chamber when the reaction amount is equal to or more than a preset specific reaction amount, and the engine load is equal to or more than a predetermined load in the first ignition step. It is a step executed when the load is high, and further includes a second ignition step of executing the second ignition by the spark plug in the vicinity of the compression top dead point, and the knocking suppression control is the mixing in the combustion chamber. In order to delay the ignition of the ki, the ignition start timing of the second ignition in the second ignition step is controlled to be delayed from the ignition start timing when the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is less than the specific reaction amount. There is a configuration.

この構成によると、第2点火の点火開始時期が遅角されることにより、混合気の着火時期が遅角される。これにより、高温酸化反応時における筒内圧力を低下させることができる。この結果、ノッキングを適切に抑制することができる。 According to this configuration, the ignition start timing of the second ignition is retarded, so that the ignition timing of the air-fuel mixture is retarded. This makes it possible to reduce the in-cylinder pressure during the high-temperature oxidation reaction. As a result, knocking can be appropriately suppressed.

上記エンジンの制御方法の上記他の実施形態において、上記ノッキング抑制制御は、上記低温酸化反応の反応量が大きいほど、上記第2点火工程における上記第2点火の点火開始時期を大きく遅角させる制御であってもよい。 In the other embodiment of the engine control method, the knocking suppression control is a control that significantly retards the ignition start timing of the second ignition in the second ignition step as the reaction amount of the low temperature oxidation reaction increases. It may be.

この構成によると、低温酸化反応の反応量が大きいほど、第2点火の点火開始時期を大きく遅角させることで、混合気の高温酸化反応時における筒内圧力を出来る限り低くすることができる。これにより、ノッキングを一層効果的に抑制することができる。 According to this configuration, as the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is large, the ignition start timing of the second ignition is greatly retarded, so that the in-cylinder pressure at the time of the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture can be lowered as much as possible. Thereby, knocking can be suppressed more effectively.

以上説明したように、ここに開示された技術によると、圧縮行程中期以前に、気筒内の混合気が活性化するように点火プラグによる第1点火を実行して、燃焼室内の混合気を予め活性化させておくことで、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における出来限り早い時期に、推定可能な大きさの低温酸化反応を発生させることができる。これにより、エンジンの燃焼室内で発生する低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定することができる。そして、推定された低温酸化反応の反応量に基づいてノッキング抑制制御を実行することで、ノッキングを適切に抑制することができる。 As described above, according to the technique disclosed here, before the middle of the compression stroke, the first ignition by the spark plug is executed so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated, and the air-fuel mixture in the combustion chamber is preliminarily ignited. By activating it, it is possible to generate a low temperature oxidation reaction of an estimated size at the earliest possible time in the late compression stroke and the period before ignition. As a result, the reaction amount of the low temperature oxidation reaction generated in the combustion chamber of the engine can be estimated early and accurately. Then, knocking can be appropriately suppressed by executing the knocking suppression control based on the estimated reaction amount of the low temperature oxidation reaction.

実施形態1に係る制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an engine system to which the control device according to the first embodiment is applied. エンジンの制御系統を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of an engine. 燃焼制御の制御マップを示す図である。It is a figure which shows the control map of combustion control. 高負荷低回転領域においてノッキング抑制制御を実行しなかったときの噴射タイミングと点火タイミングと熱発生率の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the injection timing, the ignition timing, and the heat generation rate when knocking suppression control is not executed in a high load low rotation region. 高負荷高回転領域においてノッキング抑制制御を実行しなかったときの噴射タイミングと点火タイミングと熱発生率の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the injection timing, the ignition timing, and the heat generation rate when knocking suppression control is not executed in a high load high rotation region. 低温酸化反応による熱発生率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the heat generation rate by a low temperature oxidation reaction. 低温酸化反応による熱発生率の変化をシミュレーションにより算出した図である。It is the figure which calculated the change of the heat generation rate by a low temperature oxidation reaction by a simulation. 低温酸化反応の反応量に基づいてノッキング抑制制御を実行する際の制御装置の処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of the control apparatus when the knocking suppression control is executed based on the reaction amount of a low temperature oxidation reaction. 低温酸化反応の反応量に基づいて、ノッキング抑制制御を実行する際のタイムチャートである。It is a time chart when the knocking suppression control is executed based on the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. 実施形態2に係る制御装置が適用されたエンジンにおいて、低温酸化反応の反応量に基づいて、ノッキング抑制制御を実行する際のタイムチャートである。It is a time chart when the knocking suppression control is executed based on the reaction amount of the low temperature oxidation reaction in the engine to which the control device which concerns on Embodiment 2 is applied.

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1には、本実施形態1に係る制御装置が適用されたエンジン1の構成を示す。本実施形態1のエンジン1は車両の搭載されるエンジンである。このエンジン1は、エンジン本体1aと、エンジン本体1aに燃焼用の空気を導入するための吸気通路20と、エンジン本体1aで生成された排気を排出するための排気通路30とを備える。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows the configuration of the engine 1 to which the control device according to the first embodiment is applied. The engine 1 of the first embodiment is an engine mounted on a vehicle. The engine 1 includes an engine main body 1a, an intake passage 20 for introducing combustion air into the engine main body 1a, and an exhaust passage 30 for discharging the exhaust generated by the engine main body 1a.

エンジン本体1aは、直列4気筒式であって、4つの気筒2が図1の紙面と直交する方向に直列に配置されている。エンジン本体1aは上記車両の駆動源として利用される。本実施形態1では、エンジン本体1aは、ガソリンを含む燃料が供給されて駆動される。 The engine body 1a is an in-line 4-cylinder type, and the four cylinders 2 are arranged in series in a direction orthogonal to the paper surface of FIG. The engine body 1a is used as a drive source for the vehicle. In the first embodiment, the engine body 1a is driven by being supplied with fuel including gasoline.

エンジン本体1aは、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、シリンダブロック3の上面に設けられたシリンダヘッド4と、気筒2に往復動(ここでは上下動)可能に嵌装されたピストン5とを有する。 The engine body 1a includes a cylinder block 3 in which a cylinder 2 is formed, a cylinder head 4 provided on the upper surface of the cylinder block 3, and a piston fitted to the cylinder 2 so as to be reciprocating (moving up and down in this case). Has 5 and.

気筒2は燃焼室6が形成された気筒である。詳しくは、気筒2内におけるピストン5の上方に燃焼室6が形成されている。燃焼室6はいわゆるペントルーフ型であり、シリンダヘッド4の下面で構成される燃焼室6の天井面は吸気側および排気側の2つの傾斜面からなる三角屋根状をなしている。ピストン5の上面には、その中心部を含む領域をシリンダヘッド4とは反対側(下方)に凹ませたキャビティが形成されている。以下の説明では、ピストン5の位置や混合気の燃焼状態によらず気筒2の内側空間のうちピストン5の上面と燃焼室6の天井面との間に形成される空間を燃焼室6という。 Cylinder 2 is a cylinder in which a combustion chamber 6 is formed. Specifically, the combustion chamber 6 is formed above the piston 5 in the cylinder 2. The combustion chamber 6 is a so-called pent roof type, and the ceiling surface of the combustion chamber 6 formed by the lower surface of the cylinder head 4 has a triangular roof shape composed of two inclined surfaces, an intake side and an exhaust side. On the upper surface of the piston 5, a cavity is formed in which a region including the central portion thereof is recessed on the opposite side (lower side) of the cylinder head 4. In the following description, the space formed between the upper surface of the piston 5 and the ceiling surface of the combustion chamber 6 in the inner space of the cylinder 2 regardless of the position of the piston 5 and the combustion state of the air-fuel mixture is referred to as the combustion chamber 6.

ピストン5は、シリンダブロック4内においてコンロッド8を介してクランクシャフト7と連結されている。クランクシャフト7はピストン5の往復動により回転駆動される。 The piston 5 is connected to the crankshaft 7 via a connecting rod 8 in the cylinder block 4. The crankshaft 7 is rotationally driven by the reciprocating motion of the piston 5.

エンジン本体1aの幾何学的圧縮比、つまり、ピストン5が下死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積との比は、本実施形態1では15〜25(例えば17程度)に設定されている。 The geometric compression ratio of the engine body 1a, that is, the ratio of the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the bottom dead center and the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the top dead center is the present implementation. In the first form, it is set to 15 to 25 (for example, about 17).

シリンダヘッド4には、吸気通路20から供給される空気を気筒2(燃焼室6)内に導入するための吸気ポート9と、燃焼室6内で、燃料と空気との混合気が燃焼することにより生成された排気を排気通路30に導出するための排気ポート10とが形成されている。これら吸気ポート9と排気ポート10とは、気筒2毎にそれぞれ2つずつ形成されている。 The cylinder head 4 has an intake port 9 for introducing air supplied from the intake passage 20 into the cylinder 2 (combustion chamber 6), and a mixture of fuel and air burns in the combustion chamber 6. An exhaust port 10 for leading the exhaust generated by the above to the exhaust passage 30 is formed. Two intake ports 9 and two exhaust ports 10 are formed for each cylinder 2.

シリンダヘッド4には、各吸気ポート9の燃焼室6側の開口をそれぞれ開閉する吸気弁11と、各排気ポート10の燃焼室6側の開口をそれぞれ開閉する排気弁12とが設けられている。 The cylinder head 4 is provided with an intake valve 11 that opens and closes an opening on the combustion chamber 6 side of each intake port 9, and an exhaust valve 12 that opens and closes an opening on the combustion chamber 6 side of each exhaust port 10. ..

シリンダヘッド4には、燃料を噴射するインジェクタ14が設けられている。インジェクタ14は、噴射口が形成された先端部が燃焼室6の天井面の中央付近に位置して燃焼室6の中央を臨むように取り付けられている。インジェクタ14は、その先端に複数の噴口を有し、燃焼室の天井面の中央付近からピストン5の冠面に向かって、気筒2の中心軸を中心としたコーン状(詳しくはホローコーン状)に燃料を噴射するように構成されている。コーンのテーパ角(噴霧角)は、例えば90°〜100°である。なお、インジェクタ14の具体的な構成はこれに限らず、単噴口のものであってもよい。 The cylinder head 4 is provided with an injector 14 for injecting fuel. The injector 14 is attached so that the tip end portion on which the injection port is formed is located near the center of the ceiling surface of the combustion chamber 6 and faces the center of the combustion chamber 6. The injector 14 has a plurality of nozzles at its tip, and has a cone shape (specifically, a hollow cone shape) centered on the central axis of the cylinder 2 from the vicinity of the center of the ceiling surface of the combustion chamber toward the crown surface of the piston 5. It is configured to inject fuel. The taper angle (spraying angle) of the cone is, for example, 90 ° to 100 °. The specific configuration of the injector 14 is not limited to this, and may be a single injector.

インジェクタ14は、不図示の高圧ポンプから圧送された燃料を燃焼室6内に噴射する。インジェクタ14の噴射圧は、ノッキングが発生しやすいエンジン高負荷域では、30MPa以上に高められ、インジェクタ14から高圧で燃料が噴射される。なお、この噴射圧は、最大で70MPa程度まで高められるのが好ましい。この場合は、エンジン高負荷域において30MPa〜70MPaの範囲の噴射圧で燃料が噴射される。 The injector 14 injects fuel pumped from a high-pressure pump (not shown) into the combustion chamber 6. The injection pressure of the injector 14 is increased to 30 MPa or more in the engine high load region where knocking is likely to occur, and fuel is injected from the injector 14 at a high pressure. The injection pressure is preferably increased up to about 70 MPa. In this case, the fuel is injected at an injection pressure in the range of 30 MPa to 70 MPa in the engine high load region.

シリンダヘッド4には、燃焼室6内の混合気に点火するように構成された点火プラグ13が設けられている。点火プラグ13の先端には、火花を放電して混合気を点火し混合気に点火エネルギーを付与する電極が形成されている。点火プラグ13は、その先端が燃焼室6の天井面の中央付近に位置して燃焼室6の中央を臨むように配置されている。エンジン本体1aは、燃焼室6内で混合気を圧縮するとともに、点火プラグ13による点火によって、燃焼室6内で混合気を圧縮着火させるように構成されている。尚、本明細書において、「点火」とは、点火プラグ13による火花放電を意味し、「着火」とは、気筒2内の混合気に火炎が発生した状態を意味する。 The cylinder head 4 is provided with a spark plug 13 configured to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber 6. At the tip of the spark plug 13, an electrode is formed that discharges sparks to ignite the air-fuel mixture and imparts ignition energy to the air-fuel mixture. The spark plug 13 is arranged so that its tip is located near the center of the ceiling surface of the combustion chamber 6 and faces the center of the combustion chamber 6. The engine body 1a is configured to compress the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 and to compress and ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 by ignition by the spark plug 13. In the present specification, "ignition" means spark discharge by the spark plug 13, and "ignition" means a state in which a flame is generated in the air-fuel mixture in the cylinder 2.

上記吸気通路20には、上流側から順に、エアクリーナ21と、吸気通路20を開閉するためのスロットルバルブ22とが設けられている。本実施形態では、エンジン1の運転中、スロットルバルブ22は基本的に全開もしくはこれに近い開度に維持されており、エンジン1の停止時等の限られた運転条件のときにのみ閉弁されて吸気通路20を遮断する。 The intake passage 20 is provided with an air cleaner 21 and a throttle valve 22 for opening and closing the intake passage 20 in this order from the upstream side. In the present embodiment, the throttle valve 22 is basically maintained at a fully open position or an opening close to this during the operation of the engine 1, and is closed only under limited operating conditions such as when the engine 1 is stopped. The intake passage 20 is shut off.

上記排気通路30には、排気を浄化するための浄化装置31が設けられている。浄化装置31は、例えば、三元触媒を内蔵している。 The exhaust passage 30 is provided with a purification device 31 for purifying the exhaust gas. The purification device 31 has, for example, a built-in three-way catalyst.

排気通路30には、排気通路30を通過する排気の一部をEGRガスとして吸気通路20に還流するためのEGR装置40が設けられている。EGR装置40は、吸気通路20のうちスロットルバルブ22よりも下流側の部分と排気通路30のうち浄化装置31よりも上流側の部分とを連通するEGR通路41、および、EGR通路41を開閉するEGRバルブ42を有する。また、本実施形態1では、EGR通路41に、これを通過するEGRガスを冷却するためのEGRクーラ43が設けられており、EGRガスはEGRクーラ43にて冷却された後、吸気通路20に還流される。 The exhaust passage 30 is provided with an EGR device 40 for returning a part of the exhaust gas passing through the exhaust passage 30 to the intake passage 20 as EGR gas. The EGR device 40 opens and closes the EGR passage 41 and the EGR passage 41 that communicate the portion of the intake passage 20 downstream of the throttle valve 22 and the portion of the exhaust passage 30 upstream of the purification device 31. It has an EGR valve 42. Further, in the first embodiment, the EGR passage 41 is provided with an EGR cooler 43 for cooling the EGR gas passing through the EGR passage 41, and the EGR gas is cooled by the EGR cooler 43 and then in the intake passage 20. It is recirculated.

図2は、エンジン1の制御系統を示すブロック図である。本実施形態1のエンジン1は、制御装置としてのパワートレイン・コントロール・モジュール100(以下、PCM100という)によって統括的に制御される。PCM100は、周知のように、CPU、ROM、RAM等から構成されるマイクロプロセッサである。 FIG. 2 is a block diagram showing a control system of the engine 1. The engine 1 of the first embodiment is collectively controlled by a powertrain control module 100 (hereinafter referred to as PCM100) as a control device. As is well known, the PCM 100 is a microprocessor composed of a CPU, a ROM, a RAM, and the like.

車両には各種センサが設けられている。PCM100はこれらセンサと電気的に接続されており、PCM100には、各センサからの検出信号が入力される。例えば、シリンダブロック3には、クランクシャフト7の回転角度であるクランク角度を検出するクランク角センサ(クランク角検出手段)SN1が設けられている。また、吸気通路20を通って各気筒2に吸入される空気量を検出するエアフローセンサSN2が設けられている。また、シリンダヘッド4には、燃焼室6内の圧力を検出する筒内圧センサ(筒内圧検出手段)SN3が設けられている。筒内圧センサSN3は、各気筒2にそれぞれ1つずつ設けられている。また、車両には、運転者により操作される図外のアクセルペダルの開度(アクセル開度)を検出するアクセル開度センサSN4が設けられている。 The vehicle is equipped with various sensors. The PCM 100 is electrically connected to these sensors, and detection signals from each sensor are input to the PCM 100. For example, the cylinder block 3 is provided with a crank angle sensor (crank angle detecting means) SN1 that detects a crank angle which is a rotation angle of the crankshaft 7. Further, an air flow sensor SN2 for detecting the amount of air sucked into each cylinder 2 through the intake passage 20 is provided. Further, the cylinder head 4 is provided with an in-cylinder pressure sensor (in-cylinder pressure detecting means) SN3 that detects the pressure in the combustion chamber 6. One in-cylinder pressure sensor SN3 is provided for each cylinder 2. Further, the vehicle is provided with an accelerator opening sensor SN4 that detects an opening degree (accelerator opening degree) of an accelerator pedal (accelerator opening degree) which is not shown and is operated by the driver.

PCM100は、クランク角センサSN1の検出結果からエンジン本体1aの回転数(エンジン回転数)を算出する。PCM100は、アクセル開度センサSN4の検出結果からエンジン負荷を算出する。 The PCM100 calculates the rotation speed (engine rotation speed) of the engine body 1a from the detection result of the crank angle sensor SN1. The PCM100 calculates the engine load from the detection result of the accelerator opening sensor SN4.

尚、詳しくは後述するが、PCM100には、筒内圧センサSN3で検出された筒内圧力に基づいて、燃焼室6内での熱発生率を推定する熱発生率推定部(熱発生率推定手段)101と、熱発生率推定部101で推定された推定熱発生率に基づいて、燃焼室6内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定部(低温酸化反応量推定手段)102と、燃焼室6内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制部(ノッキング抑制手段)103と、点火プラグ13による点火タイミングを制御する点火制御部104とを含む。 As will be described in detail later, the PCM 100 has a heat generation rate estimation unit (heat generation rate estimation means) that estimates the heat generation rate in the combustion chamber 6 based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor SN3. ) 101 and the low-temperature oxidation reaction amount estimation unit (low-temperature oxidation reaction) that estimates the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 based on the estimated heat generation rate estimated by the heat generation rate estimation unit 101. The amount estimation means) 102, the knocking suppression unit (knocking suppression means) 103 that executes knocking suppression control for suppressing knocking in the combustion chamber 6, and the ignition control unit 104 that controls the ignition timing by the ignition plug 13. including.

PCM100は、これらセンサSN1〜SN4等からの入力信号に基づいて種々の演算を実行して、点火プラグ13、インジェクタ14、スロットルバルブ22、EGRバルブ42等のエンジン1の各部を制御する。 The PCM 100 executes various calculations based on the input signals from the sensors SN1 to SN4 and controls each part of the engine 1 such as the spark plug 13, the injector 14, the throttle valve 22, and the EGR valve 42.

〈燃焼制御〉
図3は、横軸をエンジン回転数、縦軸をエンジン負荷とした制御マップである。エンジン1の運転領域は、エンジン回転数とエンジン負荷とに応じて2つの領域に区画されている。本実施形態では、エンジン負荷が予め設定された基準負荷Tq1未満でありノッキングが生じ難い低負荷領域Bと、エンジン負荷が基準負荷Tq1以上でありノッキングが生じやすい高負荷領域Aとが設定されている。高負荷領域Aでは、ノッキングの発生を抑制するべく、上記ノッキング抑制制御が実施される。本実施形態1では、エンジン本体1aの幾何学的圧縮比が15〜25に設定されており、燃焼室6内の温度が非常に高い温度にまで高められる。このため、特にノッキングが生じやすい。
<Combustion control>
FIG. 3 is a control map in which the horizontal axis is the engine speed and the vertical axis is the engine load. The operating area of the engine 1 is divided into two areas according to the engine speed and the engine load. In the present embodiment, a low load region B in which the engine load is less than the preset reference load Tq1 and knocking is unlikely to occur, and a high load region A in which the engine load is equal to or more than the reference load Tq1 and knocking is likely to occur are set. There is. In the high load region A, the knocking suppression control is performed in order to suppress the occurrence of knocking. In the first embodiment, the geometric compression ratio of the engine body 1a is set to 15 to 25, and the temperature inside the combustion chamber 6 is raised to a very high temperature. Therefore, knocking is particularly likely to occur.

高負荷領域Aは、さらに、エンジン回転数が予め設定された基準回転数N1未満の高負荷低回転領域A1と、エンジン回転数が基準回転数N1以上の高負荷高回転領域A2とに区画されている。 The high load region A is further divided into a high load low rotation region A1 in which the engine speed is less than the reference rotation speed N1 and a high load high rotation region A2 in which the engine speed is equal to or higher than the reference rotation speed N1. ing.

本実施形態1では、点火プラグ13を用いた点火アシストによる圧縮着火燃焼(SPCCI燃焼、SPCCI:SPark Controlled Compression Ignition)が実施される。この圧縮着火燃焼では、まず、圧縮上死点(TDC)よりも前にインジェクタ14から燃焼室6内に燃料が噴射される。この燃料は圧縮上死点付近までに空気と混合する。燃焼室6に形成されたこの混合気に、圧縮上死点付近において点火プラグ13による第2点火が行われる。これにより、点火プラグ13周りの混合気が強制的に着火される。そして、点火プラグ13周りから周囲に火炎が伝播していき、周囲の混合気が昇温されて着火する。 In the first embodiment, compression ignition combustion (SPCCI combustion, SPCCI: Spark Control Compression Ignition) by ignition assist using a spark plug 13 is carried out. In this compression ignition combustion, first, fuel is injected from the injector 14 into the combustion chamber 6 before the compression top dead center (TDC). This fuel mixes with air by near compression top dead center. The second ignition by the spark plug 13 is performed in the vicinity of the compression top dead center in the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 6. As a result, the air-fuel mixture around the spark plug 13 is forcibly ignited. Then, the flame propagates from around the spark plug 13 to the surroundings, and the temperature of the surrounding air-fuel mixture is raised to ignite.

図4は、通常制御の実施時(後述するノッキング抑制制御を実施しなかったとき)の高負荷低回転領域A1における燃料の噴射タイミングと点火タイミングと熱発生率の一例を示す。図4に示すように、例えば、高負荷低回転領域A1では、吸気行程の中期と後期に1回ずつインジェクタ14から燃料が噴射される。つまり、吸気行程の中期と後期に、燃料噴射Q1a、Q1bが実施される。そして、圧縮上死点(TDC)近傍に設定された点火時期で点火プラグ13により混合気に点火が行われる。燃料噴射Q1aは、要求されるエンジントルクを実現するためのメイン噴射、つまり、エンジントルクを生成するための燃料を噴射するメイン噴射である。一方、燃料噴射Q1bは、着火・燃焼時期を制御するためのサブ噴射である。サブ噴射の噴射量Q1bは、燃料噴射Q1a、Q1bの合計値の5%〜15%程度である。尚、本明細書においては、各行程の前期、中期、及び後期とは、各行程における実施期間(クランク角度での期間)を3等分したときの、最も進角側の期間がそれぞれ前期に相当し、最も遅角側の期間がそれぞれ後期に相当し、前期と後期との間の期間がそれぞれ中期に相当する。 FIG. 4 shows an example of the fuel injection timing, ignition timing, and heat generation rate in the high load low rotation region A1 when the normal control is executed (when the knocking suppression control described later is not executed). As shown in FIG. 4, for example, in the high load low rotation region A1, fuel is injected from the injector 14 once in the middle stage and the latter stage of the intake stroke. That is, the fuel injections Q1a and Q1b are carried out in the middle and late stages of the intake stroke. Then, the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 13 at the ignition timing set near the compression top dead center (TDC). The fuel injection Q1a is a main injection for achieving the required engine torque, that is, a main injection for injecting fuel for generating engine torque. On the other hand, the fuel injection Q1b is a sub-injection for controlling the ignition / combustion timing. The injection amount Q1b of the sub-injection is about 5% to 15% of the total value of the fuel injections Q1a and Q1b. In the present specification, the first half, the middle half, and the second half of each stroke are the first half, and the most advanced period when the implementation period (the period at the crank angle) in each stroke is divided into three equal parts. The period on the most retarded side corresponds to the latter period, and the period between the first period and the latter period corresponds to the middle period, respectively.

図4に示すように、高負荷低回転領域A1では、熱発生率は、着火によって急上昇する前に僅かに上昇する。すなわち、低温酸化反応した後に高温酸化反応している。低温酸化反応は、火炎を伴わずにわずかな発熱をする反応であり、混合気を燃焼室6内で圧縮することにより発生する。高温酸化反応は火炎を生じさせながら高い熱エネルギーを発する反応であり、混合気が実際に着火することにより発生する。尚、温度を基準にして、低温酸化反応と高温酸化反応とを区別する場合には、例えば、温度が1000K未満の酸化反応を低温酸化反応とみなし、温度が1000K以上になる酸化反応を高温酸化反応とみなすことができる。 As shown in FIG. 4, in the high load low rotation region A1, the heat generation rate slightly increases before it suddenly increases due to ignition. That is, after the low temperature oxidation reaction, the high temperature oxidation reaction occurs. The low-temperature oxidation reaction is a reaction that generates a slight amount of heat without a flame, and is generated by compressing the air-fuel mixture in the combustion chamber 6. The high-temperature oxidation reaction is a reaction that emits high thermal energy while generating a flame, and is generated when the air-fuel mixture actually ignites. When distinguishing between a low temperature oxidation reaction and a high temperature oxidation reaction based on the temperature, for example, an oxidation reaction having a temperature of less than 1000 K is regarded as a low temperature oxidation reaction, and an oxidation reaction having a temperature of 1000 K or more is regarded as a high temperature oxidation reaction. It can be regarded as a reaction.

図4に示す例では、圧縮行程の後期でかつ着火前の期間において、低温酸化反応により熱発生率が立ち上がる。ここでは、低温酸化反応の段階であることから、熱発生率はあまり上昇しない。点火時期において点火プラグ13の第2点火により点火エネルギーが付与されてからしばらく後のクランク角度にて、混合気が着火して高温酸化反応が開始することに伴い、クランク角度以降、熱発生率は高い値に向けて急激に上昇していく。本実施形態1では、点火時期は、低温酸化反応が発生する時期と略同時期に設定されている。 In the example shown in FIG. 4, the heat generation rate rises due to the low temperature oxidation reaction in the latter period of the compression stroke and in the period before ignition. Here, since it is in the stage of the low temperature oxidation reaction, the heat generation rate does not increase so much. At the crank angle a while after the ignition energy is applied by the second ignition of the spark plug 13 at the ignition timing, the air-fuel mixture ignites and the high-temperature oxidation reaction starts, and the heat generation rate after the crank angle increases. It rises sharply toward a high value. In the first embodiment, the ignition timing is set to be substantially the same as the timing at which the low temperature oxidation reaction occurs.

図5は、基本制御の実施時の高負荷高回転領域A2における燃料の噴射タイミングと点火タイミングと熱発生率の一例を示す。例えば、高負荷高回転領域A2では、吸気行程の前期から後期にかけて1回だけ燃料噴射Q1が実施される。そして、圧縮上死点(TDC)近傍に設定された点火時期で点火プラグ13により混合気に第2点火が行われる。燃料噴射Q1は、要求されるエンジントルクを実現するためのメイン噴射であり、この噴射量は、基本的に、エンジントルクの要求値に対応する量とされる。 FIG. 5 shows an example of fuel injection timing, ignition timing, and heat generation rate in the high load high rotation region A2 when the basic control is executed. For example, in the high load high rotation region A2, the fuel injection Q1 is performed only once from the first half to the second half of the intake stroke. Then, the second ignition of the air-fuel mixture is performed by the spark plug 13 at the ignition timing set near the compression top dead center (TDC). The fuel injection Q1 is the main injection for realizing the required engine torque, and the injection amount is basically an amount corresponding to the required value of the engine torque.

図5に示すように、高負荷高回転領域A2における熱発生率は、高負荷低回転領域A1のときとは異なり、低温酸化反応による熱発生率の上昇が明確には見られない。これは、エンジン回転数が高いときには、ピストン5の上昇速度及び燃焼室6内の圧力上昇速度が速いために、燃焼室6の主たる混合気の低温酸化反応が生じる時間が非常に短くなる、あるいは、燃焼室6の主たる混合気が急激に昇温されて低温酸化反応をほとんど生じることなく高温酸化反応を開始するためと考えられる。 As shown in FIG. 5, the heat generation rate in the high load high rotation region A2 is different from that in the high load low rotation region A1, and the increase in the heat generation rate due to the low temperature oxidation reaction is not clearly seen. This is because when the engine speed is high, the rising speed of the piston 5 and the pressure rising speed in the combustion chamber 6 are high, so that the time during which the low temperature oxidation reaction of the main air-fuel mixture in the combustion chamber 6 occurs becomes very short, or It is considered that the main air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is rapidly heated to start the high-temperature oxidation reaction with almost no low-temperature oxidation reaction.

〈ノッキング抑制制御〉
次に、高負荷領域Aにおいて実施されるノッキング抑制制御について説明する。
<Knocking suppression control>
Next, the knocking suppression control performed in the high load region A will be described.

本実施形態1では、まず、低温酸化反応の反応量に基づいてノッキング抑制制御を実行するか否かを判定するようにしている。 In the first embodiment, first, it is determined whether or not the knocking suppression control is executed based on the reaction amount of the low temperature oxidation reaction.

すなわち、点火プラグ13による第2点火によって、燃焼室6内の混合気に点火をしたときには、燃焼室6の点火プラグ13近傍で生じた火炎が、気筒2の外周側に向かって伝播する。このとき、燃焼室6の外周縁部付近では、未燃焼の混合気が局所的に圧縮される。これにより、燃焼室6の外周縁部付近は、局所的に高温かつ高圧の状態になる。ノッキングは、高温かつ高圧の状態になった混合気がそれぞれ個別に自着火することにより発生する。 That is, when the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is ignited by the second ignition by the spark plug 13, the flame generated in the vicinity of the ignition plug 13 in the combustion chamber 6 propagates toward the outer peripheral side of the cylinder 2. At this time, the unburned air-fuel mixture is locally compressed in the vicinity of the outer peripheral edge of the combustion chamber 6. As a result, the vicinity of the outer peripheral edge of the combustion chamber 6 is locally in a high temperature and high pressure state. Knocking occurs when the high-temperature and high-pressure air-fuel mixture individually self-ignites.

燃焼室6内で低温酸化反応が発生するには、燃焼室6内の温度及び圧力の少なくとも一方が高いことが条件となる。このため、燃焼室6内で低温酸化反応が生じる場合には、高温酸化反応により生じた火炎が燃焼室6の外周部付近の混合気を圧縮したときに、燃焼室6の外周縁部付近が高温かつ高圧の状態になりやすい。よって、燃焼室6内で低温酸化反応が生じたときには、ノッキングが発生しやすくなる。また、低温酸化反応が生じると、その反応熱によって燃焼室6内の温度が昇温されやすくなる。このため、燃焼室6内で低温酸化反応が生じたときには、ノッキングが発生しやすくなる。 In order for the low temperature oxidation reaction to occur in the combustion chamber 6, it is a condition that at least one of the temperature and the pressure in the combustion chamber 6 is high. Therefore, when a low-temperature oxidation reaction occurs in the combustion chamber 6, when the flame generated by the high-temperature oxidation reaction compresses the air-fuel mixture near the outer peripheral portion of the combustion chamber 6, the vicinity of the outer peripheral edge of the combustion chamber 6 becomes. It tends to be in a high temperature and high pressure state. Therefore, when a low-temperature oxidation reaction occurs in the combustion chamber 6, knocking is likely to occur. Further, when a low-temperature oxidation reaction occurs, the temperature inside the combustion chamber 6 is likely to be raised by the heat of the reaction. Therefore, when a low-temperature oxidation reaction occurs in the combustion chamber 6, knocking is likely to occur.

低温酸化反応が大きいとき、具体的には、低温酸化反応による熱発生率の上昇が大きいときには、燃焼室6内の温度及び圧力の少なくとも一方がかなり高く、低温酸化反応が活発に発生していることを意味するため、ノッキングが発生しやすい状態にある。一方で、低温酸化反応が全く生じないか、又は、低温酸化反応が生じたとしてもかなり小さい場合には、ノッキングが生じないか、又は、ノッキングが生じたとしても該ノッキングによる騒音の増大やピストン5等の損傷にほとんど影響しないことがある。そこで、本実施形態1では、低温酸化反応量推定部102で推定された低温酸化反応の反応量が予め設定された特定反応量以上であるときに、燃焼室6内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するようにしている。 When the low-temperature oxidation reaction is large, specifically, when the increase in heat generation rate due to the low-temperature oxidation reaction is large, at least one of the temperature and pressure in the combustion chamber 6 is considerably high, and the low-temperature oxidation reaction is actively generated. This means that knocking is likely to occur. On the other hand, if the low-temperature oxidation reaction does not occur at all, or if the low-temperature oxidation reaction occurs but is considerably small, knocking does not occur, or even if knocking occurs, noise increases due to the knocking or the piston. It may have little effect on damage such as 5. Therefore, in the first embodiment, in order to suppress knocking in the combustion chamber 6 when the reaction amount of the low temperature oxidation reaction estimated by the low temperature oxidation reaction amount estimation unit 102 is equal to or more than a preset specific reaction amount. Knocking suppression control is executed.

本実施形態1では、低温酸化反応量推定部102は、低温酸化反応の反応量を、熱発生率推定部101により推定された推定熱発生率に基づいて推定する。熱発生率推定部101は、該推定熱発生率を、圧縮行程後期でかつ着火前の期間内における、筒内圧センサSN3で検出された筒内圧力に基づいて推定する。 In the first embodiment, the low temperature oxidation reaction amount estimation unit 102 estimates the reaction amount of the low temperature oxidation reaction based on the estimated heat generation rate estimated by the heat generation rate estimation unit 101. The heat generation rate estimation unit 101 estimates the estimated heat generation rate based on the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure sensor SN3 in the late compression stroke and in the period before ignition.

図6は、低温酸化反応による熱発生率の変化の一例を示す図である。圧縮行程後期では、混合気が圧縮される一方で冷却損失が生じるため、低温酸化反応が発生するよりも前の期間では、熱発生率としては僅かに減少傾向になる。低温酸化反応が発生すると、減少傾向にあった熱発生率は、クランク角が増加するに連れて上昇する。そして、図6に示す例では、着火前の低温酸化反応が生じる期間において、熱発生率が極大になった後、僅かに熱発生率が減少する。その後、混合気が着火されて高温酸化反応が生じることで、熱発生率が急激に増加する。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a change in the heat generation rate due to the low temperature oxidation reaction. In the latter half of the compression stroke, the air-fuel mixture is compressed while cooling loss occurs. Therefore, in the period before the low-temperature oxidation reaction occurs, the heat generation rate tends to decrease slightly. When the low temperature oxidation reaction occurs, the heat generation rate, which has been decreasing, increases as the crank angle increases. Then, in the example shown in FIG. 6, the heat generation rate is slightly reduced after the heat generation rate is maximized during the period in which the low temperature oxidation reaction occurs before ignition. After that, the air-fuel mixture is ignited and a high-temperature oxidation reaction occurs, so that the heat generation rate increases sharply.

上記のように、圧縮行程後期における低温酸化反応が生じる期間中は、熱発生率は、例えば、極小になった後、極大となるような変化を示す。ここで、熱発生率における極小値から極大値への変化は、低温酸化反応が活発であるほど大きくなる。したがって、推定熱発生率の極小値と極大値との差、すなわち、圧縮行程後期でかつ着火前の期間内における、推定熱発生率の最大値と最小値との差を低温酸化反応の反応量とみなすことができる。 As described above, during the period in which the low-temperature oxidation reaction occurs in the latter stage of the compression stroke, the heat generation rate shows a change that becomes, for example, a minimum and then a maximum. Here, the change from the minimum value to the maximum value in the heat generation rate becomes larger as the low temperature oxidation reaction is active. Therefore, the difference between the minimum and maximum values of the estimated heat generation rate, that is, the difference between the maximum and minimum values of the estimated heat generation rate in the late compression stroke and before ignition, is the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. Can be regarded as.

しかしながら、高負荷高回転領域A2のように、低温酸化反応が小さい場合には、熱発生率の変化が小さく、圧縮行程後期でかつ着火前の期間内における、推定熱発生率の最大値と最小値とを精度良く求めることが困難になる。また、高負荷低回転領域A1であっても、例えば、大量のEGRガスを導入するときには、筒内ガスにおけるEGRガスの割合(以下、EGR率という)が高くなり、吸気の酸素濃度が低くなる。これにより、高負荷低回転領域A1であっても、低温酸化反応が小さくなって、熱発生率の変化が小さくなることがある。 However, when the low-temperature oxidation reaction is small as in the high-load, high-speed region A2, the change in the heat generation rate is small, and the maximum and minimum estimated heat generation rates are in the late compression stroke and within the period before ignition. It becomes difficult to obtain the value accurately. Further, even in the high load low rotation region A1, for example, when a large amount of EGR gas is introduced, the ratio of EGR gas in the in-cylinder gas (hereinafter referred to as EGR rate) becomes high, and the oxygen concentration of intake air becomes low. .. As a result, even in the high load low rotation region A1, the low temperature oxidation reaction may be small and the change in the heat generation rate may be small.

また、ノッキング抑制制御は、低温酸化反応の反応量を推定した後に実行される。このため、ノッキング抑制制御を適切に実行するには、低温酸化反応の反応量を出来る限り早期に推定して、低温酸化反応の反応量を推定してからノッキング抑制制御を実行するまでの実時間を出来る限り長く確保する必要がある。エンジン1の運転領域が高負荷高回転領域A2にあるときには、低温酸化反応が発生してから混合気の高温酸化反応が開始するまでの実時間が短いため、特に、低温酸化反応の反応量を出来る限り早期に推定する必要がある。 Further, the knocking suppression control is executed after estimating the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. Therefore, in order to properly execute the knocking suppression control, the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is estimated as early as possible, and the real time from the estimation of the reaction amount of the low temperature oxidation reaction to the execution of the knocking suppression control. It is necessary to secure as long as possible. When the operating region of the engine 1 is in the high load and high rotation region A2, the actual time from the occurrence of the low temperature oxidation reaction to the start of the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture is short. It is necessary to estimate as soon as possible.

これに対して、本願発明者らが鋭意研究したところ、圧縮行程中期以前に点火プラグ13による点火(以下、第1点火という)によって、燃焼室6内の混合気を予め活性化させておくと、低温酸化反応の反応開始時期が早期化されることが分かった。 On the other hand, as a result of diligent research by the inventors of the present application, it is determined that the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is activated in advance by ignition by the spark plug 13 (hereinafter referred to as the first ignition) before the middle stage of the compression stroke. It was found that the reaction start time of the low temperature oxidation reaction was accelerated.

図7は、高負荷高回転域A2における、低温酸化反応による熱発生率の変化をシミュレーションにより算出した結果を示す。図7中の破線は、第1点火を実行しなかった場合の熱発生率の変化であり、図7中の実線は、第1点火を実行した場合の熱発生率の変化である。第2点火の時期は、第1点火の有無に関わらず同じ時期に設定している。 FIG. 7 shows the result of calculating the change in the heat generation rate due to the low temperature oxidation reaction in the high load and high rotation range A2 by simulation. The broken line in FIG. 7 is the change in the heat generation rate when the first ignition is not executed, and the solid line in FIG. 7 is the change in the heat generation rate when the first ignition is executed. The timing of the second ignition is set to the same timing regardless of the presence or absence of the first ignition.

図7の破線に示すように、第1点火を実行しなかった場合、低温酸化反応による熱発生率の変化(増加)の開始時期が遅く、低温酸化反応による熱発生率が圧縮上死点の直前で最大となっていることが分かる。これは、低温酸化反応の反応速度に対して、ピストン5による圧縮速度が速く、低温酸化反応による熱発生率の変化が圧縮上死点の直前になるためと考えられる。一方で、図7の実線に示すように、第1点火を実行した場合には、第1点火を実行しなかった場合よりも進角側の時期に低温酸化反応による熱発生率の変化が発生していることが分かる。また、第1点火を実行した場合には、第1点火を実行しなかった場合よりも低温酸化反応による熱発生率の変化が大きいことが分かる。これは、第1点火により、燃焼室6内の混合気が予め活性化されたためである。より具体的には、燃料の酸化反応は、燃料のHCが熱分解されて低級化が進むことで発生する。第1点火を実行すると、混合気中の燃料の少なくとも一部を予め低級化させておくことができる。これにより、低温酸化反応が促進されて、低温酸化反応が早期に発生するとともに、低温酸化反応の反応量が大きくなる。すなわち、ここでいう、「第1点火による混合気の活性化」とは、「第1点火による混合気中の燃料の熱分解の促進」を意味する。 As shown by the broken line in FIG. 7, when the first ignition is not executed, the start time of the change (increase) in the heat generation rate due to the low temperature oxidation reaction is late, and the heat generation rate due to the low temperature oxidation reaction is the compression top dead center. It can be seen that it is the maximum just before. It is considered that this is because the compression rate by the piston 5 is faster than the reaction rate of the low temperature oxidation reaction, and the change in the heat generation rate due to the low temperature oxidation reaction is immediately before the compression top dead center. On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 7, when the first ignition is executed, a change in the heat generation rate due to the low temperature oxidation reaction occurs at a time on the advance side as compared with the case where the first ignition is not executed. You can see that it is doing. Further, it can be seen that when the first ignition is executed, the change in the heat generation rate due to the low temperature oxidation reaction is larger than when the first ignition is not executed. This is because the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 was activated in advance by the first ignition. More specifically, the fuel oxidation reaction occurs when the HC of the fuel is thermally decomposed and the grade is lowered. When the first ignition is executed, at least a part of the fuel in the air-fuel mixture can be lowered in advance. As a result, the low-temperature oxidation reaction is promoted, the low-temperature oxidation reaction occurs at an early stage, and the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction increases. That is, the "activation of the air-fuel mixture by the first ignition" as used herein means "promotion of thermal decomposition of the fuel in the air-fuel mixture by the first ignition".

尚、図7において、第1点火を実行した場合の方が、第1点火を実行しなかった場合と比較して、高温酸化反応の反応開始時期が早くなっていることが分かる。これは、第1点火によって予め混合気を活性化したことで、高温酸化反応も発生しやすくなっているためである。 In addition, in FIG. 7, it can be seen that the reaction start time of the high temperature oxidation reaction is earlier in the case where the first ignition is executed than in the case where the first ignition is not executed. This is because the air-fuel mixture is activated in advance by the first ignition, so that a high-temperature oxidation reaction is likely to occur.

以上のように、第1点火を実行することで低温酸化反応を早期に発生させるとともに、低温酸化反応の反応量を大きくすることができる。これにより、第1点火を実行することで低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定ことができるようになる。そこで、本実施形態1では、点火制御部104は、低温酸化反応の反応量が小さくなりやすい状態、詳しくは、エンジン1の運転領域(運転状態)が高負荷高回転領域A2にあるとき、又は、エンジン1の運転領域が高負荷領域Aにありかつ上記EGR率が所定値以上であるときには、圧縮行程前期において、気筒2内の混合気が活性化するように点火プラグ13による第1点火を実行する。そして、低温酸化反応量推定部102は、圧縮行程後期でかつ着火前の期間内における、推定熱発生率の最大値と最小値との差を低温酸化反応の反応量として推定する。これにより、低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定することができる。尚、上記EGR率の所定値とは、例えば、20%程度である。 As described above, by executing the first ignition, the low temperature oxidation reaction can be generated at an early stage and the reaction amount of the low temperature oxidation reaction can be increased. As a result, by executing the first ignition, the reaction amount of the low temperature oxidation reaction can be estimated early and accurately. Therefore, in the first embodiment, the ignition control unit 104 is in a state where the reaction amount of the low temperature oxidation reaction tends to be small, specifically, when the operating region (operating state) of the engine 1 is in the high load high rotation region A2, or When the operating region of the engine 1 is in the high load region A and the EGR ratio is equal to or higher than a predetermined value, the first ignition by the spark plug 13 is performed so that the air-fuel mixture in the cylinder 2 is activated in the first half of the compression stroke. Execute. Then, the low temperature oxidation reaction amount estimation unit 102 estimates the difference between the maximum value and the minimum value of the estimated heat generation rate in the late stage of the compression stroke and in the period before ignition as the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. As a result, the reaction amount of the low temperature oxidation reaction can be estimated early and accurately. The predetermined value of the EGR rate is, for example, about 20%.

尚、低温酸化反応による熱発生率の変化では、熱発生率が極大(最大)となった後に熱発生率が低下せずに略一定の値になることがある。このときには、例えば、略一定となった値を、圧縮行程後期でかつ着火前の期間内における推定熱発生率の最大値とみなして、低温酸化反応の反応量を推定するようにしてもよい。 In addition, in the change of the heat generation rate due to the low temperature oxidation reaction, after the heat generation rate becomes the maximum (maximum), the heat generation rate may not decrease and may become a substantially constant value. At this time, for example, the substantially constant value may be regarded as the maximum value of the estimated heat generation rate in the late compression stroke and in the period before ignition, and the reaction amount of the low temperature oxidation reaction may be estimated.

点火制御部104による第1点火の開始時期は、圧縮行程中期以前の期間の中でも出来る限り早い時期であることが好ましい。これは、圧縮行程の出来る限り早い時期に混合気を活性化させることで、活性化された混合気が燃焼室6全体に拡散させて、圧縮行程後期において低温酸化反応が生じやすい状態にするためである。このため、本実施形態1では、点火制御部104により制御される第1点火の点火開始時期は、圧縮行程の期間、すなわち、ピストン5が圧縮下死点から圧縮上死点まで移動する期間を3等分したときの最も進角側の期間内、言い換えると、圧縮行程前期の期間内の時期であることが好ましい。一方で、混合気を適切に活性化するには、燃焼室6内に混合気がある程度拡散して、点火プラグ13の周辺に混合気が存在していることが好ましい。したがって、第1点火の点火開始時期は、燃料が気化して混合気が点火プラグ13の周辺に存在可能な時期、具体的には、圧縮行程前期の期間内の時期でありかつ圧縮下死点後5°以降の時期であることがより好ましい。 The start time of the first ignition by the ignition control unit 104 is preferably as early as possible in the period before the middle stage of the compression stroke. This is because by activating the air-fuel mixture as early as possible in the compression stroke, the activated air-fuel mixture is diffused throughout the combustion chamber 6 so that a low-temperature oxidation reaction is likely to occur in the latter half of the compression stroke. Is. Therefore, in the first embodiment, the ignition start timing of the first ignition controlled by the ignition control unit 104 is the period of the compression stroke, that is, the period during which the piston 5 moves from the compression bottom dead center to the compression top dead center. It is preferable that the period is within the period on the most advanced angle side when divided into three equal parts, in other words, within the period of the first half of the compression stroke. On the other hand, in order to properly activate the air-fuel mixture, it is preferable that the air-fuel mixture is diffused to some extent in the combustion chamber 6 and the air-fuel mixture is present around the spark plug 13. Therefore, the ignition start time of the first ignition is the time when the fuel is vaporized and the air-fuel mixture can exist around the spark plug 13, specifically, the time within the period of the first half of the compression stroke and the compression bottom dead center. It is more preferable that the time is after 5 °.

低温酸化反応量推定部102で推定された、低温酸化反応の反応量は、PCM100のノッキング抑制部103に入力される。ノッキング抑制部103は、推定された低温酸化反応の反応量が、上記特定反応量以上、詳しくは、騒音の増大やピストン5等の損傷に影響を与えるような反応量以上であるときには、ノッキング抑制制御を実行する。 The reaction amount of the low temperature oxidation reaction estimated by the low temperature oxidation reaction amount estimation unit 102 is input to the knocking suppression unit 103 of the PCM 100. The knocking suppression unit 103 suppresses knocking when the estimated reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is equal to or more than the above-mentioned specific reaction amount, more specifically, a reaction amount that affects an increase in noise or damage to the piston 5 or the like. Take control.

本実施形態1では、ノッキング抑制部103はノッキング抑制制御として、燃焼室6内で混合気の高温酸化反応が生じる期間の前半に、燃焼室6内に冷却媒体を供給する。具体的には、ノッキング抑制部103は、燃焼室6内に、冷却媒体としての燃料を追加噴射するように、インジェクタ14を制御する。 In the first embodiment, the knocking suppression unit 103 supplies a cooling medium into the combustion chamber 6 as knocking suppression control in the first half of the period during which the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture occurs in the combustion chamber 6. Specifically, the knocking suppression unit 103 controls the injector 14 so as to additionally inject fuel as a cooling medium into the combustion chamber 6.

追加噴射を行う時期(クランク角度)は、予め実験等によって設定される。具体的には、ノッキング抑制制御(ここでは、燃料の追加噴射)を実行しなかったときの燃焼期間(高温酸化反応が生じる期間)を検出又は推定し、その半分の期間を求める。次に、得られた燃焼期間の半分以下のクランク角度を待機角度として設定して、PCM100に記憶させておく。次いで、点火プラグ13による点火時期から上記待機角度後の時期を追加噴射Q2の実施時期として設定する。そして、ノッキング抑制部103は、当該実施時期に追加噴射Q2を実行するようにインジェクタ14を制御する。 The timing (crank angle) for performing additional injection is set in advance by an experiment or the like. Specifically, the combustion period (the period during which the high-temperature oxidation reaction occurs) when the knocking suppression control (here, additional fuel injection) is not executed is detected or estimated, and half the period is obtained. Next, a crank angle of less than half of the obtained combustion period is set as a standby angle and stored in the PCM 100. Next, the timing after the standby angle from the ignition timing by the spark plug 13 is set as the execution timing of the additional injection Q2. Then, the knocking suppression unit 103 controls the injector 14 so as to execute the additional injection Q2 at the implementation time.

本実施形態1では、上記待機角度は、燃焼が開始してから燃焼重心時期までの期間以下に設定されている。燃焼重心時期は、1燃焼サイクル中に生じる熱発生量の総量の50%の熱発生が生じる時期(クランク角度)である。上記待機角度は、例えば、高温酸化反応が開始してから、1燃焼サイクル中に生じる熱発生量の総量の30%程度の熱発生が生じるまでの時期(クランク角度)であって、圧縮上死点後15°程度である。 In the first embodiment, the standby angle is set to be equal to or less than the period from the start of combustion to the time of the center of gravity of combustion. The combustion center of gravity period is the period (crank angle) at which 50% of the total amount of heat generated during one combustion cycle is generated. The standby angle is, for example, the period (crank angle) from the start of the high-temperature oxidation reaction to the generation of heat (crank angle) of about 30% of the total amount of heat generated in one combustion cycle, and the compression top dead center. It is about 15 ° after the point.

本実施形態1では、追加噴射Q2における燃料の噴射量は、低温酸化反応の反応量に応じて設定される。具体的には、ノッキング抑制部103は、低温酸化反応推定部102で推定された低温酸化反応の反応量が大きいほど、燃料の噴射量を多くする。上述したように、低温酸化反応が発生するには、燃焼室6内の温度及び圧力の少なくとも一方が高いことが条件となる。このため、低温酸化反応の反応量が大きいということは、混合気の高温酸化反応時に、燃焼室6内の、特に外周縁部付近が高温かつ高圧の状態になりやすいことを意味する。そこで、低温酸化反応の反応量が大きいほど、追加噴射Q2における燃料の噴射量を多くする。これにより、ノッキングを一層効果的に抑制することができる。一方で、あまり大量の燃料を噴射すると、エミッションが悪化するおそれがあるため、追加噴射Q2における燃料の噴射量の上限は、1燃焼サイクルで燃焼室6に供給される燃料の総量の10%に設定されている。 In the first embodiment, the fuel injection amount in the additional injection Q2 is set according to the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. Specifically, the knocking suppression unit 103 increases the fuel injection amount as the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction estimated by the low-temperature oxidation reaction estimation unit 102 increases. As described above, in order for the low temperature oxidation reaction to occur, it is a condition that at least one of the temperature and the pressure in the combustion chamber 6 is high. Therefore, the fact that the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is large means that during the high-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture, the inside of the combustion chamber 6, particularly the vicinity of the outer peripheral edge portion, tends to be in a high temperature and high pressure state. Therefore, the larger the reaction amount of the low temperature oxidation reaction, the larger the fuel injection amount in the additional injection Q2. Thereby, knocking can be suppressed more effectively. On the other hand, if too much fuel is injected, the emission may deteriorate. Therefore, the upper limit of the fuel injection amount in the additional injection Q2 is 10% of the total amount of fuel supplied to the combustion chamber 6 in one combustion cycle. It is set.

次に、ノッキング抑制制御を実行する際のPCM100の処理動作について、図8及び図9を参照して説明する。以下に説明する処理動作では、低温酸化反応の反応量を推定する処理動作は低温酸化反応量推定部102により実行され、ノッキング抑制制御はノッキング抑制部103により実行される。また、熱発生率の推定は、熱発生率推定部101により実行される。さらに、点火プラグ13による点火は点火制御部104により実行される。このフローチャートに基づく処理動作は、エンジン1が作動している間は1燃焼サイクル毎に実行される。 Next, the processing operation of the PCM 100 when the knocking suppression control is executed will be described with reference to FIGS. 8 and 9. In the processing operation described below, the processing operation for estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is executed by the low-temperature oxidation reaction amount estimation unit 102, and the knocking suppression control is executed by the knocking suppression unit 103. Further, the heat generation rate is estimated by the heat generation rate estimation unit 101. Further, ignition by the spark plug 13 is executed by the ignition control unit 104. The processing operation based on this flowchart is executed every one combustion cycle while the engine 1 is operating.

まず、ステップS1において、PCM100は、各センサSN1〜SN4からの情報を読み込む。 First, in step S1, the PCM 100 reads information from the sensors SN1 to SN4.

次のステップS2では、PCM100は、エンジン1の運転領域が高負荷領域Aであるか否かを判定する。エンジン1の運転領域が高負荷領域AであるYESのときには、ステップS3に進む一方で、エンジン1の運転領域が低負荷領域BであるNOのときには、リターンする。 In the next step S2, the PCM 100 determines whether or not the operating region of the engine 1 is the high load region A. When the operating region of the engine 1 is YES, which is the high load region A, the process proceeds to step S3, while when the operating region of the engine 1 is NO, which is the low load region B, the process returns.

上記ステップS3では、PCM100は、エンジン1の運転領域が高回転領域であるか否かを判定する。エンジン1の運転領域が高回転領域であるYESのときには、ステップS5に進む一方で、エンジン1の運転領域が低回転領域であるNOのときには、ステップS4に進む。 In step S3, the PCM 100 determines whether or not the operating region of the engine 1 is a high rotation region. When the operating region of the engine 1 is YES, the process proceeds to step S5, while when the operating region of the engine 1 is NO, the process proceeds to step S4.

上記ステップS4では、PCM100は、上記EGR率が所定値以上であるか否かを判定する。上記EGR率が所定値以上であるYESのときには、ステップS5に進む一方で、上記EGR率が所定値未満であるNOのときには、ステップS6に進む。 In step S4, the PCM 100 determines whether or not the EGR rate is equal to or greater than a predetermined value. If YES, the EGR rate is greater than or equal to the predetermined value, the process proceeds to step S5, while if NO, the EGR rate is less than the predetermined value, the process proceeds to step S6.

上記ステップS5では、PCM100は、第1点火を実行する。第1点火の点火開始時期は、圧縮行程前期の期間内の時期でありかつ圧縮下死点後5°以降の時期である。ステップS5の後はステップS6に進む。 In step S5, the PCM 100 executes the first ignition. The ignition start time of the first ignition is a time within the period of the first half of the compression stroke and a time after 5 ° after the compression bottom dead center. After step S5, the process proceeds to step S6.

上記ステップS6では、PCM100は、圧縮行程後期であるか否かを判定する。圧縮行程後期であるか否かは、クランク角センサSN1により検出されるクランク角度により判定する。PCM100は、圧縮行程後期であるYESのときには、ステップS5に進む一方、圧縮行程中期以前であるNOのときには、圧縮行程後期になるまで、このステップS4の判定を繰り返す。 In step S6, the PCM 100 determines whether or not it is in the latter stage of the compression stroke. Whether or not it is in the latter stage of the compression stroke is determined by the crank angle detected by the crank angle sensor SN1. The PCM100 proceeds to step S5 when YES is in the latter half of the compression stroke, while repeats the determination in step S4 until the latter half of the compression stroke when NO is before the middle of the compression stroke.

上記ステップS7では、PCM100は、熱発生率を推定する。熱発生率は筒内圧センサSN3の検出結果に基づいて算出する。 In step S7, the PCM 100 estimates the heat generation rate. The heat generation rate is calculated based on the detection result of the in-cylinder pressure sensor SN3.

続くステップS8では、PCM100は、低温酸化反応の反応量を推定する。低温酸化反応の反応量は、圧縮行程後期でかつ着火前の期間内における、推定熱発生率の最大値と最小値との差を算出することにより推定する。 In the following step S8, the PCM 100 estimates the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. The reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is estimated by calculating the difference between the maximum value and the minimum value of the estimated heat generation rate in the late compression stroke and in the period before ignition.

次のステップS9では、PCM100は、低温酸化反応の反応量が特定反応量以上か否かを判定する。低温酸化反応の反応量が特定反応量以上であるYESのときにはステップS10に進む一方で、低温酸化反応の反応量が特定反応量未満であるNOのときにはリターンする。 In the next step S9, the PCM 100 determines whether or not the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is equal to or more than the specific reaction amount. When YES, the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is equal to or greater than the specific reaction amount, the process proceeds to step S10, while when NO, the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is less than the specific reaction amount, the process returns.

上記ステップS10では、PCM100は、ノッキング抑制制御を実行する。このノッキング抑制制御では、上述したように、燃焼室6内で混合気の高温酸化反応が生じる期間の前半に、燃焼室6内に燃料を追加噴射する(追加噴射Q2を実行する)。このステップS10での追加噴射Q2の噴射量は、上記ステップS8で推定された低温酸化反応の反応量に基づいて設定される。ステップS10の後はリターンする。 In step S10, the PCM 100 executes knocking suppression control. In this knocking suppression control, as described above, fuel is additionally injected into the combustion chamber 6 (execution of the additional injection Q2) in the first half of the period during which the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture occurs in the combustion chamber 6. The injection amount of the additional injection Q2 in step S10 is set based on the reaction amount of the low temperature oxidation reaction estimated in step S8. After step S10, it returns.

以上のようにして、低温酸化反応の反応量を推定することで、低温酸化反応の反応量の推定精度を高くすることができる。これにより、ノッキングが発生するおそれがあるか否かの判定精度が高くなるため、ノッキングを効果的に抑制することができる。 By estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction as described above, the accuracy of estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction can be improved. As a result, the accuracy of determining whether or not knocking may occur is improved, so that knocking can be effectively suppressed.

図9は、低温酸化反応の反応量に基づいて、ノッキング抑制制御を実行する際のタイムチャートの一例である。ここでは、低温酸化反応の反応量が特に小さくなりやすい高負荷高回転領域A2におけるタイムチャートを示している。 FIG. 9 is an example of a time chart when the knocking suppression control is executed based on the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. Here, the time chart in the high load high rotation region A2 where the reaction amount of the low temperature oxidation reaction tends to be particularly small is shown.

まず、吸気行程において、燃料噴射Q1が実施される。その後、圧縮下死点を通過して圧縮行程に入る。そして、圧縮行程前期の期間内に第1点火が実行される。 First, fuel injection Q1 is carried out in the intake stroke. After that, it passes through the compression bottom dead center and enters the compression stroke. Then, the first ignition is executed within the period of the first half of the compression stroke.

第1点火の後、圧縮行程中期を経て圧縮行程後期に入り、ピストン5が圧縮上死点近傍に位置すると、低温酸化反応が発生して熱発生率が上昇する。PCM100は、熱発生率の極小値(圧縮行程後期でかつ着火前の最小値)を示したときの当該熱発生率と、熱発生率が極大値(圧縮行程後期でかつ着火前の最大値)を示したときの当該熱発生率との差から、低温酸化反応の反応量を推定する。 After the first ignition, after the middle stage of the compression stroke and the latter stage of the compression stroke, when the piston 5 is located near the compression top dead center, a low temperature oxidation reaction occurs and the heat generation rate increases. The PCM100 has a maximum heat generation rate when the minimum value of the heat generation rate (minimum value in the late compression stroke and before ignition) is shown, and a maximum value in the heat generation rate (maximum value in the late compression stroke and before ignition). The reaction amount of the low temperature oxidation reaction is estimated from the difference from the heat generation rate when.

その後、推定された低温酸化反応の反応量が特定反応量以上であるときには、図9に示すように、燃焼室6内の混合気の着火前のクランク角度、特に点火プラグ13による第2点火の点火開始時期よりも前のクランク角度において、ノッキング抑制制御実行フラグが立つ。ノッキング抑制制御実行フラグが立ったときには、PCM100はノッキング抑制制御を実行して、燃焼室6内で混合気の高温酸化反応が生じる期間の前半に、追加噴射Q2を実行する。これにより、燃焼室6内に局所的な高温領域が発生するのが抑制されて、ノッキングが適切に抑制される。 After that, when the estimated reaction amount of the low temperature oxidation reaction is equal to or more than the specific reaction amount, as shown in FIG. 9, the crank angle of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 before ignition, particularly the second ignition by the spark plug 13. At the crank angle before the ignition start time, the knocking suppression control execution flag is set. When the knocking suppression control execution flag is set, the PCM 100 executes the knocking suppression control and executes the additional injection Q2 in the first half of the period during which the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture occurs in the combustion chamber 6. As a result, the generation of a local high temperature region in the combustion chamber 6 is suppressed, and knocking is appropriately suppressed.

したがって、本実施形態では、点火プラグ13による点火を制御する点火制御部104と、筒内圧センサSN3で検出された、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における気筒2内の圧力に基づいて、燃焼室6内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定部102と、低温酸化反応量推定部102で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときには、燃焼室6内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制部103とを備え、点火制御部104は、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときには、圧縮行程中期以前において、気筒2内の混合気が活性化するように点火プラグ13による第1点火を実行するため、低温酸化反応を早期に発生させることができるとともに、低温酸化反応の反応量を推定しやすくすることができる。これにより、エンジン1の燃焼室6内で発生する低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定することができる。そして、推定された低温酸化反応の反応量に基づいてノッキング抑制制御を実行することで、ノッキングを適切に抑制することができる。 Therefore, in the present embodiment, combustion is performed based on the ignition control unit 104 that controls ignition by the spark plug 13 and the pressure in the cylinder 2 in the late compression stroke and pre-ignition period detected by the in-cylinder pressure sensor SN3. The low-temperature oxidation reaction amount estimation unit 102 that estimates the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the chamber 6 and the low-temperature oxidation reaction amount estimation unit 102 that estimates the low-temperature oxidation reaction reaction amount are specified in advance. When the reaction amount is equal to or more than the reaction amount, the knocking suppression unit 103 for executing knocking suppression control for suppressing knocking in the combustion chamber 6 is provided, and the ignition control unit 104 has a high engine load of a predetermined load or more. Occasionally, before the middle of the compression stroke, the first ignition is performed by the spark plug 13 so that the air-fuel mixture in the cylinder 2 is activated, so that the low temperature oxidation reaction can be generated early and the reaction of the low temperature oxidation reaction can be generated. The amount can be easily estimated. Thereby, the reaction amount of the low temperature oxidation reaction generated in the combustion chamber 6 of the engine 1 can be estimated early and accurately. Then, knocking can be appropriately suppressed by executing the knocking suppression control based on the estimated reaction amount of the low temperature oxidation reaction.

また、本実施形態1では、ノッキング抑制制御としての燃料の追加噴射における燃料の噴射量は、低温酸化反応の反応量が大きいほど多く設定される。これにより、燃焼室6内の環境(気筒2内の圧力及び温度)に応じてノッキング抑制制御を実行することができる。ノッキングを一層効果的に抑制することができる。 Further, in the first embodiment, the injection amount of the fuel in the additional injection of the fuel as the knocking suppression control is set as the reaction amount of the low temperature oxidation reaction increases. As a result, knocking suppression control can be executed according to the environment (pressure and temperature in the cylinder 2) in the combustion chamber 6. Knocking can be suppressed more effectively.

さらに、ノッキング抑制制御としての燃料の追加噴射は、高温酸化反応が生じる期間の前半であるため、追加噴射された燃料も十分に燃焼させることができるようになる。これにより、燃料の追加噴射によって燃焼室6内を冷却したとしても、エンジントルクが低下してしまうことを抑制することができる。 Further, since the additional injection of the fuel as the knocking suppression control is the first half of the period in which the high temperature oxidation reaction occurs, the additionally injected fuel can be sufficiently burned. As a result, even if the inside of the combustion chamber 6 is cooled by the additional injection of fuel, it is possible to prevent the engine torque from decreasing.

(実施形態2)
以下、実施形態2について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において実施形態1と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the second embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the parts common to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

実施形態2では、ノッキング抑制制御の内容が実施形態1とは異なる。具体的には、実施形態2では、ノッキング抑制制御として、点火プラグ13による第2点火の点火開始時期を、低温酸化反応の反応量が上記特定反応量未満のときの点火開始時期よりも遅角させる。より詳しくは、点火プラグ13による第2点火の点火開始時期を、圧縮上死点よりも後にする。第2点火の点火開始時期が遅角されることにより、混合気の着火時期が遅角される。これにより、高温酸化反応時における筒内圧力を低下させることができる。この結果、ノッキングを適切に抑制することができる。 In the second embodiment, the content of the knocking suppression control is different from that of the first embodiment. Specifically, in the second embodiment, as knocking suppression control, the ignition start timing of the second ignition by the spark plug 13 is delayed from the ignition start timing when the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is less than the specific reaction amount. Let me. More specifically, the ignition start timing of the second ignition by the spark plug 13 is set after the compression top dead center. By retarding the ignition start timing of the second ignition, the ignition timing of the air-fuel mixture is retarded. This makes it possible to reduce the in-cylinder pressure during the high-temperature oxidation reaction. As a result, knocking can be appropriately suppressed.

本実施形態2では、低温酸化反応量推定部102により推定された低温酸化反応の反応量が、特定反応量以上であるときには、ノッキング抑制部103から点火制御部104にノッキング抑制制御を実行する信号が出力される。ノッキング抑制部103からの信号を受信した点火制御部104は、第2点火の点火開始時期を遅角させる。つまり、本実施形態2では、点火制御部104もノッキング抑制手段を構成する。 In the second embodiment, when the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction estimated by the low-temperature oxidation reaction amount estimation unit 102 is equal to or more than the specific reaction amount, a signal for executing knocking suppression control from the knocking suppression unit 103 to the ignition control unit 104. Is output. The ignition control unit 104, which has received the signal from the knocking suppression unit 103, delays the ignition start timing of the second ignition. That is, in the second embodiment, the ignition control unit 104 also constitutes the knocking suppressing means.

図10は、本実施形態2において、低温酸化反応の反応量に基づいて、ノッキング抑制制御を実行する際のタイムチャートの一例である。 FIG. 10 is an example of a time chart when the knocking suppression control is executed based on the reaction amount of the low temperature oxidation reaction in the second embodiment.

図10に示すように、まず、吸気行程において、燃料噴射Q1が実施される。その後、圧縮下死点を通過して圧縮行程に入る。そして、圧縮行程前期の期間内に第1点火が実行される。 As shown in FIG. 10, first, fuel injection Q1 is carried out in the intake stroke. After that, it passes through the compression bottom dead center and enters the compression stroke. Then, the first ignition is executed within the period of the first half of the compression stroke.

第1点火の後、圧縮行程中期を経て圧縮行程後期に入り、低温酸化反応が発生すると、PCM100が低温酸化反応の反応量を推定する。その後、推定された低温酸化反応の反応量が特定反応量以上であるときには、点火プラグ13による第2点火の点火開始時期よりも前のクランク角度において、ノッキング抑制制御実行フラグが立つ。そして、ノッキング抑制制御実行フラグが立ったときには、PCM100は、ノッキング抑制制御を実行して、点火プラグ13による点火開始時期を圧縮上死点よりも後にする。これにより、図10に示すように、ノッキング抑制制御を実行しないとき(熱発生率のグラフに一点鎖線で示す)と比較して、高温酸化反応の開始時期が遅角される。このため、高温酸化反応時における筒内圧力は、ノッキング抑制制御を実行しないときと比較して低くなる。また、高温酸化反応の開始時期が遅角されることで、高温酸化反応による熱発生率の変化が、ノッキング抑制制御を実行しないときと比較して緩慢になる。この結果、燃焼室6内に局所的な高圧領域が発生するのが抑制されて、ノッキングが適切に抑制される。 After the first ignition, after the middle stage of the compression stroke and the latter stage of the compression stroke, when the low temperature oxidation reaction occurs, the PCM100 estimates the reaction amount of the low temperature oxidation reaction. After that, when the estimated reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is equal to or more than the specific reaction amount, the knocking suppression control execution flag is set at the crank angle before the ignition start timing of the second ignition by the spark plug 13. Then, when the knocking suppression control execution flag is set, the PCM 100 executes the knocking suppression control to set the ignition start timing by the spark plug 13 after the compression top dead center. As a result, as shown in FIG. 10, the start time of the high-temperature oxidation reaction is delayed as compared with the case where the knocking suppression control is not executed (indicated by the alternate long and short dash line in the graph of the heat generation rate). Therefore, the in-cylinder pressure during the high-temperature oxidation reaction is lower than that when the knocking suppression control is not executed. Further, since the start time of the high temperature oxidation reaction is delayed, the change in the heat generation rate due to the high temperature oxidation reaction becomes slower than when the knocking suppression control is not executed. As a result, the generation of a local high-pressure region in the combustion chamber 6 is suppressed, and knocking is appropriately suppressed.

また、ノッキング抑制制御を実行しないときの第2点火の点火開始時期は、圧縮上死点の近傍であるため、低温酸化反応の反応量を出来る限り早期に推定しなければ、ノッキング抑制制御が間に合わなくなるおそれがある。このため、ノッキング抑制制御として第2点火の点火開始時期を遅角させる場合には、エンジン1の燃焼室6内で発生する低温酸化反応の反応量を早期にかつ精度良く推定することの効果を一層適切に発揮される。 Further, since the ignition start timing of the second ignition when the knocking suppression control is not executed is near the compression top dead center, the knocking suppression control is in time unless the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is estimated as early as possible. It may disappear. Therefore, when the ignition start timing of the second ignition is retarded as knocking suppression control, the effect of estimating the reaction amount of the low temperature oxidation reaction generated in the combustion chamber 6 of the engine 1 early and accurately is effective. It is exhibited more appropriately.

尚、実施形態2における低温酸化反応の反応量の推定は、上記実施形態1と同じであるため、説明を省略する。 Since the estimation of the reaction amount of the low temperature oxidation reaction in the second embodiment is the same as that in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

(その他の実施形態)
ここに開示された技術は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
(Other embodiments)
The technique disclosed herein is not limited to the above embodiment, and can be substituted as long as it does not deviate from the gist of the claims.

例えば、上記実施形態1では、追加噴射Q2において燃焼室6に噴射する冷却媒体を燃料としたが、これに限らず、例えば水であってもよい。この場合、水を噴射するためのインジェクタを別途設ける必要がある。 For example, in the first embodiment, the cooling medium injected into the combustion chamber 6 in the additional injection Q2 is used as the fuel, but the fuel is not limited to this, and water may be used, for example. In this case, it is necessary to separately provide an injector for injecting water.

また、上記実施形態2では、点火プラグ13による第2点火の点火開始時期を圧縮上死点よりも後まで遅角させているが、これに限らず、ノッキング抑制制御を実行しないときの第2点火の点火開始時期よりも遅角側でかつノッキングが抑制できるような時期あれば、第2点火の点火開始時期が圧縮上死点よりも前であってもよい。 Further, in the second embodiment, the ignition start timing of the second ignition by the spark plug 13 is retarded to after the compression top dead center, but the present invention is not limited to this, and the second ignition suppression control is not executed. The ignition start time of the second ignition may be earlier than the compression top dead center as long as it is on the retard side of the ignition start time of the ignition and knocking can be suppressed.

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。 The above embodiments are merely examples, and the scope of the present disclosure should not be construed in a limited manner. The scope of the present disclosure is defined by the scope of claims, and all modifications and changes belonging to the equivalent scope of the scope of claims are within the scope of the present disclosure.

ここに開示された技術は、燃焼室が形成された気筒と、該気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を燃焼室内で燃焼させるエンジンに有用である。 The technology disclosed herein includes a cylinder in which a combustion chamber is formed and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating movement of a piston fitted in the cylinder, and is a mixture of fuel containing gasoline and air. It is useful for engines that burn air in the combustion chamber.

1 エンジン
2 気筒
5 ピストン
6 燃焼室
7 クランクシャフト
13 点火プラグ
101 熱発生率推定部(熱発生率推定手段)
102 低温酸化反応量推定部(低温酸化反応量推定手段)
103 ノッキング抑制部(ノッキング抑制手段)
104 点火制御部(点火制御手段、ノッキング抑制手段)
SN1 クランク角センサ(クランク角検出手段)
SN3 筒内圧センサ(筒内圧検出手段)
1 Engine 2 Cylinder 5 Piston 6 Combustion chamber 7 Crankshaft 13 Spark plug 101 Heat generation rate estimation unit (heat generation rate estimation means)
102 Low-temperature oxidation reaction amount estimation unit (low-temperature oxidation reaction amount estimation means)
103 Knocking suppression unit (knocking suppression means)
104 Ignition control unit (ignition control means, knocking suppression means)
SN1 crank angle sensor (crank angle detecting means)
SN3 In-cylinder pressure sensor (in-cylinder pressure detecting means)

Claims (16)

燃焼室が形成された気筒と、該気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御装置であって、
上記燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火プラグと、
上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、
クランク角度を検出するクランク角検出手段と、
エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときにのみ、圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化させるべく第1点火を実行し、かつ少なくともエンジン負荷が上記所定負荷以上の高負荷であるときに、上記第1点火とは別に、圧縮上死点の近傍で上記点火プラグによる第2点火を実行するように上記点火プラグを制御する点火制御手段と、
上記筒内圧検出手段で検出された、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における上記気筒内の圧力に基づいて、上記第1点火により生じる、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定手段と、
上記低温酸化反応量推定手段で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときには、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制制御手段と、を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
It has a cylinder in which a combustion chamber is formed and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating movement of a piston fitted in the cylinder, and burns a mixture of fuel containing gasoline and air in the combustion chamber. It ’s an engine control device.
A spark plug configured to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber,
In-cylinder pressure detecting means for detecting the pressure in the cylinder and
Crank angle detecting means for detecting the crank angle and
Only when the engine load is a high load equal to or higher than the predetermined load, the first ignition is executed to activate the air-fuel mixture in the cylinder before the middle stage of the compression stroke, and at least the engine load is higher than the predetermined load. when a load, the ignition control means for controlling the ignition plug as the above first ignition separately executes the second ignition by the ignition plug in the vicinity of the compression top dead center,
The reaction amount of the low temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the combustion chamber generated by the first ignition based on the pressure in the cylinder in the period before the ignition and in the latter stage of the compression stroke detected by the in-cylinder pressure detecting means. Low-temperature oxidation reaction amount estimation means for estimating
When the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction estimated by the low-temperature oxidation reaction amount estimation means is equal to or more than a preset specific reaction amount, knocking suppression is performed to suppress knocking in the combustion chamber. and control means, engine control apparatus wherein the this with a.
請求項1に記載のエンジンの制御装置において、
上記点火制御手段による上記第1点火の点火開始時期は、圧縮行程の期間を3等分したときの、最も進角側の期間内の時期であることを特徴とするエンジンの制御装置。
In the engine control device according to claim 1,
An engine control device characterized in that the ignition start timing of the first ignition by the ignition control means is within the period on the most advanced angle side when the period of the compression stroke is divided into three equal parts.
請求項1又は2に記載のエンジンの制御装置において、
上記点火制御手段は、上記エンジンの運転状態が、エンジン負荷が上記所定負荷以上の高負荷でありかつエンジン回転数が所定回転数以上の高回転であるときに、上記第1点火を実行するように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
In the engine control device according to claim 1 or 2.
The ignition control means executes the first ignition when the operating state of the engine is a high load of the predetermined load or more and the engine speed is a high speed of the predetermined speed or more. An engine control device characterized by being configured in.
請求項1〜3のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置において、
上記ノッキング抑制制御は、上記燃焼室内で混合気の高温酸化反応が生じる期間の前半に、上記燃焼室内に冷却媒体を供給する制御であることを特徴とするエンジンの制御装置。
In the engine control device according to any one of claims 1 to 3.
The knocking suppression control is an engine control device characterized in that the cooling medium is supplied to the combustion chamber during the first half of the period during which the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture occurs in the combustion chamber.
請求項4に記載のエンジンの制御装置において、
上記ノッキング抑制制御手段は、上記ノッキング抑制制御において、上記低温酸化反応の反応量が大きいほど、上記冷却媒体の供給量を多くするように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
In the engine control device according to claim 4,
The knocking suppression control means is an engine control device, characterized in that, in the knocking suppression control, the larger the reaction amount of the low temperature oxidation reaction, the larger the supply amount of the cooling medium.
燃焼室が形成された気筒と、該気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御装置であって、
上記燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火プラグと、
上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、
クランク角度を検出するクランク角検出手段と、
上記点火プラグによる点火を制御する点火制御手段と、
上記筒内圧検出手段で検出された、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における上記気筒内の圧力に基づいて、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定手段と、
上記低温酸化反応量推定手段で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときには、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制制御手段とを備え、
上記点火制御手段は、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときには、圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化するように上記点火プラグによる第1点火を実行可能に構成されており、
さらに上記点火制御手段は、上記第1点火とは別に、圧縮上死点の近傍で上記点火プラグによる第2点火を実行するように構成されており、
上記ノッキング抑制制御は、上記燃焼室内の混合気の着火を遅くすべく、上記第2点火の点火開始時期を、上記低温酸化反応の反応量が上記特定反応量未満のときの点火開始時期よりも遅角させる制御であることを特徴とするエンジンの制御装置。
It has a cylinder in which a combustion chamber is formed and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating movement of a piston fitted in the cylinder, and burns a mixture of fuel containing gasoline and air in the combustion chamber. It ’s an engine control device.
A spark plug configured to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber,
In-cylinder pressure detecting means for detecting the pressure in the cylinder and
Crank angle detecting means for detecting the crank angle and
Ignition control means for controlling ignition by the spark plug and
The amount of low-temperature oxidation reaction that estimates the amount of low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the combustion chamber based on the pressure inside the cylinder during the period before ignition and in the late compression stroke detected by the in-cylinder pressure detecting means. Estimating means and
When the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction estimated by the low-temperature oxidation reaction amount estimation means is equal to or more than a preset specific reaction amount, knocking suppression is performed to suppress knocking in the combustion chamber. Equipped with control means
The ignition control means is configured to be able to execute the first ignition by the spark plug so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated before the middle stage of the compression stroke when the engine load is a high load equal to or higher than a predetermined load. And
Further, the ignition control means is configured to execute the second ignition by the spark plug in the vicinity of the compression top dead center, separately from the first ignition.
In the knocking suppression control, in order to delay the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber, the ignition start timing of the second ignition is set to be greater than the ignition start timing when the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is less than the specific reaction amount. An engine control device characterized in that it is a control for retarding.
請求項6に記載のエンジンの制御装置において、
上記ノッキング抑制制御手段は、上記ノッキング抑制制御において、上記低温酸化反応の反応量が大きいほど、上記第2点火の点火開始時期を大きく遅角させるように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
In the engine control device according to claim 6,
The knocking suppression control means of the engine is characterized in that, in the knocking suppression control, the larger the reaction amount of the low temperature oxidation reaction, the larger the ignition start timing of the second ignition is delayed. Control device.
請求項1〜7のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置において、
上記エンジンは、幾何学的圧縮比が15〜25のエンジンであることを特徴とするエンジンの制御装置。
In the engine control device according to any one of claims 1 to 7.
The engine is an engine control device, characterized in that the engine has a geometric compression ratio of 15 to 25.
燃焼室が形成された気筒と、該気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御装置であって、
上記燃焼室内の混合気に点火するように構成された点火プラグと、
上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、
クランク角度を検出するクランク角検出手段と、
上記点火プラグによる点火を制御する点火制御手段と、
上記筒内圧検出手段で検出された、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における上記気筒内の圧力に基づいて、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定手段と、
上記低温酸化反応量推定手段で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときには、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制制御手段とを備え、
上記点火制御手段は、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときには、圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化するように上記点火プラグによる第1点火を実行可能に構成されており、
上記筒内圧検出手段で検出された上記気筒内の圧力に基づいて、上記燃焼室内での熱発生率を推定する熱発生率推定手段をさらに備え、
上記低温酸化反応量推定手段は、上記熱発生率推定手段で推定された熱発生率のうち、圧縮行程後期でかつ着火前の期間内における最大の熱発生率と最小の熱発生率との差に基づいて上記低温酸化反応の反応量を推定するように構成されていることを特徴とするエンジンの制御装置。
It has a cylinder in which a combustion chamber is formed and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating movement of a piston fitted in the cylinder, and burns a mixture of fuel containing gasoline and air in the combustion chamber. It ’s an engine control device.
A spark plug configured to ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber,
In-cylinder pressure detecting means for detecting the pressure in the cylinder and
Crank angle detecting means for detecting the crank angle and
Ignition control means for controlling ignition by the spark plug and
The amount of low-temperature oxidation reaction that estimates the amount of low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the combustion chamber based on the pressure inside the cylinder during the period before ignition and in the late compression stroke detected by the in-cylinder pressure detecting means. Estimating means and
When the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction estimated by the low-temperature oxidation reaction amount estimation means is equal to or more than a preset specific reaction amount, knocking suppression is performed to suppress knocking in the combustion chamber. Equipped with control means
The ignition control means is configured to be able to execute the first ignition by the spark plug so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated before the middle stage of the compression stroke when the engine load is a high load equal to or higher than a predetermined load. And
Further provided with a heat generation rate estimating means for estimating the heat generation rate in the combustion chamber based on the pressure in the cylinder detected by the cylinder pressure detecting means.
The low-temperature oxidation reaction amount estimation means is the difference between the maximum heat generation rate and the minimum heat generation rate in the late compression stroke and the period before ignition among the heat generation rates estimated by the heat generation rate estimation means. An engine control device characterized in that it is configured to estimate the reaction amount of the low temperature oxidation reaction based on the above.
燃焼室が形成された気筒と、該燃焼室内に臨む点火プラグと、上記気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御方法であって、
上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出工程と、
クランク角度を検出するクランク角検出工程と、
圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化するように上記点火プラグによる第1点火を実行する第1点火工程と、
縮上死点の近傍で上記点火プラグによる第2点火を実行する第2点火工程と、
圧縮行程後期でかつ着火前の期間における上記気筒内の圧力に基づいて、上記第1点火により生じる、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定工程と、
上記低温酸化反応量推定工程で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときに、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制工程と、を含み、
上記第1点火工程は、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときにのみ実行される工程であり、
上記第2点火工程は、少なくともエンジン負荷が上記所定負荷以上の高負荷であるときに実行される工程であることを特徴とするエンジンの制御方法。
It has a cylinder in which a combustion chamber is formed, a spark plug facing the combustion chamber, and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating motion of a piston fitted in the cylinder, and contains gasoline-containing fuel and air. This is a control method for an engine that burns the air-fuel mixture in the combustion chamber.
The in-cylinder pressure detection process for detecting the pressure in the cylinder and
The crank angle detection process that detects the crank angle and
Before the middle of the compression stroke, the first ignition step of executing the first ignition by the spark plug so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated, and
The second ignition step of executing the second ignition by the spark plug in the vicinity of the shrinkage dead center, and
A low-temperature oxidation reaction amount estimation step for estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the combustion chamber generated by the first ignition based on the pressure in the cylinder in the late compression stroke and the period before ignition. ,
When the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction estimated in the low-temperature oxidation reaction amount estimation step is equal to or more than a preset specific reaction amount, knocking that executes knocking suppression control for suppressing knocking in the combustion chamber is performed. Including the suppression step,
The first ignition step is a step executed only when the engine load is a high load equal to or higher than a predetermined load.
The second ignition step is an engine control method, characterized in that the second ignition step is a step executed when at least the engine load is a high load equal to or higher than the predetermined load.
請求項10に記載のエンジンの制御方法において、
上記第1点火工程における上記第1点火の点火開始時期は、圧縮行程の期間を3等分したときの、最も進角側の期間内の時期であることを特徴とするエンジンの制御方法。
In the engine control method according to claim 10,
A method for controlling an engine, wherein the ignition start time of the first ignition in the first ignition step is a time within the period on the most advanced angle side when the period of the compression stroke is divided into three equal parts.
請求項10又は11に記載のエンジンの制御方法において、
上記第1点火工程は、上記エンジンの運転状態が、エンジン負荷が上記所定負荷以上の高負荷でありかつエンジン回転数が所定回転数以上の高回転であるときに実行される工程であることを特徴とするエンジンの制御方法。
In the engine control method according to claim 10 or 11.
The first ignition step is a step to be executed when the operating state of the engine is a high load of the predetermined load or more and the engine speed is a high speed of the predetermined speed or more. A characteristic engine control method.
請求項10〜12のいずれか1つに記載のエンジンの制御方法において、
上記ノッキング抑制制御は、上記燃焼室内で混合気の高温酸化反応が生じる期間の前半に、上記燃焼室内に冷却媒体を供給する制御であることを特徴とするエンジンの制御方法。
The engine control method according to any one of claims 10 to 12.
The knocking suppression control is an engine control method characterized in that the cooling medium is supplied to the combustion chamber during the first half of the period during which the high temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture occurs in the combustion chamber.
請求項13に記載のエンジンの制御方法において、
上記ノッキング抑制制御は、上記低温酸化反応の反応量が大きいほど、上記冷却媒体の供給量を多くする制御であることを特徴とするエンジンの制御方法。
In the engine control method according to claim 13,
The knocking suppression control is a control method for an engine, characterized in that the larger the reaction amount of the low temperature oxidation reaction, the larger the supply amount of the cooling medium.
燃焼室が形成された気筒と、該燃焼室内に臨む点火プラグと、上記気筒に嵌挿されたピストンの往復動により回転駆動されるクランクシャフトとを有し、ガソリンを含有する燃料と空気との混合気を上記燃焼室内で燃焼させるエンジンの制御方法であって、
上記気筒内の圧力を検出する筒内圧検出工程と、
クランク角度を検出するクランク角検出工程と、
圧縮行程中期以前において、上記気筒内の混合気が活性化するように上記点火プラグによる第1点火を実行する第1点火工程と、
上記気筒内の圧力に基づいて、圧縮行程後期でかつ着火前の期間における、上記燃焼室内での混合気の低温酸化反応の反応量を推定する低温酸化反応量推定工程と、
上記低温酸化反応量推定工程で推定された低温酸化反応の反応量が、予め設定された特定反応量以上であるときに、上記燃焼室内でのノッキングを抑制するためのノッキング抑制制御を実行するノッキング抑制工程とを含み、
上記第1点火工程は、エンジン負荷が所定負荷以上の高負荷であるときに実行される工程であり、
圧縮上死点の近傍で上記点火プラグによる第2点火を実行する第2点火工程をさらに含み、
上記ノッキング抑制制御は、上記燃焼室内の混合気の着火を遅くすべく、上記第2点火工程における上記第2点火の点火開始時期を、上記低温酸化反応の反応量が上記特定反応量未満のときの点火開始時期よりも遅角させる制御であることを特徴とするエンジンの制御方法。
It has a cylinder in which a combustion chamber is formed, a spark plug facing the combustion chamber, and a crankshaft that is rotationally driven by the reciprocating motion of a piston fitted in the cylinder, and contains gasoline-containing fuel and air. This is a control method for an engine that burns the air-fuel mixture in the combustion chamber.
The in-cylinder pressure detection process for detecting the pressure in the cylinder and
The crank angle detection process that detects the crank angle and
Before the middle of the compression stroke, the first ignition step of executing the first ignition by the spark plug so that the air-fuel mixture in the cylinder is activated, and
A low-temperature oxidation reaction amount estimation step for estimating the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction of the air-fuel mixture in the combustion chamber in the latter period of the compression stroke and before ignition based on the pressure in the cylinder.
When the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction estimated in the low-temperature oxidation reaction amount estimation step is equal to or more than a preset specific reaction amount, knocking that executes knocking suppression control for suppressing knocking in the combustion chamber is performed. Including the suppression step
The first ignition step is a step executed when the engine load is a high load equal to or higher than a predetermined load.
A second ignition step of executing the second ignition by the spark plug in the vicinity of the compression top dead center is further included.
In the knocking suppression control, in order to delay the ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber, the ignition start timing of the second ignition in the second ignition step is set when the reaction amount of the low temperature oxidation reaction is less than the specific reaction amount. A control method for an engine, which is characterized in that the angle is delayed from the ignition start time of the engine.
請求項15に記載のエンジンの制御方法において、
上記ノッキング抑制制御は、上記低温酸化反応の反応量が大きいほど、上記第2点火工程における上記第2点火の点火開始時期を大きく遅角させる制御であることを特徴とするエンジンの制御方法。
In the engine control method according to claim 15,
The knocking suppression control is a control method for an engine, characterized in that the larger the reaction amount of the low-temperature oxidation reaction is, the greater the retardation of the ignition start timing of the second ignition in the second ignition step.
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