JP7137145B2 - vehicle controller - Google Patents

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Description

本発明は、圧縮着火エンジンと、当該エンジンの出力軸に連結された発電可能なモーターとを含むエンジンシステムが搭載された車両の制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a vehicle equipped with an engine system including a compression ignition engine and a motor connected to the output shaft of the engine and capable of generating electricity.

圧縮着火エンジンでは、予め空気と燃料とを混合しておき、当該混合気を圧縮して一気に燃焼させる予混合圧縮着火方式を採用することで、燃焼期間の短縮化による燃費性能の向上を図ることができる。しかし、予混合圧縮着火による燃焼は、熱発生率ピークの立ち上がりが急峻なことから燃焼騒音が大きくなる傾向がある。従って、当該エンジンが搭載された車両の車速が遅い場合、走行騒音が小さいことから燃焼騒音の大きさが際立つようになる。 In a compression ignition engine, air and fuel are mixed in advance, and by adopting a premixed compression ignition system that compresses the mixture and burns it at once, improving fuel efficiency by shortening the combustion period. can be done. However, combustion by homogeneous charge compression ignition tends to increase combustion noise because the heat release rate peak rises steeply. Therefore, when the vehicle in which the engine is mounted travels at a low speed, the running noise is small, so the magnitude of the combustion noise is conspicuous.

圧縮着火エンジンにおいて、インジェクタから燃料を多段階に噴射させることが知られている。特許文献1には、メイン噴射と、このメイン噴射よりも先立つ噴射であるパイロット噴射とを実行させるディーゼルエンジンの制御装置が開示されている。特許文献1の制御装置は、車室内騒音が大きいときに、車室内騒音が小さいときに比べて前記パイロット噴射による燃料噴射量を減量する制御を行う。 In a compression ignition engine, it is known to inject fuel from an injector in multiple stages. Patent Literature 1 discloses a control device for a diesel engine that executes main injection and pilot injection that precedes the main injection. The control device of Patent Document 1 performs control to reduce the amount of fuel injected by the pilot injection when the vehicle interior noise is large compared to when the vehicle interior noise is small.

特開2006-242125号公報JP 2006-242125 A

圧縮着火エンジンの出力軸に発電可能なモーターを連結し、車載二次電池に前記モーターの発電電力を充電させると共に、エンジンのアシストを行わせるエンジンシステムが知られている。このようなエンジンシステムでは、運手者のアクセルワークに基づかず、モーター抵抗の付加によってエンジン負荷が変動する。このため、予混合圧縮着火燃焼の燃焼騒音の低減を図るには、モーター抵抗の付加を加味した制御を行う必要があるが、未だ有用な制御技術が提案されていないのが現状である。 An engine system is known in which a motor capable of generating electricity is connected to the output shaft of a compression ignition engine, and an in-vehicle secondary battery is charged with electric power generated by the motor and assists the engine. In such an engine system, the engine load fluctuates due to the addition of motor resistance, not based on the driver's accelerator work. Therefore, in order to reduce the combustion noise of homogeneous charge compression ignition combustion, it is necessary to perform control that takes into account the addition of motor resistance, but the current situation is that no useful control technology has been proposed yet.

本発明は、圧縮着火エンジン及び発電可能なモーターが搭載された車両において、車両の静粛性と優れた燃費性能の確保とを両立させることができる車両の制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control device for a vehicle that is equipped with a compression ignition engine and a motor that can generate electricity and that can ensure both quietness and excellent fuel efficiency of the vehicle.

本発明の一局面に係る車両の制御装置は、圧縮行程から膨張行程にかけて多段的に燃焼室内に燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁を備える圧縮着火エンジンと、前記圧縮着火エンジンの出力軸に連結された発電可能なモーターとを含むエンジンシステムが搭載された車両の制御装置であって、アクセルの踏み込み量と前記モーターの発電時のモーター抵抗とに基づいて、前記燃料噴射弁の動作を制御する燃料噴射制御部と、前記モーターの動作を制御するモーター制御部と、前記車両の車速を検出する車速検出部と、を備え、前記燃料噴射制御部は、圧縮行程中に燃料を噴射させる先頭段噴射と、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる主噴射とを、前記燃料噴射弁に実行させるものであり、車速が第1所定値を超過していることを前記車速検出部が検出している場合において、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも多く設定する第1噴射パターンを実行する一方、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも少なく設定する第2噴射パターンを実行する、ことを特徴とする。 A vehicle control device according to one aspect of the present invention includes a compression ignition engine including a fuel injection valve capable of injecting fuel into a combustion chamber in multiple stages from a compression stroke to an expansion stroke, and an output shaft of the compression ignition engine. A control device for a vehicle equipped with an engine system including a motor capable of generating electricity connected to a vehicle, wherein the operation of the fuel injection valve is controlled based on the amount of depression of the accelerator and the motor resistance when the motor generates electricity. A fuel injection control unit that controls, a motor control unit that controls the operation of the motor, and a vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed of the vehicle, and the fuel injection control unit injects fuel during a compression stroke. The fuel injection valve is caused to execute first-stage injection and main injection in which injection is started near compression top dead center and completed during the expansion stroke, and the vehicle speed exceeds a first predetermined value. When the vehicle speed detection unit detects this, and the motor control unit does not issue an instruction to add motor resistance, the injection amount of the front stage injection is set to be larger than the injection amount of the main injection. While the first injection pattern to be set is executed, if the motor control unit issues an instruction to add motor resistance, the injection amount of the first stage injection is set smaller than the injection amount of the main injection. It is characterized by executing two injection patterns.

この制御装置によれば、車両が第1所定値を超過する車速で走行している場合において、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合、つまり燃料噴射制御部がアクセルの踏み込み量のみに基づいて燃料噴射制御を行う状況のとき、第1噴射パターンが選択される。第1噴射パターンでは、圧縮行程中に実行される先頭段噴射の噴射量が主噴射の噴射量よりも多く設定される。このため、前記先頭段噴射による燃焼に起因して、熱発生率ピークを圧縮上死点付近に出現させることができる。つまり、前記先頭段噴射にて予混合圧縮着火燃焼を実現させ、燃費性能の向上を図ることができる。 According to this control device, when the vehicle is running at a vehicle speed exceeding the first predetermined value and the motor control unit does not issue an instruction to add motor resistance, that is, when the fuel injection control unit controls the acceleration The first injection pattern is selected when the fuel injection control is performed based only on the depression amount. In the first injection pattern, the injection amount of the first stage injection performed during the compression stroke is set larger than the injection amount of the main injection. Therefore, the heat release rate peak can appear near the compression top dead center due to the combustion by the first stage injection. That is, it is possible to realize premixed compression ignition combustion in the first stage injection, thereby improving the fuel efficiency.

これに対し、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合、つまり燃料噴射制御部がアクセルの踏み込み量及びモーター抵抗に基づいて燃料噴射制御を行う状況のとき、第2噴射パターンが選択される。モーター抵抗が付加されるとエンジン負荷も上昇するため、車速を維持するために燃料噴射制御部は、燃料噴射量を増量させる制御を行わねばならない。この場合、前記第1噴射パターンを継続させると燃焼騒音も大きくなる。ここでのエンジン負荷の上昇は、運転者のアクセルワークに基づくものではないため、燃焼騒音が大きくなると運転者は違和感を覚えることがある。そこで、かかる状況においては第2噴射パターンを選択し、先頭段噴射の噴射量が主噴射の噴射量よりも少なく設定する。これにより、燃焼に伴う熱発生率特性には急峻な変化は現れず、熱発生率ピークは第1噴射パターンの実行時よりも遅角側に出現する。従って、モーター抵抗の付加時に燃焼騒音を抑制することができる。 On the other hand, when the motor control unit issues an instruction to add motor resistance, that is, when the fuel injection control unit performs fuel injection control based on the amount of depression of the accelerator and the motor resistance, the second injection pattern is selected. Since the engine load increases when the motor resistance is added, the fuel injection control section must perform control to increase the fuel injection amount in order to maintain the vehicle speed. In this case, if the first injection pattern is continued, combustion noise also increases. Since the increase in the engine load here is not based on the driver's accelerator work, the driver may feel uncomfortable when the combustion noise increases. Therefore, in such a situation, the second injection pattern is selected, and the injection amount of the first stage injection is set smaller than the injection amount of the main injection. As a result, the heat release rate characteristic associated with combustion does not show a sharp change, and the heat release rate peak appears on the retarded side compared to when the first injection pattern is executed. Therefore, combustion noise can be suppressed when the motor resistance is added.

上記の制御装置において、前記燃料噴射制御部は、前記第2噴射パターンの噴射の実行時に、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に、少なくとも1回の第2段噴射を実行させ、且つ、前記先頭段噴射、前記第2段噴射、主噴射の順に噴射量が多くなるように設定することが望ましい。 In the control device described above, the fuel injection control unit causes the second-stage injection to be executed at least once between the first-stage injection and the main injection when the injection of the second injection pattern is executed. Moreover, it is desirable to set the injection amount so that it increases in the order of the first stage injection, the second stage injection, and the main injection.

この制御装置によれば、上記の順に燃料噴射量を増大させてゆくことで、主噴射による燃焼において急峻な熱発生率の上昇を抑制することができ、低速走行時においてより燃焼騒音を小さくすることができる。また、前記第2段噴射が追加されるので、各噴射のペネトレーションは抑制され、シリンダ壁面への燃料の付着を抑止し易くなる。 According to this control device, by increasing the fuel injection amount in the order described above, it is possible to suppress a sharp rise in the heat release rate in the combustion by the main injection, and further reduce the combustion noise during low-speed running. be able to. Moreover, since the second stage injection is added, the penetration of each injection is suppressed, making it easier to suppress the adhesion of fuel to the cylinder wall surface.

上記の制御装置において、前記車速検出部が、前記第1所定値よりも予め定められた値だけ大きい第2所定値を超過する車速を検出している場合、前記燃料噴射制御部は、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合でも、前記第1噴射パターンを実行することが望ましい。 In the control device described above, when the vehicle speed detection unit detects a vehicle speed exceeding a second predetermined value that is greater than the first predetermined value by a predetermined value, the fuel injection control unit controls the motor It is desirable to execute the first injection pattern even when the control unit issues an instruction to add motor resistance.

車両が、車速が相当大きい高速走行を行っている場合(第2所定値を超過する車速の場合)、その走行騒音も燃焼騒音を掻き消す程度に相当大きくなる。上記の制御装置によれば、このようなケースでは運転者も違和感を持たないことから、前記第2噴射パターンに変更せず、優れた燃費性能を発揮する前記第1噴射パターンを維持する。これにより、車両の燃費性能を向上させることができる。 When the vehicle is traveling at a considerably high speed (in the case of a vehicle speed exceeding the second predetermined value), the running noise also becomes considerably loud enough to drown out the combustion noise. According to the above-described control device, the driver does not feel uncomfortable in such a case, so the first injection pattern that exhibits excellent fuel efficiency performance is maintained without changing to the second injection pattern. As a result, the fuel consumption performance of the vehicle can be improved.

上記の制御装置において、前記燃料噴射制御部は、前記第1噴射パターンの実行時に、前記先頭段噴射による燃焼に起因して発生する第1圧力波と、前記主噴射による燃焼に起因して発生する第2圧力波とが、互いに1/2周期ずれて出現するように、前記先頭段噴射及び前記主噴射を実行させることが望ましい。 In the control device described above, the fuel injection control unit controls, when the first injection pattern is executed, a first pressure wave generated due to combustion due to the first stage injection and a pressure wave generated due to combustion due to the main injection. It is desirable to execute the first stage injection and the main injection such that the second pressure wave appears with a 1/2 cycle shift from each other.

高速走行時(第1所定値を超過する車速のとき)は、エンジンの燃焼騒音が走行騒音(風切り音等)で掻き消される傾向があるものの、なるべくならば燃焼騒音を抑制することが望ましい。上記の制御装置によれば、第1圧力波と第2圧力波とが互いに1/2周期ずれて出現することから、これら圧力波が互いに打ち消されるようになる。従って、高速走行時に燃焼騒音を低減することができる。 While the engine combustion noise tends to be drowned out by running noise (such as wind noise) during high-speed travel (when the vehicle speed exceeds the first predetermined value), it is desirable to suppress the combustion noise as much as possible. According to the above control device, the first pressure wave and the second pressure wave appear with a shift of 1/2 period from each other, so that these pressure waves cancel each other out. Therefore, combustion noise can be reduced during high-speed running.

上記の制御装置において、前記燃料噴射制御部は、前記第1噴射パターンの実行時に、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に、前記先頭段噴射及び前記主噴射よりも短い噴射期間で燃料を噴射させる中段噴射をさらに実行させることが望ましい。 In the control device described above, the fuel injection control unit controls, during execution of the first injection pattern, an injection period shorter than that of the first stage injection and the main injection at a timing between the first stage injection and the main injection. It is desirable to further execute middle-stage injection in which fuel is injected at .

この制御装置によれば、短い噴射期間の中段噴射で噴射された燃料は、燃焼室の径方向外側まで到達し難くなり、専ら燃焼室の径方向中央付近の空気と混合して混合気を形成し、燃焼に至る。すなわち、前記中段噴射では、前記先頭段噴射及び前記主噴射において使用されない燃焼室の領域の酸素を、積極的に活用して混合気を形成させる。これにより燃焼室内に存在する酸素を有効利用することができ、煤などの発生を抑制することができる。また、前記中段噴射は、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に実行されることから、当該中段噴射による燃焼をエンジントルクに寄与させることができる。 According to this control device, the fuel injected by the intermediate injection in the short injection period becomes difficult to reach the radially outer side of the combustion chamber, and is exclusively mixed with the air near the radial center of the combustion chamber to form an air-fuel mixture. and lead to combustion. That is, in the middle stage injection, the oxygen in the region of the combustion chamber that is not used in the first stage injection and the main injection is actively utilized to form the air-fuel mixture. As a result, the oxygen existing in the combustion chamber can be effectively used, and the generation of soot and the like can be suppressed. Further, since the intermediate injection is performed at a timing between the first injection and the main injection, the combustion by the intermediate injection can contribute to the engine torque.

上記の制御装置において、前記燃焼室の一部は、ピストンの冠面により区画されると共に、前記ピストンの冠面にはキャビティが備えられ、当該キャビティは、 前記冠面の径方向中心領域に配置され、シリンダ軸方向に第1の深さを有する第1底部を備えた下段キャビティと、前記冠面における前記下段キャビティ部の外周側に配置され、シリンダ軸方向に前記第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2底部を備えた上段キャビティと、前記下段キャビティと前記上段キャビティとを繋ぐリップと、を含み、前記燃料噴射弁は、前記キャビティに向けて燃料を噴射するものであって、前記燃焼室の径方向中心又はその近傍に配置され、前記燃料噴射制御部は、前記第1噴射パターン及び前記第2噴射パターンの双方において、前記先頭段噴射による燃料噴射が前記リップを指向するよう燃料噴射時期を設定する一方、前記第1噴射パターンの先頭段噴射を、前記第2噴射パターンの先頭段噴射よりも遅角側で実行させることが望ましい。 In the above control device, a part of the combustion chamber is defined by a crown surface of the piston, and a cavity is provided in the crown surface of the piston, and the cavity is arranged in a radially central region of the crown surface. a lower cavity having a first bottom portion having a first depth in the cylinder axial direction; and a lower cavity portion disposed on the crown surface on the outer peripheral side of the lower cavity portion and shallower than the first depth in the cylinder axial direction. The fuel injector includes an upper cavity with a second bottom having a second depth, and a lip connecting the lower cavity and the upper cavity, wherein the fuel injector injects fuel toward the cavity. The fuel injection control unit is arranged in the radial center of the combustion chamber or in the vicinity thereof, and the fuel injection control unit is arranged such that, in both the first injection pattern and the second injection pattern, the fuel injection by the front stage injection reaches the lip. While setting the fuel injection timing so as to direct the fuel injection timing, it is desirable to execute the leading stage injection of the first injection pattern at a retarded angle relative to the leading stage injection of the second injection pattern.

この制御装置によれば、前記リップを指向して前記先頭段噴射が実行されるので、燃焼室内の空気利用率を高めることができる。すなわち、燃料噴射弁からキャビティに向けて燃料が噴射されると、その燃料と燃焼室内の空気とが混合した混合気が前記第1底部及び前記第2底部に向かうようになる。従って、混合気を燃焼室の径方向内側及び外側へ向かわせ易くすることができ、燃焼室内の空気を有効活用して均質で薄い混合気を形成し、煤の発生を抑制することができる。また、前記第1噴射パターンの先頭段噴射が、より燃焼室内の圧力が高まる遅角側で実行させるので、高速走行時に予混合圧縮着火燃焼を実行させ易くなる。 According to this control device, the head-stage injection is performed by directing the fuel toward the lip, so that the air utilization rate in the combustion chamber can be increased. That is, when fuel is injected from the fuel injection valve toward the cavity, a mixture of the fuel and the air in the combustion chamber flows toward the first bottom portion and the second bottom portion. Therefore, the air-fuel mixture can be easily directed radially inward and outward of the combustion chamber, and the air in the combustion chamber can be effectively utilized to form a homogeneous and thin air-fuel mixture, thereby suppressing the generation of soot. In addition, since the first injection of the first injection pattern is executed on the retarded side where the pressure in the combustion chamber increases, it becomes easier to execute premixed compression ignition combustion during high-speed running.

本発明によれば、圧縮着火エンジン及び発電可能なモーターが搭載された車両において、車両の静粛性と優れた燃費性能の確保とを両立させることができる車両の制御装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vehicle control device capable of ensuring both quietness of the vehicle and excellent fuel efficiency performance in a vehicle equipped with a compression ignition engine and a motor capable of generating electricity.

図1は、本発明に係るエンジンの制御装置が適用される車両の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle to which an engine control device according to the present invention is applied. 図2は、本発明に係るエンジンの制御装置が適用されるディーゼルエンジンのシステム図である。FIG. 2 is a system diagram of a diesel engine to which the engine control device according to the present invention is applied. 図3(A)は、図2に示されたディーゼルエンジンのピストンの、冠面部分の斜視図、図3(B)は、前記ピストンの断面付きの斜視図である。FIG. 3(A) is a perspective view of the crown portion of the piston of the diesel engine shown in FIG. 2, and FIG. 3(B) is a perspective view with a section of the piston. 図4は、図3(B)に示すピストン断面の拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of the cross section of the piston shown in FIG. 3(B). 図5は、ピストンの冠面とインジェクタによる燃料の噴射軸との関係を説明するための、ピストンの断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the piston for explaining the relationship between the crown surface of the piston and the injection axis of fuel by the injector. 図6は、上記エンジンの制御系統を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing the control system of the engine. 図7は、上記エンジンの運転マップを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an operation map of the engine. 図8は、低速用噴射パターン(第2噴射パターン)の実行時における燃料噴射のタイミング及び熱発生率の一例を示すタイムチャートである。FIG. 8 is a time chart showing an example of the fuel injection timing and heat release rate when the low-speed injection pattern (second injection pattern) is executed. 図9は、高速用噴射パターン(第1噴射パターン)の実行時における燃料噴射のタイミング及び熱発生率の一例を示すタイムチャートである。FIG. 9 is a time chart showing an example of the timing of fuel injection and the heat generation rate when the high-speed injection pattern (first injection pattern) is executed. 図10は、モーター抵抗が付加されたときの、噴射パターンの切り替え制御を示すタイムチャートである。FIG. 10 is a time chart showing injection pattern switching control when motor resistance is added. 図11(A)及び(B)は、第1噴射パターンと第2噴射パターンとを比較するタイムチャートである。FIGS. 11A and 11B are time charts comparing the first injection pattern and the second injection pattern. 図12(A)は、先頭段噴射及び主噴射による燃焼の熱発生率のピークのインターバルを示すグラフ、図12(B)は、これら燃焼で発生する圧力波の打ち消し効果を説明するための模式図である。FIG. 12(A) is a graph showing intervals of peaks of heat release rate of combustion by first stage injection and main injection, and FIG. 12(B) is a schematic for explaining the effect of canceling pressure waves generated by these combustions. It is a diagram. 図13は、中段噴射による熱発生率特性の変化を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing changes in heat release rate characteristics due to middle-stage injection. 図14は、第1噴射パターンの先頭段噴射における混合気の流動状態を示す、燃焼室の断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view of the combustion chamber showing the flow state of the air-fuel mixture in the first stage injection of the first injection pattern. 図15は、第1噴射パターンの先頭段噴射による燃焼の発生領域を示す、燃焼室の断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view of the combustion chamber, showing the area where combustion occurs due to the first stage injection of the first injection pattern. 図16は、中段噴射による燃焼の発生領域を示す、燃焼室の断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of a combustion chamber showing a region where combustion occurs due to middle-stage injection. 図17は、第1噴射パターンの主噴射による燃焼の発生領域を示す、燃焼室の断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view of a combustion chamber showing a region where combustion occurs due to main injection of the first injection pattern. 図18は、燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。FIG. 18 is a flow chart showing an example of fuel injection control.

[車両の構成]
以下、図面に基づいて、本発明に係る車両の制御装置の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、圧縮着火エンジンの一例であるディーゼルエンジンを搭載した車両の制御に本発明が適用される例を示す。図1は、本発明に係るエンジンの制御装置が適用される車両100の概略図である。車両100には、図2で詳述するディーゼルエンジンシステムのエンジン本体1、変速機81、モーター82、バッテリー83及びプロセッサ70(エンジンの制御装置)が搭載されている。
[Vehicle configuration]
An embodiment of a vehicle control device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. This embodiment shows an example in which the present invention is applied to control of a vehicle equipped with a diesel engine, which is an example of a compression ignition engine. FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle 100 to which an engine control device according to the present invention is applied. A vehicle 100 is equipped with an engine body 1, a transmission 81, a motor 82, a battery 83, and a processor 70 (engine control device) of a diesel engine system, which will be described in detail with reference to FIG.

変速機81は、エンジン本体1の出力軸(クランク軸)に連結され、エンジン出力を車両100の駆動輪に伝達する過程で、所要のトルク及び回転速度に変速する。モーター82は、発電が可能な電気モーターであって、そのモーター軸はエンジン本体1の出力軸に対してタイミングベルト84で常時連結されている。バッテリー83は、充放電が可能な二次電池である。 The transmission 81 is connected to the output shaft (crankshaft) of the engine body 1 , and in the process of transmitting the engine output to the drive wheels of the vehicle 100 , changes the torque and rotation speed to required values. The motor 82 is an electric motor capable of generating electricity, and its motor shaft is always connected to the output shaft of the engine body 1 by a timing belt 84 . The battery 83 is a rechargeable secondary battery.

モーター82は、エンジンアシスト動作とバッテリー83に対する充電動作とを行う。エンジンアシスト動作は、例えば車両100の急加速時やイドリングストップ後の再始動時に、タイミングベルト84を介してモーター82のトルクをエンジン本体1の出力軸へ伝達する動作である。この際、バッテリー83からモーター82へ電力が供給される。充電動作は、例えばバッテリー83の残量不足時や車両100の減速時等に、バッテリー83に対する充電要求が発生した場合に、モーター82を発電機として機能させる動作である。この場合、エンジン本体1には通常の負荷に加えて、発電機としてのモーター82の回転子を回転駆動するモーター抵抗が重畳されることになる。 The motor 82 performs an engine assist operation and a charging operation for the battery 83 . The engine assist operation is an operation of transmitting the torque of the motor 82 to the output shaft of the engine body 1 via the timing belt 84, for example, when the vehicle 100 is rapidly accelerated or restarted after idling stop. At this time, power is supplied from the battery 83 to the motor 82 . The charging operation is an operation of causing the motor 82 to function as a generator when a charge request for the battery 83 is generated, for example, when the remaining amount of the battery 83 is insufficient or when the vehicle 100 decelerates. In this case, in addition to the normal load, the engine main body 1 is superimposed with motor resistance that rotationally drives the rotor of the motor 82 as a generator.

[エンジンの全体構成]
次に、走行用の動力源として車両100に搭載される前記ディーゼルエンジンシステムの全体構成を、図2に基づいて説明する。ディーゼルエンジンシステムは、上記のエンジン本体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ガスが流通する排気通路40と、排気通路40を流通する排気ガスの一部を吸気通路30に還流させるEGR装置44と、排気通路40を通過する排気ガスにより駆動されるターボ過給機46とを備えている。
[Overall structure of the engine]
Next, the overall configuration of the diesel engine system mounted on the vehicle 100 as a power source for running will be described with reference to FIG. The diesel engine system includes the engine main body 1, an intake passage 30 through which intake air introduced into the engine main body 1 flows, an exhaust passage 40 through which exhaust gas discharged from the engine main body 1 flows, and an exhaust passage 40. An EGR device 44 that recirculates a part of the exhaust gas passing through the exhaust passage 30 , and a turbocharger 46 that is driven by the exhaust gas passing through the exhaust passage 40 .

エンジン本体1は、軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動される4サイクルディーゼルエンジンである。エンジン本体1は、図2の紙面に垂直な方向に並ぶ複数のシリンダ2(図2ではそのうちの一つのみを示す)を有し、軽油を主成分とする燃料の供給を受けて駆動されるエンジンである。エンジン本体1は、シリンダブロック3、シリンダヘッド4及びピストン5を備える。シリンダブロック3は、シリンダ2を形成するシリンダライナを有する。シリンダヘッド4は、シリンダブロック3の上面に取り付けられ、シリンダ2の上部開口を塞いでいる。ピストン5は、シリンダ2に往復摺動可能に収容されており、コネクティングロッド8を介してクランク軸7と連結されている。ピストン5の往復運動に応じて、クランク軸7はその中心軸回りに回転する。ピストン5の構造については、後記で詳述する。 The engine body 1 is a four-cycle diesel engine that is driven by being supplied with fuel containing light oil as a main component. The engine body 1 has a plurality of cylinders 2 (only one of which is shown in FIG. 2) arranged in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. is the engine. The engine body 1 includes a cylinder block 3 , a cylinder head 4 and pistons 5 . Cylinder block 3 has a cylinder liner that forms cylinder 2 . The cylinder head 4 is attached to the upper surface of the cylinder block 3 and closes the upper opening of the cylinder 2 . A piston 5 is housed in the cylinder 2 so as to be reciprocally slidable, and is connected to the crankshaft 7 via a connecting rod 8 . As the piston 5 reciprocates, the crankshaft 7 rotates about its central axis. The structure of the piston 5 will be detailed later.

ピストン5の上方には燃焼室6が形成されている。燃焼室6は、シリンダヘッド4の下面(燃焼室天井面6U、図4参照)、シリンダ2及びピストン5の冠面50によって区画されている。燃焼室6には前記燃料が、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。供給された燃料と空気との混合気が燃焼室6で燃焼され、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン5が上下方向に往復運動する。 A combustion chamber 6 is formed above the piston 5 . The combustion chamber 6 is defined by the lower surface of the cylinder head 4 (combustion chamber ceiling surface 6U, see FIG. 4 ), the crown surfaces 50 of the cylinder 2 and the piston 5 . The fuel is supplied to the combustion chamber 6 by injection from an injector 15, which will be described later. A mixture of the supplied fuel and air is combusted in the combustion chamber 6, and the piston 5, which is pushed down by the expansion force of the combustion, reciprocates vertically.

シリンダブロック3には、クランク角センサSN1及び水温センサSN2が取り付けられている。クランク角センサSN1は、クランク軸7の回転角度(クランク角)及びクランク軸7の回転速度(エンジン回転速度)を検出する。水温センサSN2は、シリンダブロック3及びシリンダヘッド4の内部を流通する冷却水の温度(エンジン水温)を検出する。 A crank angle sensor SN1 and a water temperature sensor SN2 are attached to the cylinder block 3 . The crank angle sensor SN1 detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 7 and the rotation speed of the crankshaft 7 (engine rotation speed). The water temperature sensor SN2 detects the temperature of cooling water (engine water temperature) flowing inside the cylinder block 3 and the cylinder head 4 .

シリンダヘッド4には、燃焼室6と連通する吸気ポート9及び排気ポート10が形成されている。シリンダヘッド4の下面には、吸気ポート9の下流端である吸気側開口と、排気ポート10の上流端である排気側開口とが形成されている。シリンダヘッド4には、前記吸気側開口を開閉する吸気弁11と、前記排気側開口を開閉する排気弁12とが組み付けられている。なお、図示は省いているが、エンジン本体1のバルブ形式は、吸気2バルブ×排気2バルブの4バルブ形式であって、吸気ポート9及び排気ポート10は、各シリンダ2につき2つずつ設けられるとともに、吸気弁11及び排気弁12も2つずつ設けられている。 An intake port 9 and an exhaust port 10 communicating with the combustion chamber 6 are formed in the cylinder head 4 . An intake side opening, which is the downstream end of the intake port 9 , and an exhaust side opening, which is the upstream end of the exhaust port 10 , are formed on the lower surface of the cylinder head 4 . The cylinder head 4 is assembled with an intake valve 11 that opens and closes the intake side opening and an exhaust valve 12 that opens and closes the exhaust side opening. Although illustration is omitted, the valve format of the engine body 1 is a 4-valve format of 2 intake valves x 2 exhaust valves, and two intake ports 9 and two exhaust ports 10 are provided for each cylinder 2. In addition, two intake valves 11 and two exhaust valves 12 are also provided.

シリンダヘッド4には、カムシャフトを含む吸気側動弁機構13及び排気側動弁機構14が配設されている。吸気弁11及び排気弁12は、これら動弁機構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。吸気側動弁機構13には、吸気弁11の少なくとも開時期を変更可能な吸気VVTが、排気側動弁機構14には、排気弁12の少なくとも閉時期を変更可能な排気VVTが、各々内蔵されている。 The cylinder head 4 is provided with an intake-side valve mechanism 13 and an exhaust-side valve mechanism 14 including camshafts. The intake valve 11 and the exhaust valve 12 are driven to open and close by these valve mechanisms 13 and 14 in conjunction with the rotation of the crankshaft 7 . The intake valve mechanism 13 incorporates an intake VVT capable of changing at least the opening timing of the intake valve 11, and the exhaust valve mechanism 14 incorporates an exhaust VVT capable of changing at least the closing timing of the exhaust valve 12. It is

シリンダヘッド4には、先端部から燃焼室6内に燃料を噴射するインジェクタ15(燃料噴射弁)が、各シリンダ2につき1つずつ取り付けられている。インジェクタ15は、燃料を噴射する先端部(ノズル151;図14)が燃焼室6の径方向中心又はその近傍に位置するように、シリンダヘッド4に組み付けられ、ピストン5の冠面50に形成された後述のキャビティ5C(図2~図4)に向けて燃料を噴射する。本実施形態のインジェクタ15としては、圧縮行程から膨張行程にかけて多段的に燃焼室内に燃料を噴射することが可能なものが選ばれる。このため、開弁応答速度(通電開始から開弁完了までに要する時間)が50μs~200μs程度の高速応答タイプのインジェクタ15を用いることが望ましい。 One injector 15 (fuel injection valve) for injecting fuel into the combustion chamber 6 from the tip of the cylinder head 4 is attached to each cylinder 2 . The injector 15 is assembled to the cylinder head 4 and formed on the crown surface 50 of the piston 5 so that the tip (nozzle 151; FIG. 14) for injecting fuel is positioned at or near the radial center of the combustion chamber 6. The fuel is injected toward a cavity 5C (FIGS. 2 to 4), which will be described later. As the injector 15 of this embodiment, one capable of injecting fuel into the combustion chamber in multiple stages from the compression stroke to the expansion stroke is selected. For this reason, it is desirable to use a high-speed response type injector 15 having a valve opening response speed (the time required from the start of energization to the completion of valve opening) of about 50 μs to 200 μs.

インジェクタ15は、燃料供給管を介して全シリンダ2に共通の蓄圧用コモンレール(図示せず)と接続されている。コモンレール内には、図外の燃料ポンプにより加圧された高圧の燃料が貯留されている。このコモンレール内で蓄圧された燃料が各シリンダ2のインジェクタ15に供給されることにより、各インジェクタ15から高い圧力(50MPa~250MPa程度)で燃料が燃焼室6内に噴射される。前記燃料ポンプと前記コモンレールとの間には、インジェクタ15から噴射される燃料の圧力である噴射圧を変更するための燃圧レギュレータ16(図2では不図示、図6参照)が設けられている。 The injector 15 is connected to a pressure accumulation common rail (not shown) common to all the cylinders 2 via a fuel supply pipe. High-pressure fuel pressurized by a fuel pump (not shown) is stored in the common rail. The fuel pressure-accumulated in this common rail is supplied to the injector 15 of each cylinder 2, and fuel is injected into the combustion chamber 6 from each injector 15 at a high pressure (approximately 50 MPa to 250 MPa). A fuel pressure regulator 16 (not shown in FIG. 2, see FIG. 6) is provided between the fuel pump and the common rail to change the injection pressure, which is the pressure of the fuel injected from the injector 15.

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。吸気通路30には、その上流側から順に、エアクリーナ31、ターボ過給機46、スロットル弁32、インタークーラ33及びサージタンク34が配置されている。 The intake passage 30 is connected to one side surface of the cylinder head 4 so as to communicate with the intake port 9 . Air (fresh air) taken 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 . An air cleaner 31 , a turbocharger 46 , a throttle valve 32 , an intercooler 33 and a surge tank 34 are arranged in the intake passage 30 in this order from the upstream side.

エアクリーナ31は、吸気中の異物を除去して吸気を清浄化する。スロットル弁32は、図略のアクセルの踏み込み動作と連動して吸気通路30を開閉し、吸気通路30における吸気の流量を調整する。ターボ過給機46は、吸気を圧縮しつつ吸気通路30の下流側へ当該吸気を送り出す。インタークーラ33は、ターボ過給機46により圧縮された吸気を冷却する。サージタンク34は、吸気ポート9に連なるインテークマニホールドの直上流に配置され、複数のシリンダ2に吸気を均等に配分するための空間を提供するタンクである。 The air cleaner 31 cleans the intake air by removing foreign substances in the intake air. The throttle valve 32 opens and closes the intake passage 30 in conjunction with depression of an accelerator (not shown) to adjust the flow rate of intake air in the intake passage 30 . The turbocharger 46 sends out the intake air to the downstream side of the intake passage 30 while compressing the intake air. The intercooler 33 cools the intake air compressed by the turbocharger 46 . The surge tank 34 is a tank that is arranged immediately upstream of the intake manifold connected to the intake port 9 and provides a space for evenly distributing the intake air to the plurality of cylinders 2 .

吸気通路30には、エアフローセンサSN3、吸気温センサSN4、吸気圧センサSN5及び吸気OセンサSN6が配置されている。エアフローセンサSN3は、エアクリーナ31の下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の流量を検出する。吸気温センサSN4は、インタークーラの下流側に配置され、当該部分を通過する吸気の温度を検出する。吸気圧センサSN5及び吸気OセンサSN6は、サージタンク34の近傍に配置され、それぞれ当該部分を通過する吸気の圧力、吸気の酸素濃度を検出する。なお、図2には図示していないが、インジェクタ15の噴射圧を検出する噴射圧センサSN7(図6)が備えられている。 An airflow sensor SN3, an intake air temperature sensor SN4, an intake pressure sensor SN5 and an intake O2 sensor SN6 are arranged in the intake passage 30. As shown in FIG. The airflow sensor SN3 is arranged on the downstream side of the air cleaner 31 and detects the flow rate of intake air passing through this portion. The intake air temperature sensor SN4 is arranged downstream of the intercooler and detects the temperature of the intake air passing through that portion. An intake pressure sensor SN5 and an intake O2 sensor SN6 are arranged in the vicinity of the surge tank 34, and detect the pressure of the intake air passing through these portions and the oxygen concentration of the intake air, respectively. Although not shown in FIG. 2, an injection pressure sensor SN7 (FIG. 6) for detecting the injection pressure of the injector 15 is provided.

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(排気ガス)は、排気ポート10及び排気通路40を通して車両の外部に排出される。排気通路40には排気浄化装置41が設けられている。排気浄化装置41には、排気ガス中に含まれる有害成分(COおよびHC)を酸化して無害化する酸化触媒42と、排気ガス中に含まれる粒子状物質を捕集するためのDPF(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ)43とが内蔵されている。なお、排気通路40における排気浄化装置41よりも下流側の位置に、NOxを還元して無害化するNOx触媒をさらに配置しても良い。 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 . Burned gas (exhaust gas) generated in the combustion chamber 6 is discharged outside the vehicle through the exhaust port 10 and the exhaust passage 40 . An exhaust purification device 41 is provided in the exhaust passage 40 . The exhaust purification device 41 includes an oxidation catalyst 42 that oxidizes harmful components (CO and HC) contained in the exhaust gas to render them harmless, and a DPF (diesel filter) for collecting particulate matter contained in the exhaust gas. • A particulate filter) 43 is incorporated. Note that a NOx catalyst that reduces NOx to make it harmless may be further arranged at a position downstream of the exhaust purification device 41 in the exhaust passage 40 .

排気通路40には、排気OセンサSN8及び差圧センサSN9が配置されている。排気OセンサSN8は、ターボ過給機46と排気浄化装置41との間に配置され、当該部分を通過する排気の酸素濃度を検出する。差圧センサSN9は、DPF43の上流端と下流端との差圧を検出する。 An exhaust O2 sensor SN8 and a differential pressure sensor SN9 are arranged in the exhaust passage 40 . The exhaust O2 sensor SN8 is arranged between the turbocharger 46 and the exhaust purification device 41, and detects the oxygen concentration of the exhaust passing through that portion. A differential pressure sensor SN9 detects a differential pressure between the upstream end and the downstream end of the DPF 43 .

EGR装置44は、排気通路40と吸気通路30とを接続するEGR通路44Aと、EGR通路44Aに設けられたEGR弁45とを備える。EGR通路44Aは、排気通路40におけるターボ過給機46よりも上流側の部分と、吸気通路30におけるインタークーラ33とサージタンク34との間の部分とを互いに接続している。なお、EGR通路44Aには、排気通路40から吸気通路30に還流される排気ガス(EGRガス)を熱交換により冷却するEGRクーラ(図略)が配置されている。EGR弁45は、EGR通路44Aを流通する排気ガスの流量を調整する。 The EGR device 44 includes an EGR passage 44A connecting the exhaust passage 40 and the intake passage 30, and an EGR valve 45 provided in the EGR passage 44A. The EGR passage 44A connects a portion of the exhaust passage 40 upstream of the turbocharger 46 and a portion of the intake passage 30 between the intercooler 33 and the surge tank 34 to each other. An EGR cooler (not shown) is arranged in the EGR passage 44A to cool the exhaust gas (EGR gas) recirculated from the exhaust passage 40 to the intake passage 30 by heat exchange. The EGR valve 45 adjusts the flow rate of exhaust gas flowing through the EGR passage 44A.

ターボ過給機46は、吸気通路30側に配置されたコンプレッサ47と、排気通路40に配置されたタービン48とを含む。コンプレッサ47とタービン48とは、タービン軸で一体回転可能に連結されている。タービン48は、排気通路40を流れる排気ガスのエネルギーを受けて回転する。これに連動してコンプレッサ47が回転することにより、吸気通路30を流通する空気が圧縮(過給)される。 The turbocharger 46 includes a compressor 47 arranged on the intake passage 30 side and a turbine 48 arranged on the exhaust passage 40 . The compressor 47 and the turbine 48 are connected to each other by a turbine shaft so as to be rotatable together. The turbine 48 rotates with the energy of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 40 . As the compressor 47 rotates in conjunction with this, the air flowing through the intake passage 30 is compressed (supercharged).

[ピストンの詳細構造]
続いて、ピストン5の構造、とりわけ冠面50の構造について詳細に説明する。図3(A)は、ピストン5の上方部分を主に示す斜視図である。ピストン5は、上方側のピストンヘッドと、下方側に位置するスカート部とを備えるが、図3(A)では、冠面50を頂面に有する前記ピストンヘッド部分を示している。図3(B)は、ピストン5の径方向断面付きの斜視図である。図4は、図3(B)に示す径方向断面の拡大図である。なお、図3(A)及び(B)において、シリンダ軸方向A及び燃焼室の径方向Bを矢印で示している。
[Detailed structure of the piston]
Next, the structure of the piston 5, especially the structure of the crown surface 50 will be described in detail. FIG. 3A is a perspective view mainly showing the upper portion of the piston 5. FIG. The piston 5 has an upper piston head and a lower skirt portion, and FIG. 3A shows the piston head portion having a crown surface 50 on its top surface. FIG. 3B is a perspective view of the piston 5 with a radial cross section. FIG. 4 is an enlarged view of the radial cross section shown in FIG. 3(B). In FIGS. 3A and 3B, the axial direction A of the cylinder and the radial direction B of the combustion chamber are indicated by arrows.

ピストン5は、キャビティ5C、スキッシュエリア55及び側周面56を含む。燃焼室6を区画する燃焼室壁面の一部(底面)は、ピストン5の冠面50で区画されており、キャビティ5Cは、この冠面50に備えられている。キャビティ5Cは、シリンダ軸方向Aにおいて冠面50が下方に凹没された部分であり、インジェクタ15から燃料の噴射を受ける部分である。スキッシュエリア55は、冠面50において径方向Bの外周縁付近の領域に配置された環状の平面部である。キャビティ5Cは、スキッシュエリア55を除く冠面50の径方向Bの中央領域に配置されている。側周面56は、シリンダ2の内壁面と摺接する面であり、図略のピストンリングが嵌め込まれるリング溝が複数備えられている。 Piston 5 includes cavity 5C, squish area 55 and side peripheral surface 56 . A portion (bottom surface) of the combustion chamber wall surface defining the combustion chamber 6 is defined by a crown surface 50 of the piston 5, and the cavity 5C is provided on the crown surface 50. The cavity 5</b>C is a portion where the crown surface 50 is recessed downward in the axial direction A of the cylinder and receives fuel injection from the injector 15 . The squish area 55 is an annular planar portion arranged in a region near the outer periphery in the radial direction B of the crown surface 50 . The cavity 5</b>C is arranged in the central region in the radial direction B of the crown surface 50 excluding the squish area 55 . The side peripheral surface 56 is a surface that comes into sliding contact with the inner wall surface of the cylinder 2, and is provided with a plurality of ring grooves into which piston rings (not shown) are fitted.

キャビティ5Cは、下段キャビティ51、上段キャビティ52、リップ53及び山部54を含む。下段キャビティ51は、冠面50の径方向Bの中心領域に配置され、冠面50からシリンダ軸方向Aの下方に凹没された凹部である。上段キャビティ52は、冠面50における下段キャビティ51の外周側に配置され、冠面50からシリンダ軸方向Aの下方に凹没された環状の凹部である。リップ53は、下段キャビティ51と上段キャビティ52とを径方向Bに繋ぐ部分である。山部54は、冠面50(下段キャビティ51)の径方向Bの中心位置に配置された山型の凸部である。山部54は、インジェクタ15のノズル151の直下の位置に凸設されている(図14)。 The cavity 5</b>C includes a lower cavity 51 , an upper cavity 52 , a lip 53 and peaks 54 . The lower cavity 51 is a recess that is arranged in the center region of the crown surface 50 in the radial direction B and recessed downward in the cylinder axial direction A from the crown surface 50 . The upper cavity 52 is an annular recess that is arranged on the crown surface 50 on the outer peripheral side of the lower cavity 51 and recessed downward in the cylinder axial direction A from the crown surface 50 . The lip 53 is a portion that connects the lower cavity 51 and the upper cavity 52 in the radial direction B. As shown in FIG. The peak portion 54 is a peak-shaped convex portion arranged at the center position in the radial direction B of the crown surface 50 (lower cavity 51). The peak portion 54 is protruded at a position directly below the nozzle 151 of the injector 15 (FIG. 14).

下段キャビティ51は、第1上端部511、第1底部512及び第1内側端部513を含む。第1上端部511は、下段キャビティ51において最も高い位置にあり、リップ53に連なっている。第1底部512は、下段キャビティ51において最も凹没した、上面視で環状の領域である。キャビティ5C全体としても、この第1底部512は最深部であって、下段キャビティ51は、第1底部512においてシリンダ軸方向Aに所定の深さ(第1の深さ)を有している。上面視において、第1底部512は、リップ53に対して径方向Bの内側に近接した位置にある。 The lower cavity 51 includes a first upper end 511 , a first bottom 512 and a first inner end 513 . The first upper end portion 511 is at the highest position in the lower cavity 51 and continues to the lip 53 . The first bottom portion 512 is the most recessed area in the lower cavity 51 and has an annular shape when viewed from above. The first bottom 512 is the deepest part of the cavity 5C as a whole, and the lower cavity 51 has a predetermined depth (first depth) in the cylinder axial direction A at the first bottom 512 . When viewed from the top, the first bottom portion 512 is positioned close to the inside in the radial direction B with respect to the lip 53 .

第1上端部511と第1底部512との間は、径方向Bの外側に湾曲した径方向窪み部514で繋がれている。径方向窪み部514は、リップ53よりも径方向Bの外側に窪んだ部分を有している。第1内側端部513は、下段キャビティ51において最も径方向内側の位置にあり、山部54の下端に連なっている。第1内側端部513と第1底部512との間は、裾野状に緩やかに湾曲した曲面で繋がれている。 The first upper end portion 511 and the first bottom portion 512 are connected by a radial recess portion 514 curved outward in the radial direction B. As shown in FIG. The radial recessed portion 514 has a portion recessed outward in the radial direction B from the lip 53 . The first inner end portion 513 is located at the radially innermost position in the lower cavity 51 and continues to the lower end of the peak portion 54 . The first inner end portion 513 and the first bottom portion 512 are connected by a curved surface gently curved in a foot shape.

上段キャビティ52は、第2内側端部521、第2底部522、第2上端部523、下降平面524及び立ち壁領域525を含む。第2内側端部521は、上段キャビティ52において最も径方向内側の位置にあり、リップ53に連なっている。第2底部522は、上段キャビティ52において最も凹没した領域である。上段キャビティ52は、第2底部522においてシリンダ軸方向Aに第1底部512よりも浅い深さ(第2の深さ)を備えている。第2上端部523は、上段キャビティ52において最も高い位置であって最も径方向外側に位置し、スキッシュエリア55に連なっている。 The upper cavity 52 includes a second inner end 521 , a second bottom 522 , a second top end 523 , a descending plane 524 and a standing wall region 525 . The second inner end portion 521 is located at the radially innermost position in the upper cavity 52 and continues to the lip 53 . The second bottom 522 is the most recessed area in the upper cavity 52 . The upper cavity 52 has a depth (second depth) shallower than the first bottom 512 in the cylinder axial direction A at the second bottom 522 . The second upper end portion 523 is located at the highest position and radially outermost in the upper cavity 52 and continues to the squish area 55 .

下降平面524は、第2内側端部521から第2底部522に向けて延び、径方向外側へ先下がりに傾斜した平面形状を有する部分である。図4に示されているように、下降平面524は、径方向Bに延びる水平ラインC1に対して傾き角αで交差する傾斜ラインC2に沿った傾きを有している。 The descending plane 524 is a portion that extends from the second inner end portion 521 toward the second bottom portion 522 and has a planar shape that slopes downward in the radial direction outward. As shown in FIG. 4, the descending plane 524 has a slope along a slope line C2 that intersects a horizontal line C1 extending in the radial direction B at a slope angle α.

立ち壁領域525は、第2底部522よりも径方向外側において、比較的急峻に立ち上がるように形成された壁面である。径方向Bの断面形状において、第2底部522から第2上端部523にかけて、上段キャビティ52の壁面が水平方向から上方向へ向かうように湾曲された曲面とされており、第2上端部523の近傍において垂直壁に近い壁面とされている部分が立ち壁領域525である。立ち壁領域525の上端位置に対して、立ち壁領域525の下方部分は、径方向Bの内側に位置している。これにより、混合気が燃焼室6の径方向Bの内側へ戻り過ぎないようにし、立ち壁領域525よりも径方向外側の空間(スキッシュ空間)も有効に活用した燃焼を行わせることができる。 The standing wall region 525 is a wall surface formed to rise relatively steeply on the radially outer side of the second bottom portion 522 . In the cross-sectional shape in the radial direction B, the wall surface of the upper cavity 52 is curved upward from the horizontal direction from the second bottom portion 522 to the second upper end portion 523 . A standing wall region 525 is a wall surface near the vertical wall. The lower portion of the standing wall region 525 is located inside in the radial direction B with respect to the upper end position of the standing wall region 525 . As a result, the air-fuel mixture is prevented from returning too much to the inside of the combustion chamber 6 in the radial direction B, and combustion can be performed by effectively utilizing the space (squish space) radially outside the standing wall region 525. - 特許庁

リップ53は、径方向Bの断面形状において、下側に位置する下段キャビティ51と上側に位置する上段キャビティ52との間で、径方向内側にコブ状に突出する形状を有している。リップ53は、下端部531及び第3上端部532(シリンダ軸方向の上端部)と、これらの間の中央に位置する中央部533とを有している。下端部531は、下段キャビティ51の第1上端部511に対する連設部分である。第3上端部532は、上段キャビティ52の第2内側端部521に対する連設部分である。 The lip 53 has a cross-sectional shape in the radial direction B that protrudes radially inward in the shape of a hump between the lower cavity 51 positioned on the lower side and the upper cavity 52 positioned on the upper side. The lip 53 has a lower end portion 531, a third upper end portion 532 (upper end portion in the axial direction of the cylinder), and a central portion 533 located in the middle between them. The lower end portion 531 is a continuous portion with respect to the first upper end portion 511 of the lower cavity 51 . The third upper end portion 532 is a continuous portion with respect to the second inner end portion 521 of the upper cavity 52 .

シリンダ軸方向Aにおいて、下端部531はリップ53の最も下方に位置する部分、第3上端部532は最も上方に位置する部分である。上述の下降平面524は、第3上端部532から第2底部522に向けて延びる領域でもある。第2底部522は、第3上端部532よりも下方に位置している。つまり、本実施形態の上段キャビティ52は、第3上端部532から径方向Bの外側に水平に延びる底面を有しているのではなく、換言すると、第3上端部532からスキッシュエリア55までが水平面で繋がっているのではなく、第3上端部532よりも下方に窪んだ第2底部522を有している。 In the cylinder axial direction A, the lower end portion 531 is the lowest portion of the lip 53, and the third upper end portion 532 is the uppermost portion thereof. The descending plane 524 described above is also the area extending from the third top end 532 toward the second bottom 522 . The second bottom portion 522 is located below the third upper end portion 532 . In other words, the upper cavity 52 of this embodiment does not have a bottom surface extending horizontally outward in the radial direction B from the third upper end portion 532. In other words, from the third upper end portion 532 to the squish area 55 It has a second bottom portion 522 that is recessed below the third upper end portion 532 instead of being connected on a horizontal plane.

山部54は、上方に向けて突出しているが、その突出高さはリップ53の第3上端部532の高さと同一であり、スキッシュエリア55よりは窪んだ位置にある。山部54は、上面視で円形の下段キャビティ51の中心に位置しており、これにより下段キャビティ51は山部54の周囲に形成された環状溝の態様となっている。 The peak portion 54 protrudes upward, but its protrusion height is the same as the height of the third upper end portion 532 of the lip 53 and is recessed from the squish area 55 . The peak portion 54 is positioned at the center of the circular lower cavity 51 when viewed from the top, so that the lower cavity 51 is in the form of an annular groove formed around the peak portion 54 .

[キャビティ部の曲面形状について]
図5は、第1、第2キャビティ51、52及びリップ53の曲面形状を説明するための、シリンダ軸方向Aに沿った断面図である。下段キャビティ51は、シリンダ軸を含む断面において、デカルトの卵型楕円曲線に沿った面形状(以下、エッグシェープ形状という)を備えている。具体的には、下段キャビティ51は、インジェクタ15(噴射孔152)から最も遠い円弧状の第1部分R1と、第1部分R1とリップ53との間に位置する第2部分R2と、第1部分R1から径方向Bの内側に延びる第3部分R3とを含む。上述の図4の形状に当て嵌めると、第1部分R1は、径方向窪み部514の中央領域に、第2部分R2は、径方向窪み部514から第1上端部511へ至る領域に、第3部分R3は、径方向窪み部514から第1底部512へ至る領域に各々相当する。
[Regarding the curved shape of the cavity]
FIG. 5 is a cross-sectional view along the cylinder axial direction A for explaining the curved shapes of the first and second cavities 51 and 52 and the lip 53. As shown in FIG. The lower cavity 51 has a surface shape along a Cartesian egg-shaped elliptic curve (hereinafter referred to as an egg shape) in a cross section including the cylinder axis. Specifically, the lower cavity 51 includes a first arc-shaped portion R1 farthest from the injector 15 (injection hole 152), a second portion R2 located between the first portion R1 and the lip 53, and a first and a third portion R3 extending inward in the radial direction B from the portion R1. When applied to the shape of FIG. 4 described above, the first portion R1 is in the central region of the radial recess portion 514, the second portion R2 is in the region extending from the radial recess portion 514 to the first upper end portion 511, and The three portions R3 respectively correspond to regions extending from the radially recessed portion 514 to the first bottom portion 512 .

図5では、インジェクタ15から噴射される燃料の噴射軸AXが、インジェクタ15から最も遠い第1部分R1と交差している状態を示している。下段キャビティ51が備えるエッグシェープ形状は、このような第1部分R1の半径r1が最も小さく、第1部分R1から第2部分R2方向側に向かうに連れ、並びに第1部分R1から第3部分R3方向側に向かうに連れ、連続的に半径が大きくなる円弧形状である。すなわち、第2部分R2の半径r2は、図5の断面において、第1部分R1から反時計方向に離れるほど大きくなる。また、第3部分R3の半径r3は、第1部分R1から時計方向に離れるほど、第2部分R2の半径r2を同じ割合で大きくなる(r2=r3)。リップ53を起点として前記エッグシェープ形状を表すと、第2部分R2から第1部分R1にかけて円弧の半径が小さくなり、第1部分R1から第3部分R3にかけて円弧の半径が大きくなる円弧形状を有している。 FIG. 5 shows a state in which the injection axis AX of fuel injected from the injector 15 intersects the first portion R1 farthest from the injector 15 . In the egg-shaped shape of the lower cavity 51, the radius r1 of the first portion R1 is the smallest, and the radius r1 increases from the first portion R1 toward the second portion R2, and from the first portion R1 to the third portion R3. It is an arc shape whose radius increases continuously toward the direction side. That is, the radius r2 of the second portion R2 increases as it moves away from the first portion R1 in the counterclockwise direction in the cross section of FIG. Also, the radius r3 of the third portion R3 increases at the same rate as the radius r2 of the second portion R2 as the distance from the first portion R1 increases in the clockwise direction (r2=r3). Expressing the egg-shaped shape with the lip 53 as a starting point, it has an arc shape in which the radius of the arc decreases from the second portion R2 to the first portion R1, and the radius of the arc increases from the first portion R1 to the third portion R3. is doing.

リップ53は、下端部531(第1上端部511)から第3上端部532(第2内側端部521)にかけて、所定の半径r4を有する曲面からなる凸面形状を有している。上段キャビティ52は、第2底部522から立ち壁領域525にかけて、所定の半径r5を有する曲面からなる凹面形状を有している。第2上端部523は、所定の半径r6を有する曲面からなる凸面形状を有している。半径r4の中心点と半径r5の中心点との間のシリンダ軸方向Aの距離を第1距離Sv、半径r5の中心点と半径r6の中心点との間の径方向Bの距離を第2距離Shとするとき、
r4+r5>Sv
r5+r6≦Sh
の関係を満たすように、半径r4、r5、r6の数値が選ばれる。
The lip 53 has a convex curved surface having a predetermined radius r4 from a lower end portion 531 (first upper end portion 511) to a third upper end portion 532 (second inner end portion 521). The upper cavity 52 has a curved concave shape with a predetermined radius r5 from the second bottom portion 522 to the standing wall region 525 . The second upper end portion 523 has a curved convex shape with a predetermined radius r6. The distance in the cylinder axial direction A between the center point of the radius r4 and the center point of the radius r5 is defined as the first distance Sv, and the distance in the radial direction B between the center point of the radius r5 and the center point of the radius r6 is defined as the second distance Sv. When the distance Sh is
r4+r5>Sv
r5+r6≦Sh
The values of the radii r4, r5, r6 are chosen so as to satisfy the relationship

上段キャビティ52において、第2底部522から立ち壁領域525の上端位置R4に至る部分は、半径r5のおおよそ1/4円弧によって形成されている。そして、立ち壁領域525の上端位置R4は、半径r6のおおよそ1/4円弧からなる第2上端部523の下端位置に連なっている。なお、第2上端部523の上端は、スキッシュエリア55に連なっている。このような曲面形状とされている結果、立ち壁領域525の上端位置R4に対して立ち壁領域525の下方部分は、径方向Bの内側に位置している。つまり、立ち壁領域525には、下段キャビティ51の径方向窪み部514のように、径方向Bの外側に抉れた形状部分は存在していない。後記で詳述するが、立ち壁領域525がこのような円弧形状とされるのは、下段キャビティ51のエッグシェープ形状と協働して、混合気が燃焼室6の径方向Bの内側へ戻り過ぎないようにし、立ち壁領域525よりも径方向Bの外側の空間(スキッシュ空間)も有効に活用した燃焼を行わせるためである。 A portion of the upper cavity 52 extending from the second bottom portion 522 to the upper end position R4 of the standing wall region 525 is formed by an approximately quarter arc with a radius r5. The upper end position R4 of the standing wall region 525 continues to the lower end position of the second upper end portion 523 which is approximately a quarter arc of radius r6. The upper end of the second upper end portion 523 continues to the squish area 55 . As a result of such a curved surface shape, the lower portion of the standing wall region 525 is located inside in the radial direction B with respect to the upper end position R4 of the standing wall region 525 . That is, in the standing wall region 525 , there is no portion hollowed outward in the radial direction B like the radial recess portion 514 of the lower cavity 51 . As will be described in detail later, the reason why the standing wall region 525 has such an arc shape is that, in cooperation with the egg-shaped shape of the lower cavity 51, the air-fuel mixture returns to the inside of the combustion chamber 6 in the radial direction B. This is because the space outside the standing wall region 525 in the radial direction B (squish space) is also effectively used for combustion.

[制御構成]
続いて、ディーゼルエンジンシステムの制御構成を、図6のブロック図に基づいて説明する。本実施形態のディーゼルエンジンシステムは、プロセッサ70(エンジンの制御装置)によって統括的に制御される。プロセッサ70は、CPU、ROM、RAM等から構成される。プロセッサ70には、車両に搭載された各種センサからの検出信号が入力される。上記で説明したセンサSN1~SN9に加え、車両には、アクセル開度(アクセルの踏み込み量)を検出するアクセル開度センサSN10と、車両の走行環境の大気圧を計測する大気圧センサSN11と、車両の走行環境の気温を計測する外気温センサSN12と、が備えられている。
[Control configuration]
Next, the control configuration of the diesel engine system will be described with reference to the block diagram of FIG. The diesel engine system of this embodiment is centrally controlled by a processor 70 (engine control device). The processor 70 is composed of a CPU, ROM, RAM, and the like. Detection signals from various sensors mounted on the vehicle are input to the processor 70 . In addition to the sensors SN1 to SN9 described above, the vehicle has an accelerator opening sensor SN10 that detects the accelerator opening (the amount of depression of the accelerator), an atmospheric pressure sensor SN11 that measures the atmospheric pressure of the vehicle's running environment, and an outside air temperature sensor SN12 for measuring the air temperature of the environment in which the vehicle runs.

プロセッサ70は、上述したクランク角センサSN1、水温センサSN2、エアフローセンサSN3、吸気温センサSN4、吸気圧センサSN5、吸気OセンサSN6、噴射圧センサSN7、排気OセンサSN8、差圧センサSN9、アクセル開度センサSN10、大気圧センサSN11及び外気温センサSN12と電気的に接続されている。これらのセンサSN1~SN12によって検出された情報、すなわち、クランク角、エンジン回転速度、エンジン水温、吸気流量、吸気温、吸気圧、吸気酸素濃度、インジェクタ15の噴射圧、排気酸素濃度、アクセル開度、外気温、気圧等の情報がプロセッサ70に逐次入力される。 The processor 70 controls the aforementioned crank angle sensor SN1, water temperature sensor SN2, airflow sensor SN3, intake air temperature sensor SN4, intake pressure sensor SN5, intake O2 sensor SN6, injection pressure sensor SN7, exhaust O2 sensor SN8, differential pressure sensor SN9. , an accelerator position sensor SN10, an atmospheric pressure sensor SN11, and an outside air temperature sensor SN12. Information detected by these sensors SN1 to SN12, that is, crank angle, engine speed, engine water temperature, intake flow rate, intake air temperature, intake pressure, intake oxygen concentration, injection pressure of injector 15, exhaust oxygen concentration, accelerator opening , outside temperature, atmospheric pressure, etc. are sequentially input to the processor 70 .

プロセッサ70は、上記各センサSN1~SN12他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、プロセッサ70は、インジェクタ15(燃圧レギュレータ16)、スロットル弁32、EGR弁45及び変速用油圧ソレノイド80、モーター82及びバッテリー83の制御回路等と電気的に接続されており、上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。 The processor 70 controls each section of the engine while executing various judgments and calculations based on input signals from the sensors SN1 to SN12 and others. That is, the processor 70 is electrically connected to the injector 15 (fuel pressure regulator 16), the throttle valve 32, the EGR valve 45, the shift hydraulic solenoid 80, the control circuit for the motor 82 and the battery 83, and the like. Control signals are output to each of these devices based on the above.

プロセッサ70は、所定のプログラムが実行されることで、機能的に、車速検出部71、目標トルク設定部72、インジェクタ15の動作を制御する燃料噴射制御部73、バッテリー残量算出部77、モーター制御部78及び記憶部79を具備するように動作する。 By executing a predetermined program, the processor 70 functionally includes a vehicle speed detection unit 71, a target torque setting unit 72, a fuel injection control unit 73 that controls the operation of the injector 15, a remaining battery level calculation unit 77, a motor It operates to have a control unit 78 and a storage unit 79 .

車速検出部71は、エンジン本体1が搭載された車両の車速を検出する。本実施形態では車速検出部71は、変速用油圧ソレノイド80の動作状況に基づいて車速を検出する。変速用油圧ソレノイド80は、エンジン本体1の出力軸に連結されている変速機81(図1)のギアを自動切り替えするソレノイドである。車速検出部71は、変速用油圧ソレノイド80により設定されているギア段から、少なくとも車両が低速又は高速走行中であるかを判定する。例えば、変速機81が6段変速の自動変速機である場合、1~3段を低速ギア、4~6段を高速ギアと定義し、前者が選択されている場合は「低速」、後者が選択されている場合は「高速」と判定させることができる。 The vehicle speed detector 71 detects the vehicle speed of the vehicle in which the engine body 1 is mounted. In this embodiment, the vehicle speed detection unit 71 detects the vehicle speed based on the operating state of the shift hydraulic solenoid 80 . A transmission hydraulic solenoid 80 is a solenoid for automatically switching gears of a transmission 81 ( FIG. 1 ) connected to the output shaft of the engine body 1 . The vehicle speed detection unit 71 determines at least whether the vehicle is running at a low speed or a high speed from the gear set by the shift hydraulic solenoid 80 . For example, if the transmission 81 is a 6-speed automatic transmission, the 1st to 3rd stages are defined as low speed gears, and the 4th to 6th stages are defined as high speed gears. If it is selected, it can be determined as "high speed".

目標トルク設定部72は、運転状況に応じて、エンジンの目標トルクを設定する。具体的には目標トルク設定部72は、アクセル開度センサSN10によって検出されるアクセル開度に基づいて、エンジンの目標トルクを設定する。また、目標トルク設定部72は、モーター82がバッテリー83への充電動作を行う状況のときには、モーター82の発電時におけるモーター抵抗を付加して目標トルクを設定する。 The target torque setting unit 72 sets the target torque of the engine according to the operating conditions. Specifically, the target torque setting unit 72 sets the target torque of the engine based on the accelerator opening detected by the accelerator opening sensor SN10. Further, when the motor 82 is charging the battery 83, the target torque setting unit 72 adds the motor resistance when the motor 82 generates power to set the target torque.

燃料噴射制御部73は、インジェクタ15の燃料噴射動作を制御する。本実施形態の燃料噴射制御部73は、後記で詳述するが、特定の運転領域の各サイクルにおいて、インジェクタ15に、圧縮行程中に燃料を噴射させる先頭段噴射と、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる主噴射とを実行させる。燃料噴射制御部73は、目標トルク設定部72が設定した目標トルク(アクセル踏み込み量とモーター抵抗とに基づく目標トルク)を達成するように、1サイクル当たりにインジェクタ15から噴射させる燃料の噴射量を設定する。燃料噴射制御部73は、所定のプログラムが実行されることで、運転状態判定部74、噴射パターン選択部75及び補正部76を機能的に具備するように動作する。 The fuel injection control section 73 controls the fuel injection operation of the injector 15 . As will be described in detail later, the fuel injection control unit 73 of the present embodiment is configured such that, in each cycle in a specific operating region, the injector 15 is injected with fuel during the compression stroke, and near the top dead center of the compression stroke. A main injection that initiates injection and completes injection during the expansion stroke is performed. The fuel injection control unit 73 adjusts the injection amount of fuel to be injected from the injector 15 per cycle so as to achieve the target torque set by the target torque setting unit 72 (the target torque based on the accelerator depression amount and the motor resistance). set. The fuel injection control unit 73 operates to functionally include an operating state determination unit 74, an injection pattern selection unit 75, and a correction unit 76 by executing a predetermined program.

運転状態判定部74は、上記のセンサSN1~SN12の検出値に基づき、エンジン回転数、エンジン負荷、エンジン水温及び油温、外気温、吸気温、吸気圧、酸素濃度、EGR弁45の開度などの運転状態情報を取得し、エンジン本体1の運転状態等を判定する。 Based on the values detected by the sensors SN1 to SN12, the operating state determination unit 74 determines the engine speed, engine load, engine water and oil temperature, outside air temperature, intake air temperature, intake air pressure, oxygen concentration, and the degree of opening of the EGR valve 45. and the like to determine the operating state of the engine body 1 and the like.

噴射パターン選択部75は、前記目標噴射量(エンジン回転数及び負荷の組合せ)毎に予め設定されている噴射パターンを読み出して、当該目標噴射量に応じた燃料噴射パターンを設定する。本実施形態において噴射パターン選択部75は、上記の特定の運転領域の一部運転領域(図7の第2領域K2)において、車両が高速走行中であることを車速検出部71が検出しているときに、目標トルクにモーター82のモーター抵抗分が付加されているか否かに応じて、燃料噴射パターンを切り替える制御を行う。また、先頭段噴射と主噴射とは、これら噴射による燃焼に起因して各々発生する圧力波同士が互いに打ち消されるように、両噴射の噴射時期が設定される。これらについては、後記で詳述する。 The injection pattern selector 75 reads out an injection pattern preset for each target injection amount (combination of engine speed and load), and sets a fuel injection pattern according to the target injection amount. In the present embodiment, the injection pattern selection unit 75 operates when the vehicle speed detection unit 71 detects that the vehicle is running at high speed in a partial operation area (second area K2 in FIG. 7) of the specific operation area. control is performed to switch the fuel injection pattern depending on whether or not the motor resistance of the motor 82 is added to the target torque. Further, the injection timings of the first stage injection and the main injection are set so that the pressure waves generated due to combustion by these injections cancel each other out. These will be detailed later.

補正部76は、噴射パターン選択部75が設定した先頭段噴射の時期を、燃焼環境要因の変動に応じて補正する。すなわち、補正部76は、予め設定された噴射時期に先頭段噴射を実行させた場合の熱発生率ピークの発生時期と、燃焼環境要因を考慮した前記熱発生率ピークの発生時期とのズレを解消させるように、燃料噴射時期を補正する。 The correction unit 76 corrects the first stage injection timing set by the injection pattern selection unit 75 in accordance with fluctuations in combustion environment factors. That is, the correcting unit 76 corrects the difference between the timing of the occurrence of the heat release rate peak when the first stage injection is executed at the preset injection timing and the timing of the occurrence of the heat release rate peak considering the combustion environment factors. The fuel injection timing is corrected so as to eliminate the problem.

バッテリー残量算出部77は、バッテリー83の充電残容量を算出する処理を行う。さらにバッテリー残量算出部77は、バッテリー83の充電残容量が所定の閾値を下回った場合に、充電要求を示す信号を出力する。 The remaining battery capacity calculator 77 performs processing for calculating the remaining charge capacity of the battery 83 . Furthermore, the remaining battery capacity calculation unit 77 outputs a signal indicating a charge request when the remaining charge capacity of the battery 83 falls below a predetermined threshold.

モーター制御部78は、モーター82の動作を制御する。具体的にはモーター制御部78は、モーター82に、上述のエンジンアシスト動作又はバッテリー83に対する充電動作を実行させる。モーター制御部78は、エンジンアシスト動作時には、バッテリー83からモーター82へ電力を供給させ、モータートルクをエンジン本体1の出力軸へ与える。また、モーター制御部78は、充電動作時には、モーター82を発電機として動作させ、当該モーター82の発電電力をバッテリー83に供給する。バッテリー残量算出部77から充電要求の信号が出力されたとき、前記充電動作が実行される。充電要求を受けて、モーター制御部78は、バッテリー83からモーター82への給電経路をOFFとする一方でモーター82からバッテリー83への充電経路をONとすると共に、目標トルク設定部72にモーター抵抗の付加指示を出力する。 A motor control unit 78 controls the operation of the motor 82 . Specifically, the motor control unit 78 causes the motor 82 to perform the above-described engine assist operation or charging operation for the battery 83 . The motor control unit 78 supplies electric power from the battery 83 to the motor 82 and applies motor torque to the output shaft of the engine body 1 during the engine assist operation. During the charging operation, the motor control unit 78 operates the motor 82 as a power generator and supplies power generated by the motor 82 to the battery 83 . When a charge request signal is output from the remaining battery capacity calculator 77, the charging operation is executed. Upon receiving the charging request, the motor control unit 78 turns off the power supply path from the battery 83 to the motor 82 and turns on the charging path from the motor 82 to the battery 83 , and sets the target torque setting unit 72 to the motor resistance. output additional instructions.

記憶部79は、噴射パターン選択部75が噴射パターンを設定する際に参照する各種の噴射パターンを記憶する。また、記憶部79は、各種のプログラム、各種の設定値、図7に示す運転マップなどを記憶する。 The storage unit 79 stores various injection patterns that the injection pattern selection unit 75 refers to when setting the injection pattern. The storage unit 79 also stores various programs, various set values, an operation map shown in FIG. 7, and the like.

[運転マップと噴射パターン]
図7は、エンジン本体1の運転マップを示す図である。当該運転マップでは、低~中回転領域であって軽~中負荷の領域付近に設定された特定領域Kと、この特定領域Kを除く他の領域である非特定領域Nとを含んでいる。特定領域Kは、燃焼騒音を抑制した静音走行が望まれる運転領域である。この特定領域Kに該当するとき、燃料噴射制御部73はインジェクタ15に、少なくとも圧縮行程中に燃料を噴射させる先頭段噴射と、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる主噴射とを行わせる、多段噴射の燃焼を実行させる。非特定領域Nに該当するとき、燃料噴射制御部73は、例えば一般的な拡散燃焼を行わせる噴射態様を、インジェクタ15に実行させる。もちろん、非特定領域Nにおいて一般的な拡散燃焼を異なる燃焼を実現させる噴射態様を取らせても良い。
[Operation map and injection pattern]
FIG. 7 is a diagram showing an operation map of the engine body 1. As shown in FIG. The operation map includes a specific region K which is a low to medium speed range and is set near a light to medium load region, and a non-specific region N other than the specific region K. The specific region K is an operating region where quiet running with suppressed combustion noise is desired. When this specific region K is met, the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to perform first-stage injection to inject fuel at least during the compression stroke, and to start injection near the top dead center of the compression stroke and complete injection during the expansion stroke. Multi-stage injection combustion is executed. When it falls under the non-specific region N, the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to execute an injection mode in which, for example, general diffusion combustion is performed. Of course, in the non-specific region N, an injection mode that realizes general diffusion combustion and different combustion may be adopted.

特定領域Kにおいて、第1領域K1と、低負荷側の一部領域である第2領域K2とが設定されている。燃料噴射制御部73は、第2領域K2においては、車両の車速に応じて前記多段噴射の前記先頭段噴射及び前記主噴射の噴射量比率を変更する制御を行う。基本設定として燃料噴射制御部73は、車速検出部71が所定の車速よりも速い車速(高速走行)を検出している場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも多く設定する高速用噴射パターンを実行する。一方、車速検出部71が所定の車速よりも遅い車速(低速走行)を検出している場合、燃料噴射制御部73は、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも少なく設定する低速用噴射パターン(第2噴射パターン)を実行する。基本設定では、1サイクル当たりの総噴射量は変更されない。 In the specific area K, a first area K1 and a second area K2, which is a partial area on the low load side, are set. In the second region K2, the fuel injection control unit 73 performs control to change the injection amount ratio of the first stage injection and the main injection of the multi-stage injection according to the vehicle speed of the vehicle. As a basic setting, the fuel injection control unit 73 sets the injection amount of the first stage injection to be higher than the injection amount of the main injection when the vehicle speed detection unit 71 detects a vehicle speed (high-speed running) faster than a predetermined vehicle speed. Executes a high-speed injection pattern that sets a large number of On the other hand, when the vehicle speed detection unit 71 detects a vehicle speed lower than the predetermined vehicle speed (low speed running), the fuel injection control unit 73 sets the injection amount of the first stage injection to be smaller than the injection amount of the main injection. The injection pattern for low speed (second injection pattern) is executed. The basic setting does not change the total injection quantity per cycle.

これに加えて、燃料噴射制御部73は、第2領域K2では、車両が高速走行(第1所定値を超過する車速で走行)していることを車速検出部71が検出している場合において、モーター82のモーター抵抗が付加されているか否かによって、噴射パターンを切り替える。図7を参照して、第2領域K2の運転ポイントa1が、モーター抵抗が付加されていない状態の運転ポイントであるとする。この場合の負荷は、アクセルの踏み込み量のみで決定される。この状態に、モーター抵抗が付加されると、負荷が上昇することから運転ポイントはa1からa2へ移行する。つまり、運転者はアクセル踏み込み量を変えていないにも拘わらず、モーター抵抗の重畳に対応するためにエンジン負荷を増大(1サイクル当たりの燃料総噴射量を増加)させないとエンジン回転数を維持できない状態となる。 In addition, in the second region K2, the fuel injection control unit 73 is controlled when the vehicle speed detection unit 71 detects that the vehicle is running at high speed (running at a vehicle speed exceeding the first predetermined value). , the injection pattern is switched depending on whether or not the motor resistance of the motor 82 is added. Referring to FIG. 7, it is assumed that the operating point a1 in the second area K2 is the operating point in which the motor resistance is not applied. The load in this case is determined only by the amount of depression of the accelerator. When motor resistance is added to this state, the load increases and the operating point shifts from a1 to a2. In other words, even though the driver does not change the accelerator depression amount, the engine speed cannot be maintained unless the engine load is increased (the total fuel injection amount per cycle is increased) in order to cope with the superimposition of the motor resistance. state.

このような事象が生じることを想定して、第2領域K2で高速走行を行っている場合において、燃料噴射制御部73は、モーター制御部78がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合(運転ポイントa1)には、上記の基本設定の通り、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも多く設定する高速用噴射パターン(第1噴射パターン)を実行する。一方、モーター制御部78がモーター抵抗の付加の指示を出している場合(運転ポイントa2)には、燃料噴射制御部73は、上記の基本設定を変更して、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも少なく設定する低速用噴射パターン(第2噴射パターン)を実行する。 Assuming that such an event occurs, when high-speed running is performed in the second region K2, the fuel injection control unit 73 controls the fuel injection control unit 73 when the motor control unit 78 does not issue an instruction to add motor resistance ( At the operating point a1), a high-speed injection pattern (first injection pattern) is executed in which the injection amount of the first stage injection is set larger than the injection amount of the main injection, as in the basic setting described above. On the other hand, when the motor control unit 78 issues an instruction to add motor resistance (operation point a2), the fuel injection control unit 73 changes the above-described basic settings to increase the injection amount of the first stage injection. A low-speed injection pattern (second injection pattern) that is set to be smaller than the injection amount of the main injection is executed.

図8は、上記の低速用噴射パターンの実行時における燃料噴射のタイミング及び熱発生率の一例を示すタイムチャートである。低速用噴射パターンは、特定領域Kにおいて燃料噴射制御部73がインジェクタ15に実行させる基本噴射パターンであり、第1領域K1では無条件に実行され、第2領域K2では車両の低速走行時及びモーター抵抗の付加時に実行される。低速用噴射パターンは、進角側に向けて順次実行される、先頭段噴射P1、2段目プレ噴射Pa(第2段噴射の一つ)、3段目プレ噴射Pb(第2段噴射の一つ)、主噴射M1、1段目アフター噴射AF1及び2段目アフター噴射AF2を有している。 FIG. 8 is a time chart showing an example of fuel injection timing and heat generation rate when the low-speed injection pattern is executed. The low-speed injection pattern is a basic injection pattern that the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to execute in the specific region K, is executed unconditionally in the first region K1, and is executed in the second region K2 when the vehicle Executed when adding resistance. The low-speed injection pattern includes a first-stage injection P1, a second-stage pre-injection Pa (one of the second-stage injections), and a third-stage pre-injection Pb (one of the second-stage injections), which are sequentially executed toward the advance side. one), a main injection M1, a first-stage after-injection AF1 and a second-stage after-injection AF2.

先頭段噴射P1は、1サイクル中において最も早く実行される噴射であって、上述の圧縮行程中に燃料を噴射させる噴射である。先頭段噴射P1は、噴射された燃料噴霧がキャビティ5Cのリップ53を指向するように、燃料噴射時期が設定されている。主噴射M1は、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる噴射である。2段目プレ噴射Pa及び3段目プレ噴射Pbは、先頭段噴射P1と主噴射M1との間に実行される噴射であり、本実施形態ではいずれも圧縮行程中に実行される例を示している。1段目アフター噴射AF1及び2段目アフター噴射AF2は、いずれも主噴射M1の後に実行される噴射である。このように、低速用噴射パターンでは、クランク角-26deg付近~17deg付近の期間に、燃料噴射が多段で実行される。なお、図8ではプレ噴射及びアフター噴射は2段階で行われる例を示しているが、各々単発噴射としても、或いは3段階以上としても良い。 The first stage injection P1 is the earliest injection in one cycle, and is an injection that injects fuel during the above-described compression stroke. The fuel injection timing of the first stage injection P1 is set so that the injected fuel spray is directed toward the lip 53 of the cavity 5C. The main injection M1 is an injection that starts the injection near the compression top dead center and completes the injection during the expansion stroke. The second-stage pre-injection Pa and the third-stage pre-injection Pb are injections executed between the first-stage injection P1 and the main injection M1, and in this embodiment, both are executed during the compression stroke. ing. Both the first-stage after-injection AF1 and the second-stage after-injection AF2 are injections performed after the main injection M1. In this way, in the low-speed injection pattern, fuel injection is performed in multiple stages during the period from about -26 degrees to about 17 degrees of the crank angle. Although FIG. 8 shows an example in which pre-injection and after-injection are performed in two stages, each injection may be performed in a single injection or in three or more stages.

先頭段噴射P1の噴射量は、主噴射M1の噴射量よりも少なく設定されている。2段目、3段目プレ噴射Pa、Pb並びに1段目、2段目アフター噴射AF1、AF2の噴射量は、先頭段噴射P1よりも多いが、主噴射M1の噴射量よりも少なく設定されている。負荷の増減に応じて、主に主噴射M1の噴射量が増減される。 The injection amount of the first stage injection P1 is set smaller than the injection amount of the main injection M1. The injection amounts of the second-stage and third-stage pre-injections Pa and Pb and the first-stage and second-stage after-injections AF1 and AF2 are set to be larger than the first-stage injection P1 but smaller than the injection amount of the main injection M1. ing. Mainly, the injection amount of the main injection M1 is increased or decreased according to the increase or decrease of the load.

低速用噴射パターンが実行された場合の燃焼は、概ね拡散燃焼となる。図8の上段には、低速用噴射パターンが実行された際の熱発生率特性H1が示されている。熱発生率特性H1は、一つのピークH1Pを備えた山型形状を有している。このピークH1Pの高さは、次述の高速用噴射パターンが実行される場合に比べて低く設定されている。従って、燃焼騒音は抑制される。 Combustion when the low-speed injection pattern is executed is generally diffuse combustion. The upper part of FIG. 8 shows the heat release rate characteristic H1 when the low-speed injection pattern is executed. The heat release rate characteristic H1 has a mountain shape with one peak H1P. The height of this peak H1P is set lower than when the high-speed injection pattern described below is executed. Therefore, combustion noise is suppressed.

先頭段噴射P1で噴射された燃料は、比較的速い段階で噴射されることから、予混合圧縮着火による燃焼(以下PCI(Premixed Compression Ignition)燃焼という)となる。但し、先頭段噴射P1の燃料噴射量は少ないので、熱発生率特性H1は急峻な立ち上がりを示さない。2段目、3段目プレ噴射Pa、Pbは、熱発生率特性H1をコントロールするため、主噴射M1の前に実行される噴射である。 Since the fuel injected in the first stage injection P1 is injected at a relatively early stage, combustion by premixed compression ignition (hereinafter referred to as PCI (Premixed Compression Ignition) combustion) occurs. However, since the fuel injection amount of the first stage injection P1 is small, the heat release rate characteristic H1 does not show a sharp rise. The second- and third-stage pre-injections Pa and Pb are injections performed before the main injection M1 in order to control the heat release rate characteristic H1.

主噴射M1で噴射された燃料は、先頭段噴射P1及び2段目、3段目プレ噴射Pa、Pbによる燃焼を火種として概ね拡散燃焼する。このため、熱発生率特性H1のピークH1Pの発生時期と、主噴射M1の噴射時期とはほぼ一致している。先頭段噴射P1及び2段目、3段目プレ噴射Pa、Pbは、主噴射M1の燃料の着火をアシストするプレ燃焼(PCI燃焼)の熱量を適正に確保し、主噴射M1の燃焼によって狙いとする熱発生率特性H1が得られるよう、噴射時期及び噴射量が設定される。1段目、2段目アフター噴射AF1、AF2は、燃料を完全燃焼させて煤を発生させないようにすることを目的として実行される噴射である。 The fuel injected by the main injection M1 generally diffusely burns with the combustion by the first-stage injection P1 and the second- and third-stage pre-injections Pa and Pb as fire sources. Therefore, the peak H1P occurrence timing of the heat release rate characteristic H1 substantially coincides with the injection timing of the main injection M1. The first-stage injection P1 and the second- and third-stage pre-injections Pa and Pb ensure an appropriate amount of heat for pre-combustion (PCI combustion) that assists the ignition of the fuel in the main injection M1. The injection timing and the injection amount are set so as to obtain the heat release rate characteristic H1 of . The first-stage and second-stage after-injections AF1 and AF2 are injections that are executed for the purpose of completely combusting the fuel so as not to generate soot.

次に、図9は、高速用噴射パターンの実行時における燃料噴射のタイミング及び熱発生率の一例を示すタイムチャートである。高速用噴射パターンは、第2領域K2において車両の高速走行時に実行される。但し、第2領域K2において高速走行時であっても、モーター抵抗が付加されているときには、高速用噴射パターンではなく、上記の低速用噴射パターンが選択実行されることは、上述した通りである。高速用噴射パターンは、先頭段噴射P2、主噴射M2及び中段噴射Pmを有している。 Next, FIG. 9 is a time chart showing an example of fuel injection timing and heat release rate when the high-speed injection pattern is executed. The high-speed injection pattern is executed in the second region K2 when the vehicle is running at high speed. However, as described above, even during high-speed running in the second region K2, when motor resistance is applied, the low-speed injection pattern is selected instead of the high-speed injection pattern. . The high-speed injection pattern has a leading stage injection P2, a main injection M2, and a middle stage injection Pm.

先頭段噴射P2は、1サイクル中において最も早く実行される噴射であって、上述の圧縮行程中に燃料を噴射させる噴射である。先頭段噴射P2は、噴射した燃料をPCI燃焼させることを企図したものであり、筒内圧及び筒内温度がある程度高くなる圧縮行程後期に実行される。高速用噴射パターンの先頭段噴射P2においても、インジェクタ15がリップ53を指向して燃料を噴射することができるように、燃料噴射時期が設定される。 The first stage injection P2 is the earliest injection in one cycle, and is an injection that injects fuel during the above-described compression stroke. The first stage injection P2 is intended for PCI combustion of the injected fuel, and is executed in the latter half of the compression stroke when the in-cylinder pressure and the in-cylinder temperature rise to some extent. The fuel injection timing is set so that the injector 15 can direct the fuel toward the lip 53 and inject fuel in the first stage injection P2 of the high-speed injection pattern as well.

主噴射M2は、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる噴射である。主噴射M2は、先頭段噴射P2で噴射された燃料がPCI燃焼している期間中に開始される。つまり、主噴射M2は、PCI燃焼の熱を利用して噴射された燃料を拡散燃焼させることを企図した噴射である。図9では、TDCよりも僅かに遅角となるタイミングで、主噴射M2が開始される例を示している。キャビティ5Cとの位置関係では、主噴射M2は、インジェクタ15が上段キャビティ52に向けて燃料を噴射することができる噴射時期に設定される。主噴射M2の噴射量は、低速用噴射パターンの場合とは逆に、先頭段噴射P2の噴射量よりも少なく設定されている。 The main injection M2 is an injection that starts the injection near the compression top dead center and completes the injection during the expansion stroke. The main injection M2 is started during the PCI combustion of the fuel injected in the first stage injection P2. In other words, the main injection M2 is an injection designed to diffusely burn the injected fuel using the heat of PCI combustion. FIG. 9 shows an example in which the main injection M2 is started at a timing that is slightly retarded from TDC. In terms of the positional relationship with the cavity 5</b>C, the main injection M<b>2 is set at an injection timing at which the injector 15 can inject fuel toward the upper cavity 52 . Contrary to the case of the low-speed injection pattern, the injection amount of the main injection M2 is set smaller than the injection amount of the front stage injection P2.

中段噴射Pmは、先頭段噴射P2と主噴射M2との間の時期に実行される噴射である。中段噴射Pmで噴射された燃料は、先頭段噴射P2の燃焼と主噴射M2の燃焼との間に燃焼させることが企図されている。中段噴射Pmも、概ね拡散燃焼となる。中段噴射Pmの燃料噴射量(噴射期間)は、先頭段噴射P2及び主噴射M2の双方より少ない噴射量(短い噴射期間)に設定されている。 The intermediate injection Pm is an injection that is performed at a timing between the initial injection P2 and the main injection M2. The fuel injected in the middle injection Pm is intended to be burned between the combustion of the first injection P2 and the main injection M2. The middle-stage injection Pm is also generally diffuse combustion. The fuel injection amount (injection period) of the intermediate injection Pm is set to a smaller injection amount (shorter injection period) than both of the initial injection P2 and the main injection M2.

図9の上段には、高速用噴射パターンが実行された際の熱発生率特性H2が示されている。熱発生率特性H2は、先頭段噴射P2に伴うPCI燃焼によって生じる山部である前段燃焼部分HAと、主噴射M2に伴う拡散燃焼によって生じる山部である後段燃焼部分HBと、両燃焼部分HA、HBの中間の中間燃焼部分HCとを有する。すなわち、熱発生率特性H2には、時間的に分離して実行される先頭段噴射P2及び主噴射M2の各燃焼に起因して、二段階で熱発生率のピークが発生する。先頭段噴射P2は比較的噴射量の多い噴射であってPCI燃焼するので、熱発生率特性H2は急峻な立ち上がりを示し、ピーク値も先述の熱発生率特性H1に比べて高くなる。このため、燃焼騒音は大きくなる。なお、中段噴射Pmは、先頭段噴射P2及び主噴射M2の各燃焼に起因する熱発生率のピークを抑制するための噴射、換言すると中間燃焼部分HCにおける熱発生率の落ち込みを抑制する噴射である。 The upper part of FIG. 9 shows the heat release rate characteristic H2 when the high-speed injection pattern is executed. The heat release rate characteristic H2 is composed of a pre-combustion portion HA, which is a peak caused by PCI combustion accompanying the first injection P2, a post-burning portion HB, which is a peak caused by diffusion combustion accompanying the main injection M2, and both combustion portions HA. , and an intermediate combustion portion HC intermediate of HB. That is, in the heat release rate characteristic H2, peaks of the heat release rate occur in two stages due to the respective combustions of the first injection P2 and the main injection M2 that are performed separately in terms of time. Since the first stage injection P2 is an injection with a relatively large injection amount and performs PCI combustion, the heat release rate characteristic H2 exhibits a sharp rise, and the peak value is also higher than the heat release rate characteristic H1 described above. Therefore, combustion noise increases. Note that the intermediate injection Pm is an injection for suppressing the peak of the heat release rate caused by each combustion of the first injection P2 and the main injection M2, in other words, the injection for suppressing the drop in the heat release rate in the intermediate combustion portion HC. be.

[噴射パターンの切り替えについて]
図10は、第2領域K2において高速走行時に行われる、モーター抵抗の付加に応じた噴射パターンの切り替え制御を示すタイムチャートである。時刻Txまでは、モーター抵抗が付加されていない状態で、第2領域K2内の運転ポイントに対応するアクセル踏み込み量及びエンジン負荷の下、高速走行(第1所定値を超過する車速)が行われているとする。この場合、燃料噴射制御部73は、図9に示した高速用噴射パターン(第1噴射パターン)を選択する。
[About switching the injection pattern]
FIG. 10 is a time chart showing injection pattern switching control according to the addition of motor resistance, which is performed during high-speed running in the second region K2. Until the time Tx, high-speed driving (vehicle speed exceeding the first predetermined value) is performed under the accelerator depression amount and the engine load corresponding to the driving point in the second region K2 in a state where the motor resistance is not applied. Suppose you are In this case, the fuel injection control unit 73 selects the high-speed injection pattern (first injection pattern) shown in FIG.

時刻Txにおいて、例えばバッテリー残量算出部77が充電要求を出力したことに対応して、モーター制御部78がモーター抵抗の付加(モーター抵抗ON)の指示を出したとする。アクセル踏み込み量に変化はないとする。この場合、モーター抵抗がアクセル踏み込み量に対応した要求トルクに重畳されるので、エンジン負荷は上昇する。これに対応して、燃料の総噴射量も、モーター抵抗の付加分のトルクを担うために増加される。これにより、車速は維持される。そして、燃料噴射制御部73は、燃料噴射パターンを、高速用噴射パターンから図8に示した低速用噴射パターン(第2噴射パターン)に変更する。これにより、燃焼騒音が抑制される。 At time Tx, for example, the motor control unit 78 issues an instruction to add motor resistance (motor resistance ON) in response to the remaining battery level calculation unit 77 outputting a charge request. It is assumed that there is no change in the accelerator depression amount. In this case, the motor resistance is superimposed on the required torque corresponding to the accelerator depression amount, so the engine load increases. Correspondingly, the total injection of fuel is also increased to take up the additional torque of the motor resistance. Thereby, the vehicle speed is maintained. Then, the fuel injection control unit 73 changes the fuel injection pattern from the high speed injection pattern to the low speed injection pattern (second injection pattern) shown in FIG. Combustion noise is thereby suppressed.

図11は、低速用噴射パターンと高速用噴射パターンとを比較するタイムチャートであって、図11(A)は低速用噴射パターンの一例、図11(B)は高速用噴射パターンの一例を示している。低速用噴射パターンでの総噴射量と、高速用噴射パターンでの総噴射量とは、エンジン回転数及び負荷が同一である場合、同一となる。 11A and 11B are time charts for comparing low-speed injection patterns and high-speed injection patterns. FIG. 11A shows an example of a low-speed injection pattern, and FIG. 11B shows an example of a high-speed injection pattern. ing. The total injection quantity in the low speed injection pattern and the total injection quantity in the high speed injection pattern are the same when the engine speed and load are the same.

まず、モーター制御部78がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合、つまり燃料噴射制御部73がアクセルの踏み込み量のみに基づいて燃料噴射制御を行う状況を想定する。この場合、燃料噴射制御部73は、図7に示す運転マップの第2領域K2で車両が運転されている場合において、車両が低速走行している場合には図11(A)の低速用噴射パターンで、高速走行している場合には図11(B)の高速用噴射パターンで、それぞれインジェクタ15に燃料噴射を実行させる。低速用噴射パターンが実行されるときには、先頭段噴射P1の噴射量が主噴射M1の噴射量よりも少なく設定される。これにより、燃焼に伴う熱発生率特性H1には急峻な変化は現れず(図8)、熱発生率のピークH1Pは高速用噴射パターンの実行時よりも遅角側に出現する。このため、低速走行ゆえに風切り音等の走行騒音が小さくなる低速用噴射パターンの実行時において、燃焼騒音を抑制することができる。 First, it is assumed that the motor control unit 78 does not issue an instruction to add motor resistance, that is, the fuel injection control unit 73 performs fuel injection control based only on the amount of depression of the accelerator. In this case, when the vehicle is driven in the second region K2 of the driving map shown in FIG. If the vehicle is traveling at high speed, the injectors 15 are caused to perform fuel injection according to the high-speed injection pattern shown in FIG. 11(B). When the low-speed injection pattern is executed, the injection amount of the first stage injection P1 is set smaller than the injection amount of the main injection M1. As a result, the heat release rate characteristic H1 associated with combustion does not show a steep change (FIG. 8), and the peak H1P of the heat release rate appears on the retarded side compared to when the high-speed injection pattern is executed. Therefore, combustion noise can be suppressed when the low-speed injection pattern is executed, in which running noise such as wind noise is reduced due to low-speed running.

これに対し、高速用噴射パターンが実行されるときには、先頭段噴射P2の噴射量が主噴射M2の噴射量よりも多く設定される。このため、先頭段噴射P2による前段燃焼部分HAに起因する熱発生率のピークを、圧縮上死点付近に出現させることができる(図9)。つまり、先頭段噴射P2にてPCI燃焼を実現させ、燃費性能の向上を図ることができる。ここで、高速用噴射パターンの実行時には車速が速く、車両の走行騒音が大きくなる。このため、PCI燃焼によって燃焼騒音は大きくなるものの、この走行騒音が前記燃焼騒音を掻き消す効果を産出するため、運転者は高速用噴射パターンに切り替えられたとしても、PCI燃焼に伴う燃焼騒音に違和感を覚え難い。このように、静音化が求められない運転状況下においてのみPCI燃焼を実行させることで、燃焼騒音の大きさを運転者に意識させることなく、燃費性能を向上させることができる。 In contrast, when the high-speed injection pattern is executed, the injection amount of the first stage injection P2 is set larger than the injection amount of the main injection M2. Therefore, the peak of the heat release rate due to the front-stage combustion portion HA due to the front-stage injection P2 can appear near the compression top dead center (FIG. 9). In other words, the PCI combustion can be realized in the first stage injection P2, and the fuel consumption performance can be improved. Here, when the high-speed injection pattern is executed, the vehicle speed is high and the running noise of the vehicle increases. Therefore, although the PCI combustion increases the combustion noise, the running noise has the effect of drowning out the combustion noise. It is difficult to feel discomfort. In this way, by performing PCI combustion only under driving conditions where noise reduction is not required, fuel consumption performance can be improved without making the driver aware of the magnitude of combustion noise.

次に、モーター制御部78がモーター抵抗の付加の指示を出している場合、つまり燃料噴射制御部73がアクセルの踏み込み量及びモーター抵抗に基づいて燃料噴射制御を行う状況を想定する。この場合、第2領域K2内で高速走行をしていることを車速検出部71が検出していたとしても、低速用噴射パターンが選択される。図10のチャートに示した通り、モーター82のモーター抵抗が付加されるとエンジン負荷も上昇するため、車速を維持するために燃料噴射制御部73は、燃料噴射量を増量させる制御を行わねばならない。この状況で、高速用噴射パターンを継続させると燃焼騒音も大きくなる。ここでのエンジン負荷の上昇は、運転者のアクセルワークに基づくものではないため、燃焼騒音が大きくなると運転者は違和感を覚えることがある。そこで、かかる状況において燃料噴射制御部73は、高速用噴射パターンに代えて低速用噴射パターンを選択する。これにより、モーター抵抗の付加時に燃焼騒音を抑制することができる。 Next, it is assumed that the motor control unit 78 issues an instruction to add motor resistance, that is, the fuel injection control unit 73 performs fuel injection control based on the amount of depression of the accelerator and the motor resistance. In this case, even if the vehicle speed detector 71 detects that the vehicle is traveling at high speed within the second region K2, the low speed injection pattern is selected. As shown in the chart of FIG. 10, when the motor resistance of the motor 82 is added, the engine load also increases, so the fuel injection control unit 73 must perform control to increase the fuel injection amount in order to maintain the vehicle speed. . In this situation, if the high-speed injection pattern is continued, the combustion noise also increases. Since the increase in the engine load here is not based on the driver's accelerator work, the driver may feel uncomfortable when the combustion noise increases. Therefore, in such a situation, the fuel injection control unit 73 selects the low speed injection pattern instead of the high speed injection pattern. As a result, combustion noise can be suppressed when motor resistance is added.

ここで、車両100が第2領域K2内の運転ポイントで、より速い高速走行(高々速走行)を行っている場合には、低速用噴射パターンに切り替えずに高速用噴射パターンを維持させることが望ましい。例えば、予め定められた第1所定値を超過する車速を「高速」、前記第1所定値よりも予め定められた値だけ大きい第2所定値を超過する車速を「高々速」と定義しておく。そして、車速検出部71が、第2領域K2内の運転ポイントで「高々速」に相当する車速を検出している場合、燃料噴射制御部73は、モーター制御部78がモーター抵抗の付加の指示を出している場合でも、高速用噴射パターンをインジェクタ15に実行させる。 Here, when the vehicle 100 is traveling at a higher speed (very high speed traveling) at a driving point within the second region K2, it is possible to maintain the high speed injection pattern without switching to the low speed injection pattern. desirable. For example, a vehicle speed that exceeds a predetermined first predetermined value is defined as "high speed", and a vehicle speed that exceeds a second predetermined value that is greater than the first predetermined value by a predetermined value is defined as "very high speed". back. When the vehicle speed detection unit 71 detects a vehicle speed corresponding to "high speed" at the driving point within the second region K2, the fuel injection control unit 73 instructs the motor control unit 78 to add motor resistance. is issued, the injector 15 is caused to execute the injection pattern for high speed.

車両100が、車速が相当速い高々速走行を行っている場合、その走行騒音も燃焼騒音を掻き消す程度に相当大きくなる。このようなケースでは運転者も違和感を持たないことから、低速用噴射パターンに変更せず、優れた燃費性能を発揮する高速用噴射パターンを維持する。これにより、車両100の燃費性能を向上させることができる。 When the vehicle 100 is traveling at a high speed at a considerably high speed, the traveling noise also becomes considerably large enough to drown out the combustion noise. In such a case, the driver does not feel uncomfortable, so the high-speed injection pattern that exhibits excellent fuel efficiency is maintained without changing to the low-speed injection pattern. Thereby, the fuel consumption performance of the vehicle 100 can be improved.

[望ましい噴射パターン]
図11(A)及び(B)の比較で明らかなように、燃料噴射制御部73は、高速用噴射パターンの先頭段噴射P2を、低速用噴射パターンの先頭段噴射P1よりも遅角側で実行させる。すなわち、先頭段噴射P1の開始時期に比べてΔCAだけ遅角した時期に、先頭段噴射P2の開始時期が設定されている。ΔCAの遅角によって、燃焼室内の圧力が高まった状態で多量の噴射量を伴う先頭段噴射P2が実行されることになるので、高速走行時にPCI燃焼を実現させ易くなる。
[Desired injection pattern]
As is clear from the comparison between FIGS. 11A and 11B, the fuel injection control unit 73 causes the leading injection P2 of the high-speed injection pattern to be delayed relative to the leading injection P1 of the low-speed injection pattern. let it run. That is, the start timing of the first injection P2 is set at a timing delayed by ΔCA from the start timing of the first injection P1. Due to the retardation of ΔCA, the front stage injection P2 is executed with a large amount of injection while the pressure in the combustion chamber is increased.

また、燃料噴射制御部73は、高速用噴射パターン及び低速用噴射パターンの双方において、先頭段噴射P1、P2による燃料噴射がキャビティ5Cのリップ53を指向するよう燃料噴射時期を設定している。なお、低速の先頭段噴射P1は高速の先頭段噴射P2よりもΔCAだけ進角しているが、噴射量が少ないためペネトレーションが弱く、結果として先頭段噴射P1の燃料噴霧もリップ53に噴き当たる。このため、燃料噴霧はリップ53から下段キャビティ51及び上段キャビティ52に分配されるようになり、燃焼室6内の空気を有効活用して均質で薄い混合気を形成し、煤の発生を抑制することができる。 Further, the fuel injection control unit 73 sets the fuel injection timing so that the fuel injection by the first stage injections P1 and P2 is directed to the lip 53 of the cavity 5C in both the high speed injection pattern and the low speed injection pattern. Although the low-speed first-stage injection P1 is advanced by ΔCA from the high-speed first-stage injection P2, the injection amount is small and the penetration is weak. . Therefore, the fuel spray is distributed from the lip 53 to the lower cavity 51 and the upper cavity 52, effectively utilizing the air in the combustion chamber 6 to form a homogeneous and thin air-fuel mixture and suppressing the generation of soot. be able to.

燃料噴射制御部73は、低速用噴射パターンの噴射の実行時に、先頭段噴射P1と主噴射M1との間の時期に、2段目プレ噴射Pa及び3段目プレ噴射Pb(少なくとも1回の第2段噴射の一例)を実行させる。さらに、燃料噴射制御部73は、先頭段噴射P1、2段目プレ噴射Pa、3段目プレ噴射Pb、主噴射M1の順に噴射量が多くなるように、各噴射の噴射量を設定する。 The fuel injection control unit 73 performs the second-stage pre-injection Pa and the third-stage pre-injection Pb (at least once) at the timing between the first stage injection P1 and the main injection M1 when the injection of the injection pattern for low speed is executed. an example of the second stage injection) is executed. Furthermore, the fuel injection control unit 73 sets the injection amount of each injection so that the injection amount increases in order of the first stage injection P1, the second stage pre-injection Pa, the third stage pre-injection Pb, and the main injection M1.

図11(A)に示す通り、低速用噴射パターンにおいて、先頭段噴射P1の噴射量をf1、主噴射M1の噴射量をf4とするとき、f1<f4に設定することは上述した通りである。これに加え、本実施形態では、2段目プレ噴射Paの噴射量をf2、3段目プレ噴射Pbの噴射量をf3とするとき、遅角側に向けて徐々に噴射量が増えるように、f1<f2<f3<f4に設定する。このように燃料噴射量を徐々に増すことで、主噴射M1による燃焼において急峻な熱発生率の上昇を抑制することができ、低速走行時においてより燃焼騒音を小さくすることができる。また、総噴射量は一定で、2段目・3段目プレ噴射Pa、Pbが追加されるので、各噴射のペネトレーションは抑制され、シリンダ壁面への燃料の付着を抑止し易くなる。 As shown in FIG. 11A, in the low-speed injection pattern, when the injection amount of the first stage injection P1 is f1 and the injection amount of the main injection M1 is f4, f1<f4 is set as described above. . In addition to this, in the present embodiment, when the injection amount of the second-stage pre-injection Pa is f2 and the injection amount of the third-stage pre-injection Pb is f3, the injection amount is gradually increased toward the retarded side. , f1<f2<f3<f4. By gradually increasing the fuel injection amount in this way, it is possible to suppress a sharp increase in the heat release rate in the combustion by the main injection M1, and to further reduce the combustion noise during low-speed running. In addition, since the total injection amount is constant and the second and third stage pre-injections Pa and Pb are added, the penetration of each injection is suppressed, making it easier to suppress the adhesion of fuel to the cylinder wall surface.

[高速用噴射パターンにおける燃焼騒音抑制]
上述の通り、PCI燃焼を企図する高速用噴射パターンの実行時は、走行騒音によって燃焼騒音を目立たなくすることができるとは言え、なるべくならば燃焼騒音を抑制することが望ましい。この点に鑑み、本実施形態では高速用噴射パターンにおいて燃焼騒音を抑制する対策が施されている。具体的には、騒音相殺及び中段噴射の設定である。
[Suppression of combustion noise in high-speed injection pattern]
As described above, when the high-speed injection pattern intended for PCI combustion is executed, the combustion noise can be made less conspicuous by the running noise, but it is desirable to suppress the combustion noise as much as possible. In view of this point, in the present embodiment, measures are taken to suppress combustion noise in the high-speed injection pattern. Specifically, the settings are noise cancellation and mid-stage injection.

<騒音相殺>
高速用噴射パターンにおいて、先頭段噴射P2と主噴射M2とは、これら噴射による燃焼に起因して各々発生する圧力波同士が互いに打ち消されるように実行される。つまり、燃料噴射制御部73は、各噴射に起因する燃焼騒音同士が互いに打ち消し合うことができるタイミングで各燃焼が生じるように、インジェクタ15に先頭段噴射P2と主噴射M2を実行させる。この点を図10に基づいて説明する。
<Noise cancellation>
In the high-speed injection pattern, the initial stage injection P2 and the main injection M2 are executed so that pressure waves generated due to combustion by these injections cancel each other out. That is, the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to perform the first stage injection P2 and the main injection M2 so that each combustion occurs at a timing at which the combustion noise caused by each injection cancels out each other. This point will be described with reference to FIG.

図12(A)には、図9に示した熱発生率特性H2と同様に、二段階の熱発生率ピークを有する熱発生率特性H0が示されている。ここに示す熱発生率特性H0は、中段噴射Pmを実行しない場合の特性であり、その分だけ前段燃焼部分HAの前段ピークHAp及び後段燃焼部分HBの後段ピークHBpの値が大きくなっている。換言すると、中間燃焼部分HCにおける熱発生率の落ち込み度合いが大きくなっている。 FIG. 12A shows a heat release rate characteristic H0 having two stages of heat release rate peaks, like the heat release rate characteristic H2 shown in FIG. The heat release rate characteristic H0 shown here is a characteristic when the intermediate injection Pm is not executed, and the values of the front peak HAp of the front combustion portion HA and the rear peak HBp of the rear combustion portion HB are increased accordingly. In other words, the degree of drop in the heat release rate in the intermediate combustion portion HC is large.

前段ピークHApが発生する時期と後段ピークHBpが発生する時期とのインターバルIn(ピーク間隔)は、燃焼騒音の抑制に大きな影響を与える。インターバルInを、前段燃焼部分HAの燃焼に起因する圧力波(音波)の振幅と、後段燃焼部分HBの燃焼に起因する圧力波の振幅とが互いに打ち消し合う間隔とすれば、周波数効果によって、表出する圧力波(燃焼騒音)を抑制することができる。 The interval In (peak interval) between the time at which the front peak HAp occurs and the time at which the rear peak HBp occurs has a great influence on the suppression of combustion noise. Assuming that the interval In is the interval at which the amplitude of the pressure wave (sound wave) caused by the combustion in the pre-burning portion HA and the amplitude of the pressure wave caused by the combustion in the post-burning portion HB cancel each other out, the frequency effect will It is possible to suppress the pressure wave (combustion noise) to be emitted.

図12(B)は、圧力波の打ち消し効果を説明するための模式図である。図12(B)には、先頭段噴射P2による前段燃焼部分HAの燃焼に起因して発生する前段圧力波EAw(第1圧力波)と、主噴射M2による後段燃焼部分HBの燃焼に起因して発生する後段圧力波EBw(第2圧力波)とが示されている。ここでは、簡略化のため、前段ピークHAp及び後段ピークHBpのピーク高さが同じであるとし、前段圧力波EAwの振幅と後段圧力波EBwの振幅とを同一にしている。 FIG. 12B is a schematic diagram for explaining the effect of canceling pressure waves. FIG. 12B shows the front pressure wave EAw (first pressure wave) generated due to the combustion of the front combustion portion HA by the front injection P2 and the combustion of the rear combustion portion HB due to the main injection M2. A post-stage pressure wave EBw (second pressure wave) generated at the same time is shown. Here, for the sake of simplification, it is assumed that the peak heights of the front peak HAp and the rear peak HBp are the same, and the amplitude of the front pressure wave EAw and the amplitude of the rear pressure wave EBw are the same.

ここで、両圧力波を相殺させるには、前段圧力波EAwと後段圧力波EBwとを互いに1/2周期ずれて出現させれば良い。つまり、前段圧力波EAwに続いて後段圧力波EBwが発生するまでの圧力波インターバルFinを、両圧力波EAw、EBwの周期の1/2倍に設定すれば良い。この場合、前段圧力波EAwと後段圧力波EBwとは逆位相となって互いに打ち消し合うように干渉し、その合成波EMの振幅はゼロとなる。つまり、燃焼騒音は、打ち消し効果によってキャンセルされる。従って、前段圧力波EAwに対して後段圧力波EBwが1/2周期だけ遅れて発生するように先頭段噴射P2及び主噴射M2を実行させることで、燃焼騒音を抑制することができる。 Here, in order to cancel both pressure waves, the former pressure wave EAw and the latter pressure wave EBw should appear with a shift of 1/2 cycle from each other. That is, the pressure wave interval Fin until the rear pressure wave EBw occurs following the front pressure wave EAw should be set to 1/2 times the cycle of both pressure waves EAw and EBw. In this case, the front pressure wave EAw and the rear pressure wave EBw have opposite phases and interfere with each other so as to cancel each other out, and the amplitude of the composite wave EM becomes zero. That is, the combustion noise is canceled by the cancellation effect. Therefore, by executing the front injection P2 and the main injection M2 so that the rear pressure wave EBw is generated with a delay of 1/2 cycle with respect to the front pressure wave EAw, combustion noise can be suppressed.

<中段噴射>
上記の騒音相殺によって、理論上は燃焼騒音を抑制することが可能である。しかしながら、先頭段噴射P2による燃焼はPCI燃焼である一方、主噴射M2による燃焼は拡散燃焼であり、両者は燃焼形態が異なる。このため、両燃焼による熱発生率の立ち上がり特性等が異なるものとなり、結果として前段圧力波EAwの周波数成分と後段圧力波EBwの周波数成分とは、自ずと相違するものとなる。仮に、両圧力波EAw、EBwの代表的な周波数成分同士が逆位相となるように調整しても、他の周波数成分同士は逆位相とはならないため、両圧力波EAw、EBwを十分に相殺させることはできない。従って、実際には両圧力波EAw、EBwの1/2周期ずれを狙った先頭段噴射P2及び主噴射M2を実行させても、十分に燃焼騒音を低減することはできない。
<Middle stage injection>
Combustion noise can theoretically be suppressed by the above noise cancellation. However, while the combustion by the first injection P2 is PCI combustion, the combustion by the main injection M2 is diffusive combustion, and the combustion modes of the two are different. For this reason, the rise characteristics of the heat release rates of the two combustions are different, and as a result, the frequency component of the front pressure wave EAw and the frequency component of the rear pressure wave EBw are naturally different. Even if the representative frequency components of both pressure waves EAw and EBw are adjusted to be in opposite phase, the other frequency components will not be in opposite phase, so both pressure waves EAw and EBw are sufficiently offset. I can't let you. Therefore, even if the first stage injection P2 and the main injection M2 are executed aiming at a 1/2 cycle shift between the two pressure waves EAw and EBw, it is not possible to sufficiently reduce the combustion noise.

本実施形態では、中段噴射Pmの実行によって上記の問題を緩和している。燃料噴射制御部73は、先頭段噴射P2及び主噴射M2に各々割り当てられた噴射量の一部を、両者の噴射量比率を維持しつつ減量し、この減量分の噴射量を割り当てる方式で中段噴射Pmを設定する。つまり、両圧力波EAw、EBwの1/2周期ずれを狙いつつ、中段噴射Pmの介在によって、熱発生率特性H0における前段・後段燃焼部分HA、HBの前段・後段ピークHAp、HBp自体を低下させている。中段噴射Pmが担う噴射量分だけ、先頭段噴射P2及び主噴射M2の各噴射量を減らすことができ、その減量分だけ先頭段噴射P2及び主噴射M2の各燃焼による熱発生率のピークを抑制することができるものである。 In the present embodiment, the above problem is alleviated by executing the middle stage injection Pm. The fuel injection control unit 73 reduces a part of the injection quantity assigned to each of the first stage injection P2 and the main injection M2 while maintaining the injection quantity ratio between the two, and assigns the injection quantity corresponding to this decrease to the middle stage injection. Set injection Pm. That is, while aiming for a 1/2 cycle shift between the pressure waves EAw and EBw, the intermediate injection Pm reduces the front and rear peaks HAp and HBp of the front and rear combustion portions HA and HB in the heat release rate characteristic H0. I am letting The injection amounts of the first injection P2 and the main injection M2 can be reduced by the amount of the intermediate injection Pm. It can be suppressed.

図13には、先頭段噴射P2及び主噴射M2だけが実行される場合の熱発生率特性H0(実線)と、先頭段噴射P2及び主噴射M2に加えて中段噴射Pmが実行される場合の熱発生率特性Hx(点線;図9の熱発生率特性H2に相当)が示されている。中段噴射Pmの実行により、図13に示すように、先頭段噴射P2の減量分に応じて、前段燃焼部分HAの前段ピークHApが低下し、また、主噴射M2の減量分に応じて、後段燃焼部分HBの後段ピークHBpも低下する。このように、熱発生率のピークHAp、HBpを抑制することができるので、先頭段噴射P2及び主噴射M2の各燃焼に起因して発生する圧力波EAw、EBw自体の大きさを抑制することができる。圧力波EAw、EBwの振幅が小さくなることで、燃焼騒音も小さくなる。従って、圧力波EAw、EBw同士が互いに打ち消す噴射態様と相俟って、燃焼騒音を効果的に抑制することができる。 FIG. 13 shows the heat release rate characteristic H0 (solid line) when only the first injection P2 and the main injection M2 are performed, and the heat release rate characteristic H0 (solid line) when the middle injection Pm is performed in addition to the first injection P2 and the main injection M2. A heat release rate characteristic Hx (dotted line; corresponding to the heat release rate characteristic H2 in FIG. 9) is shown. As shown in FIG. 13, the execution of the intermediate injection Pm causes the front peak HAp of the front-stage combustion portion HA to decrease according to the decrease in the front-stage injection P2, and the rear-stage peak HAp to decrease according to the decrease in the main injection M2. The post-stage peak HBp of the combustion portion HB also decreases. Since the peaks HAp and HBp of the heat release rate can be suppressed in this way, the magnitudes of the pressure waves EAw and EBw generated due to the combustion of the first stage injection P2 and the main injection M2 can be suppressed. can be done. As the amplitudes of the pressure waves EAw and EBw become smaller, the combustion noise also becomes smaller. Therefore, in combination with the injection mode in which the pressure waves EAw and EBw cancel each other, combustion noise can be effectively suppressed.

一方、中間燃焼部分HCの熱発生率は上昇している。中段噴射Pmは、先頭段噴射P2と主噴射M2との間の時期に実行されるので、中段噴射Pmによる燃焼は、前段ピークHApと後段ピークHBpとの間の谷間を埋める作用を果たす。このため、中間燃焼部分HCの熱発生率は嵩上げされる。それゆえ、主噴射Mの遅角側で行われるアフター噴射などとは異なり、中段噴射Pmによる燃焼はエンジントルクに直接寄与することになり、熱効率を低下させることはない。しかも、中段噴射Pmは、先頭段噴射P2及び主噴射M2よりも少ない少量の噴射量で実行されるため、主噴射M2の前に燃焼を完了させることが可能となり、主噴射M2による燃焼に影響を与えないようにすることができる。つまり、圧力波EAw、EBw同士が互いに打ち消すように設定された主噴射M2の燃焼態様を維持できるので、燃焼騒音の相殺効果を低下させないようにすることができる。 On the other hand, the heat release rate of the intermediate combustion portion HC is increasing. Since the intermediate injection Pm is executed between the first injection P2 and the main injection M2, the combustion by the intermediate injection Pm fills the valley between the front peak HAp and the rear peak HBp. Therefore, the heat release rate of the intermediate combustion portion HC is raised. Therefore, unlike the after-injection performed on the retarded side of the main injection M, the combustion by the middle-stage injection Pm directly contributes to the engine torque and does not reduce the thermal efficiency. Moreover, since the intermediate injection Pm is executed with a smaller amount of injection than the initial injection P2 and the main injection M2, it is possible to complete combustion before the main injection M2, which affects the combustion by the main injection M2. can be avoided. That is, the combustion mode of the main injection M2, which is set so that the pressure waves EAw and EBw cancel each other, can be maintained, so that the effect of canceling out the combustion noise can be prevented from being lowered.

[高速用噴射パターンによる燃焼室内の酸素活用]
燃焼室6での燃焼の理想的の態様は、当該燃焼室6内に存在する酸素を使い切った燃焼を行わせることである。本実施形態の如く、下段・上段キャビティ52、52を有する冠面50で底面が区画される燃焼室6において、上述の高速用噴射パターンの先頭段噴射P2、中段噴射Pm及び主噴射M2を実行させることで、燃焼室6内に存在する酸素を有効活用することができる。本実施形態では、燃焼室6の酸素の有効活用のため、各噴射P2、Pm、M2における燃焼領域を、空間的及び時間的に分離している。以下、この点について、図14~図17に基づいて図説する。
[Utilization of oxygen in the combustion chamber by high-speed injection pattern]
The ideal mode of combustion in the combustion chamber 6 is to use up all the oxygen present in the combustion chamber 6 . As in the present embodiment, in the combustion chamber 6 whose bottom surface is defined by the crown surface 50 having the lower and upper cavities 52, 52, the above-described high-speed injection pattern of the first stage injection P2, the middle stage injection Pm and the main injection M2 are executed. Oxygen existing in the combustion chamber 6 can be effectively utilized by setting the temperature. In this embodiment, in order to effectively utilize the oxygen in the combustion chamber 6, the combustion regions in each injection P2, Pm, M2 are separated spatially and temporally. This point will be illustrated below with reference to FIGS. 14 to 17. FIG.

<先頭段噴射について>
図14は、インジェクタ15によるキャビティ5Cへの先頭段噴射P2による燃料噴射状況、及び噴射後の混合気の流れを示す図である。図14には、燃焼室6の簡略的な断面図であって、冠面50(キャビティ5C)とインジェクタ15から噴射される噴射燃料15P1の噴射軸AXとの関係と、噴射後の混合気の流れを模式的に表す矢印F11、F12、F13、F21、F22、F23とが示されている。
<Regarding the first stage injection>
FIG. 14 is a diagram showing the state of fuel injection by the first stage injection P2 into the cavity 5C by the injector 15 and the flow of the air-fuel mixture after the injection. FIG. 14 is a simplified cross-sectional view of the combustion chamber 6, showing the relationship between the crown surface 50 (cavity 5C) and the injection axis AX of the injected fuel 15P1 injected from the injector 15, and the air-fuel mixture after injection. Arrows F11, F12, F13, F21, F22, and F23 are shown to schematically represent the flow.

インジェクタ15は、燃焼室天井面6U(シリンダヘッド4の下面)から燃焼室6へ下方に突出するように配置されたノズル151を備えている。ノズル151は、燃焼室6内へ燃料を噴射する噴射孔152を備えている。図14では一つの噴射孔152を示しているが、実際は複数個の噴射孔152がノズル151の周方向に等ピッチで配列されている。噴射孔152から噴射される燃料は、図中の噴射軸AXに沿って噴射される。噴射された燃料は、噴霧角θをもって拡散する。図14には、噴射軸AXに対する上方向への拡散を示す上拡散軸AX1と、下方向への拡散を示す下拡散軸AX2とが示されている。噴霧角θは、上拡散軸AX1と下拡散軸AX2とがなす角である。 The injector 15 has a nozzle 151 arranged to protrude downward into the combustion chamber 6 from the combustion chamber ceiling surface 6U (the lower surface of the cylinder head 4). The nozzle 151 has injection holes 152 for injecting fuel into the combustion chamber 6 . Although one injection hole 152 is shown in FIG. 14, a plurality of injection holes 152 are actually arranged in the circumferential direction of the nozzle 151 at equal pitches. The fuel injected from the injection hole 152 is injected along the injection axis AX in the figure. The injected fuel diffuses at a spray angle θ. FIG. 14 shows an upper diffusion axis AX1 indicating upward diffusion with respect to the ejection axis AX, and a lower diffusion axis AX2 indicating downward diffusion. The spray angle θ is the angle between the upper diffusion axis AX1 and the lower diffusion axis AX2.

既述の通り、先頭段噴射P2においては、インジェクタ15はキャビティ5Cのリップ53に向けて燃料を噴射する。噴射孔152から噴射された燃料15P1は、燃焼室6の空気と混合されて混合気を形成しつつ、リップ53に吹き当たることになる。リップ53に衝突した燃料15P1は、その後、下段キャビティ51の方向(下方向)へ向かうもの(矢印F11)と、上段キャビティ52の方向(上方向)へ向かうもの(矢印F21)とに空間的に分離される。すなわち、リップ53の中央部533を指向して噴射された燃料15P1は、上下に分離され、その後は各々キャビティ51、52に存在する空気と混合しながら、これらキャビティ51、52の面形状に沿って流動する。 As described above, in the first stage injection P2, the injector 15 injects fuel toward the lip 53 of the cavity 5C. The fuel 15P1 injected from the injection hole 152 is mixed with the air in the combustion chamber 6 to form an air-fuel mixture, and blows against the lip 53. As shown in FIG. The fuel 15P1 that has collided with the lip 53 is then spatially directed toward the lower cavity 51 (downward) (arrow F11) and toward the upper cavity 52 (upward) (arrow F21). separated. That is, the fuel 15P1 injected toward the central portion 533 of the lip 53 is separated into upper and lower portions, and then mixed with the air existing in the cavities 51 and 52, respectively, along the surface shapes of these cavities 51 and 52. flow.

詳しくは、矢印F11の方向(下方向)に向かう混合気は、リップ53の下端部531から下段キャビティ51の径方向窪み部514へ入り込み、下方向に流れる。その後、混合気は、径方向窪み部514の湾曲形状によって流動方向を下方向から径方向Bの内側方向へ変え、矢印F12で示すように、第1底部512を有する下段キャビティ51の底面形状に倣って流動する。この際、混合気は、下段キャビティ51の空気と混合して濃度を薄めて行く。山部54が存在することによって、下段キャビティ51の底面は径方向中央に向けてせり上がる形状を有している。従って、矢印F12方向に流動する混合気は上方に持ち上げられ、ついには矢印F13で示すように、燃焼室天井面6Uから径方向外側へ向かうように流動する。このような流動の際にも、前記混合気は燃焼室6内に残存する空気と混合し、均質で薄い混合気となってゆく。 Specifically, the air-fuel mixture flowing in the direction of arrow F11 (downward) enters from the lower end 531 of the lip 53 into the radial recess 514 of the lower cavity 51 and flows downward. After that, the air-fuel mixture changes its flow direction from downward to inward in the radial direction B due to the curved shape of the radial recess 514, and as indicated by the arrow F12, forms the bottom surface of the lower cavity 51 having the first bottom 512. imitate and flow. At this time, the air-fuel mixture is mixed with the air in the lower cavity 51 to reduce its concentration. Due to the existence of the peak portion 54, the bottom surface of the lower cavity 51 has a shape that rises toward the center in the radial direction. Therefore, the air-fuel mixture flowing in the direction of arrow F12 is lifted upward, and finally flows radially outward from the combustion chamber ceiling surface 6U as indicated by arrow F13. Even during such flow, the air-fuel mixture mixes with the air remaining in the combustion chamber 6 to become a homogeneous and lean air-fuel mixture.

一方、矢印F21の方向(上方向)に向かう混合気は、リップ53の第3上端部532から上段キャビティ52の下降平面524に入り込み、下降平面524の傾きに沿って斜め下方に向かう。そして、矢印F22で示すように、前記混合気は第2底部522に至る。ここで、下降平面524は噴射軸AXに沿う傾きを持つ面とされている(図4)。このため、前記混合気は径方向外側へスムースに流動することができる。つまり前記混合気は、下降平面524の存在、並びに、リップ53の第3上端部532も下方に位置する第2底部522の存在によって、燃焼室6の径方向外側の奥深い位置まで到達することができる。 On the other hand, the air-fuel mixture flowing in the direction of arrow F21 (upward) enters the descending plane 524 of the upper cavity 52 from the third upper end portion 532 of the lip 53 and travels obliquely downward along the inclination of the descending plane 524 . Then, the air-fuel mixture reaches the second bottom portion 522 as indicated by an arrow F22. Here, the descending plane 524 is a plane inclined along the injection axis AX (FIG. 4). Therefore, the air-fuel mixture can smoothly flow radially outward. That is, the air-fuel mixture can reach a deep position radially outside of the combustion chamber 6 due to the presence of the descending plane 524 and the presence of the second bottom portion 522 below which the third upper end portion 532 of the lip 53 is also located. can.

しかる後、前記混合気は、第2底部522から立ち壁領域525の間の立ち上がり曲面によって上方に持ち上げられ、燃焼室天井面6Uから径方向内側へ向かうように流動する。このような、矢印F22で示す流動の際に、前記混合気は上段キャビティ52内の空気と混合し、均質で薄い混合気となって行く。ここで、第2底部522よりも径方向外側に、概ね上下方向に延びる立ち壁領域525が存在することで、噴射された燃料がシリンダ2の内周壁に到達することが阻止される。つまり、前記混合気は、第2底部522の形成によって燃焼室6の径方向外側付近まで流動できるが、立ち壁領域525の存在によって、シリンダ2の内周壁との干渉は抑止される。このため、前記干渉による冷損の発生を抑制することができる。 Thereafter, the air-fuel mixture is lifted upward by the rising curved surface between the second bottom portion 522 and the rising wall region 525, and flows radially inward from the combustion chamber ceiling surface 6U. During the flow indicated by the arrow F22, the air-fuel mixture mixes with the air in the upper cavity 52 to become a homogeneous and thin air-fuel mixture. Here, the presence of the standing wall region 525 extending substantially vertically outside the second bottom portion 522 in the radial direction prevents the injected fuel from reaching the inner peripheral wall of the cylinder 2 . In other words, the formation of the second bottom portion 522 allows the air-fuel mixture to flow to the vicinity of the radially outer side of the combustion chamber 6 , but the presence of the standing wall region 525 prevents the air-fuel mixture from interfering with the inner peripheral wall of the cylinder 2 . Therefore, it is possible to suppress the occurrence of cold loss due to the interference.

ここで、立ち壁領域525は、その下方部分が、上端位置に対して径方向Bの内側に位置する形状を備えている。このため、矢印F22で示す流動は過度に強くならず、混合気が径方向Bの内側へ戻り過ぎないようにすることができる。矢印F22の流動が強すぎると、一部燃焼している混合気が新たに噴射された燃料が十分に拡散する前に当該燃料と衝突し、均質な燃焼を阻害してススなどを発生させる。しかし、本実施形態の立ち壁領域525は、径方向外側に抉れた形状を備えておらず、矢印F22の流動は抑制的となり、矢印F23にて示す径方向Bの外側へ向かう流動も生成する。とりわけ、燃焼後期では逆スキッシュ流に牽引されることもあり、矢印F23の流動が生じ易くなる。従って、スキッシュエリア55上の空間も有効に活用した燃焼を行わせることができる。 Here, the standing wall region 525 has a shape in which the lower portion is located inside in the radial direction B with respect to the upper end position. Therefore, the flow indicated by the arrow F22 is not excessively strong, and the air-fuel mixture can be prevented from returning too much to the inside in the radial direction B. If the flow indicated by the arrow F22 is too strong, the partially combusted air-fuel mixture collides with the newly injected fuel before it sufficiently diffuses, impeding homogeneous combustion and generating soot. However, the standing wall region 525 of the present embodiment does not have a shape that is scooped outward in the radial direction, so that the flow in the arrow F22 is suppressed, and the flow directed outward in the radial direction B indicated by the arrow F23 is also generated. do. In particular, in the latter stage of combustion, the air may be pulled by a reverse squish flow, and the flow indicated by arrow F23 is likely to occur. Therefore, the space above the squish area 55 can also be effectively used for combustion.

図15は、先頭段噴射P2によるPCI燃焼の主な発生領域を示す、燃焼室6の断面図である。上述の通り、先頭段噴射P2では、噴射軸AXに沿ってリップ53に向けて噴射された燃料15P1が、リップ53に衝突して空間的に分離され、下段、上段キャビティ51、52の空間に各々存在する空気(酸素)と混合して混合気を形成し、燃焼に至る。従って、先頭段噴射P2に起因する燃焼は、下段キャビティ51の空間に存在する酸素を使用する燃焼エリアG1と、上段キャビティ52の空間に存在する酸素を使用する燃焼エリアG2とで発生することになる。このように、先頭段噴射P2によるPCI燃焼は、上下のキャビティ51、52の空間を広く利用して均質で薄い混合気を形成した上で実行される。 FIG. 15 is a cross-sectional view of the combustion chamber 6, showing the main occurrence regions of PCI combustion due to the first stage injection P2. As described above, in the first stage injection P2, the fuel 15P1 injected along the injection axis AX toward the lip 53 collides with the lip 53 and is spatially separated into the spaces of the lower and upper cavities 51 and 52. Each mixes with the air (oxygen) present to form a mixture, leading to combustion. Therefore, the combustion caused by the first stage injection P2 occurs in the combustion area G1 existing in the space of the lower cavity 51 using oxygen and the combustion area G2 existing in the space of the upper cavity 52 using oxygen. Become. In this way, the PCI combustion by the first-stage injection P2 is performed after widely utilizing the spaces of the upper and lower cavities 51 and 52 to form a homogeneous and lean air-fuel mixture.

<中段噴射について>
図16は、中段噴射PmによるPCI燃焼の主な発生領域を示す、燃焼室6の断面図である。中段噴射Pmでは、先頭段噴射P2及び主噴射M2による燃焼で使用されないところの、燃焼室6の径方向中央付近の領域を燃焼エリアG3とする。先頭段噴射P2では、上下のキャビティ51、52内の酸素を活用する。一方、主噴射M2では、下段キャビティ51に残存する酸素を活用する。これら燃焼は、共に燃焼室6の径方向中央付近以外の領域で発生する燃焼である。これに対し、中段噴射Pmでは、燃焼室6の径方向中央領域の酸素を積極的に活用して混合気を形成し、燃焼させるものである。
<About middle stage injection>
FIG. 16 is a cross-sectional view of the combustion chamber 6 showing the main areas where PCI combustion is generated by the intermediate injection Pm. In the intermediate injection Pm, a combustion area G3 is defined as a region near the center in the radial direction of the combustion chamber 6, which is not used for combustion by the first injection P2 and the main injection M2. Oxygen in the upper and lower cavities 51 and 52 is utilized in the first stage injection P2. On the other hand, in the main injection M2, oxygen remaining in the lower cavity 51 is utilized. Both of these combustions are combustions that occur in regions other than near the center in the radial direction of the combustion chamber 6 . On the other hand, in the intermediate injection Pm, the oxygen in the radially central region of the combustion chamber 6 is actively used to form an air-fuel mixture and burn it.

中段噴射Pmは、先頭段噴射P2及び主噴射M2に比べて短い噴射期間(噴射量)で実行される噴射であり、ペネトレーションが小さい。このため、中段噴射Pmにて噴射軸AXに沿って噴射された燃料15P3は、下段・上段キャビティ51、52まで到達し難くなり、専ら燃焼室6の径方向中央付近の空気と混合して混合気を形成し、燃焼エリアG3を作る。このような燃焼エリアG3を設けることにより、燃焼室6内に存在する酸素を有効利用することができ、煤などの発生を抑制することができる。また、中段噴射Pmは、先頭段噴射P2及び主噴射M2との間の時期に実行されて上記燃焼エリアG3を作るものであるので、当該中段噴射Pmによる燃焼をエンジントルクに寄与させることができる。 The middle-stage injection Pm is an injection that is executed in a shorter injection period (injection amount) than the first-stage injection P2 and the main injection M2, and has a small penetration. Therefore, the fuel 15P3 injected along the injection axis AX in the intermediate injection Pm becomes difficult to reach the lower and upper cavities 51 and 52, and is exclusively mixed with the air near the center in the radial direction of the combustion chamber 6. It forms a ki and creates a combustion area G3. By providing such a combustion area G3, the oxygen present in the combustion chamber 6 can be effectively used, and the generation of soot and the like can be suppressed. Further, since the intermediate injection Pm is executed at a timing between the first injection P2 and the main injection M2 to create the combustion area G3, the combustion by the intermediate injection Pm can contribute to the engine torque. .

<主噴射について>
図17は、主噴射M2による拡散燃焼の主な発生領域を示す、燃焼室6の断面図である。TDC付近で実行される主噴射M2にて噴射軸AXに沿って噴射された燃料15P2は、ピストン5の上昇に伴い、リップ53のやや下方位置、つまり下段キャビティ51の上層領域へ向かうことになる。燃料15P2は、前記上層領域に吹き当たった後、矢印F31で示すように下段キャビティ51の底面形状に倣って流動し、続いて矢印F32で示すように、燃焼室天井面6Uから径方向外側へ向かうように流動する。
<About main injection>
FIG. 17 is a cross-sectional view of the combustion chamber 6, showing the main areas where diffusion combustion is generated by the main injection M2. As the piston 5 rises, the fuel 15P2 injected along the injection axis AX in the main injection M2 executed near TDC goes to a position slightly below the lip 53, that is, toward the upper layer region of the lower cavity 51. . After hitting the upper layer region, the fuel 15P2 follows the shape of the bottom surface of the lower cavity 51 as indicated by an arrow F31, and then flows radially outward from the combustion chamber ceiling surface 6U as indicated by an arrow F32. Flow as you go.

主噴射M2は、先頭段噴射P2にて噴射された燃料(混合気)が上下のキャビティ51、52の空間に入り込んで空間的に分離された後に、その分離された2つの混合気間の空間に残存する空気を活用して新たな混合気を形成し、燃焼エリアG4を作る噴射である。すなわち、先に噴射された先頭段噴射P2の燃料は、各々のキャビティ51、52に入り込み、それぞれの空間での空気と混合して混合気を形成し、燃焼エリアG1、G2を生じさせている(空間的分離)。 The main injection M2 is performed after the fuel (air-fuel mixture) injected in the first-stage injection P2 enters the spaces between the upper and lower cavities 51 and 52 and is spatially separated, and then the space between the two separated air-fuel mixtures is injected. This is an injection that utilizes the air remaining in the gas to form a new air-fuel mixture to create a combustion area G4. That is, the fuel of the first stage injection P2 that was injected earlier enters each of the cavities 51 and 52 and mixes with the air in each space to form an air-fuel mixture, thereby generating combustion areas G1 and G2. (spatial separation).

このため、主噴射M2が開始される直前は、燃焼エリアG1、G2の間に未使用の空気(燃料と混合していない空気)が存在する状態である。このような未使用空気層の形成に、下段キャビティ51のエッグシェープ形状が貢献している。主噴射M2の噴射燃料は、燃焼エリアG1、G2の間に入り込む形態となり、前記未使用の空気と混合されて混合気を形成する。この混合気に、先の先頭段噴射P2による燃焼エリアG1、G2から熱を与えられることによって、拡散燃焼による燃焼エリアG4が形成されるものである。これが、燃料噴射の時間的分離である。 Therefore, immediately before the main injection M2 is started, there is unused air (air that is not mixed with fuel) between the combustion areas G1 and G2. The egg-shaped shape of the lower cavity 51 contributes to the formation of such an unused air layer. The injected fuel of the main injection M2 takes the form of entering between the combustion areas G1, G2 and mixes with the virgin air to form a mixture. A combustion area G4 is formed by diffusive combustion by applying heat to this air-fuel mixture from the combustion areas G1 and G2 resulting from the preceding front-stage injection P2. This is the temporal separation of fuel injection.

以上の通り、本実施形態によれば、先頭段噴射P2の噴射燃料を空間的に分離して下段、上段キャビティ51、52内の酸素を活用する。また、先頭段噴射P2によって生じる燃焼エリアG1、G2の間に存在する未使用の酸素を、主噴射M2という時間的に分離された噴射にて活用し、燃焼エリアG4を形成する。そして、先頭段噴射P2及び主噴射M2では活用されない燃焼室6の径方向中央付近の酸素を、そのような領域をペネトレーション(噴射期間)に設定された中段噴射Pmにて活用し、燃焼エリアG3を形成する。これにより燃焼室6内に存在する酸素を有効利用した燃焼を実現させることができ、煤などの発生を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the injected fuel of the first stage injection P2 is spatially separated to utilize the oxygen in the lower and upper cavities 51 and 52 . Also, unused oxygen existing between the combustion areas G1 and G2 generated by the first stage injection P2 is utilized in the temporally separated injection of the main injection M2 to form a combustion area G4. Oxygen near the center in the radial direction of the combustion chamber 6, which is not utilized in the first stage injection P2 and the main injection M2, is utilized in the middle stage injection Pm set for the penetration (injection period), and the combustion area G3 is to form As a result, combustion effectively utilizing the oxygen present in the combustion chamber 6 can be realized, and generation of soot and the like can be suppressed.

[制御フロー]
図18は、プロセッサ70の燃料噴射制御部73による燃料噴射制御の一例を示すフローチャートである。燃料噴射制御部73は、図6に示す各センサSN1~SN12や他のセンサ(筒内圧センサ等)から、車両の運転領域(エンジン本体1の運転状態)に関する情報、及び上記の燃焼環境要因となる環境情報を取得する(ステップS1)。
[Control flow]
FIG. 18 is a flowchart showing an example of fuel injection control by the fuel injection control section 73 of the processor 70. As shown in FIG. The fuel injection control unit 73 receives information on the operating range of the vehicle (operating state of the engine body 1) from sensors SN1 to SN12 shown in FIG. environment information is acquired (step S1).

続いて、運転状態判定部74が、ステップS1で取得した運転領域に関する情報より、現状の運転ポイントが図7に示す運転マップのどの領域に該当するかを特定する。噴射パターン選択部75は、特定された運転領域に応じて、予め設定されている燃料噴射パターン、噴射量を設定する。先ず、噴射パターン選択部75は、ステップS1で特定された運転領域が、図7の運転マップの特定領域Kに属するか否かを判定する(ステップS2)。 Subsequently, the driving state determination unit 74 identifies which region of the driving map shown in FIG. 7 the current driving point corresponds to from the information about the driving region acquired in step S1. The injection pattern selection unit 75 sets a preset fuel injection pattern and injection amount according to the specified operating range. First, the injection pattern selector 75 determines whether or not the operating region specified in step S1 belongs to the specified region K of the operating map of FIG. 7 (step S2).

特定領域Kに属する場合(ステップS2でYES)、噴射パターン選択部75は、続いて特定された運転領域が第2領域K2に属するか否かを判定する(ステップS3)。これに対し、特定領域Kに属さない場合(ステップS2でNO)、噴射パターン選択部75は、非特定領域N用に設定されている噴射パターンを選択する(ステップS4)。例えば、噴射パターン選択部75は、一般的な拡散燃焼を行わせることができる噴射パターンをステップS4で設定する。 If it belongs to the specific region K (YES in step S2), the injection pattern selector 75 subsequently determines whether or not the identified operating region belongs to the second region K2 (step S3). On the other hand, if it does not belong to the specific region K (NO in step S2), the injection pattern selector 75 selects an injection pattern set for the non-specific region N (step S4). For example, in step S4, the injection pattern selection unit 75 sets an injection pattern capable of performing general diffusion combustion.

ステップS3において、第2領域K2に属する場合(ステップS3でYES)、噴射パターン選択部75は、続いて車速検出部71の車速検出結果を参照して、車両100の車速が予め定められた第1所定値以上の高速であるか否かを判定する(ステップS5)。一方、第2領域K2に属さない場合(ステップS3でNO)、つまり特定された運転領域が第1領域K1に属する場合、噴射パターン選択部75は、燃料噴射パターンを低速用噴射パターン(第2噴射パターン)に設定する(ステップS6)。 In step S3, if it belongs to the second region K2 (YES in step S3), the injection pattern selection unit 75 subsequently refers to the vehicle speed detection result of the vehicle speed detection unit 71, and determines that the vehicle speed of the vehicle 100 is the predetermined number. It is determined whether or not the speed is equal to or higher than one predetermined value (step S5). On the other hand, if it does not belong to the second region K2 (NO in step S3), that is, if the specified operating region belongs to the first region K1, the injection pattern selector 75 selects the fuel injection pattern as the low-speed injection pattern (second injection pattern) (step S6).

ステップS5において、第1所定値以上の車速である場合(ステップS5でYES)、噴射パターン選択部75は、バッテリー残量算出部77がバッテリー83の充電要求信号を出力しているか否か、換言すると、モーター制御部78がモーター抵抗の付加の指示を出しているか否かを判定する(ステップS7)。充電要求信号が出力されている場合(ステップS7でYES)、さらに噴射パターン選択部75は、車速検出部71の車速検出結果を参照して、車両100の車速が予め定められた第2所定値以下の高速であるか否かを判定する(ステップS8)。既述の通り、第2所定値は、第1所定値を超過する車速である「高速」と、より車速の速い「高々速」とを区別する閾値である。 In step S5, if the vehicle speed is equal to or greater than the first predetermined value (YES in step S5), the injection pattern selection unit 75 determines whether the remaining battery capacity calculation unit 77 is outputting a charge request signal for the battery 83, in other words, Then, it is determined whether or not the motor control unit 78 issues an instruction to add motor resistance (step S7). If the charging request signal is output (YES in step S7), the injection pattern selection unit 75 further refers to the vehicle speed detection result of the vehicle speed detection unit 71 to set the vehicle speed of the vehicle 100 to a predetermined second predetermined value. It is determined whether or not the speed is as follows (step S8). As described above, the second predetermined value is a threshold for distinguishing between "high speed", which is the vehicle speed exceeding the first predetermined value, and "high speed", which is the higher vehicle speed.

第2所定値以下の「高速」である場合(ステップS8でYES)、噴射パターン選択部75は、燃料噴射パターンを、図8に示した低速用噴射パターン(第2噴射パターン)に設定する(ステップS9)。これにより、モーター抵抗が付加された場合にあって、燃焼騒音を抑制することができる。 If the "high speed" is equal to or lower than the second predetermined value (YES in step S8), the injection pattern selector 75 sets the fuel injection pattern to the low speed injection pattern (second injection pattern) shown in FIG. step S9). As a result, combustion noise can be suppressed even when motor resistance is added.

これに対し、ステップS7において充電要求信号が出力されていない場合(ステップS7でNO)、モーター抵抗は付加されずエンジン負荷は増加しない状況であるので、噴射パターン選択部75は、燃料噴射パターンを、図9に示した高速用噴射パターン(第1噴射パターン)に設定する(ステップS10)。これにより、燃費性能を向上させることができる。また、ステップS8において車速が第2所定値を超過する「高々速」である場合(ステップS8でNO)も、モーター抵抗が付加されても燃焼騒音は走行騒音によって十分に掻き消されるので、噴射パターン選択部75は燃料噴射パターンを高速用噴射パターンに設定する(ステップS10)。 On the other hand, if the charging request signal is not output in step S7 (NO in step S7), the motor resistance is not added and the engine load does not increase. , the high-speed injection pattern (first injection pattern) shown in FIG. 9 (step S10). Thereby, fuel consumption performance can be improved. Also, when the vehicle speed exceeds the second predetermined value in step S8 (NO in step S8), the combustion noise is sufficiently drowned out by the running noise even if the motor resistance is added. The pattern selector 75 sets the fuel injection pattern to the high speed injection pattern (step S10).

ステップS4、S6、S9又はS10のいずれかの噴射パターンが設定されたならば、燃料噴射制御部73は、当該設定された噴射パターンにてインジェクタ15に燃料噴射動作を実行させ(ステップS11)、1サイクルの処理を終える。 If any one of the injection patterns in steps S4, S6, S9, or S10 is set, the fuel injection control unit 73 causes the injector 15 to execute the fuel injection operation in accordance with the set injection pattern (step S11), Finish one cycle of processing.

[変形例]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採ることができる。
[Modification]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and for example, the following modified embodiments can be adopted.

(1)上記実施形態では、低速用噴射パターン(第2噴射パターン)として、先頭段噴射P1及び主噴射M1に加えて、2段目・3段目プレ噴射Pa、Pbと1段目・2段目アフター噴射AF1、AF2とが実行される例を示した。低速用噴射パターンは、少なくとも先頭段噴射P1と、該先頭段噴射P1よりも噴射量の多い主噴射M1とを含んでいれば良く、プレ噴射Pa、Pb及びアフター噴射AF1、AF2のうちの一方、或いは双方を省いても良い。 (1) In the above embodiment, the low-speed injection pattern (second injection pattern) includes the first-stage injection P1 and the main injection M1, as well as the second- and third-stage pre-injections Pa and Pb, and the first- and second-stage pre-injections Pa and Pb. An example in which stage after-injections AF1 and AF2 are executed is shown. The injection pattern for low speed should include at least the first stage injection P1 and the main injection M1 with a larger injection amount than the first stage injection P1, and one of the pre-injections Pa, Pb and the after-injections AF1, AF2. , or both may be omitted.

(2)同様に、上記実施形態では高速用噴射パターン(第1噴射パターン)として、先頭段噴射P2及び主噴射M2に加えて、中段噴射Pmが実行される例を示した。高速用噴射パターンは、少なくとも先頭段噴射P2と、該先頭段噴射P2よりも噴射量の少ない主噴射M2とを含んでいれば良く、中段噴射Pmを省いても良い。或いは、中段噴射Pmを複数回に分けて実行する、アフター噴射を追加するようにしても良い。 (2) Similarly, in the above-described embodiment, the middle injection Pm is executed as the high-speed injection pattern (first injection pattern) in addition to the first injection P2 and the main injection M2. The high-speed injection pattern may include at least the first stage injection P2 and the main injection M2 having a smaller injection amount than the first stage injection P2, and the middle stage injection Pm may be omitted. Alternatively, an after-injection may be added in which the middle-stage injection Pm is divided into a plurality of times.

(3)上記実施形態では、燃焼室6の底面を区画するピストン5のキャビティ5Cが、下段キャビティ51及び上段キャビティ52を備える二段エッグシェープ形状を具備する例を示した。本発明の燃料噴射制御は、二段エッグシェープ形状以外の他の窪み形状のキャビティ5Cを備える場合にも適用可能である。 (3) In the above embodiment, the cavity 5C of the piston 5 defining the bottom surface of the combustion chamber 6 has a two-step egg shape with the lower cavity 51 and the upper cavity 52 . The fuel injection control of the present invention can also be applied to the case where the cavity 5C has a concave shape other than the two-step egg shape.

1 エンジン本体(圧縮着火エンジン)
2 シリンダ
5 ピストン
50 冠面
5C キャビティ
51 下段キャビティ
52 上段キャビティ
53 リップ
6 燃焼室
7 クランク軸(出力軸)
15 インジェクタ(燃料噴射弁)
70 プロセッサ(車両の制御装置)
71 車速検出部
73 燃料噴射制御部
78 モーター制御部
82 モーター
A シリンダ軸方向
B 燃焼室の径方向
P1、P2 先頭段噴射
M1、M2 主噴射
Pa、Pb 2段目、3段目プレ噴射(第2段噴射)
Pm 中段噴射
EAw、EBw 前段圧力波EAw(第1圧力波)、後段圧力波EBw(第2圧力波)
1 engine body (compression ignition engine)
2 Cylinder 5 Piston 50 Crown 5C Cavity 51 Lower Cavity 52 Upper Cavity 53 Lip 6 Combustion Chamber 7 Crankshaft (Output Shaft)
15 injector (fuel injection valve)
70 processor (vehicle control device)
71 Vehicle speed detection unit 73 Fuel injection control unit 78 Motor control unit 82 Motor A Cylinder axial direction B Radial direction of combustion chamber P1, P2 First stage injection M1, M2 Main injection Pa, Pb Second stage, third stage pre-injection two-stage injection)
Pm Middle injection EAw, EBw Front pressure wave EAw (first pressure wave), rear pressure wave EBw (second pressure wave)

Claims (6)

圧縮行程から膨張行程にかけて多段的に燃焼室内に燃料を噴射することが可能な燃料噴射弁を備える圧縮着火エンジンと、前記圧縮着火エンジンの出力軸に連結された発電可能なモーターとを含むエンジンシステムが搭載された車両の制御装置であって、
アクセルの踏み込み量と前記モーターの発電時のモーター抵抗とに基づいて、前記燃料噴射弁の動作を制御する燃料噴射制御部と、
前記モーターの動作を制御するモーター制御部と、
前記車両の車速を検出する車速検出部と、を備え、
前記燃料噴射制御部は、
圧縮行程中に燃料を噴射させる先頭段噴射と、圧縮上死点付近で噴射を開始させ膨張行程中に噴射を完了させる主噴射とを、前記燃料噴射弁に実行させるものであり、
車速が第1所定値を超過していることを前記車速検出部が検出している場合において、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出していない場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも多く設定する第1噴射パターンを実行する一方、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合には、前記先頭段噴射の噴射量を前記主噴射の噴射量よりも少なく設定する第2噴射パターンを実行する、
ことを特徴とする車両の制御装置。
An engine system including a compression ignition engine equipped with a fuel injection valve capable of injecting fuel into a combustion chamber in multiple stages from a compression stroke to an expansion stroke, and a motor capable of generating power coupled to an output shaft of the compression ignition engine. A control device for a vehicle equipped with
a fuel injection control unit that controls the operation of the fuel injection valve based on the depression amount of the accelerator and the motor resistance during power generation of the motor;
a motor control unit that controls the operation of the motor;
A vehicle speed detection unit that detects the vehicle speed of the vehicle,
The fuel injection control unit is
causing the fuel injection valve to perform first stage injection for injecting fuel during a compression stroke and main injection for starting injection near compression top dead center and completing injection during an expansion stroke;
When the vehicle speed detection unit detects that the vehicle speed exceeds the first predetermined value and the motor control unit does not issue an instruction to add motor resistance, the injection of the first stage injection While executing the first injection pattern in which the injection amount is set larger than the injection amount of the main injection, when the motor control unit issues an instruction to add motor resistance, the injection amount of the first stage injection is set to the above executing a second injection pattern that is set to be smaller than the injection amount of the main injection;
A vehicle control device characterized by:
請求項1に記載の車両の制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、
前記第2噴射パターンの噴射の実行時に、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に、少なくとも1回の第2段噴射を実行させ、且つ、
前記先頭段噴射、前記第2段噴射、主噴射の順に噴射量が多くなるように設定する、車両の制御装置。
In the vehicle control device according to claim 1,
The fuel injection control unit is
At least one second-stage injection is executed between the first-stage injection and the main injection when the injection of the second injection pattern is executed, and
A control device for a vehicle that sets the injection amount so as to increase in the order of the first stage injection, the second stage injection, and the main injection.
請求項1又は2に記載の車両の制御装置において、
前記車速検出部が、前記第1所定値よりも予め定められた値だけ大きい第2所定値を超過する車速を検出している場合、
前記燃料噴射制御部は、前記モーター制御部がモーター抵抗の付加の指示を出している場合でも、前記第1噴射パターンを実行する、車両の制御装置。
In the vehicle control device according to claim 1 or 2,
When the vehicle speed detection unit detects a vehicle speed exceeding a second predetermined value that is greater than the first predetermined value by a predetermined value,
The vehicle control device, wherein the fuel injection control unit executes the first injection pattern even when the motor control unit issues an instruction to add motor resistance.
請求項1~3のいずれか1項に記載の車両の制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、前記第1噴射パターンの実行時に、前記先頭段噴射による燃焼に起因して発生する第1圧力波と、前記主噴射による燃焼に起因して発生する第2圧力波とが、互いに1/2周期ずれて出現するように、前記先頭段噴射及び前記主噴射を実行させる、車両の制御装置。
In the vehicle control device according to any one of claims 1 to 3,
When the first injection pattern is executed, the fuel injection control unit generates a first pressure wave caused by combustion caused by the front injection and a second pressure wave caused by combustion caused by the main injection. A control device for a vehicle that executes the first-stage injection and the main injection such that .
請求項1~4のいずれか1項に記載の車両の制御装置において、
前記燃料噴射制御部は、前記第1噴射パターンの実行時に、前記先頭段噴射と前記主噴射との間の時期に、前記先頭段噴射及び前記主噴射よりも短い噴射期間で燃料を噴射させる中段噴射をさらに実行させる、車両の制御装置。
In the vehicle control device according to any one of claims 1 to 4,
When the first injection pattern is executed, the fuel injection control unit is configured to inject fuel at a timing between the first stage injection and the main injection in an injection period shorter than the first stage injection and the main injection. A control device for the vehicle that causes further injection.
請求項1~5のいずれか1項に記載の車両の制御装置において、
前記燃焼室の一部は、ピストンの冠面により区画されると共に、前記ピストンの冠面にはキャビティが備えられ、当該キャビティは、
前記冠面の径方向中心領域に配置され、シリンダ軸方向に第1の深さを有する第1底部を備えた下段キャビティと、
前記冠面における前記下段キャビティ部の外周側に配置され、シリンダ軸方向に前記第1の深さよりも浅い第2の深さを有する第2底部を備えた上段キャビティと、
前記下段キャビティと前記上段キャビティとを繋ぐリップと、を含み、
前記燃料噴射弁は、前記キャビティに向けて燃料を噴射するものであって、前記燃焼室の径方向中心又はその近傍に配置され、
前記燃料噴射制御部は、
前記第1噴射パターン及び前記第2噴射パターンの双方において、前記先頭段噴射による燃料噴射が前記リップを指向するよう燃料噴射時期を設定する一方、
前記第1噴射パターンの先頭段噴射を、前記第2噴射パターンの先頭段噴射よりも遅角側で実行させる、車両の制御装置。
In the vehicle control device according to any one of claims 1 to 5,
A portion of the combustion chamber is defined by the crown surface of the piston, and the crown surface of the piston is provided with a cavity, the cavity comprising:
a lower cavity disposed in a radially central region of the crown surface and having a first bottom having a first depth in the axial direction of the cylinder;
an upper cavity having a second bottom portion disposed on the crown surface on the outer peripheral side of the lower cavity portion and having a second depth shallower than the first depth in the cylinder axial direction;
a lip connecting the lower cavity and the upper cavity,
The fuel injection valve injects fuel toward the cavity and is arranged at or near the radial center of the combustion chamber,
The fuel injection control unit is
In both the first injection pattern and the second injection pattern, the fuel injection timing is set so that the fuel injection by the first stage injection is directed toward the lip;
A control device for a vehicle, which executes the leading stage injection of the first injection pattern at a retarded side of the leading stage injection of the second injection pattern.
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