JP7380150B2 - engine control device - Google Patents
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Description
ここに開示された技術は、エンジンの制御装置に関する技術分野に属する。 The technology disclosed herein belongs to the technical field related to engine control devices.
近年、燃焼室内の混合気を圧縮着火によりCI燃焼させるエンジンにおいて、混合気の一部を火花点火によりSI燃焼させた後、残部の混合気を圧縮着火によりCI燃焼させる部分圧縮着火燃焼が実行させるものがある。部分圧縮着火燃焼を実行するエンジンでは、火花点火を行うタイミングに加えて、燃焼室内の状態を調整することでCI燃焼のタイミングを調整する工夫がされている。 In recent years, in engines that perform CI combustion of the mixture in the combustion chamber by compression ignition, partial compression ignition combustion is performed in which a part of the mixture is SI-combusted by spark ignition, and then the remaining mixture is CI-combusted by compression ignition. There is something. In engines that perform partial compression ignition combustion, in addition to the timing of spark ignition, the timing of CI combustion is adjusted by adjusting the conditions inside the combustion chamber.
例えば、特許文献1に記載のエンジンの制御装置では、エンジンに設けられかつ燃焼室の中の混合気に含まれるEGRガスの量の割合であるEGR率を変更するように構成されたEGRシステムを備え、過給機による過給を行わない運転領域において、エンジン回転数が低い時よりも高い時に、EGR率が高くなるように、EGRシステムに制御信号を出力している。 For example, the engine control device described in Patent Document 1 uses an EGR system that is installed in the engine and configured to change the EGR rate, which is the ratio of the amount of EGR gas contained in the air-fuel mixture in the combustion chamber. In addition, a control signal is output to the EGR system so that the EGR rate is higher when the engine speed is higher than when it is low in an operating range where supercharging by the supercharger is not performed.
ところで、エンジンに供給される燃料には、ハイオクガソリン等の比較的オクタン価の高い高オクタン燃料と、レギュラーガソリン等の比較的オクタン価の低い低オクタン燃料とがある。高オクタン燃料は、低オクタン燃料と比較して圧縮着火しにくく、ノッキング等の異常燃焼を抑制する観点からは有利である。一方で、コストパフォーマンスの観点からは低オクタン燃料の方が高オクタン燃料と比較して有利である。 Incidentally, the fuels supplied to the engine include high-octane fuels with a relatively high octane number, such as high-octane gasoline, and low-octane fuels, with a relatively low octane number, such as regular gasoline. High octane fuel is less prone to compression ignition than low octane fuel, and is advantageous from the viewpoint of suppressing abnormal combustion such as knocking. On the other hand, from the perspective of cost performance, low octane fuel is more advantageous than high octane fuel.
そこで、近年では、高オクタン燃料と低オクタン燃料とを併用することが考えられている。しかしながら、低オクタン燃料は、高オクタン燃料に対して自着火しやすいため、高オクタン燃料と低オクタン燃料とで同じ燃焼制御を行うと、低オクタン燃料を用いた際に、ノッキング等の異常燃焼が発生するおそれがある。 Therefore, in recent years, it has been considered to use both high octane fuel and low octane fuel. However, low-octane fuel is more likely to self-ignite than high-octane fuel, so if the same combustion control is performed for high-octane fuel and low-octane fuel, abnormal combustion such as knocking may occur when low-octane fuel is used. There is a possibility that this may occur.
特に、吸気温度が高いときには、混合気の温度が高く、自着火しやすいため異常燃焼が特に発生しやすい。 In particular, when the intake air temperature is high, the temperature of the air-fuel mixture is high and self-ignition is likely to occur, so abnormal combustion is particularly likely to occur.
ここに開示された技術は、吸気温度が高いときに、オクタン価の異なる燃料が供給されたとしても、異常燃焼を抑制する。 The technology disclosed herein suppresses abnormal combustion even when fuels with different octane numbers are supplied when the intake air temperature is high.
前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、燃焼室に燃料を供給するインジェクタと、前記燃焼室の中の混合気に点火する点火装置とを備え、混合気の一部を前記点火装置を用いた点火によりSI燃焼させた後、残部の混合気を圧縮着火によりCI燃焼させるエンジンの制御装置を対象として、前記燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出手段と、吸気温度を検出する吸気温度検出装置と、前記燃焼室に内部EGRガスを導入するための内部EGRシステムと、前記内部EGRシステムに制御信号を出力可能な制御部と、前記エンジンに取り付けられかつ前記燃焼室に導入するガスを過給するように構成された過給システムと、を備え、前記制御部は、吸気弁の開弁期間を一定にした状態で、該吸気弁の開弁タイミングを調整することで、該吸気弁と排気弁との両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間を調整することで、前記燃焼室に導入される全ガス量に対する内部EGRガス量の割合である内部EGR率を変更するように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力し、前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるという第1条件と、前記吸気温度検出装置により検出される吸気温度が所定温度以上であるという第2条件との両方が満たされたときには、前記第1条件が満たされないときと比較して、前記内部EGR率が低くなるように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力し、エンジン負荷が所定負荷以上である第1領域にあるときに前記過給システムが過給を行い、エンジン負荷が前記所定負荷未満である第2領域にあるときに前記過給システムが過給を行わないように、前記過給システムに制御信号を出力し、前記第1条件が満たされたときにおいて、前記第2領域では、エンジン負荷が大きいほど前記吸気弁の開弁タイミングを遅角して、オーバーラップ期間を短くすることで前記内部EGR率を低くする一方で、前記第1領域では、前記第2領域のときと比較して、前記吸気弁の開弁タイミングを進角して、ポジティブオーバーラップ期間を長くすることで前記内部EGR率を低くする、という構成とした。 In order to solve the above problem, the technology disclosed herein includes an injector that supplies fuel to a combustion chamber, and an ignition device that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber, and ignites a part of the air-fuel mixture into the air-fuel mixture. An octane number detection means for detecting the octane number of the fuel, and an intake air temperature detecting means for detecting the octane number of the fuel, which is intended for a control device for an engine that performs SI combustion by ignition using an ignition device, and then performs CI combustion of the remaining air-fuel mixture by compression ignition. a temperature detection device, an internal EGR system for introducing internal EGR gas into the combustion chamber, a control unit capable of outputting a control signal to the internal EGR system, and a gas installed in the engine and introduced into the combustion chamber. a supercharging system configured to supercharge the intake valve, and the control unit adjusts the opening timing of the intake valve while keeping the opening period of the intake valve constant. The internal EGR rate , which is the ratio of the internal EGR gas amount to the total gas amount introduced into the combustion chamber, is changed by adjusting the positive overlap period during which both the valve and the exhaust valve are open. A control signal is output to the internal EGR system, and a first condition is that the octane number of the fuel detected by the octane number detection means is less than a predetermined octane number, and the intake air temperature detected by the intake air temperature detection device is equal to or higher than a predetermined temperature. When both of the second conditions are satisfied, a control signal is output to the internal EGR system so that the internal EGR rate is lower than when the first condition is not satisfied, and the engine The supercharging system performs supercharging when the load is in a first region where the load is greater than or equal to a predetermined load, and the supercharging system does not perform supercharging when the engine load is in a second region where the engine load is less than the predetermined load. A control signal is output to the supercharging system, and when the first condition is satisfied, in the second region, the larger the engine load is, the more the opening timing of the intake valve is retarded to prevent overflow. While the internal EGR rate is lowered by shortening the wrap period, in the first region, the opening timing of the intake valve is advanced compared to the second region to achieve positive overlap. The configuration is such that the internal EGR rate is lowered by lengthening the period.
この構成によると、燃料のオクタン価が低くかつ吸気温度が高いときには、内部EGR率を低下させるように内部EGRシステムに制御信号を出力する。これにより、内部EGRガスにより燃焼室の温度が上昇するのを抑制することができる。この結果、燃焼室内の混合気が早期に着火することが抑制されて、異常燃焼を抑制することができる。 According to this configuration, when the octane number of the fuel is low and the intake air temperature is high, a control signal is output to the internal EGR system to reduce the internal EGR rate. Thereby, it is possible to suppress the temperature of the combustion chamber from increasing due to the internal EGR gas. As a result, early ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber is suppressed, and abnormal combustion can be suppressed.
また、吸気弁及び排気弁のポジティブオーバーラップ期間は、比較的応答性よく変更することが可能である。このため、内部EGR率を調整することによる燃焼室の温度調整を応答性よく行うことができる。また、ポジティブオーバーラップ期間を設けることで内部EGRガスを燃焼室に導入すると、燃焼室に高温の既燃ガスをそのまま閉じ込めるネガティブオーバーラップにより内部EGRガスを燃焼室に導入する場合と比較して、燃焼室の温度を低くすることができる。したがって、異常燃焼をさらに効果的に抑制することができる。Further, the positive overlap period of the intake valve and the exhaust valve can be changed with relatively good responsiveness. Therefore, the temperature of the combustion chamber can be adjusted with good responsiveness by adjusting the internal EGR rate. In addition, when internal EGR gas is introduced into the combustion chamber by providing a positive overlap period, compared to introducing internal EGR gas into the combustion chamber through negative overlap, which traps high-temperature burnt gas in the combustion chamber as it is. The temperature of the combustion chamber can be lowered. Therefore, abnormal combustion can be suppressed more effectively.
また、過給ガスは温度が高いため、過給を行う第1領域では、過給を行わない第2領域よりも内部EGR率を低下させること、好ましくは、ほぼ0にすることが求められる。過給したガスを燃焼室に導入するすると、過給ガスにより既燃ガスが掃気される。このため、前記構成のように、第1領域においてポジティブオーバーラップ期間を長くすることで、過給したガスの掃気効果により既燃ガスを効率的に排気ポートに配出させて、内部EGR率を低下させることができる。これにより、異常燃焼をより効果的に抑制することができる。Furthermore, since the supercharging gas has a high temperature, the internal EGR rate is required to be lower in the first region where supercharging is performed than in the second region where supercharging is not performed, preferably to approximately zero. When the supercharged gas is introduced into the combustion chamber, the burned gas is scavenged by the supercharged gas. Therefore, by lengthening the positive overlap period in the first region as in the above configuration, the scavenging effect of the supercharged gas allows burnt gas to be efficiently delivered to the exhaust port, thereby increasing the internal EGR rate. can be lowered. Thereby, abnormal combustion can be suppressed more effectively.
前記エンジンの制御装置において、前記制御部は、前記第1条件が満たされたときにおいて、第2条件が満たされたときには、該第2条件が満たされないときと比較して、前記内部EGR率が低くなるように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力する、という構成でもよい。 In the engine control device, the control unit is configured to increase the internal EGR rate when the first condition is satisfied and when the second condition is satisfied, compared to when the second condition is not satisfied. A configuration may also be adopted in which a control signal is output to the internal EGR system so that the internal EGR system becomes low.
すなわち、吸気温度が高いときには、吸気温度が低いときよりも、燃焼室内の混合気が自着火しやすい。このため、第2条件が満たされたときには、内部EGR率を更に低下させて、燃焼室の温度が上昇することを抑制する。これにより、異常燃焼をより効果的に抑制することができる。 That is, when the intake air temperature is high, the air-fuel mixture in the combustion chamber is more likely to self-ignite than when the intake air temperature is low. Therefore, when the second condition is satisfied, the internal EGR rate is further reduced to suppress the temperature of the combustion chamber from increasing. Thereby, abnormal combustion can be suppressed more effectively.
前記エンジンの制御装置において、前記燃焼室の中を冷却するためのエンジン冷却水の温度を検出する第1水温検出装置を更に備え、前記制御部は、前記第1条件及び第2条件に加えて、前記第1水温検出装置により検出されるエンジン冷却水の水温が第1所定水温以上であるという第3条件が満たされたときには、前記第1条件が満たされないときと比較して、前記内部EGR率が低くなるように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力する、という構成でもよい。 The engine control device further includes a first water temperature detection device that detects the temperature of engine cooling water for cooling the inside of the combustion chamber, and the control section is configured to satisfy the first condition and the second condition. , when the third condition that the temperature of the engine cooling water detected by the first water temperature detection device is equal to or higher than the first predetermined water temperature is satisfied, the internal EGR is lower than when the first condition is not satisfied. A configuration may also be adopted in which a control signal is output to the internal EGR system so that the rate is lowered.
すなわち、エンジン冷却水は、燃焼室からの吸熱により温められる。このため、エンジン冷却水の水温は、燃焼室の温度を定性的に表している。前記の構成によると、エンジン冷却水の水温に関する第3条件が考慮されることにより、現在の燃焼室の温度が考慮されるようになる。これにより、異常燃焼が生じやすい環境であるか否かをより精度良く見積もることができる。したがって、異常燃焼を一層効果的に抑制することができる。 That is, the engine cooling water is warmed by heat absorption from the combustion chamber. Therefore, the temperature of the engine cooling water qualitatively represents the temperature of the combustion chamber. According to the above configuration, the third condition regarding the temperature of the engine cooling water is taken into consideration, so that the current temperature of the combustion chamber is taken into consideration. Thereby, it is possible to more accurately estimate whether or not the environment is likely to cause abnormal combustion. Therefore, abnormal combustion can be suppressed more effectively.
前記エンジンの制御装置において、前記エンジンに取り付けられかつ前記燃焼室に導入するガスを過給するように構成された過給システムを更に備え、前記過給システムは、過給したガスを冷却するためのインタークーラー冷却水が流通するインタークーラーと、前記インタークーラー冷却水の水温を検出する第2水温検出装置を有し、前記制御部は、エンジン負荷が所定負荷以上である第1領域にあるときに前記過給システムが過給を行い、エンジン負荷が前記所定負荷未満である第2領域にあるときに前記過給システムが過給を行わないように、前記過給システムに制御信号を出力し、さらに前記制御部は、前記第1条件及び第2条件に加えて、前記第2水温検出装置により検出されるインタークーラー冷却水の水温が第2所定水温以上であるという第4条件が満たされたときには、前記第1条件が満たされないときと比較して、前記内部EGR率が低くなるように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力する、という構成でもよい。 The engine control device further includes a supercharging system attached to the engine and configured to supercharge gas introduced into the combustion chamber, the supercharging system configured to cool the supercharged gas. an intercooler through which intercooler cooling water flows, and a second water temperature detection device that detects the water temperature of the intercooler cooling water; outputting a control signal to the supercharging system so that the supercharging system does not perform supercharging when the charging system performs supercharging and the engine load is in a second region where the engine load is less than the predetermined load; In addition to the first condition and the second condition, when a fourth condition that the intercooler cooling water temperature detected by the second water temperature detection device is equal to or higher than a second predetermined water temperature is satisfied, the control section The configuration may be such that a control signal is output to the internal EGR system so that the internal EGR rate is lower than when the first condition is not satisfied.
すなわち、インタークーラーにより吸気が冷却されれば、混合気の温度が低下するため、異常燃焼が発生しにくくなる。したがって、前記構成のように、インタークーラーに関する第4条件を考慮することにより、異常燃焼をより一層効果的に抑制することができる。 That is, if the intake air is cooled by the intercooler, the temperature of the air-fuel mixture decreases, making abnormal combustion less likely to occur. Therefore, as in the above configuration, by considering the fourth condition regarding the intercooler, abnormal combustion can be suppressed even more effectively .
以上説明したように、ここに開示された技術によると、吸気温度が高いときに、オクタン価の異なる燃料が供給されたとしても、異常燃焼を抑制することができる。 As described above, according to the technology disclosed herein, abnormal combustion can be suppressed even when fuels with different octane numbers are supplied when the intake air temperature is high.
以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、エンジンを例示する図である。図2は、エンジンの燃焼室を例示する図である。図3は、燃焼室及び吸気通路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、エンジンの制御装置を例示するブロック図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an engine. FIG. 2 is a diagram illustrating a combustion chamber of an engine. FIG. 3 is a diagram illustrating a combustion chamber and an intake passage. 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 an engine control device.
エンジン1は、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。エンジン1の燃料は、この構成例においてはガソリンである。燃料は、少なくともガソリンを含む液体燃料であればよい。燃料としてのガソリンは、レギュラー燃料でもハイオク燃料であってもよい。燃料は、例えばバイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。尚、レギュラー燃料は、オクタン価が91程度の低オクタン価燃料である。ハイオク燃料は、オクタン価が100程度の高オクタン価燃料である。
The engine 1 has a
(エンジンの構成)
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。
(Engine configuration)
The engine 1 includes a
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。
A plurality of
各シリンダ11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。
Each
シリンダヘッド13の下面は、燃焼室17の天井部を構成する。天井部は、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
ピストン3は、上面から下側に向かって凹んだキャビティ31を有する。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
エンジン1の幾何学的圧縮比は、15~18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。このエンジン1は、ピストン3が圧縮上死点に至った時の燃焼室17の温度を高める必要がない。
The geometric compression ratio of the engine 1 is set to 15-18. 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. This engine 1 does not require increasing the temperature of the
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
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、吸気ポート18を開閉する。動弁機構は、吸気弁21を所定のタイミングで開閉する。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。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。
An
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
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、排気ポート19を開閉する。動弁機構は、排気弁22を所定のタイミングで開閉する。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。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。
The
吸気電動S-VT23及び排気電動S-VT24は、吸気弁21と排気弁22との両方が開弁するオーバーラップ期間の長さを調節する。オーバーラップ期間の長さを調節することによって、内部EGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスが燃焼室17の中に導入される。すなわち、吸気弁21、排気弁22、吸気電動S-VT23、排気電動S-VT24は、燃焼室17に内部EGRガスを導入する内部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
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の天井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。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。
An
インジェクタ6は、複数の噴孔を有する多噴孔型である。インジェクタ6は、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、十個の噴孔を有している。十個の噴孔は、周方向に等角度間隔に配置されている。
The
インジェクタ6には、燃料供給システム61が接続されている。燃料供給システム61は、燃料を貯留する燃料タンク63と、燃料供給路62とを備えている。燃料供給路62は、燃料タンク63とインジェクタ6とを互いにつないでいる。燃料供給路62には、燃料ポンプ65とコモンレール64とが介設している。燃料ポンプ65は、コモンレール64に燃料を送る。燃料ポンプ65は、この構成例においては、クランクシャフト15によって駆動されるプランジャー式のポンプである。コモンレール64は、燃料ポンプ65から送られた燃料を蓄える。コモンレール64の中は高圧である。インジェクタ6は、コモンレール64につながっている。インジェクタ6が開弁すると、コモンレール64の中の高圧の燃料が、インジェクタ6の噴孔から燃焼室17の中に噴射される。この構成例の燃料供給システム61は、30MPa以上の高い圧力の燃料を、インジェクタ6に供給できる。燃料供給システム61の最高圧力は、例えば200MPaとしてもよい。燃料供給システム61は、燃料の圧力を、エンジン1の運転状態に応じて変えてもよい。尚、燃料供給システム61の構成は、前記の構成に限定されない。
A
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、点火装置の一例である。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。
A
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。
An
吸気通路40におけるエアクリーナー41とサージタンク42との間には、スロットル弁43が配設されている。スロットル弁43は、弁の開度が変わることによって、燃焼室17の中への新気の導入量を調節する。
A
吸気通路40にはまた、スロットル弁43の下流に、過給機44が配設されている。過給機44は、燃焼室17に導入する吸気のガスの圧力を高める。この構成例において、過給機44は、エンジン1によって駆動される。過給機44は、ルーツ式、リショルム式、ベーン式、又は遠心式である。過給機44は、過給システムの一部を構成する。
A
過給機44とエンジン1との間には、電磁クラッチ45が介設している。電磁クラッチ45は、エンジン1から過給機44へ駆動力を伝達する状態と、駆動力の伝達を遮断する状態とを切り替える。後述するECU10が電磁クラッチ45に制御信号を出力することによって、過給機44はオン又はオフになる。電磁クラッチ45は、過給システムの一部を構成する。
An electromagnetic clutch 45 is interposed between the
吸気通路40における過給機44の下流には、インタークーラー46が配設されている。インタークーラー46は、過給機44が圧縮した吸気のガスを冷却する。インタークーラー46は、水冷式又は油冷式である。インタークーラー46は、過給システムの一部を構成する。
An
吸気通路40には、バイパス通路47が接続されている。バイパス通路47は、吸気通路40における過給機44の上流部とインタークーラー46の下流部とを互いに接続する。バイパス通路47は、過給機44及びインタークーラー46をバイパスする。バイパス通路47には、エアバイパス弁48が配設されている。エアバイパス弁48は、バイパス通路47を流れるガスの流量を調節する。
A
ECU10は、過給機44がオフの場合に、エアバイパス弁48を全開にする。吸気通路40を流れる吸気のガスは、過給機44及びインタークーラー46をバイパスして、エンジン1の燃焼室17に至る。エンジン1は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。
The
過給機44がオンの場合、エンジン1は過給状態で運転する。ECU10は、過給機44がオンの場合に、エアバイパス弁48の開度を調節する。過給機44及びインタークーラー46を通過した吸気のガスの一部は、バイパス通路47を通って過給機44の上流に戻る。ECU10がエアバイパス弁48の開度を調節すると、燃焼室17に導入する吸気のガスの圧力が変わる。尚、「過給」とは、サージタンク42内の圧力が大気圧を超える状態をいい、「非過給」とは、サージタンク42内の圧力が大気圧以下になる状態をいう、と定義してもよい。
When the
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発生部を有している。スワール発生部は、図3に示すように、吸気通路40に取り付けられた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。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 engine 1 includes a swirl generating section that generates a swirl flow within the
前述したように、エンジン1の吸気ポート18はタンブルポートであるため、スワールコントロール弁56を閉じると、燃焼室17の中には、タンブル成分とスワール成分とを含んだ斜めスワール流が発生する。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(図6参照)。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。傾斜角度は、30°~60°の範囲で設定してもよい。
As described above, since the
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。
An
排気通路50には、複数の触媒コンバーターを有する排気ガス浄化システムが配設されている。これらの触媒コンバーターは、図示は省略するが、エンジンルーム内に配設されている。上流の触媒コンバーターは、三元触媒511と、GPF(Gasoline Particulate Filter)512とを有している。下流の触媒コンバーターは、三元触媒513を有して
いる。尚、排気ガス浄化システムは、図例の構成に限定されない。例えば、GPFは省略してもよい。また、触媒コンバーターは、三元触媒を有するものに限定されない。さらに、三元触媒及びGPFの並び順は、適宜変更してもよい。
An exhaust gas purification system having a plurality of catalytic converters is disposed in the
吸気通路40と排気通路50との間には、EGR通路52が接続されている。EGR通路52は、排気ガスの一部を吸気通路40に還流させる通路である。EGR通路52の上流端は、排気通路50における二つの触媒コンバーターの間に接続されている。EGR通路52の下流端は、吸気通路40における過給機44の上流部に接続されている。
An
EGR通路52には、水冷式のEGRクーラー53が配設されている。EGRクーラー53は、排気ガスを冷却する。EGR通路52にはまた、EGR弁54が配設されている。EGR弁54は、EGR通路52を流れる排気ガスの流量を調節する。EGR弁54は、外部EGRガスの還流量を調節する。EGR通路52、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
(エンジンの制御装置の構成)
エンジン1の制御装置は、ECU(Engine Control Unit)10を備えている。ECU10は、制御部の一例である。ECU10は、図4に示すように、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。
(Configuration of engine control device)
The control device for the engine 1 includes an ECU (Engine Control Unit) 10. The
ECU10には、図1及び図4に示すように、各種のセンサSW1~SW12が接続されている。センサSW1~SW12は、信号をECU10に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。
As shown in FIGS. 1 and 4, various sensors SW1 to SW12 are connected to the
エアフローセンサSW1は、吸気通路40を流れる新気の流量を計測する。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る
第1吸気温度センサSW2は、吸気通路40を流れる新気の温度を計測する。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る
第2吸気温度センサSW3は、燃焼室17に導入される吸気のガスの温度を計測する。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る
吸気圧センサSW4は、燃焼室17に導入される吸気のガスの圧力を計測する。吸気圧センサSW4は、サージタンク42に取り付けられている
筒内圧センサSW5は、各燃焼室17内の圧力を計測する。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る
エンジン水温センサSW6は、燃焼室17を冷却する冷却水の温度を計測する。エンジン水温センサSW6は、エンジン1のウォータジャケットに臨むように取り付けられている
クランク角センサSW7は、クランクシャフト15の回転角を計測する。クランク角センサSW7は、エンジン1に取り付けられている
アクセル開度センサSW8は、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。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る
吸気カム角センサSW9は、吸気カムシャフトの回転角を計測する。吸気カム角センサSW9は、エンジン1に取り付けられている
排気カム角センサSW10は、排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る
燃圧センサSW11は、インジェクタ6に供給する燃料の圧力を計測する。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る
インタークーラー水温センサSW12は、インタークーラー46に流通する冷却水の温度を計測する。インタークーラー水温センサSW12は、エンジン1に取り付けられている。
The air flow sensor SW1 measures the flow rate of fresh air flowing through the
ECU10は、これらのセンサSW1~SW12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。
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
(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
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
ECU10が点火タイミングを調節することで、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 ignition timing by the
(エンジンの運転領域)
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。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。
(engine operating range)
FIG. 5 illustrates control maps 501, 502, and 503 for the engine 1. Control maps 501, 502, and 503 are stored in the
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。
The
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
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
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。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。
Each
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
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
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。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。尚、以下においては、領域A5を、SPCCIリーン領域A5と呼ぶ。
When the operating state of the engine 1 is within the range A5, the
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B3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。
The
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
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。
The
(燃料のオクタン価による制御内容の差異)
エンジン1の制御装置は、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の制御内容を変更している。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(以下、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(以下、高オクタン価マップ602という)とを有している。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。所定オクタン価は、レギュラー燃料とハイオク燃料とが区別できるような値であって、例えば96に設定されている。以下の説明において、レギュラー燃料を低オクタン価燃料といい、ハイオク燃料を高オクタン価燃料ということがある。
(Differences in control content depending on fuel octane number)
The control device for the engine 1 changes the control content of the engine 1 according to the octane number of the fuel introduced into the
図6に示すように、低オクタン価マップ601は、インジェクタ6による燃料噴射タイミングを示す第1噴射タイミングマップ601aと、スワールコントロール弁56の開度を示す第1SCV(Swirl Control Valve)マップ601bと、外部EGRシステム(特にEGR弁54)の制御に用いられる第1外部EGRマップ601cと、内部EGRシステム(特に、吸気電動S-VT23及び排気電動S-VT24)の制御に用いられる第1内部EGRマップ601dと、燃焼室17内のガスの温度が高温になるときの内部EGRシステムの制御に用いられる酷暑用EGRマップ601eと、を含む。高オクタン価マップ602は、第2噴射タイミングマップ602aと、第2SCVマップ602bと、第2外部EGRマップ602cと、第2内部EGRマップ602dとを含む。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に含まれるマップの全てを、高オクタン価マップ602に含まれる対応するマップに切り換える。
As shown in FIG. 6, the low
ECU10は、インジェクタ6からの燃料の噴射タイミングについては第1及び第2噴射タイミングマップ601a,602aに応じて制御する一方で、燃料の噴射量については、燃焼室17に導入される空気量に応じて制御する。
The
燃料のオクタン価については、例えば、自着火前の熱量の変化により判定することが可能である。すなわち、オクタン価が高い燃料ほど自着火しにくいため、燃料のオクタン価が所定オクタン価未満である場合は、燃料のオクタン価が所定オクタン価以上である場合と比較して、自着火前の熱量が小さくなる。この違いを利用することにより、燃料のオクタン価を判定することができる。筒内圧センサSW5は、こ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。すなわち、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。尚、自着火前の熱量はエンジン負荷によっても変化するため、実際には、エンジン負荷も考慮してオクタン価を判定することが好ましい。 The octane number of the fuel can be determined, for example, by a change in the amount of heat before self-ignition. That is, since fuel with a higher octane number is more difficult to self-ignite, when the octane number of the fuel is less than the predetermined octane number, the amount of heat before self-ignition is smaller than when the octane number of the fuel is greater than or equal to the predetermined octane number. By utilizing this difference, the octane number of the fuel can be determined. The in-cylinder pressure sensor SW5 can detect the amount of heat with high precision, and therefore can determine the octane number in a dynamic state with high precision. Moreover, since existing equipment is used, there is no need to install new expensive sensors. That is, in this engine 1, the cylinder pressure sensor SW5 constitutes an octane number detection means. Note that since the amount of heat before self-ignition changes depending on the engine load, it is actually preferable to take the engine load into consideration when determining the octane number.
前述の方法以外にも、例えば、燃料タンク63内に貯留された燃料のオクタン価を超音波センサ等からなるセンサにより検出することで、燃焼室17に導入される燃料のオクタン価を検出するようにしてもよい。
In addition to the method described above, the octane number of the fuel introduced into the
(内部EGR率の制御)
本実施形態では、エンジン1の制御装置は、少なくともSPCCI燃焼を実行する運転領域、特にエンジン1の運転領域が領域B2にあるときには、内部EGRガスを燃焼室17に導入する。これにより、燃焼室17の温度を燃料の自着火に必要な温度に維持して、燃焼安定性を向上させるようにしている。
(Control of internal EGR rate)
In the present embodiment, the control device for the engine 1 introduces internal EGR gas into the
ここで前述したように、低オクタン価燃料は、高オクタン価燃料に対して自着火しやすい。このため、燃料が低オクタン価燃料である場合と、燃料が高オクタン価燃料である場合とで内部EGR率を同じにしてしまうと、燃料が低オクタン価燃料である場合には、図7に示すように、混合気が早期に自着火してしまいノッキング等の異常燃焼が発生してしまう。特に、吸気温度が高く燃焼室17内のガスの温度が高くなる環境(以下、酷暑環境という)のときには、図7に示すように、混合気の自着火のタイミングがさらに早くなりやすいため、異常燃焼が発生する可能性がかなり高い。尚、内部EGR率とは、燃焼室17に導入される全ガス量に対する内部EGRガス量の割合であって、以下の式で表される値である。
As previously mentioned herein, low octane fuels tend to self-ignite relative to high octane fuels. For this reason, if the internal EGR rate is made the same when the fuel is low octane fuel and when the fuel is high octane fuel, when the fuel is low octane fuel, the , the air-fuel mixture self-ignites early, resulting in abnormal combustion such as knocking. In particular, in an environment where the intake air temperature is high and the temperature of the gas in the
(内部EGR率)=(内部EGRのガス量/全ガス量)
そこで、本実施形態では、ECU10は、燃料のオクタン価と、燃焼室17内のガスの温度に関するパラメータとにより内部EGR率を調整するようにした。具体的には、まず、ECU10は、燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるという第1条件が満たされたときには、該第1条件が満たされない(つまり、燃料のオクタン価が所定オクタン価以上)ときと比較して、内部EGR率を低下させるべく、内部EGRシステムに制御信号を出力する。そして、ECU10は、第1条件が満たされた状態において、吸気温度が所定温度Ta以上であるという第2条件、エンジン冷却水の水温(以下、エンジン水温という)が第1所定水温Tw1以上であるという第3条件、及びインタークーラーの冷却水の水温(以下、インタークーラー水温という)が第2所定温度Tw2であるという第4条件が全て満たされたときには、第2~第4条件の少なくとも1つが満たされないときと比較して、内部EGR率を更に低下させるべく、内部EGRシステムに制御信号を出力する。尚、所定温度Taは、例えば35℃であり、第1所定水温Tw1は、例えば100℃であり、第2所定水温Tw2は、例えば40℃である。
(Internal EGR rate) = (Internal EGR gas amount/Total gas amount)
Therefore, in this embodiment, the
また、ECU10は、第1条件が満たされたときにおいて、エンジン負荷が所定負荷La以上になる(すなわち、運転領域が領域B4になる)ときには、内部EGR率を実質的に0になるまで低下させる。過給されたガスは温度が高いため、内部EGRガスを燃焼室17に導入すると、燃焼室17の温度が過剰に高くなって、異常燃焼が発生する可能性が高いためである。尚、「内部EGR率を実質的に0にする」とは、内部EGRガスが燃焼室17の温度に影響を与えない程度にまで内部EGR率を低下させることを表しており、内部EGR率を0にする場合を含んでいる。
Furthermore, when the first condition is satisfied and the engine load becomes equal to or higher than the predetermined load La (that is, the operating region becomes region B4), the
内部EGR率を低下させれば、燃焼室17の温度を低下させることができる。これにより、燃料が低オクタン価燃料であっても、自着火のタイミングを適切なタイミングに調整することができる。特に、酷暑環境では、内部EGR率をさらに低下させる。これにより、酷暑環境であっても自着火のタイミングを調整して異常燃焼を抑制することができる。
By lowering the internal EGR rate, the temperature of the
ECU10は、吸気電動S-VT23及び排気電動S-VT24により、吸気弁21と排気弁22との両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間を調整することで、内部EGR率を変更する。特に、本実施形態では、ECU10は、エンジン負荷に応じてポジティブオーバーラップ期間を調整する。すなわち、ECU10は、エンジン負荷が所定負荷La未満であるときは、ポジティブオーバーラップ期間を短くして内部EGR率を低下させる一方、エンジン負荷が所定負荷La以上であるときには、エンジン負荷が所定負荷La未満であるときよりもポジティブオーバーラップ期間を長くして、内部EGR率を実質的に0になるまで低下させる。本実施形態では、ECU10は、吸気電動S-VT23により吸気弁21の開弁タイミングを調整して、ポジティブオーバーラップ期間を調整する。
The
エンジン負荷が所定負荷La未満であるときには、過給機44による過給が行われないため、吸気圧は大気圧である。このため、吸気弁21の開弁タイミングが排気上死点よりも前であるときには、ピストン3の上昇に伴い既燃ガスが吸気ポート18に入り込む。これにより、ピストン3が下降したときには、吸気ポート18から新気と共に既燃ガスが燃焼室17に導入される(噴き戻される)。吸気弁21の開弁タイミングを遅角させると、吸気ポート18から噴き戻される既燃ガス(内部EGRガス)の量が減少するため、内部EGR率が低下する。
When the engine load is less than the predetermined load La, supercharging by the
また、エンジン負荷が所定負荷La未満であるときには、吸気弁21の開弁タイミングを排気上死点よりも後まで遅角した場合でも、吸気が燃焼室17に導入されるタイミングが変化することで、排気ポート20から燃焼室17に引き込まれる既燃ガスの量が変化する。このため、吸気弁21の開弁タイミングを遅角させて、ポジティブオーバーラップ期間を短くすることで、内部EGR率を低下させることができる。
Furthermore, when the engine load is less than the predetermined load La, even if the opening timing of the
ECU10は、エンジン負荷が所定負荷La未満の範囲において、エンジン負荷が大きくなるほど内部EGR率が減少するように、吸気弁21と排気弁22とのポジティブオーバーラップ期間を調整する。具体的には、エンジン負荷が大きくなるほどポジティブオーバーラップ期間を短くする。
The
一方で、エンジン負荷が所定負荷La以上であるときには、過給機44による過給が行われるため、吸気圧は大気圧よりも高くなる。このため、吸気弁21が開弁されたときには過給されたガスにより、燃焼室17内の既燃ガスが排気ポート19に掃気される。したがって、エンジン負荷が所定負荷La未満のときよりも吸気弁21の開弁タイミングを進角させてポジティブオーバーラップ期間を長くすれば、過給されたガスによる既燃ガスの掃気を積極的に行うことができる。よって、エンジン負荷が所定負荷La以上であるときには、エンジン負荷が所定負荷La未満であるときよりもポジティブオーバーラップ期間を長くすることにより、内部EGR率を実質的に0にすることができる。
On the other hand, when the engine load is equal to or higher than the predetermined load La, supercharging is performed by the
ポジティブオーバーラップ期間を設けることで内部EGRガスを燃焼室17に導入すると、高温の既燃ガスは、一旦、吸気ポート18や排気ポート19に移動する。このため、ポジティブオーバーラップにより内部EGRガスを燃焼室17に導入する場合は、燃焼室17に高温の既燃ガスをそのまま閉じ込めるネガティブオーバーラップにより内部EGRガスを燃焼室17に導入する場合と比較して、燃焼室17の温度を低くしやすい。したがって、燃焼室17の温度を効果的に低下させることができ、異常燃焼を効果的に抑制することができる。
When internal EGR gas is introduced into the
尚、排気電動S-VT24により排気弁22の閉弁タイミングを調整することで、内部EGR率を低下させてもよい。また、吸気弁21の開弁タイミングと、排気弁22の閉弁タイミングとの両方を調整して、内部EGR率を低下させてもよい。
Note that the internal EGR rate may be reduced by adjusting the closing timing of the
これら燃料のオクタン価に応じた内部EGR率の制御は、低オクタン価マップ601の第1内部EGRマップ601d及び酷暑用内部EGRマップ601e、並びに、高オクタン価マップ602の第2内部EGRマップ602dにそれぞれ記憶されている。つまり、ECU10は、第1内部EGRマップ601d、酷暑用内部EGRマップ601e、及び第2内部EGRマップ602dに基づいて、吸気電動S-VT23及び排気電動S-VT24を制御して、吸気弁21及び排気弁22のバルブタイミングをそれぞれ調整する。
Control of the internal EGR rate according to the octane number of these fuels is stored in the first
尚、例えば、燃焼制御マップとして低オクタン価マップ601が選択されたときに、燃料のオクタン価が所定オクタン価に近いときには、該燃料を含む混合気の自着火のタイミングが目標とするタイミングから僅かにずれる可能性がある。そのため、燃料のオクタン価に応じて点火プラグ25による点火タイミングを調整することで、自着火のタイミングを微調整するようにしてもよい。
For example, when the low
次に、ECU10が実行するエンジン1の制御の処理動作について、図9及び図10のフローチャートを参照しながら説明する。
Next, processing operations for controlling the engine 1 executed by the
まず、ステップS101において、ECU10は、各センサSW1~SW12からの検出信号を読み込む。
First, in step S101, the
次のステップS102では、ECU10はオクタン価の算出を行う。このステップS102では、例えば、自着火前の熱量の変化によりオクタン価を算出する。
In the next step S102, the
続くステップS103では、ECU10は、前記ステップS102で算出したオクタン価が所定オクタン価未満であるか否かを判定する。オクタン価が所定オクタン価未満であるYESのときにはステップS104に進む一方で、オクタン価が所定オクタン価以上であるNOのときにはステップS116に進む。
In subsequent step S103, the
前記ステップS104では、ECU10は、エンジン1の燃焼制御マップとして低オクタン価マップ601を選択する。
In step S104, the
次のステップS105では、ECU10は、吸気温度が所定温度Ta以上であるか否かを判定する。ECU10は、吸気温度が所定温度Ta以上であるYESのときには、ステップS106に進む。一方で、ECU10は、吸気温度が所定温度Ta未満であるNOのときには、ステップS111に進む。
In the next step S105, the
前記ステップS106では、エンジン水温が第1所定水温Tw1以上であるか否かを判定する。ECU10は、エンジン水温が第1所定水温Tw1以上であるYESのときには、ステップS107に進む。一方で、ECU10は、エンジン水温が第1所定水温Tw1未満であるNOのときには、ステップS111に進む。
In step S106, it is determined whether the engine water temperature is equal to or higher than the first predetermined water temperature Tw1. If the engine water temperature is equal to or higher than the first predetermined water temperature Tw1 (YES), the
前記ステップS107では、インタークーラー水温が第2所定水温Tw2以上であるか否かを判定する。ECU10は、インタークーラー水温が第2所定水温Tw2以上であるYESのときには、ステップS108に進む。一方で、ECU10は、インタークーラー水温が第2所定水温Tw2未満であるNOのときには、ステップS111に進む。
In step S107, it is determined whether the intercooler water temperature is equal to or higher than the second predetermined water temperature Tw2. When the intercooler water temperature is equal to or higher than the second predetermined water temperature Tw2 (YES), the
前記ステップS108では、ECU10は、内部EGRシステムを制御するためのマップとして、酷暑用内部EGRマップ601eを選択する。
In step S108, the
次のステップS109では、ECU10は、エンジン負荷が所定負荷La未満であるか否かを判定する。ECU10は、エンジン負荷が所定負荷La未満であるYESのときには、ステップS110に進む。一方で、ECU10は、エンジン負荷が所定負荷La以上であるNOのときには、ステップS111に進む。
In the next step S109, the
前記ステップS110では、ECU10は、吸気弁21と排気弁22とのポジティブオーバーラップ期間を短くして内部EGR率を低下させる。一方、前記ステップS111では、ECU10は、吸気弁21と排気弁22とのポジティブオーバーラップ期間を長くして内部EGR率を低下させる。ステップS110及びステップS111の後はリターンする。
In step S110, the
前記ステップS105~S107のいずれか1つがNOであるときに進むステップS112では、ECU10は、内部EGRシステムを制御するためのマップとして第1内部EGRマップ601dを選択する。
In step S112, which is proceeded to when any one of steps S105 to S107 is NO, the
次のステップS113では、ECU10は、エンジン負荷が所定負荷La未満であるか否かを判定する。ECU10は、エンジン負荷が所定負荷La未満であるYESのときには、ステップS114に進む。一方で、ECU10は、エンジン負荷が所定負荷La以上であるNOのときには、ステップS115に進む。
In the next step S113, the
前記ステップS114では、ECU10は、吸気弁21と排気弁22とのポジティブオーバーラップ期間を短くして内部EGR率を低下させる。一方、前記ステップS115では、ECU10は、吸気弁21と排気弁22とのポジティブオーバーラップ期間を長くして内部EGR率を低下させる。ステップS114及びステップS115の後はリターンする。
In step S114, the
一方、前記ステップS103の判定がNOであるときに進むステップS116では、ECU10は、高オクタン価マップ602を選択する。このとき、ECU10は、内部EGRシステムを制御するマップとして、第2内部EGRマップ602dを選択する。ステップS116の後はリターンする。
On the other hand, in step S116, which is proceeded when the determination in step S103 is NO, the
尚、図10には示していないが、前記ステップS116において、ECU10が高オクタン価マップ602を選択したときにも、エンジン負荷に応じて吸気弁及び排気弁のポジティブオーバーラップ期間が調整される。具体的には、ECU10は、低オクタン価マップのときと同様に、エンジン負荷が所定負荷La未満のときにはポジティブオーバーラップ期間を短くして内部EGR率を低下させる一方、エンジン負荷が所定負荷La以上のときにはポジティブオーバーラップ期間を長くして内部EGR率を低下させる。
Although not shown in FIG. 10, when the
図11は、本実施形態に係るエンジン1の制御装置により内部EGRシステムを制御する際の各パラメータの変化を示すタイムチャートである。 FIG. 11 is a time chart showing changes in each parameter when the internal EGR system is controlled by the control device for the engine 1 according to the present embodiment.
初期条件において、吸気温度は所定温度Ta未満であり、エンジン水温は第1所定水温Tw1未満であり、インタークーラー水温は第2所定水温Tw2以上であり、エンジン負荷は所定負荷La未満である。このとき、ECU10は、エンジン1の燃焼制御マップとして低オクタン価マップ601を選択しており、低オクタン価マップ601における内部EGRシステムを制御するマップとして第1内部EGRマップ601dを選択している。
In the initial conditions, the intake air temperature is less than the predetermined temperature Ta, the engine water temperature is less than the first predetermined water temperature Tw1, the intercooler water temperature is more than the second predetermined water temperature Tw2, and the engine load is less than the predetermined load La. At this time, the
時間t1において、吸気温度が所定温度Ta以上になったとする。このとき、エンジン水温は、まだ第1所定水温Tw1未満であるため、ECU10は、内部EGRシステムを制御するマップとして第1内部EGRマップ601dを選択したままである。
Assume that at time t1, the intake air temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature Ta. At this time, since the engine water temperature is still below the first predetermined water temperature Tw1, the
時間t2において、エンジン水温が第1所定水温Tw1以上になったとする。このとき、ECU10は、酷暑条件であるとして、内部EGRシステムを制御するマップを第1内部EGRマップ601dから酷暑用内部EGRマップ601eに切り換える。これにより、吸気弁21と排気弁22とのポジティブオーバーラップ期間が短くされて、内部EGR率が低下する。
Assume that at time t2, the engine water temperature becomes equal to or higher than the first predetermined water temperature Tw1. At this time, the
時間t2から時間t3までの間は、エンジン負荷が一定であり、内部EGR率も一定に維持される。そして、時間t3から加速等によりエンジン負荷が増加したとする。このとき、ECU10は、エンジン負荷が高くなるにつれて内部EGR率が低下するように、エンジン負荷が高くなるにつれてポジティブオーバーラップ期間を短くする。
From time t2 to time t3, the engine load is constant and the internal EGR rate is also maintained constant. It is assumed that the engine load increases due to acceleration or the like from time t3. At this time, the
そして、時間t4において、エンジン負荷が所定負荷La以上となり、エンジン1の運転領域が過給領域に入ったとする。このとき、ECU10は、ポジティブオーバーラップ期間を、エンジン負荷が所定負荷La未満のときよりも長くする。過給したガスの掃気効果により内部EGR率は実質的に0の状態になる。
Then, at time t4, the engine load becomes equal to or higher than the predetermined load La, and the operating range of the engine 1 enters the supercharging range. At this time, the
以上のように、吸気ポート18から燃焼室17内に導入されるガスの温度に応じて内部EGR率が調整される。これにより、燃焼室17の温度が過剰に高くなることが抑制されるため、吸気温度が高いときに、オクタン価の異なる燃料、特にオクタン価の低い燃料が供給されたとしても、異常燃焼を抑制することができる。
As described above, the internal EGR rate is adjusted according to the temperature of the gas introduced into the
したがって、本実施形態では、燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出手段と、吸気温度を検出する吸気温度センサSW2と、燃焼室17に内部EGRガスを導入するための内部EGRシステム(特に、吸気電動S-VT23及び排気電動S-VT24)と、内部EGRシステムに制御信号を出力可能なECU10とを備え、ECU10は、オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるという第1条件と、吸気温度センサSW2により検出される吸気温度が所定温度Ta以上であるという第2条件との両方が満たされたときには、第1条件が満たされないときと比較して、燃焼室17に導入される全ガス量に対する内部EGRガス量の割合である内部EGR率が低くなるように、内部EGRシステムに制御信号を出力する。これにより、燃料のオクタン価が低くかつ吸気温度が高いときには、内部EGR率を低下させるように内部EGRシステムに制御信号を出力する。これにより、内部EGRガスにより燃焼室17の温度が上昇するのを抑制することができる。この結果、燃焼室17内の混合気が早期に着火することが抑制されて、異常燃焼を抑制することができる。
Therefore, in this embodiment, the octane number detection means for detecting the octane number of fuel, the intake air temperature sensor SW2 for detecting the intake air temperature, and the internal EGR system for introducing internal EGR gas into the combustion chamber 17 (in particular, the intake electric -VT 23 and exhaust electric S-VT 24), and an
また、本実施形態において、ECU10は、第1条件が満たされたときにおいて、第2条件が満たされたときには、該第2条件が満たされないときと比較して、内部EGR率が低くなるように、内部EGRシステムに制御信号を出力する。すなわち、吸気温度が高いときには、吸気温度が低いときよりも、燃焼室17内の混合気が自着火しやすい。このため、第2条件が満たされたときには、内部EGR率を更に低下させて、燃焼室17の温度が上昇することを抑制する。これにより、異常燃焼をより効果的に抑制することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、燃焼室17の中を冷却するためのエンジン冷却水の温度を検出するエンジン水温センサSW6を更に備え、ECU10は、第1条件及び第2条件に加えて、エンジン水温センサSW6により検出されるエンジン冷却水の水温が第1所定水温Tw1以上であるという第3条件が満たされたときには、第1条件が満たされないときと比較して、内部EGR率が低くなるように、内部EGRシステムに制御信号を出力する。すなわち、エンジン冷却水は、燃焼室17からの吸熱により温められる。このため、エンジン冷却水の水温は、燃焼室17の温度を定性的に表している。本実施形態によると、エンジン冷却水の水温に関する第3条件が考慮されることにより、現在の燃焼室17の温度が考慮されるようになる。これにより、異常燃焼が生じやすい環境であるか否かをより精度良く見積もることができる。したがって、異常燃焼を一層効果的に抑制することができる。
Further, in this embodiment, the engine water temperature sensor SW6 is further provided to detect the temperature of engine cooling water for cooling the inside of the
また、本実施形態では、エンジン1に取り付けられかつ燃焼室17に導入するガスを過給するように構成された過給システム(特に、過給機44、電磁クラッチ45、及びインタークーラー46)を更に備え、過給システムは、過給したガスを冷却するためのインタークーラー冷却水が流通するインタークーラー46と、インタークーラー冷却水の水温を検出するインタークーラー水温センサSW12を有し、ECU10は、エンジン負荷が所定負荷La以上である第1領域にあるときに過給システムが過給を行い、エンジン負荷が所定負荷La未満である第2領域にあるときに過給システムが過給を行わないように、過給システムに制御信号を出力し、さらにECU10は、第1条件及び第2条件に加えて、インタークーラー水温センサSW12により検出されるインタークーラー冷却水の水温が第2所定水温Tw1以上であるという第4条件が満たされたときには、第1条件が満たされないときと比較して、内部EGR率が低くなるように、内部EGRシステムに制御信号を出力する。すなわち、インタークーラー46により吸気が冷却されれば、混合気の温度が低下するため、異常燃焼が発生しにくくなる。したがって、本実施形態ように、インタークーラー46に関する第4条件を考慮することにより、異常燃焼をより一層効果的に抑制することができる。
Further, in this embodiment, a supercharging system (particularly a
また、本実施形態において、ECU10は、吸気弁21と排気弁22との両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間を調整することで、内部EGR率を変更するように、内部EGRシステムに制御信号を出力する。すなわち、吸気弁21及び排気弁22のポジティブオーバーラップ期間は、比較的応答性よく変更することが可能である。このため、内部EGR率を調整することによる燃焼室17の温度調整を応答性よく行うことができる。また、ポジティブオーバーラップ期間を設けることで内部EGRガスを燃焼室17に導入すると、燃焼室17に高温の既燃ガスをそのまま閉じ込めるネガティブオーバーラップにより内部EGRガスを燃焼室17に導入する場合と比較して、燃焼室17の温度を低くすることができる。したがって、異常燃焼をさらに効果的に抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
また、本実施形態において、ECU10は、吸気弁21と排気弁22との両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間を調整することで、内部EGR率を変更するように、内部EGRシステムに制御信号を出力し、さらにECU10は、第1条件が満たされたときにおいて、第1領域では、第2領域のときと比較して、ポジティブオーバーラップ期間を長くする。すなわち、過給ガスは温度が高いため、過給を行う第1領域では、過給を行わない第2領域よりも内部EGR率を低下させること、好ましくは、ほぼ0にすることが求められる。過給したガスを燃焼室17に導入するすると、過給ガスにより既燃ガスが掃気される。このため、本実施形態のように、第1領域においてポジティブオーバーラップ期間を長くすることで、過給したガスの掃気効果により既燃ガスを効率的に排気ポートに配出させて、内部EGR率を低下させることができる。これにより、異常燃焼をより効果的に抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, the
〈その他の実施形態〉
ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
<Other embodiments>
The technology disclosed herein is not limited to the embodiments described above, and may be substituted without departing from the spirit of the claims.
例えば、前述の実施形態では、ECU10は、オクタン価に関する第1条件が満たされるとともに、吸気温度に関する第2条件、エンジン水温に関する第3条件、及びインタークーラー水温に関する第4条件の全てが満たされたときに、低オクタン価マップ601の酷暑用内部EGRマップ601eを用いるように構成されていた。これに限らず、第3条件及び第4条件は、必ずしも設定しなくてもよい。すなわち、ECU10は、第3条件及び第4条件を満たさずとも、第1条件及び第2条件の両方を満たしたときに、酷暑用内部EGRマップ601eを用いるように構成されていてもよい。
For example, in the embodiment described above, the
また、前述の実施形態では、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を調整することで、内部EGR率を変更していた。これに限らず、例えば、排気弁22の2度開きにより内部EGRを燃焼室17に導入する場合には、排気弁22の2度目の開弁期間を調整することで内部EGR率を変更してもよい。
Furthermore, in the embodiment described above, the internal EGR rate was changed by adjusting the overlap period in which both the
また、オクタン価の検出は、前述の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。 Moreover, the detection of octane number is not limited to the above-mentioned method. 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.
前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。 The above-described embodiments are merely illustrative and should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. The scope of the present disclosure is defined by the claims, and all modifications and changes that come within the range of equivalents of the claims are intended to be within the scope of the present disclosure.
ここに開示された技術は、混合気の一部を点火によりSI燃焼させた後、残部の混合気を圧縮着火によりCI燃焼させるエンジンの制御装置として有用である。 The technology disclosed herein is useful as an engine control device that performs SI combustion of a portion of the air-fuel mixture by ignition, and then performs CI combustion of the remaining mixture by compression ignition.
1 エンジン
6 インジェクタ
10 ECU(制御部)
17 燃焼室
21 吸気弁
22 排気弁
23 吸気電動S-VT(内部EGRシステム)
24 排気電動S-VT(内部EGRシステム)
25 点火プラグ(点火装置)
44 過給機(過給システム)
45 電磁クラッチ(過給システム)
46 インタークーラー
601 低オクタン価マップ(燃焼制御マップ)
602 高オクタン価マップ(燃焼制御マップ)
SW2 吸気温度センサ(吸気温度検出装置)
SW5 筒内圧センサ(オクタン価検出手段)
SW6 エンジン水温センサ(第1水温検出装置)
SW12 インタークーラー水温センサ(第2水温検出装置)
1
17
24 Exhaust electric S-VT (internal EGR system)
25 Spark plug (ignition device)
44 Supercharger (supercharging system)
45 Electromagnetic clutch (supercharging system)
46
602 High octane map (combustion control map)
SW2 Intake air temperature sensor (intake air temperature detection device)
SW5 Cylinder pressure sensor (octane number detection means)
SW6 Engine water temperature sensor (first water temperature detection device)
SW12 Intercooler water temperature sensor (second water temperature detection device)
Claims (4)
前記燃料のオクタン価を検出するオクタン価検出手段と、
吸気温度を検出する吸気温度検出装置と、
前記燃焼室に内部EGRガスを導入するための内部EGRシステムと、
前記内部EGRシステムに制御信号を出力可能な制御部と、
前記エンジンに取り付けられかつ前記燃焼室に導入するガスを過給するように構成された過給システムと、を備え、
前記制御部は、
吸気弁の開弁期間を一定にした状態で、該吸気弁の開弁タイミングを調整することで、該吸気弁と排気弁との両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間を調整することで、前記燃焼室に導入される全ガス量に対する内部EGRガス量の割合である内部EGR率を変更するように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力し、
前記オクタン価検出手段により検出される燃料のオクタン価が所定オクタン価未満であるという第1条件と、前記吸気温度検出装置により検出される吸気温度が所定温度以上であるという第2条件との両方が満たされたときには、前記第1条件が満たされないときと比較して、前記内部EGR率が低くなるように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力し、
エンジン負荷が所定負荷以上である第1領域にあるときに前記過給システムが過給を行い、エンジン負荷が前記所定負荷未満である第2領域にあるときに前記過給システムが過給を行わないように、前記過給システムに制御信号を出力し、
前記第1条件が満たされたときにおいて、前記第2領域では、エンジン負荷が大きいほど前記吸気弁の開弁タイミングを遅角して、オーバーラップ期間を短くすることで前記内部EGR率を低くする一方で、前記第1領域では、前記第2領域のときと比較して、前記吸気弁の開弁タイミングを進角して、ポジティブオーバーラップ期間を長くすることで前記内部EGR率を低くすることを特徴とするエンジンの制御装置。 It includes an injector that supplies fuel to a combustion chamber, and an ignition device that ignites the air-fuel mixture in the combustion chamber, and after a part of the air-fuel mixture is ignited using the ignition device to cause SI combustion, the remainder is mixed. A control device for an engine that performs CI combustion of air by compression ignition,
Octane number detection means for detecting the octane number of the fuel;
an intake air temperature detection device that detects intake air temperature;
an internal EGR system for introducing internal EGR gas into the combustion chamber;
a control unit capable of outputting a control signal to the internal EGR system;
a supercharging system attached to the engine and configured to supercharge gas introduced into the combustion chamber,
The control unit includes:
By adjusting the opening timing of the intake valve while keeping the opening period of the intake valve constant, the positive overlap period during which both the intake valve and the exhaust valve are open is adjusted . outputting a control signal to the internal EGR system to change an internal EGR rate that is a ratio of the internal EGR gas amount to the total gas amount introduced into the combustion chamber ;
Both a first condition that the octane number of the fuel detected by the octane number detection means is less than a predetermined octane number and a second condition that the intake air temperature detected by the intake air temperature detection device is equal to or higher than the predetermined temperature are satisfied. when the first condition is not satisfied, outputting a control signal to the internal EGR system so that the internal EGR rate is lower than when the first condition is not satisfied;
The supercharging system performs supercharging when the engine load is in a first region where the engine load is above a predetermined load, and the supercharging system performs supercharging when the engine load is in a second region where the engine load is less than the predetermined load. outputting a control signal to the supercharging system to prevent
When the first condition is satisfied, in the second region, as the engine load increases, the opening timing of the intake valve is retarded and the overlap period is shortened, thereby lowering the internal EGR rate. On the other hand, in the first region, compared to the second region, the internal EGR rate is lowered by advancing the opening timing of the intake valve and lengthening the positive overlap period. An engine control device featuring:
前記制御部は、前記第1条件が満たされたときにおいて、前記第2条件が満たされたときには、該第2条件が満たされないときと比較して、前記内部EGR率が低くなるように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力することを特徴とするエンジンの制御装置。 The engine control device according to claim 1,
The control unit is configured to control the internal EGR rate so that when the first condition is satisfied and the second condition is satisfied, the internal EGR rate is lower than when the second condition is not satisfied. An engine control device characterized by outputting a control signal to an internal EGR system.
前記燃焼室の中を冷却するためのエンジン冷却水の温度を検出する第1水温検出装置を更に備え、
前記制御部は、前記第1条件及び第2条件に加えて、前記第1水温検出装置により検出されるエンジン冷却水の水温が第1所定水温以上であるという第3条件が満たされたときには、前記第1条件が満たされないときと比較して、前記内部EGR率が低くなるように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力することを特徴とするエンジンの制御装置。 The engine control device according to claim 1 or 2,
further comprising a first water temperature detection device that detects the temperature of engine cooling water for cooling the inside of the combustion chamber,
In addition to the first and second conditions, when a third condition that the temperature of the engine cooling water detected by the first water temperature detection device is equal to or higher than a first predetermined water temperature is satisfied, An engine control device that outputs a control signal to the internal EGR system so that the internal EGR rate is lower than when the first condition is not satisfied.
前記過給システムは、
過給したガスを冷却するためのインタークーラー冷却水が流通するインタークーラーと、
前記インタークーラー冷却水の水温を検出する第2水温検出装置を有し、
前記制御部は、前記第1条件及び第2条件に加えて、前記第2水温検出装置により検出されるインタークーラー冷却水の水温が第2所定水温以上であるという第4条件が満たされたときには、前記第1条件が満たされないときと比較して、前記内部EGR率が低くなるように、前記内部EGRシステムに制御信号を出力することを特徴とするエンジンの制御装置。 The engine control device according to any one of claims 1 to 3,
The supercharging system includes:
An intercooler through which intercooler cooling water flows to cool the supercharged gas;
a second water temperature detection device that detects the temperature of the intercooler cooling water;
In addition to the first and second conditions, when a fourth condition that the temperature of the intercooler cooling water detected by the second water temperature detection device is equal to or higher than a second predetermined water temperature is satisfied, the control unit: An engine control device characterized in that a control signal is output to the internal EGR system so that the internal EGR rate is lower than when the first condition is not satisfied.
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