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。
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.
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
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.
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
<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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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。
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
(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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
(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
(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
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
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
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-
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
<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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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-
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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
(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
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
(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
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
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
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
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
(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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
17
SW5 cylinder internal pressure sensor (octane number determination means)
Claims (7)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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