JP7001072B2 - Control device for compression ignition engine with supercharger - Google Patents

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    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections

Description

本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体に導入される吸気が流通する吸気通路と、当該吸気通路に配設されて吸気を過給する過給機と、前記過給機よりも下流の前記吸気通路に配設されて当該過給機を通過した後の吸気を冷却するインタークーラとを備えた過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置に関する。 The present invention includes an engine main body in which a cylinder is formed, an intake passage through which intake air introduced into the engine main body flows, a supercharger arranged in the intake passage to supercharge the intake air, and the supercharger. The present invention relates to a control device for a compression ignition type engine with a supercharger, which is arranged in the intake passage downstream of the turbocharger and includes an intercooler for cooling the intake air after passing through the supercharger.

車両等に設けられるエンジンでは、高い出力を得ること等を目的として吸気通路に過給機を配設して吸気を過給することが行われている。例えば、特許文献1には、エンジン本体により回転駆動されて吸気を過給する機械式過給機が設けられたエンジンが開示されている。 In an engine installed in a vehicle or the like, a supercharger is arranged in an intake passage for the purpose of obtaining a high output or the like to supercharge the intake air. For example, Patent Document 1 discloses an engine provided with a mechanical supercharger that is rotationally driven by an engine body to supercharge intake air.

また、車両等に設けられるエンジンにおいて、燃費性能を高めるために混合気の少なくとも一部を自着火させることが検討されている。ここで、このような燃焼形態では、混合気を自着火可能な温度にまで高める必要がある。そのため、気筒内の温度が低くなりやすい運転領域において適切に混合気を自着火させるためには、気筒に導入される吸気の温度を高くすることが望まれる。しかしながら、単に気筒に導入される吸気の温度を高くしてしまうと、気筒内の温度が高くなりやすい運転領域において気筒内の温度が過度に高くなってしまいノッキング等の異常燃焼が生じるおそれがある。 Further, in an engine installed in a vehicle or the like, it is considered to self-ignite at least a part of the air-fuel mixture in order to improve fuel efficiency. Here, in such a combustion mode, it is necessary to raise the air-fuel mixture to a temperature at which self-ignition is possible. Therefore, in order to properly self-ignite the air-fuel mixture in the operating region where the temperature inside the cylinder tends to be low, it is desirable to raise the temperature of the intake air introduced into the cylinder. However, if the temperature of the intake air introduced into the cylinder is simply increased, the temperature inside the cylinder becomes excessively high in the operating region where the temperature inside the cylinder tends to be high, and abnormal combustion such as knocking may occur. ..

これに対して、特許文献2には、エンジン回転速度およびエンジン負荷が低い低速低負荷領域において混合気を自着火させるようにしたエンジンであって、この低速低負荷領域のうちエンジン負荷が低く気筒内の温度が低くなりやすい領域では、内部EGRガス(気筒内に残留する排気ガス)の量を多くして燃焼室内の温度を高めるようにし、低速低負荷領域のうちエンジン負荷が高く気筒内の温度が高くなりやすい領域では、吸気弁を早期に開弁させて内部EGRガスの一部を吸気通路に導出し、これを新気によって冷却させた後に気筒に再流入させるようにしたものが開示されている。 On the other hand, Patent Document 2 describes an engine in which the air-fuel mixture is self-ignited in a low-speed low-load region where the engine rotation speed and the engine load are low, and the engine load is low in the low-speed low-load region. In the region where the internal temperature tends to be low, the amount of internal EGR gas (exhaust gas remaining in the cylinder) is increased to raise the temperature in the combustion chamber, and the engine load is high in the low-speed low-load region in the cylinder. In the region where the temperature tends to be high, the intake valve is opened early to lead a part of the internal EGR gas to the intake passage, which is cooled by fresh air and then re-inflowed into the cylinder. Has been done.

特許第3564989号公報Japanese Patent No. 3564989 特開2009-197740号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-197740

前記の特許文献2のエンジンによれば、一部の運転領域において混合気の自着火燃焼が実現されることで燃費性能を高めることができる。また、このエンジンでは、前記のように、気筒内の温度が高くなりやすい領域において、内部EGRガスを吸気通路で冷却した後気筒に再流入させるようにしており、前記領域において気筒内の温度上昇をある程度抑制することができると考えられる。しかしながら、内部EGRガスの温度は新気に比べて十分に高く、前記の構成によって得られる気筒内の温度上昇抑制効果は限定的である。従って、エンジン負荷が特に高いとき等において、気筒内の温度が過度に高くなるのを十分に防止することができず、ノッキング等の異常燃焼の発生を確実に回避できないおそれがある。 According to the engine of Patent Document 2 described above, fuel efficiency can be improved by realizing self-ignition combustion of the air-fuel mixture in a part of the operating region. Further, in this engine, as described above, in the region where the temperature inside the cylinder tends to be high, the internal EGR gas is cooled in the intake passage and then re-flowed into the cylinder, and the temperature inside the cylinder rises in the region. Is considered to be able to be suppressed to some extent. However, the temperature of the internal EGR gas is sufficiently higher than that of the fresh air, and the effect of suppressing the temperature rise in the cylinder obtained by the above configuration is limited. Therefore, when the engine load is particularly high, it is not possible to sufficiently prevent the temperature inside the cylinder from becoming excessively high, and there is a possibility that abnormal combustion such as knocking cannot be reliably avoided.

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、燃費性能を高めつつ異常燃焼の発生を抑制できる過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for a compression ignition engine with a supercharger capable of suppressing the occurrence of abnormal combustion while improving fuel efficiency.

前記課題を解決するために、本発明は、気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体に導入される吸気が流通する吸気通路と、当該吸気通路に配設されて吸気を過給する過給機と、前記過給機よりも下流の前記吸気通路に配設されて当該過給機を通過した後の吸気を冷却するインタークーラとを備えた過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置であって、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記過給機の駆動と停止とを切替可能な過給機駆動手段と、前記燃料噴射手段および前記過給機駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記吸気通路は、前記過給機と前記インタークーラとが配設された過給通路と、これら過給機とインタークーラとをバイパスするバイパス通路とを有し、前記制御手段は、エンジン回転速度が所定の基準速度未満で且つエンジン負荷が所定の基準負荷未満の低速低負荷領域でエンジンが運転されているときは、気筒内の混合気の少なくとも一部が自着火により燃焼するように、前記過給機駆動手段に前記過給機の駆動を停止させるとともに、気筒内の燃料重量に対する気筒内の全ガス重量の割合であるガス燃料比が24以上になるように前記燃料噴射手段を制御し、前記基準速度よりもエンジン回転速度が高い側に設定された高速領域でエンジンが運転されているときは、気筒内の混合気の少なくとも一部が自着火により燃焼するように、前記過給機駆動手段に前記過給機を駆動させるとともに、気筒内の前記ガス燃料比が20以下となり且つ気筒内の空燃比が14.5以上15以下となるように前記燃料噴射手段を制御し、前記高速領域のうちの低負荷側の一部である高速低負荷領域でエンジンが運転されているときは、1燃焼サイクル中に気筒に供給される燃料の全量が吸気行程の前半に噴射されるように前記燃料噴射手段を制御し、前記高速領域に含まれかつ前記高速低負荷領域よりも負荷の高い高速高負荷領域でエンジンが運転されているときは、吸気行程の後半に前記燃料噴射手段に燃料噴射を開始させる、ことを特徴とする(請求項1)。 In order to solve the above problems, the present invention presents an engine main body in which a cylinder is formed, an intake passage through which intake air introduced into the engine main body flows, and a supercharger that is arranged in the intake passage to supercharge the intake air. A control device for a compression ignition engine with a supercharger, which is provided with a supercharger and an intercooler disposed in the intake passage downstream of the supercharger to cool the intake air after passing through the supercharger. The fuel injection means for injecting fuel into the cylinder, the supercharger drive means capable of switching between driving and stopping of the supercharger, and the fuel injection means and the supercharger drive means are controlled. The intake passage includes a control means, the supercharge passage in which the supercharger and the intercooler are arranged, and a bypass passage that bypasses the supercharger and the intercooler, and the control thereof. The means is that when the engine is operated in a low speed low load region where the engine rotation speed is less than the predetermined reference speed and the engine load is less than the predetermined reference load, at least a part of the air-fuel mixture in the cylinder is self-ignited. The turbocharger drive means is stopped to drive the turbocharger so as to burn, and the gas fuel ratio, which is the ratio of the total gas weight in the cylinder to the fuel weight in the cylinder, is 24 or more. When the fuel injection means is controlled and the engine is operated in a high speed region set to a side where the engine rotation speed is higher than the reference speed , at least a part of the air-fuel mixture in the cylinder is burned by self-ignition. In addition , the supercharger driving means drives the supercharger, and the fuel injection means so that the gas fuel ratio in the cylinder is 20 or less and the air fuel ratio in the cylinder is 14.5 or more and 15 or less. When the engine is operated in the high-speed low-load region, which is a part of the low-load side of the high-speed region, the total amount of fuel supplied to the cylinder during one combustion cycle is the first half of the intake stroke. When the fuel injection means is controlled so as to be injected into the high speed region and the engine is operated in the high speed high load region which is included in the high speed region and has a higher load than the high speed low load region, it is in the latter half of the intake stroke. It is characterized in that the fuel injection means is started to inject fuel (claim 1).

本発明によれば、低速低負荷域において燃費性能を効果的に高めつつノッキング等の異常燃焼が生じるのを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of abnormal combustion such as knocking while effectively improving fuel efficiency in a low speed and low load range.

具体的には、本発明では、低速低負荷域において、気筒内の混合気の少なくとも一部が自着火により燃焼する圧縮着火燃焼が実行されるとともに前記ガス燃料比が24以上とされて気筒内の全ガス量に対する燃料の割合が小さくされている。そのため、燃費性能を効果的に高めることができる。ここで、低速低負荷領域ではエンジン負荷が低いことで気筒内の温度が低く抑えられる。そのため、このような低速低負荷領域においてガス燃料比を大きくすると燃焼安定性が悪化するおそれがある。これに対して、本発明では、低速低負荷領域において過給機の駆動が停止されていることで、ほぼ全ての吸気を過給機が配設された過給通路ではなくバイパス通路に導入して、過給通路に配設されたインタークーラで冷却されることなく高温のまま気筒に導入することができる。従って、気筒内の混合気の温度を高くして燃焼安定性を高めることができ、前記のようにガス燃料比を大きくしつつ適切な圧縮着火燃焼を実現することができ、より確実に燃費性能を高めることができる。 Specifically, in the present invention, in a low-speed low load region, compression ignition combustion is executed in which at least a part of the air-fuel mixture in the cylinder is burned by self-ignition, and the gas fuel ratio is set to 24 or more in the cylinder. The ratio of fuel to the total amount of gas is reduced. Therefore, the fuel efficiency can be effectively improved. Here, in the low speed low load region, the temperature inside the cylinder can be kept low because the engine load is low. Therefore, if the gas fuel ratio is increased in such a low speed and low load region, the combustion stability may deteriorate. On the other hand, in the present invention, since the drive of the supercharger is stopped in the low speed low load region, almost all the intake air is introduced into the bypass passage instead of the supercharge passage in which the supercharger is arranged. Therefore, it can be introduced into the cylinder at a high temperature without being cooled by the intercooler provided in the supercharging passage. Therefore, it is possible to raise the temperature of the air-fuel mixture in the cylinder to improve the combustion stability, and as described above, it is possible to realize appropriate compression ignition combustion while increasing the gas fuel ratio, and the fuel efficiency performance is more reliable. Can be enhanced.

一方で、高速領域においては、過給機を駆動させて、ほぼ全ての吸気が過給機およびインタークーラを通過して過給され且つ冷却されて気筒に導入されるようになっている。そのため、気筒内の温度が高くなりやすい高速高負荷域(高速領域のうちエンジン負荷が高い領域)において、気筒内に導入される吸気の量を適切に確保できるとともに、気筒内の温度が過度に高くなるのを回避して異常燃焼の発生を抑制することができる。しかも、本発明では、高速領域のうちエンジン負荷の低い高速低負荷領域でもほぼ全ての吸気がインタークーラによって冷却されることになる。そのため、車両の加速等に伴って高速領域においてエンジン負荷が低い状態から高い状態に移行した直後においても、気筒内に低温の吸気を導入することができ、異常燃焼の発生をより確実に抑制することができる。 On the other hand, in the high-speed region, the supercharger is driven so that almost all the intake air passes through the supercharger and the intercooler, is supercharged and cooled, and is introduced into the cylinder. Therefore, in the high-speed high load region (the region where the engine load is high in the high-speed region) where the temperature inside the cylinder tends to be high, the amount of intake air introduced into the cylinder can be appropriately secured, and the temperature inside the cylinder becomes excessive. It is possible to prevent the temperature from becoming high and suppress the occurrence of abnormal combustion. Moreover, in the present invention, almost all the intake air is cooled by the intercooler even in the high-speed low-load region where the engine load is low in the high-speed region. Therefore, it is possible to introduce low-temperature intake air into the cylinder even immediately after the engine load shifts from a low state to a high state in the high-speed region due to vehicle acceleration, etc., and the occurrence of abnormal combustion is suppressed more reliably. be able to.

ここで、前記のように、高速低負荷領域においても吸気の温度を低く抑えるようにすれば異常燃焼の発生を確実に抑制することができるが、エンジン負荷の低いときに吸気の温度を低くすると燃焼安定性が悪化するおそれがある。これに対して、本発明では、高速領域においてガス燃料比を20以下にし且つ空燃比を14.5以上15以下にして、気筒内の全ガス重量および空気重量に対して燃料重量の割合を比較的大きくしている。そのため、高速低負荷領域において燃焼安定性が悪化するのを防止することができ、燃焼安定性を確保しつつ異常燃焼の発生を抑制することができる。 Here, as described above, if the intake air temperature is kept low even in the high-speed low load region, the occurrence of abnormal combustion can be surely suppressed, but if the intake air temperature is lowered when the engine load is low, Combustion stability may deteriorate. On the other hand, in the present invention, the gas fuel ratio is set to 20 or less and the air-fuel ratio is set to 14.5 or more and 15 or less in the high-speed region, and the ratio of the fuel weight to the total gas weight and the air weight in the cylinder is compared. I'm making it bigger. Therefore, it is possible to prevent the combustion stability from deteriorating in the high-speed and low-load region, and it is possible to suppress the occurrence of abnormal combustion while ensuring the combustion stability.

前記構成において、好ましくは、前記バイパス通路を開閉可能な開閉弁を備え、前記制御手段は、前記低速低負荷領域でエンジンが運転されているときは、前記バイパス通路が全開となるように前記開閉弁を制御し、前記高速領域でエンジンが運転されているときは、エンジン負荷が高い方が前記開閉弁の開度が小さくなるように当該開閉弁を制御する(請求項2)。 In the above configuration, preferably, the on-off valve capable of opening and closing the bypass passage is provided, and the control means opens and closes the bypass passage so as to be fully opened when the engine is operated in the low-speed low load region. The valve is controlled, and when the engine is operated in the high-speed region, the on-off valve is controlled so that the opening degree of the on-off valve becomes smaller when the engine load is higher (claim 2).

この構成によれば、低速低負荷領域において、ほぼ全ての吸気をより確実にバイパス通路に導入することができ、気筒に導入される吸気の温度を確実に高くして燃焼安定性を高めることができる。また、高速領域において、エンジン負荷に応じた量の吸気を気筒に導入することができる。すなわち、高速領域内でエンジン負荷が低いときには過給通路を通過した後の吸気の多くをバイパス通路に戻して気筒に導入される吸気の量を少なく抑えることができ、エンジン負荷が高いときには過給通路を通過した後の吸気の多くを気筒に導入することができる。 According to this configuration, almost all intake air can be more reliably introduced into the bypass passage in the low speed and low load region, and the temperature of the intake air introduced into the cylinder can be surely raised to improve combustion stability. can. Further, in the high speed region, an amount of intake air corresponding to the engine load can be introduced into the cylinder. That is, when the engine load is low in the high-speed region, most of the intake air after passing through the supercharging passage can be returned to the bypass passage to reduce the amount of intake air introduced into the cylinder, and when the engine load is high, supercharging can be performed. Much of the intake air after passing through the aisle can be introduced into the cylinder.

前記構成において、好ましくは、前記過給機駆動手段は、前記過給機とエンジン本体の連結状態を、エンジン本体によって前記過給機が回転駆動されるように両者が連結された締結状態と、前記過給機の駆動が停止されるように前記連結が解除された解放状態とに切り替え可能なクラッチを備え、前記制御手段は、前記高速領域でエンジンが運転されているときは、前記過給機とエンジン本体との連結状態が前記締結状態となるように前記クラッチを制御する(請求項3)。 In the above configuration, preferably, the supercharger driving means has a connected state of the supercharger and the engine main body, and a fastened state in which the supercharger is connected so that the supercharger is rotationally driven by the engine main body. The control means includes the clutch that can be switched to the released state in which the connection is released so that the drive of the turbocharger is stopped, and the control means is the supercharger when the engine is operated in the high speed region. The clutch is controlled so that the connected state between the machine and the engine body is the engaged state (claim 3).

この構成によれば、過給機とエンジン本体との連結状態をクラッチにより切り替えることで、過給機の駆動および停止を容易に切り替えることができる。しかも、エンジン本体の運転領域が高速領域に移行すると、エンジン負荷にかかわらず過給機とエンジン本体との連結状態が維持されるようになっている。そのため、高速領域内でエンジン負荷が高い場合にのみ前記連結状態を締結状態に切り替える構成に比べて、高速で回転しているエンジン本体と過給機との連結状態が開放状態と締結状態とに切り替えられる機会を少なく抑えることができる。従って、クラッチの信頼性を高めることができる。 According to this configuration, the drive and stop of the supercharger can be easily switched by switching the connection state between the supercharger and the engine body by the clutch. Moreover, when the operating area of the engine body shifts to the high-speed area, the connection state between the turbocharger and the engine body is maintained regardless of the engine load. Therefore, compared to the configuration in which the connected state is switched to the engaged state only when the engine load is high in the high-speed region, the connected state between the engine body rotating at high speed and the turbocharger is changed to the open state and the engaged state. The chances of switching can be reduced. Therefore, the reliability of the clutch can be improved.

前記構成において、前記インタークーラを通過する吸気を冷却するための冷媒を当該インタークーラに供給するとともに当該冷媒の前記インタークーラへの供給量を変更可能な冷媒供給手段をさらに備え、前記制御手段は、前記高速領域でエンジンが運転されているときの方が前記低速低負荷領域でエンジンが運転されているときよりも前記インタークーラへの前記冷媒の供給量が多くなるように、前記冷媒供給手段を制御する、のが好ましい(請求項4)。 In the above configuration, the control means further includes a refrigerant supply means capable of supplying the intercooler with a refrigerant for cooling the intake air passing through the intercooler and changing the supply amount of the refrigerant to the intercooler. The refrigerant supply means so that the amount of the refrigerant supplied to the intercooler is larger when the engine is operated in the high speed region than when the engine is operated in the low speed low load region. It is preferable to control the above (claim 4).

この構成によれば、低速低負荷領域において、過給通路およびインタークーラを通過した一部の吸気の降温量を少なく抑えて燃焼安定性を確保することができるとともに、高速領域において気筒に導入される吸気の温度を確実に低下させることができる。 According to this configuration, in the low-speed low-load region, the amount of temperature decrease of a part of the intake air that has passed through the supercharging passage and the intercooler can be suppressed to a small level to ensure combustion stability, and it is introduced into the cylinder in the high-speed region. The temperature of the intake air can be surely lowered.

前記構成において、前記制御手段は、前記低速低負荷領域よりもエンジン負荷が高い低速高負荷領域でエンジンが運転されているときは、前記燃料噴射手段によって圧縮行程の後半に気筒内に燃料を噴射する圧縮行程後半噴射を実行し、前記高速高負荷領域でエンジンが運転されているときは、前記圧縮行程後半噴射の実行を停止して、1燃焼サイクル中に気筒に供給される燃料の全量が圧縮行程の後半よりも前に気筒内に噴射されるように前記燃料噴射手段を制御する、のが好ましい(請求項)。 In the configuration, when the engine is operated in a low-speed high-load region where the engine load is higher than the low-speed low-load region, the control means supplies fuel into the cylinder in the latter half of the compression stroke by the fuel injection means. When the second half injection of the compression stroke to be injected is executed and the engine is operating in the high speed and high load region, the execution of the second half injection of the compression stroke is stopped and the total amount of fuel supplied to the cylinder during one combustion cycle. It is preferable to control the fuel injection means so that the fuel is injected into the cylinder before the latter half of the compression stroke (claim 5 ).

圧縮行程後半噴射を実行して圧縮行程の後半に気筒内に燃料を噴射すれば、この燃料の気化潜熱によって圧縮されて高温となった混合気の温度を効果的に低下させることができる。従って、この構成によれば、圧縮行程後半噴射の実行によって低速高負荷領域においても混合気の温度が過度に高くなるのを防止して異常燃焼の発生を抑制することができる。ただし、エンジン回転速度が高い場合は1クランク角あたりの時間が短いため、圧縮行程後半噴射に係る燃料が十分に気化せずに混合気が燃焼してしまい排気性能が悪化するおそれがある。これに対して、この構成では高速高負荷領域において圧縮行程後半噴射の実行を停止して、前記のように吸気の温度を低下させるようにしており、排気性能の悪化を回避しつつ異常燃焼を抑制できる。 If the fuel is injected into the cylinder in the latter half of the compression stroke by executing the injection in the latter half of the compression stroke, the temperature of the air-fuel mixture compressed by the latent heat of vaporization of the fuel and becoming high can be effectively lowered. Therefore, according to this configuration, it is possible to prevent the temperature of the air-fuel mixture from becoming excessively high even in the low-speed and high-load region due to the execution of the injection in the latter half of the compression stroke, and to suppress the occurrence of abnormal combustion. However, when the engine rotation speed is high, the time per crank angle is short, so that the fuel related to the injection in the latter half of the compression stroke is not sufficiently vaporized and the air-fuel mixture burns, which may deteriorate the exhaust performance. On the other hand, in this configuration, the execution of the injection in the latter half of the compression stroke is stopped in the high-speed and high-load region to lower the intake air temperature as described above, and abnormal combustion occurs while avoiding deterioration of exhaust performance. Can be suppressed.

以上説明したように、本発明の過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置によれば、排気の空燃比をより適切に制御して排気性能および燃費性能を高めることができる。 As described above, according to the control device of the compression ignition type engine with a supercharger of the present invention, it is possible to more appropriately control the air-fuel ratio of the exhaust gas to improve the exhaust gas performance and the fuel efficiency performance.

本発明の一実施形態にかかるエンジンの全体構成を概略的に示すシステム図である。It is a system diagram which shows schematic the whole structure of the engine which concerns on one Embodiment of this invention. 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. エンジンの運転領域を燃焼形態の相違により区分けしたマップ図である。It is a map diagram which divided the operating area of an engine by the difference of the combustion form. SPCCI燃焼(部分圧縮着火燃焼)時の熱発生率の波形を示すグラフである。It is a graph which shows the waveform of the heat generation rate at the time of SPCCI combustion (partial compression ignition combustion). 各領域の燃料噴射のパターンを示した図である。It is a figure which showed the fuel injection pattern of each region. 図1の一部を拡大して示した図である。It is a figure which showed the part of FIG. 1 enlarged. エンジンの暖機状態に対する制御の違いを説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the difference of control with respect to the warm-up state of an engine.

(1)エンジンの全体構成
図1は、本発明の制御装置が適用されたエンジンの好ましい実施形態を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載された4サイクルのガソリン直噴エンジンであり、エンジン本体1と、エンジン本体1に導入される吸気が流通する吸気通路30と、エンジン本体1から排出される排気が流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気の一部を吸気通路30に還流するEGR装置50を備えている。
(1) Overall Configuration of Engine FIG. 1 is a diagram showing a preferred embodiment of an engine to which the control device of the present invention is applied. The engine shown in this figure is a 4-cycle gasoline direct injection engine mounted on a vehicle as a power source for traveling, and includes an engine body 1, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine body 1 flows, and an intake passage 30. It includes an exhaust passage 40 through which the exhaust gas discharged from the engine body 1 flows, and an EGR device 50 that returns a part of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 to the intake passage 30.

エンジン本体1は、気筒2が内部に形成されたシリンダブロック3と、気筒2を上から閉塞するようにシリンダブロック3の上面に取り付けられたシリンダヘッド4と、気筒2にそれぞれ往復摺動可能に挿入されたピストン5とを有している。エンジン本体1は、典型的には複数の気筒(例えば、図1の紙面と直交する方向に並ぶ4つの気筒)を有する多気筒型のものであるが、ここでは簡略化のため、1つの気筒2のみに着目して説明を進める。 The engine body 1 can slide back and forth between the cylinder block 3 in which the cylinder 2 is formed, the cylinder head 4 attached to the upper surface of the cylinder block 3 so as to block the cylinder 2 from above, and the cylinder 2. It has an inserted piston 5. The engine body 1 is typically a multi-cylinder type having a plurality of cylinders (for example, four cylinders arranged in a direction orthogonal to the paper surface of FIG. 1), but here, for simplification, one cylinder. The explanation will proceed focusing only on 2.

ピストン5の上方には燃焼室6が画成されており、燃焼室6には、ガソリンを主成分とする燃料が、後述するインジェクタ15からの噴射によって供給される。供給された燃料は燃焼室6で空気と混合して燃焼し、この燃焼による膨張力によってピストン5が押し下げられるとともに上下方向に往復運動する。本実施形態では、燃焼室6に噴射される燃料には、主成分としてガソリンを含有したものが用いられる。この燃料には、ガソリンに加えてバイオエタノール等の副成分が含まれてもよい。 A combustion chamber 6 is defined above the piston 5, and fuel containing gasoline as a main component is supplied to the combustion chamber 6 by injection from an injector 15, which will be described later. The supplied fuel mixes with air in the combustion chamber 6 and burns, and the expansion force of this combustion pushes down the piston 5 and reciprocates in the vertical direction. In the present embodiment, the fuel injected into the combustion chamber 6 contains gasoline as a main component. This fuel may contain auxiliary components such as bioethanol in addition to gasoline.

ピストン5の下方には、エンジン本体1の出力軸であるクランク軸7が設けられている。クランク軸7は、ピストン5とコネクティングロッド8を介して連結され、ピストン5の往復運動(上下運動)に応じて中心軸回りに回転駆動される。 Below the piston 5, a crank shaft 7, which is an output shaft of the engine body 1, is provided. The crank shaft 7 is connected to the piston 5 via a connecting rod 8 and is rotationally driven around the central axis in response to the reciprocating motion (vertical motion) of the piston 5.

気筒2の幾何学的圧縮比、つまりピストン5が上死点にあるときの燃焼室6の容積とピストン5が下死点にあるときの燃焼室の容積との比は、後述するSPCCI燃焼(部分圧縮着火燃焼)に好適な値として、13以上30以下に設定される。より詳しくは、気筒2の幾何学的圧縮比は、オクタン価が91程度のガソリン燃料を使用するレギュラー仕様の場合に14以上17以下に設定し、オクタン価が96程度のガソリン燃料を使用するハイオク仕様の場合に15以上18以下に設定するのが好ましい。 The geometric compression ratio of the cylinder 2, that is, the ratio between the volume of the combustion chamber 6 when the piston 5 is at the top dead center and the volume of the combustion chamber when the piston 5 is at the bottom dead center is the SPCCI combustion (SPCCI combustion) described later. A value suitable for partial compression ignition combustion) is set to 13 or more and 30 or less. More specifically, the geometric compression ratio of the cylinder 2 is set to 14 or more and 17 or less in the case of the regular specification using gasoline fuel having an octane number of about 91, and the high-octane specification using gasoline fuel having an octane number of about 96. In some cases, it is preferably set to 15 or more and 18 or less.

シリンダブロック3には、クランク軸7の回転角度(クランク角)およびクランク軸7の回転速度(エンジン回転速度)を検出するクランク角センサSN1が設けられている。 The cylinder block 3 is provided with a crank angle sensor SN1 that detects the rotation angle (crank angle) of the crank shaft 7 and the rotation speed (engine rotation speed) of the crank shaft 7.

シリンダヘッド4には、燃焼室6に開口する吸気ポート9および排気ポート10と、吸気ポート9を開閉する吸気弁11と、排気ポート10を開閉する排気弁12とが設けられている。なお、本実施形態のエンジンのバルブ形式は、吸気2バルブ×排気2バルブの4バルブ形式であり、吸気ポート9、排気ポート10、吸気弁11および排気弁12は、1つの気筒2についてそれぞれ2つずつ設けられている。図示は省略するが、本実施形態では、1つの気筒2に接続された2つの吸気ポート9のうちの一方に、開閉可能なスワール弁(不図示)が設けられており、気筒2内のスワール流(気筒軸線の回りを旋回する旋回流)の強さが変更されるようになっている。 The cylinder head 4 is provided with an intake port 9 and an exhaust port 10 that open to the combustion chamber 6, an intake valve 11 that opens and closes the intake port 9, and an exhaust valve 12 that opens and closes the exhaust port 10. The valve type of the engine of the present embodiment is a 4-valve type of 2 intake valves x 2 exhaust valves, and the intake port 9, the exhaust port 10, the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are 2 for each cylinder 2. It is provided one by one. Although not shown, in the present embodiment, a swirl valve (not shown) that can be opened and closed is provided on one of the two intake ports 9 connected to one cylinder 2, and the swirl in the cylinder 2 is provided. The strength of the flow (the swirling flow that swirls around the cylinder axis) is changed.

吸気弁11および排気弁12は、シリンダヘッド4に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構13、14により、クランク軸7の回転に連動して開閉駆動される。 The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are driven to open and close in conjunction with the rotation of the crank shaft 7 by valve mechanisms 13 and 14 including a pair of camshafts and the like arranged on the cylinder head 4.

吸気弁11用の動弁機構13には、吸気弁11の少なくとも開時期を変更可能な吸気VVT13aが内蔵されている。同様に、排気弁12用の動弁機構14には、排気弁12の少なくとも閉時期を変更可能な排気VVT14aが内蔵されている。これら吸気VVT13aおよび排気VVT14aの制御により、吸気弁11および排気弁12の双方が排気上死点を跨いで開弁するバルブオーバーラップ期間は変更される。そして、このバルブオーバーラップ期間の変更により、燃焼室6に残留する既燃ガス(内部EGRガス)の量が変更されるようになっている。なお、吸気VVT13a(排気VVT14a)は、吸気弁11(排気弁12)の開時期(閉時期)を固定したまま閉時期(開時期)のみを変更するタイプの可変機構であってもよいし、吸気弁11(排気弁12)の開時期および閉時期を同時に変更する位相式の可変機構であってもよい。 The valve operating mechanism 13 for the intake valve 11 has a built-in intake VVT 13a capable of changing at least the opening time of the intake valve 11. Similarly, the valve operating mechanism 14 for the exhaust valve 12 has a built-in exhaust VVT 14a capable of changing at least the closing time of the exhaust valve 12. By controlling the intake VVT 13a and the exhaust VVT 14a, the valve overlap period in which both the intake valve 11 and the exhaust valve 12 open across the exhaust top dead center is changed. By changing the valve overlap period, the amount of burnt gas (internal EGR gas) remaining in the combustion chamber 6 is changed. The intake VVT 13a (exhaust VVT 14a) may be a variable mechanism of a type that changes only the closing time (opening time) while fixing the opening time (closing time) of the intake valve 11 (exhaust valve 12). It may be a phase-type variable mechanism that simultaneously changes the opening time and closing time of the intake valve 11 (exhaust valve 12).

シリンダヘッド4には、燃焼室6に燃料(主にガソリン)を噴射するインジェクタ15と、インジェクタ15から燃焼室6に噴射された燃料と燃焼室6に導入された空気との混合気に点火する点火プラグ16とが設けられている。シリンダヘッド4には、さらに、燃焼室6の圧力である筒内圧を検出する筒内圧センサSN2が設けられている。このインジェクタ15は、請求項の「燃料噴射手段」および「空燃比変更手段」に相当する。 The cylinder head 4 ignites an injector 15 that injects fuel (mainly gasoline) into the combustion chamber 6 and a mixture of fuel injected from the injector 15 into the combustion chamber 6 and air introduced into the combustion chamber 6. An ignition plug 16 is provided. The cylinder head 4 is further provided with an in-cylinder pressure sensor SN2 that detects the in-cylinder pressure, which is the pressure of the combustion chamber 6. The injector 15 corresponds to the "fuel injection means" and the "air-fuel ratio changing means" of the claims.

インジェクタ15は、その先端部に複数の噴孔を有した多噴孔型のインジェクタであり、当該複数の噴孔から放射状に燃料を噴射することが可能である。インジェクタ15は、その先端部がピストン5の冠面の中心部と対向するように設けられている。なお、図示は省略するが、本実施形態では、ピストン5の冠面に、その中央部を含む比較的広い領域をシリンダヘッド4とは反対側(下方)に凹陥させたキャビティが形成されている。 The injector 15 is a multi-injection type injector having a plurality of injection holes at its tip, and can inject fuel radially from the plurality of injection holes. The injector 15 is provided so that its tip end faces the central portion of the crown surface of the piston 5. Although not shown, in the present embodiment, a cavity is formed in the crown surface of the piston 5 in which a relatively wide area including the central portion thereof is recessed on the opposite side (lower side) of the cylinder head 4. ..

点火プラグ16は、インジェクタ15に対し吸気側に幾分ずれた位置に配置されている。 The spark plug 16 is arranged at a position slightly offset from the injector 15 on the intake side.

吸気通路30は、吸気ポート9と連通するようにシリンダヘッド4の一側面に接続されている。吸気通路30の上流端から取り込まれた空気(新気)は、吸気通路30および吸気ポート9を通じて燃焼室6に導入される。 The intake passage 30 is connected to one side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the intake port 9. The air (fresh air) taken in from the upstream end of the intake passage 30 is introduced into the combustion chamber 6 through the intake passage 30 and the intake port 9.

本実施形態では、吸気通路30の上流側部分が2つの通路(低温用通路131と高温用通路132)に分かれており、各通路の上流端からそれぞれ空気を取り込むことができるようになっている。具体的には、低温用通路131は、その上流端が車両の外方を向くように配設されており、低温用通路131には車両外部の比較的低温の空気が取り込まれる。高温用通路132は、その上流端の開口部が、車両に設けられたラジエータ72の後方に位置するように配設されており、高温用通路132にはラジエータ72の後方の比較的高温の空気が取り込まれる。詳細には、ラジエータ72は、エンジン本体1を冷却するためのエンジン冷却水を車両の走行風によって冷却する装置であり、車両の前方に走行風を受けるように設けられている。従って、ラジエータ72の後方には冷却液から放熱されたエネルギーを受けて昇温された空気が存在し、ラジエータ72の後方に開口する高温用通路132にはこの昇温された比較的高温の空気が導入されることになる。 In the present embodiment, the upstream portion of the intake passage 30 is divided into two passages (low temperature passage 131 and high temperature passage 132), and air can be taken in from the upstream end of each passage. .. Specifically, the low temperature passage 131 is arranged so that its upstream end faces the outside of the vehicle, and the low temperature passage 131 takes in relatively low temperature air outside the vehicle. The high temperature passage 132 is arranged so that the opening at the upstream end thereof is located behind the radiator 72 provided in the vehicle, and the high temperature passage 132 has relatively high temperature air behind the radiator 72. Is taken in. Specifically, the radiator 72 is a device for cooling the engine cooling water for cooling the engine body 1 by the traveling wind of the vehicle, and is provided in front of the vehicle so as to receive the traveling wind. Therefore, behind the radiator 72, there is air that has been heated by receiving the energy radiated from the coolant, and in the high temperature passage 132 that opens behind the radiator 72, the heated relatively high temperature air. Will be introduced.

高温用通路132には、これを開閉する高温用開閉弁134が設けられている。また、低温用通路131にも、これを開閉する低温用開閉弁133が設けられている。 The high temperature passage 132 is provided with a high temperature on-off valve 134 for opening and closing the high temperature passage 132. Further, the low temperature passage 131 is also provided with a low temperature on-off valve 133 for opening and closing the low temperature passage 131.

吸気通路30には、低温用通路131と高温用通路132とが合流する位置から下流側に向かって、順に、吸気中の異物を除去するエアクリーナ31と、吸気の流量を調整する開閉可能なスロットル弁32と、吸気を圧縮しつつ送り出す過給機33と、過給機33により圧縮された吸気を冷却するインタークーラ35と、サージタンク36とが設けられている。 The intake passage 30 includes an air cleaner 31 that removes foreign matter in the intake air and an openable / closable throttle that adjusts the flow rate of the intake air, in order from the position where the low temperature passage 131 and the high temperature passage 132 meet to the downstream side. A valve 32, a supercharger 33 that compresses and sends out the intake air, an intercooler 35 that cools the intake air compressed by the supercharger 33, and a surge tank 36 are provided.

吸気通路30には、過給機33をバイパスするためのバイパス通路38が設けられている。つまり、吸気通路30の途中部は2つの通路に分かれており、吸気通路30は、過給機33が設けられた過給通路37と、これと並設されたバイパス通路38とを有する。バイパス通路38は、スロットル弁32と過給機33の間の部分と、サージタンク36とをつないでおり、インタークーラ35は過給通路37に設けられている。バイパス通路38には、これを開閉するバイパス弁39が設けられている。このバイパス弁39は、請求項の「開閉弁」に相当する。 The intake passage 30 is provided with a bypass passage 38 for bypassing the supercharger 33. That is, the middle portion of the intake passage 30 is divided into two passages, and the intake passage 30 has a supercharging passage 37 provided with the supercharger 33 and a bypass passage 38 arranged in parallel with the supercharging passage 37. The bypass passage 38 connects the portion between the throttle valve 32 and the supercharger 33 to the surge tank 36, and the intercooler 35 is provided in the supercharge passage 37. The bypass passage 38 is provided with a bypass valve 39 that opens and closes the bypass passage 38. The bypass valve 39 corresponds to the "off-off valve" of the claim.

過給機33は、エンジン本体1と機械的に連係されてエンジン本体1により回転駆動される機械式の過給機(スーパーチャージャ)である。過給機33の具体的な形式は特に問わないが、例えばリショルム式、ルーツ式、または遠心式といった公知の過給機のいずれかを過給機33として用いることができる。 The supercharger 33 is a mechanical supercharger (supercharger) that is mechanically linked to the engine body 1 and is rotationally driven by the engine body 1. The specific type of the turbocharger 33 is not particularly limited, but any known turbocharger such as a Rishorum type, a roots type, or a centrifugal type can be used as the supercharger 33.

過給機33とエンジン本体1との間には、両者の連結状態を、エンジン本体1によって過給機33が回転駆動されるように両者が連結された締結状態と、過給機33の駆動が停止されるように両者の連結が解除された解放状態とに切り替えることが可能な電磁クラッチ34が介設されている。電磁クラッチ34は、前記の連結状態の切替を電気的に行う電磁式のクラッチである。電磁クラッチ34が締結されて過給機33とエンジン本体1とが締結状態にされると、つまり、両者が連結されると、エンジン本体1から過給機33に駆動力が伝達される。これにより、過給機33は回転駆動され、過給機33による過給が行われる。一方、電磁クラッチ34が解放されて、過給機33とエンジン本体1とが解放状態にされると、つまり、両者の連結が解除されると、上記駆動力の伝達が遮断される。これにより、過給機33の駆動は停止され、過給機33による過給が停止される。前記の電磁クラッチ34は、請求項の「クラッチ」および「過給機駆動手段」に相当する。 Between the supercharger 33 and the engine main body 1, the connected state of both is, the fastened state in which both are connected so that the supercharger 33 is rotationally driven by the engine main body 1, and the drive of the supercharger 33. An electromagnetic clutch 34 is provided which can be switched to the released state in which the connection between the two is released so as to be stopped. The electromagnetic clutch 34 is an electromagnetic clutch that electrically switches the connected state. When the electromagnetic clutch 34 is engaged and the supercharger 33 and the engine main body 1 are engaged, that is, when both are connected, the driving force is transmitted from the engine main body 1 to the supercharger 33. As a result, the supercharger 33 is rotationally driven, and supercharging is performed by the supercharger 33. On the other hand, when the electromagnetic clutch 34 is released and the supercharger 33 and the engine body 1 are released, that is, when the connection between the two is released, the transmission of the driving force is cut off. As a result, the drive of the supercharger 33 is stopped, and the supercharging by the supercharger 33 is stopped. The electromagnetic clutch 34 corresponds to the "clutch" and the "supercharger driving means" of the claims.

インタークーラ35は水冷式であり、過給後の吸気はインタークーラ35を流通する冷媒(以下、インタークーラ用冷媒という)によって冷却される。具体的に、車両には、エンジン冷却水を冷却するための前記のラジエータ72の側方に、インタークーラ用冷媒を冷却するためのサブラジエータ71が設けられている。サブラジエータ71は、前記のラジエータ72と同様に、走行風によってインタークーラ用冷媒を冷却する装置である。サブラジエータ71とインタークーラ35とは、インタークーラ用冷媒通路60によって接続されている。インタークーラ用冷媒通路60には、インタークーラ用冷媒を圧送するための冷媒ポンプ61が設けられている。この冷媒ポンプ61が駆動することで、インタークーラ用冷媒通路60を介してサブラジエータ71とインタークーラ35との間でインタークーラ用冷媒が循環し、サブラジエータ71で冷却された低温のインタークーラ用冷媒がインタークーラ35に供給される。そして、インタークーラ35内で、インタークーラ用冷媒によって過給機後の吸気が冷却される。本実施形態では、冷媒ポンプ61として、電動式で、且つ、その吐出量を変更可能なポンプが用いられている。前記の冷媒ポンプ61は、請求項の「冷媒供給手段」に相当する。 The intercooler 35 is a water-cooled type, and the intake air after supercharging is cooled by a refrigerant flowing through the intercooler 35 (hereinafter referred to as a refrigerant for the intercooler). Specifically, the vehicle is provided with a sub-radiator 71 for cooling the refrigerant for the intercooler on the side of the radiator 72 for cooling the engine cooling water. The sub-radiator 71 is a device for cooling the refrigerant for the intercooler by the running wind, similarly to the radiator 72. The sub-radiator 71 and the intercooler 35 are connected by an intercooler refrigerant passage 60. The intercooler refrigerant passage 60 is provided with a refrigerant pump 61 for pumping the intercooler refrigerant. By driving the refrigerant pump 61, the refrigerant for the intercooler circulates between the sub-radiator 71 and the intercooler 35 via the refrigerant passage 60 for the intercooler, and the refrigerant for the low temperature intercooler cooled by the sub-radiator 71 is used. The refrigerant is supplied to the intercooler 35. Then, in the intercooler 35, the intake air after the turbocharger is cooled by the refrigerant for the intercooler. In the present embodiment, as the refrigerant pump 61, a pump that is electric and whose discharge amount can be changed is used. The refrigerant pump 61 corresponds to the "refrigerant supply means" of the claim.

吸気通路30の各部には、吸気の流量を検出するエアフローセンサSN3と、吸気の温度を検出する吸気温センサSN4と、吸気の圧力を検出する吸気圧センサSN5とが設けられている。エアフローセンサSN3および吸気温センサSN4は、吸気通路30におけるエアクリーナ31とスロットル弁32との間の部分に設けられ、当該部分を通過する吸気の流量および温度を検出する。吸気圧センサSN5は、サージタンク36に設けられ、当該サージタンク36内の吸気の圧力を検出する。 Each part of the intake passage 30 is provided with an air flow sensor SN3 for detecting the flow rate of the intake air, an intake air temperature sensor SN4 for detecting the temperature of the intake air, and an intake pressure sensor SN5 for detecting the pressure of the intake air. The air flow sensor SN3 and the intake air temperature sensor SN4 are provided in a portion of the intake passage 30 between the air cleaner 31 and the throttle valve 32, and detect the flow rate and temperature of the intake air passing through the portion. The intake pressure sensor SN5 is provided in the surge tank 36 and detects the pressure of the intake air in the surge tank 36.

また、インタークーラ用冷媒通路60には、これを流通するインタークーラ用冷媒の温度を検出するための冷媒温度センサSN7が設けられている。 Further, the intercooler refrigerant passage 60 is provided with a refrigerant temperature sensor SN7 for detecting the temperature of the intercooler refrigerant circulating therein.

排気通路40は、排気ポート10と連通するようにシリンダヘッド4の他側面に接続されている。燃焼室6で生成された既燃ガス(排気)は、排気ポート10および排気通路40を通じて外部に排出される。 The exhaust passage 40 is connected to the other side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the exhaust port 10. The burnt gas (exhaust) generated in the combustion chamber 6 is discharged to the outside through the exhaust port 10 and the exhaust passage 40.

排気通路40には触媒コンバータ41が設けられている。触媒コンバータ41には、三元触媒41aと、GPF(ガソリン・パティキュレート・フィルタ)41bとが、この順で上流側から内蔵されている。 A catalytic converter 41 is provided in the exhaust passage 40. In the catalyst converter 41, a three-way catalyst 41a and a GPF (gasoline particulate filter) 41b are built in in this order from the upstream side.

三元触媒41aは、排気通路40を流通する排気に含まれる有害成分(HC、CO、NOx)を浄化するためのものである。具体的には、三元触媒41aは、これを通過する排気の空燃比が理論空燃比近傍のときおよび理論空燃比よりも高い(リーンである)ときに、HC、COを高い浄化率で浄化(酸化)し、排気の空燃比が理論空燃比近傍のときおよび理論空燃比よりも低い(リッチである)ときに、NOxを高い浄化率で浄化(還元)する。GPF41bは、排気中に含まれる粒子状物質(PM)を捕集するためのものである。 The three-way catalyst 41a is for purifying harmful components (HC, CO, NOx) contained in the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40. Specifically, the three-way catalyst 41a purifies HC and CO with a high purification rate when the air-fuel ratio of the exhaust gas passing therethrough is near the stoichiometric air-fuel ratio and when it is higher (lean) than the stoichiometric air-fuel ratio. It (oxidizes) and purifies (reduces) NOx with a high purification rate when the air-fuel ratio of the exhaust is near the stoichiometric air-fuel ratio and when it is lower (rich) than the stoichiometric air-fuel ratio. GPF41b is for collecting particulate matter (PM) contained in the exhaust gas.

EGR装置50は、排気通路40と吸気通路30とを接続するEGR通路51と、EGR通路51に設けられたEGRクーラ52およびEGR弁53とを有している。EGR通路51は、排気通路40における触媒コンバータ41よりも下流側の部分と、吸気通路30におけるスロットル弁32と過給機33との間の部分であって過給通路37とバイパス通路38とが分岐する部分とを接続している。EGRクーラ52は、EGR通路51を通じて排気通路40から吸気通路30に還流される排気(外部EGRガス)を熱交換により冷却する。EGR弁53は、EGRクーラ52よりも下流側(吸気通路30に近い側)のEGR通路51に開閉可能に設けられ、EGR通路51を流通する排気の流量を調整する。 The EGR device 50 has an EGR passage 51 that connects the exhaust passage 40 and the intake passage 30, and an EGR cooler 52 and an EGR valve 53 provided in the EGR passage 51. The EGR passage 51 is a portion downstream of the catalytic converter 41 in the exhaust passage 40 and a portion between the throttle valve 32 and the supercharger 33 in the intake passage 30, and the supercharging passage 37 and the bypass passage 38 are formed. It is connected to the branching part. The EGR cooler 52 cools the exhaust gas (external EGR gas) that is returned from the exhaust passage 40 to the intake passage 30 through the EGR passage 51 by heat exchange. The EGR valve 53 is provided in the EGR passage 51 on the downstream side (closer to the intake passage 30) of the EGR cooler 52 so as to be openable and closable, and adjusts the flow rate of the exhaust gas flowing through the EGR passage 51.

EGR通路51には、EGR弁53の上流側の圧力と下流側の圧力との差を検出するための差圧センサSN6が設けられている。 The EGR passage 51 is provided with a differential pressure sensor SN6 for detecting the difference between the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side of the EGR valve 53.

(2)制御系統
図2は、エンジンの制御系統を示すブロック図である。本図に示されるECU100は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
(2) Control system FIG. 2 is a block diagram showing an engine control system. The ECU 100 shown in this figure is a microprocessor for comprehensively controlling an engine, and is composed of a well-known CPU, ROM, RAM, and the like.

ECU100には各種センサによる検出信号が入力される。例えば、ECU100は、前述したクランク角センサSN1、筒内圧センサSN2、エアフローセンサSN3、吸気温センサSN4、吸気圧センサSN5、差圧センサSN6、冷媒温度センサSN7、と電気的に接続されており、これらのセンサによって検出された情報(つまりクランク角、エンジン回転速度、筒内圧、吸気流量、吸気温、吸気圧、EGR弁53の前後差圧、インタークーラ用冷媒の温度等)がECU100に逐次入力されるようになっている。エンジン本体1には、さらに、エンジン本体1を冷却するためのエンジン冷却水の温度(以下、エンジン水温という)を検出するためエンジン水温センサSN8が設けられている。また、車両には、当該車両を運転するドライバーにより操作されるアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサSN9が設けられている。このエンジン水温センサSN8による検出信号およびアクセルセンサSN9による検出信号もECU100に入力される。 Detection signals from various sensors are input to the ECU 100. For example, the ECU 100 is electrically connected to the crank angle sensor SN1, the in-cylinder pressure sensor SN2, the airflow sensor SN3, the intake air temperature sensor SN4, the intake pressure sensor SN5, the differential pressure sensor SN6, and the refrigerant temperature sensor SN7. Information detected by these sensors (that is, crank angle, engine rotation speed, in-cylinder pressure, intake flow rate, intake temperature, intake pressure, front-rear differential pressure of EGR valve 53, temperature of intercooler refrigerant, etc.) is sequentially input to the ECU 100. It is supposed to be done. The engine body 1 is further provided with an engine water temperature sensor SN8 for detecting the temperature of the engine cooling water for cooling the engine body 1 (hereinafter referred to as engine water temperature). Further, the vehicle is provided with an accelerator sensor SN9 that detects the opening degree of the accelerator pedal operated by the driver who drives the vehicle. The detection signal by the engine water temperature sensor SN8 and the detection signal by the accelerator sensor SN9 are also input to the ECU 100.

ECU100は、上記各センサからの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつエンジンの各部を制御する。すなわち、ECU100は、吸気VVT13a、排気VVT14a、インジェクタ15、点火プラグ16、スワール弁18、スロットル弁32、電磁クラッチ34、低温用開閉弁133、高温用開閉弁134、バイパス弁39、EGR弁53、冷媒ポンプ61等と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。このECU100は、請求項の「制御手段」に相当する。 The ECU 100 controls each part of the engine while executing various determinations, calculations, and the like based on the input signals from the above sensors. That is, the ECU 100 includes an intake VVT 13a, an exhaust VVT 14a, an injector 15, a spark plug 16, a swirl valve 18, a throttle valve 32, an electromagnetic clutch 34, a low temperature on-off valve 133, a high-temperature on-off valve 134, a bypass valve 39, and an EGR valve 53. It is electrically connected to the refrigerant pump 61 and the like, and outputs a control signal to each of these devices based on the result of the calculation and the like. The ECU 100 corresponds to the "control means" of the claim.

(3)通常制御
エンジン暖機後に行われる通常制御について次に説明する。本実施形態では、エンジン水温が所定の第1判定水温(例えば80℃程度)以上であり、且つ、吸気の温度が所定の第1判定吸気温(例えば60℃程度)以上のときに、以下に説明する通常制御が実施される。なお、この判定には、燃焼室6に流入する直前の吸気の温度の予測値が用いられる。
(3) Normal control The normal control performed after the engine warms up will be described below. In the present embodiment, when the engine water temperature is equal to or higher than the predetermined first determination water temperature (for example, about 80 ° C.) and the intake air temperature is equal to or higher than the predetermined first determination intake air temperature (for example, about 60 ° C.), the following The normal control described is carried out. For this determination, the predicted value of the intake air temperature immediately before flowing into the combustion chamber 6 is used.

図3は、エンジン回転速度/エンジン負荷に応じた制御の相違を説明するためのマップ図である。本図に示すように、エンジンの運転領域は、6つの領域A1~A6(第1領域A1、第2領域A2、第3領域A3、第4領域A4、第5領域A5、第6領域A6)に大別される。 FIG. 3 is a map diagram for explaining the difference in control according to the engine rotation speed / engine load. As shown in this figure, the operating regions of the engine are six regions A1 to A6 (first region A1, second region A2, third region A3, fourth region A4, fifth region A5, sixth region A6). It is roughly divided into.

第1領域A1は、エンジン回転速度が予め設定された第1回転速度N1以下且つエンジン負荷が予め設定された第1負荷T1以下の領域である。第2領域A2は、エンジン回転速度が第1回転速度N1より高い値に予め設定された第2回転速度N2以下、且つ、エンジン負荷が第1負荷T1より高い値に予め設定された第2負荷T2以下の領域のうち第1領域A1を除く領域である。第3領域A3は、エンジン回転速度が第2回転速度N2以下、且つ、エンジン負荷が第2負荷T2よりも高い領域である。第4領域A4は、エンジン回転速度が第2回転速度N2以上で第3回転速度N3未満、且つ、エンジン負荷が第2負荷T2未満の領域である。なお、第3回転速度N3は第2回転速度N2よりも高い値に予め設定されている。第5領域A5は、エンジン回転速度が第2回転速度N2以上で第3回転速度N3未満、且つ、エンジン負荷が第2負荷T2以上の領域である。第6領域A6は、エンジン回転速度が第3回転速度N3以上の領域である。 The first region A1 is a region in which the engine rotation speed is equal to or less than the preset first rotation speed N1 and the engine load is equal to or less than the preset first load T1. The second region A2 is a second load in which the engine rotation speed is preset to a value higher than the first rotation speed N1 and is equal to or less than the second rotation speed N2, and the engine load is preset to a value higher than the first load T1. It is a region excluding the first region A1 in the region of T2 or less. The third region A3 is a region in which the engine rotation speed is equal to or less than the second rotation speed N2 and the engine load is higher than the second load T2. The fourth region A4 is a region where the engine rotation speed is equal to or higher than the second rotation speed N2 and less than the third rotation speed N3, and the engine load is less than the second load T2. The third rotation speed N3 is preset to a value higher than the second rotation speed N2. The fifth region A5 is a region where the engine rotation speed is the second rotation speed N2 or more and less than the third rotation speed N3, and the engine load is the second load T2 or more. The sixth region A6 is a region where the engine rotation speed is equal to or higher than the third rotation speed N3.

前記の第1回転速度N1は請求項の「第1基準速度」に相当し、前記の第1負荷T1は請求項の「基準負荷」に相当し、前記の第1領域A1は請求項の「低速低負荷領域」に相当する。前記の第2回転速度N2は請求項の「第2基準速度」に相当し、前記の第4領域A4と第5領域A6とを合わせた運転領域Bが請求項の「高速領域」に相当する。 The first rotation speed N1 corresponds to the "first reference speed" of the claim, the first load T1 corresponds to the "reference load" of the claim, and the first region A1 corresponds to the "first reference speed" of the claim. Corresponds to "low speed low load area". The second rotation speed N2 corresponds to the "second reference speed" of the claim, and the operating area B in which the fourth region A4 and the fifth region A6 are combined corresponds to the "high speed region" of the claim. ..

ECU100は、クランク角センサSN1により検出されるエンジン回転速度およびエンジン負荷に基づいて、現在の運転ポイントが第1~第6領域A1~A6のいずれに含まれるのかを判定し、以下に説明する制御を実施する。なお、ECU100は、アクセルセンサSN9により検出されたアクセルペダルの開度、エンジン回転速度等に基づいてエンジン負荷を算出する。 The ECU 100 determines which of the first to sixth regions A1 to A6 includes the current operation point based on the engine rotation speed and the engine load detected by the crank angle sensor SN1, and controls described below. To carry out. The ECU 100 calculates the engine load based on the opening degree of the accelerator pedal, the engine rotation speed, etc. detected by the accelerator sensor SN9.

(3-1)第1領域A1~第5領域A5
第1~第5領域A1~A5つまり第6領域A6を除いた領域では、SI燃焼とCI燃焼とをミックスした部分圧縮着火燃焼(以下、これをSPCCI燃焼という)が実行される。なお、SPCCI燃焼における「SPCCI」とは、「Spark Controlled Compression Ignition」の略である。
(3-1) 1st region A1 to 5th region A5
In the first to fifth regions A1 to A5, that is, the regions excluding the sixth region A6, partial compression ignition combustion (hereinafter referred to as SPCCI combustion) in which SI combustion and CI combustion are mixed is executed. In addition, "SPCCI" in SPCCI combustion is an abbreviation of "Spark Controlled Compression Ignition".

SI燃焼とは、点火プラグ16により混合気に点火し、その点火点から周囲へと燃焼領域を拡げていく火炎伝播により混合気を強制的に燃焼させる形態のことであり、CI燃焼とは、ピストン5の圧縮により高温・高圧化された環境下で混合気を自着火により燃焼させる形態のことである。そして、これらSI燃焼とCI燃焼とをミックスしたSPCCI燃焼とは、混合気が自着火する寸前の環境下で行われる火花点火により燃焼室6内の混合気の一部をSI燃焼させ、当該SI燃焼の後に(SI燃焼に伴うさらなる高温・高圧化により)燃焼室6内の残りの混合気を自着火によりCI燃焼させる、という燃焼形態のことである。 SI combustion is a form in which the air-fuel mixture is ignited by a spark plug 16 and the air-fuel mixture is forcibly burned by flame propagation that expands the combustion region from the ignition point to the surroundings. CI combustion is a form in which the air-fuel mixture is forcibly burned. It is a form in which the air-fuel mixture is combusted by self-ignition in an environment where the temperature and pressure are increased by the compression of the piston 5. In SPCCI combustion, which is a mixture of SI combustion and CI combustion, a part of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is SI-combusted by spark ignition performed in an environment just before the air-fuel mixture self-ignites, and the SI is burned. It is a combustion mode in which after combustion (due to further increase in temperature and pressure accompanying SI combustion), the remaining air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is CI-combusted by self-ignition.

図4は、SPCCI燃焼が起きたときのクランク角に対する熱発生率(J/deg)の変化を示したグラフである。SPCCI燃焼では、SI燃焼時の熱発生がCI燃焼時の熱発生よりも穏やかになる。例えば、SPCCI燃焼が行われたときの熱発生率の波形は、図4に示すように、立ち上がりの傾きが相対的に小さくなる。また、燃焼室6における圧力変動(つまりdP/dθ:Pは筒内圧 θはクランク角度)も、SI燃焼時はCI燃焼時よりも穏やかになる。言い換えると、SPCCI燃焼時の熱発生率の波形は、SI燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが小さい第1熱発生率部(Q1で示した部分)と、CI燃焼によって形成された相対的に立ち上がりの傾きが大きい第2熱発生部(Q2で示した部分)とが、この順に連続するように形成される。 FIG. 4 is a graph showing changes in the heat generation rate (J / deg) with respect to the crank angle when SPCCI combustion occurs. In SPCCI combustion, the heat generation during SI combustion becomes milder than the heat generation during CI combustion. For example, as shown in FIG. 4, the waveform of the heat generation rate when SPCCI combustion is performed has a relatively small rising slope. Further, the pressure fluctuation in the combustion chamber 6 (that is, dP / dθ: P is the in-cylinder pressure θ is the crank angle) is also gentler during SI combustion than during CI combustion. In other words, the waveform of the heat generation rate during SPCCI combustion is relative to the first heat generation rate part (the part indicated by Q1) formed by SI combustion and having a relatively small rising slope. The second heat generating portion (the portion indicated by Q2) having a large rising inclination is formed so as to be continuous in this order.

SI燃焼によって、燃焼室6内の温度および圧力が高まると、これに伴い未燃混合気が自着火し、CI燃焼が開始される。図4に例示するように、この自着火のタイミング(つまりCI燃焼が開始するタイミング)で、熱発生率の波形の傾きが小から大へと変化する。すなわち、SPCCI燃焼における熱発生率の波形は、CI燃焼が開始するタイミングθciで現れる変曲点(図4のX)を有している。 When the temperature and pressure in the combustion chamber 6 increase due to SI combustion, the unburned air-fuel mixture self-ignites and CI combustion is started. As illustrated in FIG. 4, at the timing of this self-ignition (that is, the timing at which CI combustion starts), the slope of the waveform of the heat generation rate changes from small to large. That is, the waveform of the heat generation rate in SPCCI combustion has an inflection point (X in FIG. 4) that appears at the timing θci at which CI combustion starts.

CI燃焼の開始後は、SI燃焼とCI燃焼とが並行して行われる。CI燃焼は、SI燃焼よりも熱発生が大きいため、熱発生率は相対的に大きくなる。ただし、CI燃焼は、圧縮上死点の後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが過大になることはない。すなわち、圧縮上死点を過ぎるとピストン5の下降によりモータリング圧力が低下するので、このことが熱発生率の上昇を抑制する結果、CI燃焼時のdp/dθが過大になることが回避される。このように、SPCCI燃焼では、SI燃焼の後にCI燃焼が行われるという性質上、燃焼騒音の指標となるdP/dθ(クランク角に対する筒内圧の上昇速度)が過大になり難く、単純なCI燃焼(全ての燃料をCI燃焼させた場合)に比べて燃焼騒音を抑制することができる。 After the start of CI combustion, SI combustion and CI combustion are performed in parallel. Since CI combustion generates more heat than SI combustion, the heat generation rate is relatively large. However, since CI combustion is performed after the compression top dead center, the slope of the heat generation rate waveform does not become excessive. That is, when the compression top dead center is passed, the motoring pressure decreases due to the lowering of the piston 5, and as a result of suppressing the increase in the heat generation rate, it is possible to prevent the dp / dθ during CI combustion from becoming excessive. To. In this way, in SPCCI combustion, due to the nature that CI combustion is performed after SI combustion, dP / dθ (rate of increase in in-cylinder pressure with respect to crank angle), which is an index of combustion noise, is unlikely to become excessive, and simple CI combustion. Combustion noise can be suppressed as compared with (when all fuels are burned by CI).

CI燃焼の終了に伴いSPCCI燃焼も終了する。CI燃焼はSI燃焼に比べて燃焼速度が速いので、単純なSI燃焼(全ての燃料をSI燃焼させた場合)に比べて燃焼終了時期を早めることができる。言い換えると、SPCCI燃焼では、燃焼終了時期を膨張行程内において圧縮上死点に近づけることができる。これにより、SPCCI燃焼では、単純なSI燃焼に比べて燃費性能を向上させることができる。 With the end of CI combustion, SPCCI combustion also ends. Since CI combustion has a faster combustion rate than SI combustion, it is possible to advance the combustion end time compared to simple SI combustion (when all fuels are SI-combusted). In other words, in SPCCI combustion, the combustion end time can be brought closer to the compression top dead center within the expansion stroke. As a result, in SPCCI combustion, fuel efficiency can be improved as compared with simple SI combustion.

(a)第1領域A1
SPCCI燃焼が行われる領域のうちエンジン回転速度およびエンジン負荷の低い第1領域A1では、燃費性能を高めるべく、燃焼室6内の燃料量(重量)の割合が小さくなるように、インジェクタ15から噴射される燃料の量や燃焼室6に導入される空気の量等が調整される。具体的には、燃焼室6内の燃料の重量をFとし、燃焼室6内の全てのガスの重量をGとし、これらの比率G/Fをガス燃料比としたとき、第1領域A1では、このG/Fつまりガス燃料比が24以上とされる。また、第1領域A1では、燃焼室6内の空燃比(燃焼室6内の燃料の重量をFとし、燃焼室6内の空気の重量をAとしたときに、A/Fで表される燃料重量に対する空気重量の割合)が理論空燃比よりも高く(リーンに)される。例えば、第1領域A1では、ガス空燃比が30程度とされ、空燃比が少なくとも20以上(例えば30程度)とされる。このように空燃比が十分に高い値とされることで、第1領域A1では、前記のように燃費性能が高められるとともに、燃焼室6でのNOxの生成量が小さく抑えられる。
(A) First region A1
In the first region A1 where the engine rotation speed and the engine load are low in the region where SPCCI combustion is performed, injection is performed from the injector 15 so that the ratio of the fuel amount (weight) in the combustion chamber 6 is reduced in order to improve the fuel efficiency performance. The amount of fuel to be produced, the amount of air introduced into the combustion chamber 6, and the like are adjusted. Specifically, when the weight of the fuel in the combustion chamber 6 is F, the weight of all the gases in the combustion chamber 6 is G, and these ratios G / F are the gas fuel ratio, the first region A1 , This G / F, that is, the gas fuel ratio is 24 or more. Further, in the first region A1, the air-fuel ratio in the combustion chamber 6 (when the weight of the fuel in the combustion chamber 6 is F and the weight of the air in the combustion chamber 6 is A, it is represented by A / F. The ratio of air weight to fuel weight) is made higher (lean) than the stoichiometric air-fuel ratio. For example, in the first region A1, the gas air-fuel ratio is set to about 30, and the air-fuel ratio is set to at least 20 or more (for example, about 30). By setting the air-fuel ratio to a sufficiently high value in this way, in the first region A1, the fuel efficiency performance is improved as described above, and the amount of NOx produced in the combustion chamber 6 is suppressed to a small value.

第1領域A1では、スロットル弁32は全開とされる。 In the first region A1, the throttle valve 32 is fully opened.

第1領域A1では、インジェクタ15は、前記のガス空燃比および空燃比が実現される量の燃料を燃焼室6内に噴射するように駆動される。例えば、ECU100は、エアフローセンサSN3の検出値等から燃焼室6内の空気量や内部EGRガス量を推定し、これらの推定値に基づいて目標とするガス空燃比および空燃比が実現される燃料の量を算出して、算出した量の燃料をインジェクタ15に噴射させる。 In the first region A1, the injector 15 is driven so as to inject into the combustion chamber 6 an amount of fuel that realizes the gas-fuel ratio and the air-fuel ratio. For example, the ECU 100 estimates the amount of air in the combustion chamber 6 and the amount of internal EGR gas from the detected values of the airflow sensor SN3, and the fuel that realizes the target gas-fuel ratio and air-fuel ratio based on these estimated values. The amount of fuel is calculated, and the calculated amount of fuel is injected into the injector 15.

図5は、図3に示す運転ポイントP1~P4における燃料噴射のパターンを示した図である。運転ポイントP1の図に示すように、第1領域A1では、1サイクル中に噴射すべき燃料の全量が吸気行程中に燃焼室6に噴射される(M1)。本実施形態では、吸気行程の前半に全ての燃料が噴射される。なお、本明細書において吸気行程等の行程の前半、後半は、この行程を2等分したときの前半、後半のことを指す。 FIG. 5 is a diagram showing a fuel injection pattern at the operation points P1 to P4 shown in FIG. As shown in the figure of the operation point P1, in the first region A1, the entire amount of fuel to be injected during one cycle is injected into the combustion chamber 6 during the intake stroke (M1). In this embodiment, all fuel is injected in the first half of the intake stroke. In the present specification, the first half and the second half of the intake stroke and the like refer to the first half and the second half when this stroke is divided into two equal parts.

点火プラグ16は、圧縮上死点(TDC)の近傍で混合気に点火が行われるように駆動される。第1領域A1では、この点火をきっかけにSPCCI燃焼が開始され、燃焼室6内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼(SI燃焼)し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼(CI燃焼)する。 The spark plug 16 is driven so that the air-fuel mixture is ignited in the vicinity of the compression top dead center (TDC). In the first region A1, SPCCI combustion is started triggered by this ignition, a part of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is burned by flame propagation (SI combustion), and then the remaining air-fuel mixture is burned by self-ignition (self-ignition). CI combustion).

ここで、前記のようにガス燃料比および空燃比を高くすれば燃費性能およびNOxの生成量を小さくすることができるが、燃焼が不安定になりやすい。特に、第1領域A1ではエンジン負荷が低いために燃焼室6内の温度が低くなりやすく、燃焼安定性が悪化しやすい。これより、第1領域A1では、ほぼ全ての吸気がインタークーラ35で冷却されることなく燃焼室6に導入されるようにする。 Here, if the gas fuel ratio and the air-fuel ratio are increased as described above, the fuel efficiency performance and the amount of NOx produced can be reduced, but the combustion tends to be unstable. In particular, in the first region A1, since the engine load is low, the temperature in the combustion chamber 6 tends to be low, and the combustion stability tends to deteriorate. From this, in the first region A1, almost all the intake air is introduced into the combustion chamber 6 without being cooled by the intercooler 35.

具体的には、第1領域A1では、電磁クラッチ34が解放されて過給機33の駆動が停止されるとともに、バイパス弁39が開弁される。本実施形態では、第1領域A1においてバイパス弁39は全開とされる。 Specifically, in the first region A1, the electromagnetic clutch 34 is released, the drive of the turbocharger 33 is stopped, and the bypass valve 39 is opened. In the present embodiment, the bypass valve 39 is fully opened in the first region A1.

過給通路37は過給機33が配設されていることでバイパス通路38よりも流通抵抗が大きい。これより、過給機33の駆動が停止している状態では、ほぼ全ての吸気(スロットル弁32を通過した後の吸気)は、過給通路37に流入せずバイパス通路38を通過することになる。従って、第1領域A1では、バイパス弁39が開弁している状態で過給機33の駆動が停止されることで、ほぼ全ての吸気がバイパス通路38を通って燃焼室6に導入される。バイパス通路38にはインタークーラ35は設けられていない。そのため、第1領域A1では、インタークーラ35で冷却されることなく比較的高温に維持された吸気が燃焼室6に導入されることになる。 Since the supercharger 33 is arranged in the supercharging passage 37, the distribution resistance is larger than that of the bypass passage 38. From this, in the state where the drive of the supercharger 33 is stopped, almost all the intake air (the intake air after passing through the throttle valve 32) does not flow into the supercharger passage 37 but passes through the bypass passage 38. Become. Therefore, in the first region A1, the drive of the supercharger 33 is stopped while the bypass valve 39 is open, so that almost all the intake air is introduced into the combustion chamber 6 through the bypass passage 38. .. The bypass passage 38 is not provided with the intercooler 35. Therefore, in the first region A1, the intake air maintained at a relatively high temperature without being cooled by the intercooler 35 is introduced into the combustion chamber 6.

また、第1領域A1では、低温用開閉弁133が閉弁され且つ高温用開閉弁134が開弁される。これより、吸気通路30に比較的高温の空気が取り込まれるようになり、十分に高い温度の空気が燃焼室6に導入されることになる。 Further, in the first region A1, the low temperature on-off valve 133 is closed and the high-temperature on-off valve 134 is opened. As a result, relatively high temperature air is taken into the intake passage 30, and air having a sufficiently high temperature is introduced into the combustion chamber 6.

また、第1領域A1では、EGR弁53が全閉とされて、低温の外部EGRガスの燃焼室6への導入が停止される。また、第1領域A1では、燃焼室6内に高温の内部EGRガスを残存させるべく、吸・排気弁11、12の双方が排気上死点を跨いで開弁するように吸気VVT13aおよび排気VVT14aが駆動される。ただし、前記のような高いガス空燃比が実現されるように、吸・排気弁11、12のバルブオーバーラップ期間は比較的短くされて、内部EGRガス量は小さく抑えられる。例えば、吸・排気弁11、12のバルブオーバーラップ期間は60°CA(クランク角)程度とされる。 Further, in the first region A1, the EGR valve 53 is fully closed, and the introduction of the low temperature external EGR gas into the combustion chamber 6 is stopped. Further, in the first region A1, the intake VVT13a and the exhaust VVT14a are set so that both the intake / exhaust valves 11 and 12 open across the exhaust top dead center in order to leave the high-temperature internal EGR gas in the combustion chamber 6. Is driven. However, the valve overlap period of the intake / exhaust valves 11 and 12 is relatively short so that the high gas-air-fuel ratio as described above is realized, and the amount of internal EGR gas is kept small. For example, the valve overlap period of the intake / exhaust valves 11 and 12 is about 60 ° CA (crank angle).

スワール弁18は全閉もしくは全閉に近い低開度まで閉じられる。これにより、燃焼室6内に強いスワール流が形成されて、燃焼安定性が高められる。 The swirl valve 18 is fully closed or closed to a low opening close to fully closed. As a result, a strong swirl flow is formed in the combustion chamber 6, and combustion stability is enhanced.

第1領域A1では、冷媒ポンプ61の吐出量が小さくされる。 In the first region A1, the discharge amount of the refrigerant pump 61 is reduced.

具体的には、エンジン本体1の稼働中、冷媒ポンプ61は常に稼働しており、ECU100は、冷媒温度センサSN7で検出されたインタークーラ用冷媒の温度が所定の基準温度に維持されるように冷媒ポンプ61の吐出量を変更する。詳細には、ECU100は、インタークーラ用冷媒の温度の基準温度からの増加量が多いときは少ないときよりも冷媒ポンプ61の吐出量を多くして、サブラジエータに導入されるインタークーラ用冷媒の流量を大きくし、インタークーラ用冷媒の温度がより早期に基準温度にまで低下するようにする。インタークーラ用冷媒は、インタークーラ35で吸気を冷却すること、つまり、インタークーラ35において吸気から熱の供給を受けることで昇温する。そのため、インタークーラ35を通過する吸気の量が多いときは、インタークーラ用冷媒の基準温度からの昇温量も多くなり、冷媒ポンプ61の吐出量は大きくなる。一方、インタークーラ35を通過する吸気の量が少ないときは、インタークーラ用冷媒の基準温度からの昇温量は小さく抑えられ、冷媒ポンプ61の吐出量は小さくなる。第1領域A1では、前記のようにバイパス通路38およびインタークーラ35を通過する吸気の量は少なく抑えられる。従って、第1領域A1では、インタークーラ用冷媒の昇温量は小さく抑えられ、これに伴い、前記のように冷媒ポンプ61の吐出量は小さくなる。 Specifically, the refrigerant pump 61 is always operating while the engine body 1 is operating, and the ECU 100 maintains the temperature of the refrigerant for the intercooler detected by the refrigerant temperature sensor SN7 at a predetermined reference temperature. The discharge amount of the refrigerant pump 61 is changed. Specifically, the ECU 100 increases the discharge amount of the refrigerant pump 61 when the increase amount of the temperature of the intercooler refrigerant from the reference temperature is large compared to when the increase amount is small, and the ECU 100 increases the discharge amount of the refrigerant for the intercooler to be introduced into the sub-radiator. Increase the flow rate so that the temperature of the intercooler refrigerant drops to the reference temperature earlier. The refrigerant for the intercooler is heated by cooling the intake air with the intercooler 35, that is, receiving heat from the intake air at the intercooler 35. Therefore, when the amount of intake air passing through the intercooler 35 is large, the amount of temperature rise from the reference temperature of the intercooler refrigerant is also large, and the discharge amount of the refrigerant pump 61 is large. On the other hand, when the amount of intake air passing through the intercooler 35 is small, the amount of temperature rise from the reference temperature of the intercooler refrigerant is suppressed to a small amount, and the discharge amount of the refrigerant pump 61 is small. In the first region A1, the amount of intake air passing through the bypass passage 38 and the intercooler 35 is suppressed to be small as described above. Therefore, in the first region A1, the amount of temperature rise of the refrigerant for the intercooler is suppressed to a small value, and accordingly, the discharge amount of the refrigerant pump 61 is reduced as described above.

(b)第3領域A3
第3領域A3は、第1領域A1と同様にエンジン回転速度は低い一方、第1領域A1に比べてエンジン負荷が高く燃焼室6内に供給される燃料の量が多い領域である。そのため、第3領域A3では、燃焼室6内のガス燃料比および空燃比を高くするのが困難となる。これより、第3領域A3では、燃焼室6内の空燃比が理論空燃比近傍とされる。詳細には、第3領域A3において、空燃比は14.5以上15.0以下とされる。また、燃焼室6内のガス燃料比が第1領域A1よりも低くされる。詳細には、ガス燃料比は、20以下とされる。つまり、第3領域A3では、この空燃比およびガス燃料比が前記のようになるようにインジェクタ15の燃料量が調整される。なお、このように空燃比が比較的高くされると燃焼室6内で生成されるNOxの量が多くなりやすいが、燃焼室6内の空燃比が理論空燃比近傍とされることで、生成されたNOxを三元触媒41aにおいて適切に浄化することができ、車両から排出されるNOxの量は少なく抑えられる。
(B) Third area A3
The third region A3 is a region in which the engine rotation speed is low as in the first region A1, but the engine load is higher than that in the first region A1 and the amount of fuel supplied into the combustion chamber 6 is large. Therefore, in the third region A3, it is difficult to increase the gas fuel ratio and the air-fuel ratio in the combustion chamber 6. From this, in the third region A3, the air-fuel ratio in the combustion chamber 6 is set to be close to the theoretical air-fuel ratio. Specifically, in the third region A3, the air-fuel ratio is 14.5 or more and 15.0 or less. Further, the gas fuel ratio in the combustion chamber 6 is made lower than that in the first region A1. Specifically, the gas fuel ratio is 20 or less. That is, in the third region A3, the fuel amount of the injector 15 is adjusted so that the air-fuel ratio and the gas fuel ratio become as described above. When the air-fuel ratio is relatively high in this way, the amount of NOx generated in the combustion chamber 6 tends to increase, but it is generated when the air-fuel ratio in the combustion chamber 6 is close to the theoretical air-fuel ratio. The NOx can be appropriately purified by the three-way catalyst 41a, and the amount of NOx discharged from the vehicle can be suppressed to a small level.

第3領域A3では、高いエンジン負荷に対応した多量の空気が燃焼室6に導入されるように、電磁クラッチ34が締結されて過給機33が駆動される。これにより、吸気通路30に取り込まれた吸気は過給通路37に導入されて過給機33により過給され、多量の空気が燃焼室6に導入される。 In the third region A3, the electromagnetic clutch 34 is engaged and the supercharger 33 is driven so that a large amount of air corresponding to a high engine load is introduced into the combustion chamber 6. As a result, the intake air taken in the intake passage 30 is introduced into the supercharging passage 37 and supercharged by the supercharger 33, and a large amount of air is introduced into the combustion chamber 6.

ここで、バイパス弁39が開弁している状態で過給機33が駆動されると、過給通路37の下流端およびバイパス通路38の下流端の圧力が高くなることで、図1の一部を拡大して示した図である図6の矢印Y1に示すように、過給された吸気の一部がバイパス通路38を逆流することになる。バイパス弁39の開度が小さい(閉じ側である)方が、このバイパス通路38を逆流する吸気の量は少なくなり、燃焼室6に導入される吸気の量は多くなる。これより、第3領域A3では、エンジン負荷が高いほどつまり必要な空気が多くなるほどバイパス弁39の開度は小さくされて、エンジン負荷が高いほど燃焼室6に導入される吸気の量は多くされる。本実施形態では、第3領域A3のうちエンジン負荷が最大となる運転ポイントおよびその近傍において、バイパス弁39は全閉とされる。以下では、適宜、エンジン負荷が最大となる運転ポイントおよびその近傍の領域を全負荷領域という。 Here, when the turbocharger 33 is driven while the bypass valve 39 is open, the pressure at the downstream end of the supercharging passage 37 and the downstream end of the bypass passage 38 increases, so that one of FIG. As shown by the arrow Y1 in FIG. 6, which is an enlarged view of the portion, a part of the supercharged intake air flows back through the bypass passage 38. When the opening degree of the bypass valve 39 is small (closed side), the amount of intake air flowing back through the bypass passage 38 is small, and the amount of intake air introduced into the combustion chamber 6 is large. From this, in the third region A3, the higher the engine load, that is, the more air required, the smaller the opening degree of the bypass valve 39, and the higher the engine load, the larger the amount of intake air introduced into the combustion chamber 6. To. In the present embodiment, the bypass valve 39 is fully closed at the operating point in the third region A3 where the engine load is maximum and in the vicinity thereof. Hereinafter, the region in the vicinity of the operating point where the engine load is maximized is appropriately referred to as a full load region.

第3領域A3でも、第1領域A1と同様に、スロットル弁32は全開とされる。また、第3領域A3でも、吸・排気弁11、12の双方が排気上死点を跨いで開弁するように吸気VVT13aおよび排気VVT14aが駆動される。ただし、第3領域A3では、第1領域A1と異なり、過給機33によって吸気が過給されて、燃焼室6に多量の吸気が高圧で導入される状態で吸・排気弁11、12の双方が開弁することで、掃気性が向上することになり、内部EGRガスの量は小さく抑えられる。 In the third region A3 as well, the throttle valve 32 is fully opened as in the first region A1. Further, also in the third region A3, the intake VVT13a and the exhaust VVT14a are driven so that both the intake / exhaust valves 11 and 12 open across the exhaust top dead center. However, in the third region A3, unlike the first region A1, the intake / exhaust valves 11 and 12 are in a state where the intake air is supercharged by the supercharger 33 and a large amount of intake air is introduced into the combustion chamber 6 at high pressure. By opening the valves on both sides, the scavenging property is improved, and the amount of internal EGR gas can be kept small.

第3領域A3では、エンジン負荷が高くなるに従ってEGR弁53の開度は低減され、全負荷領域においてEGR弁53は全閉とされる。つまり、第3領域A3のうちエンジン負荷が低い領域ではEGR弁53は開弁されて低温の外部EGRガスが燃焼室6に導入される一方、全負荷領域ではEGR弁53は全閉とされて外部EGRガスの燃焼室6への導入が停止される。 In the third region A3, the opening degree of the EGR valve 53 is reduced as the engine load increases, and the EGR valve 53 is fully closed in the full load region. That is, in the region where the engine load is low in the third region A3, the EGR valve 53 is opened and the low temperature external EGR gas is introduced into the combustion chamber 6, while in the full load region, the EGR valve 53 is fully closed. The introduction of the external EGR gas into the combustion chamber 6 is stopped.

第3領域A3では、スワール弁18は開弁され、その開度は、エンジン負荷が高いほど大きくされる。 In the third region A3, the swirl valve 18 is opened, and the opening degree thereof increases as the engine load increases.

第3領域A3では、低温用開閉弁133が開弁され且つ高温用開閉弁134が閉弁される。これより、吸気通路30には比較的低温の空気が取り込まれる。 In the third region A3, the low temperature on-off valve 133 is opened and the high temperature on-off valve 134 is closed. As a result, relatively low temperature air is taken into the intake passage 30.

ここで、第3領域A3では、過給によって高圧の空気が燃焼室6に導入されることおよび燃焼室6で高い燃焼エネルギーが生成されることで、燃焼室6内の混合気の温度が過度に高くなってノッキング等の異常燃焼が生じるという事態が起こりやすい。これに対して、過給通路37にはインタークーラ35が設けられており、過給された後の吸気の温度が低く抑えられるようになっている。また、前記のように、第3領域A3では、燃焼室6に残留する高温の内部EGRガスの量が少なく抑えられるようになっているとともに、吸気通路30自体に低温の空気が取り込まれるようになっている。そのため、これらの制御によって、基本的には、混合気の温度は適切な範囲に抑えられて異常燃焼の発生は抑制される。しかしながら、前記のように、第3領域A3よりもエンジン負荷が低い第1領域A1では、高温用通路132を介して吸気通路30に比較的高温の空気が取り込まれるとともに、この空気がインタークーラ35で冷却されることなく燃焼室6に導入されるようになっており、吸気通路30内の空気の温度は比較的高い値に維持されている。そのため、第1領域A1から第3領域A3への移行時、つまり、加速に伴ってエンジン負荷が増大して運転ポイントが第1領域A1から第3領域A3に移行したときには、吸気通路30に残っている比較的高温の空気が燃焼室6に導入されることになり、混合気の温度が過度に高くなるおそれがある。 Here, in the third region A3, the temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 becomes excessive due to the introduction of high-pressure air into the combustion chamber 6 by supercharging and the generation of high combustion energy in the combustion chamber 6. It is easy to get high and abnormal combustion such as knocking occurs. On the other hand, the supercharging passage 37 is provided with an intercooler 35 so that the temperature of the intake air after being supercharged can be suppressed to a low level. Further, as described above, in the third region A3, the amount of high-temperature internal EGR gas remaining in the combustion chamber 6 can be suppressed to a small amount, and low-temperature air can be taken into the intake passage 30 itself. It has become. Therefore, by these controls, the temperature of the air-fuel mixture is basically suppressed to an appropriate range, and the occurrence of abnormal combustion is suppressed. However, as described above, in the first region A1 where the engine load is lower than that of the third region A3, relatively high temperature air is taken into the intake passage 30 via the high temperature passage 132, and this air is taken into the intercooler 35. It is introduced into the combustion chamber 6 without being cooled by the air intake passage 30, and the temperature of the air in the intake passage 30 is maintained at a relatively high value. Therefore, it remains in the intake passage 30 at the time of transition from the first region A1 to the third region A3, that is, when the engine load increases with acceleration and the operating point shifts from the first region A1 to the third region A3. The relatively high temperature air is introduced into the combustion chamber 6, and the temperature of the air-fuel mixture may become excessively high.

そこで、本実施形態では、第3領域A3において異常燃焼が発生するのを確実に回避するべく、第3領域A3において、圧縮行程の後半に燃焼室6内に燃料を噴射する圧縮行程後半噴射を実施する。具体的には、図5の運転ポイントP2のグラフに示したように、第3領域A3では、インジェクタ15は、1サイクル中に燃焼室6に噴射すべき燃料の大半をまず吸気行程中に噴射し(M1)、その後、圧縮行程の後半に残りのわずかな燃料を噴射する(Ma)。本実施形態では、吸気行程の中期(排気上死点後60°CA~120°CA)付近に主たる燃料噴射M1が実施され、圧縮上死点前60°CA付近で圧縮行程後半噴射Maが実施される。なお、吸気行程等の行程の前期・中期・後期は、この行程を3つに等分したときの前から順に期間をそれぞれ指す。 Therefore, in the present embodiment, in order to surely avoid the occurrence of abnormal combustion in the third region A3, in the third region A3, the latter half of the compression stroke injection for injecting fuel into the combustion chamber 6 in the latter half of the compression stroke is performed. implement. Specifically, as shown in the graph of the operation point P2 in FIG. 5, in the third region A3, the injector 15 first injects most of the fuel to be injected into the combustion chamber 6 during one cycle during the intake stroke. (M1), and then inject the remaining small amount of fuel in the second half of the compression stroke (Ma). In the present embodiment, the main fuel injection M1 is carried out near the middle stage of the intake stroke (60 ° CA to 120 ° CA after the exhaust top dead center), and the second half injection Ma of the compression stroke is carried out near the compression top dead center 60 ° CA. Will be done. In addition, the first half, the middle half, and the second half of the stroke such as the intake stroke refer to the period in order from the front when this stroke is divided into three equal parts.

このように圧縮行程の後半に燃料を噴射すれば、噴射された燃料を気化させてその気化潜熱によって混合気の温度の上昇を抑制することができる。従って、前記の圧縮行程後半噴射Maの実施によって、第3領域A3において混合気の温度が過度に高くなることが確実に回避され異常燃焼の発生が確実に防止される。 If the fuel is injected in the latter half of the compression stroke in this way, the injected fuel can be vaporized and the temperature rise of the air-fuel mixture can be suppressed by the latent heat of vaporization. Therefore, by carrying out the second half injection Ma of the compression stroke, it is surely prevented that the temperature of the air-fuel mixture becomes excessively high in the third region A3, and the occurrence of abnormal combustion is surely prevented.

第1領域A1と同様に、第3領域A3においても、点火プラグ16は圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。第3領域A3でも、この点火をきっかけにSPCCI燃焼が開始され、燃焼室6内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼(SI燃焼)し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼(CI燃焼)する。 Similar to the first region A1, in the third region A3, the spark plug 16 ignites the air-fuel mixture near the compression top dead center. In the third region A3 as well, SPCCI combustion is started triggered by this ignition, a part of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is burned by flame propagation (SI combustion), and then the remaining air-fuel mixture is burned by self-ignition (self-ignition). CI combustion).

第3領域A3では、冷媒ポンプ61の吐出量が第1領域A1よりも大きくされる。具体的には、前記のように、第3領域A3では吸気の少なくとも一部がインタークーラ35に導入される。これに伴い、インタークーラ35を流通する冷却液の温度は低下する。この結果、冷却液の温度を前記の所定の温度に戻そうとして、冷媒ポンプ61の吐出量は大きくされる。 In the third region A3, the discharge amount of the refrigerant pump 61 is made larger than that in the first region A1. Specifically, as described above, in the third region A3, at least a part of the intake air is introduced into the intercooler 35. Along with this, the temperature of the coolant flowing through the intercooler 35 decreases. As a result, the discharge amount of the refrigerant pump 61 is increased in an attempt to return the temperature of the coolant to the predetermined temperature.

(c)第5領域A5
第5領域A5では、燃焼室6内の空燃比およびガス燃料比等について、第3領域A3と同様の制御がなされる。
(C) Fifth region A5
In the fifth region A5, the air-fuel ratio, the gas fuel ratio, and the like in the combustion chamber 6 are controlled in the same manner as in the third region A3.

具体的には、第5領域A5でも、第3領域A3と同様に、エンジン負荷が高いことに伴い、燃焼室6内の空燃比が理論空燃比近傍、具体的には、14.5以上15.0以下とされる。また、燃焼室6内のガス燃料比が20以下とされる。 Specifically, even in the fifth region A5, as in the third region A3, the air-fuel ratio in the combustion chamber 6 is close to the theoretical air-fuel ratio, specifically, 14.5 or more and 15 due to the high engine load. It is set to 0.0 or less. Further, the gas fuel ratio in the combustion chamber 6 is set to 20 or less.

また、第5領域A5でも、第3領域A3と同様に、電磁クラッチ34が締結されて過給機33が駆動されるとともにバイパス弁39が全開よりも閉じ側の開度とされて、吸気の少なくとも一部が過給機33によって過給された後インタークーラ35で冷却され、これにより多量の空気が燃焼室6に導入される。バイパス弁39の開度はエンジン負荷が高いほど小さくされ、エンジン負荷が高いほど過給通路37に導入される吸気の量が多くされる。本実施形態では、第3領域A3と同様に、第5領域A5の全負荷領域においてバイパス弁39は全閉とされ、全ての吸気が過給機33により過給される。 Further, also in the fifth region A5, similarly to the third region A3, the electromagnetic clutch 34 is engaged to drive the supercharger 33, and the bypass valve 39 is set to the opening on the closed side rather than fully open, so that the intake air is taken. At least a part of it is supercharged by the supercharger 33 and then cooled by the intercooler 35, whereby a large amount of air is introduced into the combustion chamber 6. The opening degree of the bypass valve 39 is reduced as the engine load is higher, and the amount of intake air introduced into the supercharging passage 37 is increased as the engine load is higher. In the present embodiment, similarly to the third region A3, the bypass valve 39 is fully closed in the full load region of the fifth region A5, and all the intake air is supercharged by the supercharger 33.

このように、インタークーラ35を多量の空気が流通することで、インタークーラ35を流通する冷却液の温度は低下する。これより、第5領域A5でも、第3領域A3と同様に、冷媒ポンプ61の吐出量が第1領域A1よりも大きくされる。つまり、インタークーラ35を流通する冷却液の温度低下量が増大することで、冷却液の温度を前記の所定の温度に戻すべく冷媒ポンプ61の吐出量が大きくされる。 As a result of the large amount of air flowing through the intercooler 35, the temperature of the coolant flowing through the intercooler 35 is lowered. As a result, even in the fifth region A5, the discharge amount of the refrigerant pump 61 is made larger than that in the first region A1 as in the third region A3. That is, as the amount of temperature decrease of the coolant flowing through the intercooler 35 increases, the discharge amount of the refrigerant pump 61 is increased in order to return the temperature of the coolant to the predetermined temperature.

また、第5領域A5でも、第3領域A3と同様に、スロットル弁32は全開とされる。また、第5領域A5でも、吸・排気弁11、12の双方が排気上死点を跨いで開弁するように吸気VVT13aおよび排気VVT14aが駆動される。ただし、第5領域A5でも、第3領域A3と同様に過給機33によって吸気が過給されている状態で吸・排気弁11、12の双方が開弁することで、掃気性が向上するため、内部EGRガスの量は小さく抑えられる。 Further, also in the fifth region A5, the throttle valve 32 is fully opened as in the third region A3. Further, also in the fifth region A5, the intake VVT13a and the exhaust VVT14a are driven so that both the intake / exhaust valves 11 and 12 open across the exhaust top dead center. However, even in the fifth region A5, the scavenging property is improved by opening both the intake / exhaust valves 11 and 12 in a state where the intake air is supercharged by the supercharger 33 as in the third region A3. Therefore, the amount of internal EGR gas can be kept small.

また、第5領域A5でも、第3領域A3と同様に、エンジン負荷が高くなるに従ってEGR弁53の開度は低減されるようになっており、エンジン負荷が低い領域ではEGR弁53が開弁されて低温の外部EGRガスが燃焼室6に導入される一方、全負荷領域ではEGR弁53は全閉とされて外部EGRガスの燃焼室6への導入が停止される。 Further, also in the fifth region A5, as in the third region A3, the opening degree of the EGR valve 53 is reduced as the engine load increases, and the EGR valve 53 opens in the region where the engine load is low. Then, the low temperature external EGR gas is introduced into the combustion chamber 6, while the EGR valve 53 is fully closed in the full load region and the introduction of the external EGR gas into the combustion chamber 6 is stopped.

また、第5領域A5でも、第3領域A3と同様に、スワール弁18は開弁され、その開度はエンジン負荷が高いほど大きくされる。 Further, also in the fifth region A5, as in the third region A3, the swirl valve 18 is opened, and the opening degree thereof increases as the engine load increases.

また、第5領域A5でも、第3領域A3と同様に、低温用開閉弁133が開弁され且つ高温用開閉弁134が閉弁されて、吸気通路30に比較的低温の空気が取り込まれる。 Further, also in the fifth region A5, similarly to the third region A3, the low temperature on-off valve 133 is opened and the high temperature on-off valve 134 is closed, and relatively low temperature air is taken into the intake passage 30.

また、第5領域A5でも、第3領域A3と同様に、点火プラグ16は圧縮上死点の近傍で混合気に点火し、この点火をきっかけにSPCCI燃焼が開始され、燃焼室6内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼(SI燃焼)し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼(CI燃焼)する。 Further, also in the fifth region A5, similarly to the third region A3, the spark plug 16 ignites the air-fuel mixture near the compression top dead point, and this ignition triggers the start of SPCCI combustion, which is one of the combustion chambers 6. The air-fuel mixture of the part is burned by flame propagation (SI combustion), and then the remaining air-fuel mixture is burned by self-ignition (CI combustion).

一方、第3領域A3と異なり、第5領域A5では、圧縮行程後半噴射の実施は停止される。つまり、第5領域A5では、圧縮行程の後半に燃焼室6に燃料は噴射されない。第5領域A5は第3領域A3よりもエンジン回転速度が高い領域であり、第3領域A5に比べて1クランク角あたりの時間が短い。そのため、仮に第5領域A5で圧縮行程の後半に燃焼室6に燃料を圧縮行程後半噴射すると、噴射された燃料が圧縮上死点付近で混合気が燃焼を開始するまでの間に十分に気化せず、混合気の温度を低下する効果が十分に得られないとともに、圧縮行程後半噴射された燃料が十分に燃焼しないことで排気性能が悪化するおそれがある。これより、第5領域A5では、圧縮行程の後半に燃焼室6に燃料を噴射する圧縮行程後半噴射を停止する。ただし、第5領域A5においても、加速に伴ってエンジン負荷が低い第4領域A4から第5領域A5への移行時に吸気通路30内に高温の吸気が残留していると、燃焼室6内の混合気の温度が過度に高くなってノッキング等の異常燃焼が生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、後述するように、第4領域A4での運転時において吸気通路30内の吸気の温度を低く抑えるようにする。 On the other hand, unlike the third region A3, in the fifth region A5, the execution of the second half injection of the compression stroke is stopped. That is, in the fifth region A5, fuel is not injected into the combustion chamber 6 in the latter half of the compression stroke. The fifth region A5 is a region where the engine rotation speed is higher than that of the third region A3, and the time per crank angle is shorter than that of the third region A5. Therefore, if fuel is injected into the combustion chamber 6 in the latter half of the compression stroke in the fifth region A5 in the latter half of the compression stroke, the injected fuel is sufficiently vaporized until the air-fuel mixture starts combustion near the compression top dead center. However, the effect of lowering the temperature of the air-fuel mixture cannot be sufficiently obtained, and the fuel injected in the latter half of the compression stroke does not burn sufficiently, which may deteriorate the exhaust performance. As a result, in the fifth region A5, the injection in the latter half of the compression stroke, which injects fuel into the combustion chamber 6 in the latter half of the compression stroke, is stopped. However, even in the fifth region A5, if high-temperature intake air remains in the intake passage 30 at the time of transition from the fourth region A4 to the fifth region A5, where the engine load is low due to acceleration, the combustion chamber 6 contains. The temperature of the air-fuel mixture may become excessively high, causing abnormal combustion such as knocking. On the other hand, in the present embodiment, as will be described later, the temperature of the intake air in the intake passage 30 is kept low during the operation in the fourth region A4.

本実施形態では、図5の運転ポイントP4のグラフに示したように、第5領域A5でも、2段階に分けてインジェクタ15から燃料が噴射される。ただし、1サイクル中に燃焼室6に供給すべき燃料の全てが圧縮行程の前期の終了時点(吸気下死点後60°CA)までに噴射される。具体的には、インジェクタ15は、1サイクル中に燃焼室6に噴射すべき燃料の大半をまず吸気行程の後半に噴射し(M1)、その後、圧縮行程の前半(例えば、吸気下死点後すぐ)に残りのわずかな燃料を噴射する(M2)。 In the present embodiment, as shown in the graph of the operation point P4 in FIG. 5, fuel is injected from the injector 15 in two stages also in the fifth region A5. However, all of the fuel to be supplied to the combustion chamber 6 during one cycle is injected by the end of the first half of the compression stroke (60 ° CA after the intake bottom dead center). Specifically, the injector 15 first injects most of the fuel to be injected into the combustion chamber 6 in one cycle in the latter half of the intake stroke (M1), and then in the first half of the compression stroke (for example, after the intake bottom dead center). Immediately) inject the remaining small amount of fuel (M2).

(d)第4領域A4
第4領域A4は、エンジン負荷が低いことで燃焼室6に導入すべき空気の量は比較的少なくてもよい。従って、第4領域A4では、吸気を過給する必要はない。しかし、本実施形態では、前記のように吸気通路30内の吸気の温度を低く抑えるべく、第4領域A4においても、過給機33を稼働させる。つまり、過給機33を稼働させれば、過給通路37に吸気が導入されてインタークーラ35で吸気が冷却される。従って、吸気通路30内に存在する吸気の温度を低く抑えることができる。そして、このように、吸気通路30内に存在する吸気の温度が低く抑えられれば、第4領域A4から第5領域A5への移行時に、混合気の温度を低く抑えることができ、異常燃焼の発生を回避できる。
(D) Fourth region A4
In the fourth region A4, the amount of air to be introduced into the combustion chamber 6 may be relatively small because the engine load is low. Therefore, in the fourth region A4, it is not necessary to supercharge the intake air. However, in the present embodiment, the supercharger 33 is also operated in the fourth region A4 in order to keep the temperature of the intake air in the intake passage 30 low as described above. That is, when the supercharger 33 is operated, the intake air is introduced into the supercharging passage 37 and the intake air is cooled by the intercooler 35. Therefore, the temperature of the intake air existing in the intake air passage 30 can be kept low. If the temperature of the intake air existing in the intake passage 30 is kept low in this way, the temperature of the air-fuel mixture can be kept low at the time of transition from the fourth region A4 to the fifth region A5, and abnormal combustion can occur. It can be avoided.

ただし、前記のように第4領域A4では燃焼室6に導入すべく空気の量は少なくてよいため、バイパス弁39を全開にする。これによりバイパス通路38を逆流する吸気の量が多くなり燃焼室6に導入される吸気の量はエンジン負荷に応じた少ない量とされる。 このように、第4領域A5において吸気の温度を低く抑えれば第5領域A5において異常燃焼の発生を回避できる。しかしながら、エンジン負荷が低い第4領域A4では燃焼室6の壁面温度が比較的低いことから、吸気の温度が低くなると混合気の温度も低くなって燃焼が不安定になるおそれがある。 However, as described above, in the fourth region A4, the amount of air may be small so as to be introduced into the combustion chamber 6, so the bypass valve 39 is fully opened. As a result, the amount of intake air flowing back through the bypass passage 38 increases, and the amount of intake air introduced into the combustion chamber 6 is set to a small amount according to the engine load. As described above, if the temperature of the intake air is kept low in the fourth region A5, the occurrence of abnormal combustion can be avoided in the fifth region A5. However, since the wall surface temperature of the combustion chamber 6 is relatively low in the fourth region A4 where the engine load is low, when the intake air temperature becomes low, the temperature of the air-fuel mixture also becomes low and the combustion may become unstable.

そこで、本実施形態では、同じようにエンジン負荷が低い第1領域A1と異なり、第4領域A4では混合気のガス燃料比を20以下にするとともに空燃比を14.5以上15以下の理論空燃比近傍にして、燃焼室6内の燃料質量の割合を多くする。つまり、インジェクタ15は、混合気のガス燃料比が20以下且つ空燃比が14.5以上15以下となるような量の燃料を噴射する。また、第4領域A4では、スロットル弁32の開度が全開よりも閉じ側の開度とされて燃焼室6に導入される空気の量が少なくされる。 Therefore, in the present embodiment, unlike the first region A1 in which the engine load is similarly low, in the fourth region A4, the gas-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to 20 or less and the air-fuel ratio is 14.5 or more and 15 or less. The ratio of the fuel mass in the combustion chamber 6 is increased in the vicinity of the fuel ratio. That is, the injector 15 injects an amount of fuel such that the gas fuel ratio of the air-fuel mixture is 20 or less and the air-fuel ratio is 14.5 or more and 15 or less. Further, in the fourth region A4, the opening degree of the throttle valve 32 is set to the opening degree on the closed side rather than the fully open side, and the amount of air introduced into the combustion chamber 6 is reduced.

また、第4領域A4では、スワール弁18は開弁されるが、燃焼室6内に比較的強いスワール流が形成されて燃焼安定性が高められるように、スワール弁18の開度は小さい(閉じ側の)開度とされる。 Further, in the fourth region A4, the swirl valve 18 is opened, but the opening degree of the swirl valve 18 is small so that a relatively strong swirl flow is formed in the combustion chamber 6 and the combustion stability is enhanced. It is the opening (on the closed side).

また、第4領域A4では、第1領域A1と同様に、低温用開閉弁133が閉弁され且つ高温用開閉弁134が開弁されて、吸気通路30に比較的高温の空気が取り込まれ、インタークーラ35での冷却によって燃焼室6に導入される吸気の温度が過度に低くなるのが回避されるようになっている。 Further, in the fourth region A4, similarly to the first region A1, the low temperature on-off valve 133 is closed and the high-temperature on-off valve 134 is opened, and relatively high-temperature air is taken into the intake passage 30. Cooling by the intercooler 35 prevents the temperature of the intake air introduced into the combustion chamber 6 from becoming excessively low.

また、図5のP3に示すように、第4領域A4でも、第1領域A1と同様に、1サイクル中に噴射すべき燃料の全量が吸気行程中に燃焼室6に噴射される(M1)。本実施形態では、吸気行程の前半に全ての燃料が噴射される。 Further, as shown in P3 of FIG. 5, in the fourth region A4 as well as in the first region A1, the entire amount of fuel to be injected during one cycle is injected into the combustion chamber 6 during the intake stroke (M1). .. In this embodiment, all fuel is injected in the first half of the intake stroke.

また、第4領域A4でも、第1領域A1と同様に、点火プラグ16は圧縮上死点の近傍で混合気に点火し、この点火をきっかけにSPCCI燃焼が開始され、燃焼室6内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼(SI燃焼)し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼(CI燃焼)する。 Further, also in the fourth region A4, similarly to the first region A1, the spark plug 16 ignites the air-fuel mixture near the compression top dead point, and this ignition triggers the start of SPCCI combustion, which is one in the combustion chamber 6. The air-fuel mixture of the part is burned by flame propagation (SI combustion), and then the remaining air-fuel mixture is burned by self-ignition (CI combustion).

なお、第4領域A4では、第1領域A1と同様に、吸・排気弁11、12の双方が排気上死点を跨いで開弁するように吸気VVT13aおよび排気VVT14aが駆動される。第4領域A4では、過給機33が稼働しているが、過給後の吸気の多くがバイパス通路38に逆流するように構成されているため、第5領域A5と異なり、吸・排気弁11、12のオーバーラップによって燃焼室6内に高温の内部EGRガスが残存することになる。第4領域A4では、例えば、吸・排気弁11、12のバルブオーバーラップ期間は60°CA(クランク角)程度とされる。 In the fourth region A4, the intake VVT13a and the exhaust VVT14a are driven so that both the intake / exhaust valves 11 and 12 open across the exhaust top dead center, as in the first region A1. In the fourth region A4, the supercharger 33 is operating, but unlike the fifth region A5, the intake / exhaust valve is configured so that most of the intake air after supercharging flows back to the bypass passage 38. Due to the overlap of 11 and 12, the high temperature internal EGR gas remains in the combustion chamber 6. In the fourth region A4, for example, the valve overlap period of the intake / exhaust valves 11 and 12 is set to about 60 ° CA (crank angle).

(e)第2領域A2
第2領域A2は、第1領域A1と第3領域A3の境界の領域および第1領域A1と第4領域A4の境界の領域に設定されており、第2領域A2では、第1領域A1と同様に、過給機33の駆動が停止され且つバイパス弁39が全開にされるとともに高温用開閉弁134が開弁されて低温用開閉弁133が閉弁される一方、第3領域A3および第4第2領域A2と同様に、燃焼室6内の空燃比が理論空燃比近傍とされる。また、第2領域A2では、エンジン負荷が低い状態で空燃比を理論空燃比近傍にするべく、第4領域A4と同様にスロットル弁32が全開よりも閉じ側とされる。また、第2領域A2では、第3領域A3のエンジン負荷が低い領域および第4領域A4と同様に、吸・排気弁11、12の双方が排気上死点を跨いで開弁するように吸気VVT13aおよび排気VVT14aが駆動され、スワール弁18の開度が全開よりも小さい(閉じ側の)開度とされ、1サイクル中に燃焼室6に供給すべき燃料の全てが吸気行程中に噴射されるようにインジェクタ15が駆動される。また、第2領域A2でも、第1領域A1および第4領域A4と同様に、点火プラグ16は圧縮上死点の近傍で混合気に点火し、この点火をきっかけにSPCCI燃焼が開始され、燃焼室6内の一部の混合気が火炎伝播により燃焼(SI燃焼)し、その後に残りの混合気が自着火により燃焼(CI燃焼)する。
(E) Second region A2
The second region A2 is set in the region of the boundary between the first region A1 and the third region A3 and the region of the boundary between the first region A1 and the fourth region A4. Similarly, the drive of the supercharger 33 is stopped, the bypass valve 39 is fully opened, the high temperature on-off valve 134 is opened, and the low temperature on-off valve 133 is closed, while the third region A3 and the third region A3 and the third 4 Similar to the second region A2, the air-fuel ratio in the combustion chamber 6 is set to be close to the theoretical air-fuel ratio. Further, in the second region A2, the throttle valve 32 is closed rather than fully opened in the same manner as in the fourth region A4 in order to make the air-fuel ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio in a state where the engine load is low. Further, in the second region A2, as in the region where the engine load of the third region A3 is low and the fourth region A4, both the intake / exhaust valves 11 and 12 are taken in so as to open across the exhaust top dead center. The VVT13a and the exhaust VVT14a are driven, the opening of the swirl valve 18 is set to be smaller (closed side) than fully open, and all of the fuel to be supplied to the combustion chamber 6 during one cycle is injected during the intake stroke. The injector 15 is driven so as to be. Further, also in the second region A2, similarly to the first region A1 and the fourth region A4, the spark plug 16 ignites the air-fuel mixture near the compression top dead point, and this ignition triggers the start of SPCCI combustion and combustion. A part of the air-fuel mixture in the chamber 6 is burned by flame propagation (SI combustion), and then the remaining air-fuel mixture is burned by self-ignition (CI combustion).

(3-2)第6領域A6
第4領域A4および第5領域A5よりもエンジン回転速度の高い第6領域A6では、比較的オーソドックスなSI燃焼が実行される。このSI燃焼の実現のために、第6領域A6では、ECU100によってエンジンの各部が次のように制御される。
(3-2) 6th area A6
In the sixth region A6, which has a higher engine rotation speed than the fourth region A4 and the fifth region A5, relatively orthodox SI combustion is performed. In order to realize this SI combustion, in the sixth region A6, each part of the engine is controlled by the ECU 100 as follows.

インジェクタ15は、少なくとも吸気行程と重複する所定の期間にわたって噴射を噴射する。点火プラグ16は、圧縮上死点の近傍で混合気に点火する。第3領域A3では、この点火をきっかけにSI燃焼が開始され、燃焼室6内の混合気の全てが火炎伝播により燃焼する。 The injector 15 injects the injection for at least a predetermined period of time that overlaps with the intake stroke. The spark plug 16 ignites the air-fuel mixture near the compression top dead center. In the third region A3, SI combustion is started triggered by this ignition, and all of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is burned by flame propagation.

過給機33は稼働される。スロットル弁32は全開とされる。EGR弁53は、燃焼室6内の空燃比(A/F)が理論空燃比もしくはこれよりややリッチとなるように、その開度が制御される。一方、燃焼室6内のガス燃料比は、全負荷領域を除いていずれも理論空燃比よりも高い値とされる。スワール弁18は全開とされる。 The supercharger 33 is operated. The throttle valve 32 is fully opened. The opening degree of the EGR valve 53 is controlled so that the air-fuel ratio (A / F) in the combustion chamber 6 becomes the stoichiometric air-fuel ratio or slightly richer than the stoichiometric air-fuel ratio. On the other hand, the gas-fuel ratio in the combustion chamber 6 is set to be higher than the theoretical air-fuel ratio except for the full load region. The swirl valve 18 is fully opened.

(4)エンジン暖機前の制御
図7は、エンジンの暖機状態に対する制御内容の違いを示したフローチャートである。この図7を参照しつつ、エンジン暖機前の制御について簡単に説明する。
(4) Control before engine warm-up FIG. 7 is a flowchart showing the difference in control contents with respect to the engine warm-up state. With reference to FIG. 7, the control before warming up the engine will be briefly described.

ECU100は、ステップS1にて、エンジン水温が第1判定水温よりも低い所定の第2判定水温(例えば30℃)以上、且つ、吸気の温度が第1判定吸気温よりも低い所定の第2判定吸気温(例えば-10℃)以上であるか否かを判定する。この判定がNOであってエンジン水温が第2判定水温未満あるいは吸気の温度が第2判定吸気温未満のときは、ECU100は、ステップS2に進み、極冷間制御を実施する。具体的には、ECU100は、全運転領域において、過給機33を稼働させ、燃焼室6内の空燃比を理論空燃比近傍にし、EGR弁53を全閉にし、燃焼室6内に高温の内部EGRガスが残留するように吸気弁11と排気弁12とを排気上死点を跨いでオーバーラップさせるとともに、混合気をSI燃焼させる極冷間制御を実施する。なお、エンジン水温が特に低いときは、内部EGRガスを0にし、燃焼室6内の空燃比を理論空燃比よりも小さくしてもよい。ステップS2の後はステップS1に戻る。 In step S1, the ECU 100 determines in step S1 that the engine water temperature is equal to or higher than the predetermined second determination water temperature (for example, 30 ° C.) lower than the first determination water temperature, and the intake air temperature is lower than the first determination intake air temperature. It is determined whether or not the intake air temperature (for example, −10 ° C.) or higher. When this determination is NO and the engine water temperature is lower than the second determination water temperature or the intake air temperature is lower than the second determination intake air temperature, the ECU 100 proceeds to step S2 and performs ultra-cold control. Specifically, the ECU 100 operates the supercharger 33 in the entire operating region, makes the air-fuel ratio in the combustion chamber 6 close to the stoichiometric air-fuel ratio, fully closes the EGR valve 53, and has a high temperature in the combustion chamber 6. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are overlapped with each other across the exhaust top dead point so that the internal EGR gas remains, and ultra-cold control for SI combustion of the air-fuel mixture is performed. When the engine water temperature is particularly low, the internal EGR gas may be set to 0 and the air-fuel ratio in the combustion chamber 6 may be made smaller than the theoretical air-fuel ratio. After step S2, the process returns to step S1.

一方、ステップS1の判定がYESのときは、ECU100は、ステップS3に進む。ECU100は、ステップS3にて、エンジン水温が第1判定水温以上、且つ、吸気の温度が第1判定吸気温以上であるか否かを判定する。この判定がNOであってエンジン水温が第1判定水温未満あるいは吸気の温度が第1判定吸気温未満のときは、ECU100は、ステップS4に進み、冷間制御を実施する。具体的には、ECU100は、前記の第1~第5領域A1~A5において、つまり、エンジン回転速度が第3回転速度N3未満の領域において、過給機33を稼働させ、燃焼室6内の空燃比を理論空燃比近傍にし、EGR弁53を開弁させ、且つ、内部EGRガスが0よりも大きくなるように吸気弁11と排気弁12とを排気上死点を跨いでオーバーラップさせるとともに、混合気をSPCCI燃焼させる冷間制御を実施する。なお、第6領域A6においては、ECU100は、混合気をSI燃焼させる制御を実施する。 On the other hand, when the determination in step S1 is YES, the ECU 100 proceeds to step S3. In step S3, the ECU 100 determines whether or not the engine water temperature is equal to or higher than the first determination water temperature and the intake intake temperature is equal to or higher than the first determination intake intake temperature. When this determination is NO and the engine water temperature is lower than the first determined water temperature or the intake air temperature is lower than the first determined intake air temperature, the ECU 100 proceeds to step S4 and performs cold control. Specifically, the ECU 100 operates the supercharger 33 in the first to fifth regions A1 to A5, that is, in the region where the engine rotation speed is less than the third rotation speed N3, in the combustion chamber 6. The air-fuel ratio is set to be close to the theoretical air-fuel ratio, the EGR valve 53 is opened, and the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are overlapped across the exhaust top dead point so that the internal EGR gas becomes larger than 0. , Implement cold control to burn the air-fuel mixture to SPCCI. In the sixth region A6, the ECU 100 controls the SI combustion of the air-fuel mixture.

そして、ECU100は、ステップS3の判定がYESであってエンジン水温が第1判定水温未満あるいは吸気の温度が第1判定吸気温未満のときにのみ、ステップS5に進み、前記の通常制御を実施する。 Then, the ECU 100 proceeds to step S5 and carries out the above-mentioned normal control only when the determination in step S3 is YES and the engine water temperature is lower than the first determination water temperature or the intake air temperature is lower than the first determination intake air temperature. ..

(5)作用等
以上のように、本実施形態では、エンジン回転速度およびエンジン負荷が低い第1領域A1において、SPCCI燃焼が実施されるとともに混合気のガス燃料比が24以上とされて燃焼室6内の全ガス量に対する燃料の割合が小さくされる。そのため、燃費性能を高めることができる。しかも、第1領域A1において過給機33の駆動が停止され且つバイパス弁39が開弁されるようになっている。そのため、吸気通路30に取り込まれたほぼ全ての吸気を、インタークーラ35を通さずに燃焼室6に導入することができ、燃焼室6内の混合気の温度を高くして燃焼安定性を高めることができる。従って、前記のようにガス燃料比を大きくしつつ適切な部分圧縮着火燃焼を実現することができ、より確実に燃費性能を高めることができる。
(5) Action, etc. As described above, in the present embodiment, in the first region A1 where the engine rotation speed and the engine load are low, SPCCI combustion is performed and the gas fuel ratio of the air-fuel mixture is 24 or more, and the combustion chamber is set. The ratio of fuel to the total amount of gas in 6 is reduced. Therefore, the fuel efficiency can be improved. Moreover, the drive of the turbocharger 33 is stopped and the bypass valve 39 is opened in the first region A1. Therefore, almost all the intake air taken into the intake passage 30 can be introduced into the combustion chamber 6 without passing through the intercooler 35, and the temperature of the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is raised to improve the combustion stability. be able to. Therefore, as described above, it is possible to realize appropriate partial compression ignition combustion while increasing the gas fuel ratio, and it is possible to more reliably improve the fuel efficiency performance.

そして、第1領域A1よりもエンジン回転速度が高い第4領域A4と第5領域A5とを合わせた領域B(以下、適宜、高速領域Bという)においては、過給機33が駆動されて、ほぼ全ての吸気が過給機33およびインタークーラ35を通過するようになっている。そのため、エンジン回転速度およびエンジン負荷が高い第5領域A5において、燃焼室6に導入される吸気の量を適切に確保できるとともに燃焼室6内の温度が過度に高くなるのを抑制することができる。しかも、第5領域A5よりもエンジン負荷が低い第4領域A5においても吸気通路30内に存在する吸気の温度が低く抑えられることで、車両の加速等に伴って第4領域A4から第5領域A5に移行した直後においても燃焼室6に導入される吸気の温度ひいては混合気の温度が過度に高くなるのを防止でき、第5領域A5にて異常燃焼が生じるのを確実に回避することができる。 Then, in the region B (hereinafter, appropriately referred to as high-speed region B) in which the fourth region A4 and the fifth region A5, which have a higher engine rotation speed than the first region A1, are combined, the supercharger 33 is driven. Almost all intake air passes through the supercharger 33 and the intercooler 35. Therefore, in the fifth region A5 where the engine speed and the engine load are high, the amount of intake air introduced into the combustion chamber 6 can be appropriately secured, and the temperature inside the combustion chamber 6 can be suppressed from becoming excessively high. .. Moreover, even in the fourth region A5, where the engine load is lower than that of the fifth region A5, the temperature of the intake air existing in the intake passage 30 is suppressed to a low level, so that the fourth region A4 to the fifth region A4 to the fifth region as the vehicle accelerates. Even immediately after shifting to A5, it is possible to prevent the temperature of the intake air introduced into the combustion chamber 6 and thus the temperature of the air-fuel mixture from becoming excessively high, and it is possible to reliably avoid abnormal combustion in the fifth region A5. can.

さらに、このようにエンジン負荷が低い第4領域A4において吸気通路30内の温度つまり吸気の温度を低く抑えた場合には燃焼安定性が悪化するおそれがあるのに対して、本実施形態では、第4領域A4を含む高速領域Bにおいてガス燃料比を20以下にし且つ空燃比を14.5以上15以下にしている。つまり、気筒内の全ガス重量および空気重量に対して燃料重量の割合を比較的大きくしている。そのため、第4領域A4において混合気の燃焼を促進することができ、第4領域A4において燃焼安定性を確保しつつ第5領域A5での異常燃焼の発生を回避することができる。 Further, in the fourth region A4 where the engine load is low as described above, when the temperature in the intake passage 30, that is, the temperature of the intake air is kept low, the combustion stability may deteriorate, whereas in the present embodiment, the combustion stability may deteriorate. In the high-speed region B including the fourth region A4, the gas fuel ratio is 20 or less and the air-fuel ratio is 14.5 or more and 15 or less. That is, the ratio of the fuel weight to the total gas weight and air weight in the cylinder is relatively large. Therefore, the combustion of the air-fuel mixture can be promoted in the fourth region A4, and the occurrence of abnormal combustion in the fifth region A5 can be avoided while ensuring the combustion stability in the fourth region A4.

また、本実施形態では、第1領域A1に加えて第2~第5領域A2~A5においてもSPCCI燃焼が実施されており、燃費性能を格段に高めることができる。 Further, in the present embodiment, SPCCI combustion is carried out not only in the first region A1 but also in the second to fifth regions A2 to A5, so that the fuel efficiency performance can be significantly improved.

また、本実施形態では、高速領域Bでエンジン本体1が運転されているときの方が第1領域A1で運転されているときよりも、冷媒ポンプ61の吐出量が大きくなるように構成されている。そのため、高速領域Bにおいて吸気の温度を低くすることができ、異常燃焼の発生をより確実に防止できる。 Further, in the present embodiment, the discharge amount of the refrigerant pump 61 is configured to be larger when the engine main body 1 is operated in the high-speed region B than when it is operated in the first region A1. There is. Therefore, the temperature of the intake air can be lowered in the high-speed region B, and the occurrence of abnormal combustion can be prevented more reliably.

また、本実施形態では、第1領域A1よりもエンジン回転速度の高い第3領域A3では、圧縮行程後半噴射Maが実施されて、圧縮行程の後半に燃焼室6に燃料が噴射されるようになっている。そのため、この圧縮行程後半噴射Maに係る燃料の気化潜熱の作用によって混合気の温度を効果的に低下させることができ、第3領域A3においても異常燃焼が発生するのを防止することができる。 Further, in the present embodiment, in the third region A3 where the engine rotation speed is higher than that of the first region A1, the compression stroke second half injection Ma is performed so that the fuel is injected into the combustion chamber 6 in the latter half of the compression stroke. It has become. Therefore, the temperature of the air-fuel mixture can be effectively lowered by the action of the latent heat of vaporization of the fuel related to the injection Ma in the latter half of the compression stroke, and abnormal combustion can be prevented from occurring also in the third region A3.

そして、エンジン回転速度が高いことで圧縮行程の後半に燃焼室6に燃料を噴射すると排気性能が悪化するおそれがある第5領域A5では、この圧縮行程後半噴射Maを停止して前記のように第4領域A4における吸気温度の低下により異常燃焼の発生を防止しており、排気性能を悪化させることなくSPCCI燃焼の実施時に異常燃焼が生じるのを確実に回避できる。 Then, in the fifth region A5 where the exhaust performance may deteriorate if fuel is injected into the combustion chamber 6 in the latter half of the compression stroke due to the high engine rotation speed, the latter half injection Ma of the compression stroke is stopped and as described above. The occurrence of abnormal combustion is prevented by the decrease in the intake air temperature in the fourth region A4, and it is possible to reliably avoid the occurrence of abnormal combustion during the execution of SPCCI combustion without deteriorating the exhaust performance.

(6)変形例
前記実施形態では、第1領域A1においてバイパス弁39を全開にした場合について説明したが、第1領域A1においてバイパス弁39は開弁されていればよく、具体的な開度は全開に限らない。ただし、第1領域A1においてバイパス弁39を全開にしておけば、インタークーラ35を通過する吸気の量を確実に少なくすることができ、燃焼室6に導入される吸気の温度を確実に高めて燃焼安定性を高くすることができる。また、前記実施形態では高速領域Bにおいてエンジン負荷が高いときの方が低いときよりもバイパス弁39の開度を小さくする場合について説明したが、第4領域A4において一部の吸気がバイパス通路38に逆流するようにバイパス弁39が開弁されている限りにおいて、エンジン負荷とバイパス弁39の開度との関係はこれに限らない。ただし、高速領域Bにおいてエンジン負荷が高い方がバイパス弁39の開度が小さくなるようにこれを制御すれば、エンジン負荷に応じた量の吸気を燃焼室6に確実に導入することができる。
(6) Modification Example In the above embodiment, the case where the bypass valve 39 is fully opened in the first region A1 has been described, but the bypass valve 39 may be opened in the first region A1 and has a specific opening degree. Is not limited to full throttle. However, if the bypass valve 39 is fully opened in the first region A1, the amount of intake air passing through the intercooler 35 can be surely reduced, and the temperature of the intake air introduced into the combustion chamber 6 can be surely increased. Combustion stability can be increased. Further, in the above embodiment, the case where the opening degree of the bypass valve 39 is smaller when the engine load is high in the high speed region B is smaller than when the engine load is low, but in the fourth region A4, a part of the intake air is the bypass passage 38. The relationship between the engine load and the opening degree of the bypass valve 39 is not limited to this as long as the bypass valve 39 is opened so as to flow back to the engine. However, if the opening degree of the bypass valve 39 is controlled to be smaller when the engine load is higher in the high speed region B, an intake amount corresponding to the engine load can be reliably introduced into the combustion chamber 6.

また、バイパス弁39は省略してもよい。バイパス弁39を省略した場合でも、第1領域A1において過給機33を停止すれば吸気の多くをバイパス通路38を通過させることができるので、第1領域A1の燃焼安定性を高めることができる。また、第4領域A4において吸気通路30内に低温の吸気を存在させて第5領域A5への移行時に混合気の温度を低くさせることができる。 Further, the bypass valve 39 may be omitted. Even if the bypass valve 39 is omitted, if the supercharger 33 is stopped in the first region A1, most of the intake air can pass through the bypass passage 38, so that the combustion stability of the first region A1 can be improved. .. Further, in the fourth region A4, a low temperature intake air can be present in the intake passage 30 to lower the temperature of the air-fuel mixture at the time of transition to the fifth region A5.

前記実施形態では、過給機33を電磁クラッチ34を介してエンジン本体1と連結し、電磁クラッチ34の締結・解除によって過給機33の駆動・停止を切り替えた場合を説明したが、過給機33を電気エネルギーによって駆動させるように構成し、過給機33への電気エネルギーの供給量の調整によって過給機33の駆動と停止とを切り替えるようにしてもよい。ただし、電磁クラッチ34を介して過給機33とエンジン本体1とを連結する前記実施形態の構造によれば、エンジン本体1の回転力を利用して過給機33を駆動できエネルギー効率を高めることができるとともに、電磁クラッチ34の締結・解除によって容易に過給機33の駆動・停止を切り替えることができる。 In the above embodiment, the case where the supercharger 33 is connected to the engine body 1 via the electromagnetic clutch 34 and the drive / stop of the supercharger 33 is switched by engaging / disengaging the electromagnetic clutch 34 has been described. The machine 33 may be configured to be driven by electric energy, and the drive and stop of the supercharger 33 may be switched by adjusting the supply amount of the electric energy to the supercharger 33. However, according to the structure of the embodiment in which the turbocharger 33 and the engine body 1 are connected via an electromagnetic clutch 34, the turbocharger 33 can be driven by using the rotational force of the engine body 1 to improve energy efficiency. In addition, the drive / stop of the turbocharger 33 can be easily switched by engaging / disengaging the electromagnetic clutch 34.

ここで、電磁クラッチ34を介して過給機33とエンジン本体1とを連結する構造では、エンジン回転速度が高いときに電磁クラッチ34の締結と解除との切り替えを行うと電磁クラッチ34の損傷が促進されるおそれがある。これに対して、前記実施形態では、高速領域Bではエンジン負荷によらず電磁クラッチ34が締結されて過給機33が駆動されるようになっている。つまり、高速領域Bでエンジン本体1が運転されているときは、エンジン負荷が変化しても電磁クラッチ34の締結と解除とが切り替えられないようになっている。そのため、高速領域Bのうちの第5領域A5では電磁クラッチ34を締結して過給機33を駆動させて高速領域Bのうちの第4領域A4では電磁クラッチ34を開放して過給機33の駆動を停止させる構成に比べて、前記の実施形態では、電磁クラッチ34の締結と解除との切替機会を少なくすることができ、クラッチの信頼性を高めることができる。 Here, in the structure in which the supercharger 33 and the engine body 1 are connected via the electromagnetic clutch 34, if the electromagnetic clutch 34 is engaged and released when the engine rotation speed is high, the electromagnetic clutch 34 is damaged. May be promoted. On the other hand, in the above embodiment, in the high speed region B, the electromagnetic clutch 34 is engaged and the supercharger 33 is driven regardless of the engine load. That is, when the engine body 1 is being operated in the high-speed region B, the engagement and release of the electromagnetic clutch 34 cannot be switched even if the engine load changes. Therefore, in the fifth region A5 of the high-speed region B, the electromagnetic clutch 34 is engaged to drive the turbocharger 33, and in the fourth region A4 of the high-speed region B, the electromagnetic clutch 34 is released to drive the turbocharger 33. In the above-described embodiment, the chance of switching between engaging and disengaging the electromagnetic clutch 34 can be reduced, and the reliability of the clutch can be improved, as compared with the configuration in which the driving of the electromagnetic clutch 34 is stopped.

前記実施形態では、第3領域A3および第4領域A4と第1領域A1との間に第2領域A2が設定された場合について説明したが、第2領域A2は省略してもよい。つまり、エンジン回転速度が第2回転速度N2未満で且つエンジン負荷が第3負荷T2未満の領域に第1領域A1を設定してもよい。 In the above embodiment, the case where the second region A2 is set between the third region A3 and the fourth region A4 and the first region A1 has been described, but the second region A2 may be omitted. That is, the first region A1 may be set in a region where the engine rotation speed is less than the second rotation speed N2 and the engine load is less than the third load T2.

1 エンジン本体
2 気筒
6 燃焼室
15 インジェクタ(燃料噴射手段、空燃比変更手段)
16 点火プラグ
33 過給機
34 電磁クラッチ(クラッチ、過給機駆動手段)
35 インタークーラ
37 過給通路
38 バイパス通路
39 バイパス弁
61 冷媒ポンプ(冷媒供給手段)
100 ECU(制御手段)
A1 第1領域(低速低負荷領域)
B 高速領域
1 Engine body 2 Cylinder 6 Combustion chamber 15 Injector (fuel injection means, air-fuel ratio changing means)
16 Spark plug 33 Supercharger 34 Electromagnetic clutch (clutch, supercharger drive means)
35 Intercooler 37 Supercharging passage 38 Bypass passage 39 Bypass valve 61 Refrigerant pump (refrigerant supply means)
100 ECU (control means)
A1 1st area (low speed low load area)
B High speed area

Claims (5)

気筒が形成されたエンジン本体と、当該エンジン本体に導入される吸気が流通する吸気通路と、当該吸気通路に配設されて吸気を過給する過給機と、前記過給機よりも下流の前記吸気通路に配設されて当該過給機を通過した後の吸気を冷却するインタークーラとを備えた過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置であって、
気筒内に燃料を噴射する燃料噴射手段と、
前記過給機の駆動と停止とを切替可能な過給機駆動手段と、
前記燃料噴射手段および前記過給機駆動手段を制御する制御手段とを備え、
前記吸気通路は、前記過給機と前記インタークーラとが配設された過給通路と、これら過給機とインタークーラとをバイパスするバイパス通路とを有し、
前記制御手段は、
エンジン回転速度が所定の基準速度未満で且つエンジン負荷が所定の基準負荷未満の低速低負荷領域でエンジンが運転されているときは、気筒内の混合気の少なくとも一部が自着火により燃焼するように、前記過給機駆動手段に前記過給機の駆動を停止させるとともに、気筒内の燃料重量に対する気筒内の全ガス重量の割合であるガス燃料比が24以上になるように前記燃料噴射手段を制御し、
前記基準速度よりもエンジン回転速度が高い側に設定された高速領域でエンジンが運転されているときは、気筒内の混合気の少なくとも一部が自着火により燃焼するように、前記過給機駆動手段に前記過給機を駆動させるとともに、気筒内の前記ガス燃料比が20以下となり且つ気筒内の空燃比が14.5以上15以下となるように前記燃料噴射手段を制御し、
前記高速領域のうちの低負荷側の一部である高速低負荷領域でエンジンが運転されているときは、1燃焼サイクル中に気筒に供給される燃料の全量が吸気行程の前半に噴射されるように前記燃料噴射手段を制御し、
前記高速領域に含まれかつ前記高速低負荷領域よりも負荷の高い高速高負荷領域でエンジンが運転されているときは、吸気行程の後半に前記燃料噴射手段に燃料噴射を開始させる、ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置。
An engine main body in which a cylinder is formed, an intake passage through which intake air introduced into the engine main body flows, a supercharger arranged in the intake passage to supercharge the intake air, and a turbocharger downstream of the supercharger. A control device for a compression ignition engine with a supercharger, which is arranged in the intake passage and includes an intercooler for cooling the intake air after passing through the supercharger.
Fuel injection means that injects fuel into the cylinder and
A turbocharger drive means that can switch between driving and stopping the turbocharger,
The fuel injection means and the control means for controlling the supercharger drive means are provided.
The intake passage has a supercharging passage in which the supercharger and the intercooler are arranged, and a bypass passage that bypasses the supercharger and the intercooler.
The control means is
When the engine is operated in a low-speed low-load region where the engine rotation speed is less than the specified reference speed and the engine load is less than the specified reference load, at least a part of the air-fuel mixture in the cylinder is combusted by self-ignition. In addition, the supercharger driving means is stopped to drive the supercharger, and the fuel injection means is such that the gas fuel ratio, which is the ratio of the total gas weight in the cylinder to the fuel weight in the cylinder, is 24 or more. Control and
When the engine is operated in the high speed region set to the side where the engine rotation speed is higher than the reference speed, the supercharger drive is driven so that at least a part of the air-fuel mixture in the cylinder is burned by self-ignition. The supercharger is driven by the means, and the fuel injection means is controlled so that the gas fuel ratio in the cylinder is 20 or less and the air-fuel ratio in the cylinder is 14.5 or more and 15 or less .
When the engine is operating in the high-speed low-load region, which is a part of the low-load side of the high-speed region, the entire amount of fuel supplied to the cylinder during one combustion cycle is injected in the first half of the intake stroke. By controlling the fuel injection means so as to
When the engine is operated in a high-speed high-load region that is included in the high-speed region and has a higher load than the high-speed low-load region, the fuel injection means is started to inject fuel in the latter half of the intake stroke. A control device for a compression ignition engine with a supercharger.
請求項1に記載の過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記バイパス通路を開閉可能な開閉弁を備え、
前記制御手段は、
前記低速低負荷領域でエンジンが運転されているときは、前記バイパス通路が全開となるように前記開閉弁を制御し、
前記高速領域でエンジンが運転されているときは、エンジン負荷が高い方が前記開閉弁の開度が小さくなるように当該開閉弁を制御する、ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置。
In the control device for the compression ignition engine with a supercharger according to claim 1.
It is equipped with an on-off valve that can open and close the bypass passage.
The control means is
When the engine is operating in the low speed low load region, the on-off valve is controlled so that the bypass passage is fully opened.
When the engine is operated in the high speed region, the on-off valve is controlled so that the opening degree of the on-off valve becomes smaller when the engine load is higher. Control device.
請求項1または2に記載の過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記過給機駆動手段は、前記過給機とエンジン本体の連結状態を、エンジン本体によって前記過給機が回転駆動されるように両者が連結された締結状態と、前記過給機の駆動が停止されるように前記連結が解除された解放状態とに切り替え可能なクラッチを備え、
前記制御手段は、前記高速領域でエンジンが運転されているときは、前記過給機とエンジン本体との連結状態が前記締結状態となるように前記クラッチを制御する、ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置。
In the control device for the compression ignition engine with a supercharger according to claim 1 or 2.
The supercharger driving means is such that the supercharger and the engine main body are connected to each other, the supercharger is connected to each other so that the supercharger is rotationally driven by the engine body, and the supercharger is driven. Equipped with a clutch that can be switched to the released state where the connection is released so that it can be stopped.
The control means controls the clutch so that the connected state of the supercharger and the engine main body is the engaged state when the engine is operated in the high speed region. Control device for compression ignition engine with machine.
請求項1~3のいずれか1項に記載の過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置において、
前記インタークーラを通過する吸気を冷却するための冷媒を当該インタークーラに供給するとともに当該冷媒の前記インタークーラへの供給量を変更可能な冷媒供給手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記高速領域でエンジンが運転されているときの方が前記低速低負荷領域でエンジンが運転されているときよりも前記インタークーラへの前記冷媒の供給量が多くなるように、前記冷媒供給手段を制御する、ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置。
In the control device for the compression ignition engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 3.
Further provided with a refrigerant supply means capable of supplying the intercooler with a refrigerant for cooling the intake air passing through the intercooler and changing the supply amount of the refrigerant to the intercooler.
The control means so that the supply amount of the refrigerant to the intercooler is larger when the engine is operated in the high speed region than when the engine is operated in the low speed low load region. A control device for a compression ignition engine with a supercharger, which controls the refrigerant supply means.
請求項1~のいずれか1項に記載の過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置において、
記制御手段は、
前記低速低負荷領域よりもエンジン負荷が高い低速高負荷領域でエンジンが運転されているときは、前記燃料噴射手段によって圧縮行程の後半に気筒内に燃料を噴射する圧縮行程後半噴射を実行し、
前記高速高負荷領域でエンジンが運転されているときは、前記圧縮行程後半噴射の実行を停止して、1燃焼サイクル中に気筒に供給される燃料の全量が圧縮行程の後半よりも前に気筒内に噴射されるように前記燃料噴射手段を制御する、ことを特徴とする過給機付圧縮着火式エンジンの制御装置。
In the control device for the compression ignition engine with a supercharger according to any one of claims 1 to 4 .
The control means is
When the engine is operated in a low-speed high-load region where the engine load is higher than the low-speed low-load region, the fuel injection means executes the second half compression stroke injection in which fuel is injected into the cylinder in the latter half of the compression stroke.
When the engine is operating in the high-speed and high-load region, the execution of the second half injection of the compression stroke is stopped, and the total amount of fuel supplied to the cylinder during one combustion cycle is before the second half of the compression stroke. A control device for a compression ignition engine with a supercharger, which controls the fuel injection means so as to be injected inside.
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