JP7354805B2 - engine control device - Google Patents

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Description

ここに開示する技術は、車両に搭載されるエンジンの制御装置に関する。 The technology disclosed herein relates to a control device for an engine mounted on a vehicle.

特許文献1には、部分圧縮着火燃焼、具体的にはSPCCI燃焼(詳細は後述)を行うエンジンが開示されている。そのエンジンでは、1つの燃焼サイクルで要求されるガソリンの総量を、圧縮行程で複数回に分けて噴射することで、比較的高負荷の領域でSPCCI燃焼が行えるようにしている(特許文献1の図6のチャート(d)参照)。 Patent Document 1 discloses an engine that performs partial compression ignition combustion, specifically SPCCI combustion (details will be described later). In this engine, the total amount of gasoline required in one combustion cycle is divided into multiple injections during the compression stroke, making it possible to perform SPCCI combustion in a relatively high load region (Patent Document 1). (See chart (d) in FIG. 6).

特許文献2には、レギュラーガソリンを使用できるようにした、ハイオク仕様のエンジンが開示されている。このエンジンでは、ハイオクガソリンとレギュラーガソリンとで、適切な点火時期が異なることを利用して、ノックセンサを用いて、使用された燃料がハイオクガソリンかレギュラーガソリンかを判定する。 Patent Document 2 discloses a high-octane engine that can use regular gasoline. This engine utilizes the fact that high-octane gasoline and regular gasoline have different appropriate ignition timings, and uses a knock sensor to determine whether the fuel used is high-octane gasoline or regular gasoline.

そして、使用された燃料がレギュラーガソリンであり、負荷の増加時であった場合には、吸気行程での一括噴射を、吸気行程及び圧縮行程の各々での2回の分割噴射に切り替える。そうすることで、点火プラグ周りは、空燃比がリッチになって燃料の気化潜熱が増加し、温度上昇が抑制される。それにより、レギュラーガソリンを使用しても、プレイグニッションの発生を抑制できるようにしている。 If the fuel used is regular gasoline and the load is increased, the batch injection in the intake stroke is switched to two split injections in each of the intake stroke and the compression stroke. By doing so, the air-fuel ratio becomes rich around the ignition plug, the latent heat of vaporization of the fuel increases, and a temperature rise is suppressed. This makes it possible to suppress the occurrence of pre-ignition even when using regular gasoline.

特開2019-108813号公報JP 2019-108813 Publication 特開2004-52624号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-52624

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。 Commercially available fuels include fuels with different octane numbers (an indicator of the difficulty of knocking), such as regular gasoline and high-octane gasoline. Regular gasoline has a low octane number (for example, about 91 ron), so knocking is likely to occur. Therefore, regular gasoline has the advantage of being cheaper and more fuel efficient than high-octane gasoline, although it is harder to achieve performance than high-octane gasoline. On the other hand, high-octane gasoline is expensive, but since it has a high octane number (for example, about 100 ron), knocking is less likely to occur. Therefore, there is an advantage that the performance of the engine can be fully brought out and good running can be achieved.

通常、給油するガソリンは、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ガソリンを支障無く給油できれば、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。 Usually, the gasoline to be refueled is specified in advance according to the engine. However, if you can refuel with gasoline of different octane numbers without any problems, you will be able to choose between good driving performance and fuel efficiency according to your preferences.

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が給油できて、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 purpose of the disclosed technology is to provide an engine control device that can supply fuel with different octane numbers and achieve good operation.

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を具備し、前記点火プラグの点火により、混合気の一部を火炎伝播を伴う燃焼によって燃焼させた後、残りの未燃混合気を自己着火によって燃焼させるエンジンの制御装置に関する。 The disclosed technology includes an injector that injects a predetermined fuel into a combustion chamber, and a spark plug that ignites an air-fuel mixture formed in the combustion chamber by the fuel, and by ignition of the spark plug, The present invention relates to an engine control device that combusts a portion of an air-fuel mixture through combustion accompanied by flame propagation, and then combusts the remaining unburned air-fuel mixture through self-ignition.

前記エンジンの制御装置は、前記燃料のオクタン価の検出が可能なオクタン価検出手段と、前記オクタン価検出手段によって検出される検出値を入力するとともに、前記点火プラグ及び前記インジェクタの各々を制御する制御部と、を備える。そして、検出されたオクタン価の値が所定値以上と判定された高オクタン価時には、吸気行程内で前記燃料を噴射する吸気行程噴射が実行され、検出されたオクタン価の値が前記所定値よりも低いと判定された低オクタン価時には、前記吸気行程噴射の噴射時期が遅角されて、圧縮行程内で前記燃料を噴射する圧縮行程噴射が実行されるように、前記制御部が前記インジェクタを制御する。 The engine control device includes an octane number detection means capable of detecting an octane number of the fuel, and a control section that inputs a detection value detected by the octane number detection means and controls each of the spark plug and the injector. , is provided. Then, when the detected octane number is a high octane number determined to be equal to or higher than a predetermined value, intake stroke injection is performed to inject the fuel within the intake stroke, and when the detected octane number is lower than the predetermined value, When the octane number is determined to be low, the control unit controls the injector so that the injection timing of the intake stroke injection is retarded and compression stroke injection is performed in which the fuel is injected within the compression stroke.

すなわち、開示する技術では、上述した部分圧縮着火燃焼、特にSPCCI燃焼を行うエンジンの制御装置を前提としている。そして、このエンジンの制御装置には、燃料のオクタン価を検出してその検出値を制御部に出力するオクタン価検出手段が備えられている。制御部は、その検出値と所定値とを比較し、燃料のオクタン価が高いか低いかを判定する。そして、その判定結果に基づいて、低オクタン価時には、高オクタン価時に行われる吸気行程噴射の噴射時期が遅角されて、圧縮行程噴射が実行されるように、制御部がインジェクタを制御する。 That is, the disclosed technology is based on a control device for an engine that performs the above-mentioned partial compression ignition combustion, particularly SPCCI combustion. This engine control device is equipped with an octane number detection means that detects the octane number of the fuel and outputs the detected value to the control section. The control unit compares the detected value with a predetermined value and determines whether the octane number of the fuel is high or low. Based on the determination result, the control unit controls the injector so that when the octane number is low, the injection timing of the intake stroke injection performed when the octane number is high is retarded and compression stroke injection is executed.

ハイオクガソリンのようなオクタン価の高い燃料では、吸気行程で燃料を噴射することにより、点火時期までの期間を利用して燃料を十分にミキシングできる。従って、SPCCI燃焼に適した成層化した混合気を点火時期に形成することができ、安定したSPCCI燃焼を実現できる。 With high-octane fuel such as high-octane gasoline, by injecting the fuel during the intake stroke, the fuel can be sufficiently mixed using the period up to the ignition timing. Therefore, a stratified air-fuel mixture suitable for SPCCI combustion can be formed at the ignition timing, and stable SPCCI combustion can be achieved.

しかし、そのような燃焼制御の下で、燃料がレギュラーガソリンのようなオクタン価の低い燃料に変わると、早期に自己着火し易くなるので、安定したSPCCI燃焼が実現できなくなってしまう。それに対し、制御部は、オクタン価の高低を判定し、燃料のオクタン価が低い時には、吸気行程での燃料噴射を圧縮行程での燃料噴射に切り換える。 However, under such combustion control, if the fuel is changed to a fuel with a low octane number such as regular gasoline, self-ignition tends to occur early, making it impossible to achieve stable SPCCI combustion. On the other hand, the control unit determines whether the octane number is high or low, and when the octane number of the fuel is low, switches the fuel injection in the intake stroke to the fuel injection in the compression stroke.

圧縮行程であれば、点火時期までの期間は短い。それにより、燃料のミキシング時間が短縮されて、噴射された燃料は燃焼室の周辺部分に留まり易くなる。その結果、燃焼室の周辺部分が中央部分よりもリッチな、いわゆる逆成層化した混合気が形成されるので、自己着火を抑制できる。オクタン価の異なる燃料でも、安定したSPCCI燃焼が実現できる。従って、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て、良好な運転が実現できるようになる。 If it is a compression stroke, the period until ignition timing is short. This shortens the fuel mixing time, making it easier for the injected fuel to remain in the periphery of the combustion chamber. As a result, a so-called reverse stratified air-fuel mixture is formed in which the peripheral portion of the combustion chamber is richer than the central portion, so that self-ignition can be suppressed. Stable SPCCI combustion can be achieved even with fuels with different octane numbers. Therefore, according to this engine control device, fuels with different octane numbers can be supplied, and good operation can be realized.

前記エンジンの制御装置はまた、前記制御部による前記インジェクタの制御が、前記エンジンの運転領域のうち、所定回転数以下の低回転領域で行われる、としてもよい。 In the engine control device, the injector may be controlled by the control unit in a low rotational speed region of a predetermined rotational speed or less in an operating region of the engine.

エンジンの回転数が低い方が、同じ時期に燃料を噴射しても点火時期までの期間が長くなる。従って、上述したインジェクタの制御は、高回転よりも低回転の運転領域の方が効果的であり、有効な領域を予め特定して行うことで、制御の効率化が図れる。 The lower the engine speed, the longer the period until the ignition timing, even if fuel is injected at the same time. Therefore, the above-mentioned control of the injector is more effective in the low-speed operating range than in the high-speed operating range, and by specifying the effective range in advance and performing the control, the efficiency of the control can be improved.

前記エンジンの制御装置はまた、吸気行程及び圧縮行程の期間内で燃料噴射が複数回行われ、前記高オクタン価時には前記吸気行程噴射が少なくとも1回行われ、前記低オクタン価時には前記圧縮行程噴射のみが行われる、としてもよい。 The control device for the engine is also configured such that fuel injection is performed multiple times during the intake stroke and the compression stroke, and when the octane number is high, the intake stroke injection is performed at least once, and when the octane number is low, the fuel injection is performed only during the compression stroke. It may be said that it is carried out.

吸気行程噴射を含む分割噴射を行うことで、燃料のミキシングを促進できる。個々の噴射時期を調整することで、混合気を成層化して、点火時期に、高オクタン価の燃料でのSPCCI燃焼に適した混合気を形成できる。分割噴射を圧縮行程噴射のみとすることで、燃料のミキシングを抑制できる。個々の噴射時期を調整することで、混合気を逆成層化して、点火時期に、低オクタン価の燃料でのSPCCI燃焼に適した混合気を形成できる。 Mixing of fuel can be promoted by performing split injection including intake stroke injection. By adjusting the individual injection timings, the mixture can be stratified to form a mixture suitable for SPCCI combustion with high octane fuel at the ignition timing. Mixing of fuel can be suppressed by making split injection only compression stroke injection. By adjusting the individual injection timings, it is possible to reverse stratify the mixture and form a mixture suitable for SPCCI combustion with low octane fuel at the ignition timing.

前記エンジンの制御装置はまた、前記燃料噴射が、前段噴射及び後段噴射の2回からなり、前記高オクタン価時には、前記前段噴射が前記吸気行程噴射とされるとともに前記後段噴射が前記圧縮行程噴射とされ、前記低オクタン価時には、前記前段噴射及び前記後段噴射の双方が前記圧縮行程噴射とされる、としてもよい。 The engine control device is also configured such that the fuel injection consists of two injections, a pre-stage injection and a post-stage injection, and when the octane number is high, the pre-stage injection is the intake stroke injection, and the post-stage injection is the compression stroke injection. When the octane number is low, both the first-stage injection and the second-stage injection may be the compression stroke injection.

前段噴射を吸気行程噴射とし、後段噴射を圧縮行程噴射とすれば、後段噴射を点火時期の直前に行うことで点火プラグの周囲に火種となるリッチな混合気を形成できる。それにより、点火時期に混合気の成層化をより促進できる。前段噴射及び後段噴射の双方を圧縮行程噴射とすれば、燃料のミキシングを抑制でき、混合気を逆成層化できる。 If the first-stage injection is intake stroke injection and the second-stage injection is compression stroke injection, by performing the second-stage injection just before the ignition timing, it is possible to form a rich air-fuel mixture that becomes a spark around the spark plug. Thereby, stratification of the air-fuel mixture can be further promoted at the ignition timing. If both the front-stage injection and the rear-stage injection are compression stroke injections, mixing of fuel can be suppressed and the air-fuel mixture can be reversely stratified.

前記エンジンの制御装置はまた、前記高オクタン価時よりも前記低オクタン価時の方が、最後の燃料噴射の時期が遅角されている、としてもよい。 The engine control device may also be configured to retard the timing of the last fuel injection when the octane number is low than when the octane number is high.

そうすれば、最後の燃料噴射で噴射された燃料が点火されるまでの時間は更に短縮される。従って、圧縮行程中での早期の異常燃焼の発生をよりいっそう抑制できる。 In this way, the time required for the fuel injected in the last fuel injection to be ignited is further shortened. Therefore, the occurrence of early abnormal combustion during the compression stroke can be further suppressed.

前記エンジンの制御装置はまた、前記低オクタン価時には、前記燃料の噴射圧を前記高オクタン価時よりも増大させる、としてもよい。 The engine control device may also increase the injection pressure of the fuel when the octane number is low compared to when the octane number is high.

圧縮行程噴射では、ミキシング時間がほとんど確保できないので、燃料が多いと、燃料の気化が不十分になってスモークが発生し易い。燃料の噴射圧を増大すれば、燃料の気化を促進できるので、スモークの発生を抑制できる。冷却効果も高まる。逆成層化も促進できる。従って、よりいっそう適切なSPCCI燃焼が実現できる。 In compression stroke injection, there is hardly any mixing time, so if there is a large amount of fuel, vaporization of the fuel will be insufficient and smoke will likely occur. By increasing the fuel injection pressure, the vaporization of the fuel can be promoted, so the generation of smoke can be suppressed. The cooling effect also increases. Reverse stratification can also be promoted. Therefore, even more appropriate SPCCI combustion can be achieved.

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が給油できて、良好な運転が実現できるようになる。 According to the engine control device to which the disclosed technology is applied, fuels with different octane numbers can be supplied, and good operation can be achieved.

図1は、制御装置を備えたエンジンを例示する構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an engine including a control device. 図2は、燃焼室を例示する図であり、上図は、燃焼室の平面図、下図はII-II線断面図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a combustion chamber. The upper diagram is a plan view of the combustion chamber, and the lower diagram is a sectional view taken along the line II-II. 図3は、燃焼室及び吸気通路を例示する平面図である。FIG. 3 is a plan view illustrating a combustion chamber and an intake passage. 図4は、エンジンの制御装置を例示するブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating an engine control device. 図5は、エンジンの制御マップを例示する図であり、上図は温間時の制御マップ、中図は半暖機時の制御マップ、及び、下図は冷間時の制御マップである。FIG. 5 is a diagram illustrating a control map for the engine. The upper diagram is a control map when the engine is warm, the middle diagram is a control map when the engine is semi-warmed up, and the lower diagram is a control map when the engine is cold. 低オクタン価マップ及び高オクタン価マップを例示するブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a low octane map and a high octane map. ハイオクガソリンが用いられた時の燃料噴射の時期、点火時期、及び燃焼波形を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating fuel injection timing, ignition timing, and combustion waveform when high-octane gasoline is used. レギュラーガソリンが用いられた時の燃料噴射の時期、点火時期、及び燃焼波形を例示する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating fuel injection timing, ignition timing, and combustion waveform when regular gasoline is used. オクタン価の異なる燃料での燃焼制御例を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing an example of combustion control using fuels with different octane numbers.

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。 Hereinafter, an engine 1 to which the disclosed technology is applied and a control device thereof will be described with reference to the drawings. The engine 1 and control device described here are merely examples.

図1は、エンジン1を例示する図である。図2は、エンジン1の燃焼室を例示する図である。図3は、燃焼室17及び吸気通路40を例示する図である。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。図2及び図3における吸気側は紙面右側であり、排気側は紙面左側である。図4は、エンジン1の制御装置を例示するブロック図である。図5は、エンジン1の制御マップを例示する図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an engine 1. As shown in FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a combustion chamber of the engine 1. FIG. 3 is a diagram illustrating the combustion chamber 17 and the intake passage 40. 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. The intake side in FIGS. 2 and 3 is on the right side of the page, and the exhaust side is on the left side of the page. FIG. 4 is a block diagram illustrating a control device for the engine 1. As shown in FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a control map for the engine 1.

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. Engine 1 is installed in a four-wheeled vehicle. The automobile travels as the engine 1 operates.

<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 for the engine 1 is gasoline. The fuel for the engine 1 may be only gasoline, or may contain additional fuel 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。 Further, 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, there is no need to refuel only a pre-specified fuel as in the conventional case. Even if the gasoline has a different octane number, such as regular gasoline or high-octane gasoline, the engine 1 can be stably operated while suppressing abnormal combustion such as knocking.

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, you can refuel according to your preference. For example, if the engine 1 is refueled with a high octane fuel, knocking is less likely to occur, so the engine 1 can be operated to its full potential. This allows the car to be adjusted to specifications that prioritize 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。 Furthermore, by refueling the engine 1 with a low octane fuel, it is possible to run the vehicle at low cost and with excellent fuel efficiency. However, since fuel with a low octane number is prone to knocking, if it is controlled under the same conditions as fuel with a high octane number, 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, this engine 1 performs SPCCI combustion, which is a combination of SI combustion and CI combustion, as described later. SPCCI combustion requires sophisticated combustion control. Therefore, when fuels with different octane numbers are used, combustion tends to become 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、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。 In contrast, in this engine 1, combustion control is devised so that even if fuels with different octane numbers are used, the engine 1 can be operated stably while suppressing abnormal combustion such as knocking (details will be described later). . In the description, for convenience, regular gasoline may be used as an example of fuel with a low octane number, and high-octane gasoline may be used as an example of fuel with a high octane number.

<エンジン1>
エンジン1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及び図2では、一つのシリンダ11のみを示す。
<Engine 1>
The engine 1 includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13. Cylinder head 13 is placed on cylinder block 12 . A plurality of cylinders 11 are formed in the cylinder block 12. Engine 1 is a multi-cylinder engine. In FIGS. 1 and 2, only one cylinder 11 is shown.

(燃焼室17)
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。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 17)
A piston 3 is inserted into each cylinder 11. The piston 3 is connected to a crankshaft 15 via a 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. Note that the term "combustion chamber" refers to 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、図2の下図に示すように、二つの傾斜面によって構成されている。燃焼室17は、いわゆるペントルーフ型である。 The lower surface of the cylinder head 13 constitutes the upper part of the combustion chamber 17. The upper part of the combustion chamber 17 is constituted by two inclined surfaces, as shown in the lower diagram of FIG. The combustion chamber 17 is of a so-called pent roof type.

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、キャビティ31が形成されている。キャビティ31は、ピストン3の上面から凹んでいる。キャビティ31は、この構成例では、浅皿形状を有している。キャビティ31の中心は、シリンダ11の中心軸X1よりも排気側にずれている。 The upper surface of the piston 3 constitutes the lower part of the combustion chamber 17. A cavity 31 is formed in the upper surface of the piston 3. The cavity 31 is recessed from the top surface of the piston 3. In this configuration example, the cavity 31 has a shallow dish shape. The center of the cavity 31 is shifted from the center axis X1 of the cylinder 11 toward the exhaust side.

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。後述するようにエンジン1は、一部の運転領域において、SI(Spark Ignition)燃焼とCI(Compression Ignition)燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼を行う。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は、圧縮着火式エンジンである。 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. As will be described later, the engine 1 performs SPCCI combustion, which is a combination of SI (Spark Ignition) combustion and CI (Compression Ignition) combustion, in some operating regions. SPCCI combustion controls CI combustion by heat generation and/or pressure increase due to SI combustion. Engine 1 is a compression ignition engine.

シリンダヘッド13には、シリンダ11毎に、吸気ポート18が形成されている。吸気ポート18は、図3に示すように、第1吸気ポート181及び第2吸気ポート182を有している。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。 An intake port 18 is formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11. The intake port 18 has a first intake port 181 and a second intake port 182, as shown in FIG. Intake port 18 communicates with 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 causes a tumble flow to occur within the combustion chamber 17.

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。 An intake valve 21 is provided in the intake port 18 . The intake valve 21 opens and closes the intake port 18 at predetermined timing using a valve operating mechanism. The valve mechanism may be a variable valve mechanism that makes valve timing and/or valve lift variable.

図4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. 4, the valve mechanism includes an intake electric S-VT (Sequential-Valve Timing) 23. The electric intake S-VT 23 continuously changes the rotational phase of the intake camshaft within a predetermined angular 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. Note that the valve train may include 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が形成されている。排気ポート19も、図3に示すように、第1排気ポート191及び第2排気ポート192を有している。排気ポート19は、燃焼室17に連通している。 An exhaust port 19 is formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11. The exhaust port 19 also has a first exhaust port 191 and a second exhaust port 192, as shown in FIG. Exhaust port 19 communicates with combustion chamber 17 .

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。 The exhaust port 19 is provided with an exhaust valve 22 . The exhaust valve 22 opens and closes the exhaust port 19 at predetermined timing using a valve mechanism. The valve mechanism may be a variable valve mechanism that makes valve timing and/or valve lift variable.

図4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. 4, the valve train includes an exhaust electric S-VT24. The electric exhaust S-VT 24 continuously changes the rotational phase of the exhaust camshaft within a predetermined angular 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. Note that the valve train may include 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 intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 adjust the length of the overlap period in 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 intake electric S-VT 23 and the exhaust electric S-VT 24 constitute an internal EGR system.

(インジェクタ6)
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。より詳細に、インジェクタ6はペントルーフの谷部に配設されている。
(Injector 6)
An injector 6 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11. The injector 6 injects fuel directly into the combustion chamber 17. The injector 6 is arranged in the upper center of the combustion chamber 17. More specifically, the injector 6 is arranged in the valley of the pent roof.

図2に示すように、インジェクタ6の噴射軸心X2は、シリンダ11の中心軸X1よりも排気側に位置している。インジェクタ6の噴射軸心X2は、中心軸X1に平行である。インジェクタ6の噴射軸心X2とキャビティ31の中心とは一致している。インジェクタ6は、キャビティ31に対向している。尚、インジェクタ6の噴射軸心X2は、シリンダ11の中心軸X1と一致してもよい。その構成の場合において、インジェクタ6の噴射軸心X2と、キャビティ31の中心とは一致してもよい。 As shown in FIG. 2, the injection axis X2 of the injector 6 is located closer to the exhaust side than the central axis X1 of the cylinder 11. The injection axis X2 of the injector 6 is parallel to the central axis X1. The injection axis X2 of the injector 6 and the center of the cavity 31 coincide with each other. The injector 6 faces the cavity 31. Note that the injection axis X2 of the injector 6 may coincide with the central axis X1 of the cylinder 11. In the case of this configuration, the injection axis X2 of the injector 6 and the center of the cavity 31 may coincide.

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、図2に二点鎖線で示すように、燃焼室17の天井部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、この構成例においては、10個の噴孔を有している。10個の噴孔は、周方向に等角度間隔に配置されている。 The injector 6 is a multi-nozzle type having a plurality of nozzle holes. The injector 6 injects fuel radially and diagonally downward from the center of the ceiling of the combustion chamber 17, as shown by the two-dot chain line in FIG. In this configuration example, the injector 6 has ten nozzle holes. The ten nozzle holes are 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. The 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。 The fuel pump 65 sends fuel to the common rail 64. In this configuration example, the fuel pump 65 is a plunger type pump driven by the crankshaft 15. The common rail 64 stores fuel sent from the fuel pump 65. The inside of the common rail 64 is under high pressure. The injector 6 is connected to a 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, high-pressure fuel in the common rail 64 is injected into the combustion chamber 17 from the nozzle hole of the injector 6. The fuel supply system 61 of this configuration example can supply fuel at a high pressure of 30 MPa or more to the injector 6. The maximum pressure of the fuel supply system 61 may be, for example, 200 MPa. The fuel supply system 61 may change the pressure of fuel depending on the operating state of the engine 1. Note that the configuration of the fuel supply system 61 is not limited to the above configuration.

(点火プラグ25)
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、図2に示すように、シリンダ11の中心軸X1よりも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の中心軸X1よりも排気側に配置してもよい。また、点火プラグ25は、シリンダ11の中心軸X1上に配置してもよい。
(Spark plug 25)
A spark plug 25 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11. The spark plug 25 forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17. As shown in FIG. 2, the spark plug 25 is disposed on the intake side of the central axis X1 of the cylinder 11. The spark plug 25 is located between the two intake ports 18. The electrode of the spark plug 25 faces into the combustion chamber 17. Incidentally, the spark plug 25 may be arranged on the exhaust side with respect to the central axis X1 of the cylinder 11. Further, the spark plug 25 may be arranged on the central axis X1 of the cylinder 11.

(吸気通路40)
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 40)
An intake passage 40 is connected to one side 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 provided at the upstream end of the intake passage 40 . A surge tank 42 is disposed 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 provided 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 degree 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 disposed 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 is of the Roots type, Lysholm type, vane type, 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 ECU 10, which will be described later, outputs a control signal to the electromagnetic clutch 45, thereby turning the supercharger 44 on or off.

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 disposed 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 part of the supercharger 44 and the downstream part of the intercooler 46 in the intake passage 40 to each other. Bypass passage 47 bypasses supercharger 44 and intercooler 46. An air bypass valve 48 is provided in the bypass passage 47 . Air bypass valve 48 adjusts the flow rate of gas flowing through 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. A portion of the intake gas that has passed through the supercharger 44 and intercooler 46 returns to the upstream side of the supercharger 44 through a bypass passage 47 . When the ECU 10 adjusts the opening degree of the air bypass valve 48, the pressure of intake gas introduced into the combustion chamber 17 changes. Note that "supercharging" refers to a state in which the pressure in the surge tank 42 dynamically exceeds atmospheric pressure, and "non-supercharging" refers to a state in which the pressure in the surge tank 42 dynamically exceeds atmospheric pressure. It may also be defined as the state in which

(スワールコントロール弁56)
図3に示すように、エンジン1は、燃焼室17内にスワール流を発生させるスワールコントロール弁56を有している。吸気通路40は、第1吸気ポート181につながるプライマリ通路401と、第2吸気ポート182につながるセカンダリ通路402とを有している。スワールコントロール弁56は、セカンダリ通路402に配設されている。
(Swirl control valve 56)
As shown in FIG. 3, the engine 1 includes a swirl control valve 56 that generates a swirl flow within the combustion chamber 17. The intake passage 40 has a primary passage 401 connected to the first intake port 181 and a secondary passage 402 connected to the second intake port 182. Swirl control valve 56 is disposed in secondary passage 402.

スワールコントロール弁56は、セカンダリ通路402の断面を絞ることができる開度調節弁である。スワールコントロール弁56の開度が小さいと、第1吸気ポート181から燃焼室17に流入する吸気の流量が多くかつ、第2吸気ポート182から燃焼室17に流入する吸気の流量が少ないから、燃焼室17内のスワール流が強くなる。スワールコントロール弁56の開度が大きいと、第1吸気ポート181及び第2吸気ポート182のそれぞれから燃焼室17に流入する吸気の流量が、略均等になるから、燃焼室17内のスワール流が弱くなる。スワールコントロール弁56を全開にすると、スワール流は発生しない。尚、スワール流は、白抜きの矢印で示すように、図3における反時計回り方向に周回する。 The swirl control valve 56 is an opening adjustment valve that can narrow the cross section of the secondary passage 402. When the opening degree of the swirl control valve 56 is small, the flow rate of intake air flowing into the combustion chamber 17 from the first intake port 181 is large and the flow rate of intake air flowing into the combustion chamber 17 from the second intake port 182 is small, so that combustion The swirl flow inside chamber 17 becomes stronger. When the degree of opening of the swirl control valve 56 is large, the flow rate of intake air flowing into the combustion chamber 17 from each of the first intake port 181 and the second intake port 182 becomes approximately equal, so that the swirl flow inside the combustion chamber 17 is increased. become weak. When the swirl control valve 56 is fully opened, no swirl flow occurs. Note that the swirl flow circulates in the counterclockwise direction in FIG. 3, as shown by the white arrow.

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が発生する。斜めスワール流は、シリンダ11の中心軸X1に対して傾いたスワール流である。斜めスワール流の傾斜角度は、中心軸X1に直交する面に対して45°程度が一般的である。斜めスワール流の傾斜角度は、30°~60°の範囲で設定してもよい。 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 is generated in the combustion chamber 17. The oblique swirl flow is a swirl flow that is inclined with respect to the central axis X1 of the cylinder 11. The inclination angle of the oblique swirl flow is generally about 45° with respect to a plane perpendicular to the central axis X1. The inclination angle of the oblique swirl flow may be set in the range of 30° to 60°.

(排気通路50)
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 50)
An exhaust passage 50 is connected to the other side 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. Although detailed illustration is omitted, the upstream portion of the exhaust passage 50 branches for each cylinder 11.

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 disposed in the exhaust passage 50. Although not shown, these catalytic converters are arranged in the engine room. The upstream catalytic converter includes a three-way catalyst 511 and a GPF (Gasoline Particulate Filter) 512. The downstream catalytic converter has a three-way catalyst 513. Note that the exhaust gas purification system is not limited to the configuration shown in the diagram. For example, GPF may be omitted. Further, the catalytic converter is not limited to one having a three-way catalyst. Furthermore, the arrangement order of the three-way catalyst and GPF 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 a portion of exhaust gas to the intake passage 40. The upstream end of the EGR passage 52 is connected between 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 disposed in the EGR passage 52. EGR cooler 53 cools exhaust gas. An EGR valve 54 is also provided 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 recirculation of external EGR gas, that is, low temperature exhaust gas. EGR cooler 53 and EGR valve 54 constitute an external EGR system.

(オクタン価検出手段)
エンジン1は、オクタン価検出手段を備える。オクタン価検出手段は、燃料のオクタン価を検出し、その検出値をECU10に出力する。オクタン価検出手段は、燃料のオクタン価が検出できればよく、その構成は仕様に応じて選択できる。
(Octane number detection means)
The engine 1 includes octane number detection means. The octane number detection means detects the octane number of the fuel and outputs the detected value to the ECU 10. The octane number detection means only needs to be able to detect the octane number of the fuel, and its configuration can be selected depending on 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、オクタン価検出手段を構成してもよい。この場合、燃料のオクタン価を静的な状態(燃焼前の燃料の状態)で、直接的に検出できる。 For example, a predetermined sensor capable of detecting the octane number of fuel may be installed in the fuel supply system 61 to constitute the octane number detection means. In this case, the octane number of the fuel can be directly detected in a static state (the state of the fuel before combustion).

また、上述した特許文献2のように、ノックセンサ等を用いて、オクタン価検出手段を構成してもよい。この場合、燃料のオクタン価を動的な状態(燃料が燃焼されている状態)で、間接的に検出できる。前者よりも後者の方が、燃料のオクタン価を、適時かつ燃焼毎に判定できるので、制御の応答性に優れる。 Further, as in Patent Document 2 mentioned above, the octane number detection means may be configured using a knock sensor or the like. In this case, the octane number of the fuel can be detected indirectly in a dynamic state (in a state where the fuel is being combusted). The latter has better control responsiveness than the former because the octane number of the fuel can be determined at the appropriate time and for each combustion.

エンジン1の場合、SPCCI燃焼を行うため、後述するように、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検出するのが好ましい。 In the case of the engine 1, since SPCCI combustion is performed, a cylinder pressure sensor SW5 that can measure the internal pressure of each combustion chamber 17 with high accuracy is installed, as will be described later. Therefore, in the engine 1, it is preferable to use this to detect the octane number.

すなわち、オクタン価は、燃焼熱の違いから判定することが可能である。オクタン価が高い燃料ほど着火し難いので、オクタン価の差に応じて燃焼熱に差が生じる。そのため、例えば、SI燃焼が開始してCI燃焼が開始するまでの間の所定の期間で発生する熱量を比較することで、燃焼に用いられた燃料のオクタン価が推定できる。 That is, the octane number can be determined from the difference in combustion heat. Since fuel with a higher octane number is more difficult to ignite, a difference in combustion heat occurs depending on the difference in octane number. Therefore, for example, by comparing the amount of heat generated during a predetermined period from the start of SI combustion to the start of CI combustion, the octane number of the fuel used for combustion can be estimated.

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、動的な状態の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。そこで、このエンジン1では、筒内圧センサSW5がオクタン価検出手段を構成するものとする。 The in-cylinder pressure sensor SW5 can detect such amount of heat with high accuracy, so the octane number in a dynamic state can be determined with high accuracy. Moreover, since existing equipment is used, there is no need to install new expensive sensors. Therefore, in this engine 1, the cylinder pressure sensor SW5 constitutes an octane number detection means.

<エンジンの制御装置>
エンジン1の制御装置は、ECU(Engine Control Unit)10を備える。ECU10は、制御部の一例である。
<Engine control device>
The control device for the engine 1 includes an ECU (Engine Control Unit) 10. The ECU 10 is an example of a control unit.

図4に示すように、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(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)である。I/F回路103は、電気信号の入出力を行う。 As shown in FIG. 4, the ECU 10 includes a microcomputer 101, a memory 102, and an I/F circuit 103. Microcomputer 101 executes a program. Memory 102 stores programs and data. The memory 102 is, for example, a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory). The I/F circuit 103 inputs and outputs electrical signals.

ECU10には、図1及び図4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 to SW11 are connected to the ECU 10, as shown in FIGS. 1 and 4. These sensors SW1 to SW11 output signals to the ECU 10.

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。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。 The air flow sensor SW1 is disposed 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 disposed downstream of the air cleaner 41 in the intake passage 40 and measures the temperature of fresh air flowing through the intake passage 40. The second intake air temperature sensor SW3 is attached to the surge tank 42 and measures the temperature of intake gas introduced into the combustion chamber 17.

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。水温センサSW6は、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。 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 cylinder pressure sensor SW5 is attached to the cylinder head 13 for each cylinder 11 and measures the pressure inside each combustion chamber 17. The water temperature sensor SW6 is attached to the engine 1 and measures the temperature of the cooling water. Crank angle sensor SW7 is attached to engine 1 and measures the rotation angle of 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。燃圧センサSW11は、燃料供給システム61のコモンレール64に取り付けられていて、インジェクタ6に供給する燃料の圧力を計測する。 The accelerator opening sensor SW8 is attached to the accelerator pedal mechanism and measures the accelerator opening corresponding to the operation amount 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 fuel pressure sensor SW11 is attached to the common rail 64 of the fuel supply system 61 and measures the pressure of fuel supplied to the injector 6.

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。 ECU 10 determines the operating state of engine 1 based on signals from these sensors SW1-SW11. The ECU 10 also calculates the control amount of each device according to predetermined control logic. 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、及び、スワールコントロール弁56に出力する。 The ECU 10 sends electrical signals related to control amounts to the injector 6, the spark plug 25, the intake electric S-VT 23, the exhaust electric S-VT 24, the fuel supply system 61, the throttle valve 43, the EGR valve 54, and the electromagnetic clutch of the supercharger 44. 45, air bypass valve 48, and swirl control valve 56.

<SPCCI燃焼のコンセプト>
エンジン1は、燃費の向上及び排出エミッション性能の向上を主目的として、所定の運転状態にある場合に、圧縮自己着火による燃焼を行う。圧縮開始前の燃焼室17の中の温度がばらつくと、自己着火のタイミングが大きく変化する。そこで、エンジン1は、SI燃焼とCI燃焼とを組み合わせたSPCCI燃焼を行う。
<SPCCI combustion concept>
The engine 1 performs combustion by compression self-ignition when in a predetermined operating state, with the main purpose of improving fuel efficiency and improving exhaust emission performance. If the temperature in the combustion chamber 17 before the start of compression varies, the timing of self-ignition will change significantly. Therefore, the engine 1 performs SPCCI combustion, which is a combination of SI combustion and CI combustion.

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 has the following combustion form. That is, the spark plug 25 forcibly ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber 17, so that 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, which causes the unburnt mixture to become CI combustion occurs 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。ECU10が点火タイミングを調節することによって、SI燃焼の燃焼量が調節される。ECU10が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 combustion amount of SI combustion, variations in temperature within the combustion chamber 17 before the start of compression can be absorbed. The combustion amount of SI combustion is adjusted by the ECU 10 adjusting the ignition timing. When the ECU 10 adjusts the ignition timing, the air-fuel mixture self-ignites at the target timing. In SPCCI combustion, the combustion amount of SI combustion controls the start timing of CI combustion.

<エンジン1の運転領域>
図5は、エンジン1の制御マップ501、502、503を例示している。制御マップ501、502、503は、ECU10のメモリ102に記憶されている。ECU10は、制御マップ501、502、503に基づいて、エンジン1を運転する。
<Operating range of engine 1>
FIG. 5 illustrates control maps 501, 502, and 503 for the engine 1. Control maps 501, 502, and 503 are stored in the memory 102 of the ECU 10. ECU 10 operates engine 1 based on control maps 501, 502, and 503.

制御マップは、第1制御マップ501、第2制御マップ502、及び、第3制御マップ503の三種類の制御マップを含んでいる。ECU10は、燃焼室17の壁温(又はエンジン水温)及び吸気の温度それぞれの高低に応じて、第1制御マップ501、第2制御マップ502、及び、第3制御マップ503の中から選択した制御マップを、エンジン1の制御に用いる。 The control map includes three types of control maps: a first control map 501, a second control map 502, and a third control map 503. The ECU 10 performs control selected from among a first control map 501, a second control map 502, and a third control map 503 depending on the wall temperature (or engine water temperature) of the combustion chamber 17 and the intake air temperature. The map is used to control the engine 1.

(第1制御マップ501)
ECU10は、燃焼室17の壁温が第1壁温(例えば80℃)以上でかつ、吸気の温度が第1吸気温(例えば50℃)以上の場合、第1制御マップ501を選択する。第1制御マップ501は、エンジン1の温間時のマップである。
(First control map 501)
The ECU 10 selects the first control map 501 when the wall temperature of the combustion chamber 17 is equal to or higher than the first wall temperature (eg, 80° C.) and the temperature of the intake air is equal to or higher than the first intake air temperature (eg, 50° C.). The first control map 501 is a map when the engine 1 is warm.

燃焼室17の壁温が第1壁温未満、第2壁温(例えば30℃)以上でかつ、吸気温が第1吸気温未満、第2吸気温(例えば25℃)以上の場合、ECU10は、第2制御マップ502を選択する。第2制御マップ502は、エンジン1の半暖機時のマップである。燃焼室17の壁温が第2壁温未満、又は、吸気温が第2吸気温未満の場合、ECU10は、第3制御マップ503を選択する。第3制御マップ503は、エンジン1の冷間時のマップである。 When the wall temperature of the combustion chamber 17 is less than the first wall temperature and more than the second wall temperature (for example, 30°C), and the intake air temperature is less than the first intake temperature and more than the second intake temperature (for example, 25°C), the ECU 10 , selects the second control map 502. The second control map 502 is a map when the engine 1 is partially warmed up. When the wall temperature of the combustion chamber 17 is less than the second wall temperature or when the intake air temperature is less than the second intake air temperature, the ECU 10 selects the third control map 503. The third control map 503 is a map when the engine 1 is cold.

尚、ECU10は、燃焼室17の壁温に代えて、例えば水温センサSW6が計測するエンジン1の冷却水の温度に基づいて制御マップ501、502、503を選択してもよい。また、ECU10は、各種の計測信号に基づいて、燃焼室17の壁温を推定できる。吸気温は、第2吸気温度センサSW3によって計測される。また、ECU10は、吸気温を、各種の計測信号に基づいて推定してもよい。 Note that the ECU 10 may select the control maps 501, 502, and 503 based on the temperature of the cooling water of the engine 1 measured by the water temperature sensor SW6, for example, instead of the wall temperature of the combustion chamber 17. Furthermore, the ECU 10 can estimate the wall temperature of the combustion chamber 17 based on various measurement signals. The intake air temperature is measured by a second intake air temperature sensor SW3. Further, the ECU 10 may estimate the intake air temperature based on various measurement signals.

各マップ501、502、503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。第1制御マップ501は、領域A1、領域A2、領域A3、領域A4、及び、領域A5の五つの領域に分かれる。領域A1は、Naよりも回転数が低い領域である。エンジン1のアイドル運転は、領域A1に含まれる。領域A2は、Nbよりも回転数が高い領域である。領域A3は、回転数がNaからNbまでの領域のうち、負荷がLaよりも低い領域である。領域A4は、回転数がNaからNbまでの領域のうち、負荷がLa以上の領域である。 Each map 501, 502, 503 is defined by the load of the engine 1 and the rotation speed of the engine 1. The first control map 501 is divided into five areas: area A1, area A2, area A3, area A4, and area A5. Area A1 is an area where the rotational speed is lower than Na. Idle operation of the engine 1 is included in area A1. Region A2 is a region where the rotation speed is higher than Nb. Region A3 is a region where the load is lower than La among the regions where the rotational speed is from Na to Nb. Region A4 is a region where the load is equal to or higher than La among the regions where the rotational speed is from Na to Nb.

尚、Laは、エンジン1の最高負荷の1/2負荷としてもよい。領域A5は、領域A3内において、低負荷側の特定の領域である。領域A5は、エンジン1の全運転領域において、低回転低負荷の特定領域に相当する。尚、ここでいう「低回転」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」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。 Note that La may be a half load of the maximum load of the engine 1. Area A5 is a specific area on the low load side within area A3. Region A5 corresponds to a specific region of low rotation and low load in all operating regions of the engine 1. Note that "low rotation" here corresponds to the low rotation side when the entire operating range of the engine 1 is divided into two, a low rotation side and a high rotation side. "Low load" corresponds to the low load side when the entire operating range of the engine 1 is divided into two, a low load side and a high load side.

エンジン1の負荷及び回転数によって定まる運転状態が、領域A1内にある場合、ECU10は、SI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。混合気の空燃比は、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。エンジン1の運転状態が、領域A2内にある場合も、ECU10は、SI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。 When the operating state determined by the load and rotational speed of the engine 1 is within the range A1, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio or approximately the stoichiometric air-fuel ratio. The air-fuel ratio of the air-fuel mixture only needs to be included in the purification window of the three-way catalysts 511 and 513. Note that the air-fuel ratio is an average air-fuel ratio in the entire combustion chamber 17. Even when the operating state of the engine 1 is within the region A2, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio or approximately the stoichiometric air-fuel ratio.

エンジン1の運転状態が、領域A3内にある場合、ECU10は、SPCCI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。また、エンジン1の運転状態が領域A3内にある場合、過給機44はオフである。エンジン1の運転状態が、領域A4内にある場合、ECU10は、SPCCI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。また、エンジン1の運転状態が領域A4内にある場合、過給機44はオンである。 When the operating state of the engine 1 is within the region A3, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SPCCI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio or approximately the stoichiometric air-fuel ratio. Further, when the operating state of the engine 1 is within the region A3, the supercharger 44 is off. When the operating state of the engine 1 is within the region A4, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SPCCI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio or approximately the stoichiometric air-fuel ratio. Further, when the operating state of the engine 1 is within the region A4, the supercharger 44 is on.

エンジン1の運転状態が、領域A5内にある場合、ECU10は、SPCCI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比よりもリーンである。燃焼室17の全体における平均の空燃比は、具体的には、30以上40以下である。エンジン1の運転状態が領域A5内にある場合、過給機44はオフである。 When the operating state of the engine 1 is within the range A5, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SPCCI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio. Specifically, the average air-fuel ratio in the entire combustion chamber 17 is 30 or more and 40 or less. When the operating state of the engine 1 is within the range A5, the supercharger 44 is off.

また、エンジン1の運転状態が領域A5内にある場合、ECU10はまた、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。内部EGRガスが燃焼室17の中に導入される。これにより、燃焼室17の中の温度が高くなる。エンジン1の負荷が低い領域A5において、燃焼室17の中の温度が高いことによりSPCCI燃焼のCI燃焼が安定化する。 Further, when the operating state of the engine 1 is within the region A5, the ECU 10 also provides an overlap period in which the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are both opened. Internal EGR gas is introduced into the combustion chamber 17. This increases the temperature inside the combustion chamber 17. In region A5 where the load on the engine 1 is low, the temperature in the combustion chamber 17 is high, so that CI combustion of SPCCI combustion is stabilized.

エンジン1の運転状態が、領域A1内にある場合、ECU10は、スワールコントロール弁56を、ほぼ全閉した状態(実質的に閉じた状態、略全閉)に制御する。0%が全閉を示し、100%が全開を示すスワールコントロール弁56の「開度」で言えば、略全閉は、例えば、0%より大きく20%より小さい程度である。エンジン1の運転状態が、領域A2内にある場合、ECU10は、スワールコントロール弁56を、ほぼ全開した状態(実質的に全開した状態、略全開)に制御する。略全開を「開度」で言えば、例えば、100%より小さく80%より大きい程度である。 When the operating state of the engine 1 is within the region A1, the ECU 10 controls the swirl control valve 56 to a substantially fully closed state (substantially closed state, substantially fully closed state). In terms of the "opening degree" of the swirl control valve 56, where 0% indicates fully closed and 100% indicates fully open, substantially fully closed is, for example, greater than 0% and less than 20%. When the operating state of the engine 1 is within the range A2, the ECU 10 controls the swirl control valve 56 to a substantially fully open state (substantially fully open state, substantially fully open state). In terms of "opening degree", approximately fully open is, for example, smaller than 100% and larger than 80%.

そして、エンジン1の運転状態が、領域A3、領域A4、及びA5内にある場合、ECU10は、スワールコントロール弁56を、エンジン1の運転状態に応じて、略全閉から略全開の範囲で開度を調整する。それにより、燃焼室17の中に形成される斜めスワール流の強さが大小に変化する。それに伴って、燃焼室17の中に形成される混合気の分布が変化する。ECU10は、その変化を制御することで、SPCCI燃焼を安定化させる。 When the operating state of the engine 1 is within the range A3, A4, or A5, the ECU 10 opens the swirl control valve 56 in a range from substantially fully closed to substantially fully open, depending on the operating state of the engine 1. Adjust the degree. As a result, the strength of the oblique swirl flow formed in the combustion chamber 17 changes in size. Accordingly, the distribution of the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 17 changes. The ECU 10 stabilizes SPCCI combustion by controlling the change.

(第2制御マップ502)
第2制御マップ502は、領域B1、領域B2、領域B3、及び、領域B4の四つの領域に分かれる。領域B1は、Naよりも回転数が低い領域であり、第1制御マップ501の領域A1に対応する。領域B2は、Nbよりも回転数が高い領域であり、第1制御マップ501の領域A2に対応する。領域A3は、回転数がNaからNbまでの領域のうち、負荷がLaよりも低い領域であり、第1制御マップ501の領域A3に対応する。領域B4は、回転数がNaからNbまでの領域のうち、負荷がLa以上の領域であり、第1制御マップ501の領域A4に対応する。第2制御マップ502は、第1制御マップ501の領域A5に対応する領域を有していない。温度が低いとリーンな混合気のSPCCI燃焼が不安定になるためである。
(Second control map 502)
The second control map 502 is divided into four areas: area B1, area B2, area B3, and area B4. Region B1 is a region where the rotation speed is lower than Na, and corresponds to region A1 of the first control map 501. Region B2 is a region where the rotation speed is higher than Nb, and corresponds to region A2 of the first control map 501. Region A3 is a region where the load is lower than La among the regions where the rotational speed is from Na to Nb, and corresponds to region A3 of the first control map 501. Region B4 is a region where the load is greater than or equal to La among the regions where the rotational speed is from Na to Nb, and corresponds to region A4 of the first control map 501. The second control map 502 does not have an area corresponding to area A5 of the first control map 501. This is because if the temperature is low, SPCCI combustion of a lean mixture becomes unstable.

エンジン1の運転状態が、領域B1内にある場合、ECU10は、SI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。エンジン1の運転状態が、領域B2内にある場合も、ECU10は、SI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。エンジン1の運転状態が、領域B3内にある場合、ECU10は、SPCCI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。また、エンジン1の運転状態が領域B3内にある場合、過給機44はオフである。エンジン1の運転状態が、領域B4内にある場合、ECU10は、SPCCI燃焼を行うようにエンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。また、エンジン1の運転状態が領域B4内にある場合、過給機44はオンである。 When the operating state of the engine 1 is within the region B1, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio or approximately the stoichiometric air-fuel ratio. Even when the operating state of the engine 1 is within the region B2, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio or approximately the stoichiometric air-fuel ratio. When the operating state of the engine 1 is within region B3, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SPCCI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio or approximately the stoichiometric air-fuel ratio. Further, when the operating state of the engine 1 is within the region B3, the supercharger 44 is off. When the operating state of the engine 1 is within region B4, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SPCCI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio or approximately the stoichiometric air-fuel ratio. Further, when the operating state of the engine 1 is within the region B4, the supercharger 44 is on.

(第3制御マップ503)
第3制御マップ503は、領域C1のみを有している。領域C1は、エンジン1の全運転領域に広がる。エンジン1の運転状態が、領域C1内にある場合、ECU10は、SI燃焼を行うように、エンジン1を制御する。尚、混合気の空燃比は、理論空燃比又はほぼ理論空燃比である。
(Third control map 503)
The third control map 503 has only the area C1. Region C1 extends over the entire operating region of engine 1. When the operating state of the engine 1 is within the range C1, the ECU 10 controls the engine 1 to perform SI combustion. Note that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is the stoichiometric air-fuel ratio or approximately the stoichiometric air-fuel ratio.

<オクタン価が異なる燃料への対応>
ECU10は、燃焼室17に導入される燃料のオクタン価に応じて、エンジン1の制御内容を変更する。
<Support for fuels with different octane numbers>
The ECU 10 changes the control content of the engine 1 according to the octane number of the fuel introduced into the combustion chamber 17.

具体的には、図6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オクタン価未満であるときの燃焼制御マップ(低オクタン価マップ601)と、燃料のオクタン価が所定オクタン価以上であるときの燃焼制御マップ(高オクタン価マップ602)とを有している。 Specifically, as shown in FIG. 6, the control device of the engine 1 uses a combustion control map (low octane number map 601) when the octane number of the fuel is less than a predetermined octane number, and a combustion control map (low octane number map 601) when the octane number of the fuel is equal to or higher than the predetermined octane number. It has a combustion control map (high octane number map 602).

所定オクタン価は、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。ここでは、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であり、例えば「96」に設定されている。 The predetermined octane number is an octane number (ron) at which fuels with different octane numbers that can be supplied to the engine 1 can be distinguished. Here, the value is such that regular gasoline and high-octane gasoline can be distinguished, and is 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。 Regular gasoline and high-octane gasoline do not have the same conditions for combustion. That is, even under the same combustion conditions, both regular gasoline and high-octane gasoline may be able to be burned appropriately. On the other hand, high-octane gasoline may not be combusted properly under combustion conditions suitable for regular gasoline, and regular gasoline may not be appropriately combusted 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、レギュラーガソリン及びハイオクガソリンのいずれを用いた場合でも、適切にSPCCI燃焼が行えるように、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, this engine 1 performs SPCCI combustion as described above. Since SPCCI combustion requires sophisticated combustion control, combustion tends to become unstable if fuels with different octane numbers are used. Therefore, in this engine 1, the map is switched to either the low octane number map 601 or the high octane number map 602 so that SPCCI combustion can be performed appropriately regardless of whether regular gasoline or high octane gasoline is used.

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 fuel with a low octane number (here, mainly regular gasoline). 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内に格納されている。 Each of the low octane number map 601 and the high octane number map 602 has information on main control conditions related to combustion, corresponding to high and low rotational speeds in all operating ranges of the engine 1 and high and low loads in all operating ranges of the engine 1. Value is set. Both low octane map 601 and high octane map 602 are stored in 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 number map 601 includes a first injection timing map 601a used for setting the fuel injection timing, a first SCV (Swirl Control Valve) map 601b used for setting the opening degree of the swirl control valve 56, and an intake map 601b. It includes a first intake S-VT map 601c used for volume control, a first external EGR map 601d used for controlling the external EGR system, and a first internal EGR map 601e used for controlling 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, the high octane map 602 includes 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。 For example, the ECU 10 switches the low octane number map 601 to the high octane number map 602 when the octane number of the fuel changes from less than a predetermined octane number to a predetermined octane number or more. Since multiple conditions that require switching are switched at once, control can be simplified and efficient.

<オクタン価の異なる燃料で安定したSPCCI燃焼を実現するための工夫>
上述したように、エンジン1では、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て、レギュラーガソリン及びハイオクガソリンのいずれを用いた場合でも、適切に燃焼が行えるようにしている。
<Efforts to achieve stable SPCCI combustion with fuels with different octane numbers>
As described above, the engine 1 switches to either the low octane number map 601 or the high octane number map 602 to ensure proper combustion regardless of whether regular gasoline or high octane gasoline is used.

しかし、レギュラーガソリンを用いて燃焼を行うと、特に発熱量が高くなる高負荷の運転領域では、ノッキング、プリイグニッション等の異常燃焼が発生し易い。更に、燃焼期間が相対的に長くなる低回転の運転領域では、低温酸化反応が促進されるので、プリイグニッションが発生し易くなる。 However, when combustion is performed using regular gasoline, abnormal combustion such as knocking and pre-ignition is likely to occur, especially in high-load operating ranges where the amount of heat generated is high. Furthermore, in a low-speed operating range where the combustion period is relatively long, low-temperature oxidation reactions are promoted, making pre-ignition more likely to occur.

レギュラーガソリンを用いた場合には、これらを回避する必要があるため、ハイオクガソリンと同様に安定した燃焼を実現することが困難になる。しかも、このエンジン1では、高度な制御を要するSPCCI燃焼を行う。 When regular gasoline is used, it is necessary to avoid these problems, making it difficult to achieve stable combustion as with high-octane gasoline. Furthermore, this engine 1 performs SPCCI combustion which requires sophisticated control.

すなわち、このエンジン1は、第1制御マップ501の領域A3、領域A4、及び領域A5の各領域、並びに、第2制御マップ502の領域B3及び領域B4の各領域で、SPCCI燃焼を行う。ECUは、安定したSPCCI燃焼を実現するため、これら領域のうち、少なくとも所定の高負荷かつ低回転の領域(高負荷低回転領域)では分割噴射を行う。 That is, this engine 1 performs SPCCI combustion in each of the regions A3, A4, and A5 of the first control map 501, and in each of the regions B3 and B4 of the second control map 502. In order to realize stable SPCCI combustion, the ECU performs split injection in at least a predetermined high load and low rotation area (high load low rotation area) among these areas.

尚、ここでいう高負荷低回転領域は、所定負荷L1以上の高負荷かつ所定回転数N1以下の領域(例えば、図5に示すポイントP1が位置する領域)である。所定負荷L1は、エンジン1の最高負荷の1/3の負荷としてもよいし、Laと同じ1/2の負荷としてもよい。所定回転数N1は、エンジン1の最高回転数の1/3の回転数としてもよいし、1/2の回転数としてもよい。 Note that the high-load, low-rotation region referred to here is a region where the load is higher than the predetermined load L1 and the number of revolutions is lower than the predetermined rotation speed N1 (for example, the region where point P1 shown in FIG. 5 is located). The predetermined load L1 may be 1/3 of the maximum load of the engine 1, or may be 1/2 of the maximum load of the engine 1. The predetermined rotation speed N1 may be 1/3 of the maximum rotation speed of the engine 1, or may be 1/2 of the maximum rotation speed of the engine 1.

この高負荷低回転領域では、ECU10は、1つの燃焼サイクルで要求されるガソリンの総量を、吸気行程及び圧縮行程の期間内で、複数回に分けて噴射する。より具体的には、前段噴射と後端噴射の2回の燃料噴射を行う。尚、このような分割噴射は高負荷低回転領域以外で行ってもよい。 In this high-load, low-speed region, the ECU 10 injects the total amount of gasoline required for one combustion cycle in multiple injections within the intake stroke and compression stroke. More specifically, two fuel injections are performed: front-stage injection and rear-end injection. Note that such split injection may be performed in areas other than the high load and low rotation range.

オクタン価の高い燃料、例えばハイオクガソリンを用いる場合、ECU10は、吸気行程で前段噴射を行い、圧縮行程で後段噴射を行う。図7に、ポイントP1において、ハイオクガソリンでSPCCI燃焼を行う時における、これら燃料噴射の時期701,702、点火時期703、及び燃焼波形704を例示する。 When using fuel with a high octane number, for example, high-octane gasoline, the ECU 10 performs front-stage injection during the intake stroke and performs rear-stage injection during the compression stroke. FIG. 7 illustrates fuel injection timings 701 and 702, ignition timing 703, and combustion waveform 704 when performing SPCCI combustion with high-octane gasoline at point P1.

前段噴射701は、吸気行程内の略中間の期間に行われる。その噴射開始時期、噴射終了時期ともに吸気行程内に位置している。後段噴射702は、圧縮行程内の後半の期間に行われる。その噴射開始時期、噴射終了時期ともに圧縮行程内に位置している。噴射する燃料量の比率は、前段噴射701の方が後段噴射702よりも多い。その比率は、例えば略9:1である。 The pre-injection 701 is performed approximately in the middle of the intake stroke. Both the injection start time and the injection end time are located within the intake stroke. Post-injection 702 is performed in the latter half of the compression stroke. Both the injection start time and the injection end time are located within the compression stroke. The ratio of the amount of fuel to be injected is larger in the first stage injection 701 than in the second stage injection 702. The ratio is, for example, approximately 9:1.

このとき、ECU10は、噴射された燃料が斜めスワール流によって拡散したり集合したりすることを利用して、点火時期703に、燃焼室17の中に、所定状態の混合気が分布するように、前段噴射701の噴射時期及び/又は噴射量を制御する。ECU10はまた、点火時期703に、点火プラグ25の周囲に火種となるリッチな混合気が形成されるように、後段噴射702の噴射時期及び/又は噴射量を制御する。後段噴射702の噴射量は、火種を目的とするため少量に設定されている。燃料のほとんどが前段噴射701で噴射される。 At this time, the ECU 10 uses the fact that the injected fuel diffuses and gathers due to the diagonal swirl flow to distribute the air-fuel mixture in a predetermined state in the combustion chamber 17 at the ignition timing 703. , controls the injection timing and/or injection amount of the pre-injection 701. The ECU 10 also controls the injection timing and/or injection amount of the post-injection 702 so that a rich air-fuel mixture that becomes a spark is formed around the spark plug 25 at the ignition timing 703 . The injection amount of the post-injection 702 is set to a small amount because the purpose is to generate sparks. Most of the fuel is injected in the pre-injection 701.

すなわち、ECU10は、燃焼室17の周辺部分に比較的リーンで均質な混合気が分布し、燃焼室17の中央部分に比較的リッチな混合気が分布する、いわゆる成層化した混合気が形成されるように、吸気行程での前段噴射701と圧縮行程での後段噴射702とを行う。 That is, the ECU 10 forms a so-called stratified air-fuel mixture, in which a relatively lean and homogeneous air-fuel mixture is distributed in the peripheral portion of the combustion chamber 17 and a relatively rich air-fuel mixture is distributed in the central portion of the combustion chamber 17. Pre-injection 701 in the intake stroke and post-injection 702 in the compression stroke are performed so as to

点火時期703は、概ね圧縮上死点TDCの近傍である。点火時期703は、エンジン1の運転状態に応じて、燃焼ごとに調整される。ノッキング等の異常燃焼が発生し易くなれば、点火時期703は遅角(リタード)される。それにより、SI燃焼にCI燃焼が連続して発生するSPCCI燃焼が、最適なタイミングで行われる。 Ignition timing 703 is approximately near compression top dead center TDC. Ignition timing 703 is adjusted for each combustion depending on the operating state of engine 1. If abnormal combustion such as knocking is likely to occur, the ignition timing 703 is retarded. As a result, SPCCI combustion, in which SI combustion and CI combustion occur consecutively, is performed at optimal timing.

ところが、ハイオクガソリンに代えて、オクタン価の低い燃料、例えばレギュラーガソリンを用いる場合には、ハイオクガソリンと同じ条件で燃料噴射を行うと、SPCCI燃焼が適切に行えない。 However, when a fuel with a low octane number, such as regular gasoline, is used instead of high-octane gasoline, SPCCI combustion cannot be performed appropriately if fuel injection is performed under the same conditions as for high-octane gasoline.

すなわち、吸気行程での前段噴射701から点火時期703までには、比較的十分な時間がある。特に、高負荷低回転領域では尚更である。そのため、前段噴射701で噴射された燃料は、燃焼室17の中で十分にミキシングされて均質化が促進されるので、自己着火し易くなる。その結果、点火時期703を限界までリタードしても、混合気が早期に自己着火してしまい、最適なタイミングでSPCCI燃焼が行えない。 That is, there is a relatively sufficient time from the pre-injection 701 to the ignition timing 703 in the intake stroke. This is especially true in high-load, low-speed ranges. Therefore, the fuel injected in the pre-injection 701 is sufficiently mixed in the combustion chamber 17 and homogenization is promoted, making it easier to self-ignite. As a result, even if the ignition timing 703 is retarded to its limit, the air-fuel mixture self-ignites early, and SPCCI combustion cannot be performed at the optimal timing.

そこで、ECU10は、そのような状況の下でレギュラーガソリンを用いる場合には、ハイオクガソリンを用いる場合から、燃料の噴射時期を変更する。具体的には、図8に示すように、吸気行程で行われる燃料噴射の噴射時期を、圧縮行程に遅角させる。 Therefore, when using regular gasoline under such a situation, the ECU 10 changes the fuel injection timing from when using high-octane gasoline. Specifically, as shown in FIG. 8, the injection timing of fuel injection performed in the intake stroke is retarded with respect to the compression stroke.

より具体的には、前段噴射701(吸気行程噴射)の噴射時期を遅角させ、圧縮行程内で燃料が噴射されるように、ECU10がインジェクタ6を制御する。それにより、レギュラーガソリンを用いた場合には、前段噴射801及び後段噴射802の双方が圧縮行程で噴射され、圧縮行程噴射のみとなる。 More specifically, the ECU 10 controls the injector 6 so that the injection timing of the pre-injection 701 (intake stroke injection) is retarded and fuel is injected within the compression stroke. Therefore, when regular gasoline is used, both the front injection 801 and the rear injection 802 are injected in the compression stroke, resulting in only compression stroke injection.

前段噴射801は、圧縮行程内の前半から中間にわたる期間に行われる。その噴射開始時期、噴射終了時期ともに圧縮行程内に位置している。後段噴射802は、圧縮行程内の後半の期間に行われる。その噴射開始時期、噴射終了時期ともに圧縮行程内に位置している。 Pre-stage injection 801 is performed during a period from the first half to the middle of the compression stroke. Both the injection start time and the injection end time are located within the compression stroke. Post-injection 802 is performed in the latter half of the compression stroke. Both the injection start time and the injection end time are located within the compression stroke.

その結果、燃料噴射から点火時期703までの時間が短縮されるので、燃料がミキシングされ難くなる。すなわち、噴射されて燃焼室17の周辺部分に至った燃料は、移動する時間がほとんど無いので、燃焼室17の周辺部分に偏在する。それにより、ハイオクガソリンの場合と異なり、燃焼室17の周辺部分に、燃焼室17の中央部分よりもリッチな混合気が分布する、いわゆる逆成層化した混合気が形成される。 As a result, the time from fuel injection to ignition timing 703 is shortened, making it difficult for fuel to mix. That is, the fuel that is injected and reaches the periphery of the combustion chamber 17 has almost no time to move, so it is unevenly distributed in the periphery of the combustion chamber 17. As a result, unlike in the case of high-octane gasoline, a so-called reverse stratified air-fuel mixture is formed in which the air-fuel mixture is richer in the peripheral portion of the combustion chamber 17 than in the central portion of the combustion chamber 17.

燃焼室17の中に斜めスワール流が形成されていると、その影響によって燃焼室17の周辺部分よりも中央部分の方が高温になり易い。そのため、燃焼室17の周辺部分よりも燃焼室17の中央部分で自己着火し易い傾向がある。 When an oblique swirl flow is formed in the combustion chamber 17, the central portion of the combustion chamber 17 tends to have a higher temperature than the peripheral portion due to its influence. Therefore, self-ignition tends to occur more easily in the central part of the combustion chamber 17 than in the peripheral part of the combustion chamber 17.

それに対し、レギュラーガソリンの場合には、逆成層化した混合気が形成されるので、自己着火を抑制できる。点火までの時間短縮によって低温酸化反応も進み難くなるので、プリイグニッション等、異常燃焼の発生が抑制できる。従って、レギュラーガソリンの場合であっても、適切なSPCCI燃焼が実現できる。 On the other hand, in the case of regular gasoline, a reverse stratified mixture is formed, so self-ignition can be suppressed. By shortening the time until ignition, it becomes difficult for the low-temperature oxidation reaction to proceed, so the occurrence of abnormal combustion such as pre-ignition can be suppressed. Therefore, even in the case of regular gasoline, appropriate SPCCI combustion can be achieved.

前段噴射701の噴射時期の遅角と共に、後段噴射702(最後の燃料噴射)の噴射時期も遅角される。それにより、後段噴射802で噴射された燃料が点火されるまでの時間は更に短縮されるので、圧縮行程中での早期の異常燃焼の発生をよりいっそう抑制できる。 In addition to retarding the injection timing of the first-stage injection 701, the injection timing of the second-stage injection 702 (last fuel injection) is also retarded. As a result, the time until the fuel injected in the post-injection 802 is ignited is further shortened, so that the occurrence of early abnormal combustion during the compression stroke can be further suppressed.

これら燃料の噴射時期の変更と共に、ECU10は、前段噴射及び後段噴射の各々の燃料の噴射割合も変更する。噴射する燃料量の比率が、前段噴射の方が後段噴射よりも多い点は同じであるが、ハイオクガソリンの場合の前段噴射701及び後段噴射702に比べて、前段噴射801での噴射量は少なく、後段噴射802での噴射量は多く変更される。その比率は、例えば略6:4である。 Along with these changes in the fuel injection timing, the ECU 10 also changes the fuel injection ratios for each of the pre-stage injection and the post-stage injection. Although the ratio of the amount of fuel to be injected is higher in front injection than in rear injection, the amount of fuel injected in front injection 801 is smaller than in front injection 701 and rear injection 702 in the case of high-octane gasoline. , the injection amount in the post-injection 802 is changed a lot. The ratio is, for example, approximately 6:4.

後段噴射の噴射量を増やすことで、気化潜熱による冷却効果も得られるので、よりいっそう異常燃焼を抑制できる。尚、レギュラーガソリンの場合も、噴射する燃料の総量は、ハイオクガソリンの場合と同じである(前段噴射701及び後段噴射702の総量=前段噴射801及び後段噴射802の総量)。 By increasing the amount of post-injection, a cooling effect due to latent heat of vaporization can also be obtained, so abnormal combustion can be further suppressed. In the case of regular gasoline, the total amount of fuel to be injected is the same as in the case of high-octane gasoline (total amount of front injection 701 and rear injection 702 = total amount of front injection 801 and rear injection 802).

更に、レギュラーガソリンを用いる場合には、ハイオクガソリンを用いる場合から、燃料の噴射圧を増大させるのが好ましい。このエンジン1では、燃料の噴射時期の変更と共に、燃料の噴射圧を増大させる制御も行う。例えば、1.5倍から2.5倍程度、増大するのが好ましい。 Furthermore, when using regular gasoline, it is preferable to increase the fuel injection pressure compared to when using high-octane gasoline. In this engine 1, in addition to changing the fuel injection timing, control is also performed to increase the fuel injection pressure. For example, it is preferable to increase by about 1.5 to 2.5 times.

圧縮行程噴射では、ミキシング時間がほとんど確保できないので、燃料が多いと、燃料の気化が不十分になってスモークが発生し易い。燃料の噴射圧を増大すれば、燃料の気化を促進できるので、スモークの発生を抑制できる。冷却効果も高まる。逆成層化も促進できる。従って、よりいっそう適切なSPCCI燃焼が実現できるようになり、良好な運転が実現できる。 In compression stroke injection, there is hardly any mixing time, so if there is a large amount of fuel, vaporization of the fuel will be insufficient and smoke will likely occur. By increasing the fuel injection pressure, the vaporization of the fuel can be promoted, so the generation of smoke can be suppressed. The cooling effect also increases. Reverse stratification can also be promoted. Therefore, even more appropriate SPCCI combustion can be achieved, and good operation can be achieved.

<オクタン価の異なる燃料での燃焼制御例>
図9に、オクタン価の異なる燃料をエンジン1に給油した時に、ECU10が行う燃焼制御の一例を示す。エンジン1に給油する燃料は、レギュラーガソリンであってもハイオクガソリンであってもよい。レギュラーガソリンにハイオクガソリンを継ぎ足すなどして、これら燃料が混合されていてもよい。
<Example of combustion control using fuels with different octane numbers>
FIG. 9 shows an example of combustion control performed by the ECU 10 when fuels with different octane numbers are supplied to the engine 1. The fuel supplied to the engine 1 may be regular gasoline or high-octane gasoline. These fuels may be mixed, such as by adding high-octane gasoline to regular gasoline.

ECU10は、エンジン1の運転状態を判定して、それに応じた燃焼制御を行うために、各種のセンサSW1-SW11から信号を読み込む(ステップS1)。ECU10はまた、燃料のオクタン価を検出し、その判定を行う(ステップS2)。例えば、このエンジン1には、筒内圧センサSW5が設置されているので、その計測信号に基づいて、現に燃焼されている燃料のオクタン価の値(検出値)が推定できる。混合された状態の燃料のオクタン価も検出できる。 The ECU 10 reads signals from various sensors SW1 to SW11 in order to determine the operating state of the engine 1 and perform combustion control accordingly (step S1). The ECU 10 also detects the octane number of the fuel and makes a determination thereof (step S2). For example, since the engine 1 is equipped with an in-cylinder pressure sensor SW5, the octane value (detected value) of the fuel currently being combusted can be estimated based on its measurement signal. The octane number of the mixed fuel can also be detected.

ECU10のメモリ102には、予め、オクタン価の判定基準となる所定値(所定オクタン価、96ron)が格納されている。ECU10は、その所定値と検出値(検出されたオクタン価の値)とを比較する。そうすることにより、検出値が所定値よりも低いか否かを判定する(ステップS3)。 The memory 102 of the ECU 10 stores in advance a predetermined value (predetermined octane number, 96ron) that serves as a criterion for determining the octane number. The ECU 10 compares the predetermined value with the detected value (the detected octane number value). By doing so, it is determined whether the detected value is lower than a predetermined value (step S3).

その結果、検出値が所定値よりも低いと判定した時(低オクタン価時)には(ステップS3でYes)、低オクタン価マップ601を選択する(ステップS4)。すなわち、燃焼に用いられている燃料のオクタン価が低いので、それに対応した条件により燃焼制御を行ってエンジン1を運転する(ステップS5)。 As a result, when it is determined that the detected value is lower than the predetermined value (low octane) (Yes in step S3), the low octane map 601 is selected (step S4). That is, since the octane number of the fuel used for combustion is low, combustion control is performed under conditions corresponding to the low octane number, and the engine 1 is operated (step S5).

具体的には、燃料の噴射タイミングの設定には、第1噴射タイミングマップ601aが用いられ、スワールコントロール弁56の開度の設定には、第1SCVマップ601bが用いられる。吸気量の制御には、第1吸気S-VTマップ601cが用いられ、外部EGRシステムの制御には、第1外部EGRマップ601dが用いられ、内部EGRシステムの制御には、第1内部EGRマップ601eが用いられる。 Specifically, the first injection timing map 601a is used to set the fuel injection timing, and the first SCV map 601b is used to set the opening degree of the swirl control valve 56. The first intake S-VT map 601c is used to control the intake air amount, the first external EGR map 601d is used to control the external EGR system, and the first internal EGR map 601d is used to control the internal EGR system. 601e is used.

第1噴射タイミングマップ601aには、上述したような、レギュラーガソリンに対応した、前段噴射801及び後段噴射802からなる燃料の噴射時期及び噴射量が設定されている。従って、ECU10は、第1噴射タイミングマップ601aに基づいて、前段噴射及び後段噴射の双方が圧縮行程で行われるように、インジェクタ6を制御する。 In the first injection timing map 601a, the injection timing and injection amount of the fuel consisting of the pre-stage injection 801 and the post-stage injection 802 corresponding to regular gasoline as described above are set. Therefore, the ECU 10 controls the injector 6 based on the first injection timing map 601a so that both the pre-stage injection and the post-stage injection are performed in the compression stroke.

それにより、上述した高負荷低回転領域のように、異常燃焼が発生し易いために本来であればSPCCI燃焼が適切に行えない領域でも、レギュラーガソリンを用いて、適切なSPCCI燃焼を安定して実現できる。 As a result, proper SPCCI combustion can be stably achieved using regular gasoline even in areas where abnormal combustion is likely to occur and SPCCI combustion cannot normally be performed properly, such as the above-mentioned high load and low rotation area. realizable.

その際、本実施形態でのECU10は、燃料の噴射圧も増大させる。従って、適切なSPCCI燃焼を、よりいっそう安定して実現できる。 At this time, the ECU 10 in this embodiment also increases the fuel injection pressure. Therefore, appropriate SPCCI combustion can be achieved even more stably.

一方、検出値が所定値以上と判定した時(高オクタン価時)には(ステップS3でNo)、高オクタン価マップ602を選択する(ステップS6)。すなわち、燃焼に用いられている燃料のオクタン価が高いので、それに対応した条件により燃焼制御を行ってエンジン1を運転する(ステップS7)。 On the other hand, when it is determined that the detected value is greater than or equal to the predetermined value (high octane) (No in step S3), the high octane map 602 is selected (step S6). That is, since the octane number of the fuel used for combustion is high, combustion control is performed under conditions corresponding to the octane number, and the engine 1 is operated (step S7).

具体的には、燃料の噴射タイミングの設定には、第2噴射タイミングマップ602aが用いられ、スワールコントロール弁56の開度の設定には、第2SCVマップ602bが用いられる。吸気量の制御には、第2吸気S-VTマップ602cが用いられ、外部EGRシステムの制御には、第2外部EGRマップ602dが用いられ、内部EGRシステムの制御には、第2内部EGRマップ602eが用いられる。 Specifically, the second injection timing map 602a is used to set the fuel injection timing, and the second SCV map 602b is used to set the opening degree of the swirl control valve 56. A second intake S-VT map 602c is used to control the intake air amount, a second external EGR map 602d is used to control the external EGR system, and a second internal EGR map 602d is used to control the internal EGR system. 602e is used.

第2噴射タイミングマップ602aには、上述したような、ハイオクガソリンに対応した、前段噴射701及び後段噴射702からなる燃料の噴射時期及び噴射量が設定されている。従って、ECU10は、第2噴射タイミングマップ602aに基づいて、前段噴射は吸気行程で行われ、後段噴射は圧縮行程で行われるように、インジェクタ6を制御する。 In the second injection timing map 602a, the injection timing and injection amount of the fuel consisting of the pre-stage injection 701 and the post-stage injection 702 corresponding to high-octane gasoline as described above are set. Therefore, the ECU 10 controls the injector 6 based on the second injection timing map 602a so that the first stage injection is performed in the intake stroke and the second stage injection is performed in the compression stroke.

上述した高負荷低回転領域のような異常燃焼が発生し易い領域でも、その他の領域と区別することなく、適切なSPCCI燃焼を安定して実現できる。制御条件を大幅に変更する必要がないので、円滑なエンジン1の運転を維持できる。 Appropriate SPCCI combustion can be stably realized even in a region where abnormal combustion is likely to occur, such as the above-mentioned high-load, low-speed region, without distinguishing it from other regions. Since there is no need to significantly change the control conditions, smooth operation of the engine 1 can be maintained.

なお、開示する技術は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。例えば、所定の燃料は、レギュラーガソリン及びハイオクガソリンに限らない。オクタン価の異なる燃料であれば適用できる。分割噴射も2回の噴射に限らない。3回以上であってもよい。 Note that the disclosed technology is not limited to the embodiments described above, and includes various other configurations. For example, the predetermined fuel is not limited to regular gasoline and high-octane gasoline. It can be applied to fuels with different octane numbers. Split injection is not limited to two injections either. It may be three or more times.

圧縮行程噴射は、そのほとんどが圧縮行程で噴射するものであればよく、噴射の開始時期が多少吸気行程に入り込んでいてもよい。この点、吸気行程噴射も同様である。噴射の終了時期が多少圧縮行程に入り込んでいてもよい。 The compression stroke injection only needs to be one in which most of the injection occurs during the compression stroke, and the injection start timing may fall into the intake stroke to some extent. In this respect, the same applies to intake stroke injection. The end timing of injection may fall somewhat into the compression stroke.

オクタン価の検出は、上述した方法に限定されない。例えば、燃料供給システムに設置したセンサでオクタン価を検出する時などでは、検出値の逆数で判定してもよい。この場合、検出値が低い時にオクタン価が高いと判定し、検出値が高い時にオクタン価が低いと判定することになる。 The detection of octane number is not limited to the methods described above. For example, when detecting the octane number with a sensor installed in the fuel supply system, the determination may be made using the reciprocal of the detected value. In this case, when the detected value is low, it is determined that the octane number is high, and when the detected value is high, it is determined that the octane number is low.

1 エンジン
10 ECU(制御部)
11 シリンダ
17 燃焼室
25 点火プラグ
56 スワールコントロール弁
6 インジェクタ
SW5 筒内圧センサ(オクタン価検出手段)
1 Engine 10 ECU (control unit)
11 Cylinder 17 Combustion chamber 25 Spark plug 56 Swirl control valve 6 Injector SW5 Cylinder pressure sensor (octane number detection means)

Claims (6)

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を具備し、前記点火プラグの点火により、混合気の一部を火炎伝播を伴う燃焼によって燃焼させた後、残りの未燃混合気を自己着火によって燃焼させるエンジンの制御装置であって、
前記燃料のオクタン価の検出が可能なオクタン価検出手段と、
前記オクタン価検出手段によって検出される検出値を入力するとともに、前記点火プラグ及び前記インジェクタの各々を制御する制御部と、
を備え、
前記燃料噴射は、
吸気行程内で前記燃料を噴射する吸気行程噴射又は圧縮行程内で前記燃料を噴射する圧縮行程噴射からなる前段噴射と、
前記圧縮行程噴射からなる後段噴射と、の2回からなり、
前記前段噴射として、検出されたオクタン価の値が所定値以上と判定された高オクタン価時には、前記吸気行程噴射が実行され、検出されたオクタン価の値が前記所定値よりも低いと判定された低オクタン価時には、前記吸気行程噴射の噴射時期が遅角されて、吸気行程内で前記燃料を噴射することなく前記圧縮行程噴射が実行されるように、前記制御部が前記インジェクタを制御するエンジンの制御装置。
It includes an injector that injects a predetermined fuel into a combustion chamber, and a spark plug that ignites a mixture formed in the combustion chamber by the fuel, and a part of the mixture is ignited by the ignition of the spark plug. An engine control device that burns the remaining unburned air-fuel mixture by self-ignition after burning it by combustion accompanied by flame propagation,
Octane number detection means capable of detecting the octane number of the fuel;
a control unit that inputs a detection value detected by the octane number detection means and controls each of the spark plug and the injector;
Equipped with
The fuel injection includes:
a pre-stage injection consisting of an intake stroke injection that injects the fuel within the intake stroke or a compression stroke injection that injects the fuel within the compression stroke;
Consisting of two times: a post-stage injection consisting of the compression stroke injection,
As the pre-injection, the intake stroke injection is performed when the detected octane number is determined to be higher than or equal to the predetermined value, and the intake stroke injection is performed when the detected octane number is determined to be lower than the predetermined value. Sometimes, the control unit controls the injector so that the injection timing of the intake stroke injection is retarded so that the compression stroke injection is performed without injecting the fuel during the intake stroke. .
請求項1に記載のエンジンの制御装置において、
前記制御部による前記インジェクタの制御が、前記エンジンの運転領域のうち、所定回転数以下の低回転領域で行われるエンジンの制御装置。
The engine control device according to claim 1,
An engine control device in which the injector is controlled by the control unit in a low rotation range of a predetermined rotation speed or less in an operating range of the engine.
請求項1又は請求項2に記載のエンジンの制御装置において、
記高オクタン価時には前記吸気行程噴射が少なくとも1回行われエンジンの制御装置。
The engine control device according to claim 1 or 2,
An engine control device in which the intake stroke injection is performed at least once when the octane number is high.
請求項に記載のエンジンの制御装置において、
前記高オクタン価時及び前記低オクタン価時の双方において、噴射する燃料量の比率は前記前段噴射の方が前記後段噴射よりも多くなるように、前記制御部が前記インジェクタを制御するエンジンの制御装置。
The engine control device according to claim 1 ,
An engine control device in which the control unit controls the injector so that the ratio of the amount of fuel to be injected is larger in the first stage injection than in the second stage injection both at the high octane number and at the low octane number.
請求項に記載のエンジンの制御装置において、
前記高オクタン価時よりも前記低オクタン価時の方が、最後の燃料噴射の時期が遅角されているエンジンの制御装置。
The engine control device according to claim 1 ,
An engine control device in which the timing of the last fuel injection is retarded when the octane number is low than when the octane number is high.
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、
前記低オクタン価時には、前記燃料の噴射圧を前記高オクタン価時よりも増大させるエンジンの制御装置。
The engine control device according to any one of claims 1 to 5,
An engine control device that increases the injection pressure of the fuel when the octane number is low compared to when the octane number is high.
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