JP7247873B2 - engine controller - Google Patents

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Description

開示する技術は、部分圧縮着火燃焼、具体的にはSPCCI(SPark Controlled Compression Ignition)燃焼を行うエンジンの制御装置に関する。ここで、SPCCI燃焼は本出願人が提案した燃焼技術である。 The disclosed technology relates to a control device for an engine that performs partial compression ignition combustion, specifically SPCCI (SPark Controlled Compression Ignition) combustion. Here, SPCCI combustion is a combustion technology proposed by the present applicant.

特許文献1には、オクタン価が異なる3つのガソリンを使い分けるエンジンが開示されている。 Patent Literature 1 discloses an engine that selectively uses three gasolines with different octane numbers.

具体的には、そのエンジンでは、オクタン価が低中高に異なるガソリンの各々を貯蔵する3つのタンクが、吸気ポートに噴射する1つのインジェクタに接続されている。エンジンの冷却水の温度に応じてインジェクタに供給するガソリンを切り換える。その際、ピストンの摺動抵抗を低減するために、目標とする冷却水の温度もオクタン価に応じて変更することが開示されている。 Specifically, in that engine, three tanks each storing gasoline with different low, medium, and high octane numbers are connected to one injector that injects into the intake port. The gasoline to be supplied to the injector is switched according to the temperature of the cooling water of the engine. At that time, it is disclosed that the target cooling water temperature is also changed according to the octane number in order to reduce the sliding resistance of the piston.

そのエンジンではまた、高オクタン価のガソリンを用いて高負荷で運転する場合に、エンジンの点火時期を進角させてエンジン出力を向上させることも開示されている。 It also discloses that the ignition timing of the engine is advanced to improve the engine output when the engine is operated under high load using high octane gasoline.

特開2006-125288号公報JP-A-2006-125288

市販されている燃料には、レギュラーガソリン及びハイオクガソリンのように、オクタン価(ノッキングの起き難さの指標)の異なる燃料がある。レギュラーガソリンは、オクタン価が低いので(例えば約91ron)、ノッキングが起き易い。そのため、レギュラーガソリンは、ハイオクガソリンよりも性能を出し難いが、安価で燃費に優れる利点がある。一方、ハイオクガソリンは、高価であるが、オクタン価が高いので(例えば約100ron)、ノッキングが起き難い。そのため、エンジンの性能を十分に引き出すことができ、良好な走行を実現できる利点がある。 Fuels on the market include fuels with different octane numbers (indicators of resistance to knocking), such as regular gasoline and high-octane gasoline. Since regular gasoline has a low octane number (for example, about 91 ron), knocking is likely to occur. Therefore, regular gasoline is less expensive than high-octane gasoline, but has the advantage of being inexpensive and excellent in fuel efficiency. On the other hand, high-octane gasoline is expensive, but has a high octane number (for example, about 100 ron), so knocking is less likely to occur. Therefore, there is an advantage that the performance of the engine can be fully exploited and good running can be realized.

通常、給油する燃料は、エンジンに合わせて予め指定されている。しかし、オクタン価の異なる燃料を給油して問題無く運転できれば、走りの良さと燃費の良さとを、好みに合わせて選択することも可能になる。従って、オクタン価の異なる燃料を給油できるようにするのが好ましい。 Normally, the fuel to be refueled is specified in advance according to the engine. However, if you can refuel with different octane fuels and drive without problems, you can choose between good driving and good fuel economy according to your preference. Therefore, it is preferable to be able to refuel fuels with different octane numbers.

ところが、高オクタン価の燃料を指定するエンジンでは、エンジンの性能を十分に引き出すために、それに合わせてエンジンの制御量(燃料の噴射時期、点火時期等)が設定されている。従って、そのようなエンジンで、そのまま、低オクタン価の燃料を使用すると、ノッキング、プリイグニッション等の異常燃焼が発生してしまう。 However, in an engine that specifies a fuel with a high octane number, engine control amounts (fuel injection timing, ignition timing, etc.) are set accordingly in order to bring out the performance of the engine sufficiently. Therefore, if a low octane fuel is used as it is in such an engine, abnormal combustion such as knocking and pre-ignition will occur.

そのため、オクタン価の異なる燃料を給油して問題無く運転できるようにするには、使用する燃料のオクタン価を判定し、それに応じてエンジンの制御量を変更する必要がある。例えば、燃料のオクタン価が低いと判定された場合に、点火時期をリタード(遅角)すれば、異常燃焼を抑制できる。ただし、この場合、燃費の悪化を招く。 Therefore, in order to refuel a fuel with a different octane number and drive without problems, it is necessary to determine the octane number of the fuel to be used and change the control amount of the engine accordingly. For example, when it is determined that the octane number of the fuel is low, abnormal combustion can be suppressed by retarding the ignition timing. However, in this case, deterioration of fuel consumption is caused.

異常燃焼は、燃焼室の温度が高いと発生し易い。従って、上述した特許文献1のエンジンのように、冷却水の温度を低下させることでも、異常燃焼の抑制は可能である。 Abnormal combustion is likely to occur when the temperature of the combustion chamber is high. Therefore, it is possible to suppress abnormal combustion by lowering the temperature of the cooling water as in the engine of Patent Document 1 described above.

ところが、部分圧縮着火燃焼、具体的にはSPCCI燃焼を行うエンジンでは、冷却水の温度を低下させると、燃焼室の温度低下によって圧縮着火が困難になり、SPCCI燃焼が不安定になり易い。 However, in an engine that performs partial compression ignition combustion, specifically SPCCI combustion, when the temperature of cooling water is lowered, compression ignition becomes difficult due to the temperature drop in the combustion chamber, and SPCCI combustion tends to become unstable.

特に、リーンな運転領域では、発生する燃焼熱が少ないので、SPCCI燃焼ができなくなるおそれもある。空燃比をリッチ側に変更して燃焼室の温度を高めることも考えられるが、そうした場合、NOxの排出量が増加するので、エミッションが悪化する。 In particular, in the lean operating region, little combustion heat is generated, so there is a possibility that SPCCI combustion will not be possible. It is conceivable to increase the temperature of the combustion chamber by changing the air-fuel ratio to the rich side, but in such a case, the amount of NOx emissions increases, resulting in worse emissions.

そこで、開示する技術の主たる目的は、オクタン価の異なる燃料を給油しても、エミッションの悪化を招くことなく、良好な運転が実現できるエンジンの制御装置を提供することにある。 Therefore, the main object of the disclosed technique is to provide an engine control device that can achieve good operation without causing deterioration in emissions even when fuels with different octane numbers are supplied.

開示する技術は、燃焼室の中に所定の燃料を噴射するインジェクタと、前記燃料によって前記燃焼室の中に形成される混合気に点火する点火プラグと、前記燃焼室を構成しているエンジン本体に冷却水を循環させる冷却装置とを具備し、所定の運転領域において、前記点火プラグの点火により、火炎伝播を伴う燃焼によって混合気の一部を燃焼させた後、残りの未燃混合気を自己着火によって燃焼させる、特定の部分圧縮着火燃焼を実行するエンジンの制御装置に関する。 The technology disclosed includes an injector that injects a predetermined fuel into a combustion chamber, a spark plug that ignites an air-fuel mixture formed in the combustion chamber by the fuel, and an engine body that constitutes the combustion chamber. and a cooling device that circulates cooling water in a predetermined operating region, and after a part of the air-fuel mixture is burned by combustion accompanied by flame propagation due to the ignition of the spark plug, the remaining unburned air-fuel mixture is The present invention relates to a control device for an engine that performs specific partial compression ignition combustion by self-ignition.

前記所定の運転領域は、リーンな空燃比が設定されている第1区画領域を含む。そして、前記エンジンの制御装置は、前記燃料のオクタン価を判定するオクタン価判定手段と、前記冷却水の温度を変更する温度変更手段と、を備え、前記燃料のオクタン価が予め設定された所定値未満と判定される低オクタン価判定時には、前記燃料のオクタン価が前記所定値以上と判定される高オクタン価判定時よりも前記冷却水の温度を低下させる水温低下制御と、前記第1区画領域の空燃比を、前記高オクタン価判定時よりもリッチ側に変更するリッチ化制御とを実行し、更に、前記高オクタン価判定時よりも前記第1区画領域を縮小させる領域縮小制御を実行する。 The predetermined operating range includes a first segmented range in which a lean air-fuel ratio is set. The control device for the engine includes octane number determining means for determining the octane number of the fuel, and temperature changing means for changing the temperature of the cooling water. When determining a low octane number to be determined, water temperature reduction control for lowering the temperature of the cooling water than when determining a high octane number when the octane number of the fuel is determined to be equal to or higher than the predetermined value; Enrichment control is executed to change to a richer side than when the high octane number is determined, and region reduction control is executed to reduce the first partitioned area more than when the high octane number is determined.

すなわち、このエンジンでは、所定の運転領域において、燃費に優れたSPCCI燃焼が行われる。その運転領域には、リーンな空燃比が設定されている第1区画領域が含まれている。第1区画領域は、空燃比がリーンなので、燃費を向上できる。 That is, in this engine, SPCCI combustion with excellent fuel efficiency is performed in a predetermined operating range. The operating region includes a first segmented region in which a lean air-fuel ratio is set. Since the first partitioned region has a lean air-fuel ratio, it is possible to improve fuel efficiency.

このエンジンの制御装置では、オクタン価の異なる燃料が使用できるように、オクタン価判定手段が備えられていて、燃料のオクタン価が判定できる。そして、その判定結果に基づいて、所定の冷却制御及び燃焼制御を実行する。 This engine control device is provided with octane number determination means so that fuels with different octane numbers can be used, and the octane number of the fuel can be determined. Then, predetermined cooling control and combustion control are executed based on the determination result.

すなわち、低オクタン価判定時には、高オクタン価判定時よりも冷却水の温度を低下させる水温低下制御と、第1区画領域の空燃比を、高オクタン価判定時よりもリッチ側に変更するリッチ化制御とを実行する。更に、高オクタン価判定時よりも第1区画領域を縮小させる領域縮小制御も実行する。 That is, when determining a low octane number, water temperature reduction control is performed to lower the temperature of the cooling water than when determining a high octane number, and enrichment control is performed to change the air-fuel ratio in the first partitioned region to a richer side than when determining a high octane number. Execute. Furthermore, area reduction control is also executed to reduce the first partitioned area more than when the high octane rating is determined.

異常燃焼は、燃焼室の温度が高いと発生し易い。従って、低オクタン価判定時に水温低下制御を実行することにより、異常燃焼を抑制できる。しかし、上述したように、SPCCI燃焼は、冷却水の温度を低下させると、圧縮着火が困難になって不安定になり易い。特に、リーンな第1区画領域は、発生する燃焼熱が少ないので、SPCCI燃焼ができなくなるおそれもある。 Abnormal combustion is likely to occur when the temperature of the combustion chamber is high. Therefore, abnormal combustion can be suppressed by executing water temperature lowering control when a low octane rating is determined. However, as described above, when the cooling water temperature is lowered, the SPCCI combustion is likely to become unstable due to difficulty in compression ignition. In particular, the lean first partitioned region generates little heat of combustion, so there is a possibility that SPCCI combustion will not be possible.

そこで、第1区画領域の空燃比をリッチ側に変更するリッチ化制御を実行する。それにより、燃焼室の温度が高まるので、冷却水の温度が低くても、適切なSPCCI燃焼を安定して行える。ところが、そうした場合、リーンな空燃比をリッチ側に変更すると、NOxの排出量が増加してエミッションの悪化を招くが、第1区画領域を縮小することで、NOxの排出量の増加を抑制できる。 Therefore, rich control is executed to change the air-fuel ratio of the first segmented region to the rich side. As a result, the temperature of the combustion chamber rises, so that appropriate SPCCI combustion can be stably performed even if the temperature of the cooling water is low. However, in such a case, if the lean air-fuel ratio is changed to the rich side, the amount of NOx emissions will increase and the emissions will deteriorate, but by reducing the first partitioned area, the increase in the amount of NOx emissions can be suppressed. .

このように、このエンジンの制御装置によれば、オクタン価の異なる燃料が給油できるうえに、エミッションの悪化を招くことなく、適切なSPCCI燃焼を安定して行える。従って、良好な運転が実現できる。 Thus, according to this engine control device, it is possible to refuel fuels having different octane numbers, and to stably perform appropriate SPCCI combustion without causing deterioration of emissions. Therefore, good driving can be realized.

前記エンジンの制御装置はまた、前記第1区画領域のうち、高負荷側および高回転側の少なくともいずれか一方の境界部分が、前記領域縮小制御で縮小される、としてもよい。 The control device for the engine may also reduce a boundary portion of at least one of the high load side and the high rotation side in the first partitioned area by the area reduction control.

第1区画領域の中では、特に、高負荷側の境界部分と、高回転側の境界部分とにおいて、NOxの排出量が増加し易い。従って、これら境界部分を縮小することにより、効果的にNOxの排出量の増加を抑制できる。 In the first partitioned region, the amount of NOx emissions tends to increase particularly at the boundary portion on the high load side and the boundary portion on the high rotation side. Therefore, by reducing these boundary portions, it is possible to effectively suppress an increase in NOx emissions.

前記エンジンの制御装置はまた、前記高オクタン価判定時での前記第1区画領域の空燃比が、理論空燃比の略2倍に設定されている、としてもよい。 The engine control device may also set the air-fuel ratio of the first segmented region at the time of the high octane number determination to be approximately twice the stoichiometric air-fuel ratio.

空燃比が理論空燃比の略2倍であれば、燃焼してもほとんどNOxは発生しない。従って、第1区画領域でエンジンが運転しているときには、NOxはほとんど発生しない。従って、燃費及びエミッションともに優れた運転が行える。 If the air-fuel ratio is approximately twice the stoichiometric air-fuel ratio, almost no NOx is generated even if the fuel is burned. Therefore, almost no NOx is generated when the engine is running in the first partitioned region. Therefore, excellent driving can be performed in terms of both fuel consumption and emissions.

前記エンジンの制御装置はまた、前記所定の運転領域が、更に、理論空燃比が設定されている第2区画領域を含み、前記第1区画領域が縮小されることによって前記第2区画領域が拡大する、としてもよい。 In the control device for the engine, the predetermined operating region further includes a second partitioned region in which a stoichiometric air-fuel ratio is set, and the second partitioned region is enlarged by reducing the first partitioned region. You can do it.

空燃比が理論空燃比であれば、燃焼したときにNOxが発生する。しかし、三元触媒の設置によって効果的に浄化できる。従って、第1領域を縮小する代わりに、理論空燃比が設定されている第2区画領域を拡大すれば、エミッションの悪化を効果的に抑制できる。 If the air-fuel ratio is the stoichiometric air-fuel ratio, NOx is generated during combustion. However, it can be effectively purified by installing a three-way catalyst. Therefore, by expanding the second partitioned region in which the stoichiometric air-fuel ratio is set instead of reducing the first region, it is possible to effectively suppress the deterioration of emissions.

前記エンジンの制御装置はまた、前記第1区画領域が、前記第2区画領域の低負荷側及び低回転側の少なくともいずれか一方の領域に区画されている、としてもよい。 In the control device for the engine, the first partitioned area may be partitioned into at least one of a low load side and a low rotation side of the second partitioned area.

水温低下制御を実行した場合、第2区画領域の中でも、特に、その低負荷側の領域と、低回転側の領域とにおいて、SPCCI燃焼が不安定になり易い。従って、第1区画領域がこれら領域に区画されていると、リッチ化制御及び領域縮小制御の実行により、よりいっそう優れた効果が期待できる。 When water temperature lowering control is executed, SPCCI combustion tends to become unstable especially in the low load side region and the low speed side region of the second partitioned region. Therefore, if the first partitioned area is partitioned into these areas, even better effects can be expected by executing the enrichment control and the area reduction control.

前記エンジンの制御装置はまた、前記オクタン価判定手段が、前記部分圧縮着火燃焼での火炎伝播を伴った燃焼で発生する熱量に基づいて、前記燃料のオクタン価を判定する、としてもよい。 In the control device of the engine, the octane number determining means may determine the octane number of the fuel based on the amount of heat generated by combustion accompanied by flame propagation in the partial compression ignition combustion.

すなわち、SPCCI燃焼でのSI燃焼で発生する熱量から、その燃料のオクタン価を判定することが可能であることから、それを活用する。この場合、燃焼に使用された燃料のオクタン価を、精度高く判定できる利点がある。更に既存の装置が利用できるので、新たに高価なセンサを設置する必要も無い。 That is, since it is possible to determine the octane number of the fuel from the amount of heat generated by SI combustion in SPCCI combustion, it is utilized. In this case, there is an advantage that the octane number of the fuel used for combustion can be determined with high accuracy. Furthermore, since existing equipment can be used, there is no need to install new expensive sensors.

前記エンジンの制御装置はまた、前記エンジンが、前記燃焼室から排出される排気ガスが流れる排気通路の開度を調整する排気シャッター弁を更に具備し、前記リッチ化制御の実行時に、前記排気シャッター弁の開度を閉じ方向に調整を行う、としてもよい。 The control device for the engine further includes an exhaust shutter valve for adjusting the opening degree of an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the combustion chamber flows, and when the enrichment control is executed, the exhaust shutter valve The opening degree of the valve may be adjusted in the closing direction.

そうすることで、リッチ化の程度が抑制でき、燃費を向上できる。排気シャッター弁の開度を閉じ方向に調整すれば背圧が高くなる。背圧が高くなれば、燃焼室に留まる排気ガス量が増える。内部EGRガスの導入が行われていれば、その導入量が増加する。その結果、燃焼室の中の温度が高くなり、混合気の既燃ガス量が増加する。燃料を増やして空燃比をリッチ化しなくても、SPCCI燃焼し易くなるので、燃費を向上できる。 By doing so, the degree of enrichment can be suppressed, and fuel efficiency can be improved. Adjusting the opening of the exhaust shutter valve in the closing direction increases the back pressure. The higher the back pressure, the more exhaust gas remains in the combustion chamber. If internal EGR gas is being introduced, the amount of introduction increases. As a result, the temperature in the combustion chamber rises and the amount of burnt gas in the air-fuel mixture increases. Even without increasing the fuel to enrich the air-fuel ratio, the SPCCI combustion becomes easier, so the fuel efficiency can be improved.

開示する技術を適用したエンジンの制御装置によれば、オクタン価の異なる燃料を給油しても、エミッションの悪化を招くことなく、良好な運転が実現できる。 According to the engine control device to which the disclosed technique is applied, even if fuels with different octane numbers are supplied, good operation can be realized without causing deterioration of emissions.

エンジンの構成を例示する図である。It is a figure which illustrates a structure of an engine. 冷却装置の主な構成を例示する回路図である。1 is a circuit diagram illustrating the main configuration of a cooling device; FIG. エンジンの制御装置を例示するブロック図である。1 is a block diagram illustrating an engine control device; FIG. SPCCI燃焼に基づくオクタン価の判定を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining determination of octane number based on SPCCI combustion; エンジンのベースセットを例示するブロック図である。1 is a block diagram illustrating a base set of engines; FIG. 水温低下制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating water temperature fall control. エンジンの運転領域マップ(高RON運転領域マップ)を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an engine operating range map (high RON operating range map); エンジンの運転領域マップ(低RON運転領域マップ)を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an engine operating range map (low RON operating range map); リッチ化制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating enrichment control. 空燃比とNOxの発生量との関係を例示する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the air-fuel ratio and the amount of NOx generated; エンジンの制御装置による冷却制御の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of cooling control by an engine control device; エンジンの制御装置による燃焼制御の一例を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an example of combustion control by an engine control device;

以下、開示する技術を適用したエンジン1、及びその制御装置について、図面を参照しながら説明する。ここで説明するエンジン1、制御装置は例示である。 An engine 1 to which the disclosed technology is applied and a control device thereof will be described below with reference to the drawings. The engine 1 and the control device described here are examples.

図1は、エンジン1の構成を例示する図である。図2は、エンジン1を冷却する冷却装置の主な構成を例示する回路図である。図3は、エンジン1の制御装置を例示するブロック図である。尚、図1における吸気側は紙面左側であり、排気側は紙面右側である。 FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of an engine 1. As shown in FIG. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the main configuration of a cooling device that cools the engine 1. As shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram illustrating the control device of the engine 1. As shown in FIG. Note that the intake side in FIG. 1 is on the left side of the paper, and the exhaust side is on the right side of the paper.

エンジン1は、燃料及び空気を含む混合気の燃焼が行われる燃焼室17を有している。燃焼室17は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程を繰り返す。エンジン1は、4ストロークエンジンである。エンジン1は、四輪の自動車に搭載されている。エンジン1が運転することによって自動車は走行する。 The engine 1 has a combustion chamber 17 in which a mixture containing fuel and air is combusted. The combustion chamber 17 repeats an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke and an exhaust stroke. Engine 1 is a four-stroke engine. The engine 1 is installed in a four-wheeled automobile. The automobile runs as the engine 1 operates.

エンジン1の制御装置は、ECU(Engine Control Unit)10を備える。ECU10は、エンジン1に設置された各種センサSW1-SW11から入力される信号に基づいて、エンジン1の各種機器の作動を制御する。 A control device for the engine 1 includes an ECU (Engine Control Unit) 10 . The ECU 10 controls the operation of various devices of the engine 1 based on signals input from various sensors SW1-SW11 installed in the engine 1. FIG.

<燃料>
エンジン1の燃料の主体は、ガソリンである。エンジン1の燃料は、ガソリンのみであってもよいし、例えばバイオエタノール等の付加的な燃料及び/又は添加剤等を含むものであってもよい。
<Fuel>
The main fuel of the engine 1 is gasoline. The fuel for the engine 1 may be gasoline only, or may include additional fuels such as bioethanol and/or additives.

また、ガソリンには、オクタン価(例えば、リサーチ法オクタン価、いわゆるron)の異なる様々なタイプがあるが、エンジン1の燃料は、オクタン価の異なるガソリンであってもよい。エンジン1の燃料はまた、オクタン価の異なるガソリンが混合した状態であってもよい。 There are various types of gasoline with different octane numbers (for example, research octane numbers, so-called ron), and the fuel for the engine 1 may be gasoline with different octane numbers. The fuel for the engine 1 may also be a mixture of gasolines with different octane numbers.

すなわち、このエンジン1では、従来のように、予め指定された燃料のみを給油する必要はない。レギュラーガソリン又はハイオクガソリンのように、オクタン価が異なるガソリンであっても、ノッキング等の異常燃焼を抑制しながら、エンジン1を安定して運転することができる。 That is, in this engine 1, it is not necessary to refuel only with a predesignated fuel, unlike the conventional art. The engine 1 can be stably operated while suppressing abnormal combustion such as knocking even if the gasolines have different octane numbers, such as regular gasoline and high-octane gasoline.

従って、好みに応じて燃料を給油できる。例えば、高オクタン価の燃料をエンジン1に給油すれば、ノッキングが発生し難いので、エンジン1の性能を十分に引き出した状態で運転できる。それにより、自動車を、スポーツ走行等、走りを優先した仕様に調整できる。 Therefore, fuel can be refueled according to preference. For example, if the engine 1 is supplied with fuel having a high octane number, knocking is less likely to occur, so the engine 1 can be operated in a state where its performance is fully exploited. As a result, the automobile can be adjusted to specifications that give priority to driving, such as sports driving.

また、低オクタン価の燃料をエンジン1に給油すれば、安価で燃費に優れた走行が行える。ただし、低オクタン価の燃料はノッキングし易いので、高オクタン価の燃料と同じ条件で制御を行うと、異常燃焼が発生して適切に運転できない場合がある。 Also, if the engine 1 is refueled with fuel having a low octane number, it is possible to run the vehicle at low cost and with excellent fuel efficiency. However, since low octane fuel tends to knock, if control is performed under the same conditions as for high octane fuel, abnormal combustion may occur and proper operation may not be possible.

しかも、このエンジン1は、後述するように、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼を行う。SPCCI燃焼では、高度な燃焼制御が要求される。そのため、オクタン価の異なる燃料が用いられると、燃焼が不安定になり易い。 Moreover, the engine 1 performs SPCCI combustion, which is a combination of SI combustion and CI combustion, as will be described later. SPCCI combustion requires advanced combustion control. Therefore, when fuels with different octane numbers are used, combustion tends to be unstable.

それに対し、このエンジン1では、オクタン価の異なる燃料であっても、ノッキング等の異常燃焼を抑制しながら、エンジン1を安定して運転できるように、冷却制御および燃焼制御が工夫されている(詳細は後述)。尚、説明では、便宜上、オクタン価の低い燃料の例としてレギュラーガソリンを、オクタン価の高い燃料の例としてハイオクガソリンを、それぞれ用いる場合がある。 On the other hand, in this engine 1, cooling control and combustion control are devised so that the engine 1 can be stably operated while suppressing abnormal combustion such as knocking even if fuels with different octane numbers are used (details described later). In the description, for convenience, regular gasoline may be used as an example of low octane fuel, and high-octane gasoline may be used as an example of high octane fuel.

<エンジン>
エンジン1は、エンジン本体1a、インジェクタ6、点火プラグ25、吸気通路40、排気通路50、冷却装置70などで構成されている。
<Engine>
The engine 1 includes an engine body 1a, injectors 6, spark plugs 25, an intake passage 40, an exhaust passage 50, a cooling device 70, and the like.

エンジン本体1aは、シリンダブロック12と、シリンダヘッド13とを備えている。シリンダヘッド13は、シリンダブロック12の上に載置される。シリンダブロック12に、複数のシリンダ11が形成されている。エンジン1は、多気筒エンジンである。図1では、一つのシリンダ11のみを示す。 The engine body 1 a includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13 . The cylinder head 13 is mounted on the cylinder block 12 . A plurality of cylinders 11 are formed in the cylinder block 12 . The engine 1 is a multi-cylinder engine. In FIG. 1 only one cylinder 11 is shown.

(燃焼室)
各シリンダ11には、ピストン3が内挿されている。ピストン3は、コネクティングロッド14を介してクランクシャフト15に連結されている。ピストン3は、シリンダ11の内部を往復動する。ピストン3、シリンダ11、及びシリンダヘッド13は、燃焼室17を形成する。すなわち、燃焼室17は、エンジン本体1aによって構成されている。尚、「燃焼室」は、ピストン3の位置に関わらず、ピストン3、シリンダ11及びシリンダヘッド13によって形成される空間を意味する。
(combustion chamber)
A piston 3 is inserted in each cylinder 11 . Piston 3 is connected to crankshaft 15 via connecting rod 14 . The piston 3 reciprocates inside the cylinder 11 . The piston 3 , cylinder 11 and cylinder head 13 form a combustion chamber 17 . That is, the combustion chamber 17 is configured by the engine body 1a. The "combustion chamber" means a space formed by the piston 3, the cylinder 11 and the cylinder head 13 regardless of the position of the piston 3.

シリンダヘッド13の下面は、燃焼室17の上部を構成する。燃焼室17の上部は、二つの傾斜面によって構成されている。燃焼室17の天井面は、いわゆるペントルーフ型である。ピストン3の上面は、燃焼室17の下部を構成する。ピストン3の上面には凹み(キャビティ)が形成されている。 A lower surface of the cylinder head 13 constitutes an upper portion of the combustion chamber 17 . The upper part of the combustion chamber 17 is composed of two inclined planes. The ceiling surface of the combustion chamber 17 is of a so-called pent roof type. The upper surface of the piston 3 constitutes the lower portion of the combustion chamber 17 . A recess (cavity) is formed in the upper surface of the piston 3 .

エンジン1は、圧縮着火式エンジンである。エンジン1は、一部の所定の運転領域において、特定の部分圧縮着火燃焼を行う。具体的には、SI(Spark Ignition)燃焼とCI(Compression Ignition)燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼(SPark Controlled Compression Ignition)を行う。 The engine 1 is a compression ignition engine. The engine 1 performs specific partial compression ignition combustion in some predetermined operating regions. Specifically, SPCCI combustion (SPark Controlled Compression Ignition), which is a combination of SI (Spark Ignition) combustion and CI (Compression Ignition) combustion, is performed.

SPCCI燃焼は、次のような燃焼形態である。つまり、点火プラグ25が、燃焼室17の中の混合気に強制的に点火をすることによって、混合気が火炎伝播によりSI燃焼を開始する。SI燃焼の開始後、(1)SI燃焼の発熱により燃焼室17の中の温度が高くなりかつ、(2)火炎伝播により燃焼室17の中の圧力が上昇することによって、未燃混合気が自己着火によるCI燃焼をする。 SPCCI combustion is the following form of combustion. That is, the ignition plug 25 forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17, whereby the air-fuel mixture starts SI combustion due to flame propagation. After the start of SI combustion, (1) the temperature in the combustion chamber 17 increases due to the heat generated by the SI combustion, and (2) the pressure in the combustion chamber 17 increases due to flame propagation. CI combustion is performed by self-ignition.

SI燃焼の燃焼量を調節することによって、圧縮開始前の燃焼室17の中の温度のばらつきを吸収できる。点火タイミングの調節によって、SI燃焼の燃焼量が調節される。点火タイミングを調節すれば、混合気は目標のタイミングで自己着火する。SPCCI燃焼では、SI燃焼の燃焼量がCI燃焼の開始タイミングをコントロールしている。 By adjusting the amount of SI combustion, it is possible to absorb temperature variations in the combustion chamber 17 before the start of compression. The amount of SI combustion is adjusted by adjusting the ignition timing. By adjusting the ignition timing, the mixture self-ignites at the target timing. In SPCCI combustion, the amount of SI combustion controls the start timing of CI combustion.

このようにSPCCI燃焼は、SI燃焼による発熱及び/又は圧力上昇によって、CI燃焼をコントロールする。エンジン1の幾何学的圧縮比は、オクタン価の異なる主な燃料に対応できるように、14以上18以下(好ましくは15±1)に設定されている。 In this way, SPCCI combustion controls CI combustion through heat generation and/or pressure increase due to SI combustion. The geometric compression ratio of the engine 1 is set to 14 or more and 18 or less (preferably 15±1) so as to be compatible with main fuels having different octane numbers.

(動弁機構等)
シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、吸気ポート18が2つ形成されている。これら吸気ポート18は、燃焼室17に連通している。吸気ポート18は、詳細な図示は省略するが、いわゆるタンブルポートである。つまり、吸気ポート18は、燃焼室17の中にタンブル流が発生するような形状を有している。
(Valve mechanism, etc.)
Two intake ports 18 are formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11 . These intake ports 18 communicate with the combustion chamber 17 . Although detailed illustration is omitted, the intake port 18 is a so-called tumble port. That is, the intake port 18 has a shape that generates a tumble flow in the combustion chamber 17 .

各吸気ポート18には、吸気弁21が配設されている。吸気弁21は、動弁機構により、所定のタイミングで吸気ポート18を開閉する。その動弁機構は、バルブタイミング及び/又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構としてもよい。 Each intake port 18 is provided with an intake valve 21 . The intake valve 21 opens and closes the intake port 18 at a predetermined timing by a valve mechanism. The valve mechanism may be a variable valve mechanism that varies valve timing and/or valve lift.

図3に示すように、動弁機構は、吸気電動S-VT(Sequential-Valve Timing)23を有している。吸気電動S-VT23は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。吸気弁21の開弁角は変化しない。吸気弁21の開弁角は、例えば240°CAである。尚、動弁機構は、電動S-VTに代えて、油圧式のS-VTを有してもよい。 As shown in FIG. 3, the valve train has an electric intake S-VT (Sequential-Valve Timing) 23 . The electric intake S-VT 23 continuously changes the rotation phase of the intake camshaft within a predetermined angle range. The opening angle of the intake valve 21 does not change. The opening angle of the intake valve 21 is, for example, 240°CA. The valve mechanism may have a hydraulic S-VT instead of the electric S-VT.

シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、排気ポート19が2つ形成されている。これら排気ポート19も、燃焼室17に連通している。各排気ポート19には、排気弁22が配設されている。排気弁22は、動弁機構により、所定のタイミングで排気ポート19を開閉する。その動弁機構は、バルブタイミング及び/又はバルブリフトを可変にする可変動弁機構としてもよい。 Two exhaust ports 19 are formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11 . These exhaust ports 19 also communicate with the combustion chamber 17 . Each exhaust port 19 is provided with an exhaust valve 22 . The exhaust valve 22 opens and closes the exhaust port 19 at a predetermined timing by a valve mechanism. The valve mechanism may be a variable valve mechanism that varies valve timing and/or valve lift.

図3に示すように、動弁機構は、排気電動S-VT24を有している。排気電動S-VT24は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。排気弁22の開弁角は変化しない。排気弁22の開弁角は、例えば240°CAである。尚、動弁機構は、電動S-VTに代えて、油圧式のS-VTを有してもよい。 As shown in FIG. 3, the valve mechanism has an electric exhaust S-VT 24 . The electric exhaust S-VT 24 continuously changes the rotation phase of the exhaust camshaft within a predetermined angle range. The opening angle of the exhaust valve 22 does not change. The opening angle of the exhaust valve 22 is, for example, 240° CA. The valve mechanism may have a hydraulic S-VT instead of the electric S-VT.

吸気電動S-VT23及び排気電動S-VT24は、吸気弁21と排気弁22との両方が開弁するオーバーラップ期間の長さを調節する。オーバーラップ期間の長さを調節することによって、内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)ガス、つまり温度の高い排気ガスを燃焼室17の中に導入できる。吸気電動S-VT23及び排気電動S-VT24は、内部EGRシステムを構成する。 The electric intake S-VT 23 and the electric exhaust S-VT 24 adjust the length of the overlap period during which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are open. By adjusting the length of the overlap period, internal EGR (Exhaust Gas Recirculation) gas, that is, high-temperature exhaust gas, can be introduced into the combustion chamber 17 . The electric intake S-VT 23 and the electric exhaust S-VT 24 constitute an internal EGR system.

(インジェクタ)
シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、インジェクタ6が取り付けられている。インジェクタ6は、燃焼室17の中に燃料を直接噴射する。インジェクタ6は、燃焼室17の上部の中心部に配設されている。
(injector)
An injector 6 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11 . Injector 6 injects fuel directly into combustion chamber 17 . The injector 6 is arranged in the upper central portion of the combustion chamber 17 .

インジェクタ6は、複数の噴孔を有する多噴孔型である。インジェクタ6は、燃焼室17の天井面の中央部から放射状にかつ、斜め下向きに、燃料を噴射する。インジェクタ6は、周方向に等角度間隔に配置された10個の噴孔を有している。 The injector 6 is of a multiple injection hole type having a plurality of injection holes. The injector 6 injects fuel radially and obliquely downward from the central portion of the ceiling surface of the combustion chamber 17 . The injector 6 has ten injection holes arranged at equal angular intervals in the circumferential direction.

インジェクタ6には、燃料供給システム61が接続されている。燃料供給システム61は、燃料を貯留する燃料タンク63と、燃料供給路62とを備えている。燃料供給路62は、燃料タンク63とインジェクタ6とを互いにつないでいる。燃料供給路62には、燃料ポンプ65とコモンレール64とが介設している。 A fuel supply system 61 is connected to the injector 6 . The fuel supply system 61 includes a fuel tank 63 that stores fuel and a fuel supply path 62 . A fuel supply path 62 connects the fuel tank 63 and the injector 6 to each other. A fuel pump 65 and a common rail 64 are interposed in the fuel supply path 62 .

燃料ポンプ65は、コモンレール64に燃料を送る。燃料ポンプ65は、この構成例においては、クランクシャフト15によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール64は、燃料ポンプ65から送られた燃料を蓄える。コモンレール64の中は高圧である。インジェクタ6は、コモンレール64につながっている。 Fuel pump 65 delivers fuel to common rail 64 . The fuel pump 65 is a plunger pump driven by the crankshaft 15 in this configuration example. Common rail 64 stores fuel sent from fuel pump 65 . The voltage inside the common rail 64 is high voltage. Injector 6 is connected to common rail 64 .

インジェクタ6が開弁すると、コモンレール64の中の高圧の燃料が、インジェクタ6の噴孔から燃焼室17の中に噴射される。この構成例の燃料供給システム61は、30MPa以上の高い圧力の燃料を、インジェクタ6に供給できる。燃料供給システム61の最高圧力は、例えば200MPaとしてもよい。燃料供給システム61は、燃料の圧力を、エンジン1の運転状態に応じて変えてもよい。尚、燃料供給システム61の構成は、前記の構成に限定されない。 When the injector 6 opens, the high-pressure fuel in the common rail 64 is injected into the combustion chamber 17 through the nozzle hole of the injector 6 . The fuel supply system 61 of this configuration example can supply high pressure fuel of 30 MPa or more to the injector 6 . The maximum pressure of the fuel supply system 61 may be 200 MPa, for example. The fuel supply system 61 may change the fuel pressure according to the operating state of the engine 1 . Note that the configuration of the fuel supply system 61 is not limited to the configuration described above.

(点火プラグ)
シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、点火プラグ25が取り付けられている。点火プラグ25は、燃焼室17の中の混合気に強制的に点火をする。点火プラグ25は、シリンダ11の吸気側に配設されている。点火プラグ25は、2つの吸気ポート18の間に位置している。点火プラグ25の電極は、燃焼室17の中に臨んでいる。尚、点火プラグ25は、シリンダ11の排気側に配置してもよいし、シリンダ11の中心に配置してもよい。
(spark plug)
A spark plug 25 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11 . A spark plug 25 forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 . The spark plug 25 is arranged on the intake side of the cylinder 11 . A spark plug 25 is positioned between the two intake ports 18 . Electrodes of the ignition plug 25 face the inside of the combustion chamber 17 . The spark plug 25 may be arranged on the exhaust side of the cylinder 11 or may be arranged in the center of the cylinder 11 .

(吸気通路)
エンジン1の一側面には吸気通路40が接続されている。吸気通路40は、各シリンダ11の吸気ポート18に連通している。燃焼室17に導入する吸気のガスは、吸気通路40の中を流れる。吸気通路40の上流端部には、エアクリーナー41が配設されている。吸気通路40の下流端の近くには、サージタンク42が配設されている。サージタンク42よりも下流の吸気通路40は、シリンダ11毎に分岐している。
(intake passage)
An intake passage 40 is connected to one side surface of the engine 1 . The intake passage 40 communicates with the intake port 18 of each cylinder 11 . Intake gas introduced into the combustion chamber 17 flows through the intake passage 40 . An air cleaner 41 is arranged at the upstream end of the intake passage 40 . A surge tank 42 is arranged near the downstream end of the intake passage 40 . The intake passage 40 downstream of the surge tank 42 branches for each cylinder 11 .

吸気通路40におけるエアクリーナー41とサージタンク42との間には、スロットル弁43が配設されている。スロットル弁43は、弁の開度が変わることによって、燃焼室17の中への新気の導入量を調節する。 A throttle valve 43 is arranged between the air cleaner 41 and the surge tank 42 in the intake passage 40 . The throttle valve 43 adjusts the amount of fresh air introduced into the combustion chamber 17 by changing the opening of the valve.

吸気通路40にはまた、スロットル弁43の下流に、過給機44が配設されている。過給機44は、燃焼室17に導入する吸気のガスの圧力を高める。この構成例において、過給機44は、エンジン1によって駆動される。過給機44は、ルーツ式、リショルム式、ベーン式、又は遠心式である。 A supercharger 44 is also arranged in the intake passage 40 downstream of the throttle valve 43 . The supercharger 44 increases the pressure of intake gas introduced into the combustion chamber 17 . In this configuration example, the supercharger 44 is driven by the engine 1 . The supercharger 44 may be of the Roots, Lysholm, vane, or centrifugal type.

過給機44とエンジン1との間には、電磁クラッチ45が介設している。電磁クラッチ45は、エンジン1から過給機44へ駆動力を伝達する状態と、駆動力の伝達を遮断する状態とを切り替える。後述するECU10が電磁クラッチ45に制御信号を出力することによって、過給機44はオン又はオフになる。 An electromagnetic clutch 45 is interposed between the supercharger 44 and the engine 1 . The electromagnetic clutch 45 switches between a state in which driving force is transmitted from the engine 1 to the supercharger 44 and a state in which transmission of the driving force is interrupted. The turbocharger 44 is turned on or off by outputting a control signal to the electromagnetic clutch 45 from the ECU 10, which will be described later.

吸気通路40における過給機44の下流には、インタークーラー46が配設されている。インタークーラー46は、過給機44が圧縮した吸気のガスを冷却する。インタークーラー46は、水冷式又は油冷式である。 An intercooler 46 is arranged downstream of the supercharger 44 in the intake passage 40 . The intercooler 46 cools the intake gas compressed by the supercharger 44 . The intercooler 46 is water cooled or oil cooled.

吸気通路40には、バイパス通路47が接続されている。バイパス通路47は、吸気通路40における過給機44の上流部とインタークーラー46の下流部とを互いに接続する。バイパス通路47は、過給機44及びインタークーラー46をバイパスする。バイパス通路47には、エアバイパス弁48が配設されている。エアバイパス弁48は、バイパス通路47を流れるガスの流量を調節する。 A bypass passage 47 is connected to the intake passage 40 . The bypass passage 47 connects the upstream portion of the supercharger 44 and the downstream portion of the intercooler 46 in the intake passage 40 to each other. A bypass passage 47 bypasses the supercharger 44 and the intercooler 46 . An air bypass valve 48 is arranged in the bypass passage 47 . The air bypass valve 48 adjusts the flow rate of gas flowing through the bypass passage 47 .

ECU10は、過給機44がオフの場合に、エアバイパス弁48を全開にする。吸気通路40を流れる吸気のガスは、過給機44及びインタークーラー46をバイパスして、エンジン1の燃焼室17に至る。エンジン1は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。 The ECU 10 fully opens the air bypass valve 48 when the supercharger 44 is off. Intake gas flowing through the intake passage 40 bypasses the supercharger 44 and the intercooler 46 and reaches the combustion chamber 17 of the engine 1 . The engine 1 operates in a non-supercharged state, that is, in a naturally aspirated state.

過給機44がオンの場合、エンジン1は過給状態で運転する。ECU10は、過給機44がオンの場合に、エアバイパス弁48の開度を調節する。過給機44及びインタークーラー46を通過した吸気のガスの一部は、バイパス通路47を通って過給機44の上流に戻る。ECU10がエアバイパス弁48の開度を調節すると、燃焼室17に導入する吸気のガスの圧力が変わる。尚、「過給」とは、サージタンク42内の圧力が、動的に大気圧を超える状態をいい、「非過給」とは、サージタンク42内の圧力が、動的に大気圧以下になる状態をいう、と定義してもよい。 When the supercharger 44 is on, the engine 1 operates in a supercharged state. The ECU 10 adjusts the opening degree of the air bypass valve 48 when the supercharger 44 is on. Part of the intake gas that has passed through the supercharger 44 and the intercooler 46 returns to the upstream of the supercharger 44 through the bypass passage 47 . When the ECU 10 adjusts the opening of the air bypass valve 48, the pressure of the intake gas introduced into the combustion chamber 17 changes. Note that "supercharging" means that the pressure in the surge tank 42 dynamically exceeds the atmospheric pressure, and "non-supercharging" means that the pressure in the surge tank 42 dynamically falls below the atmospheric pressure. It may be defined as a state in which

吸気通路40は、各吸気ポート181につながる2つの分岐通路を有している。その一方の分岐通路に、スワールコントロール弁56が配設されている。スワールコントロール弁56は、分岐通路の開度が調節できる開度調節弁である。その開度が小さいと、燃焼室17内のスワール流が強くなり、その開度が大きいと、燃焼室17内のスワール流が弱くなる。 The intake passage 40 has two branch passages connected to each intake port 181 . A swirl control valve 56 is arranged in one of the branch passages. The swirl control valve 56 is an opening adjustment valve that can adjust the opening of the branch passage. If the opening is small, the swirl flow in the combustion chamber 17 will be strong, and if the opening is large, the swirl flow in the combustion chamber 17 will be weak.

前述したように、エンジン1の吸気ポート18はタンブルポートであるため、スワールコントロール弁56を閉じると、燃焼室17の中には、タンブル成分とスワール成分とを含んだ斜めスワール流(シリンダ11の中心軸に対して傾いたスワール流)が発生する。 As described above, since the intake port 18 of the engine 1 is a tumble port, when the swirl control valve 56 is closed, an oblique swirl flow containing a tumble component and a swirl component (cylinder 11 flow) is generated in the combustion chamber 17. A swirl flow tilted with respect to the central axis) is generated.

(排気通路)
エンジン1の他側面には、排気通路50が接続されている。排気通路50は、各シリンダ11の排気ポート19に連通している。燃焼室17から排出された排気ガスは、排気通路50の中を流れる。排気通路50の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ11毎に分岐している。
(exhaust passage)
An exhaust passage 50 is connected to the other side surface of the engine 1 . The exhaust passage 50 communicates with the exhaust port 19 of each cylinder 11 . Exhaust gas discharged from the combustion chamber 17 flows through the exhaust passage 50 . The upstream portion of the exhaust passage 50 branches for each cylinder 11, although detailed illustration is omitted.

排気通路50には、複数の触媒コンバーターを有する排気ガス浄化システムが配設されている。これらの触媒コンバーターは、図示は省略するが、エンジンルーム内に配設されている。上流の触媒コンバーターは、三元触媒511と、GPF(Gasoline Particulate Filter)512とを有している。下流の触媒コンバーターは、三元触媒513を有している。尚、排気ガス浄化システムは、図例の構成に限定されない。例えば、GPFは省略してもよい。また、触媒コンバーターは、三元触媒を有するものに限定されない。さらに、三元触媒及びGPFの並び順は、適宜変更してもよい。 An exhaust gas purification system having a plurality of catalytic converters is arranged in the exhaust passage 50 . Although not shown, these catalytic converters are arranged in the engine room. The upstream catalytic converter has a three-way catalyst 511 and a GPF (Gasoline Particulate Filter) 512 . The downstream catalytic converter has a three-way catalyst 513 . It should be noted that the exhaust gas purification system is not limited to the configuration of the illustrated example. For example, GPF may be omitted. Also, the catalytic converter is not limited to having a three-way catalyst. Furthermore, the order in which the three-way catalyst and GPF are arranged may be changed as appropriate.

吸気通路40と排気通路50との間には、EGR通路52が接続されている。EGR通路52は、排気ガスの一部を吸気通路40に還流させる通路である。EGR通路52の上流端は、排気通路50における二つの触媒コンバーターの間に接続されている。EGR通路52の下流端は、吸気通路40における過給機44の上流部に接続されている。 An EGR passage 52 is connected between the intake passage 40 and the exhaust passage 50 . The EGR passage 52 is a passage that recirculates part of the exhaust gas to the intake passage 40 . An upstream end of the EGR passage 52 is connected between the two catalytic converters in the exhaust passage 50 . A downstream end of the EGR passage 52 is connected to an upstream portion of the supercharger 44 in the intake passage 40 .

EGR通路52には、水冷式のEGRクーラー53が配設されている。EGRクーラー53は、排気ガスを冷却する。EGR通路52にはまた、EGR弁54が配設されている。EGR弁54は、EGR通路52を流れる排気ガスの流量を調節する。EGR弁54は、外部EGRガス、つまり温度の低い排気ガスの還流量を調節する。EGRクーラー53及びEGR弁54は、外部EGRシステムを構成する。 A water-cooled EGR cooler 53 is arranged in the EGR passage 52 . The EGR cooler 53 cools the exhaust gas. An EGR valve 54 is also arranged in the EGR passage 52 . The EGR valve 54 adjusts the flow rate of exhaust gas flowing through the EGR passage 52 . The EGR valve 54 adjusts the amount of recirculated external EGR gas, that is, low temperature exhaust gas. The EGR cooler 53 and EGR valve 54 constitute an external EGR system.

(排気シャッター弁)
排気通路50におけるEGR通路52の分岐部位と下流の触媒コンバーターとの間には、排気シャッター弁50aが配設されている。排気シャッター弁50aは、排気通路50の開度が調節できる開度調節弁である。通常、その開度は大きく調整されているが(全開)、その開度を小さくすると、排気ガスが流れ難くなって背圧が高くなる。排気シャッター弁50aは、後述するリッチ化制御に利用される。
(exhaust shutter valve)
An exhaust shutter valve 50a is provided between the branched portion of the EGR passage 52 in the exhaust passage 50 and the downstream catalytic converter. The exhaust shutter valve 50 a is an opening control valve that can adjust the opening of the exhaust passage 50 . Normally, the degree of opening is adjusted to be large (fully open), but if the degree of opening is made small, it becomes difficult for the exhaust gas to flow and the back pressure increases. The exhaust shutter valve 50a is used for enrichment control, which will be described later.

(冷却装置)
図2に、エンジン本体1aの冷却に関連した冷却装置70の主な構成(回路図)を示す。同図に示すように、冷却装置70は、ウォータポンプ(W/P)71、冷却水経路72、ラジエータ(RAD)73、サーモスタットバルブ74などで構成されている。なお、冷却装置70には、これ以外にも冷却水経路が複数有るが、それらの図示および説明は省略する。
(Cooling system)
FIG. 2 shows a main configuration (circuit diagram) of the cooling device 70 related to cooling of the engine body 1a. As shown in the figure, the cooling device 70 includes a water pump (W/P) 71, a cooling water path 72, a radiator (RAD) 73, a thermostat valve 74, and the like. In addition, the cooling device 70 has a plurality of cooling water paths in addition to this, but illustration and description thereof are omitted.

ウォータポンプ71は、シリンダブロック12の側面に設置されている。ウォータポンプ71は、ベルトを介してクランクシャフト15と連結されており、クランクシャフト15によって回転駆動される。従って、ウォータポンプ71は、エンジン1の運転に同期して作動する。 The water pump 71 is installed on the side surface of the cylinder block 12 . The water pump 71 is connected to the crankshaft 15 via a belt and is rotationally driven by the crankshaft 15 . Therefore, the water pump 71 operates in synchronization with the operation of the engine 1 .

冷却水経路72は、ウォータポンプ71の作動によって吐出される冷却水を、エンジン本体1aを通じて循環させる経路である。具体的には、図2に矢印で示すように、冷却水経路72は、ウォータポンプ71が吐出する冷却水を、ブロック側ウォータジャケット72a、ヘッド側ウォータジャケット72b、およびラジエータ73を、この順に経由してウォータポンプ71に戻すように循環させる。 The cooling water path 72 is a path for circulating the cooling water discharged by the operation of the water pump 71 through the engine body 1a. Specifically, as indicated by arrows in FIG. 2, the cooling water path 72 passes cooling water discharged from the water pump 71 through a block-side water jacket 72a, a head-side water jacket 72b, and a radiator 73 in this order. and circulate back to the water pump 71.

ブロック側ウォータジャケット72aは、シリンダブロック12におけるシリンダ11の近傍に形成されている。ヘッド側ウォータジャケット72bは、シリンダヘッド13における燃焼室17の近傍に形成されている。 The block-side water jacket 72 a is formed near the cylinders 11 in the cylinder block 12 . The head-side water jacket 72 b is formed near the combustion chamber 17 in the cylinder head 13 .

ラジエータ73は、エンジンルームの中のフロントグリルの近くに設置されている。走行時にエンジンルームに導入される風等との熱交換により、冷却水は、ラジエータ73を通過する時に冷却される。 A radiator 73 is installed near the front grill in the engine room. The cooling water is cooled while passing through the radiator 73 by heat exchange with the wind or the like introduced into the engine room during running.

サーモスタットバルブ74は、冷却水経路72におけるラジエータ73とウォータポンプ71との間の部位に設置されている。サーモスタットバルブ74は、バルブ本体74a、ヒータ74bなどで構成されている。 The thermostat valve 74 is installed in a portion between the radiator 73 and the water pump 71 in the cooling water path 72 . The thermostat valve 74 is composed of a valve body 74a, a heater 74b, and the like.

バルブ本体74aは、冷却水の流路を開閉する。バルブ本体74aの開閉は、所定の開閉判定温度に基づいて制御されている。すなわち、サーモスタットバルブ74を通過する冷却水の温度が、開閉判定温度以上であれば、バルブ本体74aは開かれる(全開)。サーモスタットバルブ74を通過する冷却水の温度が、開閉判定温度未満であれば、バルブ本体74aは閉じられる(全閉)。 The valve body 74a opens and closes the cooling water flow path. The opening/closing of the valve body 74a is controlled based on a predetermined opening/closing determination temperature. That is, when the temperature of the cooling water passing through the thermostat valve 74 is equal to or higher than the opening/closing determination temperature, the valve body 74a is opened (fully opened). If the temperature of the cooling water passing through the thermostat valve 74 is lower than the opening/closing determination temperature, the valve body 74a is closed (fully closed).

開閉判定温度は、ヒータ74bによって変更される。すなわち、ヒータ74bは、ECUの制御に従って通電される。それにより、ヒータ74bは発熱して温度が上昇する。ヒータ74bの温度が高くなると、開閉判定温度は高くなる。ヒータ74bの温度が低くなると、開閉判定温度は低くなる。 The opening/closing determination temperature is changed by the heater 74b. That is, the heater 74b is energized under the control of the ECU. As a result, the heater 74b generates heat and its temperature rises. As the temperature of the heater 74b increases, the opening/closing determination temperature increases. As the temperature of the heater 74b becomes lower, the opening/closing determination temperature becomes lower.

バルブ本体74aが開くと、冷却水が冷却水経路72を循環するので、ラジエータ73で冷却された冷却水がエンジン本体1aを流れる。一方、バルブ本体74aが閉じると、冷却水が冷却水経路72を循環しないので、エンジン本体1aにラジエータ73で冷却された冷却水は流れない。 When the valve body 74a is opened, the cooling water circulates through the cooling water path 72, so the cooling water cooled by the radiator 73 flows through the engine body 1a. On the other hand, when the valve main body 74a is closed, the cooling water does not circulate through the cooling water path 72, so that the cooling water cooled by the radiator 73 does not flow to the engine main body 1a.

冷却水経路72におけるウォータポンプ71とシリンダブロック12との間の部位に、第1水温センサSW6aが設置されている。第1水温センサSW6aは、エンジン本体1aに流入する冷却水の温度(冷却水温)を検出する。サーモスタットバルブ74を通過する冷却水の温度は、この冷却水温とほぼ同じである。従って、サーモスタットバルブ74は、実質的に、冷却水温に応じて開閉する。 A first water temperature sensor SW6a is installed in a portion between the water pump 71 and the cylinder block 12 in the cooling water path 72 . The first water temperature sensor SW6a detects the temperature of cooling water flowing into the engine body 1a (cooling water temperature). The temperature of the cooling water passing through the thermostat valve 74 is approximately the same as this cooling water temperature. Therefore, the thermostat valve 74 substantially opens and closes according to the cooling water temperature.

冷却水経路72におけるシリンダヘッド4とラジエータ73との間の部位に、第2水温センサSW6bが設置されている。第2水温センサSW6bは、エンジン本体1aから流出する冷却水の温度(エンジン水温)を検出する。エンジン本体1aから流出する冷却水は、燃焼室17の近傍を通過するので、このエンジン水温に基づいて燃焼室17の温度(燃焼室17の壁温)が推定できる。 A second water temperature sensor SW6b is installed in a portion between the cylinder head 4 and the radiator 73 in the cooling water path 72 . The second water temperature sensor SW6b detects the temperature of cooling water (engine water temperature) flowing out from the engine body 1a. Since the cooling water flowing out from the engine main body 1a passes through the vicinity of the combustion chamber 17, the temperature of the combustion chamber 17 (the wall temperature of the combustion chamber 17) can be estimated based on the engine water temperature.

第1水温センサSW6a及び第2水温センサSW6bの各々から入力される信号に基づいて、ECU10は、ヒータ74bへの通電量を調整する。それにより、冷却水温が変更され、エンジン水温が目標とする温度で安定するように、冷却水の温度がコントロールされる。すなわち、このエンジン1では、サーモスタットバルブ74及びECU10によって「温度変更手段」が構成されている。 Based on signals input from each of the first water temperature sensor SW6a and the second water temperature sensor SW6b, the ECU 10 adjusts the amount of power supplied to the heater 74b. Thereby, the cooling water temperature is changed, and the cooling water temperature is controlled so that the engine water temperature is stabilized at the target temperature. That is, in the engine 1, the thermostat valve 74 and the ECU 10 constitute "temperature changing means".

<エンジンの制御装置>
図3に、ECU10およびその主な関連機器を示す。
<Engine control device>
FIG. 3 shows the ECU 10 and its main related devices.

ECU10は、マイクロコンピュータ101と、メモリ102と、I/F回路103と、を備えている。マイクロコンピュータ101は、プログラムを実行する。メモリ102は、プログラム及びデータを格納する。メモリ102は、例えばRAMやROMである。I/F回路103は、電気信号の入出力を行う。 The ECU 10 has a microcomputer 101 , a memory 102 and an I/F circuit 103 . The microcomputer 101 executes programs. Memory 102 stores programs and data. The memory 102 is, for example, RAM or ROM. The I/F circuit 103 inputs and outputs electrical signals.

ECU10には、図1及び図3に示すように、各種のセンサSW1-SW11が接続されている。これらセンサSW1-SW11は、ECU10に信号を出力する。 Various sensors SW1-SW11 are connected to the ECU 10 as shown in FIGS. These sensors SW1-SW11 output signals to the ECU .

エアフローセンサSW1は、吸気通路40におけるエアクリーナー41の下流に配置されていて、吸気通路40を流れる新気の流量を計測する。第1吸気温度センサSW2は、吸気通路40におけるエアクリーナー41の下流に配置されていて、吸気通路40を流れる新気の温度を計測する。 The airflow sensor SW1 is arranged downstream of the air cleaner 41 in the intake passage 40 and measures the flow rate of fresh air flowing through the intake passage 40 . The first intake air temperature sensor SW2 is arranged downstream of the air cleaner 41 in the intake passage 40 and measures the temperature of fresh air flowing through the intake passage 40 .

第2吸気温度センサSW3は、サージタンク42に取り付けられていて、燃焼室17に導入される吸気のガスの温度を計測する。吸気圧センサSW4は、サージタンク42に取り付けられていて、燃焼室17に導入される吸気のガスの圧力を計測する。筒内圧センサSW5は、シリンダ11毎に、シリンダヘッド13に取り付けられていて、各燃焼室17内の圧力を計測する。 The second intake air temperature sensor SW3 is attached to the surge tank 42 and measures the temperature of the intake gas introduced into the combustion chamber 17 . The intake pressure sensor SW4 is attached to the surge tank 42 and measures the pressure of intake gas introduced into the combustion chamber 17 . The in-cylinder pressure sensor SW5 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11 and measures the pressure inside each combustion chamber 17 .

第1水温センサSW6aおよび第2水温センサSW6bは、上述したように、エンジン1に取り付けられていて、冷却水の温度を計測する。クランク角センサSW7は、エンジン1に取り付けられていて、クランクシャフト15の回転角を計測する。 As described above, the first water temperature sensor SW6a and the second water temperature sensor SW6b are attached to the engine 1 and measure the temperature of the cooling water. A crank angle sensor SW7 is attached to the engine 1 and measures the rotation angle of the crankshaft 15 .

アクセル開度センサSW8は、アクセルペダル機構に取り付けられていて、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を計測する。吸気カム角センサSW9は、エンジン1に取り付けられていて、吸気カムシャフトの回転角を計測する。排気カム角センサSW10は、エンジン1に取り付けられていて、排気カムシャフトの回転角を計測する。レベルセンサSW11は、燃料タンク63に取り付けられていて、貯留されている燃料の量を計測する。 The accelerator opening sensor SW8 is attached to the accelerator pedal mechanism and measures the accelerator opening corresponding to the amount of operation of the accelerator pedal. The intake cam angle sensor SW9 is attached to the engine 1 and measures the rotation angle of the intake camshaft. The exhaust cam angle sensor SW10 is attached to the engine 1 and measures the rotation angle of the exhaust camshaft. The level sensor SW11 is attached to the fuel tank 63 and measures the amount of stored fuel.

ECU10は、これらのセンサSW1-SW11の信号に基づいて、エンジン1の運転状態を判断する。ECU10はまた、予め定められている制御ロジックに従って、各デバイスの制御量を演算する。制御ロジックは、メモリ102に記憶されている。 The ECU 10 determines the operating state of the engine 1 based on the signals from these sensors SW1-SW11. The ECU 10 also calculates the control amount of each device according to predetermined control logic. The control logic is stored in memory 102 .

ECU10は、制御量に係る電気信号を、インジェクタ6、点火プラグ25、吸気電動S-VT23、排気電動S-VT24、燃料供給システム61、スロットル弁43、EGR弁54、過給機44の電磁クラッチ45、エアバイパス弁48、スワールコントロール弁56、排気シャッター弁50a、ウォータポンプ71、および、ヒータ74bに出力する。 The ECU 10 transmits electric signals related to the control amount to the injector 6, the spark plug 25, the electric intake S-VT 23, the electric exhaust S-VT 24, the fuel supply system 61, the throttle valve 43, the EGR valve 54, the electromagnetic clutch of the supercharger 44. 45, air bypass valve 48, swirl control valve 56, exhaust shutter valve 50a, water pump 71, and heater 74b.

<オクタン価判定手段>
エンジン1の制御装置は、オクタン価判定手段を備える。オクタン価判定手段は、燃料のオクタン価を判定する。オクタン価判定手段は、燃料のオクタン価が判定できればよく、その構成は仕様に応じて選択できる。
<Octane number determination means>
The control device for the engine 1 includes octane number determination means. The octane number determining means determines the octane number of the fuel. The octane number determining means may be capable of determining the octane number of the fuel, and its configuration can be selected according to the specifications.

例えば、燃料のオクタン価が検出できる所定のセンサを、燃料供給システム61に設置して、検出したオクタン価で判定してもよい。また、ノックセンサ等を用いて、オクタン価を判定してもよい。 For example, a predetermined sensor capable of detecting the octane number of fuel may be installed in the fuel supply system 61 and the detected octane number may be used for determination. Alternatively, the octane rating may be determined using a knock sensor or the like.

エンジン1の場合、SPCCI燃焼を行うため、各燃焼室17の内圧を高精度に計測できる筒内圧センサSW5が設置されている。従って、エンジン1では、これを用いてオクタン価を判定するように構成されている。 Since the engine 1 performs SPCCI combustion, an in-cylinder pressure sensor SW5 capable of measuring the internal pressure of each combustion chamber 17 with high accuracy is installed. Therefore, the engine 1 is configured to determine the octane number using this.

具体的には、SPCCI燃焼におけるSI燃焼で発生する熱量に基づいて、オクタン価を判定する。筒内圧センサSW5であれば、そのような熱量を精度高く検出できるので、オクタン価を精度高く判定できる。しかも、既存の装置を利用するので、新たに高価なセンサを設置する必要も無い。 Specifically, the octane number is determined based on the amount of heat generated by SI combustion in SPCCI combustion. Since the in-cylinder pressure sensor SW5 can detect such heat quantity with high accuracy, the octane rating can be determined with high accuracy. Moreover, since an existing device is used, there is no need to newly install an expensive sensor.

(SPCCI燃焼に基づくオクタン価の判定)
図4に、SPCCI燃焼の燃焼形態を例示する。SPCCI燃焼では、点火プラグ25が燃焼室17の中の混合気に点火することで、SI燃焼が開始し、それに連続して残りの未燃混合気がCI燃焼する。
(Determination of octane number based on SPCCI combustion)
FIG. 4 illustrates the combustion morphology of SPCCI combustion. In SPCCI combustion, the ignition plug 25 ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17 to initiate SI combustion, followed by CI combustion of the remaining unburned air-fuel mixture.

点火時期から自己着火の開始時期θciまでのSI燃焼で発生する熱量(アシスト熱量:Qsa)は、その燃焼に用いられた燃料のオクタン価との間で相関が認められる。すなわち、燃料のオクタン価が低いと、燃料は自己着火しやすいため、アシスト熱量は少なくなる。逆に、燃料のオクタン価が高いと、燃料は自己着火しにくいため、アシスト熱量は多くなる。 The heat quantity (assist heat quantity: Qsa) generated in SI combustion from the ignition timing to the self-ignition start timing θci is correlated with the octane number of the fuel used for the combustion. That is, when the octane number of the fuel is low, the fuel tends to self-ignite, so the amount of assist heat is small. Conversely, if the octane number of the fuel is high, the fuel is difficult to self-ignite, so the amount of assist heat increases.

ただし、その相関関係は、エンジンの負荷や回転数、外気温等、エンジンの運転状態の影響を受ける。そこで、ECU10のメモリ102には、予め実験等に基づいて、そのような外因を考慮して、実測されるアシスト熱量から燃料のオクタン価の判定を可能にするデータ及びプログラム(熱・RON相関情報)が格納されている。 However, the correlation is affected by the operating conditions of the engine, such as the load and speed of the engine, and the outside air temperature. Therefore, in the memory 102 of the ECU 10, data and programs (heat/RON correlation information) are stored in the memory 102 of the ECU 10, which enable determination of the octane number of the fuel from the actually measured amount of assist heat in consideration of such external factors based on experiments. is stored.

ECU10は、筒内圧センサSW5から入力される信号に基づいて、アシスト熱量を算出し、算出したアシスト熱量と、熱・RON相関情報とに基づいて、燃料のオクタン価を判定する。すなわち、このエンジン1では、筒内圧センサSW5及びECU10によって「オクタン価判定手段」が構成されている。 The ECU 10 calculates the amount of assist heat based on the signal input from the in-cylinder pressure sensor SW5, and determines the octane number of the fuel based on the calculated amount of assist heat and the heat/RON correlation information. In other words, in the engine 1, the in-cylinder pressure sensor SW5 and the ECU 10 constitute "octane number determination means".

<オクタン価が異なる燃料への対応>
上述したように、このエンジン1では、主に優れた燃費を得るために、高度な燃焼制御が要求されるSPCCI燃焼を行う。そのため、燃料のオクタン価が変化すると、燃焼が不安定になり易い。そこで、このエンジン1の制御装置では、オクタン価の異なる燃料でも、異常燃焼を抑制しながら、エンジン1を安定して運転できるように、冷却制御や燃焼制御が工夫されている。
<Response to fuels with different octane ratings>
As described above, the engine 1 performs SPCCI combustion, which requires advanced combustion control, mainly in order to obtain excellent fuel efficiency. Therefore, when the octane number of the fuel changes, the combustion tends to become unstable. Therefore, in the control device for the engine 1, cooling control and combustion control are devised so that the engine 1 can be stably operated while suppressing abnormal combustion even with fuels having different octane numbers.

(エンジンのベースセット)
ECU10は、判定された燃料のオクタン価に応じて、エンジン1の制御の基本的条件(ベースセット)を変更する。
(engine base set)
The ECU 10 changes the basic conditions (base set) for control of the engine 1 according to the determined octane number of the fuel.

具体的には、図5に示すように、エンジン1の制御装置は、燃料のオクタン価が所定値未満であるときのベースセット(低オクタン価マップ601)と、燃料のオクタン価が所定値以上であるときのベースセット(高オクタン価マップ602)とを有している。 Specifically, as shown in FIG. 5, the control device of the engine 1 has a base set (low octane number map 601) when the octane number of the fuel is less than a predetermined value, and a base set (high octane map 602).

所定値(燃料のオクタン価の高低を判断する基準となるオクタン価、RON判定値:R0)は、エンジン1に給油可能な、オクタン価の異なる燃料の各々が区別可能なオクタン価(ron)である。RON判定値は、メモリ102に格納されている。RON判定値は、レギュラーガソリンとハイオクガソリンとが区別できるような値が好ましい。RON判定値は、例えば「96」に設定できる。 A predetermined value (an octane number that serves as a reference for judging whether the octane number of fuel is high or low, RON judgment value: R0) is an octane number (ron) capable of distinguishing between fuels with different octane numbers that can be supplied to the engine 1 . The RON determination value is stored in memory 102 . The RON determination value is preferably a value that allows discrimination between regular gasoline and high-octane gasoline. The RON determination value can be set to "96", for example.

レギュラーガソリンとハイオクガソリンとでは、燃焼に適した条件は一致しない。すなわち、同じ燃焼条件でも、レギュラーガソリンとハイオクガソリンの双方を適切に燃焼できる場合がある。その一方で、レギュラーガソリンに適した燃焼条件ではハイオクガソリンを適切に燃焼できない場合や、ハイオクガソリンに適した燃焼条件ではレギュラーガソリンを適切に燃焼できない場合がある。 Conditions suitable for combustion do not match between regular gasoline and high-octane gasoline. That is, even under the same combustion conditions, both regular gasoline and high-octane gasoline may be properly combusted. On the other hand, there are cases where high-octane gasoline cannot be properly burned under combustion conditions suitable for regular gasoline, and regular gasoline cannot be properly burned under combustion conditions suitable for high-octane gasoline.

特に、このエンジン1では、上述したように、SPCCI燃焼を行う。SPCCI燃焼では、高度な燃焼制御が要求されるため、オクタン価の異なる燃料が用いられると、燃焼が不安定になり易い。そこで、このエンジン1では、適切にSPCCI燃焼が行えるように、燃料のオクタン価の判定結果に基づいて、ベースセットを、低オクタン価マップ601及び高オクタン価マップ602のいずれか一方に切り換える。 In particular, the engine 1 performs SPCCI combustion as described above. SPCCI combustion requires a high level of combustion control, so if fuels with different octane numbers are used, combustion tends to be unstable. Therefore, in this engine 1, the base set is switched to either the low octane number map 601 or the high octane number map 602 based on the determination result of the octane number of the fuel so that SPCCI combustion can be performed appropriately.

低オクタン価マップ601には、主に、オクタン価が低い燃料(ここでは主にレギュラーガソリン)に適した条件が設定されている。高オクタン価マップ602には、主に、オクタン価が高い燃料(ここでは主にハイオクガソリン)に適した条件が設定されている。 The low octane number map 601 mainly sets conditions suitable for low octane number fuel (mainly regular gasoline here). The high octane number map 602 mainly sets conditions suitable for fuel with a high octane number (here, mainly high-octane gasoline).

低オクタン価マップ601及び高オクタン価マップ602の各々には、燃焼に関連する主な制御条件について、エンジン1の全運転領域における回転速度の高低、及びエンジン1の全運転領域における負荷の高低に対応した値が設定されている。低オクタン価マップ601及び高オクタン価マップ602は、いずれもメモリ102に格納されている。 Each of the low octane number map 601 and the high octane number map 602 corresponds to main control conditions related to combustion, such as high and low rotation speeds in all operating regions of the engine 1 and high and low load in all operating regions of the engine 1. A value is set. Both the low octane map 601 and the high octane map 602 are stored in the memory 102 .

具体的には、低オクタン価マップ601は、燃料の噴射時期の設定に用いられる第1噴射タイミングマップ601a、スワールコントロール弁56の開度の設定に用いられる第1SCV(Swirl Control Valve)マップ601b、吸気量の制御に用いられる第1吸気S-VTマップ601c、外部EGRシステムの制御に用いられる第1外部EGRマップ601d、及び、内部EGRシステムの制御に用いられる第1内部EGRマップ601eを含む。 Specifically, the low octane map 601 includes a first injection timing map 601a used to set the fuel injection timing, a first SCV (Swirl Control Valve) map 601b used to set the opening of the swirl control valve 56, It includes a first intake S-VT map 601c used to control the amount, a first external EGR map 601d used to control the external EGR system, and a first internal EGR map 601e used to control the internal EGR system.

同様に、高オクタン価マップ602は、第2噴射タイミングマップ602a、第2SCVマップ602b、第2吸気S-VTマップ602c、第2外部EGRマップ602d、及び、第2内部EGRマップ602eを含む。 Similarly, high octane maps 602 include a second injection timing map 602a, a second SCV map 602b, a second intake S-VT map 602c, a second external EGR map 602d, and a second internal EGR map 602e.

ECU10は、例えば、燃料のオクタン価が所定オクタン価未満から所定オクタン価以上になったときには、低オクタン価マップ601を、高オクタン価マップ602に切り換える。切り換えが必要な複数の条件を一括して切り換えるので、制御の簡素化が図れ、効率的である。 The ECU 10 switches the low octane number map 601 to the high octane number map 602, for example, when the octane number of the fuel changes from less than a predetermined octane number to a predetermined octane number or more. Since a plurality of conditions requiring switching are switched collectively, the control can be simplified and efficient.

(冷却水の温度)
低オクタン価の燃料は、高オクタン価の燃料よりも異常燃焼し易い。点火時期をリタードさせる制御(点火リタード制御)を行えば、異常燃焼を抑制できるが、この場合、燃費の悪化を招く。それに対し、冷却水の調整によってエンジン水温を低下させ、燃焼室17の温度を低下させることでも、異常燃焼を抑制できる。この場合、点火リタード制御のように燃費の悪化を招かない利点がある。
(Cooling water temperature)
A fuel with a low octane number is more prone to abnormal combustion than a fuel with a high octane number. Abnormal combustion can be suppressed by controlling the ignition timing to be retarded (ignition retard control), but in this case, the fuel consumption will be worsened. On the other hand, abnormal combustion can also be suppressed by lowering the temperature of the combustion chamber 17 by lowering the engine water temperature by adjusting the cooling water. In this case, unlike ignition retard control, there is an advantage that deterioration of fuel consumption is not caused.

そこで、このエンジン1の制御装置では、燃料のオクタン価の判定結果に基づいて、冷却水の温度を切り換える制御(水温低下制御)を実行する。具体的には、ECU10は、燃料のオクタン価がRON判定値(R0)未満と判定される時(低オクタン価判定時)には、燃料のオクタン価がRON判定値(R0)以上と判定される時(高オクタン価判定時)よりも冷却水の温度を低下させる制御を実行する。 Therefore, the control device for the engine 1 executes control (water temperature lowering control) for switching the temperature of the cooling water based on the determination result of the octane number of the fuel. Specifically, when the octane number of the fuel is determined to be less than the RON determination value (R0) (during determination of the low octane number), the ECU 10 determines that the octane number of the fuel is equal to or greater than the RON determination value (R0) ( Control is performed to lower the temperature of the cooling water than when the high octane number is determined).

図6に、水温低下制御の一例を示す。高オクタン価判定時には、ECU10は、適切な燃焼が行えるように、例えば、目標とするエンジン水温を100℃に設定する。そして、ECU10は、その前後の温度t2’(例えば±5℃)で保持されるように、ヒータ74bへの通電量を調整し、冷却水温t2を設定する。 FIG. 6 shows an example of water temperature reduction control. When determining a high octane number, the ECU 10 sets the target engine water temperature to, for example, 100° C. so that appropriate combustion can be performed. Then, the ECU 10 adjusts the amount of power supplied to the heater 74b and sets the cooling water temperature t2 so that the temperature t2' (for example, ±5° C.) before and after that temperature is maintained.

それに対し、低オクタン価判定時には、ECU10は、異常燃焼を抑制するために、例えば、目標とするエンジン水温を80℃に設定する。そして、ECU10は、その前後の温度t1’(例えば±5℃)で保持されるように、ヒータ74bへの通電量を調整し、冷却水温t1を設定する。それにより、高オクタン価判定時に比べて、燃焼室17の温度(燃焼室17の壁温)が低下するので、燃料が自己着火し難くなり、異常燃焼を抑制できる。 On the other hand, when the low octane rating is determined, the ECU 10 sets the target engine water temperature to 80° C., for example, in order to suppress abnormal combustion. Then, the ECU 10 adjusts the amount of power supplied to the heater 74b to set the cooling water temperature t1 so that the temperature t1' (for example, ±5° C.) around that temperature is maintained. As a result, the temperature of the combustion chamber 17 (the wall temperature of the combustion chamber 17) is lowered compared to when the high octane rating is determined, so that the self-ignition of the fuel becomes difficult and abnormal combustion can be suppressed.

(エンジン1の運転領域)
図7A、図7Bに、エンジン1の運転領域マップを例示する。図7Aは、高オクタン価判定時の運転領域マップ(高RON運転領域マップ7a)であり、図7Bは、低オクタン価判定時の運転領域マップ(低RON運転領域マップ7b)である。これら運転領域マップは、メモリ102に格納されている。
(Operating range of engine 1)
7A and 7B illustrate operating range maps of the engine 1. FIG. FIG. 7A is an operating range map (high RON operating range map 7a) when determining a high octane number, and FIG. 7B is an operating range map (low RON operating range map 7b) when determining a low octane number. These operating area maps are stored in memory 102 .

これら運転領域マップは、通常の運転状態、いわゆる温間時のマップである。冷間時など、特定の条件下では他のマップが使用される。エンジン1は、これら運転領域マップに基づいて運転する。すなわち、これら運転領域マップは、エンジン1の運転領域に相当する。 These operating range maps are maps for a normal operating state, that is, a so-called warm state map. Other maps are used under certain conditions, such as when cold. The engine 1 operates based on these operating range maps. That is, these operating range maps correspond to the operating range of the engine 1. FIG.

図7Aに示すように、高RON運転領域マップ7aは、エンジン1の負荷及びエンジン1の回転数によって規定されている。高RON運転領域マップ7aは、領域A1、領域A2、領域A3、及び、領域A4の4つの領域に区画されている。領域A1は、Naよりも回転数が高い領域である。領域A2は、回転数がNa以下の領域のうち、負荷がLaよりも低い領域である。領域A3は、回転数がNa以下の領域のうち、負荷がLa以上の領域である。尚、Laは、エンジン1の最高負荷の1/2負荷としてもよい。 As shown in FIG. 7A, the high RON operating range map 7a is defined by the load of the engine 1 and the rotation speed of the engine 1 . The high RON operating region map 7a is partitioned into four regions: region A1, region A2, region A3, and region A4. Region A1 is a region where the number of revolutions is higher than that of Na. Area A2 is an area where the load is lower than La among the areas where the rotational speed is equal to or lower than Na. A region A3 is a region in which the load is La or higher among the regions in which the rotational speed is Na or lower. Note that La may be half the maximum load of the engine 1 .

領域A4は、領域A2の中に区画された特定の領域である。領域A4は、領域A2及び領域A3の低負荷側かつ低回転側に区画されている。領域A4は、エンジン1の全運転領域においても、低負荷側かつ低回転側の特定領域に相当する。尚、ここでいう「低回転側」は、エンジン1の全運転領域を低回転側と高回転側とに二等分した場合の、低回転側に対応する。「低負荷側」は、エンジン1の全運転領域を低負荷側と高負荷側とに二等分した場合の、低負荷側に対応する。 Area A4 is a specific area partitioned within area A2. The area A4 is defined on the low load side and the low rotation side of the area A2 and the area A3. The region A4 corresponds to a specific region on the low load side and the low speed side in the entire operating range of the engine 1 as well. The "low rotation side" referred to here corresponds to the low rotation side when the entire operating range of the engine 1 is divided into the low rotation side and the high rotation side. "Low load side" corresponds to the low load side when the entire operating range of the engine 1 is divided into two equal parts, the low load side and the high load side.

エンジン1が領域A1において運転する場合、ECU10は、SPCCI燃焼ではなく、SI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。エンジン1は、点火プラグ25の点火による火炎伝播を伴った燃焼によって運転する。意図的には、自己着火によるCI燃焼は生じない。 When the engine 1 operates in the region A1, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SI combustion instead of SPCCI combustion. The engine 1 is driven by combustion accompanied by flame propagation due to ignition of the spark plug 25 . Intentionally, no CI combustion occurs due to autoignition.

領域A1において設定されている混合気の空燃比(A/F)は、理論空燃比(空気過剰率:λ=1)である。設定値は理論空燃比であるが、理論空燃比は、実用的に多少ばらついてもよい。要するに、空燃比が三元触媒511、513の浄化ウインドウに含まれればよい。尚、空燃比は、燃焼室17の全体における平均の空燃比である(以下も同様)。 The air-fuel ratio (A/F) of the air-fuel mixture set in the region A1 is the stoichiometric air-fuel ratio (excess air ratio: λ=1). The set value is the stoichiometric air-fuel ratio, but the stoichiometric air-fuel ratio may vary to some extent in practice. In short, the air-fuel ratio should be included in the purification window of the three-way catalysts 511 and 513 . The air-fuel ratio is the average air-fuel ratio in the entire combustion chamber 17 (the same applies hereinafter).

エンジン1が、領域A2及び領域A3、更には領域A4において運転する場合、ECU10は、SPCCI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。すなわち、領域A2、領域A3が、及び領域A4が、特定の部分圧縮着火燃焼(SPCCI燃焼)を行う「所定の運転領域」に相当する。 When the engine 1 operates in the regions A2 and A3, and also in the region A4, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SPCCI combustion. That is, the areas A2, A3, and A4 correspond to "predetermined operating areas" in which specific partial compression ignition combustion (SPCCI combustion) is performed.

領域A2及び領域A3において設定されている混合気の空燃比は、理論空燃比である。従って、エンジン1は、適度な燃料量でSPCCI燃焼を安定して行える。NOx等も適切に浄化できる。 The air-fuel ratio of the air-fuel mixture set in the regions A2 and A3 is the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, the engine 1 can stably perform SPCCI combustion with an appropriate amount of fuel. NOx and the like can also be purified appropriately.

領域A3では、過給機44はオンである。つまり、過給した状態でSPCCI燃焼が行われる(過給SPCCI)。対して、領域A2では、過給機44はオフである。つまり、自然吸気によってSPCCI燃焼が行われる(非過給SPCCI)。領域A2の中に区画されている領域A4もまた、過給機44はオフである。 In region A3, the supercharger 44 is on. That is, SPCCI combustion is performed in a supercharged state (supercharging SPCCI). On the other hand, in area A2, the supercharger 44 is off. That is, SPCCI combustion is performed with naturally aspirated air (non-supercharged SPCCI). Region A4, which is defined within region A2, also has the supercharger 44 off.

領域A4において設定されている混合気の空燃比は、理論空燃比よりもリーンである。具体的には、領域A4の空燃比は、理論空燃比の略2倍、つまり略30に設定されている。略30は、例えば、25以上35以下、または28以上32以下とすることができる。エンジン1は、領域A4では、領域A2よりも少ない燃料でSPCCI燃焼を行う(リーンSPCCI)。 The air-fuel ratio of the air-fuel mixture set in region A4 is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Specifically, the air-fuel ratio in the region A4 is set to approximately twice the stoichiometric air-fuel ratio, that is, approximately 30. Approximately 30 can be, for example, 25-35 or 28-32. The engine 1 performs SPCCI combustion in region A4 with less fuel than in region A2 (lean SPCCI).

従って、領域A4での運転は、領域A2での運転よりも燃費に優れる。尚、理論空燃比が設定されている領域A2及びA3は「第2区画領域」に相当し、リーンな空燃比が設定されている領域A4は「第1区画領域」に相当する。 Therefore, driving in the region A4 is more fuel efficient than driving in the region A2. The areas A2 and A3 where the stoichiometric air-fuel ratio is set correspond to the "second divided area", and the area A4 where the lean air-fuel ratio is set corresponds to the "first divided area".

エンジン1が領域A4で運転する場合、ECU10は、吸気弁21及び排気弁22が共に開弁するオーバーラップ期間を設ける制御を行う。それにより、燃焼時に、内部EGRガスが燃焼室17の中に導入されて、燃焼室17の中の温度が高くなる。ECU10は、領域A4において、内部EGRガスの導入量を調整することにより、SPCCI燃焼を安定化させる。 When the engine 1 operates in the region A4, the ECU 10 performs control to provide an overlap period during which both the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are opened. Thereby, during combustion, internal EGR gas is introduced into the combustion chamber 17 and the temperature in the combustion chamber 17 increases. In region A4, the ECU 10 stabilizes SPCCI combustion by adjusting the amount of internal EGR gas introduced.

(空燃比の補正)
上述したように、高オクタン価判定時には、ハイオクガソリン等、オクタン価の高い燃料で適切なSPCCI燃焼が行えるエンジン水温(100℃)が設定されている。それに対し、低オクタン価判定時には、異常燃焼を抑制するために、水温低下制御が行われ、低いエンジン水温(80℃)に設定されている。
(Correction of air-fuel ratio)
As described above, when judging a high octane number, the engine water temperature (100° C.) is set so that a fuel with a high octane number such as high-octane gasoline can perform appropriate SPCCI combustion. On the other hand, when the low octane rating is determined, water temperature reduction control is performed and the engine water temperature is set to a low temperature (80° C.) in order to suppress abnormal combustion.

それにより、例えば、領域A3、特にその高負荷側など、燃焼室で発生する燃焼熱が増大する領域では、燃焼室17の温度低下により、異常燃焼を効果的に抑制できる。その結果、過度な点火リタード制御を行わなくても、適切なSPCCI燃焼を安定して行える。従って、燃費の悪化を抑制できる。 As a result, abnormal combustion can be effectively suppressed by lowering the temperature of the combustion chamber 17 in a region where the combustion heat generated in the combustion chamber increases, such as the region A3, particularly on the high load side thereof. As a result, appropriate SPCCI combustion can be stably performed without excessive ignition retard control. Therefore, deterioration of fuel consumption can be suppressed.

その一方で、領域A2、特にその低負荷側など、燃焼室17で発生する燃焼熱が少ない領域では、燃焼時の温度低下によって自己着火が困難になり、安定したSPCCI燃焼(CI燃焼)ができなくなるおそれがある。同様に、その低回転側でも、燃焼期間が長くなるので、放熱量が増加する。それにより、燃焼時の温度低下によって自己着火が困難になり、安定したSPCCI燃焼(CI燃焼)ができなくなるおそれがある。 On the other hand, in the region A2, especially in the region where the combustion heat generated in the combustion chamber 17 is small, such as the low load side thereof, self-ignition becomes difficult due to the temperature drop during combustion, and stable SPCCI combustion (CI combustion) cannot be achieved. may disappear. Similarly, even on the low rotation side, the combustion period becomes longer, so the amount of heat released increases. As a result, self-ignition becomes difficult due to a temperature drop during combustion, and there is a risk that stable SPCCI combustion (CI combustion) will not be possible.

更に、領域A2及び領域A3の低負荷側かつ低回転側に区画されている領域A4では、リーンSPCCIが行われるので、熱発生量は更に少ない。よりいっそう自己着火が困難になる。点火プラグ25の周辺の混合気も希薄になり易いので、点火による着火性も悪化する。従って、失火したり不完全燃焼したりするおそれがある。 Furthermore, since lean SPCCI is performed in region A4, which is defined on the low-load side and low-speed side of regions A2 and A3, the amount of heat generated is even smaller. Self-ignition becomes even more difficult. Since the air-fuel mixture around the spark plug 25 also tends to become lean, the ignitability of the ignition also deteriorates. Therefore, misfire or incomplete combustion may occur.

そこで、ECU10は、低オクタン価判定時には、領域A4の空燃比を、高オクタン価判定時よりもリッチ側に変更する制御(リッチ化制御)を実行する。空燃比をリッチ側に変更することで、燃料量が相対的に増加する。それにより、点火プラグ25の周辺に、火種となる混合気を形成し易くなる。その結果、着火性が向上し、SI燃焼を安定化できる。熱発生量が増加するので、自己着火し易くなり、CI燃焼も安定化できる。従って、燃焼室17の温度が低くても、適切なSPCCI燃焼を安定して行える。 Therefore, the ECU 10 executes control (enrichment control) to change the air-fuel ratio in the area A4 to the richer side than when determining the high octane number when determining the low octane number. By changing the air-fuel ratio to the rich side, the fuel amount relatively increases. As a result, it becomes easier to form an air-fuel mixture around the spark plug 25 as an ignition source. As a result, ignitability is improved and SI combustion can be stabilized. Since the amount of heat generated increases, self-ignition becomes easier, and CI combustion can also be stabilized. Therefore, even if the temperature of the combustion chamber 17 is low, appropriate SPCCI combustion can be stably performed.

図8に、低RON運転領域マップ7bの領域A4の部分を示す。図8では、空燃比のリッチ化の程度を模式的に領域に分けて表している。低RON運転領域マップ7bの領域A4では、その全域において、高RON運転領域マップ7aの領域A4よりも空燃比がリッチになるように設定されている。 FIG. 8 shows the region A4 portion of the low RON operating region map 7b. FIG. 8 schematically shows the degree of enrichment of the air-fuel ratio divided into regions. In the region A4 of the low RON operating region map 7b, the air-fuel ratio is set to be richer than in the region A4 of the high RON operating region map 7a.

高RON運転領域マップ7aの領域A4の空燃比は、その全域において同一値に設定されている。それに対し、低RON運転領域マップ7bの領域A4の空燃比は、負荷に応じてそのリッチ化の程度が設定されている。 The air-fuel ratio in the region A4 of the high RON operating region map 7a is set to the same value over the entire region. On the other hand, the degree of enrichment of the air-fuel ratio in the region A4 of the low RON operating region map 7b is set according to the load.

すなわち、負荷が高くなるほど、空燃比がリッチになる、つまり空燃比が小さくなるように設定されている(r5の空燃比<r4の空燃比<r3の空燃比<r2の空燃比<r1の空燃比<高RON運転領域マップ7aの領域A4の空燃比)。そして、高負荷側では、低負荷側よりも、負荷の変化に対してリッチ化がより進む(燃料量がより増加する)ように設定されている。 That is, the higher the load, the richer the air-fuel ratio becomes, that is, the air-fuel ratio is set to decrease (air-fuel ratio of r5 < air-fuel ratio of r4 < air-fuel ratio of r3 < air-fuel ratio of r2 < air-fuel ratio of r1). fuel ratio<air-fuel ratio in region A4 of high RON operating region map 7a). Then, on the high load side, the engine is set to be richer (the amount of fuel increases more) with respect to changes in the load than on the low load side.

更に、このエンジン1の制御装置では、リッチ化制御の実行時に、排気シャッター弁50aの開度調整を行う。そうすることで、リッチ化が抑制できるように工夫されている。 Furthermore, the control device for the engine 1 adjusts the opening degree of the exhaust shutter valve 50a when the enrichment control is executed. By doing so, it is devised so that enrichment can be suppressed.

具体的には、領域A4のうち、低負荷側の領域(例えばr1)では、ECU10は、排気シャッター弁50aの開度を閉じる方向に調整する。それにより、背圧が高くなる。上述したように、領域A4ではオーバーラップ期間が設けられているので、背圧が高くなることで、燃焼室17への内部EGRガスの導入量が増加する。その結果、燃焼室17の中の温度が高くなり、混合気の既燃ガス量が増加する。燃料を増やして空燃比をリッチ化しなくても、SPCCI燃焼し易くなるので、燃費を向上できる。 Specifically, the ECU 10 adjusts the opening degree of the exhaust shutter valve 50a in the direction of closing in a low-load-side region (for example, r1) of the region A4. This increases the back pressure. As described above, since the overlap period is provided in the region A4, the amount of internal EGR gas introduced into the combustion chamber 17 increases due to the increased back pressure. As a result, the temperature in the combustion chamber 17 rises and the amount of burnt gas in the air-fuel mixture increases. Even without increasing the fuel to enrich the air-fuel ratio, the SPCCI combustion becomes easier, so the fuel efficiency can be improved.

一方、領域A4のうち、高負荷側の領域(例えばr5)では、低負荷側の領域よりも排気ガス量が多くなる。そのため、排気シャッター弁50aの開度を閉じる方向に調整すると、排気が適切に行えず、SPCCI燃焼が不安定になるおそれがる。従って、ECU10は、領域A4の高負荷側では、排気シャッター弁50aの開度を開く方向に調整する。排気シャッター弁50aの開度の調整は、負荷に対して段階的に行ってもよいし、所定の負荷で開度を大小に切り換えてもよい。 On the other hand, in the area A4, the amount of exhaust gas is larger in the area on the high load side (eg, r5) than in the area on the low load side. Therefore, if the opening degree of the exhaust shutter valve 50a is adjusted in the closing direction, the exhaust cannot be properly performed, and there is a risk that the SPCCI combustion will become unstable. Therefore, the ECU 10 adjusts the opening of the exhaust shutter valve 50a in the direction of opening in the high load side of the region A4. The opening degree of the exhaust shutter valve 50a may be adjusted stepwise according to the load, or the opening degree may be switched between large and small depending on a predetermined load.

(領域の縮小)
リッチ化制御により、領域A4のリーンな空燃比をリッチ化すると、NOxの排出量が増加し、エミッションの悪化を招くおそれがある。
(reduction of area)
If the lean air-fuel ratio in the area A4 is enriched by the enrichment control, the amount of NOx emissions increases, which may lead to deterioration of emissions.

図9に、空燃比とNOxの発生量との関係を例示する。理論空燃比(A/Fが約15)の近くでは、燃焼温度が高いので、NOxが多く発生する。それに対し、領域A4のように、燃料に対して空気が過剰に有るリーンな空燃比では、NOxがほとんど発生しない。そのようなリーンな空燃比を、図9に矢印で示すように、リッチ側に変更すると、NOxの発生量が増加する。その際の空燃比は、理論空燃比からは、大きく外れているので、三元触媒で適切に浄化するのは困難である。その結果、NOxの排出量が増加し、エミッションの悪化を招く。 FIG. 9 illustrates the relationship between the air-fuel ratio and the amount of NOx generated. Near the stoichiometric air-fuel ratio (A/F of about 15), the combustion temperature is high, so NOx is generated in large amounts. On the other hand, at a lean air-fuel ratio in which air is excessive relative to fuel, as in region A4, almost no NOx is generated. When such a lean air-fuel ratio is changed to the rich side as indicated by the arrow in FIG. 9, the amount of NOx generated increases. Since the air-fuel ratio at that time deviates greatly from the stoichiometric air-fuel ratio, it is difficult to properly purify the air with the three-way catalyst. As a result, the amount of NOx emitted increases, leading to deterioration of emissions.

そこで、このエンジン1の制御装置では、低RON運転領域マップ7bの領域A4を、高RON運転領域マップ7aの領域A4よりも縮小させる制御(領域縮小制御)を実行する。具体的には、図7Bに示すように、ECU10は、低RON運転領域マップ7bの領域A4のうち、高負荷側および高回転側の双方の境界部分が縮小されるように制御する。尚、仕様によっては、高負荷側および高回転側のいずれか一方の境界部分を縮小するように制御してもよい。 Therefore, the control device for the engine 1 executes control (region reduction control) to reduce the region A4 of the low RON operating region map 7b relative to the region A4 of the high RON operating region map 7a. Specifically, as shown in FIG. 7B, the ECU 10 performs control so that the boundary portions of both the high load side and the high rotation side of the region A4 of the low RON operating region map 7b are reduced. Depending on the specifications, control may be performed so that either one of the high load side and the high rotation side boundary portion is reduced.

領域A4の高負荷側の境界部分は、領域A4の中でも特に燃料量が多い。そのため、リッチ化制御を行うことで増加するNOxの排出量も多くなる。従って、そのような領域を縮小することで、NOxの排出量を抑制できる。 The boundary portion on the high load side of the region A4 has a particularly large amount of fuel even within the region A4. Therefore, the amount of NOx emissions, which increases as a result of the enrichment control, also increases. Therefore, by reducing such a region, the amount of NOx emissions can be suppressed.

領域A4の高回転側の境界部分は、領域A4の中でも特に燃焼期間が短く、燃焼温度が高くなる。そのため、リッチ化制御を行うことで増加するNOxの排出量も多くなる。従って、そのような領域を縮小することで、NOxの排出量を抑制できる。 The boundary portion of the region A4 on the high rotation side has a particularly short combustion period and a high combustion temperature in the region A4. Therefore, the amount of NOx emissions, which increases as a result of the enrichment control, also increases. Therefore, by reducing such a region, the amount of NOx emissions can be suppressed.

領域A4を縮小することで、その分、領域A2が拡大する。領域A2では、空燃比は理論空燃比に設定されているので、NOxの排出量が多くても、三元触媒で効果的に浄化できる。従って、エミッションの悪化を招くおそれはない。 By reducing the area A4, the area A2 is enlarged accordingly. In the region A2, the air-fuel ratio is set to the stoichiometric air-fuel ratio, so even if the amount of NOx emissions is large, the three-way catalyst can effectively purify the NOx. Therefore, there is no risk of worsening emissions.

<制御例>
図10、図11に、エンジン1の制御装置による冷却制御及び燃焼制御の一例を示す。
<Control example>
10 and 11 show an example of cooling control and combustion control by the control device of the engine 1. FIG.

(冷却制御)
図10に示すように、ECU10は、エンジン1の運転が開始されると、各種センサSW1-SW11からの信号を入力し、これら信号を読み込む(ステップS1)。そして、ECU10は、SPCCI燃焼の実行時、つまり、エンジン1が領域A2、A3、A4で運転している時に、筒内圧センサSW5から入力された信号に基づいて、アシスト熱量(Qsa)を算出する。そうして、ECU10は、算出したアシスト熱量と、熱・RON相関情報とに基づいて、燃料のオクタン価を判定する(ステップS2)。
(cooling control)
As shown in FIG. 10, when the operation of the engine 1 is started, the ECU 10 receives signals from various sensors SW1 to SW11 and reads these signals (step S1). Then, the ECU 10 calculates the assist heat quantity (Qsa) based on the signal input from the in-cylinder pressure sensor SW5 when the SPCCI combustion is executed, that is, when the engine 1 is operating in the regions A2, A3, and A4. . Then, the ECU 10 determines the octane number of the fuel based on the calculated amount of assist heat and the heat/RON correlation information (step S2).

ECU10は、判定されたオクタン価と、RON判定値(R0)との比較を行い、燃料のオクタン価がRON判定値未満であるか否かについて判定する(ステップS3)。その結果、燃料のオクタン価がRON判定値未満と判定される時(低オクタン価判定時)には、ECU10は、レギュラーガソリンのような低オクタン価の燃料が使用されていると判定する。そして、ECU10は、低オクタン価のフラグを設定し(ステップS4)、冷却水の設定水温を80℃に設定する水温低下制御を実行する(ステップS5)。 The ECU 10 compares the determined octane number with the RON determination value (R0), and determines whether or not the fuel octane number is less than the RON determination value (step S3). As a result, when it is determined that the octane number of the fuel is less than the RON determination value (during low octane number determination), the ECU 10 determines that low octane fuel such as regular gasoline is being used. Then, the ECU 10 sets a low octane number flag (step S4), and executes water temperature lowering control to set the set water temperature of the cooling water to 80° C. (step S5).

具体的には、ECU10は、第1水温センサSW6a及び第2水温センサSW6bの各々から入力される信号に基づいて、冷却水温が80℃となるように、ヒータ74bへの通電量を調整する。 Specifically, the ECU 10 adjusts the amount of power supplied to the heater 74b so that the cooling water temperature becomes 80° C. based on signals input from the first water temperature sensor SW6a and the second water temperature sensor SW6b.

一方、燃料のオクタン価がRON判定値以上と判定される時(高オクタン価判定時)には、ECU10は、ハイオクガソリンのような高オクタン価の燃料が使用されていると判定する。そして、ECU10は、高オクタン価のフラグを設定し(ステップS6)、冷却水の設定水温を100℃に設定する(ステップS7)。 On the other hand, when the octane value of the fuel is determined to be equal to or higher than the RON determination value (during high octane value determination), the ECU 10 determines that high octane fuel such as high-octane gasoline is being used. Then, the ECU 10 sets a high octane number flag (step S6), and sets the coolant temperature to 100° C. (step S7).

なお、エンジン1の運転を開始した時には、いずれか一方の冷却水の設定水温に設定しておくのが好ましい。このエンジン1の場合、高オクタン価の燃料でも安定したSPCCI燃焼が行えるように幾何学的圧縮比等が設定されているので、通常は、100℃に設定しておくとよい。暫定的に、これらの中間の温度、例えば90℃に設定しておいてもよい。 It is preferable to set the set water temperature of one of the cooling waters when the operation of the engine 1 is started. In the case of this engine 1, the geometric compression ratio and the like are set so that stable SPCCI combustion can be performed even with a high-octane fuel. Temporarily, the temperature may be set to an intermediate temperature, such as 90°C.

(燃焼制御)
図11に示すように、ECU10は、エンジン1の運転が開始されると、各種センサSW1-SW11からの信号を入力し、これら信号を読み込む(ステップS10)。そして、ECU10は、エンジン1が、SPCCI燃焼が行われる領域、つまり、領域A2、A3、A4で運転しているか否を判定する(ステップS11)。
(combustion control)
As shown in FIG. 11, when the operation of the engine 1 is started, the ECU 10 receives signals from various sensors SW1 to SW11 and reads these signals (step S10). Then, the ECU 10 determines whether or not the engine 1 is operating in the regions where SPCCI combustion is performed, that is, regions A2, A3, and A4 (step S11).

その結果、エンジン1が領域A2、A3、A4で運転していない、つまり領域A1で運転していると判定した時は、ECU10は、空燃比を理論空燃比(λ=1)に設定し、SI燃焼を行うように制御する(ステップS12,S13)。 As a result, when it is determined that the engine 1 is not operating in the regions A2, A3 and A4, that is, it is operating in the region A1, the ECU 10 sets the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio (λ=1), SI combustion is controlled (steps S12 and S13).

一方、エンジン1が領域A2、A3、A4で運転していると判定した時は、ECU10は、オクタン価判定のフラグが低オクタン価であるか否かを判定する(ステップS14)。その結果、オクタン価判定のフラグが低オクタン価でない、つまり高オクタン価のフラグが設定されていると判定した時、ECU10は、運転領域が領域A4か否かを判定する(ステップS15)。 On the other hand, when it is determined that the engine 1 is operating in the regions A2, A3, and A4, the ECU 10 determines whether or not the octane rating flag indicates a low octane rating (step S14). As a result, when it is determined that the octane rating flag is not the low octane rating flag, that is, the high octane rating flag is set, the ECU 10 determines whether or not the operating region is region A4 (step S15).

その結果、運転領域は領域A4であると判定した時、ECU10は、空燃比を所定のリーンな値に設定し(ステップS16)、SPCCI燃焼を実行する(ステップS17)。対して、運転領域は領域A4でない、つまり領域A2または領域A3であると判定した時、ECU10は、空燃比を理論空燃比に設定し(ステップS18)、SPCCI燃焼を実行する(ステップS17)。 As a result, when it is determined that the operating region is region A4, the ECU 10 sets the air-fuel ratio to a predetermined lean value (step S16) and executes SPCCI combustion (step S17). On the other hand, when it is determined that the operating region is not region A4, that is, region A2 or region A3, the ECU 10 sets the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio (step S18), and executes SPCCI combustion (step S17).

一方、ステップS14で、オクタン価判定のフラグが低オクタン価、つまり低オクタン価のフラグが設定されていると判定した時には、ECU10は、高RON運転領域マップ7aの領域A4の領域を縮小する領域縮小制御を実行する(ステップS19)。それにより、図7Bに示すように、低RON運転領域マップ7bを取得する。なお、事前に領域縮小制御を実行しておくことにより、低RON運転領域マップ7bを予め設定しておいてもよい。 On the other hand, when it is determined in step S14 that the octane rating flag is low, that is, the low octane rating flag is set, the ECU 10 performs region reduction control to reduce the region A4 of the high RON operating region map 7a. Execute (step S19). Thereby, as shown in FIG. 7B, a low RON operating range map 7b is obtained. Note that the low RON operating region map 7b may be set in advance by performing region reduction control in advance.

そして、ECU10は、運転領域が領域A4か否かを判定する(ステップS20)。その結果、運転領域は領域A4でない、つまり領域A2または領域A3であると判定した時、ECU10は、空燃比を理論空燃比に設定し(ステップS18)、SPCCI燃焼を実行する(ステップS17)。 Then, the ECU 10 determines whether or not the operating range is the range A4 (step S20). As a result, when it is determined that the operating region is not region A4, that is, region A2 or region A3, the ECU 10 sets the air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio (step S18), and executes SPCCI combustion (step S17).

対して、運転領域は領域A4であると判定した時、ECU10は、図8に示したように、リッチ化制御を実行し、領域A4の空燃比をリッチ側に変更する(ステップS21)。このとき、エンジン1の負荷に応じて、排気シャッター弁50aの開度を調整しながら(ステップS22)、SPCCI燃焼を実行する(ステップS17)。 On the other hand, when it is determined that the operating region is region A4, the ECU 10 executes rich control as shown in FIG. 8 to change the air-fuel ratio in region A4 to the rich side (step S21). At this time, SPCCI combustion is executed (step S17) while adjusting the opening degree of the exhaust shutter valve 50a according to the load of the engine 1 (step S22).

低オクタン価の燃料の使用時には、燃焼室17の温度が相対的に低くされるので、過度な点火リタード制御を行わなくても、適切なSPCCI燃焼を安定して行える。従って、燃費の悪化を抑制できる。リーンSPCCI燃焼が行われる領域A4では、空燃比がリッチ側に補正されるので、燃焼室17の温度が低くても安定したリーンSPCCI燃焼を維持できる。その場合、NOxの排出量が増加するおそれがあるが、NOxの排出量が特に増加する領域が縮小されるので、NOxの排出量も抑制できる。 When fuel with a low octane number is used, the temperature of the combustion chamber 17 is made relatively low, so appropriate SPCCI combustion can be stably performed without excessive ignition retard control. Therefore, deterioration of fuel consumption can be suppressed. In the region A4 where lean SPCCI combustion is performed, the air-fuel ratio is corrected to the rich side, so stable lean SPCCI combustion can be maintained even if the temperature of the combustion chamber 17 is low. In that case, the amount of NOx emissions may increase, but the region where the amount of NOx emissions particularly increases is reduced, so the amount of NOx emissions can also be suppressed.

このように、このエンジン1の制御装置によれば、オクタン価の異なる燃料が給油できるうえに、エミッションの悪化を招くことなく、適切なSPCCI燃焼を安定して行える。従って、良好な運転が実現できる。 As described above, according to the control device of the engine 1, it is possible to supply fuels having different octane numbers, and to stably carry out appropriate SPCCI combustion without deteriorating emissions. Therefore, good driving can be realized.

1 エンジン
1a エンジン本体
10 ECU(制御装置)
17 燃焼室
25 点火プラグ
6 インジェクタ
50a 排気シャッター弁
70 冷却装置
74 サーモスタットバルブ(温度変更手段)
SW5 筒内圧センサ(オクタン価判定手段)
1 engine 1a engine body 10 ECU (control device)
17 Combustion chamber 25 Spark plug 6 Injector 50a Exhaust shutter valve 70 Cooling device 74 Thermostat valve (temperature changing means)
SW5 cylinder internal pressure sensor (octane number determination means)

Claims (7)

燃焼室の中に所定の燃料を噴射するインジェクタと、前記燃料によって前記燃焼室の中に形成される混合気に点火する点火プラグと、前記燃焼室を構成しているエンジン本体に冷却水を循環させる冷却装置とを具備し、所定の運転領域において、前記点火プラグの点火により、火炎伝播を伴う燃焼によって混合気の一部を燃焼させた後、残りの未燃混合気を自己着火によって燃焼させる、特定の部分圧縮着火燃焼を実行するエンジンの制御装置であって、
前記所定の運転領域は、リーンな空燃比が設定されている第1区画領域を含み、
前記燃料のオクタン価を判定するオクタン価判定手段と、
前記冷却水の温度を変更する温度変更手段と、
を備え、
前記燃料のオクタン価が予め設定された所定値未満と判定される低オクタン価判定時には、前記燃料のオクタン価が前記所定値以上と判定される高オクタン価判定時よりも前記冷却水の温度を低下させる水温低下制御と、前記第1区画領域の空燃比を、前記高オクタン価判定時よりもリッチ側に変更するリッチ化制御とを実行し、更に、前記高オクタン価判定時よりも前記第1区画領域を縮小させる領域縮小制御を実行する、エンジンの制御装置。
An injector for injecting a predetermined fuel into a combustion chamber, a spark plug for igniting an air-fuel mixture formed in the combustion chamber by the fuel, and a cooling water circulating through the engine body that constitutes the combustion chamber. In a predetermined operating range, the ignition of the spark plug burns a part of the air-fuel mixture by combustion accompanied by flame propagation, and then the remaining unburned air-fuel mixture is burned by self-ignition. , a control device for an engine that performs a specific partial compression ignition combustion,
The predetermined operating region includes a first partitioned region in which a lean air-fuel ratio is set,
octane number determination means for determining the octane number of the fuel;
temperature changing means for changing the temperature of the cooling water;
with
Water temperature reduction for lowering the temperature of the cooling water when determining a low octane value in which the octane value of the fuel is determined to be less than a predetermined value, compared to when determining a high octane value in which the octane value of the fuel is determined to be equal to or greater than the predetermined value. and enrichment control for changing the air-fuel ratio of the first partitioned region to a richer side than when the high octane number was determined, and further reducing the first partitioned region compared to when the high octane number was determined. A controller for the engine that performs region reduction control.
請求項1に記載のエンジンの制御装置において、
前記第1区画領域のうち、高負荷側および高回転側の少なくともいずれか一方の境界部分が、前記領域縮小制御で縮小される、エンジンの制御装置。
In the engine control device according to claim 1,
A control device for an engine, wherein a boundary portion of at least one of a high load side and a high rotation side of the first divided region is reduced by the region reduction control.
請求項1または2に記載のエンジンの制御装置において、
前記高オクタン価判定時での前記第1区画領域の空燃比が、理論空燃比の略2倍に設定されている、エンジンの制御装置。
The engine control device according to claim 1 or 2,
An engine control device, wherein the air-fuel ratio of the first segmented region when the high octane rating is determined is set to approximately twice the stoichiometric air-fuel ratio.
請求項1~3のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置において、
前記所定の運転領域が、更に、理論空燃比が設定されている第2区画領域を含み、
前記第1区画領域が縮小されることによって前記第2区画領域が拡大する、エンジンの制御装置。
In the engine control device according to any one of claims 1 to 3,
The predetermined operating region further includes a second partitioned region in which the stoichiometric air-fuel ratio is set,
A control device for an engine, wherein the second partitioned area is enlarged by reducing the first partitioned area.
請求項4に記載のエンジンの制御装置において、
前記第1区画領域が、前記第2区画領域の低負荷側及び低回転側の少なくともいずれか一方の領域に区画されている、エンジンの制御装置。
In the engine control device according to claim 4,
The engine control device, wherein the first partitioned area is partitioned into at least one of a low load side and a low rotation side area of the second partitioned area.
請求項1~5のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置において、
前記オクタン価判定手段が、前記部分圧縮着火燃焼での火炎伝播を伴った燃焼で発生する熱量に基づいて、前記燃料のオクタン価を判定する、エンジンの制御装置。
In the engine control device according to any one of claims 1 to 5,
The engine control device, wherein the octane number determining means determines the octane number of the fuel based on the amount of heat generated by combustion accompanied by flame propagation in the partial compression ignition combustion.
請求項1~6のいずれか1つに記載のエンジンの制御装置において、
前記エンジンが、前記燃焼室から排出される排気ガスが流れる排気通路の開度を調整する排気シャッター弁を更に具備し、
前記リッチ化制御の実行時に、前記排気シャッター弁の開度を閉じ方向に調整を行う、エンジンの制御装置。
In the engine control device according to any one of claims 1 to 6,
The engine further comprises an exhaust shutter valve that adjusts the opening of an exhaust passage through which exhaust gas discharged from the combustion chamber flows,
An engine control device that adjusts the opening degree of the exhaust shutter valve in a closing direction when executing the enrichment control.
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