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JP2013064387A - Spark ignition direct injection engine and method for controlling the same - Google Patents

Spark ignition direct injection engine and method for controlling the same Download PDF

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JP2013064387A
JP2013064387A JP2011204570A JP2011204570A JP2013064387A JP 2013064387 A JP2013064387 A JP 2013064387A JP 2011204570 A JP2011204570 A JP 2011204570A JP 2011204570 A JP2011204570 A JP 2011204570A JP 2013064387 A JP2013064387 A JP 2013064387A
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Hironori Nakao
裕典 中尾
Yoshio Tanida
芳夫 谷田
Takashi Igai
孝至 猪飼
Hidefumi Fujimoto
英史 藤本
Suketoshi Seto
祐利 瀬戸
Kazuo Ichikawa
和男 市川
Shingo Kai
伸吾 甲斐
Susumu Masuyama
将 増山
Hirokazu Nakahashi
宏和 中橋
Keiji Araki
啓二 荒木
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the generation of torque shock and the deterioration of NVH performance in a spark ignition direct injection engine quickly changing air excessive ratio λ according to engine load.SOLUTION: A controller 100 executes transition control delaying a starting time of fuel injection more than a specific injection period from a final period of a compressing step to a compressing upper dead center such that a main combustion period when the fuel mass ratio of fuel becomes ≥10% and ≤90% is present in an delay angle side more than a specific crank angle time point when intracylinder pressure rising ratio when motoring becomes the negative maximum value while making air excessive ratio when combusting not more than 1, during transition time when an operating state of an engine body (engine 1) changes between a low load area where the air excessive ratio≥λ and a high load area where the air excessive ratio≤1.

Description

ここに開示する技術は、火花点火式直噴エンジン及びその制御方法に関する。   The technology disclosed herein relates to a spark ignition direct injection engine and a control method thereof.

例えば特許文献1には、火花点火式ガソリンエンジンの理論熱効率を高めるべく、圧縮比を16程度の高圧縮比に設定すると共に、混合気をリーンにしたエンジンが記載されている。   For example, Patent Document 1 describes an engine in which the compression ratio is set to a high compression ratio of about 16 and the air-fuel mixture is made lean to increase the theoretical thermal efficiency of a spark ignition gasoline engine.

また、例えば特許文献2には、冷却損失を低減させて熱効率を向上させる観点から、燃焼室を区画形成する面を、多数の気泡を含んだ断熱材によって構成する技術が記載されている。   Further, for example, Patent Document 2 describes a technique in which a surface that defines a combustion chamber is formed of a heat insulating material including a large number of bubbles from the viewpoint of reducing cooling loss and improving thermal efficiency.

特開平9−217627号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-217627 特開2009−243355号公報JP 2009-243355 A

ところで、火花点火式エンジンの理論サイクルであるオットーサイクルにおいては、圧縮比を高めれば高めるほど、また、ガスの比熱比を高めれば高めるほど、理論熱効率が高くなる。このため、前記特許文献1に記載されているような高圧縮比と混合気のリーン化との組み合わせは、熱効率(図示熱効率)の向上に有利になる。   By the way, in the Otto cycle, which is the theoretical cycle of a spark ignition engine, the theoretical thermal efficiency increases as the compression ratio increases and the specific heat ratio of the gas increases. For this reason, the combination of the high compression ratio and the lean air-fuel mixture as described in Patent Document 1 is advantageous in improving the thermal efficiency (illustrated thermal efficiency).

そこで、混合気のリーン化について検討すると、エンジンの運転状態が低負荷領域にあるときには燃料噴射量が相対的に少ないため、空気過剰率λを、例えば2以上とするリーン混合気に設定して、熱効率の向上と共に、RawNOx生成の抑制を図ることは可能である。一方で、エンジンの運転状態が高負荷領域にあるときには燃料噴射量が増量するため、空気過剰率λを2以上に維持することが困難になる。空気過剰率λを2よりも低く設定する場合は、三元触媒を利用する関係から、空気過剰率λを1以下に設定しなければならなくなる。従って、低負荷領域では空気過剰率λ≧2に設定し、高負荷領域では空気過剰率λ≦1に設定するような、エンジン負荷に応じて空気過剰率λを切り替えることが考えられる。   Therefore, when the lean air-fuel mixture is studied, since the fuel injection amount is relatively small when the engine operating state is in the low load region, the excess air ratio λ is set to, for example, a lean air-fuel mixture that is 2 or more. In addition to the improvement in thermal efficiency, it is possible to suppress the production of RawNOx. On the other hand, when the engine operating state is in the high load region, the fuel injection amount increases, so that it is difficult to maintain the excess air ratio λ at 2 or more. When the excess air ratio λ is set lower than 2, the excess air ratio λ has to be set to 1 or less because of the use of a three-way catalyst. Therefore, it is conceivable to switch the excess air ratio λ according to the engine load, such that the excess air ratio λ ≧ 2 is set in the low load region and the excess air ratio λ ≦ 1 is set in the high load region.

ところが、例えばアクセル操作に伴う加速要求によって、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域から、空気過剰率λ≦1とする高負荷領域へと移行するときには、空気過剰率λの切り替えに対して吸気量の減量制御が間に合わないため、燃料噴射量の増量制御によって空気過剰率λを急減させなければならない。このことは、トルクの急変を招き、トルクショックの発生や、NVH性能の悪化を招く。特にエンジンの幾何学的圧縮比を高く設定した高圧縮比エンジンでは、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域と、空気過剰率λ≦1とする高負荷領域との間でのトルク差が大きくなりやすく、トルクショックやNVH性能の悪化が顕著になる虞がある。   However, when shifting from a low load area where the excess air ratio λ ≧ 2 to a high load area where the excess air ratio λ ≦ 1, for example, due to an acceleration request accompanying an accelerator operation, Since the intake air amount reduction control is not in time, the excess air ratio λ must be rapidly reduced by the fuel injection amount increase control. This leads to a sudden change in torque, resulting in the occurrence of torque shock and the deterioration of NVH performance. In particular, in a high compression ratio engine in which the geometric compression ratio of the engine is set high, there is a torque difference between a low load area where the excess air ratio λ ≧ 2 and a high load area where the excess air ratio λ ≦ 1. It tends to be large, and there is a risk that torque shock and NVH performance will be significantly deteriorated.

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン負荷に応じて空気過剰率λを急変させる火花点火式直噴エンジンにおいて、トルクショックの発生及びNVH性能の悪化を回避することにある。   The technology disclosed herein has been made in view of such a point, and the object of the technology is to generate torque shocks in a spark ignition direct injection engine that suddenly changes the excess air ratio λ according to the engine load and The purpose is to avoid the deterioration of the NVH performance.

本願発明者らは、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域と空気過剰率λ≦1とする高負荷領域との間の移行時には、空気過剰率λ≦1としつつも、燃焼期間を遅角側に設定して燃焼効率を低下させる過渡制御を介在させることにした。   At the time of transition between the low load area where the excess air ratio λ ≧ 2 and the high load area where the excess air ratio λ ≦ 1, the inventors of the present application delay the combustion period while setting the excess air ratio λ ≦ 1. It was decided to interpose a transient control to reduce the combustion efficiency by setting it to the corner side.

具体的に、ここに開示する火花点火式直噴エンジンは、幾何学的圧縮比が18以上に設定された気筒を有するエンジン本体と、前記エンジン本体の前記気筒内に燃料を噴射するよう構成された燃料噴射弁と、前記気筒内の混合気に点火をするよう構成された点火手段と、前記エンジン本体の運転状態に応じて、前記燃料噴射弁を通じた前記気筒内へ燃料噴射、及び、前記点火手段による点火を制御するよう構成された制御器と、を備える。   Specifically, the spark ignition direct injection engine disclosed herein is configured to inject fuel into the cylinder of the engine body having a cylinder whose geometric compression ratio is set to 18 or more, and the engine body. A fuel injection valve, ignition means configured to ignite an air-fuel mixture in the cylinder, fuel injection into the cylinder through the fuel injection valve in accordance with an operating state of the engine body, and And a controller configured to control ignition by the ignition means.

そして、前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が所定負荷よりも低い低負荷領域にあるときには、燃焼時の空気過剰率λを2以上となるようにし、前記エンジン本体の運転状態が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、燃焼時の空気過剰率λを1以下となるようにすると共に、前記燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる主燃焼期間内に、前記エンジン本体のモータリング時における前記気筒内圧力上昇率が負の最大値となる特定クランク角時点が含まれるように、前記燃料噴射弁による燃料噴射の時期を圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定し、前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域と前記高負荷領域との間で移行する過渡時には、燃焼時の空気過剰率λを1以下となるようにしつつ、前記主燃焼期間が前記特定クランク角時点よりも遅角側となるように、前記燃料噴射の時期を前記特定噴射時期よりも遅らせる過渡制御を実行する。   When the operating state of the engine body is in a low load region lower than a predetermined load, the controller sets the excess air ratio λ during combustion to 2 or more, and the operating state of the engine body is the predetermined state. When the engine is in a high load region above the load, the excess air ratio λ during combustion is set to 1 or less, and the engine burns within a main combustion period in which the combustion mass ratio of the fuel is 10% or more and 90% or less. The fuel injection timing by the fuel injection valve is set to a specific injection timing near the compression top dead center so that the specific crank angle point at which the rate of increase in the cylinder pressure during the motoring of the main body becomes a negative maximum value is included. The controller also sets the excess air ratio λ during combustion to 1 or less during a transition in which the operating state of the engine body transitions between the low load region and the high load region, As serial main combustion period becomes more retarded than the specific crank angle point, it executes a transient control to delay the timing of the fuel injection than the specific injection timing.

前記の構成によると、エンジン本体は、幾何学的圧縮比が18以上の高圧縮比エンジンであると共に、所定負荷より低い低負荷領域では空気過剰率λ≧2とするため、高圧縮比と混合気のリーン化との組み合わせにより、図示熱効率が高まる。これは燃費性能の向上に有利になると共に、エミッション性能の向上にも有利になる。尚、幾何学的圧縮比の上限値は、例えば40に設定してもよい。   According to the above configuration, the engine body is a high compression ratio engine having a geometric compression ratio of 18 or more, and an excess air ratio λ ≧ 2 in a low load region lower than a predetermined load. The thermal efficiency shown in the figure is increased by the combination with the leaning of the ki. This is advantageous for improving fuel efficiency and also for improving emission performance. The upper limit value of the geometric compression ratio may be set to 40, for example.

また、所定負荷以上の高負荷領域では、燃料噴射量の増大に伴い空気過剰率λ≧2に維持することが困難になるため、空気過剰率λ≦1に切り替える。このことにより、三元触媒の利用を可能にしてエミッション性能の悪化が回避される。   Further, in a high load region over a predetermined load, it becomes difficult to maintain the excess air ratio λ ≧ 2 as the fuel injection amount increases, so the excess air ratio λ ≦ 1 is switched. This makes it possible to use a three-way catalyst and avoids deterioration of emission performance.

ここで、このエンジン本体は高圧縮比エンジンであるため、モータリング時の気筒内圧力上昇率の最大値及び最小値(つまり、負の最大値)がそれぞれ比較的大きな値になる。尚、気筒内圧力上昇率は、圧縮上死点でゼロとなり、圧縮上死点前に最大値が、圧縮上死点後に最小値が生じる。そのため、圧縮上死点の手前で燃焼を開始してしまうと、気筒内圧力上昇率が大きいクランク角付近で燃焼することになるため、燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値が非常に大きくなって、燃焼騒音が大きくなってしまう。   Here, since the engine body is a high compression ratio engine, the maximum value and the minimum value (that is, the negative maximum value) of the cylinder pressure increase rate during motoring are relatively large values. The cylinder pressure increase rate becomes zero at the compression top dead center, and the maximum value occurs before the compression top dead center and the minimum value occurs after the compression top dead center. For this reason, if combustion is started before compression top dead center, combustion will occur near the crank angle where the rate of increase in cylinder pressure is large, so the maximum value of cylinder pressure increase during combustion will be very large. As a result, combustion noise increases.

そこで、このエンジンでは、空気過剰率λ≦1とする高負荷領域では、燃料噴射弁による燃料噴射の時期を、圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定し、そのことによって、燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる主燃焼期間内に、モータリング時における気筒内圧力上昇率が負の最大値となる特定クランク角時点が含まれるようにする。こうすることで、高圧縮比エンジンにおいて燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値が小さくなり、燃焼騒音が低減する。   Therefore, in this engine, in the high load region where the excess air ratio λ ≦ 1, the fuel injection timing by the fuel injection valve is set to a specific injection timing near the compression top dead center, and thereby the fuel combustion mass The main combustion period in which the ratio is 10% or more and 90% or less includes a specific crank angle point at which the cylinder pressure increase rate during motoring becomes a negative maximum value. By doing this, in the high compression ratio engine, the maximum value of the in-cylinder pressure increase rate at the time of combustion is reduced, and the combustion noise is reduced.

そして、このエンジンではさらに、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域と、空気過剰率λ≦1とする高負荷領域との間の移行過渡時には、より正確には、低負荷領域から高負荷領域へと移行する場合は、空気過剰率λ≦1の高負荷領域に移行した直後、また、高負荷領域から低負荷領域へと移行する場合は、空気過剰率λ≧2の低負荷領域に移行する直前には、燃焼時の空気過剰率λを1以下となるようにしてエミッション性能の悪化を回避しつつ、燃料噴射の時期を特定噴射時期よりも遅らせることによって、主燃焼期間が特定クランク角時点よりも遅角側にする過渡制御を実行する。主燃焼期間を、大幅に遅角側に設定することによって燃焼効率が低下するから、空気過剰率λ≦1としつつも、発生するトルクは小さくなる。   Further, in this engine, more accurately, during the transitional transition between the low load region where the excess air ratio λ ≧ 2 and the high load region where the excess air ratio λ ≦ 1, When transitioning to a region, immediately after transitioning to a high load region with an excess air ratio λ ≦ 1, and when transitioning from a high load region to a low load region, to a low load region with an excess air ratio λ ≧ 2. Immediately before the transition, the main combustion period is set to a specific crank by delaying the fuel injection timing from the specific injection timing while avoiding deterioration of the emission performance by setting the excess air ratio λ during combustion to 1 or less. Transient control is performed so that the angle is retarded from the angle point. Since the combustion efficiency is lowered by setting the main combustion period to the substantially retarded angle side, the generated torque is reduced while the excess air ratio λ ≦ 1.

従って、例えばアクセル操作に伴う加速要求時のように、低負荷領域から高負荷領域へと移行するときには、高負荷領域に入った直後に、燃料噴射の時期を、一旦、大幅に遅角側に設定し、主燃焼期間を大幅に遅角側に設定することによって発生トルクを小さくし、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域でのトルクとのトルク差を小さくする、又は、トルク差をなくす。その後、大幅に遅角させていた燃料噴射の時期を、特定噴射時期に向かって次第に進角させるようにすれば、主燃焼期間が前述した特定クランク角時点に向かって進角するようになって燃焼効率が高まるから、トルクが次第に高まるようになる。そうして最終的に、主燃焼期間内に特定クランク角時点が含まれるようになって過渡制御が終了する。その結果、トルクショックやNVH性能の悪化を回避しつつ、低負荷領域から高負荷領域への移行が完了することになる。   Therefore, when shifting from the low load region to the high load region, for example, when acceleration is required due to the accelerator operation, immediately after entering the high load region, the timing of fuel injection is temporarily set to the retarded side. Set the main combustion period to be greatly retarded to reduce the generated torque, reduce the torque difference from the torque in the low load region where the excess air ratio λ ≧ 2, or reduce the torque difference lose. After that, if the fuel injection timing, which has been greatly retarded, is gradually advanced toward the specific injection timing, the main combustion period will advance toward the specific crank angle described above. Since the combustion efficiency increases, the torque gradually increases. Thus, finally, the specific crank angle point is included in the main combustion period, and the transient control is finished. As a result, the transition from the low load region to the high load region is completed while avoiding torque shock and NVH performance deterioration.

高負荷領域から低負荷領域への移行の際の過渡制御では、これとは逆に、低負荷領域へ移行する直前に、空気過剰率λ≦1に維持したままで、燃料噴射の時期を特定噴射時期から離れるように次第に遅角させればよい。こうすることで、トルクが次第に低下するようになり、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域でのトルクとのトルク差を小さくした、又は、トルク差をなくした状態で、空気過剰率λ≧2に切り替えることが可能になる。   In the transient control during the transition from the high load region to the low load region, on the contrary, immediately before the transition to the low load region, the fuel injection timing is specified while maintaining the excess air ratio λ ≦ 1. What is necessary is just to delay gradually so that it may leave | separate from injection timing. As a result, the torque gradually decreases, and the excess air ratio λ is reduced in a state where the torque difference with the torque in the low load region where the excess air ratio λ ≧ 2 is reduced or eliminated. It becomes possible to switch to ≧ 2.

前記制御器は、前記過渡制御時には、前記燃料噴射弁に対し、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で開始するプレ噴射と、当該プレ噴射後でかつ、前記特定噴射時期よりも遅らせる主噴射とを実行させる、としてもよい。   During the transient control, the controller causes the fuel injection valve to pre-injection that starts within a period from the end of the compression stroke to the compression top dead center, and after the pre-injection and later than the specific injection timing. Main injection may be executed.

過渡制御においては、前述の通り、主燃焼期間を、圧縮上死点後の膨張行程において、大幅に遅角側に設定するため、燃焼安定性が低下してしまう。また、このエンジンは高圧縮比エンジンであって、圧縮端温度及び圧縮端圧力が比較的高くなるから、気筒内の混合気に強制的な着火を行わずに圧縮着火させることも可能であるが、圧縮着火を行う場合には、主燃焼期間を遅角側に設定しようとしたときに、その着火性が低下してしまうことが問題となる。   In the transient control, as described above, the main combustion period is set to a significantly retarded side in the expansion stroke after the compression top dead center, so that the combustion stability is lowered. Further, since this engine is a high compression ratio engine and the compression end temperature and the compression end pressure become relatively high, it is possible to perform compression ignition without forcibly igniting the air-fuel mixture in the cylinder. When performing compression ignition, there is a problem that when the main combustion period is set to the retard side, the ignitability is lowered.

そこで、過渡制御時には、相対的に早い時期、具体的には圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で燃料噴射を開始するプレ噴射と、そのプレ噴射後の主噴射との2回の燃料噴射を行う。プレ噴射は気筒内の温度上昇に寄与するから、主噴射によって噴射された燃料の燃焼安定性を改善すると共に、主噴射により噴射された燃料の圧縮着火を行う場合には、その着火性が向上する。   Therefore, at the time of transient control, two times, a pre-injection that starts fuel injection within a relatively early period, specifically within a period from the end of the compression stroke to the compression top dead center, and the main injection after that pre-injection. Perform fuel injection. Since the pre-injection contributes to the temperature rise in the cylinder, it improves the combustion stability of the fuel injected by the main injection and improves the ignitability when performing compression ignition of the fuel injected by the main injection. To do.

前記制御器は、前記プレ噴射と前記主噴射との間で、前記点火手段に点火を実行させる、としてもよい。   The controller may cause the ignition means to perform ignition between the pre-injection and the main injection.

すなわち、プレ噴射によって気筒内に燃料を噴射した後に、点火手段によって点火を実行して燃料にエネルギーを付与することで、燃料が昇温して着火し、気筒内の温度及び圧力が高まる。これにより、圧縮上死点後においても気筒内の温度及び圧力が高いままに維持されて、膨張行程において大幅に遅角した主噴射により噴射された燃料が安定的に自着火するようになる。こうして、主燃焼期間を膨張行程において大幅に遅角させる過渡制御時において、燃料の着火性及び燃焼安定性が向上する。   That is, after injecting fuel into the cylinder by pre-injection, ignition is performed by the ignition means to impart energy to the fuel, so that the fuel is heated and ignited, and the temperature and pressure in the cylinder increase. As a result, the temperature and pressure in the cylinder remain high even after the compression top dead center, and the fuel injected by the main injection that is significantly retarded in the expansion stroke is stably self-ignited. In this way, the ignitability and combustion stability of the fuel are improved during transient control in which the main combustion period is greatly retarded in the expansion stroke.

前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域から前記高負荷領域内における全開負荷域へ移行する過渡時に、前記過渡制御を実行するのに対し、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域から前記全開負荷よりも負荷の低い前記高負荷領域へ移行する過渡時には、前記過渡制御の実行中に吸気量の減量制御をさらに行う、としてもよい。   The controller performs the transient control at the time of transition in which the operation state of the engine body shifts from the low load region to the fully open load region in the high load region, whereas the operation state of the engine body is the During transition from the low load region to the high load region where the load is lower than the fully open load, the intake air amount reduction control may be further performed during the execution of the transient control.

つまり、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域では、スロットル弁を全開に設定すればよく、吸気量の減量は不要である。これに対し、空気過剰率λ≦1とする高負荷領域では、全開負荷域を除き、負荷に対応する燃料噴射量に応じてスロットル弁の開度調整による吸気量の減量が必要である。尚、全開負荷域では、スロットル弁は全開に設定される。   That is, in the low load region where the excess air ratio λ ≧ 2, the throttle valve may be set to fully open, and the intake air amount does not need to be reduced. On the other hand, in the high load region where the excess air ratio λ ≦ 1, except for the fully open load region, it is necessary to reduce the intake air amount by adjusting the opening of the throttle valve in accordance with the fuel injection amount corresponding to the load. In the fully open load range, the throttle valve is set to fully open.

従って、エンジン本体の運転状態が低負荷領域から高負荷領域内における全開負荷域へ移行するときには、前述の通り全開負荷域ではスロットル弁を全開に設定するから、過渡制御中も吸気量の減量が不要であり、前述したように、少なくとも燃料噴射タイミングを制御する過渡制御を行えばよい。これに対し、エンジン本体の運転状態が低負荷領域から全開負荷よりも負荷の低い高負荷領域へ移行するときには、前述の通り、その移行完了後には吸気量の減量が必要になるため、過渡制御の実行中から吸気量の減量制御を実行することが好ましい。このことにより、空気過剰率λ≦1とする過渡制御中において吸気量を低減する分、燃料噴射量を減らすことが可能になり、燃費の向上に有利になる。   Therefore, when the operating state of the engine body shifts from the low load region to the fully open load region in the high load region, the throttle valve is set to fully open in the fully open load region as described above. It is not necessary, and as described above, at least transient control for controlling the fuel injection timing may be performed. In contrast, when the operating state of the engine body shifts from the low load region to the high load region where the load is lower than the fully open load, as described above, the intake air amount must be reduced after the transition is completed. It is preferable to execute the intake air amount reduction control during the execution of the above. This makes it possible to reduce the fuel injection amount as much as the intake air amount is reduced during the transient control in which the excess air ratio λ ≦ 1, and this is advantageous in improving fuel consumption.

ここに開示する技術はまた、幾何学的圧縮比が18以上に設定された気筒を有しかつ、当該気筒内に燃料を直接噴射するように構成された火花点火式直噴エンジンの制御方法に係る。   The technology disclosed herein also provides a control method for a spark ignition direct injection engine having a cylinder having a geometric compression ratio set to 18 or more and configured to inject fuel directly into the cylinder. Related.

この制御方法では、前記エンジンの運転状態が所定負荷よりも低い低負荷領域にあるときに、燃焼時の空気過剰率λが2以上となるようにして、前記エンジンを運転し、前記エンジンの運転状態が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときに、燃焼時の空気過剰率λが1以下となるようにすると共に、前記気筒内への燃料噴射の時期を圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定することによって、前記燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる主燃焼期間内に、前記エンジンのモータリング時における気筒内圧力上昇率が負の最大値となる特定クランク角時点が含まれるようにして、前記エンジンを運転し、そして、前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域と前記高負荷領域との間で移行する過渡時に、燃焼時の空気過剰率λが1以下となるようにすると共に、前記燃料噴射の時期を前記特定噴射時期よりも遅らせる過渡制御を実行することによって、前記主燃焼期間が前記特定クランク角時点よりも遅角側になるようにして、前記エンジンを運転する。   In this control method, when the engine operating state is in a low load region lower than a predetermined load, the engine is operated such that the excess air ratio λ during combustion is 2 or more, and the engine is operated. When the state is in a high load region that is equal to or higher than the predetermined load, the excess air ratio λ at the time of combustion is set to 1 or less, and the timing of fuel injection into the cylinder is set to a specific injection near the compression top dead center. By setting the timing, the specific crank angle at which the rate of increase in the cylinder pressure during motoring of the engine becomes a negative maximum value within the main combustion period in which the combustion mass ratio of the fuel becomes 10% or more and 90% or less When the engine is operated in such a way that the time is included, and the engine operating state transitions between the low load region and the high load region, the excess air ratio λ during combustion is 1 or less. When And executing the transient control for delaying the fuel injection timing from the specific injection timing, so that the main combustion period is retarded from the specific crank angle time point. To drive.

前記過渡制御時には、前記気筒内への燃料噴射として、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で開始するプレ噴射と、当該プレ噴射後でかつ、前記特定噴射時期よりも遅らせる主噴射とを実行すると共に、前記プレ噴射と主噴射との間で、前記気筒内の混合気に点火を行う、としてもよい。   At the time of the transient control, as fuel injection into the cylinder, pre-injection that starts within a period from the end of the compression stroke to compression top dead center, and main injection that is delayed after the pre-injection and before the specific injection timing May be performed, and the air-fuel mixture in the cylinder may be ignited between the pre-injection and the main injection.

また、前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域から前記高負荷領域内における全開負荷域へ移行する過渡時に、前記過渡制御を実行し、前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域から前記全開負荷よりも負荷の低い前記高負荷領域へ移行する過渡時には、前記過渡制御の実行中に吸気量の減量制御をさらに行う、としてもよい。   Further, the transient control is executed during a transition in which the operating state of the engine shifts from the low load region to the full open load region in the high load region, and the engine operating state is changed from the low load region to the full open load. At the time of transition to the high load region where the load is low, intake air amount reduction control may be further performed during the execution of the transient control.

以上説明したように、前記の火花点火式直噴エンジン及びその制御方法は、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域と、空気過剰率λ≦1とする高負荷領域との間の移行過渡時には、燃焼時の空気過剰率λを1以下となるようにしてエミッション性能の悪化を回避しつつ、燃料噴射の時期を大きく遅角させることによって、主燃焼期間が気筒内圧力上昇率が負の最大値となる特定クランク角時点よりも遅角側となる過渡制御を実行する。この過渡制御によって、トルクショックやNVH性能の悪化を回避しつつ、空気過剰率λの急変を伴う負荷領域間の移行を完了させることが可能になる。   As described above, the spark ignition direct injection engine and the control method thereof have a transition transient between a low load region where the excess air ratio λ ≧ 2 and a high load region where the excess air ratio λ ≦ 1. Sometimes the main combustion period has a negative cylinder pressure increase rate by significantly retarding the fuel injection timing while making the excess air ratio λ during combustion less than 1 to avoid deterioration of the emission performance. Transient control is executed on the retard side from the specific crank angle point at which the maximum value is reached. By this transient control, it becomes possible to complete the transition between the load regions accompanied by a sudden change in the excess air ratio λ while avoiding torque shock and NVH performance deterioration.

火花点火式直噴エンジンの構成を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly composition of a spark ignition type direct injection engine. エンジンの運転マップを例示する図である。It is a figure which illustrates the driving | operation map of an engine. 空気過剰率λ≧2の低負荷領域での燃焼に係る気筒内圧力の変化を例示する図である。It is a figure which illustrates the change of the cylinder pressure which concerns on the combustion in the low load area | region of excess air ratio (lambda)> = 2. エンジンの幾何学的圧縮比が20、30及び40である場合の、モータリング時の気筒内圧力上昇率の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the cylinder pressure increase rate at the time of motoring when the geometric compression ratios of an engine are 20, 30 and 40. 空気過剰率λ≦1の高負荷領域での燃焼に係る気筒内圧力の変化を例示する図である。It is a figure which illustrates the change of the cylinder pressure which concerns on the combustion in the high load area | region of excess air ratio (lambda) <= 1. 低負荷領域と高負荷領域との間の移行過渡時での燃焼に係る気筒内圧力の変化を例示する図である。It is a figure which illustrates the change of the cylinder pressure which concerns on the combustion at the time of transition transition between a low load area | region and a high load area | region. 低負荷領域から高負荷領域への移行の際の過渡制御に係るフローチャートである。It is a flowchart which concerns on the transient control in the case of transfer from a low load area | region to a high load area | region.

以下、火花点火式直噴エンジン(以下、単にエンジンとも言う)の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。図1に示すように、エンジン・システムは、エンジン1、エンジン1に付随する様々なアクチュエーター、様々なセンサ、及びセンサからの信号に基づきアクチュエーターを制御するエンジン制御器100を有する。   Hereinafter, an embodiment of a spark ignition direct injection engine (hereinafter also simply referred to as an engine) will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiment is merely exemplary in nature. As shown in FIG. 1, the engine system includes an engine 1, various actuators associated with the engine 1, various sensors, and an engine controller 100 that controls the actuators based on signals from the sensors.

エンジン1は、火花点火式内燃機関であって、図例では一つのみ図示するが、複数のシリンダ11を有する。エンジン1は、自動車等の車両に搭載され、その出力軸は、図示しないが、変速機を介して駆動輪に連結されている。エンジン1の出力が駆動輪に伝達されることによって、車両が推進する。エンジン1は、シリンダブロック12と、その上に載置されるシリンダヘッド13とを備えており、シリンダブロック12の内部にシリンダ11が形成されている。   The engine 1 is a spark ignition internal combustion engine, and has only a plurality of cylinders 11 although only one is shown in the figure. The engine 1 is mounted on a vehicle such as an automobile, and its output shaft is connected to drive wheels via a transmission, although not shown. The vehicle is propelled by the output of the engine 1 being transmitted to the drive wheels. The engine 1 includes a cylinder block 12 and a cylinder head 13 mounted thereon, and a cylinder 11 is formed inside the cylinder block 12.

ピストン15は、各シリンダ11内に摺動自在に嵌挿されており、シリンダ11及びシリンダヘッド13と共に燃焼室17を区画している。この実施形態では、ピストン15の冠面に凹部15aが形成されている。   The piston 15 is slidably inserted into each cylinder 11, and defines a combustion chamber 17 together with the cylinder 11 and the cylinder head 13. In this embodiment, a recess 15 a is formed on the crown surface of the piston 15.

図1には一つのみ示すが、シリンダ11毎に2つの吸気ポート18がシリンダヘッド13に形成され、それぞれがシリンダヘッド13の下面(燃焼室17の上面を区画する天井面)に開口することで燃焼室17に連通している。同様に、シリンダ11毎に2つの排気ポート19がシリンダヘッド13に形成され、それぞれがシリンダヘッド13の天井面に開口することで燃焼室17に連通している。吸気ポート18は、シリンダ11内に導入される新気が流れる吸気通路(図示省略)に接続されている。吸気通路における上流側には、吸気流量を調整するスロットル弁20が介設しており、スロットル弁20は、エンジン制御器100からの制御信号を受けてその開度が調整される。一方、排気ポート19は、各シリンダ11からの既燃ガス(排気ガス)が流れる排気通路(図示省略)に接続されている。排気通路には一つ以上の触媒コンバータを有する排気ガス浄化システムが配置される。触媒コンバータは、例えば三元触媒を含む。   Although only one is shown in FIG. 1, two intake ports 18 are formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11, and each opens to the lower surface of the cylinder head 13 (the ceiling surface that defines the upper surface of the combustion chamber 17). And communicates with the combustion chamber 17. Similarly, two exhaust ports 19 are formed in the cylinder head 13 for each cylinder 11, and each communicates with the combustion chamber 17 by opening in the ceiling surface of the cylinder head 13. The intake port 18 is connected to an intake passage (not shown) through which fresh air introduced into the cylinder 11 flows. A throttle valve 20 that adjusts the intake air flow rate is provided upstream of the intake passage, and the throttle valve 20 receives a control signal from the engine controller 100 and its opening degree is adjusted. On the other hand, the exhaust port 19 is connected to an exhaust passage (not shown) through which burned gas (exhaust gas) from each cylinder 11 flows. An exhaust gas purification system having one or more catalytic converters is disposed in the exhaust passage. The catalytic converter includes, for example, a three-way catalyst.

吸気弁21及び排気弁22はそれぞれ、吸気ポート18及び排気ポート19を燃焼室17から遮断(閉)することができるように配設されている。吸気弁21は吸気弁駆動機構により、排気弁22は排気弁駆動機構により、それぞれ駆動される。吸気弁21及び排気弁22は所定のタイミングで往復動して、吸気ポート18及び排気ポート19を開閉し、シリンダ11内のガス交換を行う。吸気弁駆動機構及び排気弁駆動機構は、図示は省略するが、それぞれ、クランクシャフトに駆動連結された吸気カムシャフト及び排気カムシャフトを有し、これらのカムシャフトはクランクシャフトの回転と同期して回転する。また、少なくとも吸気弁駆動機構は、吸気カムシャフトの位相を所定の角度範囲内で連続的に変更可能な、液圧式又は機械式の位相可変機構(Variable Valve Timing:VVT)23を含んで構成されている。VVT23と共に、弁リフト量を連続的に変更可能なリフト可変機構(CVVL(Continuous Variable Valve Lift))を備えるようにしてもよい。   The intake valve 21 and the exhaust valve 22 are arranged so that the intake port 18 and the exhaust port 19 can be shut off (closed) from the combustion chamber 17, respectively. The intake valve 21 is driven by an intake valve drive mechanism, and the exhaust valve 22 is driven by an exhaust valve drive mechanism. The intake valve 21 and the exhaust valve 22 reciprocate at a predetermined timing to open and close the intake port 18 and the exhaust port 19 to exchange gas in the cylinder 11. Although not shown, the intake valve drive mechanism and the exhaust valve drive mechanism each have an intake camshaft and an exhaust camshaft that are drivingly connected to the crankshaft. These camshafts are synchronized with the rotation of the crankshaft. Rotate. Further, at least the intake valve drive mechanism includes a hydraulic or mechanical phase variable mechanism (Variable Valve Timing: VVT) 23 that can continuously change the phase of the intake camshaft within a predetermined angle range. ing. You may make it provide the lift variable mechanism (CVVL (Continuous Variable Valve Lift)) which can change a valve lift amount continuously with VVT23.

点火プラグ31は、例えばねじ等の周知の構造によって、シリンダヘッド13に取り付けられている。点火プラグ31は、この実施形態では、シリンダ11の中心軸に対し、排気側に傾斜した状態で取り付けられており、その先端部は燃焼室17の天井部に臨んでいる。尚、点火プラグ31の配置はこれに限定されるものではない。点火システム32は、エンジン制御器100からの制御信号を受けて、点火プラグ31が所望の点火タイミングで火花を発生するよう、それに通電する。一例として、点火システム32はプラズマ発生回路を備え、点火プラグはプラズマ点火式のプラグとしてもよい。   The spark plug 31 is attached to the cylinder head 13 by a known structure such as a screw. In this embodiment, the spark plug 31 is attached in a state inclined to the exhaust side with respect to the central axis of the cylinder 11, and the tip thereof faces the ceiling of the combustion chamber 17. The arrangement of the spark plug 31 is not limited to this. The ignition system 32 receives a control signal from the engine controller 100 and energizes the spark plug 31 to generate a spark at a desired ignition timing. As an example, the ignition system 32 may include a plasma generation circuit, and the ignition plug may be a plasma ignition type plug.

燃料噴射弁33は、この実施形態ではシリンダ11の中心軸に沿って配置され、例えばブラケットを使用する等の周知の構造でシリンダヘッド13に取り付けられている。燃料噴射弁33の先端は、燃焼室17の天井部の中心に臨んでいる。燃料噴射弁33は、この例では、外開弁タイプのピエゾ式インジェクタである。このインジェクタは、燃料噴霧のペネトレーションが比較的低い一方で、燃料の微粒化に優れている。また、ピエゾ式インジェクタは、ノズル口を開閉する外開弁のリフト量が大きいほど、燃料噴霧のペネトレーションが大きくなると共に、燃料噴霧の粒径が大きくなるという特性を有している。また、ピエゾ式インジェクタは、応答性が高いことも特徴である。但し、燃料噴射弁33は、外開弁タイプのピエゾ式インジェクタに限定されない。   In this embodiment, the fuel injection valve 33 is disposed along the central axis of the cylinder 11 and is attached to the cylinder head 13 with a known structure such as using a bracket. The tip of the fuel injection valve 33 faces the center of the ceiling of the combustion chamber 17. In this example, the fuel injection valve 33 is a piezo-type injector of an outer valve type. This injector has a relatively low fuel spray penetration, but is excellent in fuel atomization. Further, the piezo injector has characteristics that the fuel spray penetration increases and the particle size of the fuel spray increases as the lift amount of the outer opening valve that opens and closes the nozzle opening increases. The piezo injector is also characterized by high responsiveness. However, the fuel injection valve 33 is not limited to the piezo-type injector of the outer opening type.

燃料供給システム34は、燃料噴射弁33に燃料を供給する燃料供給系と、燃料噴射弁33を駆動する電気回路と、を備えている。電気回路は、エンジン制御器100からの制御信号を受けて燃料噴射弁33を作動させ、所定のタイミングで所望量の燃料を、燃焼室17内に噴射させる。ここで、このエンジン1の燃料は、この実施形態ではガソリンであるが、これに限定されるものではなく、例えばガソリン含有の各種の液化燃料としてもよい。   The fuel supply system 34 includes a fuel supply system that supplies fuel to the fuel injection valve 33, and an electric circuit that drives the fuel injection valve 33. The electric circuit receives a control signal from the engine controller 100 and operates the fuel injection valve 33 to inject a desired amount of fuel into the combustion chamber 17 at a predetermined timing. Here, the fuel of the engine 1 is gasoline in this embodiment, but is not limited thereto, and may be various liquefied fuels containing gasoline, for example.

エンジン制御器100は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置(CPU)と、例えばRAMやROMにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力(I/O)バスと、を備えている。   The engine controller 100 is a controller based on a well-known microcomputer, and includes a central processing unit (CPU) that executes a program, a memory that is configured by, for example, RAM and ROM, and stores a program and data, And an input / output (I / O) bus for inputting and outputting signals.

エンジン制御器100は、少なくとも、エアフローセンサ71からの吸気流量に関する信号、クランク角センサ72からのクランク角パルス信号、アクセル・ペダルの踏み込み量を検出するアクセル開度センサ73からのアクセル開度信号、車速センサ74からの車速信号をそれぞれ受ける。エンジン制御器100は、これらの入力信号に基づいて、以下のようなエンジン1の制御パラメータを計算する。例えば、所望のスロットル開度信号、燃料噴射パルス、点火信号、バルブ位相角信号等である。そしてエンジン制御器100は、それらの信号を、スロットル弁20(スロットル弁20を動かすスロットルアクチュエーター)、燃料供給システム34、点火システム32、及びVVT23等に出力する。   The engine controller 100 includes at least a signal related to the intake air flow from the air flow sensor 71, a crank angle pulse signal from the crank angle sensor 72, an accelerator opening signal from the accelerator opening sensor 73 that detects the amount of depression of the accelerator pedal, A vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 74 is received. The engine controller 100 calculates the following control parameters of the engine 1 based on these input signals. For example, a desired throttle opening signal, fuel injection pulse, ignition signal, valve phase angle signal, etc. The engine controller 100 outputs these signals to the throttle valve 20 (throttle actuator that moves the throttle valve 20), the fuel supply system 34, the ignition system 32, the VVT 23, and the like.

このエンジン1の特徴的な点は、エンジンの図示熱効率を高めて、燃費性能を従来に比べて大幅に向上させる観点から、エンジン1の幾何学的圧縮比εを18以上40以下の超高圧縮比に設定すると共に、少なくとも部分負荷の運転領域においては空気過剰率λを2以上8以下に設定して、混合気をリーン化することに対し、燃焼室17の断熱構造を、さらに組み合わせる点にある。   The characteristic feature of the engine 1 is that the geometrical compression ratio ε of the engine 1 is 18 or more and 40 or less from the viewpoint of improving the illustrated thermal efficiency of the engine and greatly improving the fuel consumption performance compared to the conventional one. In addition to setting the excess air ratio λ to 2 or more and 8 or less in at least a partial load operation region to make the air-fuel mixture lean, the heat insulating structure of the combustion chamber 17 is further combined is there.

ここで、このエンジン1は圧縮比=膨張比となる構成から、高圧縮比と同時に、比較的高い膨張比を有するエンジン1でもある。尚、圧縮比<膨張比となる構成(例えばアトキンソンサイクルや、ミラーサイクル)を採用してもよい。   Here, the engine 1 is also an engine 1 having a relatively high expansion ratio at the same time as the high compression ratio because the compression ratio = expansion ratio. In addition, you may employ | adopt the structure (for example, Atkinson cycle and a mirror cycle) used as compression ratio <expansion ratio.

また、燃焼室17は、図1に示すように、シリンダ11の壁面と、ピストン15の冠面と、シリンダヘッド13の下面(天井面)と、吸気弁21及び排気弁22それぞれのバルブヘッドの面と、によって区画形成されており、これらの各面に、後述する構成を有する断熱層61,62,63,64,65が設けられることによって、燃焼室17が断熱化されている。尚、以下において、これらの断熱層61〜65を総称する場合は、断熱層に符号「6」を付す場合がある。断熱層6は、これらの区画面の全てに設けてもよいし、これらの区画面の一部に設けてもよい。また、図例では、シリンダ壁面の断熱層61は、ピストン15が上死点に位置した状態で、そのピストンリング14よりも上側の位置に設けられており、これにより断熱層61上をピストンリング14が摺動しない構成としている。但し、シリンダ壁面の断熱層61はこの構成に限らず、断熱層61を下向きに延長することによって、ピストン15のストロークの全域、又は、その一部に断熱層61を設けてもよい。尚、図1に図示する各断熱層61〜65の厚みは実際の厚みを示すものではなく単なる例示であると共に、各面における断熱層の厚みの大小関係を示すものでもない。   As shown in FIG. 1, the combustion chamber 17 includes a wall surface of the cylinder 11, a crown surface of the piston 15, a lower surface (ceiling surface) of the cylinder head 13, and valve heads of the intake valve 21 and the exhaust valve 22. The combustion chamber 17 is thermally insulated by providing heat insulation layers 61, 62, 63, 64, and 65 having a configuration described later on each of these surfaces. In addition, below, when these heat insulation layers 61-65 are named generically, a code | symbol "6" may be attached | subjected to a heat insulation layer. The heat insulation layer 6 may be provided on all of these section screens, or may be provided on a part of these section screens. Further, in the illustrated example, the heat insulating layer 61 on the cylinder wall surface is provided at a position above the piston ring 14 in a state where the piston 15 is located at the top dead center. 14 is configured not to slide. However, the heat insulating layer 61 on the cylinder wall surface is not limited to this configuration, and the heat insulating layer 61 may be provided over the entire stroke or a part of the stroke of the piston 15 by extending the heat insulating layer 61 downward. In addition, the thickness of each heat insulation layer 61-65 illustrated in FIG. 1 does not show actual thickness, but is only an illustration, and does not show the magnitude relationship of the thickness of the heat insulation layer in each surface.

このリーンバーンエンジン1では、前述の通り幾何学的圧縮比εを18≦ε≦40に設定している。理論サイクルであるオットーサイクルにおける理論熱効率ηthは、ηth=1−1/(εκ−1)であり、圧縮比εを高くすればするほど、理論熱効率ηthは高くなる。また、ガスの比熱比κを高めれば高めるほど、言い換えると、空気過剰率λを高めれば高めるほど、理論熱効率ηthは高くなる。 In the lean burn engine 1, the geometric compression ratio ε is set to 18 ≦ ε ≦ 40 as described above. The theoretical thermal efficiency η th in the Otto cycle, which is the theoretical cycle, is η th = 1−1 / (ε κ−1 ), and the theoretical thermal efficiency η th increases as the compression ratio ε increases. Further, the higher the specific heat ratio κ of gas, in other words, the higher the excess air ratio λ, the higher the theoretical thermal efficiency η th .

しかしながら、エンジン(正確には、燃焼室の断熱構造を有しないエンジン)の図示熱効率は、所定の幾何学的圧縮比ε(例えば15程度)でピークになり、幾何学的圧縮比εをそれ以上に高めても図示熱効率は高くならず、逆に、図示熱効率は低下することになる。これは、燃料量及び吸気量を一定のままで幾何学的圧縮比を高くした場合、圧縮比が高くなればなるほど、燃焼圧力及び燃焼温度が高くなることに起因している。つまり、燃焼室17を区画する面を通じて熱が放出することに伴う冷却損失は、冷却損失=熱伝達率×伝熱面積×(ガス温度−区画面の温度)によって決定され、燃焼ガスの圧力及び温度が高くなるほど熱伝達率は高くなるから、燃焼圧力及び燃焼温度が高くなることは、その分、冷却損失を増大させることになる。その結果、リーンバーンエンジンは、幾何学的圧縮比が高くなればなるほど、図示熱効率が低下してしまうのである。このように、混合気をリーン化しつつ、幾何学的圧縮比を高めることによってエンジンの図示熱効率を高めようとしても、冷却損失が増大することにより、理論熱効率よりも大幅に低い図示熱効率で頭打ちなってしまう。   However, the illustrated thermal efficiency of the engine (more precisely, the engine having no combustion chamber insulation structure) peaks at a predetermined geometric compression ratio ε (for example, about 15), and the geometric compression ratio ε is more than that. However, the illustrated thermal efficiency does not increase, and conversely, the illustrated thermal efficiency decreases. This is because, when the geometric compression ratio is increased while the fuel amount and the intake air amount are kept constant, the higher the compression ratio, the higher the combustion pressure and the combustion temperature. That is, the cooling loss due to heat released through the surface defining the combustion chamber 17 is determined by cooling loss = heat transfer coefficient × heat transfer area × (gas temperature−zone screen temperature), and the combustion gas pressure and The higher the temperature, the higher the heat transfer rate. Therefore, the higher the combustion pressure and the combustion temperature will increase the cooling loss accordingly. As a result, in the lean burn engine, the higher the geometric compression ratio, the lower the illustrated thermal efficiency. In this way, even if it is attempted to increase the indicated thermal efficiency of the engine by increasing the geometric compression ratio while making the air-fuel mixture lean, the increase in cooling loss results in a peak in the indicated thermal efficiency that is significantly lower than the theoretical thermal efficiency. End up.

これに対し、このリーンバーンエンジン1では、高い幾何学的圧縮比εにおいて図示熱効率が高まるように、燃焼室17の断熱構造を組み合わせている。つまり、燃焼室17の断熱化により冷却損失を低減させ、それによって図示熱効率を高める。   On the other hand, in the lean burn engine 1, the heat insulating structure of the combustion chamber 17 is combined so that the illustrated thermal efficiency is increased at a high geometric compression ratio ε. That is, the heat loss of the combustion chamber 17 is reduced to reduce the cooling loss, thereby increasing the indicated thermal efficiency.

一方で、燃焼室17を断熱化して冷却損失を低減させるだけでは、その冷却損失の低減分が排気損失に転換されて図示熱効率の向上にはあまり寄与しないところ、このリーンバーンエンジン1では、前述したように、高圧縮比化に伴う高膨張比化によって、冷却損失の低減分に相当する燃焼ガスのエネルギーを、機械仕事に効率よく変換している。すなわち、このリーンバーンエンジン1は、冷却損失及び排気損失を共に低減させる構成を採用することによって、図示熱効率を大幅に向上させているということができる。   On the other hand, merely reducing the cooling loss by insulating the combustion chamber 17 converts the reduced cooling loss into the exhaust loss and does not contribute much to the improvement in the illustrated thermal efficiency. As described above, the increase in the expansion ratio accompanying the increase in the compression ratio efficiently converts the combustion gas energy corresponding to the reduced cooling loss into mechanical work. That is, it can be said that the lean burn engine 1 greatly improves the illustrated thermal efficiency by adopting a configuration that reduces both the cooling loss and the exhaust loss.

ここで、空気過剰率λについて検討する。空気過剰率λが2よりも低くなると燃焼室17内の最高燃焼温度が高くなって、燃焼室17からRawNOxが排出され得る。前述したように、このリーンバーンエンジン1は、冷却損失と共に排気損失の低減をも図っているため、排気温度が比較的低く触媒の活性化には不利である。そのため、燃焼室17からのRawNOxの排出を回避乃至抑制することが望ましく、そのためには、空気過剰率λを2以上に設定することが好ましい。より好ましくは、2.5以上である。言い換えると、燃焼室17内の最高燃焼温度が所定温度(例えば、RawNOxが生成し得る温度としての1800K(ケルビン))以下となる範囲で、空気過剰率λを設定することが望ましい。エンジン制御器100は、例えばエンジン1の部分負荷における運転領域内で、負荷の上昇に伴い(言い換えると、燃料噴射量の増量により空気過剰率λが下がることに伴い)、最高燃焼温度が所定温度を超えるようなときには、空気過剰率λを上げてエンジン1を運転することが望ましい。   Here, the excess air ratio λ will be examined. When the excess air ratio λ is lower than 2, the maximum combustion temperature in the combustion chamber 17 becomes high, and RawNOx can be discharged from the combustion chamber 17. As described above, since the lean burn engine 1 aims to reduce exhaust loss as well as cooling loss, the exhaust temperature is relatively low, which is disadvantageous for catalyst activation. Therefore, it is desirable to avoid or suppress the discharge of RawNOx from the combustion chamber 17, and for that purpose, the excess air ratio λ is preferably set to 2 or more. More preferably, it is 2.5 or more. In other words, it is desirable to set the excess air ratio λ in a range where the maximum combustion temperature in the combustion chamber 17 is a predetermined temperature (for example, 1800 K (Kelvin) as a temperature at which RawNOx can be generated) or less. The engine controller 100, for example, within the operation region of the partial load of the engine 1 is accompanied by an increase in the load (in other words, as the excess air ratio λ decreases due to an increase in the fuel injection amount), and the maximum combustion temperature becomes a predetermined temperature. When exceeding the above, it is desirable to operate the engine 1 by increasing the excess air ratio λ.

一方、本願発明者らの検討によると、空気過剰率λ=8で図示熱効率がピークになることから、空気過剰率λの範囲としては、2≦λ≦8が好ましい。尚、エンジン1の全負荷を含む高負荷の運転領域においては、トルク優先により、空気過剰率λをさらに下げて例えばλ=1又はλ≦1としてもよい。前記の空気過剰率λの数値範囲は、エンジン1の、中負荷及び低負荷の運転領域における好ましい範囲である。尚、混合気のリーン化は、スロットル弁20を開き側に設定することになるから、ガス交換損失(ポンピングロス)の低減による図示熱効率の向上にも寄与し得る。   On the other hand, according to the study by the inventors of the present application, the illustrated thermal efficiency peaks when the excess air ratio λ = 8. Therefore, the range of the excess air ratio λ is preferably 2 ≦ λ ≦ 8. In the high load operation region including the full load of the engine 1, the excess air ratio λ may be further reduced so that, for example, λ = 1 or λ ≦ 1 by torque priority. The numerical range of the excess air ratio λ is a preferable range of the engine 1 in a medium load and low load operation region. Note that the lean air-fuel mixture sets the throttle valve 20 on the open side, which can contribute to the improvement of the indicated thermal efficiency by reducing the gas exchange loss (pumping loss).

ここで、図2は、このエンジン1の温間時の運転マップの一例を示している。前述したように、図2において実線で示される所定負荷よりも負荷が低い低負荷領域においては、空気過剰率λを、2≦λ≦8(又はG/Fを30〜120)とするリーン運転域にする一方、所定負荷以上の高負荷領域(全開負荷域を含む)においては、空気過剰率λ≦1とするλ≦1運転域にする。これによって、高負荷領域では三元触媒を利用可能にする。   Here, FIG. 2 shows an example of an operation map when the engine 1 is warm. As described above, the lean operation in which the excess air ratio λ is 2 ≦ λ ≦ 8 (or G / F is 30 to 120) in the low load region where the load is lower than the predetermined load indicated by the solid line in FIG. On the other hand, in a high load region (including a fully open load region) of a predetermined load or more, an air excess ratio λ ≦ 1 is set to λ ≦ 1 operation region. This makes it possible to use a three-way catalyst in a high load region.

次に、燃焼室17の断熱構造について、さらに詳細に説明する。燃焼室17の断熱構造は、前述したように、燃焼室17を区画する各区画面に設けた断熱層61〜65によって構成されるが、これらの断熱層61〜65は、燃焼室17内の燃焼ガスの熱が、区画面を通じて放出されることを抑制するため、燃焼室17を構成する金属製の母材よりも熱伝導率が低く設定される。ここで、シリンダ11の壁面に設けた断熱層61については、シリンダブロック12が母材であり、ピストン15の冠面に設けた断熱層62についてはピストン15が母材であり、シリンダヘッド13の天井面に設けた断熱層63については、シリンダヘッド13が母材であり、吸気弁21及び排気弁22それぞれのバルブヘッド面に設けた断熱層64,65については、吸気弁21及び排気弁22がそれぞれ母材である。従って、母材の材質は、シリンダブロック12、シリンダヘッド13及びピストン15については、アルミニウム合金や鋳鉄となり、吸気弁21及び排気弁22については、耐熱鋼や鋳鉄等となる。但し、前述したように、このリーンバーンエンジン1は排気損失を低減していることから、排気ガス温度が大幅に低下しているため、特に排気弁22については耐熱鋼でなくても、従来は使用することができなかった、又は、使用することが困難であった材料(例えばアルミニウム合金等)を使用することも可能である。   Next, the heat insulation structure of the combustion chamber 17 will be described in more detail. As described above, the heat insulating structure of the combustion chamber 17 is configured by the heat insulating layers 61 to 65 provided on the respective screens that define the combustion chamber 17, and these heat insulating layers 61 to 65 are the combustion in the combustion chamber 17. In order to suppress the release of the heat of the gas through the section screen, the thermal conductivity is set lower than that of the metal base material constituting the combustion chamber 17. Here, for the heat insulating layer 61 provided on the wall surface of the cylinder 11, the cylinder block 12 is the base material, and for the heat insulating layer 62 provided on the crown surface of the piston 15, the piston 15 is the base material. For the heat insulating layer 63 provided on the ceiling surface, the cylinder head 13 is a base material, and for the heat insulating layers 64 and 65 provided on the valve head surfaces of the intake valve 21 and the exhaust valve 22, respectively, the intake valve 21 and the exhaust valve 22 are provided. Are the base materials. Therefore, the material of the base material is aluminum alloy or cast iron for the cylinder block 12, the cylinder head 13 and the piston 15, and the heat-resisting steel or cast iron for the intake valve 21 and the exhaust valve 22. However, as described above, since the lean burn engine 1 has reduced exhaust loss, the exhaust gas temperature has been greatly reduced. It is also possible to use a material that could not be used or was difficult to use (for example, an aluminum alloy).

また、断熱層6は、冷却損失を低減する上で、母材よりも容積比熱が小さいことが好ましい。つまり、燃焼室17内のガス温度は燃焼サイクルの進行によって変動するが、燃焼室の断熱構造を有しない従来のエンジンは、シリンダヘッドやシリンダブロック内に形成したウォータージャケット内を冷却水が流れることにより、燃焼室17を区画する面の温度は、燃焼サイクルの進行にかかわらず、概略一定に維持される。   In addition, the heat insulating layer 6 preferably has a volumetric specific heat smaller than that of the base material in order to reduce cooling loss. That is, the gas temperature in the combustion chamber 17 varies with the progress of the combustion cycle, but in a conventional engine that does not have a heat insulation structure of the combustion chamber, cooling water flows in a water jacket formed in the cylinder head or cylinder block. Thus, the temperature of the surface defining the combustion chamber 17 is maintained substantially constant regardless of the progress of the combustion cycle.

一方で、冷却損失は、前述の通り、冷却損失=熱伝達率×伝熱面積×(ガス温度−区画面の温度)によって決定されることから、ガス温度と壁面の温度との差温が大きくなればなるほど冷却損失は大きくなってしまう。冷却損失を抑制するためには、ガス温度と区画面の温度との差温は小さくすることが望ましいが、前述したように、燃焼室17の区画面の温度を概略一定に維持した場合、ガス温度の変動に伴い差温が大きくなることは避けられない。   On the other hand, as described above, the cooling loss is determined by cooling loss = heat transfer coefficient × heat transfer area × (gas temperature−temperature of the section screen), so that the difference between the gas temperature and the wall surface temperature is large. The higher the loss, the greater the cooling loss. In order to suppress the cooling loss, it is desirable to reduce the difference temperature between the gas temperature and the temperature of the section screen. However, as described above, when the temperature of the section screen of the combustion chamber 17 is maintained substantially constant, It is inevitable that the temperature difference will increase as the temperature changes.

そこで、前記の断熱層6は熱容量を小さくし、燃焼室17の区画面の温度が、燃焼室17内のガス温度の変動に追従して変化することが好ましい。   Therefore, it is preferable that the heat insulating layer 6 has a small heat capacity, and the temperature of the section screen of the combustion chamber 17 changes following the fluctuation of the gas temperature in the combustion chamber 17.

また、断熱層6の熱容量を小さくすることは、排気損失の低減にも有利になる。つまり、仮に断熱層の熱容量が大きいときは、燃焼室17内の温度が低下したときでも、区画面の温度が下がらない一方で、燃焼室17が断熱構造を有しているため、燃焼室17内の温度を高温のままに維持してしまう。このことは、結果として排気損失を増大させることになり、エンジン1の熱効率の向上を阻害する。   Further, reducing the heat capacity of the heat insulating layer 6 is advantageous for reducing exhaust loss. That is, if the heat capacity of the heat insulating layer is large, the temperature of the section screen does not decrease even when the temperature in the combustion chamber 17 decreases, but the combustion chamber 17 has a heat insulating structure. The temperature inside is kept high. This results in an increase in exhaust loss and hinders improvement in the thermal efficiency of the engine 1.

これに対し、断熱層6の熱容量を小さくすることは、燃焼室17内の温度が低下したときに、それに追従して区画面の温度が低下する。従って、燃焼室17内の温度を高温に維持してしまうことを回避し得るから、前述した、温度追従性に伴う冷却損失の抑制のほか、排気損失の抑制にも有利になり得る。   On the other hand, reducing the heat capacity of the heat insulating layer 6 reduces the temperature of the section screen following that when the temperature in the combustion chamber 17 decreases. Therefore, it is possible to avoid maintaining the temperature in the combustion chamber 17 at a high temperature, which can be advantageous in suppressing exhaust loss in addition to the above-described suppression of cooling loss due to temperature followability.

断熱層6の例示として、この断熱層6は、シリンダ11の壁面、ピストン15の冠面、シリンダヘッド13の天井面、並びに、吸気弁21及び排気弁22それぞれのバルブヘッド面、つまり、燃焼室17を区画する区画面に、例えばプラズマ溶射により形成した、ジルコニア(ZrO)、又は、部分安定化ジルコニア(PSZ)の皮膜によって構成してもよい。ジルコニア又は部分安定化ジルコニアは、熱伝導率が比較的低くかつ、容積比熱も比較的小さいため、母材よりも熱伝導率が低くかつ、容積比熱が母材と同じか、それよりも小さい断熱層6が構成される。 As an example of the heat insulating layer 6, the heat insulating layer 6 includes the wall surface of the cylinder 11, the crown surface of the piston 15, the ceiling surface of the cylinder head 13, and the valve head surfaces of the intake valve 21 and the exhaust valve 22, that is, the combustion chamber. 17 to the partition face defining the, for example, formed by plasma spraying, zirconia (ZrO 2), or may be formed by coating of partially stabilized zirconia (PSZ). Zirconia or partially stabilized zirconia has a relatively low thermal conductivity and a relatively low volumetric specific heat, so that the thermal conductivity is lower than that of the base material and the specific heat of volume is the same as or lower than that of the base material. Layer 6 is constructed.

また、本実施形態では、図1に示すように、熱伝導率が非常に低くて断熱性に優れかつ耐熱性にも優れたチタン酸アルミニウム製のポートライナ181を、シリンダヘッド13に一体的に鋳ぐるむことによって、吸気ポート18に断熱層を設けている。この構成は、新気が吸気ポート18を通過するときに、シリンダヘッド13から受熱して温度が上がることを抑制乃至回避する。これによってシリンダ11内に導入する新気の温度(初期のガス温度)が低くなるため、燃焼時のガス温度が低下し、ガス温度と燃焼室17の区画面との差温を小さくする上で有利になる。燃焼時のガス温度を低下させることは熱伝達率を低くするから、そのことによる冷却損失の低減にも有利になる。尚、吸気ポート18に設ける断熱層の構成は、ポートライナ181の鋳ぐるみに限定されない。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a port liner 181 made of aluminum titanate having an extremely low thermal conductivity, excellent heat insulation, and excellent heat resistance is integrated with the cylinder head 13. A heat insulating layer is provided in the intake port 18 by casting. This configuration suppresses or avoids an increase in temperature due to heat received from the cylinder head 13 when fresh air passes through the intake port 18. As a result, the temperature of the fresh air introduced into the cylinder 11 (initial gas temperature) is lowered, so that the gas temperature at the time of combustion is lowered and the temperature difference between the gas temperature and the section screen of the combustion chamber 17 is reduced. Become advantageous. Lowering the gas temperature at the time of combustion lowers the heat transfer coefficient, which is advantageous for reducing cooling loss. In addition, the structure of the heat insulation layer provided in the intake port 18 is not limited to the casting of the port liner 181.

図2に示す運転マップに示すように、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域では、燃料噴射弁33によりシリンダ11内に噴射した燃料を圧縮着火させる。図3は、低負荷領域における気筒内圧力の変化の一例を示している。エンジン制御器100は、燃料噴射弁33による燃料噴射時期(主噴射)を、例えば圧縮行程の前半又は吸気行程に設定する。尚、燃料噴射時期は、エンジン負荷に応じて適宜変更すればよい。これによって、比較的均質な混合気を形成し、それを圧縮上死点付近において圧縮着火させる。尚、図3において一点鎖線は、モータリング時の気筒内圧力の変化を示している。   As shown in the operation map shown in FIG. 2, in the low load region where the excess air ratio λ ≧ 2, the fuel injected into the cylinder 11 is compressed and ignited by the fuel injection valve 33. FIG. 3 shows an example of a change in the cylinder pressure in the low load region. The engine controller 100 sets the fuel injection timing (main injection) by the fuel injection valve 33, for example, in the first half of the compression stroke or the intake stroke. The fuel injection timing may be changed as appropriate according to the engine load. As a result, a relatively homogeneous air-fuel mixture is formed and compression ignition is performed near the compression top dead center. In FIG. 3, the alternate long and short dash line indicates the change in the cylinder pressure during motoring.

これに対し、空気過剰率λ≦1とする高負荷領域では、図5に示すように、エンジン制御器100は、燃料噴射弁33による主噴射の時期を圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定すると共に、その主噴射の前に、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で開始するプレ噴射を実行させる。   On the other hand, in the high load region where the excess air ratio λ ≦ 1, as shown in FIG. 5, the engine controller 100 sets the main injection timing by the fuel injection valve 33 to the specific injection timing near the compression top dead center. Before the main injection, the pre-injection that starts within the period from the end of the compression stroke to the compression top dead center is executed.

また、エンジン制御器100は、高負荷領域では、プレ噴射後に、点火プラグ31によるプラズマ点火によって、該プラズマ点火時までに気筒内に噴射された燃料にエネルギーを付与して、燃料の自己着火燃焼をアシストさせる。これにより、そのエネルギーが付与された燃料が昇温して着火し、その着火燃料を基点にして、後の主噴射で噴射された燃料が連鎖的に着火していくようにする。エネルギーの付与は、燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる主燃焼期間内に、モータリング時におけるクランク角変化(Δθ)に対する気筒内の圧力変化(ΔP)である気筒内圧力上昇率(ΔP/Δθ)が負の最大値となる特定クランク角時点が含まれるように、燃料噴射開始後から膨張行程初期にかけての期間内(本実施形態では、圧縮上死点付近)に行われる。   Further, in the high load region, the engine controller 100 applies energy to the fuel injected into the cylinder by the plasma ignition by the spark plug 31 after the pre-injection, and self-ignition combustion of the fuel. Assist. As a result, the fuel to which the energy is applied is heated and ignited, and the fuel injected in the subsequent main injection is ignited in a chain manner with the ignited fuel as a base point. In the main combustion period in which the combustion mass ratio of the fuel is 10% or more and 90% or less, the energy is applied within the cylinder, which is the pressure change (ΔP) in the cylinder with respect to the crank angle change (Δθ) during motoring. It is performed within the period from the start of fuel injection to the beginning of the expansion stroke (in the present embodiment, near the compression top dead center) so that the specific crank angle time point at which the rate (ΔP / Δθ) is the negative maximum value is included. .

また、このエネルギーの付与は、燃料の燃焼質量割合が10%となる時期が圧縮上死点後となるように(つまり圧縮上死点後に主燃焼期間が始まるように)行うことが好ましい。   Further, it is preferable to apply this energy so that the time when the combustion mass ratio of the fuel becomes 10% comes after the compression top dead center (that is, the main combustion period starts after the compression top dead center).

ここで、図4に示すように、モータリング時の気筒内圧力上昇率は、圧縮上死点の手前で最大値となり、圧縮上死点で0となり、圧縮上死点後は負の値となり、やがて負の最大値(最小値)となる。このモータリング時の気筒内圧力上昇率が負の最大値となるクランク角時点(つまり、特定クランク角時点)は、幾何学的圧縮比εによって変化するが、幾何学的圧縮比εが18以上40以下であれば、圧縮上死点後4°〜15°CA(図4でハッチングを施した範囲)となる。   Here, as shown in FIG. 4, the cylinder pressure increase rate during motoring is maximum before compression top dead center, is 0 at compression top dead center, and is negative after compression top dead center. Eventually, it becomes a negative maximum value (minimum value). The crank angle point at which the cylinder pressure increase rate during motoring becomes a negative maximum value (that is, the specific crank angle point) varies depending on the geometric compression ratio ε, but the geometric compression ratio ε is 18 or more. If it is 40 or less, it becomes 4 ° to 15 ° CA after compression top dead center (the hatched range in FIG. 4).

このモータリング時の気筒内圧力上昇率の変化に対し、主燃焼の開始が、仮に圧縮上死点前であると仮定する。この場合は、モータリング時の気筒内圧力上昇率が大きいクランク角時点で燃焼するため、燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値が大きくなる。これは、燃焼騒音が増大し、NVH性能の点で不利になる。   It is assumed that the main combustion starts before the compression top dead center with respect to the change in the cylinder pressure increase rate during the motoring. In this case, since the combustion is performed at the crank angle when the rate of increase in the cylinder pressure during motoring is large, the maximum value of the rate of increase in cylinder pressure during combustion increases. This increases combustion noise and is disadvantageous in terms of NVH performance.

これに対し、圧縮上死点又は圧縮上死点以降で燃焼が開始すると、モータリング時の気筒内圧力上昇率が小さいクランク角時点で燃焼するため、燃焼開始が圧縮上死点前の場合に比べて、燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値がかなり小さくなる。このことは、燃焼騒音を低減し、NVH性能を向上させる。従って、前述したように、主燃焼期間内に、モータリング時の気筒内圧力上昇率が負の最大値となる特定クランク角時点が含まれるように、燃料噴射開始後から膨張行程初期にかけての期間内に、気筒内に噴射された燃料にエネルギーを付与するようにする。また、主噴射の時期は、主燃焼期間内にモータリング時の気筒内圧力上昇率が負の最大値となる特定クランク角時点が含まれるように、設定される、と言い換えることも可能である。   On the other hand, if combustion starts after compression top dead center or after compression top dead center, combustion occurs at the crank angle when the cylinder pressure increase rate during motoring is small. In comparison, the maximum value of the cylinder pressure increase during combustion is considerably smaller. This reduces combustion noise and improves NVH performance. Therefore, as described above, the period from the start of fuel injection to the initial stage of the expansion stroke is included in the main combustion period so that the specific crank angle point at which the cylinder pressure increase rate during motoring becomes a negative maximum value is included. The energy is given to the fuel injected into the cylinder. In other words, it is possible to paraphrase that the timing of the main injection is set so that the specific crank angle point at which the cylinder pressure increase rate during motoring becomes a negative maximum value is included in the main combustion period. .

具体的に、高負荷領域における燃料噴射は、以下の如く行うことが特に好ましい。すなわち、燃料噴射開始から圧縮上死点(TDC)付近までに所定量の燃料を噴射させるプレ噴射を行わせる。所定量は、例えば全噴射燃料に対して質量百分率で1%以下と比較的少量に設定することが好ましい。そのために、プレ噴射時の燃料噴射弁33のリフト量は、後述の主噴射時の燃料噴射弁33のリフト量(但し、主噴射の初期を除く)よりもかなり小さい。それ故、その燃料噴霧のペネトレーションが小さくて、プレ噴射による燃料は、微少混合気塊として点火プラグ31の先端部の近傍に位置する。   Specifically, the fuel injection in the high load region is particularly preferably performed as follows. That is, pre-injection is performed in which a predetermined amount of fuel is injected from the start of fuel injection to the vicinity of compression top dead center (TDC). The predetermined amount is preferably set to a relatively small amount, for example, 1% or less in terms of mass percentage with respect to all the injected fuel. Therefore, the lift amount of the fuel injection valve 33 at the time of pre-injection is considerably smaller than the lift amount of the fuel injection valve 33 at the time of main injection, which will be described later (excluding the initial stage of main injection). Therefore, the penetration of the fuel spray is small, and the fuel by pre-injection is located in the vicinity of the tip of the spark plug 31 as a fine air-fuel mixture.

プレ噴射後に、該プレ噴射に対して連続的に残りの燃料を噴射させる主噴射を行わせる。この主噴射の初期は、圧縮上死点付近であって、後述の如く自己着火燃焼のアシストが行われる時期であり、このときの燃料噴射弁33のリフト量は、プレ噴射時よりも小さいが、その後に燃料噴射弁33のリフト量が急激に大きくなって、残り全ての燃料が噴射されることになる。   After the pre-injection, the main injection is performed to inject the remaining fuel continuously with respect to the pre-injection. The initial stage of the main injection is in the vicinity of the compression top dead center and is a time when assist of self-ignition combustion is performed as described later. At this time, the lift amount of the fuel injection valve 33 is smaller than that at the time of pre-injection. Thereafter, the lift amount of the fuel injection valve 33 suddenly increases, and all the remaining fuel is injected.

エンジン制御器100は、プレ噴射末期から主噴射初期にかけての期間内(本実施形態では、圧縮上死点付近(主噴射の初期))に、点火プラグ31によるプラズマ点火によって、プレ噴射による燃料(つまり、微少混合気塊)にエネルギーを付与して、該プレ噴射による燃料及び主噴射による燃料の自己着火燃焼をアシストさせる。このように、主噴射の初期(多量に噴射する前)にプラズマ点火を行うことで、微少混合気塊にエネルギーを集中的に付与することができる。これにより、微少混合気塊が急激に昇温して圧縮上死点直後に着火し、この微少混合気塊が着火のトリガーとなって、後続の主噴射による燃料が連鎖的に着火していく。この結果、燃焼時の気筒内圧力は、図5の実線のように変化する。尚、二点鎖線は、図3と同様に、モータリング時の気筒内圧力である。   The engine controller 100 performs fuel injection by pre-injection by plasma ignition by the spark plug 31 within a period from the end of pre-injection to the initial stage of main injection (in this embodiment, near the compression top dead center (initial stage of main injection)). That is, energy is imparted to the fine air-fuel mixture) to assist the self-ignition combustion of the fuel by the pre-injection and the fuel by the main injection. As described above, by performing plasma ignition at the initial stage of main injection (before a large amount of injection), energy can be concentrated on a minute air-fuel mixture. As a result, the air-fuel mixture suddenly rises in temperature and ignites immediately after compression top dead center. . As a result, the cylinder pressure during combustion changes as shown by the solid line in FIG. The two-dot chain line represents the cylinder pressure during motoring, as in FIG.

こうすることで、高負荷領域においては、燃焼時の気筒内圧力上昇率の最大値が抑制されるようになり、燃焼騒音が低下して、NVH性能が向上する。   By doing so, in the high load region, the maximum value of the cylinder pressure increase rate during combustion is suppressed, combustion noise is reduced, and NVH performance is improved.

そうして、図2に示す運転マップにおいて、例えば黒丸で示す低負荷領域での運転状態から、アクセル操作による加速要求に伴い、白丸で示す高負荷領域での運転状態へと矢印で示すように移行するときには、空気過剰率λを、λ≧2から、λ≦1へと急変させる必要がある。ここで、空気過剰率λ≧2の低負荷領域では、スロットル弁20は全開に設定されており、吸気量の減量制御は間に合わないことから、燃料噴射量を増量することによって、空気過剰率λをλ≦1に変更しなければならない。しかしながらこの場合は、トルクが急変することによるトルクショックの発生やNVH性能の悪化を招くことになる。このエンジン1は特に、高圧縮比エンジンであるため、トルクショックやNVH性能の悪化が顕著になりやすい。   Then, in the driving map shown in FIG. 2, for example, as indicated by an arrow, the driving state in the low load region indicated by the black circle changes to the driving state in the high load region indicated by the white circle in accordance with the acceleration request by the accelerator operation. When shifting, the excess air ratio λ needs to be suddenly changed from λ ≧ 2 to λ ≦ 1. Here, in the low load region where the excess air ratio λ ≧ 2, the throttle valve 20 is set to be fully open, and the intake air amount reduction control is not in time. Therefore, by increasing the fuel injection amount, the excess air ratio λ Must be changed to λ ≦ 1. However, in this case, torque shocks due to sudden changes in torque and NVH performance are deteriorated. Since the engine 1 is a high compression ratio engine, torque shock and NVH performance are likely to be significantly deteriorated.

そこで、このエンジン1では、低負荷領域と高負荷領域との間で運転領域を移行する際に過渡制御を行い、それによってトルクショックやNVH性能の悪化を回避することにした。過渡制御は具体的には、図6に示すように、エンジン制御器100は、空気過剰率λ≦1に設定した上で、燃料噴射弁33による主噴射の時期を、高負荷領域での噴射時期である圧縮上死点付近の特定噴射時期よりも遅角側に設定し、それによって、主燃焼期間が、前述した、気筒内圧力上昇率が負の最大値になる特定クランク角時点よりも遅角側になるようにする(図6の実線を参照)。   Therefore, in the engine 1, transient control is performed when the operation region is shifted between the low load region and the high load region, thereby avoiding torque shock and NVH performance deterioration. Specifically, in the transient control, as shown in FIG. 6, the engine controller 100 sets the excess air ratio λ ≦ 1 and sets the timing of the main injection by the fuel injection valve 33 in the high load region. It is set to the retarded angle side with respect to the specific injection timing near the compression top dead center, so that the main combustion period is greater than the above-mentioned specific crank angle point at which the cylinder pressure increase rate becomes the negative maximum value. Set to the retard side (see the solid line in FIG. 6).

また、過渡制御においても、プレ噴射を行う。プレ噴射は、高負荷領域におけるプレ噴射と同様に、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で開始するように設定する。エンジン制御器100はさらに、プレ噴射後に、点火プラグ31によるプラズマ点火によって、該プラズマ点火時までに気筒内に噴射された燃料にエネルギーを付与する。   In addition, pre-injection is also performed in transient control. Similar to the pre-injection in the high load region, the pre-injection is set to start within a period from the end of the compression stroke to the compression top dead center. Further, after pre-injection, the engine controller 100 imparts energy to the fuel injected into the cylinders up to the time of plasma ignition by plasma ignition by the ignition plug 31.

この過渡制御では、主燃焼期間が、特定クランク角時点よりも遅角側に設定されることで、主燃焼期間は、膨張行程において大幅に遅角化されるから、燃焼効率が低下し、燃料噴射量を増量して空気過剰率λ≦1に設定したとしても、発生するトルクは小さくなる。   In this transient control, since the main combustion period is set to be retarded from the specific crank angle point, the main combustion period is greatly retarded in the expansion stroke, so that the combustion efficiency is reduced and the fuel is reduced. Even if the injection amount is increased to set the excess air ratio λ ≦ 1, the generated torque is reduced.

一方で、主噴射の時期を遅らせ、それによって主燃焼期間を遅角化するため、着火性及び燃焼安定性の点で不利になるところ、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で開始するプレ噴射と、その後のプラズマ点火とによって、圧縮上死点後においても、気筒内の温度及び圧力が高いまま維持されて、主噴射により噴射された燃料が確実に圧縮着火に至り、主燃焼の燃焼安定性が確保される。   On the other hand, the main injection period is delayed, thereby delaying the main combustion period, which is disadvantageous in terms of ignitability and combustion stability, but starts within the period from the end of the compression stroke to the compression top dead center The pre-injection and the subsequent plasma ignition maintain the temperature and pressure in the cylinder at a high level even after the compression top dead center, and the fuel injected by the main injection surely reaches the compression ignition, and the main combustion Combustion stability is ensured.

ここで、図2黒丸から白丸へと移行するときのように、アクセル操作に伴いエンジン1の運転状態が低負荷領域から高負荷領域へと移行するときには、エンジン1の運転状態が高負荷領域に入った直後、言い換えると過渡制御の開始時点では、過渡制御を開始する前の低負荷領域での運転状態において発生していた正味平均有効圧力(BMEP)と同じBMEPの指圧波形となるように、主噴射の時期を設定することが好ましい(図6の実線の指圧波形参照)。そしてその後、図6において、破線及び一点鎖線の指圧波形で示すように、主燃焼期間が特定クランク角時点に向かって進角するように、主噴射の時期を次第に進角させる。こうすることで、トルクショックを回避しつつ、トルクを次第に高めることが可能になり、最終的に、主燃焼期間内に特定クランク角時点が含まれるように、主噴射の時期を設定することによって、過渡制御が終了する。つまり、高負荷領域への移行が完了することになる(図5参照)。   Here, when the operating state of the engine 1 shifts from the low load region to the high load region in accordance with the accelerator operation as in the case of shifting from the black circle to the white circle in FIG. 2, the operating state of the engine 1 changes to the high load region. Immediately after entering, in other words, at the start of the transient control, the finger pressure waveform of the same BMEP as the net average effective pressure (BMEP) generated in the operating state in the low load region before the start of the transient control is obtained. It is preferable to set the timing of main injection (see the acupressure waveform shown by the solid line in FIG. 6). Then, thereafter, as shown in the acupressure waveform of the broken line and the alternate long and short dash line in FIG. 6, the timing of the main injection is gradually advanced so that the main combustion period is advanced toward the specific crank angle point. By doing so, it becomes possible to gradually increase the torque while avoiding the torque shock, and finally by setting the timing of the main injection so that the specific crank angle time point is included in the main combustion period. The transient control ends. That is, the transition to the high load region is completed (see FIG. 5).

次に、図7に示すフローチャートを参照しながら、エンジン制御器100が実行する過渡制御について説明する。尚、このフローチャートは、アクセル操作に伴いエンジン1の運転状態が低負荷領域から高負荷領域へと移行するときの過渡制御に係る。   Next, the transient control executed by the engine controller 100 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart relates to the transient control when the operating state of the engine 1 shifts from the low load region to the high load region in accordance with the accelerator operation.

先ずスタート後のステップS71において、空気過剰率λがλ≧2であるか否かを判定する。つまり、エンジンの運転状態が、低負荷領域であるか否かを判定する。ステップS71の判定がYESのときにはステップS72に移行する。   First, in step S71 after the start, it is determined whether or not the excess air ratio λ is λ ≧ 2. That is, it is determined whether the engine operating state is in a low load region. When the determination in step S71 is YES, the process proceeds to step S72.

ステップS72では、アクセル操作により加速要求が有ったか否かを判定する。加速要求が有ったとき(YESのとき)には、ステップS73に移行する。   In step S72, it is determined whether or not there is an acceleration request due to the accelerator operation. When there is an acceleration request (YES), the process proceeds to step S73.

ステップS73では、アクセルの踏み込み量やエンジン回転数等のパラメータから、移行先となる運転状態を推定し、空気過剰率をλ≦1に切り替えるポイントを算出する。そうして、続くステップS74において、空気過剰率λ≦1への切り替えポイントが有ったか否かを判定し、切り替えポイントが無い、言い換えるとエンジンの運転状態が、高負荷領域へ移行せずに、低負荷領域のままであるときにはフローをリターンし、切り替えポイントが有る、言い換えるとエンジンの運転状態が、低負荷領域から高負荷領域へ移行したときには、ステップS75に移行する。   In step S73, the operating state as the transition destination is estimated from parameters such as the accelerator depression amount and the engine speed, and a point for switching the excess air ratio to λ ≦ 1 is calculated. Then, in the following step S74, it is determined whether or not there is a switching point to the excess air ratio λ ≦ 1, and there is no switching point, in other words, the engine operating state does not shift to the high load region. When the engine remains in the low load region, the flow is returned, and there is a switching point. In other words, when the engine operating state shifts from the low load region to the high load region, the process proceeds to step S75.

ステップS75では、全開加速が要求されたか否かを判定する。全開加速が要求されたとき、つまり、エンジン1の運転状態が最終的に、高負荷領域における全開負荷域に到達するときには、ステップS76に移行する一方、全開加速が要求されていないとき、つまり、エンジン1の運転状態が最終的に、高負荷領域における全開負荷よりも低い負荷に到達するとき(例えば図2に白丸で示す負荷に到達するような場合)には、ステップS77に移行する。   In step S75, it is determined whether full-open acceleration is requested. When full-open acceleration is requested, that is, when the operating state of the engine 1 finally reaches the full-open load region in the high load region, the process proceeds to step S76, while when full-open acceleration is not requested, that is, When the operating state of the engine 1 finally reaches a load lower than the fully open load in the high load region (for example, when reaching the load indicated by a white circle in FIG. 2), the process proceeds to step S77.

ステップS76では、前述した過渡制御を実行する。つまり、プレ噴射と、特定噴射時期よりも遅角化した主噴射とを実行すると共に、そのプレ噴射と主噴射との間で、プラズマ点火を実行する。こうして、空気過剰率λ≦1である高負荷領域に移行した直後は、空気過剰率λ≦1に設定しつつ、発生するトルクを抑制して、トルクショック及びNVH性能の悪化を回避する。ステップS76ではまた、主噴射の時期を次第に進角させることによって、次第にトルクを高める。   In step S76, the aforementioned transient control is executed. That is, the pre-injection and the main injection delayed from the specific injection timing are executed, and the plasma ignition is executed between the pre-injection and the main injection. Thus, immediately after shifting to the high load region where the excess air ratio λ ≦ 1, the generated torque is suppressed while setting the excess air ratio λ ≦ 1, thereby avoiding torque shock and NVH performance deterioration. In step S76, the torque is gradually increased by gradually advancing the timing of main injection.

一方、全開加速でないステップS77では、ステップS76と同様の過渡制御を実行する上に、スロットリング制御、つまり、スロットル弁20の開度調整による吸気量の減量制御を行う。これは、運転状態の移行前の低負荷領域においては空気過剰率λ≧2のリーン燃焼を行うため、スロットル弁20は全開である上に、全開加速時は、運転状態の移行後の全開負荷域においてもスロットル弁20は全開であるため、スロットル弁20の開度調整は不要であるのに対し、運転状態の移行後に、全開負荷よりも低い負荷に至るときには、その負荷に応じて設定される燃料噴射量に見合うように、スロットル弁20の開度が絞られるためである。つまり、ステップS77では、過渡制御の終了後には、スロットル弁20の開度が絞られることから、過渡制御を実行している最中から、スロットル弁20の開度を絞り始めることによって、過渡制御の実行中における燃料噴射量が低減して燃費の向上に有利になる。   On the other hand, in step S77 that is not full-open acceleration, in addition to performing the transient control similar to step S76, throttle control, that is, intake air amount reduction control by adjusting the opening of the throttle valve 20 is performed. This is because lean combustion with an excess air ratio λ ≧ 2 is performed in the low load region before the transition of the operating state, so that the throttle valve 20 is fully open and the fully open load after the transition of the operating state is at full open acceleration. Since the throttle valve 20 is fully open even in the range, it is not necessary to adjust the opening of the throttle valve 20, but when the load reaches a load lower than the fully open load after the transition of the operating state, it is set according to the load. This is because the opening of the throttle valve 20 is throttled to meet the fuel injection amount. That is, in step S77, since the opening degree of the throttle valve 20 is reduced after the end of the transient control, the transient control is started by starting to reduce the opening degree of the throttle valve 20 while the transient control is being executed. This is advantageous in improving fuel consumption by reducing the fuel injection amount during the execution of.

また、ステップS77においても、ステップS76と同様に、主噴射の時期を次第に進角させて、トルクを次第に高める。   In step S77 as well, as in step S76, the timing of main injection is gradually advanced to gradually increase the torque.

そうして、ステップS76及びステップS77のそれぞれにおいて過渡制御が終了すれば、ステップS78において主燃焼期間内に特定クランク角時点が含まれるように、主噴射の時期を設定することによって、高負荷領域への移行が完了することになる。   If the transient control is completed in each of step S76 and step S77, the main injection timing is set in step S78 so that the specific crank angle point is included in the main combustion period, whereby the high load region is set. The transition to will be completed.

このように、エンジンの運転状態が低負荷領域から高負荷領域へと移行する過渡時に、過渡制御を介在させることによって、空気過剰率λをλ≦1としてエミッション性能を確保しつつも、トルクショック及びNVH性能の悪化が回避可能になる。   In this way, during the transition in which the operating state of the engine shifts from the low load region to the high load region, by interposing the transient control, while maintaining the emission performance by setting the excess air ratio λ to λ ≦ 1, the torque shock And the deterioration of NVH performance can be avoided.

一方、エンジンの運転状態が高負荷領域から低負荷領域へと移行する過渡時には、前記とは逆のプロセスを実行すればよい。つまり、高負荷領域から低負荷領域への移行に係る過渡制御においては、過渡制御を開始する前の高負荷領域での運転状態において発生していた正味平均有効圧力(BMEP)とほぼ同じBMEPの指圧波形、例えば図6の一点鎖線で示す指圧波形となるように、主噴射の時期を設定する。そしてその後、図6において、破線及び実線の指圧波形で示すように、主燃焼期間が特定クランク角時点に対し、遅角側に離れるように、主噴射の時期を次第に遅角させる。こうすることで、トルクショックを回避しつつ、トルクを次第に低下することが可能になる。そうして、空気過剰率λ≧2とすることが可能な負荷(トルク)まで低下すれば、過渡制御を終了し、低負荷領域への移行が完了する。   On the other hand, when the engine operating state transitions from the high load region to the low load region, the reverse process may be executed. In other words, in the transient control related to the transition from the high load region to the low load region, the BMEP is almost the same as the net average effective pressure (BMEP) generated in the operating state in the high load region before the transient control is started. The timing of the main injection is set so that the acupressure waveform, for example, the acupressure waveform shown by the one-dot chain line in FIG. Then, thereafter, as shown by broken line and solid acupressure waveforms in FIG. 6, the timing of the main injection is gradually retarded so that the main combustion period moves away from the specific crank angle point. By doing so, it is possible to gradually reduce the torque while avoiding the torque shock. Then, when the load is reduced to a load (torque) that can satisfy the excess air ratio λ ≧ 2, the transient control is finished, and the transition to the low load region is completed.

尚、このときの過渡制御の開始は、図2に一点鎖線で示すように、低負荷領域と高負荷領域との境界となる所定負荷よりも高負荷側に設定された負荷に基づいて行うことが好ましい。つまり、高負荷領域から低負荷領域へと移行する際の過渡制御は、低負荷領域に入る直前に行えばよい。こうすることで、空気過剰率λ≧2とする低負荷領域を縮小することなく、低負荷領域への移行が可能になり、燃費の向上に有利になる。   Note that the transient control at this time is started based on a load set on the high load side with respect to a predetermined load that becomes a boundary between the low load region and the high load region, as shown by a one-dot chain line in FIG. Is preferred. That is, the transient control when shifting from the high load region to the low load region may be performed immediately before entering the low load region. By doing so, it is possible to shift to the low load region without reducing the low load region where the excess air ratio λ ≧ 2, and this is advantageous in improving fuel consumption.

このように、エンジンの運転状態が高負荷領域から低負荷領域へと移行する過渡時にも、過渡制御を介在させることによって、空気過剰率λをλ≦1としてエミッション性能を確保しつつも、トルクショック及びNVH性能の悪化が回避可能になる。   In this way, even during a transition in which the engine operating state shifts from a high load region to a low load region, by interposing the transient control, the excess air ratio λ is set to λ ≦ 1, while ensuring the emission performance, the torque Shock and deterioration of NVH performance can be avoided.

尚、ここに開示する技術は、前述したような、燃焼室17の断熱構造を有する高圧縮比のリーンバーンエンジン1への適用に限定されるものではなく、例えば燃焼室17の断熱構造を省略してもよい。   The technique disclosed here is not limited to the application to the high compression ratio lean burn engine 1 having the heat insulation structure of the combustion chamber 17 as described above. For example, the heat insulation structure of the combustion chamber 17 is omitted. May be.

1 エンジン(エンジン本体)
11 シリンダ(気筒)
100 エンジン制御器
20 スロットル弁
31 点火プラグ(点火手段)
32 点火システム(点火手段)
33 燃料噴射弁
1 Engine (Engine body)
11 cylinders
100 Engine controller 20 Throttle valve 31 Spark plug (ignition means)
32 Ignition system (ignition means)
33 Fuel injection valve

Claims (7)

幾何学的圧縮比が18以上に設定された気筒を有するエンジン本体と、
前記エンジン本体の前記気筒内に燃料を噴射するよう構成された燃料噴射弁と、
前記気筒内の混合気に点火をするよう構成された点火手段と、
前記エンジン本体の運転状態に応じて、前記燃料噴射弁を通じた前記気筒内へ燃料噴射、及び、前記点火手段による点火を制御するよう構成された制御器と、を備え、
前記制御器は、
前記エンジン本体の運転状態が所定負荷よりも低い低負荷領域にあるときには、燃焼時の空気過剰率λを2以上となるようにし、
前記エンジン本体の運転状態が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときには、燃焼時の空気過剰率λを1以下となるようにすると共に、前記燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる主燃焼期間内に、前記エンジン本体のモータリング時における前記気筒内圧力上昇率が負の最大値となる特定クランク角時点が含まれるように、前記燃料噴射弁による燃料噴射の時期を圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定し、
前記制御器はまた、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域と前記高負荷領域との間で移行する過渡時には、燃焼時の空気過剰率λを1以下となるようにしつつ、前記主燃焼期間が前記特定クランク角時点よりも遅角側となるように、前記燃料噴射の時期を前記特定噴射時期よりも遅らせる過渡制御を実行する火花点火式直噴エンジン。
An engine body having a cylinder with a geometric compression ratio set to 18 or more;
A fuel injection valve configured to inject fuel into the cylinder of the engine body;
Ignition means configured to ignite the air-fuel mixture in the cylinder;
A controller configured to control fuel injection into the cylinder through the fuel injection valve and ignition by the ignition means in accordance with an operating state of the engine body,
The controller is
When the operating state of the engine body is in a low load region lower than a predetermined load, the excess air ratio λ during combustion is set to 2 or more,
When the operating state of the engine body is in a high load region above the predetermined load, the excess air ratio λ during combustion is set to 1 or less, and the combustion mass ratio of the fuel is set to 10% or more and 90% or less. In the main combustion period, the fuel injection timing by the fuel injection valve is compressed so that a specific crank angle point at which the rate of increase in the cylinder pressure during the motoring of the engine body becomes a negative maximum value is included. Set to a specific injection time near the dead center,
The controller also controls the main combustion while keeping the excess air ratio λ during combustion at 1 or less during a transition in which the operating state of the engine body transitions between the low load region and the high load region. A spark ignition direct injection engine that performs transient control for delaying the fuel injection timing from the specific injection timing so that the period is retarded from the specific crank angle time point.
請求項1に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記制御器は、前記過渡制御時には、前記燃料噴射弁に対し、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で開始するプレ噴射と、当該プレ噴射後でかつ、前記特定噴射時期よりも遅らせる主噴射とを実行させる火花点火式直噴エンジン。
In the spark ignition direct injection engine according to claim 1,
During the transient control, the controller causes the fuel injection valve to pre-injection that starts within a period from the end of the compression stroke to the compression top dead center, and after the pre-injection and later than the specific injection timing. A spark ignition direct injection engine that performs main injection.
請求項2に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記制御器は、前記プレ噴射と前記主噴射との間で、前記点火手段に点火を実行させる火花点火式直噴エンジン。
The spark ignition direct injection engine according to claim 2,
The controller is a spark ignition direct injection engine that causes the ignition means to perform ignition between the pre-injection and the main injection.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の火花点火式直噴エンジンにおいて、
前記制御器は、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域から前記高負荷領域内における全開負荷域へ移行する過渡時に、前記過渡制御を実行するのに対し、前記エンジン本体の運転状態が前記低負荷領域から前記全開負荷よりも負荷の低い前記高負荷領域へ移行する過渡時には、前記過渡制御の実行中に吸気量の減量制御をさらに行う火花点火式直噴エンジン。
The spark ignition direct injection engine according to any one of claims 1 to 3,
The controller performs the transient control at the time of transition in which the operation state of the engine body shifts from the low load region to the fully open load region in the high load region, whereas the operation state of the engine body is the A spark ignition direct injection engine that further performs a reduction control of an intake air amount during execution of the transient control during a transition from a low load region to the high load region where the load is lower than the fully open load.
幾何学的圧縮比が18以上に設定された気筒を有しかつ、当該気筒内に燃料を直接噴射するように構成された火花点火式直噴エンジンの制御方法であって、
前記エンジンの運転状態が所定負荷よりも低い低負荷領域にあるときに、燃焼時の空気過剰率λが2以上となるようにして、前記エンジンを運転し、
前記エンジンの運転状態が前記所定負荷以上の高負荷領域にあるときに、燃焼時の空気過剰率λが1以下となるようにすると共に、前記気筒内への燃料噴射の時期を圧縮上死点付近の特定噴射時期に設定することによって、前記燃料の燃焼質量割合が10%以上90%以下となる主燃焼期間内に、前記エンジンのモータリング時における気筒内圧力上昇率が負の最大値となる特定クランク角時点が含まれるようにして、前記エンジンを運転し、そして、
前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域と前記高負荷領域との間で移行する過渡時に、燃焼時の空気過剰率λが1以下となるようにすると共に、前記燃料噴射の時期を前記特定噴射時期よりも遅らせる過渡制御を実行することによって、前記主燃焼期間が前記特定クランク角時点よりも遅角側になるようにして、前記エンジンを運転する火花点火式直噴エンジンの制御方法。
A control method for a spark ignition direct injection engine having a cylinder with a geometric compression ratio set to 18 or more and configured to inject fuel directly into the cylinder,
When the operating state of the engine is in a low load region lower than a predetermined load, the engine is operated such that the excess air ratio λ during combustion is 2 or more,
When the operating state of the engine is in a high load region equal to or higher than the predetermined load, the excess air ratio λ during combustion is set to 1 or less, and the timing of fuel injection into the cylinder is set to the compression top dead center. By setting the specific injection timing in the vicinity, the cylinder pressure increase rate during motoring of the engine becomes a negative maximum value within the main combustion period in which the combustion mass ratio of the fuel is 10% or more and 90% or less. The engine is operated such that a specific crank angle point is included, and
When the engine operating state transitions between the low load region and the high load region, the excess air ratio λ during combustion is set to 1 or less and the timing of the fuel injection is set to the specific injection. A control method for a spark ignition direct injection engine that operates the engine so that the main combustion period is retarded from the specific crank angle point by executing transient control that is delayed from the timing.
請求項5に記載の火花点火式直噴エンジンの制御方法において、
前記過渡制御時には、前記気筒内への燃料噴射として、圧縮行程終期から圧縮上死点にかけての期間内で開始するプレ噴射と、当該プレ噴射後でかつ、前記特定噴射時期よりも遅らせる主噴射とを実行すると共に、前記プレ噴射と主噴射との間で、前記気筒内の混合気に点火を行う火花点火式直噴エンジンの制御方法。
In the control method of the spark ignition direct injection engine according to claim 5,
At the time of the transient control, as fuel injection into the cylinder, pre-injection that starts within a period from the end of the compression stroke to compression top dead center, and main injection that is delayed after the pre-injection and before the specific injection timing And a spark ignition direct injection engine control method for igniting an air-fuel mixture in the cylinder between the pre-injection and the main injection.
請求項5又は6に記載の火花点火式直噴エンジンの制御方法において、
前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域から前記高負荷領域内における全開負荷域へ移行する過渡時に、前記過渡制御を実行し、
前記エンジンの運転状態が前記低負荷領域から前記全開負荷よりも負荷の低い前記高負荷領域へ移行する過渡時には、前記過渡制御の実行中に吸気量の減量制御をさらに行う火花点火式直噴エンジンの制御方法。
In the control method of the spark ignition direct injection engine according to claim 5 or 6,
When the engine operating state transitions from the low load region to the fully open load region in the high load region, the transient control is executed,
A spark ignition type direct injection engine that further performs intake air amount reduction control during the execution of the transient control during a transition in which the operating state of the engine shifts from the low load region to the high load region where the load is lower than the fully open load. Control method.
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